JP5593953B2

JP5593953B2 - 接続部材

Info

Publication number: JP5593953B2
Application number: JP2010184939A
Authority: JP
Inventors: 翔宮崎; 克巳久枝; 二郎西濱; 政信小川
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2030-08-20
Also published as: JP2012043690A

Description

本発明は、ガラス面上に形成された電極との接続部材及び接続方法に掛り、特に、車両の窓ガラスに形成された電極との接続部材に関する。

自動車用の窓ガラス、特にリアガラスには、結露によるガラスの曇りを取り除くデフォッガや、ＡＭ、ＦＭ、ＴＶ等を受信するアンテナが設けられている。デフォッガ又はアンテナは、リアガラス面上に銀（Ａｇ）を主成分とする銀ペーストの焼成体を形成することにより作製する。このデフォッガ又はアンテナは、車体からのリード線と接続されるが、従来は、この焼成体とリード線は、鉛を含有する半田を用いて接続していた。

しかしながら、鉛（Ｐｂ）を含有する半田は、廃棄物として処理する際に含まれる鉛を除去する必要があり、手間とコストがかかる。また、近年では、欧州でのＥＬＶ（廃棄自動車）指令やＷＨＥＥ＆ＲｏＨＳ（廃棄電気電子機器）指令など各国で鉛を含有する半田の使用に対する規制が検討されており、鉛を含有する半田を使用できない状況となりつつある。

このような問題から、鉛を含有しない半田が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。また、半田付けを行わずに、機械的に焼成体とリード線とを接続する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この提案では、車体側に導電性の弾性部材を設け、車体に設けた導電性の弾性部材とリアガラスに形成されたアンテナとが接触するようにリアガラスを車体に取り付けている。さらに、リアガラスに形成された焼成体の少なくとも一部を覆うようにして設けた筺体（ケーシング）内に弾性を有する導電性部材を焼成体に押圧するように配置し、この導電性部材とリード線とを接続する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２０００−３２６０８８号公報特開２０００−１４１０７８号公報特開平１０−５６３１７号公報国際公開第２００４／０４９５１１号パンフレット

しかしながら、特許文献１，２に記載する鉛を含有しない半田を用いて焼成体とリード線を接続する場合、焼成体に含有される銀が、半田に含有される錫（Ｓｎ）中に拡散溶解するため、半田が焼成体中に広がらない。このため、半田と焼成体との接触面積が小さくなり十分な接合強度を得ることができない。また、半田付けの際、熱衝撃によりガラスの強度を低下させる虞がある。

また、半田付けを行わずに、機械的に焼成体とリード線を接続する特許文献３に記載の方法及び導電性部材とリード線とを接続する特許文献４に記載の方法では、接続箇所における抵抗が高いためアンテナのように小電力（小電流）を供給する場合は問題ないが、デフォッガのように大電力（大電流）を供給する場合は、接続箇所において発熱する等の問題が生じる。

本発明は、上記の事情に対処してなされたものであり、半田を使用せず、かつ接続抵抗の小さい接続部材を提供することを目的とする。

本発明の接続部材は、複数の電熱線及びこの複数の電熱線へ電気を供給するためのバスバーを備えたデフォッガへ電流を供給するリード線を接続するための接続部材であって、リード線が接続される導電板と、一端が導電板へ、他端がバスバーへそれぞれ当接し、導電板とバスバーとを電気的に接続する導電部材と、導電部材を、一端が導電板へ、他端がバスバーへそれぞれ当接した状態に保持する保持部材と、を具備し、導電部材は、長手方向が、バスバーの長手方向に対して略直交するようにバスバー上に配置されていることを特徴とする。

本発明の接続部材によれば、リード線が接続される導電板と、一端が導電板へ、他端がバスバーへそれぞれ当接し、導電板とバスバーとを電気的に接続する導電部材と、導電部材を、一端が導電板へ、他端がバスバーへそれぞれ当接した状態に保持する保持部材と、を具備し、導電部材は、長手方向が、バスバーの長手方向に対して略直交するようにバスバー上に配置されているので、リード線との接続に半田の使用を必要とせず、かつ接続抵抗を小さくすることができる。

接続部材の配置の一例を示した図である。本発明の一実施形態に係る接続部材の構成を示す図である。実施例における接続部材の作製過程を説明する側面図である。実施例の各例における接続部材の配置を示した図である。実施例の各例における通電発熱試験の結果を示した図である。

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ）は、この実施形態に係る接続部材１の配置の一例を示した図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の領域Ａの拡大図である。

デフォッガ２は、車両のガラス面の両端にそれぞれ形成された２本のバスバー２ａ及び２ｂと、このバスバー２ａ及び２ｂとを結ぶ複数の電熱線２ｃとから構成される。このデフォッガは、ガラス面上に銀（Ａｇ）を主成分とする銀ペーストの焼成体を形成することにより作製する。

