JP4807053B2 - フラットケーブルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はフラットケーブルの製造方法に係り、例えば複数本の導体を上下から樹脂フィルムで挟んだフラットケーブルの製造方法に関するものである。

近年、電気製品には半導体やコンデンサー等を実装した基板が多く用いられており、この基板同士をつなぐのに導体をフィルムで挟んで平型に形成したフラットケーブルが用いられる場合が多い（例えば特許文献１参照）。
特許文献１によるフラットケーブルは難燃性を有するものであり、複数の導体をＰＴＦＥあるいはＰＴＦＰから成る底側フィルムと上側フィルムとの２枚のフィルムでラミネートした構造を有している。導体はＰＴＦＥあるいはＰＴＦＰ樹脂材料で被覆されていてもよい。底側フィルムおよび上側フィルムのラミネート面は、底側および上側フィルムがラミネートされる際の良接着能を与える目的のため弗素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）でラミネートされている。

また、特許文献１による難燃性フラットケーブルの製造方法は、複数の導体をラックからラミネータヘ供給し、導体を２６０℃から６５９℃（５００°Fから１２００°F）の温度の一対のコアヒータを通して予熱し、底側フィルムを導体の下へ、また上側フィルムを導体の上へ、下部ＩＲヒータと上部ＩＲヒータの間および下部シューヒータと上部シューヒータの間より供給し、導体を下部加熱ロールと上部加熱ロールによって、ラミネートされたフラットケーブルが形成されるように底側フィルムと上側フィルムでラミネートし、次いでラミネートされたフラットケーブルを一対の冷却ロールを有する冷却システムによって冷却するようになっている。
特表平１０−５１１５０２号公報（図３）

通常、導体として、導電率が良く、延性に富み、適度な強度を有し、他の金属によるコーティングが容易である銅が用いられる場合が多い。この銅を用いた配線部材には、一般に、耐腐食性および半田付け性の観点から錫メッキが施されているが、錫と銅の金属間化合物の成長に伴う圧縮応力や外部から加わる力によって、錫の表面から針状結晶体（以下、「ウィスカ」という）が発生し、導体間を電気的に短絡する原因となっている。このウィスカは純錫の結晶体であるため、ウィスカの発生を防止する方法として、メッキ厚を薄くするとともに錫合金をメッキ層に使用することが知られている。

本発明の目的は、最適な合金層を形成することによりウィスカの発生を防止することができるフラットケーブルの製造方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明にかかるフラットケーブルの製造方法は、複数個の導体供給ボビンからそれぞれ錫メッキ銅導体を繰り出して一つの面上に配列し、前記複数本の導体を加熱ローラを通して錫の融点以下の温度まで一括加熱した後、上下から樹脂フィルムで前記導体を挟んで前記各樹脂フィルムと前記導体とを接着してフラットケーブルとなし、前記フラットケーブルを巻き取ることにある。

このように構成されたフラットケーブルの製造方法においては、錫メッキ銅導体の両面に樹脂フィルムを接着する前に、錫メッキ銅導体を錫の融点以下の温度で加熱するので、合金層を形成するとともに錫だまりの発生を抑えて、ウィスカの発生を防止することができる。また、複数本の導体を一括して加熱するので、作業効率を改善することができる。一方、特許文献１では、導体を５００°Ｆから１２００°Ｆに予熱することが開示されているが、温度が高すぎて錫が融点に達して溶け、純錫だまりを形成し、ウィスカの原因になることが考えられる。

また、本発明にかかるフラットケーブルの製造方法は、加熱ローラを前記導体に接触させて前記導体を加熱することが望ましい。

このように構成されたフラットケーブルの製造方法においては、加熱ローラを導体に接触させることにより導体を加熱するので、熱効率を向上させることができるとともに導体の温度制御を容易且つ正確に行うことができる。一方、前述した特許文献１に記載のフラットケーブルの製造方法および製造装置では、ヒータ間を通して間接的に加熱するようになっているので、導体の温度を正確に制御することが困難である。また、ラミネートのために加熱しているが、ラミネートに最適な温度が合金形成に最適な温度ではない。

