JP6585353B2 - 配線ケーブルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器等の配線材、とりわけ集線度の高い配線ケーブルを安価且つ適切に製造可能とした、配線ケーブルの製造方法に関する。

この種の配線ケーブルのうち、接着層を介さずに複数の導体を束ねる製法として、例えば特許文献１に示すものが知られている。

同文献には、先ず１つ目として、複数本の裸導体を同一平面上に並列させ、これら複数本の並列群裸導体の上下からフィルム状の絶縁体で合わせ、これら絶縁体の相互を超音波融着によって結合する手法が開示されている（同文献中図１および図２参照）。

また２つ目として、絶縁被覆を施した複数本の絶縁導線を同一平面上に並列させ、これら複数本の並列群絶縁導体の上下一方の面から板状の絶縁体を沿わせ、この絶縁体と前記複数本の並列絶縁導体の絶縁被覆とを超音波融着によって結合する手法が開示されている（同文献中図３参照）。

特開平１０−３３４７５２号公報

ところで、このような配線ケーブルが利用される対象の一つに図８に示す検査用のプローブカードＣが知られている。この種のカードＣには、１００針〜１０００針程度（或いはそれ以上）のプローブＰが剣山のように面上に密集して配列されるものがある。このようなプローブカードＣと分析装置Ａとを接続するための配線ケーブル１０は、極力安価で且つ嵩張らないことが望ましい。

しかしながら、配線ケーブル１０として用いられている従来のものは、導線を覆っている絶縁樹脂の被膜が厚く、高コストで嵩張るものばかりである。すなわち、上記先行技術文献に見るように、従来のものは大半が超音波溶着等の内部加熱方式で作られるものであって、均質な内部加熱を行うためにある程度の量の絶縁材を必要としている。このため、コスト高・重量増となるうえに、プローブＰの接続端近くまで導線を絶縁被膜状態で引き回す必要があるため、嵩張りが著しく、ブロー部への接続も行いにくいものとなっている。

そこで本発明者は、モータコイル等に使用されている安価なエナメル線等の絶縁導体（細線）を使用し、これを塩ビフィルム等の絶縁フィルムで帯状に束ねて絶縁フィルムで溶着できないかに着眼した。このような絶縁導体は予め絶縁材が薄くコーティングされていて、絶縁性があり且つ細線であるので、部分的に束ねておけば、最小限の嵩張りでプローブ近くまで自在に引き回すことができ、コスト的にも配線引き回しの上でも断然有利となることが期待できるからである。特に検査用プローブカードＣは、可動するものではなく、微小電流が極めて短時間に流れるだけであるので、従来用いられている配線ケーブルよりも簡素に構成できる可能性がある。

そこで上記特許文献をみると、１つ目の手法は裸導体とフィルム状の絶縁体同士が溶着し、２つ目の手法は導体を収容したチューブ状の絶縁被膜と板状の絶縁体が溶着することで、導体同士を帯状に連ねることを可能にしている。しかしながら、エナメル線のようなコーティング層には絶縁フィルムは溶着しないため、コーティングされた絶縁導体と絶縁フィルムとを直接溶着することはできないし、樹脂で覆うにしてもそもそも叙述した手法では樹脂を多く使うこととなり、さらに１つ目の手法では絶縁性を確保するためにプローブ近くまで裸導線を樹脂で保護したまま配線ケーブルを引き回すことが必要になって、何れの手法も採用することができない。

絶縁コーティングされた導体を使って配線ケーブルを製造することがこれまで行われて来なかった理由の一つとして、特定の用途では通電量が僅かで配線ケーブルが可動しないためにエナメル線で足りる場合があることが想定されていなかった点、そもそも絶縁コーティングされた導体を絶縁フィルムで束ねるという発想が無かった点等にあると考えられる。

