JP4567237B2 - はんだ付着物ではんだ付け可能な電気接続要素 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前段の特徴を有するはんだ付け可能な電気接続要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】
文献ＤＥ−Ｃ１−１９５ ３６ １３１は、アンテナ窓ガラスのためのはんだ付け可能な接続要素について開示しており、その文献において、互いに絶縁されたいくつかの自由接触面および関連する導電トラックは、耐熱不導電支持シートと、接触面とはんだ付けポイント全体に延在する上部シート層とにそれぞれに結合されている。それぞれにはんだ付けされる導体の端部および自由接触面は、それらの下部側あるいは接続側にはんだ付けされるはんだ付着物が設けられている。これらのはんだ付着物は、実際に溶着されるジョイントが作られる場所に熱を供給することによって再溶融され、そして、それらは、はんだ付着物を関連する接続面にそれらを押圧することによって関連する接続面に永続的に結合される。ここでは、はんだ層の再生可能な厚さを確実にするように想定される分離ピースが設けられていない。現在、かなりの費用をかけて、精巧に計器で測定された量のはんだを送り出すことに基づく、また精密に作られたはんだツールおよび方法に基づくシステムが使用され、そのため、溶融後押圧する間に、はんだジョイントは、十分に均一の厚さと表面分布とを有して形成される。
【０００３】
工業用大量生産においてこのような接続要素のはんだ付けの間、わずか数秒が、各はんだ付け作業のために使用可能であるだけであり、その間に、必要な熱が、支持シートを通って予めすずめっきされた接触面に伝達される必要がある。強い温度減衰の存在において熱伝達を最も効果的にするために、熱が特定のツールによってできる限り広範囲に供給されることを確実にする必要がある。同様に、ツールの温度は、はんだの溶融点よりかなり高い必要がある。支持シートが、耐熱材料（通常、ポリイミドあるいはＫａｐｔｏｎ）で作られる必要があるのは再度この理由のためであり、その耐熱材料は、その耐熱性がその総表面エリアの小さな断片全体に実際に必要であるが、他のプラスチックと比べるときわめて費用がかかる材料である。
【０００４】
別の問題は、かなりの費用をかけて、たとえば、Ｘ線検査によって、はんだジョイントを作成した後チェックされることが可能である接触の確実性である。
【０００５】
従来技術において、接触ゾーンには、窓ガラスの対応する接続エリアに面するその側に、比較的小さな幅を有する導電トラックまで直線状態に延在する少なくとも１つの狭い接着テープが設けられている。したがって、接続要素は、位置付けされて、一時的に、窓ガラスに固定される。そのうえ、接着テープは、実際の接触ゾーンにおける引張力を軽減するように働き、必要な場合、そのテープは、さらに、リング状態に接触ゾーン周りに完全に延びて、その結果、きわめて広範囲に、環境の影響（湿気、汚損）からそれを保護する。
【０００６】
文献ＤＥ−Ｃ２−４３ ０４ ７８８は、薄い金属ストリップと、そのストリップを取り巻くプラスチックシートの薄い層で構成される絶縁シースとから成る組み立て式積層コンポーネントについて開示している。フラット導体とも呼ばれるこの接続要素には、局部的に、絶縁シースと金属層との２つの層に同軸穴が設けられ、その穴は、接触窓を形成している。接触窓に溶融したはんだが導入され、それによって、金属ストリップは、たとえば、窓ガラスに設置される電気導体に堅固に接続される。接触窓のこの構造は、さらに、観察窓として働くことによって、はんだ付けポイントの簡単な視覚による検査を可能とする。この接続要素は、さらに、窓ガラスの表面に接着で結合されることができる。
【０００７】