また、本発明にかかるフラットケーブルの製造方法は、複数の加熱ローラを前記導体に接触させ、各ローラ間の導体のパスライン長を線速に応じて変更することが望ましい。

このように構成されたフラットケーブルの製造方法においては、複数の加熱ローラ間の導体のパスライン長が変更可能なので、加熱ローラによる加熱が過剰の場合にはローラ間を長くして加熱を弱めることができる。一方、加熱が不足している場合には、ローラ間を短くして加熱を強めることができるので、導体の線速を変えることなく導体の温度制御を迅速且つ正確に行うことができる。また、加熱ローラの温度変化によらずに調整するので、加熱ローラの温度変化による場合のように、加熱ローラの温度が安定するまでの待ち時間がなくなるので、作業効率を改善することができる。

本発明によれば、錫メッキ銅導体の両面に樹脂フィルムを接着する前に、錫メッキ銅導体を錫の融点以下の温度に加熱するので、合金層を形成するとともに錫だまりの発生を抑えて、ウィスカの発生を防止することができる。また、複数本の導体を一括して加熱するので、作業効率を改善することができるとともに、接触式で加熱するので熱効率が良く制御しやすい。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施に用いられるフラットケーブルの製造装置の構成図、図２（Ａ）は本発明により加熱した錫メッキ銅導体のメッキ層の拡大断面図、図２（Ｂ）は従来のメッキ層の拡大断面図である。

図１に示すように、本発明に適用されるフラットケーブルの製造装置１０は、複数本の導体２１を供給する導体供給手段としての複数個の導体供給ボビン１１と、導体２１を一つの面上に配列する導体配列手段の導体配列機１２と、複数本の導体２１を一括して加熱する導体加熱手段としての加熱ローラ１３と、配列された導体２１の上下にそれぞれ樹脂フィルム２２を供給する樹脂フィルム供給手段としての樹脂フィルム供給ボビン１４と、樹脂フィルム２２を加熱する樹脂フィルム加熱手段としての樹脂フィルム加熱機１５と、上下の樹脂フィルム２２、２２を圧着する樹脂フィルム圧着手段としての樹脂フィルム圧着機１６と、前記樹脂フィルム２２と前記導体２１とが接着されてなるフラットケーブル２０を巻き取るフラットケーブル巻取手段としてのフラットケーブル巻取機１７を備えている。なお、図１においては、加熱機１５と圧着機１６とを一体にして、加熱圧着機として設けている。

加熱ローラ１３は、複数本の導体２１に一括して接触可能であり、錫の融点温度近傍まで加熱可能とするのが望ましい。
これにより、加熱ローラ１３を複数本の導体２１に一括して接触させて、一度に複数本の導体２１を加熱することができるので、作業効率が向上する。また、この加熱ローラ１３は、錫の融点温度まで加熱可能であるので、融点以下の温度で加熱することにより導体２１の錫が溶けるのを防止することができる。

また、加熱ローラ１３を複数配置し、各加熱ローラ１３、１３間の導体２１のパスライン長が可変であることが望ましい。加熱ローラ１３、１３間の距離を変化させるには、例えば、各加熱ローラ１３、１３を上下（図１において矢印Ａ）移動自在としたり、あるいは各加熱ローラ１３、１３を前後方向（図１において矢印Ｂ方向）に移動可能に設けたり、あるいは上下および前後方向に移動可能に設けることができる。あるいは、ガイドローラ１８を上下に動かすこともできる。
これにより、加熱ローラ１３による加熱が過剰の場合には、加熱ローラ１３、１３間の距離を長くして加熱を弱めることができる。一方、加熱が不足している場合には、加熱ローラ１３、１３間の距離を短くして加熱を強めることができるので、導体２１の線速を変えることなく、導体２１の温度制御を迅速且つ正確に行うことができる。また、加熱ローラ１３の温度変化によらずに温度調整できるので、加熱ローラ１３の温度を変化させる場合のように温度が安定するまで待つ必要がなく、作業効率を改善することができる。

ウィスカの発生を防止するためには、メッキ厚を薄くするとともに最適な合金層を形成することが効果的であることが知られている。そこで、前述のようにして加熱ローラ１３による導体２１の加熱量を制御し、錫の融点以下で加熱したときのメッキ層の拡大が図２（Ａ）に示してある。また、図２（Ｂ）には、従来の未処理の場合について、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）測定の拡大図が示されている。
図２（Ａ）に示されるように、錫の融点以下で加熱することにより、メッキ層はＳｎ３Ｃｕ／Ｓｎ５Ｃｕ３／Ｓｎの３層構造となっている。なお、図２（Ｂ）に示すように、未処理の場合にはＳｎＣｕ合金形成は不十分であり、加熱により合金層が厚くなり、Ｓｎ層が薄くなっている。この結果、ウィスカの発生を防止することができた。また、加熱ローラ１３で接触して加熱することにより、合金層の厚さ／Ｓｎ層の厚さの比が一定に近づく傾向があり、均一なメッキを行うことができる。Ｓｎ層は０．１μｍ以下の厚さとする。接続信頼性が維持されればよい。