本発明は、このような新たな着眼に基づいた新規有用な配線ケーブルの製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係る配線ケーブルの製造方法は、単線の金属丸線である金属線に樹脂塗料をコーティングした絶縁導体の複数本を同一平面上に所定間隔で並列させ、これら複数本の絶縁導体に上下から絶縁フィルムを重ね、これら絶縁フィルム同士を絶縁導体を避けた位置で上下から金属板で挟み、加える圧力を段階的に増加させながら熱板溶着し、前記絶縁導体を、前記絶縁フィルムと直接溶着させるのではなく前記絶縁フィルムの溶着部間にできる空隙に閉じ込めることによって、少なくとも長手方向の１箇所で前記絶縁導体が前記絶縁フィルムを介して帯状に連なった状態の配線ケーブルを得ることを特徴とし、ヒータの熱が導入される金属板側において、当該金属板と絶縁フィルムとの間に当該絶縁フィルムよりも融点の高い補助フィルムを介在させて前記熱板溶着を行うことを特徴とする。

このような製法によれば、絶縁導体と絶縁フィルムとが直接溶着せずとも、絶縁導体が絶縁フィルムを介して帯状に連なった状態の配線ケーブルを得ることができる。しかも、熱板溶着は超音波溶着に比べて溶着強度が高く、最低限の量の絶縁フィルムを用いて溶着することができるので、材料コストの有効な削減、軽量化を図ることができ、最小限の嵩張りで引き回すことが可能な配線を製造することができる。その上、結束箇所を少なくしても絶縁状態が確保でき、従来に比べて非常に軽いながら強度を出せるため、特に検査用プローブカードのように大量の配線を必要とする箇所に適用する配線ケーブルとしての利用価値を有する。さらに、ヒータの熱が導入される金属板側において、当該金属板と絶縁フィルムとの間に当該絶縁フィルムよりも融点の高い補助フィルムを介在させて熱板溶着を行うので、剥離時に絶縁フィルムがダメージを受けることを有効に回避できる。

特に、絶縁導体と重なるところに位置する絶縁フィルムの熱的、機械的ダメージを抑制するためには、前記金属線に単線の金属丸線を用い、前記上下の金属板には絶縁導体の上半部および下半部をそれぞれ収容する溝を設けておくことが好適である。

以上説明したように、本発明によれば、絶縁コーティングされた導体を使って、安価かつ軽量で必要な強度を有し、集中配線が必要な箇所等に特に好適に適用できる配線ケーブルを適切に製造することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る製造方法により製造される配線ケーブルの構成を説明するための図。 同製造方法に使用する装置の模式的な正面図。 同製造方法に使用する装置の模式的な平面図。 図３に示す装置を切断面線Ａ−Ａで切断した横断面図。 図３に示す装置を切断面線Ａ−Ａで切断した横断面図。 配線ケーブルの適用例であるプローブカードを示す部分斜視図。 同プローブカードに配線ケーブルを接続した様子を示す斜視図。 配線ケーブルを使用したプローブカードと分析装置の接続例を示す図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１（ａ）に示すように、この実施形態により製造される配線ケーブル１０は、図８に示した検査用プローブカードＣと検査装置Ａとを接続するために使用される。検査用プローブカードＣは、例えばダイシング前のウェハ上に形成されたＩＣチップの良否判定等を行うために、プローブＰの先端に図示しないウェハの所要箇所を接触させて検査を行うものである。プローブＰの基端はカードＣの裏面に貫通しており、ここに配線ケーブル１０を介して検査装置Ａが接続される。図８（ｂ）に示すように導体が結束している部分ＸをプローブカードＣに接続する際は圧接コネクタによって接続が行われるが、同図（ｃ）に示すように導体が結束していないいわゆるバラ線部分ＹをプローブカードＣに接続する際は手ハンダによって１本１本接続が行われる。