最後に、たとえば、一方では、端部プラグ、あるいは電気スイッチング要素を導電トラックに堅固に固定するために、他方では、それを（それらを）十分な断面を有するこれら導電トラックに電気的に接続するために、クリンプ式コネクタをこのようなフラット導体に設けることは知られている。実質的に、Ｕ字形断面を有し、そして、歯のある自由端部に分岐路を有する金属挿入ピースがシートに配置されている。歯は、シートを通る適切な手動ツール、あるいは機械的なツールによって、また導電トラックを通るナイフ接触のように、押圧されたり、あるいは押し付けられたりし、そして、次に、横方向に曲げられ、その結果、機械的連動によって形成され、またそのうえ、電気的に導通するジョイントを形成する。一般に、接触タブもしくはバー、あるいは他のはんだ付け面は、上述の塑性的に変形可能なＵ字形領域に組み込まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、序文において述べられるタイプのはんだ付け可能な電気接続要素にはんだ付着物を形成するための別の解決法を提供することである。
【０００９】
【課題が解決するための手段】
本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴によって達成される。第２の請求事項の特徴は、この目的の有利な改善を提供している。請求項１１は、本発明による少なくとも１つの接続要素の好ましい使用として、第２の請求項１２および請求項１３に記述される改善を有する窓ガラスのための使用について述べている。
【００１０】
はんだ付着物が備え付けられる接触ポイントの領域に、支持シートに堅固に結合され、かつそれを貫通する金属挿入ピースが設けられる場合、このピースは、したがって、いくつかの点において、はんだ付着物の形成のためにより良好なベースを形成する。たとえば、はんだ付着物が、第１の変形例に従って、挿入ピースに若干のはんだをはんだ付けすることによって形成されようが、あるいはそれが、第２の変形例に従って、単に機械的な互錠（インターロック）によって、挿入ピースと同時に支持シートに固定されようが、接続要素自体を、あるいは別の方法として、その支持シートを加熱する必要がない。
【００１１】
特に、好ましくは、複合（マルチプル）境界抵抗の発生を防止するように、接続要素の接触面とのはんだ付着物の直接的な接触を、あるいは別の方法として、直接的な接続を設ける必要がある。挿入ピースの金属を導電トラックに、あるいはケーブルの剥がされた端部に直接接触させることは必ずしも重要なことではない。接触面は、電気的に接触されるコンポーネントの対応する接続面に、たとえば、アンテナ窓ガラスあるいは加熱窓ガラスに直接はんだ付けされる。
【００１２】
とはいえ、任意に、さらに、挿入ピースをそれぞれの導体に電気的に接触させることから成る変形例があるのに対して、はんだ付着物は、単に挿入ピースに直接、そして、後で、いうまでもなく、それぞれ対応する接続面に接続されている。このような場合、はんだ付着物が設けられる挿入ピースのその部分は、直接、それぞれの導体の接触面を形成している。
【００１３】
電気導体は、支持シートに平らに結合されるか、あるいは支持シートに埋め込まれる導電トラックの形状、および／または支持シートに少なくとも機械的に結合されるケーブルの形状を有してよい。ケーブルの形状の場合、接触面は、ケーブルの端部で絶縁物を取り除くことによって適時に形成される。このように、個々にもたらされるいくつかのケーブルは、さらに、特に、接続要素の支持シートに、きわめて簡単な手段によって、予め定められた空間配置状態に保持されることが好ましい。
【００１４】
電気導体およびそれらの接触面の様々な形状は、さらに、組み合わされてもよく、あるいは単一の支持シートに結合されてもよいことは言うまでもない。したがって、たとえば、付加的な導体（ケーブル）は、必要とされる所に、さらに、予め定められた数の導電トラックに通常備え付けられる接続要素に配置されてもよい。個々の導体は、原則として、互いに絶縁されている。とはいえ、さらに、追加として、接続されるケーブルを既存の導電トラックに、また、対応する必要が生ずる場合、関連する対応する接続面に同時に電気的に接触させることが可能である。
【００１５】