次に、本発明にかかるフラットケーブルの製造方法について説明する。
本発明のフラットケーブルの製造方法は、図１に示すように、導体供給ボビン１１から供給される複数本の錫メッキ銅導体２１を、導体配列機１２により一つの面上に配列し、前記複数本の導体２１を加熱ローラ１３により一括して前述したように、錫の融点以下の温度まで加熱する。その後、樹脂フィルム供給ボビン１４から供給される樹脂フィルム２２で前記導体２１を上下から挟んで、樹脂フィルム加熱機１５により加熱するとともに樹脂フィルム圧着機１６により加圧して、前記各樹脂フィルム２２と前記銅導体２１とを接着するものである。
なお、前記複数本の導体２１を加熱ローラ１３により一括して錫の融点以下の温度まで加熱するには、加熱ローラ１３間の導体２１のパスライン長を線速に応じて変更することにより行うことができる。加熱温度は１７０〜２２５℃が好ましい。

以上説明したように、本発明のフラットケーブルの製造方法では、錫メッキ銅導体の両面に樹脂フィルムを接着する前に、錫メッキ銅導体を錫の融点以下の温度に加熱するので、合金層を形成するとともに錫だまりの発生を抑えて、ウィスカの発生を防止することができる。また、複数本の導体２１を一括して加熱するので、作業効率を改善することができるとともに、接触式で加熱するので熱効率が良く制御しやすい。

なお、本発明のフラットケーブルの製造方法は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態において、加熱ローラ１３を２本用いた場合について説明したが、本発明のフラットケーブルの製造方法は３本以上の加熱ローラ１３を有する場合にも適用可能である。
また、前述した実施形態においては、導体２１を供給する導体供給ボビン１１が３個の場合について図示したが、４個以上の場合についてもまったく同様に適用できる。

以上のように、本発明に係るフラットケーブルの製造方法は、錫メッキ銅導体の両面に樹脂フィルムを接着する前に、錫メッキ銅導体を錫の融点以下の温度に加熱するので、合金層を形成するとともに錫だまりの発生を抑えて、ウィスカの発生を防止することができる。また、複数本の導体を一括して加熱するので、作業効率を改善することができるとともに、接触式で加熱するので熱効率が良く制御しやすいという効果を有し、例えば複数本の導体を上下から樹脂フィルムで挟んだフラットケーブルの製造方法等として有用である。

本発明に適用されるフラットケーブルの製造装置の構成図である。 （Ａ）は本発明により加熱した錫メッキ銅導体のメッキ層の拡大図である。 （Ｂ）は従来のメッキ層の拡大図である。

符号の説明

１０ フラットケーブルの製造装置
１１ 導体供給ボビン（導体供給手段）
１２ 導体配列機（導体配列手段）
１３ 加熱ローラ（導体加熱手段）
１４ 樹脂フィルム供給ボビン（樹脂フィルム供給手段）
１５ 樹脂フィルム加熱機（樹脂フィルム加熱手段）
１６ 樹脂フィルム圧着機（樹脂フィルム圧着手段）
１７ フラットケーブル巻取手段
２０ フラットケーブル
２１ 錫メッキ銅導体（導体）
２２ 樹脂フィルム

Claims (3)

1. 複数個の導体供給ボビンからそれぞれ錫メッキ銅導体を繰り出して一つの面上に配列し、前記複数本の導体を加熱ローラを通して錫の融点以下の温度まで一括加熱した後、上下から樹脂フィルムで前記導体を挟んで前記各樹脂フィルムと前記導体とを接着してフラットケーブルとなし、前記フラットケーブルを巻き取るフラットケーブルの製造方法。
2. 加熱ローラを前記導体に接触させて前記導体を加熱する請求項１に記載のフラットケーブルの製造方法。
3. 複数の加熱ローラを前記導体に接触させ、各ローラ間の導体のパスライン長を線速に応じて変更する請求項２に記載のフラットケーブルの製造方法。

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