JP4120749B2 - 耐屈曲フレキシブルフラットケーブル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐屈曲フレキシブルフラットケーブルに関する。
【0002】
【従来の技術】
電気・電子機器の可動部配線に用いられる耐屈曲フレキシブルフラットケーブル(以下「FFC」という。)は厚さ0.1〜0.3mmの薄いテープ状の電線である。
【0003】
図3はFFCの製造装置を示す概念図であり、図4は図3に示した製造装置の矢印A方向の矢視図である。
【0004】
FFC1は、1本から数十本の導体2を並列配置した導体群2aの両面(図3では上下)を、2枚の絶縁性を有する接着剤付きプラスチックフィルム3、4で挟み一対の熱ロール5、6でラミネートすることにより製造される。尚、7は接着剤付きプラスチックフィルム3の一部を所定間隔で打ち抜いてFFC端部8を形成するプレス金型である。9は接着剤付きプラスチックフィルム3のプラスチックフィルムである。このFFC1をFFC端部8で切断し、補強板を設けることにより製品となる。
【0005】
FFC1は、その柔軟性を活かし、回路間のジャンパ線(固定配線)に用いられてきた。
【0006】
図5(a)は代表製品である純Snあるいは半田メッキ平角導体(TPC等純銅系)を用いたFFCの基本構造を示す側面図であり、図5(b)は図5(a)のB−B線断面図である。
【0007】
このFFC10は、複数の平角導体2が並列に配置され両面(図では上下面)に2枚のプラスチックフィルム9が接着剤11で接着され、両端面の導体2の露出部の裏面には補強板12がそれぞれ設けられたものである。
【0008】
ところで、近年、FFCの屈曲寿命特性評価が進み、それを電気・電子機器の可動部配線材にフレキシブルプリント配線板(以下、FPC)代替として用いるケースが増加している。特に、低価格化を狙ったパーソナルコンピュータ(以下「PC」という。)用のインクジェット型プリンタ印字ヘッド部配線やCD−ROM、加えてカーナビゲーションシステムやレーザディスクプレーヤ等の光ピックアップ部配線として使用される例が急増している。
【0009】
今日では導体厚さ22μm×ピッチ0.5mm高精細品の開発、量産化が進み、DVD(ディジタルビデオディスクプレーヤ)の光ピックアップ部配線等の最新の電子機器への適用も進んでいる。
【0010】
インクジェット型プリンタ印字ヘッドやCD−ROMの光ピックアップ部が可動することにより、可動部に用いられるFFCは繰り返し屈曲を受ける。現在、プリンタ印字ヘッド配線の場合、屈曲寿命Nfは5×106 〜1×107 回(屈曲半径8〜10mm)であり、機器内部空間の狭いCD−ROMやDVDのピックアップ部配線の場合、屈曲寿命Nfは1×105〜1×106 回(屈曲半径3〜5mm)が要求される。
【0011】
その耐屈曲特性は、実機評価に近いJIS C5016に準じた繰り返し摺動屈曲試験で評価される。
【0012】
図6は繰り返し摺動屈曲試験装置の概念図であり、図7は図6に示した装置で繰り返し試験されるFFCの屈曲部の部分拡大図である。
【0013】
この試験装置13は、2本のFFC10をU字形状に曲げて設定し(図7)、両FFC10の一端を対向する2枚の固定板14の間にそれぞれサンプル固定金具15で固定し、FFC10の他端(図では中央)を駆動板16に固定し、一定のストロークSでFFC10を繰り返し摺動させることにより、FFC10の導体2が断線するまでの疲労寿命を評価するものである。尚、17は断線検知装置である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、FFCの耐屈曲特性は、絶縁性を有する接着剤付きプラスチックフィルムや平角銅線の厚さを薄くすることにより向上することが既に知られている。
【0015】
しかしながら、前述した従来技術は、
(i)導体を薄くすることによりコストが増加し、かつ許容電流が低下する。
【0016】
(ii)接着剤付きプラスチックフィルムを薄くすることにより耐電圧特性が低下する。
【0017】
という問題があった。
【0018】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、接着剤付きプラスチックフィルムや導体の厚さを薄くすることなく、高い耐屈曲特性が得られる耐屈曲フレキシブルフラットケーブルを提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の耐屈曲フレキシブルフラットケーブルは、少なくとも1本の導体を並列配置し、絶縁性を有する2枚の接着剤付きプラスチックフィルムでラミネートして一体化したフレキシブルフラットケーブルにおいて、上記導体に、伸びが28%以上、引張り強さが25kg/mm 2 以上30kg/mm 2 未満、0.2%耐力が15kg/mm 2 以上20kg/mm 2 未満の平角純銅線を用い、上記接着剤付きプラスチックフィルムの縦弾性係数が209kg/mm2 以上であり、上記接着剤付きプラスチックフィルムの接着剤と上記導体との間の180°ピール強度が1.0kg/cm以上であるものである。
