JP5477938B2 - フラットケーブル - Google Patents

Description

本発明は、基板に電気的に接続されたフラットケーブルに関し、例えば燃料電池の電圧モニタ用の基板に電気的に接続されたフラットケーブルに関する。

一般的なフラットケーブルは、複数本の心線（内部導体）が絶縁材によって被覆された構成となっており、該絶縁材の両端部が除去されて心線を露出して使用している。そして、当該露出心線が、基板のランドに載置されて半田によって電気的に接続されるようになっている。その際、絶縁材の両端部からすぐランドに臨むように露出された露出心線は、ランドに全体的に半田付けされている。このため、フラットケーブルの絶縁材が折り曲げられたりすると、基板に電気的接続されている露出心線の根元に応力が掛かって該露出心線の根元で断線するおそれがある。

そこで、露出心線の少なくとも１本を、他の露出心線に対して絶縁材の長手方向中央部側にずらしたフラットケーブルが提案されている（特許文献１参照）。かかるフラットケーブルによれば、上記絶縁材の折り曲げによる心線への応力、即ちケーブル厚さ方向の心線への応力は、位置をずらした露出心線と絶縁材に作用するので、該露出心線には断線に至るような応力は発生しないというものである。また、露出心線の上側、即ち基板側とは逆側を途中位置まで覆う延長補強部を絶縁材の両端部に形成したフラットケーブルが提案されている（特許文献２参照）。かかるフラットケーブルによれば、上記ケーブル厚さ方向の心線への応力が露出心線の根元に作用しようとしても、延長補強部が露出心線の根元側を押え付けているので、該露出心線には断線に至るような応力は発生しないというものである。

特開平７−２７２７８０号公報 特開２００２−１０９９６８号公報

上述した従来のフラットケーブルの構成によれば、絶縁材に上記ケーブル厚さ方向の心線への応力が加わったときは露出心線の根元の断線を防止することができる。ところが、絶縁材の両端部からすぐランドに臨むように露出された露出心線がランドに全体的に半田付けされているため、絶縁材にケーブル厚さ方向に加えてケーブル幅方向の心線への応力が加わったときは特に両端の露出心線の根元に該応力が集中して根元が断線するおそれがある。

本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、絶縁材に内部導体への応力がケーブル厚さ方向やケーブル幅方向等に加わっても、基板との電気的な接続部近傍の内部導体の断線を防止することができるフラットケーブルを提供することにある。

上記目的達成のため、本発明のフラットケーブルでは、複数本のケーブルが並列配置されて絶縁材により被覆されており、該ケーブルの内部導体の端部が基板の端子部に電気的に接続されたフラットケーブルであって、当該接続部近傍の前記絶縁材が剥離されて、該絶縁材の端部から１０ｍｍ以上の剥離長を有するように前記複数本のケーブルが露出されており、前記複数本のケーブルは、それぞれ外径が０．６５ｍｍより小さいケーブルであることを特徴としている。尚、前記基板及び前記フラットケーブルは、燃料電池自動車に搭載される燃料電池の電圧モニタ用のケーブルアッセンブリとして用いられるものであるのが好適である。

これにより、接続部近傍の複数本のケーブルが相互に分離されることになるので、フラットケーブルに応力がフラットケーブル厚さ方向やフラットケーブル幅方向等に加わっても、該応力は接続部近傍の各ケーブルに分散されることになり、接続部近傍の内部導体の断線を防止することができる。そして、ケーブル配線時においてラフなハンドリングが可能となり、配線作業を簡易なものとすることができる。

また、前記複数本のケーブルは、それぞれ外径が０．６５ｍｍより小さいケーブルであるので、前記フラットケーブルに前記応力が加わったとき、前記ケーブルの露出部分が当該内部導体を断線させないように撓むことができ、フラットケーブルに加わる応力は、ケーブルの露出部分の撓みにより緩和されることになり、接続部近傍の内部導体の断線を防止することができる。更に、前記複数本のケーブルは、それぞれ外径が０．４３ｍｍ以下のケーブルであるものとすることができる。また、前記絶縁材は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ｅＰＴＦＥ」という）で成る厚さ３０μｍ〜１００μｍのベース層と、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（以下、「ＦＥＰ」という）で成る厚さ１０μｍ〜５０μｍの融着層とを有することを特徴としている。これにより、耐熱性、耐薬品性、耐候性等に優れた特性を有し、極薄シートに加工しても耐久性に優れると共に、柔軟性に富み、可撓性が極めて良好なフラットケーブルを得ることができる。

また、前記融着層は、熱融着により前記ベース層及び前記ケーブルの外被に固定されることを特徴としている。これにより、融着層とベース層及びケーブルの外被との固定を簡易に行うことができるので、コストを抑えることができる。

