JP3633302B2

JP3633302B2 - Flat cable conductor

Info

Publication number: JP3633302B2
Application number: JP24145998A
Authority: JP
Inventors: 貴朗市川; 寛山野辺; 正義青山; 真人伊藤; 勉小森; 正敏田上
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: JP2000067642A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気、電子機器の配線材料等に使用される、耐屈曲性に優れたフラットケーブル用導体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、フラットケーブルの一例の横断面図である。フラットケーブルは、図１に示すように、間隔をおいて平行に配列した複数本の平角導体１を、片面に接着剤層３を形成した２枚の絶縁フィルム２で接着剤層３を内側にして挟み込み、加熱により、上記接着剤層３を融着することにより製造されている。上記絶縁フィルム２としては、ポリエステルやＰＥＴフィルムが用いられ、接着剤層３としては、ポリエチレン、ポリエステルをベースポリマーとしたものが使用されており、平角導体１には、錫またははんだめっきされた純銅（ＴＰＣ，ＯＦＨＣ）が用いられている。
【０００３】
上述のようなフラットケーブルは、屈曲耐久性が要求される部位に使用されることが多く、これまで、導体、接着剤層、絶縁フィルムをできる限り薄くしたフラットケーブルがこのような部位に使用されてきた。ところが、使用される状況によっては導体の厚さを薄くできない場合がある。例えば、ケーブルの電気抵抗値に上限がある場合である。このような場合でも耐屈曲性に優れたフラットケーブル用導体が要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、近年、電気、電子機器に使用されるフラットケーブルには、その使用環境の面から、より優れた屈曲寿命を持つ薄いフラットケーブルが求められている。フラットケーブル用導体に着目してこの要求に応えようとすると、耐屈曲性に優れた銅合金の適用が考えられるが、導電性が従来使用されている純銅（１００％ＩＡＣＳ）と比較して９０％ＩＡＣＳ程度に大きく低下してしまうため問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、結晶粒を微細化した純銅を用いることにより、屈曲寿命に優れた特性を持つフラットケーブル用導体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、前述の課題を解決したフラットケーブル用導体を提供するために、平角導体に結晶粒を微細化した純銅を用いたことにある。
【００１３】
また、添加元素の添加量としては、Ｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｇのうち、１種もしくはそれ以上を合計で０．００５wt％〜０．０４５wt％添加したものが好ましい（請求項１）。各元素の添加量の下限を０．００５wt％〜０．０４５wt％としたのは、０．００５wt％未満であると導体の結晶粒を十分に微細化できない傾向になるため好ましくなく、また、０．０４５wt％を越えると導電性が大きく低下する傾向になるので好ましくないためである。
【００１４】
従って、フラットケーブル用導体として最も好ましい形態は、平角導体に、Ｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｇのうち、１種もしくはそれ以上を合計で０．００５wt％〜０．０４５wt％添加して結晶粒を５μｍ以下に微細化した銅を使用したものである（請求項２）。
【００１５】
上記フラットケーブル用導体は、厚さ１５μｍ〜１００μｍの平角導体として形成することが好ましく、これにより薄型のフラットケーブルを得ることができる（請求項３）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例について説明する。
【００１７】
図１において、平行に配列した厚さ１５μｍ〜１００μｍの複数本の平角導体１を、片面に接着剤層３を形成した絶縁フィルム２を２枚用いて、上記接着剤層３を内側にして挟み込むことで、フラットケーブルを構成した。
【００１８】
このフラットケーブルにおいては、フラットケーブル用導体として、結晶粒を微細化するためにＢ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｇを１種もしくは、２種以上を合計で０．００５ｗｔ％〜０．０５ｗｔ％添加した銅を使用して平角導体１を構成し、従来品の導体（ＯＦＨＣ）よりも屈曲寿命を改善した。このとき元素の添加は微量であることから、平角導体１の導電性は大きく低下しなかった。
【００１９】
【実施例】
フラットケーブル用導体の評価用のサンプルを以下のようにして作製した。
【００２０】
小型連鋳機にてＢ、Ｓｎ、Ｍｇを所定量添加した表１に示す組成の母材を鋳造し、これらを冷間加工して平角線とし、その後、アニーラ焼鈍および錫めっきを実施して平角軟銅導体を得た。この際、導体の横断面組織をミクロ的に観察し、平均結晶粒径を測定した。
【００２１】
これらの平角軟銅導体を上記平角導体１として用い、前述した絶縁フィルム２、接着剤層３を用いて図１のフラットケーブルを製造した。
【００２２】
製造したフラットケーブルは、絶縁フィルム（ポリエステルフィルム）２が厚さ２５μｍで、接着剤３は難燃性ポリエステル系のものを厚さ３５μｍで、平角導体１は、厚さ０．０５ｍｍ、幅０．５ｍｍのもの１０本を１．５ｍｍピッチで並べた構成のもである。
【００２３】
得られたサンプルの屈曲特性をＪＩＳＣ５０１６の方法により測定した。これは試験機の摺動棒と試料固定枠の間に、所定の屈曲半径に屈曲させてサンプルを装着し、前記摺動棒を所定のストロークで往復運動させるとともに、サンプルの導体を直列に接続して通電して、電流が１０^−６秒間以上停止するまでの屈曲回数を調べるものである。
【００２４】
これら試作したフラットケーブル用導体の導電率、屈曲寿命を評価した結果を表１に示す。表１中、添加元素Ｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｇについてはその重量パーセントを１万倍したもので示した。また、屈曲寿命（回数：Ｎｆ）は、従来導体（ＯＦＨＣ）の比較例１１との寿命比で表した。
【００２５】
【表１】

