JP4918917B2 - フラットケーブルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数本の平型導体を平面状に配列した配列面の両側から絶縁樹脂フィルムで挟んで絶縁被覆し、平型導体が露出された部分を有するフラットケーブルの製造方法に関する。

電気機器、情報機器の小型化、軽量化に伴い、これらに搭載される電子部品、配線部品の小型化が要求されている。特に小型機器のための配線部材は、限られたスペースで高密度、高信頼性での実装が求められている。これらの要求を満たすものとして、複数本の平型導体を平面状に配列した配列面の両側から絶縁樹脂フィルムで挟んで絶縁被覆し、その端部に電気コネクタ等に接続する端末部を設けた可撓性のフラットケーブルが用いられている。

この種のフラットケーブルの端末部は、一方の面側に平型導体が露出され、反対の面側に補強材を貼り付けて構造上の強度を補強し、電気コネクタへの挿入接続を容易にする形状となっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−４９１８５号公報

ケーブル端末部への補強材の貼り付けは、例えば、複数本の平型導体を平面状に配列した配列面の両側から絶縁樹脂フィルムで挟んで絶縁被覆した長尺のケーブル素材に対して、所定の間隔で電気接続の端末部とされる箇所に接着する形態で行われる。この端末部とされる箇所は、予め平型導体が部分的に露出されていて、補強材はその反対側の面で、前記の平型導体が露出された部分を長手方向に跨ぐ形で貼り付けられ、その中間位置で切断されて端末部とされる。

補強材は、通常はテープ形状であり、その接着面に接着剤層を有し、加熱ブロックとプレス受けブロックとから構成されるブロック対で加熱しながら一定時間プレスすることにより、前記の接着剤層を融着してフラットケーブルの端末部に接着される。しかしながら、上記のフラットケーブル端末部を電気コネクタに接続する際に、補強材が絶縁樹脂フィルムから剥がれ易いことが問題となっていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、補強材と絶縁樹脂フィルムとの密着性を向上させたフラットケーブルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等の鋭意検討の結果、補強材とケーブル素材を加熱ブロックとプレス受けブロックとから構成されるブロック対に挟んで圧着することによって、補強材を平型導体の露出部分の反対面の絶縁樹脂フィルムに貼り付ける際、前記露出部分には絶縁樹脂フィルムがない構造であるため、主にこの部分と前記露出面側に配設されるブロックとの間が空間隙間となり、前記空間隙間に絶縁樹脂フィルムが逃げることによって補強材と絶縁樹脂フィルムとの接着圧が低下し、補強材と絶縁樹脂フィルムの界面に微小気泡が残ることを知見した。そして、この微小気泡が多く発生するほど、補強材と絶縁樹脂フィルムとの密着性は低下し、フラットケーブル端末部を電気コネクタに接続する際に、補強材が絶縁樹脂フィルムから剥がれやすくなることが判った。

上記知見に基づき成された本発明に係るフラットケーブルの製造方法は下記の通りである。
（１） 平面状に配列した複数本の平型導体の配列面の両側に、フィルム層と接着剤層とをそれぞれ有する第一の絶縁樹脂フィルムおよび第二の絶縁樹脂フィルムが前記各接着剤層側から前記平型導体を挟んで接着一体化されており、
前記第一の絶縁樹脂フィルムのフィルム層の厚みと、前記第一の絶縁樹脂フィルムの接着層と前記第二の絶縁樹脂フィルムの接着層とが前記平型導体を挟んで接着一体化することにより形成される層の厚みとの和から前記平型導体厚みを引いた値が６０μｍ以上であり、且つ、
第一の絶縁樹脂フィルム側の面に前記平型導体の露出部分を有すると共に、前記第二の絶縁樹脂フィルムの平型導体に接している面とは反対側の面における前記露出部分に対応する位置に補強材が接着されたフラットケーブルの製造方法であって、
前記第一の絶縁樹脂フィルムおよび前記第二の絶縁樹脂フィルムを前記平型導体に接着させる工程の後、前記補強材を接着する際に、前記第一の絶縁樹脂フィルム側および前記補強材側の両側から、少なくとも一方が加熱されたブロックであるブロック対を押し当てる工程を有し、
前記第一の絶縁樹脂フィルム側のブロックが、前記露出部分と前記ブロックとの隙間を減らすスペーサーを有することを特徴とする、フラットケーブルの製造方法。