以下、本発明に係る実施形態について説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明に係る実施形態の基板に電気的に接続されたフラットケーブルの一端側を示す平面図、図２は、その側面図である。尚、図示しないが、フラットケーブルの他端側も同様に基板に電気的に接続されている。
このフラットケーブル１は、中心導体（内部導体）１１が外被１２により覆われたケーブル１０を複数本（本例では２１本）平行に配列し、２枚のラミネートシート（絶縁材）１３により挟持固定した構成となっている。そして、ラミネートシート１３の端部を所定の長さで剥離して複数本のケーブル１０を露出し、更に該露出ケーブル１０ａ先端の外被１２を所定の長さで剥離して複数本の中心導体１１を露出し、該露出中心導体１１ａを基板２のランド（端子部）２ａに電気的に接続した構成となっている。

フラットケーブル１のケーブル１０を露出させるためにラミネートシート１３の端部を剥離する所定長さの剥離長は、フラットケーブル１に、その厚さ方向及び幅方向の応力が加わったとき、露出ケーブル１０ａが接続部近傍の中心導体１１を断線させないように撓むことが可能な長さとなるようにする。これにより、フラットケーブル１に加わる応力は、露出ケーブル１０ａの撓みにより緩和されることになり、接続部近傍の露出中心導体１１ａの断線を防止することができる。

露出ケーブル１０ａ先端の外被１２の剥離長は、露出中心導体１１ａの長さが基板２のランド２ａの長さと略同一寸法となるようにする。これにより、露出中心導体１１ａをランド２ａに全体的に半田で固着することができ、該固着強度を一定に保って半田剥離による導通不良を防止することができる。

基板２の表面には、露出中心導体１１ａが電気的に接続される箔状のランド２ａと、図示しないコネクタの端子に電気的に接続される箔状のパッド２ｂと、ランド２ａとパッド２ｂとを接続する箔状の接続線２ｃが形成されている。ランド２ａ、パッド２ｂ及び接続線２ｃは、基板２の表面に例えばベタ銅箔を接着して各部分２ａ、２ｂ、２ｃをエッチング処理することにより形成することができる。

中心導体１１の材料としては、例えば錫メッキ錫入り銅合金（硬銅）、銀メッキ軟銅等が用いられる。外被１２の材料としては、例えばテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下、「ＰＦＡ」）という）、ＦＥＰ、ポリ塩化ビニル（以下、「ＰＶＣ」という）等が用いられる。

ラミネートシート１３は、ベース層と融着層との二層構造となっている。ラミネートシート１３を融着層側が上を向くように配置し、その上にケーブル１０を並列配置し、更に別のラミネートシート１３を融着層側が下を向くように配置して融着固定する。尚、本例ではケーブル１０の上下から挟んで融着固定する両面ラミネートシート構造を示すが、片面ラミネートシート構造としても良い。

ベース層は、例えばｅＰＴＦＥを厚さ３０μｍ〜１００μｍの帯状に加工した極薄のシートである。ｅＰＴＦＥは、原材料のポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という）を延伸加工することにより得ることができ、微細な連続多孔質構造を有するフッ素樹脂である。ｅＰＴＦＥは、耐熱性、耐薬品性、耐候性等に優れた特性を有し、厚さ３０μｍ〜１００μｍの極薄シートに加工しても耐久性に優れると共に、柔軟性に富み、可撓性が極めて良好である。

融着層は、ベース層上のケーブル１０を固定する側に形成され、例えばＦＥＰから成る厚さ１０μｍ〜５０μｍの融着層である。ＦＥＰから成る融着層は、熱融着により、ＰＦＡから成るケーブル１０の外被１２と、ｅＰＴＦＥから成るベース層とを容易に融着し固定することが可能である。また、熱融着による固定により、融着固定後にラミネートシート１３の一部にレーザー加工を施し、その部分を剥離することができる。

以上のような構成のラミネートシート１３の両端が所定長さだけ剥離された剥離長を有するフラットケーブル１の実施例と、ラミネートシート１３の両端が剥離されていないフラットケーブル１Ａを比較例として製作し、ラミネートシート１３にケーブル幅方向の中心導体１１の断線応力を加えた実験を行った。

本実施例のフラットケーブル１は以下のようにして製作した。先ず、直径が５０μｍの錫めっき錫入り銅合金（ＡＷＧ３６）の導体素線を７本撚りして外径０．１５ｍｍとした中心導体１１の周囲に、ＰＦＡからなる外被１２を０．１４ｍｍの厚さで被覆して外径０．４３ｍｍとしたケーブル１０を製作する。そして、複数本（本実施例の場合は２１本）のケーブル１０をラミネートシート１３上に並列配置し、この並列配置されたケーブル１０上に更にラミネートシート１３を被せてケーブル１０を挟持し融着固定する。このときのラミネートシート１３の表面間の厚さは、０．５１ｍｍ、ケーブル１０の中心導体１１間のピッチは、０．６５ｍｍである。