好ましい実施形態において、挿入ピースは、それらが接続要素に結合される前に、歯が接続要素を通って押圧されたり、あるいは押し付けられ、次に、塑性的変形によって、横方向に曲げられる歯のある分岐部の自由端部を有するほぼＵ字形断面を有するように構成されている。いうまでもなく、さらに、挿入ピースの他の形状を推考することが可能である。とはいえ、この好ましい形状が、ここでは、可能な機械的な処理およびその有効な費用効果の点から見て最善の結果を生ずる見込みがある。
【００１６】
付加的な利点として、挿入ピースは、対応する接続面への接触面の次のはんだ付けの間、はんだ付着物への著しい最善の熱供給を可能とする。挿入ピースは、接続要素を貫通するので、その両側の１つが、接触面、あるいははんだ付着物の配置後、ベース上で自由となり、そして実際のはんだ付けポイントに熱を供給するのに使用されることが可能である。金属がプラスチックよりもずっと良好に熱を伝達する場合、これは、はんだツールからはんだ付着物への著しく改善された熱伝達を結果として生ずる。必要な所では、はんだごてに平坦に熱を供給することからレーザなどにスイッチすることが可能である。はんだ付け作業に必要とされる時間は、かなり減少される。ツールの温度は、低下されることが可能である。さらに、より少ない耐熱の、また結果として、より費用のかからないプラスチックが、可能な場合、支持シートとして使用されてもよい。最後に、はんだ付けポイント周りの熱負荷が減少する。
【００１７】
金属挿入ピースのさらに別の利点は、そのスペーサとしての役割である。周知のフラットケーブル接続要素における接触ゾーンに対する厚さがより大きいという重要でない欠点は、挿入ピース、あるいはその曲げられる歯が、接触面上に予め定められた高さに不変に維持されるという事実によって補償されるよりもずっと優れている。ここで作られるスペースが、十分な確実性を有してはんだ付着物で充填されることが可能であり、そして、同時に堅固に結合され、そのため、溶融の間の、通常の塗布が、はんだ材料の横方向への流出を生ずることがない。したがって、はんだジョイントの品質における改善がさらに期待される。はんだの横方向への流出を防止する増大された確信ある別の結果は、流出されたはんだによる短絡の危険がかなり減少されるので、隣接した接触面間の間隔が、従来技術においてよりも小さく作られることが可能である。
【００１８】
導電トラックに直接はんだ付着物を形成することに関してのさらなる別の利点は、挿入ピースの固有の機械的剛性である。力が接続要素に用いられる場合、挿入ピースで作られるはんだジョイントは、挿入ピースを持たないものよりもずっと破断しにくく、そのため、接着テープなどによって設けられる付加的な保護を不要にすることが可能である。
【００１９】
同様に、改善により、そして、従来技術におけるように、接着で結合されたジョイントが、さらに、たとえば、湿気あるいは汚損の影響からはんだ付けポイントを保護するために、本発明による接続要素と他のコンポーネントとの間の接触ゾーンに設けられることができる。
【００２０】
接触ゾーンにおけるわずかに大きい厚さにもかかわらず、本発明による接続要素は、一枚の窓ガラスの自由表面にだけでなく、合わせ窓ガラス内に位置する窓の表面にも使用されることが可能である。はり合わせ（ラミネーション）に通常使用される接着フィルムは、再度、接触ゾーンよりもずっと厚く、そして、何らの困難もなくそれらを包むことが可能である。
【００２１】
いうまでもなく、ここに記述される接続要素の適用は、とはいえ、窓ガラスの電気接続に限定されるものではない。
【００２２】
全体的にみて、そして想定された使用が何であれ、はんだ付着物の組成物に接続される挿入ピース内の接続要素の取り付け部品は、挿入ピースのスペーサ機能を使用して、実際のはんだジョイントの製造のように、大いに機械化されることが可能である。
【００２３】
本発明の主題のさらなる詳細および利点は、好ましい実施形態の図面と、下記に示される詳細な説明とから明らかになるであろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１によれば、接続要素１は、上部層２．１と下部層２．２とを備える積層支持シート２で構成されて、上部層と下方部層との間に、互いに電気的に絶縁された導電トラック３を構成する２つの平行な金属ストリップが収容されている。接触ゾーン４において、導電トラック３は、支持シートの下部層２．２が局部的に除去されて剥がされ、そのため、この場所に接触面５を配置することが可能である。挿入ピース６が、同一接触ゾーンに設けられ、これらのピースは、最初、歯付き端部を有する分岐部を備えたＵ字形断面を有するクリンプ（両縁を曲げる）の形状に構成されている。