【００２６】
実施例１〜４は、添加元素にＢ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｇのいずれか一つを微量に含むほぼ純銅といえる組成の銅合金であり、実施例５は添加元素にＳｎとＭｇを微量に含むほぼ純銅といえる組成の銅合金の場合である。これら実施例１〜５では、銅合金組成がＢ、Ｓｎ、Ｍｇのうち、１種もしくはそれ以上を合計で０．００３ｗｔ％〜０．０４５ｗｔ％添加することにより、平均結晶粒径を７μｍ〜５μｍに微細化した銅を使用した。
【００２７】
これらの実施例１〜５においては全て、導電率が１００％ＩＡＣＳと良好で、且つ屈曲寿命が純銅の１．５倍以上を示した。
【００２８】
このうち、特に平均結晶粒径を５μｍにした実施例４と実施例５については、導電率が１００％ＩＡＣＳで、且つ屈曲寿命が従来導体（ＯＦＨＣ）の１．７倍及び１．９倍という高い値を示した。
【００２９】
このことからすると、平均結晶粒径を５μｍ以下にすると屈曲寿命を延ばすことができると予測されるが、比較例６〜８に示すように、平均結晶粒径が同じ５μｍの場合でも、合金組成が添加元素Ｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｇのうち、１種もしくはそれ以上を合計で０．０９ｗｔ％以上添加した銅の場合には、屈曲寿命が１．５倍以上に延びているものの、導電率は９０〜９６％ＩＡＣＳに低下した。
【００３０】
一方、実施例９、１０のように、添加元素としてＢやＳｎ、Ｉｎ、Ｍｇを含む銅を使用した場合でも、平均結晶粒径が１９μｍ〜２０μｍと大きい場合には、屈曲寿命が従来の導体（ＯＦＨＣ）の場合と変わらなかった。
【００３１】
このように、実施例１〜５のものについては、比較例１１の従来導体（ＯＦＨＣ）の１．５倍以上の屈曲寿命を有し、且つ導電性も１００％以上と優れていることがわかる。しかしながら、元素添加量の合計が０．０５ｗｔ％を越える比較例６、７、８および平均結晶粒径が７μｍを越える比較例９、１０においては、屈曲寿命と導電性を両立させることができなかった。
【００３２】
上記実施例には、全て厚さ０．０５ｍｍ（５０μｍ）の平角導体を用いたが、厚さ１５μｍ〜１００μｍの平角導体を用いた場合にも同様な長い屈曲寿命と高い導電性が得られた。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００３４】
本発明のフラットケーブル用導体は、Ｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｇのうち、１種もしくはそれ以上を合計で０．００５wt％〜０．０４５wt％添加して、結晶粒を７μｍ以下、好ましくは５μｍ以下に微細化した銅を使用したものである（請求項１及び請求項２）。
【００３５】
これは、Ｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｇを１種もしくは２種以上を微量な値で添加して、銅の平均結晶粒径を微細化した構成であるので、本発明によれば、従来品よりも屈曲寿命が改善されたフラットケーブル用導体が得られる。また、その元素添加は微量であることから、得られたフラットケーブル用導体の導電性も大きく低下しない。従って、結晶粒微細化による屈曲寿命の向上を図りつつ、高い導電性を維持したフラットケーブル用導体が得られる。
【００３６】
また、厚さ１５μｍ〜１００μｍの平角導体に形成することにより、薄型のフラットケーブル用の導体が得られる（請求項３）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフラットケーブル用導体を適用したフラットケーブルの構造を示した断面図である。
【符号の説明】
１平角導体（フラットケーブル用導体）
２絶縁フィルム
３接着剤層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flat cable conductor having excellent bending resistance, which is used for wiring materials for electrical and electronic equipment.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a flat cable. As shown in FIG. 1, the flat cable is composed of a plurality of flat conductors 1 arranged in parallel at intervals, and two insulating films 2 each having an adhesive layer 3 formed on one side so that the adhesive layer 3 faces inside. And the adhesive layer 3 is fused by heating. The insulating film 2 is made of polyester or PET film, the adhesive layer 3 is made of polyethylene or polyester as a base polymer, and the flat conductor 1 is pure copper plated with tin or solder. (TPC, OFHC) is used.
[0003]
Flat cables such as those described above are often used in areas where bending durability is required, and so far flat cables with conductors, adhesive layers, and insulation films as thin as possible have been used in such areas. I came. However, the thickness of the conductor may not be reduced depending on the usage situation. For example, there is a case where there is an upper limit in the electric resistance value of the cable. Even in such a case, a conductor for a flat cable excellent in bending resistance is required.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in recent years, a thin flat cable having a better bending life is required for a flat cable used in an electric or electronic device from the viewpoint of its use environment. In order to meet this demand by paying attention to the conductor for the flat cable, it is conceivable to apply a copper alloy having excellent bending resistance. However, the conductivity is 90% compared to pure copper (100% IACS) conventionally used. There is a problem because it greatly decreases to about% IACS.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a flat cable conductor having characteristics excellent in bending life by solving the above-described problems and using pure copper with fine crystal grains.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention resides in that pure copper with fine crystal grains is used for a flat conductor in order to provide a flat cable conductor that solves the above-mentioned problems.