バスバー２ａ及び２ｂの略中央には、図示しない車両からのリード線を接続する接続部材１が各々配置される。なお、接続部材１は、バスバー２ａ，２ｂの長手方向及び接続部材１の長手方向がそれぞれ略垂直となるように各々配置される。接続部材１を、バスバー２ａ，２ｂの長手方向及び接続部材１の長手方向がそれぞれ略垂直となるように配置する理由については後述する。なお、この実施形態では、バスバー２ａ上に配置された接続部材１には、正極のリード線が接続され、バスバー２ｂ上に配置された接続部材１には、負極のリード線が接続されているものとする。

デフォッガ２は、図示しない車両からリード線を介して電力が供給されると、バスバー２ａ上に配置された接続部材１からバスバー２ｂ上に配置された接続部材１へ電流が流れる（電子の流れは、逆になる）。バスバー２ａ，２ｂ間に電流が流れると、電熱線２ｃが加熱されて車両のガラスが温められる。その結果、ガラス面に形成された霜や曇り等が除去される。

図２（ａ）は、接続部材１の上面図である。図２（ｂ）は、接続部材１の下面図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）の線分Ａ−Ａにおける断面図である。電力供給用のリード線を接続するための金属板１０と、金属板１０の少なくとも一部を覆い、この金属板１０を保持する保持部材１１と、保持部材１１の下面から金属板１０までを貫通する孔１１ａに配置され、金属板１０と後述するガラス面上に形成された焼成体とを電気的に接続する導電部材１２と、保持部材１１の下面に設けられ、接続部材１を焼成体もしくはガラス面へ固着する２つの接着層１３，１４とを備えている。

金属板１０は、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）等の低抵抗金属からなり、保持部材１１に覆われていない一端側がＪＩＳ−Ｄ５４０３等で規定される所定の形状に加工され、電力供給用のリード線が接続できるようになっている。

保持部材１１は、絶縁性を有する材料からなる。材料は、絶縁性を有していれば特に限定されないが、耐久性や接着層１３、１４を形成する接着材料との粘着性を考慮して決定する。例えば、ポリアミド樹脂が挙げられる。また、製造方法は、切削加工、射出成型でも良く、特に限定されない。

導電部材１２は、導電性を有する弾性ゴムからなる。導電部材１２は、金属板１０からの電流をガラス板上に形成されたバスバー２ａまたはバスバー２ｂへ伝達する機能を有する。この導電部材１２の高さは、保持部材１１に設けられた孔１１ａの深さ及び接着層１３もしくは接着層１４の厚みを足した距離よりも長くしておく。このようにすることで、導電部材１２がガラス板上に形成されたバスバー２ａ，２ｂに押圧され、接触抵抗を抑制し、必要な導電性を確保することができる。なお、導電部材１２は、０．２MPa以上の圧力でバスバー２ａ，２ｂ上に押圧されていることが好まく、１．０MPa以上の圧力で押圧されていることがより好ましい。

導電部材１２は、バスバー２ａ又は２ｂに対向する下面１２ａが長方形状となっており、この下面１２ａの長手方向が、バスバー２ａ，２ｂの長手方向、すなわち電流の流れる方向に対して略直交するようにバスバー２ａ，２ｂ上に配置されている。ここで略直交とは、正確に直交していない状態を含む概念であり、以下で説明するように、導電部材１２の下面１２ａとバスバー２ａ又は２ｂとの接触部分における温度上昇を抑制できる範囲内で、バスバー２ａ，２ｂの長手方向に対して直交した状態からずれた状態を含むものとする。

また、導電部材１２の下面１２ａの長手方向が、バスバー２ａ，２ｂの長手方向、すなわち電流方向に対して略直交するようにバスバー２ａ，２ｂ上に配置するのは、後述の例で詳しく説明するように、電流の通電方向に対して導電ゴムの長辺を直交させた場合に、短辺を直交させる場合よりも温度上昇を抑制できるためである。これは、導電ゴム近傍での電子の流れを拡散して、電子の集中を抑えることができるためと考えられる。

なお、導電部材１２には、種々の導電ゴム、例えば、信越シリコーン社製のEC-100A(W200)（商品名）、ＰＯＬＹＭＡＴＥＣＨ社製のドットコネクタ(商品名)、朝日ラバー社製の高導電ゴム、信越シリコーン社製のGB-Matrix(商品名)等を使用することができる。ドットコネクタを使用する場合、内部に含有される導電性粒子が特定の方向に配列した構造を有するため、導電性粒子がランダムに含有された導電ゴムに比べて接触抵抗が小さく低荷重においても十分な導電性を確保することができる。