次に、所定長さの剥離長を有するように、ラミネートシート１３の端部を１０ｍｍの長さで剥離して複数本のケーブル１０を露出し、更に該露出ケーブル１０ａ先端の外被１２を２ｍｍの長さで剥離して複数本の中心導体１１を露出し、該露出中心導体１１ａを基板２のランド２ａに半田付けして本実施例のフラットケーブル１を製作した。一方、比較例のフラットケーブル１Ａは以下のようにして製作した。ラミネートシート１３を被せてケーブル１０を挟持し融着固定するまでは同様である。そして、ラミネートシート１３の端部を３ｍｍの長さで剥離して複数本のケーブル１０を露出し、更に該露出ケーブル１０ａ先端の外被１２を２ｍｍの長さで剥離して複数本の中心導体１１を露出し、該露出中心導体１１ａを基板２のランド２ａに半田付けして比較例のフラットケーブル１Ａを製作した。

以上のようにして製作したフラットケーブル１、１Ａの各基板２を固定してフラットケーブル１、１Ａに、フラットケーブル幅方向の応力、この場合は８Ｎを繰り返し加えた。この結果、比較例のフラットケーブル１Ａでは両端の露出ケーブル１０ａの接続部近傍の中心導体１１に断線が確認されたが、本実施例のフラットケーブル１では断線は全く確認されなかった。

以上のように本実施形態のフラットケーブル１によれば、基板２のランド２ａとの接続部近傍のラミネートシート１３が剥離されて、ラミネートシート１３端部から所定長さの剥離長を有する複数本のケーブル１０が露出されているので、複数本の露出ケーブル１０ａは相互に分離されることになる。このため、フラットケーブル１に、応力がフラットケーブル厚さ方向やフラットケーブル幅方向等に加わっても、該応力は複数本の露出ケーブル１０ａに分散されることになり、基板２のランド２ａとの接続部近傍の中心導体１１ａの断線を防止することができる。

尚、本実施形態のフラットケーブル１は、例えば燃料電池自動車等に搭載される燃料電池の電圧モニタ用のケーブルアッセンブリとして使用することができる。即ち、燃料電池は、例えば固体高分子電解質膜の両側をアノード電極とカソード電極とで挟み、更にその外側を一対のセパレータで挟持して形成されたセルを多数積層して構成されている。そして、この種の燃料電池には、セルに不具合が発生した場合にその不具合を早期発見できるように各セルの電圧を監視するための電圧モニタ装置が設けられている。そこで、各セルのセパレータの検出端子と電圧モニタ装置の検出端子とを接続するためにフラットケーブルが使用されるが、当該ケーブル配線は限られたスペース内で行わなければならないので、ラミネートシートにケーブル厚さ方向やケーブル幅方向等の応力が加わって基板との接続部近傍の中心導体が断線するおそれがある。しかし、本実施形態のフラットケーブル１によれば、該応力は複数本の露出ケーブル１０ａに分散されるので、基板２のランド２ａとの接続部近傍の中心導体１１ａの断線を防止することができ、ケーブル配線時においてラフなハンドリングが可能となり、配線作業を簡易なものとすることができる。

尚、上述した実施形態では、いわゆる単純線のケーブル１０のフラットケーブル１としたが、同軸ケーブルのフラットケーブルとしても良い。
尚、本発明の範囲は上述した実施形態や実施例に限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に反しない限り、他の様々な実施形態に適用可能である。

本発明に係る基板に電気的に接続されたフラットケーブルは、燃料電池の電圧モニタ用のケーブルアッセンブリに限らず、配線作業が比較的困難な全ての電子機器においても適用が可能である。

本発明に係る実施形態の基板に電気的に接続されたフラットケーブルの一端側を示す平面図である。 図１のフラットケーブルの側面図である。

符号の説明

１ フラットケーブル、２ 基板、２ａ ランド、２ｂ パッド、２ｃ 接続線、１０ ケーブル、１０ａ 露出ケーブル、１１ 中心導体、１１ａ 露出中心導体、１２ 外被、１３ ラミネートシート

Claims (5)

1. 複数本のケーブルが並列配置されて絶縁材により被覆されており、該ケーブルの内部導体の端部が基板の端子部に電気的に接続されたフラットケーブルであって、当該接続部近傍の前記絶縁材が剥離されて、該絶縁材の端部から１０ｍｍ以上の剥離長を有するように前記複数本のケーブルが露出されており、前記複数本のケーブルは、それぞれ外径が０．６５ｍｍより小さいケーブルであることを特徴とするフラットケーブル。
2. 前記基板及び前記フラットケーブルは、燃料電池自動車に搭載される燃料電池の電圧モニタ用のケーブルアッセンブリとして用いられるものであることを特徴とする請求項１に記載のフラットケーブル。
3. 前記複数本のケーブルは、それぞれ外径が０．４３ｍｍ以下のケーブルであることを特徴とする請求項１又は２に記載のフラットケーブル。
4. 前記絶縁材は、多孔質ポリテトラフルオロエチレンで成る厚さ３０μｍ〜１００μｍのベース層と、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体で成る厚さ１０μｍ〜５０μｍの融着層とを有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のフラットケーブル。
5. 前記融着層は、熱融着により前記ベース層及び前記ケーブルの外被に固定されることを特徴とする請求項４に記載のフラットケーブル。

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