[0013]
Further, the addition amount of the additive element is preferably one in which one or more of B, Sn, In, and Mg are added in a total amount of 0.005 wt% to 0.045 wt% (Claim 1 ). Setting the lower limit of the amount of each element to 0.005 wt% to 0.045 wt% is not preferable if it is less than 0.005 wt% because the crystal grains of the conductor tend not to be sufficiently refined. If it exceeds 0.045 wt%, the conductivity tends to decrease greatly, which is not preferable.
[0014]
Accordingly, the most preferable form as a conductor for a flat cable is that a flat conductor is added with one or more of B, Sn, In, and Mg in a total amount of 0.005 wt% to 0.045 wt% to add 5 μm crystal grains. In the following, refined copper is used (Claim 2 ).
[0015]
Conductor the flat cable is preferably formed as a flat conductor having a thickness of 15Myuemu～100myuemu, thereby to obtain a thin flat cable (claim 3).
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of an embodiment of the present invention will be described.
[0017]
In FIG. 1, a plurality of flat conductors 1 having a thickness of 15 μm to 100 μm arranged in parallel are sandwiched between two insulating films 2 each having an adhesive layer 3 formed on one side, with the adhesive layer 3 inside. Thus, a flat cable was configured.
[0018]
In this flat cable, copper containing 0.005 wt% to 0.05 wt% of B, Sn, In, or Mg as a conductor for a flat cable is added in order to refine crystal grains. The flat conductor 1 was constructed using a wire, and the bending life was improved compared to the conventional conductor (OFHC). At this time, since the addition of the element was very small, the conductivity of the flat conductor 1 was not greatly reduced.
[0019]
【Example】
A sample for evaluation of a conductor for a flat cable was produced as follows.
[0020]
Cast a base material having the composition shown in Table 1 with a predetermined amount of B, Sn, and Mg added in a small continuous caster, and cold-work them into a flat wire, and then anneal and anneal the tin. A flat-angle soft copper conductor was obtained. At this time, the cross-sectional structure of the conductor was observed microscopically, and the average crystal grain size was measured.
[0021]
These flat rectangular soft copper conductors were used as the flat rectangular conductor 1, and the flat cable shown in FIG. 1 was manufactured using the insulating film 2 and the adhesive layer 3 described above.
[0022]
In the manufactured flat cable, the insulating film (polyester film) 2 has a thickness of 25 μm, the adhesive 3 is a flame-retardant polyester-based one having a thickness of 35 μm, and the flat conductor 1 has a thickness of 0.05 mm and a width of 0. The configuration is such that 10 pieces of 5 mm are arranged at a pitch of 1.5 mm.
[0023]
The bending property of the obtained sample was measured by the method of JISC5016. This is done by bending the sample to a predetermined bending radius between the sliding rod of the test machine and the sample fixing frame, reciprocating the sliding rod with a predetermined stroke, and connecting the conductors of the sample in series. Then, the number of bendings until the current stops for 10 ⁻⁶ seconds or longer is checked.
[0024]
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity and flex life of these prototype flat cable conductors. In Table 1, the additive elements B, Sn, In, and Mg are represented by 10,000 times their weight percent. Further, the flex life (number of times: Nf) is expressed as a life ratio with the comparative example 11 of the conventional conductor (OFHC).
[0025]
[Table 1]