【0020】
ここで、導体単独での耐屈曲特性は、その引張り強さ、0.2%耐力及び伸び特性が高い程向上し、付加される曲げ歪み量が小さい程向上する。
【0021】
ここに、FFCの屈曲時に導体の表面に付加される曲げ歪み量は、幾何学的に数1式で与えられる。
【0022】
【数1】
【0023】
但し、ε:曲げ歪み(%)
hc :導体の厚さ
R:FFCの中心の曲げ半径
従って、FFCの導体の耐屈曲特性を向上させるためには、数1式からFFCの曲率半径Rを大きくすればよいことが分かる。さらにFFCの曲率半径Rを大きくするためには、導体、接着剤付きフィルム及びFFC自体の弾性を向上させることが効果的である。
【0024】
従って本発明では、FFCの耐屈曲特性向上を目的として次の二つの手段を提案する。
【0025】
1)接着剤付きプラスチックフィルムの長手方向の縦弾性係数を高める。
【0026】
2)導体の機械的特性(引張強さ、0.2%耐力及び伸び)を高める。
【0027】
詳細には、FFCの接着剤付きフィルムの縦弾性係数を209kg/mm2 以上とし、平角純銅線を伸びが28%以上で、引張強さを25kg/mm2以上30kg/mm2 未満、0.2%耐力を15kg/mm2 以上20kg/mm2 未満とする。
【0028】
以上において、FFCの耐屈曲特性は大幅に向上する。
【0029】
尚、過去に接着剤の長手方向の縦弾性係数を高めFFCの屈曲寿命を向上させる従来例(特開平8−161938号公報)がある。FFCは導体の他、図8に示すようにプラスチックフィルムと、接着剤と、プラスチックフィルムと接着剤とをつなぎとめるアンカーコート(厚さ数μm)とで形成された接着剤付きプラスチックフィルムが用いられている。
【0030】
図8は図3のC−C線断面図である。
【0031】
FFC1の弾性を高めるには、接着剤11の縦弾性率を高めるだけでは不十分であり、接着剤付きプラスチックフィルム3、4全体の縦弾性率を高めることが必要である。接着剤付きプラスチックフィルム3、4全体の縦弾性率(E)は、複合則より与えられる。接着剤付きプラスチックフィルム3、4全体の縦弾性率(E)を数2式で表す。
【0032】
【数2】
【0033】
但し、EFIL :プラスチックフィルム9の縦弾性率
EAC:アンカーコート18の縦弾性率
EAD:接着剤11の縦弾性率
tFIL :プラスチックフィルム9の厚さ
tAC:アンカーコート18の厚さ
tAD:接着剤11の厚さ
T:接着剤付きプラスチックフィルム3、4の厚さ(tFIL +tAC
+tAD)
数2式から接着剤付きプラスチックフィルム3、4の縦弾性率を高めるためには、プラスチックフィルム9の縦弾性率を高めてもよいことが分かる。これとは逆に、接着剤11の縦弾性率のみ高めたとしても、プラスチックフィルム9の縦弾性率が低い場合には、結果として、接着剤付きプラスチックフィルム3、4全体の縦弾性率は低下し、高屈曲特性を有するFFCは得られない。
【0034】
また、導体の引張強さを35kg/mm2 以上にし、伸びを7%以上にすることにより、FFCの屈曲寿命を向上させる従来例(特開平11−111070号公報)がある。
【0035】
しかし、この従来例については、FFCを折曲げて使用する場合が多く、導体の伸びが7%では折曲げた場合に導体が破断するおそれがある。
【0036】
このような問題を避けるため、現在はFFC用の導体に伸びを経験的に20%程度以上付与させている。その結果、導体が純銅系(TPCやOFC)の場合、その引張り強さは20〜30kg/mm2 、0.2%耐力は10〜20kg/mm2 にしかならない。導体に伸びを20%程度持たせ、かつ引張強さを35kg/mm2以上与える場合には、銅を合金化しなければならない。
【0037】
しかし、銅を合金化させることにより電気伝導率が著しく低下する問題が発生する。
【0038】
そこで、本発明者等は、伸び特性及び引張り強さ、0.2%耐力が共に高く、高導電性を有する純銅系(TPCやOFC)導体を用いたFFCを提案した。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0040】
本発明の耐屈曲フレキシブルフラットケーブルは、少なくとも1本の導体を並列配置し、絶縁性を有する2枚の接着剤付きプラスチックフィルムでラミネートして一体化したフレキシブルフラットケーブルであって、接着剤付きプラスチックフィルムの縦弾性係数が209kg/mm2 以上であるものである。接着剤付きプラスチックフィルムの接着剤と導体との間の180°ピール強度は1.0kg/cm以上であるのが好ましく、導体に、伸びが28%以上、引張り強さが25kg/mm2未満、0.2%耐力が15kg/mm2 以上20kg/mm2 未満の平角純銅線を用いるのが好ましい。
【0041】
このように構成することによりFFCの耐屈曲特性は大幅に向上する。
【0042】
【実施例】