接着層１３，１４は、両面粘着剤（両面テープ）、熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤などが挙げられる。接着層１３，１４は、温度や紫外線等、外部環境の変化が激しい状況での使用においても充分な耐久性を発揮できるものを選択する。

次に、図３〜図５を参照しながら具体的な例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。以下の例では、導電ゴム（導電部材）のバスバーへの接触大きさ及び配置（向き）を変えて電流を流した際の発熱について試験を行った。以下、例１〜４について説明する。例２及び例４は実施例であり、例１及び例３は比較例である。

（例１）
（１）銀印刷つきガラス板の作製（バスバー２ａ，２ｂの作製）
１００×１００ｍｍの大きさに切り出した厚さ３．５ｍｍのガラス基板２１の片面に銀（Ａｇ）を主成分とする銀ペーストを、中心がガラス基板の中心と同じになるように９０×９０ｍｍの大きさで印刷（以下、銀印刷と称する）し、焼成した銀印刷２２をバスバーとした。なお、銀印刷２２の厚みは、約７μｍである。また、上記ガラス基板２１上に形成した銀印刷２２の任意の四辺のうちの任意の一辺の中心部Ｂにリード線として同軸ケーブル２３を半田付けした。この同軸ケーブル２３の長さ及び断面積は、それぞれ約４００ｍｍ、３ｍｍ^２（AV−３）である。

（２）接続部材の作製
（ｉ）導電ゴムの作製（導電部材１２の作製）
導電シリコーンゴム加工品EC-100A(W200)（信越シリコーン社製、商品名）を２０×１０ｍｍの大きさに切り出したものを導電ゴム２４（導電部材１２）とした。

（ｉｉ）コネクタの作製（金属板１０の作製）
亜鉛メッキした幅１０ｍｍのＳＳ（steal structure）材を準備し、このＳＳ材を一面の長さが２０ｍｍ、他の一面の長さが１０ｍｍとなるように折り曲げてＬ字型としたものをコネクタ２５（金属板１０）とした。なお、他の一面には、リード線として同軸ケーブル２６を半田付けした。この同軸ケーブル２６の長さ及び断面積は、それぞれ約４００ｍｍ、３ｍｍ^２（AV−３）である。

（３）導電ゴムの配置
（２）の導電ゴム２４を、（１）の銀印刷２２を施したガラス基板２１上に、図４（ａ）に示すように配置した。具体的には、導電ゴム２４の長辺のうち半田付け点に近い辺が、半田付けした銀印刷の辺から４５ｍｍの位置で、銀印刷の辺と平行になるように配置した。

（４）コネクタの配置
導電ゴム２４上に（２）（ｉｉ）で作製したコネクタ２５の一面を導電ゴム２４からはみ出さないようにして重ねた。

（５）荷重板及び重りの配置
導電ゴム２４及びコネクタ２５に押圧を与えるために、コネクタ２５上に荷重板２８及び重り２７ａ，２７ｂを配置した。荷重板２８は、３００×１００×４ｍｍのアクリル板を使用した。このアクリル板（荷重板２８）を導電ゴムの長手方向とアクリル板の長手方向が平行になるように、導電ゴム２４上に配置した。なお、アクリル板（荷重板２８）の中心部には、リード線である同軸ケーブル２６を通すための穴を設けている。

次に、中心に直径２０ｍｍの穴を設けた、直径１００ｍｍ、高さ３０ｍｍの円柱状のおもり２７ａ，２７ｂをアクリル板上に配置した。重り２７ａ，２７ｂは、アクリル板に設けたリード線を通すための穴を中心として対称となるように配置した。なお、富士プレスケール極低圧用感圧紙（富士フィルム社製、商品名）を導電ゴム２４の下に敷いて、２つの重り２７ａ，２７ｂが対称となるつりあいの位置にあり、導電ゴム２４に対して均一な荷重がかかっていることを事前に確認した。

重り２７ａ，２７ｂの重量は、それぞれ２kg（合計４ｋｇ）とした。このため、導電ゴムには約４０Nの力が付与されていることになる。なお、実施形態のように導電部材１２をバスバー２ａ，２ｂ上に配置する際には、図２で説明したように接着剤を用いて導電部材１２の下面１２ａをバスバー２ａ，２ｂへ接触させることになるが、接着剤をウレタンとした場合、通電時の８０℃雰囲気下でも３MPa以上の接着力があることから、必要な接着面積は、４０（Ｎ）／３（ＭＰａ＝Ｎ／ｍｍ^２）≒１３．３（ｍｍ^２）となり、５ｍｍ×２ｍｍ程度の接着面積が確保できれば問題ない。なお、この例１では、４０Ｎの力を導電ゴムに付与しているが、実際には、０．２MPa以上の圧力を導電ゴムに付与すれば十分に導電性を確保することができる。