本実施形態では、何れの場合にも従来より嵩張らない状態で集中配線を行う上で便ならしめるために、モータコイル等に使用されていて安価に入手できるエナメル線のような絶縁導体１（図１（ｂ）参照）を使用し、多数本を束ねた状態で長手方向の所要箇所を塩ビ等の絶縁フィルム５で帯状に束ねて少なくとも１箇所に結束部分Ｘを形成し、その間を結束していないバラ線部分Ｙとして、全体として配線ケーブル１０を製造する。

溶着にあたり、エナメル等の樹脂塗料１ｂ（図１（ｂ）参照）は塩ビフィルム等の絶縁フィルム５とは直接溶着しないし、使用する絶縁フィルム５の量を減らすと超音波溶着では強度不足や欠陥品の発生により歩留まりが低くなることに配慮する必要がある。

そこで本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、金属線としての金属丸線１ａに樹脂塗料１ｂをコーティングしたエナメル線を絶縁導体１としながら、熱板溶着に工夫を凝らして絶縁フィルム５で束ねるようにしている。金属丸線１ａはφ０．２３〜０．２６ｍｍの銅線（細線）、コーティングされている樹脂塗料１ｂはエナメルで、コーティング層は極めて薄く、一般にモータコイルやトランス等に使用されているものである。勿論、エナメル線に代えてポリビニルフォルマルでコーティングしたフォルマル線を用いてもよく、金属丸線１ａはニクロムでもよい。図２に示すように、絶縁導体１はボビン２に巻かれており、数か所に設けられた保持具３のスリット３０（図３参照）を通って集線されながら溶着位置４に送り込まれる。保持具３のスリット３０は絶縁導体１の断面形状に対応しており、ボビン２とともに絶縁導体１の数だけ設けられている。

また、この実施形態では、絶縁導体１を束ねる絶縁フィルム５として塩ビフィルムを用いている。塩ビフィルムは、厚み０．１６〜０．１８ｍｍである。

一方、この実施形態は熱板溶着を行うために、図２に示すように、上下の金属板４１，４２を備えている。上下の金属板４１，４２は図示しないレバーの操作を通じて接離方向（上下方向）に可動に構成されていて、上側の金属板４１を降ろした位置で上下の金属板４１，４２の圧接面４１ｂ，４２ｂ間で溶着が行われる。図４，５に示すように、上下の金属板４１，４２の圧接面４１ｂ，４２ｂには絶縁導体１の長手方向に沿って延びる複数の溝４１ａ，４２ａが、長手方向と直交する幅方向に少なくとも絶縁導体１の数だけ設けられている。本実施形態では３２本の絶縁導体１を束ねるため、溝４１ａ，４２ａの数は上下の金属板４１，４２の各々に３２本若しくはそれ以上設けられる。なお、図３等では何本かの絶縁導体１の図示を省略している。勿論、この数は目的・用途によるものであり、本実施形態に限定されない。上下の金属板４１，４２に設けられる溝４１ａ，４２ａは、それぞれ絶縁導体１の上半部、下半部を収容する形状に略対応していて、それぞれ断面をほぼ半円形状としている。

図２及び図３に戻って、下の金属板４２の隣接位置には、絶縁フィルム５を押さえるための基台６１と押さえ６２が設けられており、これら上流側の基台６１、下側の金属板４２、下流側の基台６１を通過した位置には、絶縁導体１を緊張状態で固定するストッパ６３が配置されている。ストッパ６３は選択的に絶縁導体１を拘束又は拘束解除する機能を備えたもので、ストッパ６３の更に下流にはモータ７ａによって駆動される巻き取りリール７が配置されている。

また、図５に示すように、上側の金属板４１にはヒータ４１ｄが設けられており、所定位置としての圧接面４１ｂにおける金属板４１の温度を確認するための温度計４１ｃと、ヒータ４１ｄへの通電量を調整する調整器（図示せず）が備えられており、圧接面４１ｂの温度を管理できるようになっている。