本発明に係るフラットケーブルの製造方法によれば、補強材を平型導体の露出部分の反対面の絶縁樹脂フィルムに貼り付ける際、加熱ブロックとプレス受けブロックから構成されるブロック対のうち前記露出部分側に配設されるブロックに、前記露出部分と前記ブロックと接触の際に生じる空間隙間を埋めるためのスペーサーを設けることによって、補強材と絶縁樹脂フィルムとを十分な押圧力で接着させ、密着性を向上させることができる。これにより、フラットケーブル端末部を電気コネクタに接続する際の絶縁樹脂フィルムからの補強材剥がれを抑制することができる。

以下、本発明に係るフラットケーブルの製造方法の実施形態の例について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係るフラットケーブルの製造方法により得られるフラットケーブルの概略図であり、図１（Ａ）は外観斜視図、図１（Ｂ）はケーブルの部分断面側面図、図１（Ｃ）は電気コネクタへの接続状態を説明する部分断面側面図である。

図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、フラットケーブル１は、平面状に配列した複数本の平型導体４を、第一の絶縁樹脂フィルム２ａおよび第二の絶縁樹脂フィルム２ｂで被覆したケーブル部２の少なくとも一方の端部に、ケーブル接続用の端末部３を有する構成である。端末部３は、例えば、ジャック型の電気コネクタ６等に挿抜可能に接続されるように形成され、電気コネクタ６との電気接触を形成するため、平型導体４が露出された露出部分４ａを有すると共に、これと反対の面側に機械的強度と形状保持を確保する補強材としての補強テープ５が貼り付けた構成からなる。

平型導体４としては、例えば、導体厚み０．０３５ｍｍ程度、導体巾０．３ｍｍ〜０．８ｍｍで錫めっき軟銅箔等が用いられる。
ケーブル部２を構成する第一の絶縁樹脂フィルム２ａ、第二の絶縁樹脂フィルム２ｂは、例えば、ポリエステル系の樹脂で形成されたフィルム基材（フィルム層）に熱可塑性の接着剤層（図示せず）を積層一体化したものが用いられる。この第一の絶縁樹脂フィルム２ａ、第二の絶縁樹脂フィルム２ｂを、それぞれ接着剤層が平型導体４側となるようにして、平型導体４の配列面の両側から挟み、加熱ローラー等により接着剤層を互いに融着一体化させて、平型導体４の配列保持と電気的絶縁を形成している。

図１（Ｂ）に示されるように、ケーブルの端末部３は、第一の絶縁樹脂フィルム２ａが接着されておらず平型導体４が露出された露出部分４ａを有する。この露出部分４ａは、外部回路や電気コネクタ６のコネクタ接触子片６ａとの電気接続を形成する接点部とされ、露出部分４ａの平型導体４には必要に応じて金メッキ等が施される。そして、露出部分４ａとは反対側の面の絶縁樹脂フィルム２ｂの前記露出部分４ａに対応する位置には、補強テープ５が接着されている。
尚、本実施態様では、フラットケーブル１の片面のみに露出部分４ａを有する構成であるが、これに限定されることなく、第一の絶縁樹脂フィルム２ａ側、第二の絶縁樹脂フィルム２ｂ側の両面に露出部分４ａを有していても良い。

補強テープ５は、第一の絶縁樹脂フィルム２ａ、第二の絶縁樹脂フィルム２ｂと同様にポリエステル系の樹脂であることが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）で形成され、その一面に貼り付けのための接着剤層（図示せず）が塗布等により付与されている。この補強テープ５は、加熱ブロックを加熱しながら所定時間プレスすることにより、接着剤層が溶融されてケーブル外面の絶縁樹脂フィルム２ｂに貼り付けられる。

上記のように構成されたフラットケーブル１は、図１（Ｃ）に示すように、その端末部３が電気コネクタ６に挿入されると、コネクタ接触子片６ａが露出部分４ａの平型導体４に弾性的に接触して電気接続が形成される。補強テープ５は、端末部３の形状を保持して電気コネクタ６への挿入を容易にすると共に、コネクタ接触子片６ａにより、平型導体４が変形や撓みが生じないように補強する機能を有している。したがって、補強テープ５は、フラットケーブル１に対して堅固に接着されていることが必要である。