【００２５】
挿入ピース６の２つの平行な歯７の列は、最初に、支持シート２が各導電トラック３のどちらの側にも完全に貫通されるように接続要素１を横切って（左側）、次に、適切なツールによって互いに向って横方向に曲げられている（右側）。それらは、さらに、導電トラック自体を貫通したり、あるいは接触したりすることが可能である。とはいえ、これは、従来のクリンプ式結合とは違って、挿入ピースと導電トラックとの間での直接的な電気接触を必要としないので、機能的見地からすれば必要ではない。その押圧方向は、歯７が接触ゾーン側に現れ、そして、それぞれの接触面５に向って曲げられるように方向付けられる。その結果として、接触面５は、挿入ピース６によって、挿入ピースの曲げられた歯７と最初のＵ字形断面の分岐部及びコア部８との間で各堅固に包囲される。そのコア部８は、接触面５の反対側に置かれている支持シート２の上部層２．１の表面上に自由外側面を有して位置されている。これは、さらに、通常、標準的なクリンプ式結合とは異なり、歯が、それら自体、導電トラックを貫通しない場合、できる限り電流の流れをよくするために、コア部は、そこで、それぞれの導電トラックの剥がされた部分に対して多少平らに押圧されている。
【００２６】
挿入ピース６の歯７の長さは、その必要条件に合わせて作られる必要がある。標準的なクリンプ式留め具に関しては、それらは、この例示のものよりも長い。歯の先端は、それらが曲げられた後、導電トラックの長手方向視において重なり合ってもよい。このような場合、２つの歯の列が、長手方向において、１つがもう１つに対してオフセットされることが有利である。
【００２７】
次のステップにおいて、はんだ付着物（ｓｏｌｄｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔ）９は、歯７が曲げられた後、そのはんだが歯７だけでなく接触面５も濡らすように、挿入ピース６の歯のある側に直ちに形成される。使用されるはんだの量は、歯７の上にわずかに隆起するのに十分な多さである。これは、溶融されたはんだが接触面５と、接触面と関連する接続面との間で直接的な電気接触をもたらすことを確実にする（図３）。
【００２８】
これらコンポーネントの実際の寸法に関して、導電トラックは、示された実施形態において、幅が約１．５ｍｍ、厚さが約０．１ｍｍであるのに対して、厚さが約０．２ｍｍの金属シートの一部によって形成される挿入ピース６の長さは、約３ｍｍから５ｍｍであることが示されるべきである。いうまでもなく、歯は、支持シートを貫通して、さらに、曲げられることができるのに十分な長さである必要がある。
【００２９】
図２は、はんだ付着物９の別の変形例を示し、そこでは、軟質はんだワイヤ１０の全長が、挿入ピース６の曲げられた歯７の間で、一方で、接触面５に接触し、他方で、歯７の上にわずかに隆起するように、適切なツールによって、冷間で閉じ込められている（ｊａｍ）。この変形例は、接触ゾーン４が付着物の形成の間、もはや加熱される必要がないという利点を有している。周知の方法で、はんだワイヤは、この例示のものとは違って、筒状の断面を有して、その内側に位置されるフラックスのストランドと組み合わされてもよく、それは、これに続くはんだ付けを容易にする。
【００３０】
図３は、好ましい適用として、ここに記述される接続要素の場合、簡素化された方法で概略が述べられて、個々の接触面５とそれに結合される接続面１１との間の終端のはんだジョイントを示している。この接続面は、ガラスあるいはプラスチックで製作される窓ガラス１２に設けられて、たとえば、ここに単に示されているアンテナ要素あるいは加熱要素１３に接続されている。この接続面１１は、周知の方法で、それに続く電気要素のように、スクリーン印刷によって付着されて、焼成される導電シルバーペーストから製造されることは有利である。必要な場合、それは、予めすずめっきされてもよい。