[0026]
Examples 1 to 4 are copper alloys having a composition that can be said to be almost pure copper containing a trace amount of any one of B, Sn, In, and Mg as an additive element, and Example 5 includes trace amounts of Sn and Mg as additive elements. This is the case of a copper alloy having a composition that can be said to be almost pure copper. In these Examples 1 to 5, the average crystal grain size is 7 μm to 5 μm by adding 0.003 wt% to 0.045 wt% in total of one or more of the copper alloy compositions B, Sn, and Mg. The refined copper was used.
[0027]
In all of Examples 1 to 5, the conductivity was as good as 100% IACS, and the bending life was 1.5 times or more that of pure copper.
[0028]
Of these, in particular, in Examples 4 and 5 in which the average crystal grain size is 5 μm, the conductivity is 100% IACS, and the flex life is 1.7 times and 1.9 times that of the conventional conductor (OFHC). High value was shown.
[0029]
From this, it is predicted that the bending life can be extended when the average crystal grain size is 5 μm or less. However, as shown in Comparative Examples 6 to 8, even when the average crystal grain size is the same 5 μm, the alloy composition In the case of copper to which one or more of the additive elements B, Sn, In, and Mg are added in a total amount of 0.09 wt% or more, the bending life is 1.5 times or more, but the conductivity is increased. Dropped to 90-96% IACS.
[0030]
On the other hand, even when copper containing B, Sn, In, or Mg is used as an additive element as in Examples 9 and 10, if the average crystal grain size is as large as 19 μm to 20 μm, the bending life is a conventional conductor. It was not different from the case of (OFHC).
[0031]
Thus, it can be seen that Examples 1 to 5 have a flex life of 1.5 times or more that of the conventional conductor (OFHC) of Comparative Example 11 and excellent conductivity of 100% or more. . However, in Comparative Examples 6, 7, 8 in which the total amount of element addition exceeds 0.05 wt% and in Comparative Examples 9, 10 in which the average crystal grain size exceeds 7 μm, it is not possible to achieve both a flex life and conductivity. It was.
[0032]
In all of the above examples, a flat conductor having a thickness of 0.05 mm (50 μm) was used, but when a flat conductor having a thickness of 15 μm to 100 μm was used, the same long bending life and high conductivity were obtained. .
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
[0034]
The conductor for a flat cable of the present invention comprises one or more of B, Sn, In, and Mg in a total of 0 . 005 wt% to 0.045 wt% is added, and the crystal grains are refined to 7 μm or less, preferably 5 μm or less (claims 1 and 2 ).
[0035]
This is a structure in which one or two or more of B, Sn, In, and Mg are added in a minute amount to refine the average crystal grain size of copper. In addition, a conductor for a flat cable having an improved bending life can be obtained. Moreover, since the element addition is trace amount, the electroconductivity of the obtained flat cable conductor is not greatly reduced. Therefore, it is possible to obtain a flat cable conductor that maintains high conductivity while improving the bending life by refining crystal grains.
[0036]
Further, by forming the rectangular conductor thickness 15Myuemu～100myuemu, conductors for thin flat cable is obtained (claim 3).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a flat cable to which a flat cable conductor of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 Flat conductor (Flat cable conductor)
2 Insulating film 3 Adhesive layer

Claims

A conductor for a flat cable made of copper in which one or more of B, Sn, In, and Mg are added in a total amount of 0.005 wt % to 0.045 wt % to refine crystal grains to 7 μm or less.

A flat cable conductor made of copper in which one or more of B, Sn, In, and Mg are added in a total amount of 0.005 wt % to 0.045 wt % to refine crystal grains to 5 μm or less.

The flat cable conductor according to claim 1, wherein the flat cable conductor is formed as a flat conductor having a thickness of 15 μm to 100 μm .