なお、図面は模式図であって圧接面４２ｂや基台６１は緊張した絶縁導体１から離れて下方に位置するように描いてあるが、実際には緊張した絶縁導体１と接触するか若しくは上側の金属板４１で押さえれば直ぐに接触する近距離の位置にある。

次に、溶着手順について説明する。

先ず、図２に示すボビン２から絶縁導体１を繰り出して保持具３のスリット３０に通し、上流側の基台６１と押さえ６２の間→下側の金属板４２→下流側の基台６１の上を通過し、さらにストッパ６３を通過してリール７に巻き掛けた状態にセットする。次に、上流側の押さえ６２を持ち上げて下側の絶縁フィルム５をセットし、上流側および下流側の押さえ６２をセットして絶縁導体１を各々の溝４１ａ，４２ａに対応する位置に位置づける。さらに、その上から上側の絶縁フィルム５をセットする。こうした準備の後、図示しないレバーを操作して上側の金属板４１を降下させ、上下の絶縁フィルム５，５の間に絶縁導体１を挟みこんだ状態で下側の金属板４２との間で所定温度の下、所定時間加圧し、熱溶着を行う。最初の所定時間（４〜５秒）は上側の金属板４１を含む可動部分の重みによって加圧を行い、最後の所定時間（１〜２秒）はレバーに荷重を掛けて加圧を行う。これによって、図５に示す絶縁フィルム５の溶着部１０ａ，１０ａ間にできる空隙Ｓに絶縁導体１が閉じ込められて、図１（ａ）のように絶縁導体１が連なった状態となる。熱溶着を終えたら、図示しないレバーを操作して上側の金属板４１を上昇させ、絶縁フィルム５のうち幅方向端部の不要な部分をカットする。そして、押さえ６２及びストッパ６３を操作して、次の溶着を行うべき部分まで絶縁導体１の繰り出しを行う。結束部分（溶着箇所）Ｘと次の結束部分（溶着箇所）Ｘのピッチは、ストッパ６３を通じて行う。すなわち、溶着の完了した結束部分Ｘをストッパ６３で挟み、ストッパ６３を予め定めた下流側に設定した図示しない停止位置に突き当たるまで移動させると、新たにボビン２から溶着位置４に送り込まれた部分が次の結束部分Ｘ（溶着箇所）となる。リール７はストッパ６３を通過した配線ケーブル１０を巻き取る役割と、ストッパ６３の拘束を解除した際に絶縁導体１が弛まないようにテンションを掛ける役割とをなしている。

なお、溶着時にはヒータ４１ｄの熱が導入される上側の金属板４１と絶縁フィルム５の間に絶縁フィルム５よりも融点の高い補助フィルム５ａを介在させて溶着を行う。実際には、予め絶縁フィルム５と補助フィルム５ａが２層になったいわゆる溶着テープ（両面テープ）と称されるものを用いている。

以上のようにして、絶縁導体１の長手方向に沿った所定領域が、所定間隔ごとに絶縁フィルム５で帯状に結束された配線ケーブル１０に仕上げられる。図６及び図７に示すように、絶縁導体１は１本１本が絶縁コーティングされた細線であるため、あたかも毛髪のように密集した状態でプローブカードＣのプローブＰに接続され、途中絶縁導体１、１同士が束のように絡み合った状態で引き回されても、絶縁性が確保される。この実施形態において絶縁導体１は、端から数えて５番目、１０番目、…という具合に特定の配列位置にあるものに着色が施してあり、整然と配列された結束部分Ｘ（溶着部分）は絶縁フィルムが透明ないし半透明であって色が視認できるため、その色を基点にして辿れば、現在何番目の絶縁導線１を手ハンダしているか等が一目瞭然となる。