次に、本発明に係るフラットケーブルの製造方法の実施形態の例を、上記で説明したフラットケーブル１に基づいて説明する。
図２（Ａ）および（Ｂ）は、フラットケーブル１の製造方法の概略斜視図である。
ケーブル部２を構成する第一の絶縁樹脂フィルム２ａおよび第二の絶縁樹脂フィルム２ｂは、図２（Ａ）に示すように、内側（平型導体４に接する側）を接着剤層（図示せず）として連続供給される。第一の絶縁樹脂フィルム２ａには、例えば、予め開口７ａが所定の間隔で形成されている。

平面状に配列した多数本の平型導体４を、連続供給される第一の絶縁樹脂フィルム２ａおよび第二の絶縁樹脂フィルム２ｂで配列面の両側から挟み、圧着ローラー８で第一の絶縁樹脂フィルム２ａと第二の絶縁樹脂フィルム２ｂとを接着一体化することにより、ケーブル素材９が形成される。ケーブル素材９において、開口７の部分で平型導体４の露出部分４ａが形成される。
圧着ローラー８は、第一の絶縁樹脂フィルム２ａ、第二の絶縁樹脂フィルム２ｂに付与されている接着剤層の種類に応じて加熱ローラーとしてもよい。
本実施態様では、図２（Ａ）に示すように目的のケーブル形状よりも予め幅広に作成しておき、圧着後にスリッタ１０により長手方向に沿って分断し、所定の導体数を有するケーブル素材９としている。
そして、ケーブル素材９は、一旦巻取られて巻取り体とされる。

図２（Ｂ）に示すように、得られたケーブル素材９は、平型導体４の配列面の両側から第一の絶縁樹脂フィルム２ａおよび第二の絶縁樹脂フィルム２ｂで接着一体化されたケーブル部領域１１と、平型導体４の露出部分４ａを有する端末部領域１２とが、交互に形成されている。
端末部領域１２は、その中心部で切断手段１３により切断されてフラットケーブル１とされた際に、端末部３とされる部分である。前記で作成したケーブル素材９は巻き出された後、この端末部領域１２において、露出部分４ａの反対面に、前記露出部分４ａを長手方向に跨ぐ形で機構的な強度を補強するための補強テープ５が貼り付けられる。
この補強テープ５の貼り付けには、補強テープ５側に加熱ブロック１４を配し、露出部分４ａ側にプレス受けブロック１５を配し、この加熱ブロック１４とプレス受けブロック１５とからなるブロック対１６の間にケーブル素材９と補強テープ５とを挟み、加熱しながらプレスすることにより実施される。
尚、ここでは、ケーブル素材９が一端巻き取られる態様を示したが、巻き取られずに、続いて切断されても良い。

図３（Ａ）は、端末部領域１２において、露出部分４ａの反対面の第二の絶縁樹脂フィルム２ｂ（図示せず）に補強テープ５を貼り付ける工程を示す概略図を示す。
補強テープ５は、その接着面側に熱可塑性の接着剤層（図示せず）を有し、加熱ブロック１４の加熱温度とプレス時間により接着層が溶融されて接着される。
加熱ブロック１４は、ヒーター等の加熱部材１４ｂを有し、所定の加熱温度となるように制御可能に構成されている。
加熱ブロック１４およびプレス受けブロック１５からなるブロック対１６は、補強テープ５を適度な押圧力でプレスできるように、各々その押し当て面（各々１４ａ、１５ａ）がシリコン樹脂等の弾性素材で形成されていることが好ましい。

本実施態様では、図２（Ｂ）、図３（Ａ）に示すように、端末部領域１２において、露出部分４ａの反対面である第二の絶縁樹脂フィルム２ｂに補強テープ５を貼り付ける際、加熱ブロック１４とプレス受けブロック１５とからなるブロック対１６のうち、前記露出部分４ａ側に配設されるブロックであるプレス受けブロック１５に、前記露出部分４ａと前記ブロック１５と接触の際に生じる空間隙間を埋めるためのスペーサーとしてシム１７が設けられる。
即ち、ケーブル素材９と補強テープ５とを前記ブロック対１６間に挟んで加熱しながらプレスする際、シム１７によって前記プレス受けブロック１５と前記露出部分４ａとの空間隙間を埋めることにより、補強テープ５と第二の絶縁樹脂フィルム２ｂとを十分な押圧力で接着させることができる。シム１７としては、ＳＵＳ等の素材のものが使用できる。