【００３１】
図３は、挿入ピース６の内側におけるはんだ付着物９の完全な溶融の瞬間を示し、挿入ピースのコア部に対して、単に、一点鎖線で示されるはんだツール１４の先端が接触されている。明らかに、その熱は、金属挿入ピース６の材料を通ってはんだツール１４から実際のはんだ付けポイントに伝達され、それは、とはいえ、シートの上部層２．１を介する通例のはんだ付けよりも実質的にずっと迅速である。同時に、その曲げられた歯７は、接触ゾーンにおける接続要素の下部側と、それらが接触する窓ガラス１２の上部側あるいは接続面１１との間にスペーサを形成する。これは、したがって、狭い限界の範囲内におけるはんだの画定された厚さを確実にする。とはいえ、はんだは、溶融の際、歯７の間のスロットを通って横方向に依然として流れ、したがって、歯の先端間の間隔に対してはんだジョイントのベースを大きくすることが可能である。
【００３２】
ツール１４を使用する代わりに、熱は、何の接触もなく、放射（たとえば、レーザ放射）によって印加され、その場合、はんだ付けポイントへの印加圧力が、次に、別の適切な方法で長期にわたって持続的に行使される必要がある。
【００３３】
いうまでもなく、このような接触ゾーンは、この簡素化された例示とは違って、実際に、かなり多数の対の接触面と接続面を有してもよい。
【００３４】
図４は、一層大きな縮尺で、電気導体として端部で剥がされているケーブル１５を備えている接続要素の変形例を示している。図３とは違って、その断面は、ここでは、導体の長手方向に作られている。支持シート２は、示されるように、ケーブル１５のための接触ゾーンにおいて、単一の層のみを有するか、あるいはそれは、他の図による実施形態と一致してもよい。この変形例において、その絶縁物１６から剥がされるケーブル１５の端部は、導体の接触面５と見なされる必要がある。ケーブルの剥がされた端部は、図１乃至図３により作られる挿入ピース６によって、支持シート２とその関連するはんだ付着物９とに機械的に結合されている。図３に対して９０°まで回転される視図は、挿入ピース６の歯７が、再度、はんだワイヤの部分の一部を構成するはんだ付着物を塑性的に変形する方法を示している。はんだ付着物９が溶融されるとき、その材料は、図３におけるように、接触面５に対して接続面１１を堅固に接続する。
【００３５】
最後に、確かな電気接続が、同時に、電気導体と挿入ピースとの間に補償されるのであれば、はんだ付着物が、個々に示される例示のものとは違って、さらに、必要な場合、挿入ピース６の背面に、すなわち、コア部８に形成されることができることがさらに明快に指摘されるべきである。いうまでもなく、挿入ピースは、さらに、コア部と支持シートとの間で端が曲げられることが可能である。再度、この変形例において、はんだ付着物が、支持シート２とコア部８との間に単に機械的に固定される場合、いうまでもなく、溶融されたはんだが接続面に向って流れることが可能なキャビティをコア部８に設けることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】挿入ピースを固定するための２つの連続ステップを有する挿入ピースが備え付けられる双極接触ゾーンの斜視図である。
【図２】はんだ付着物が、挿入ピースによって、単極接触ゾーンの接触面に冷間押圧される第２の実施形態を示している。
【図３】接続要素と、対応する接続面が設けられる窓ガラスとの間のはんだ付終端の単極接触ゾーンの断面図である。
【図４】導体が、端部でストリップされたケーブルの形態であり、そして、挿入ピースによって、支持シートとはんだ付着物とに結合される図３に類似する変形例の断面図である。
【符号の説明】
１ 接続要素
２ 積層支持シート
２．１ 上部層
２．２ 下部層
３ 導電トラック
４ 接触ゾーン
５ 接触面
６ 挿入ピース
７ 歯
８ コア部
９ はんだ付着物
１０ 軟質はんだワイヤ
１１ 接続面
１２ 窓ガラス
１３ アンテナ要素あるいは加熱要素
１４ はんだツール