このように、本実施形態では、金属線としての金属丸線１ａに樹脂塗料１ｂをコーティングした絶縁導体１の複数本を下側の金属板４２上で同一平面上に所定間隔で並列させ、これら複数本の絶縁導体１に上下から絶縁フィルム５，５を重ね、これら絶縁フィルム５，５同士を絶縁導体１を避けた位置で上下から金属板４１，４２で挟んで熱溶着し、絶縁フィルム５の溶着部１０ａ，１０ａ間にできる空隙Ｓに絶縁導体１を閉じ込めて、少なくとも長手方向の１箇所で絶縁導体１が絶縁フィルム５を介して帯状に連なった状態の配線ケーブル１０を得るようにしたものである。

このような製法によれば、絶縁導体１と絶縁フィルム５とが直接溶着せずとも、絶縁導体１が絶縁フィルム５を介して帯状に連なった状態の配線ケーブル１０を得ることができる。しかも、熱板溶着は超音波溶着に比べて溶着強度が高く、最低限の量の絶縁フィルム５を用いて溶着することができるので、集中配線が必要な場合に特に要求される材料コストの有効な削減と軽量化を図ることができる。しかも、絶縁導体１としてエナメル線を用いた場合、エナメル線の細線は銅の量が極めて少なく、使用する絶縁フィルム５の量も必要最小限となるので、従来に比べて非常に軽く、単線であっても強度および可撓性があり、しかも従来品に比して格段に安価で製造でき、限られた空間で集線度の高い配線を行ううえで特に有効な配線ケーブル１０を製造することが可能になる。

特に、絶縁フィルム５を薄肉にした場合、金属板４１，４２との間でクリアランス管理を適切にしないと、絶縁導体１と重なるところに位置する絶縁フィルム５が熱的、機械的ダメージを受けて不良品が出やすいが、金属線に単線の金属丸線１ａを用い、上下の金属板４１，４２には絶縁導体１の上半部および下半部をそれぞれ収容する溝４１ａ，４２ａを設けており、絶縁導体１と金属板４１，４２との間でクリアランス管理がし易くなるため、絶縁導体１と重なるところの絶縁フィルム５がダメージを受けて不良品がでることも適切に回避することができる。

さらに、ヒータ４１ｄの熱が導入される金属板４１側において、当該金属板４１と絶縁フィルム５との間に絶縁フィルム５よりも融点の高い補助テープ５ａを介在させて溶着を行っている。

このような位置に補助テープ５ａを介在させれば、絶縁フィルム５が金属板４１に溶着することが避けられるため、剥離時に絶縁フィルム５がダメージを受けることも有効に回避することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成や断面形状、材料、数値等は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…絶縁導体
１ａ…金属丸線
１ｂ…樹脂塗料
５…絶縁フィルム
５ａ…補助テープ
１０…手ハンダ用配線ケーブル
１０ａ…溶着部
４１，４２…金属板
４１ａ，４２ａ…溝
４１ｃ…ヒータ
Ｓ…空隙

Claims (2)

1. 単線の金属丸線である金属線に樹脂塗料をコーティングした絶縁導体の複数本を同一平面上に所定間隔で並列させ、これら複数本の絶縁導体に上下から絶縁フィルムを重ね、これら絶縁フィルム同士を絶縁導体を避けた位置で上下から金属板で挟み、加える圧力を段階的に増加させながら熱板溶着し、前記絶縁導体を、前記絶縁フィルムと直接溶着させるのではなく前記絶縁フィルムの溶着部間にできる空隙に閉じ込めることによって、少なくとも長手方向の１箇所で前記絶縁導体が前記絶縁フィルムを介して帯状に連なった状態の配線ケーブルを得ることを特徴とし、
   ヒータの熱が導入される金属板側において、当該金属板と絶縁フィルムとの間に当該絶縁フィルムよりも融点の高い補助フィルムを介在させて前記熱板溶着を行うことを特徴とする、
   配線ケーブルの製造方法。
2. 前記上下の金属板には絶縁導体の上半部および下半部をそれぞれ収容する溝が設けてあることを特徴とする、請求項１記載の配線ケーブルの製造方法。
   

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