図４は、露出部分４ａの反対面の第二の絶縁樹脂フィルム２ｂに補強テープ５を貼り付ける際にスペーサーを設置しない製造方法でフラットケーブルを作成した場合の、補強テープ５と第二の絶縁樹脂フィルム２ｂとの界面の気泡発生率と、空間隙間量との相関を調べた図である。
図４において、横軸の空間隙間量は、「第一の絶縁樹脂フィルム２ａの基材厚み（ＰＥＴ厚み）＋融着後の接着剤層厚み−導体厚み」を指す。ケーブル素材９形成後においては第一の絶縁樹脂フィルム２ａおよび第二の絶縁樹脂フィルム２ｂは各々の接着層が融着して形状変形するため、空間隙間量として形状変形の可能性のある前記第二の絶縁樹脂フィルム２ｂの接着剤層の厚みも含めている。
図４では、下記表１に示すフラットケーブルＡ〜Ｅを作成し、実測により前記空間隙間量を算出し、かかる空間隙間量に対する気泡発生率を示している。

図４から明らかなように、空間隙間量が６０μｍ以上となると気泡発生率が急激に増加する。気泡発生が多い程、補強テープ５と第二の絶縁樹脂フィルム２ｂとの密着性は低下する。したがって、本発明に係るフラットケーブルの製造方法を、第一の絶縁樹脂フィルム２ａのフィルム層の厚みと、前記第一の絶縁樹脂フィルム２ａの接着層と前記第二の絶縁樹脂フィルム２ｂの接着層とが前記平型導体４を挟んで接着一体化することにより形成される層の厚みとの和から前記平型導体４厚みを引いた値が６０μｍ以上であるようなフラットケーブルの製造に適用すると、その効果は大きい。

スペーサーとしては、上記で示したシム１７の他に、テフロン（登録商標）テープなどの耐熱樹脂テープを使用可能である。
シム１７の厚みは、前記空間隙間量が６０μｍ未満となるように適宜設定される。
シムの長さ（フラットケーブル１の長尺方向における長さ）は、導体露出部４ａの長さの１／２程度であることが好ましい。一方、テフロン（登録商標）を使用する場合には、その長さ（フラットケーブル１の長尺方向における長さ）は導体露出部４ａの長さと同じか、−２ｍｍ程度であることが好ましい。また、シムおよびテヘロンの巾は、導体露出部分４ａの巾と略同一とすることが好ましい。尚、導体露出部４ａの長さは、通常、８〜１２μｍである。また、導体露出部４ａの巾は、フラットケーブル１の芯数に従って変化する。

一方、ブロック対１６の押し当て面（各々１４ａ、１５ａ）が例えばシリコン樹脂等の弾性素材の場合には、ブロックの内部にスペーサーを設けてもよい（図３（Ｂ））。この場合も、シム１７の厚みは、前記空間隙間量が６０μｍ未満となるように適宜設定される。例えば、前記空間隙間量が７０μｍであれば、シム１７の厚みは１０μｍより大きくし、７０μｍ以下とすることが好ましい。

そして、補強テープ５を接着されたケーブル素材９は、図２（Ｂ）に示すように、切断手段１３で端末部領域１２の中心部で切断されることにより、図１で説明したようなフラットケーブル１が形成される。

以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。

補強テープ５の貼り付けを下記の接着条件（１）〜（３）のいずれかとした以外は、上記に説明した製造方法と同様の方法でフラットケーブル１を作成した。作成したフラットケーブル１は、第一の絶縁樹脂フィルム２ａの基材（ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート））厚みが２５μｍ、第一の絶縁樹脂フィルム２ａと第二の絶縁樹脂フィルム２ｂとの融着の接着層厚み（導体分を差し引いた値）が６０μｍ、露出部分４ａの導体長は１０ｍｍであった。

接着条件（１）
スペーサーを設置していない、押し当て面にシリコンラバーを有する加熱ブロック１４およびプレス受けブロック１５とでプレスすることにより補強テープ５を接着した。