次に本発明の実施例について添付図面に基づいて詳述する。
【0043】
図1は本発明の耐屈曲フレキシブルフラットケーブルの一実施例を示す平面図であり、図2は図1に示した装置の矢印D方向の矢視図である。尚、図3に示した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。
【0044】
このFFC20は複数の導体21を並列配置した導体群21a、絶縁性を有する2枚の接着剤付きプラスチックフィルム22、23を熱ロール5、6でラミネートして一体化したものである。
【0045】
試作したFFC20の仕様及び屈曲寿命評価条件は以下の通りである。目標の屈曲寿命は400万回以上とした。尚、試験条件により大きく変動する接着剤付きプラスチックフィルム22、23の縦弾性係数は、引張試験機にて標点距離を30mmとし、試料幅を10mmとし、引張速度を4mm/minとして測定した。
【0046】
○供試FFC
導 体:半田メッキ平角TPC線(厚さ0.035mm×幅0.7mm、
メッキ厚さ1.5μm)
接着剤付きプラスチックフィルム
:フィルム/PET(厚さ25μm)
接着剤/難燃性ポリエステル系(厚さ35μm、うちアンカーコ
ート剤(AC剤)約3μm)
ケーブル寸法
:厚さ170μm×幅15mm
導体間ピッチ1.0mm
芯数14芯
○屈曲寿命測定条件
屈曲速度V
:1500回/分
ストロークS
:25mm
FFC固定板間距離H
:7mm
寿命検知
:モニタ用の導体通電電流が10-6秒以上停止若しくは導体抵抗が
初期値から10%増加した回数
屈曲寿命の合否
:400万回以上
表1及び表2に供試したFFCの構成材の機械的特性及び屈曲寿命評価結果を
示す。
【0047】
【表1】
【0048】
【表2】
【0049】
表1のNo.1〜4は本発明による耐屈曲FFCの結果を示し、表2のNo.5〜7に従来技術によるFFCの結果を示す。表1、2より、接着剤付きフィルムの縦弾性係数及び導体の機械的特性(引張強さ、0.2%耐力及び伸び)を高めることにより、FFCの屈曲寿命が従来のFFCに比較して著しく向上することが検証できた。
【0050】
尚、導体と接着剤との間の接着強度を示す180°ピール強度(引張速度20mm/minで測定)の低いNo.15、16のFFCは、接着剤付きフィルムの縦弾性係数及び導体の機械的特性(引張強さ、0.2%耐力及び伸び)を高く設定したにも関わらず、低寿命となった。この結果から、FFCの屈曲寿命に接着剤の接着強度が大きく影響しており、ピール強度が1.0kg/cm以上必要であることが分かる。
【0051】
以上において、FFCの接着剤付きプラスチックフィルムの縦弾性係数と接着強度とを高め、かつ導体の機械的特性(引張強さ、0.2%耐力及び伸び特性)を高めることにより、導体や接着剤付きフィルムを薄くすることなく、高導電性を有する導体を用いたFFCに高耐屈曲特性を付与することができる。
【0052】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【0053】
接着剤付きプラスチックフィルムや導体の厚さを薄くすることなく、高い耐屈曲特性が得られる耐屈曲フレキシブルフラットケーブルの提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の耐屈曲フレキシブルフラットケーブルの一実施例を示す平面図である。
【図2】 図1に示した装置の矢印D方向の矢視図である。
【図3】 耐屈曲フレキシブルフラットケーブルの製造装置を示す概念図である。
【図4】 図3に示した製造装置の矢印A方向の矢視図である。
【図5】 (a)は代表製品である純Snあるいは半田メッキ平角導体を用いた耐屈曲フレキシブルフラットケーブルの基本構造を示す側面図であり、(b)は(a)のB−B線断面図である。
【図6】 繰り返し摺動屈曲試験装置の概念図である。
【図7】 図6に示した装置で繰り返し試験される耐屈曲フレキシブルフラットケーブルの屈曲部の部分拡大図である。
【図8】 図3のC−C線断面図である。
【符号の説明】
20 FFC(耐屈曲フレキシブルフラットケーブル)
21 導体
21a 導体群
22、23 接着剤付きプラスチックフィルム
Claims (1)
- 少なくとも1本の導体を並列配置し、絶縁性を有する2枚の接着剤付きプラスチックフィルムでラミネートして一体化したフレキシブルフラットケーブルにおいて、上記導体に、伸びが28%以上、引張り強さが25kg/mm 2 以上30kg/mm 2 未満、0.2%耐力が15kg/mm 2 以上20kg/mm 2 未満の平角純銅線を用い、上記接着剤付きプラスチックフィルムの縦弾性係数が209kg/mm2 以上であり、上記接着剤付きプラスチックフィルムの接着剤と上記導体との間の180°ピール強度が1.0kg/cm以上であることを特徴とする耐屈曲フレキシブルフラットケーブル。
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