（例２）
この例２では、導電ゴムの配置を図４（ｂ）に示すように、導電ゴムの短辺のうち半田付け点に近い辺が、半田付けした銀印刷の辺から４５ｍｍの位置で、銀印刷の辺と平行になるように例１（１）と同じ銀印刷を施したガラス板上に配置した。導電ゴムの配置以外の条件は、例１と同じであるため説明を省略する。

（例３）
この例３では、２．５×２．５ｍｍの大きさに切りだした導電ゴム８個を図４（ｃ）に示すように、縦横の長さが２０×１０ｍｍの矩形の長辺上に導電ゴムを４個ずつ等間隔に配置した。具体的には、４個の導電ゴムを例１で導電ゴムを配置したひとつの長辺を共有する内側に等間隔に配置し、両端の２個の導電ゴムは、例１で導電ゴムを配置した頂点を共有するようにした。残り４個の導電ゴムは、例１で導電ゴムを配置したもうひとつの長辺を共有する内側に等間隔に配置し、両端の２個の導電ゴムは、例１で導電ゴムを配置した頂点を共有するようにした。導電ゴムの配置以外の条件は、例１と同じであるため説明を省略する。

（例４）
この例４では、２．５×２．５ｍｍの大きさに切りだした導電ゴム８個を図４（ｄ）に示すように、縦横の長さが１０×２０ｍｍの矩形の長辺上に導電ゴムを４個ずつ等間隔に配置した。具体的には、４個の導電ゴムを例２で導電ゴムを配置したひとつの長辺を共有する内側に等間隔に配置し、両端の２個の導電ゴムは、例２で導電ゴムを配置した頂点を共有するようにした。残り４個の導電ゴムは、例２で導電ゴムを配置したもうひとつの長辺を共有する内側に等間隔に配置し、両端の２個の導電ゴムは、例２で導電ゴムを配置した頂点を共有するようにした。導電ゴムの配置以外の条件は、例１と同じであるため説明を省略する。

（通電試験）
上記のようにして用意したリード線である同軸ケーブルを定電流源に接続し、３０Aを１時間通電して温度変化を測定した。測定は、導電ゴムと銀印刷上の半田付け点に近い辺の延長上で導電ゴムから１０ｍｍはなれた点ＣにＫ熱電対を固定しデータロガー（キーエンス社製、商品名）を用いて５秒ごとに温度を測定した。

図５は、測定結果である。図５の縦軸は、熱電対で計測される温度を示している。また、図５の横軸は、通電開始からの経過時間を示している。図５の例１と例２との比較、及び例３と例４との比較から電流の通電方向に対して導電ゴムの長辺を直交させた場合に、短辺を直交させる場合よりも温度上昇を抑制できることがわかる。これは、導電ゴム近傍での電子の流れを拡散して、電子の集中を抑えることができるためと考えられる。

また、例１と例３の比較から、導電ゴムと銀印刷との接触面積を小さくすることで最高温度は上昇するが、例３と例２との比較から、導電ゴムと銀印刷との接触面積を小さくしたとしても、電流の通電方向に対して導電ゴムの長辺を直交させた方が温度上昇を抑制できることがわかる。

本発明の接続部材及び接続方法は、半田の使用が制限される箇所の接続に用いることができ、特に、自動車のガラス面に形成されたデフォッガへの電力供給に好適である。

１…接続部材、２…デフォッガ、２ａ，２ｂ…バスバー、１０…金属板、１１…保持部材、１２…導電部材、１３，１４…接着層、２１…ガラス基板、２２…銀印刷、２３…同軸ケーブル、２４…導電ゴム、２５…コネクタ、２６…同軸ケーブル、２７…重り、２８…荷重板。

Claims

複数の電熱線及び前記複数の電熱線へ電気を供給するためのバスバーを備えたデフォッガへ電流を供給するリード線を接続するための接続部材であって、
前記リード線が接続される導電板と、
一端が前記導電板へ、他端が前記バスバーへそれぞれ当接し、前記導電板と前記バスバーとを電気的に接続する導電部材と、
前記導電部材を、前記一端が前記導電板へ、前記他端が前記バスバーへそれぞれ当接した状態に保持する保持部材と、
を具備し、
前記導電部材は、前記バスバーと当接する面において、その長手方向が、前記バスバーの長手方向に対して略直交するように前記バスバー上に配置されていることを特徴とする接続部材。
前記導電部材と前記バスバーとの接触面積が、２００ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項１記載の接続部材。
前記保持部材は、
前記導電部材の他端を０．２MPa以上の圧力で前記バスバー上に押圧した状態で保持することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の接続部材。
前記導電部材は、前記一端から前記他端の方向に導電性を有する異方性導電部材であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の接続部材。
前記導電部材が、複数個の導電部材を所定の間隔に配置し、前記バスバーに対して複数の接点を有して構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の接続部材。