１５ ケーブル
１６ 絶縁物

Claims (14)

1. 薄い支持シート（２）と、
   はんだ付着物（９）を具備し、かつこのはんだ付着物をこれが関連する別のコンポーネント（１２、１３）の接続面（１１）にはんだ付けすることによって結合することが可能な少なくとも１つの自由接触面（５）を有する少なくとも１つの金属導体（３；１５）とを備えている、はんだ付け可能な接続要素（１）であって、
   前記はんだ付着物（９）が設けられ、かつ前記接続要素（１）を貫通する挿入ピース（６）が、前記接触面（５）の領域において前記支持シート（２）に堅固に結合されることを特徴とする、はんだ付け可能な接続要素。
2. 前記導体が、前記支持シート（２）に平らに結合される導電トラック（３）の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の接続要素。
3. 前記導体が、前記支持シート（２）に少なくとも機械的に結合されるケーブル（１５）の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の接続要素。
4. 前記はんだ付着物（９）が、前記挿入ピース（６）にはんだ付けされた所定量のはんだによって作られることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の接続要素。
5. 前記はんだ付着物（９、１０）が、前記挿入ピース（６）によって前記支持シート（２）に機械的に固定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の接続要素。
6. 前記はんだ付着物（９）が、前記導体（３；１５）の前記接触面（５）に直接はんだ付けされることが可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の接続要素。
7. 前記挿入ピース（６）は、それが前記接続要素（１）に結合される前に、コア部（８）を有するほぼＵ字形断面と、歯のある自由端部を有する分岐部とを備え、その歯（７）は、前記接続要素（１）を通って押圧され、次に、横方向に曲げられることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の接続要素。
8. 前記はんだ付着物（９）が、一方で、前記挿入ピース（６）の歯（７）と、他方で、前記支持シート（２）あるいは前記接触面（５）との間に、軟質はんだワイヤ（１０）を閉じ込めることによって形成されることを特徴とする請求項７に記載の接続要素。
9. 前記はんだ付着物が、一方で、前記挿入ピースのコア部と、他方で、前記支持シートあるいは前記接触面との間に、軟質はんだワイヤを閉じ込めることによって形成されることを特徴とする請求項７に記載の接続要素。
10. 前記コア部には、前記溶融されたはんだが前記接続面に向って流れることが可能なキャビティが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の接続要素。
11. 前記接触面（５）を含む接触ゾーン（４）には、接着部分が設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の接続要素。
12. 請求項１から１１のいずれか一項による少なくとも１つのはんだ付け可能な接続要素（１）を有する窓ガラス（１２）、特に、ガラス製の窓ガラスであって、窓ガラスには、その表面の少なくとも１つに、前記はんだ付着物（９）の助けをかりて、前記接続要素（１）の接触面（５）にはんだ付けされる電気要素のための接続面（１１）が設けられている窓ガラス。
13. 前記接触面（５）を含む接触ゾーン（４）に、前記接続要素（１）と前記窓ガラス（１２）の表面との間に接着で結合されるジョイントが作られることを特徴とする請求項１２に記載の窓ガラス。
14. 前記窓ガラスの表面が合わせ窓ガラスの内側面を形成することを特徴とする請求項１２または１３に記載の窓ガラス。

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