接着条件（２）
図３（Ａ）に示すように、押し当て面にシリコンラバーを有する加熱ブロック１４とプレス受けブロック１５とで挟んでプレスすることにより補強テープ５を接着した。但し、接着条件（２）では、プレス受けブロック１５の押し当て面のシリコンラバーに、シム１７に替えて、テフロンテープ（テープ長１０ｍｍ、厚み０．１６ｍｍ）を露出部分４ａの隙間を減らす位置に設置した。尚、実施例１ではテフロンテープ（テープ長１０ｍｍ、厚み０．１６ｍｍ）を１枚、実施例２では２枚、実施例３では３枚とした。

接着条件（３）
図３（Ｂ）に示すように、押し当て面にシリコンラバーを有する加熱ブロック１４とプレス受けブロック１５とで挟んでプレスすることにより補強テープ５を接着した。但し、接着条件（３）では、プレス受けブロック１５の押し当て面のシリコンラバーにＳＵＳ製のシム１７（厚み０．０５ｍｍ、長さ５ｍｍ）を露出部分４ａの隙間を減らす位置に設置した。

得られたフラットケーブルに下記の試験を行なった。結果を表２に示す。
（気泡発生の有無）
気泡発生率は、露出部分４ａを導体長さ方向に対して垂直方向に中央部で切断し、断面を３０倍以上の顕微鏡で観察した。断面の補強テープ５と絶縁樹脂フィルム２ｂとを貼り合わせた界面に巾０．１ｍｍ以上の空間が１箇所以上ある場合に、「気泡発生有り」とした。

（コネクタ挿抜試験方法）
得られたフラットケーブルをコネクタに斜め４５度から挿入して、補強板剥がれが無いか、確認した。サンプル５０個中の補強板剥がれがサンプルの数を調べた。

上記の結果からも明らかなように、本発明による実施例では、気泡の発生は無く、コネクタに挿入するときの補強板の剥れも無かった。

発明に係るフラットケーブルの製造方法により得られるフラットケーブルの概略図であり、図１（Ａ）は外観斜視図、図１（Ｂ）はケーブルの部分断面側面図、図１（Ｃ）は電気コネクタへの接続状態を示す部分断面側面図である。 図２（Ａ）および（Ｂ）は、図１で説明したフラットケーブルの製造方法の一例を示す概略図である。 図３（Ａ）は、図２で説明したフラットケーブルの製造方法における補強テープ貼り付け工程を示す概略図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の変形例を示す概略図である。 スペーサーを設けない製造方法によりフラットケーブルを製造した際の、気泡発生率と空間隙間との相関を示す図である。

符号の説明

１．フラットケーブル、 ２.ケーブル部、 ２ａ.第一の絶縁樹脂フィルム、 ２ｂ.第二の絶縁樹脂フィルム、 ３.端末部、 ４．平型導体、 ４ａ.露出部分、 ５.補強材、 ７ａ．開口部、 ７．開口、 ９．ケーブル素材、 １１．ケーブル領域、 １２.端末領域、 １４.加熱ブロック、 １５．プレス受けブロック、 １６.ブロック対、 １７．シム、 １８.テフロンテープ（商標登録）

Claims (1)

1. 平面状に配列した複数本の平型導体の配列面の両側に、フィルム層と接着剤層とをそれぞれ有する第一の絶縁樹脂フィルムおよび第二の絶縁樹脂フィルムが前記各接着剤層側から前記平型導体を挟んで接着一体化されており、
   前記第一の絶縁樹脂フィルムのフィルム層の厚みと、前記第一の絶縁樹脂フィルムの接着層と前記第二の絶縁樹脂フィルムの接着層とが前記平型導体を挟んで接着一体化することにより形成される層の厚みとの和から前記平型導体厚みを引いた値が６０μｍ以上であり、且つ、
   第一の絶縁樹脂フィルム側の面に前記平型導体の露出部分を有すると共に、前記第二の絶縁樹脂フィルムの平型導体に接している面とは反対側の面における前記露出部分に対応する位置に補強材が接着されたフラットケーブルの製造方法であって、
   前記第一の絶縁樹脂フィルムおよび前記第二の絶縁樹脂フィルムを前記平型導体に接着させる工程の後、前記補強材を接着する際に、前記第一の絶縁樹脂フィルム側および前記補強材側の両側から、少なくとも一方が加熱されたブロックであるブロック対を押し当てる工程を有し、
   前記第一の絶縁樹脂フィルム側のブロックが、前記露出部分と前記ブロックとの隙間を減らすスペーサーを有することを特徴とする、フラットケーブルの製造方法。

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