KR19980033127A

KR19980033127A - 플랫 케이블과 단자의 접속구조

Info

Publication number: KR19980033127A
Application number: KR1019970054589A
Authority: KR
Inventors: 시라코이치로; 사이소겐이치; 스기노아키히로
Original assignee: 가다오카마사다카; 아루푸스덴키가부시키가이샤
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 1998-07-25
Also published as: JP3253541B2; KR100283850B1; JPH10134863A; DE19747116A1; DE19747116B4; IE80535B1; US5962813A; IE970757A1

Abstract

최근, 플랫 케이블 도체의 두께는 얇아지는 경향에 있고, 예를 들어 약 32㎛정도의 매우 얇은 도체를 가지는 플랫 케이블이 출현하고 있다. 이와 같이 두께가 얇은 도체를 초음파 용접할 경우, 도체를 초음파 용접 장치에 재치할 때 도체가 얇기 때문에 강도가 충분하지 않아 도체에 비틀림이 생기기 쉬우며, 또 복수의 도체가 흩어지기 쉬고, 따라서 이 비틀림이나 흩어짐에 의하여 폰의 가압력이 단자와 도체의 접합부에 균일하게 작용하지 않게 되거나 상호 위치가 어긋나 목적하는 개소에 고상 접합이 생기지 않게 된다.

본 발명은 이를 해결하기 위하여 플랫 케이블(1)의 이면 필름(3)에 의하여 지지된 도체(4)와 외부 부품의 단자(7)를 초음파 용접한 것이다.

Description

플랫 케이블과 단자의 접속 구조

본 발명은 플랫 케이블의 도체를 상대쪽(외부 부품)의 단자에 접속한 접속 구조에 관한 것이다.

먼저 도 7은 종래의 플랫 케이블을 나타내는 평면도, 도 8은 종래의 플랫 케이블과 리드 블록 및 리드선의 접속 부분을 나타내는 평면도이고, 플랫 케이블(13)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하 PET라 칭함)등으로 이루어지는 절연성 베이스 필름(14)에 동박 등으로 구성되는 도체(15)를 담지한 띠 모양으로 베이스 필름(14)의 끝부에서 도체(15)의 일부를 노출하고 있다. 그리고 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이 차량 탑재용 에어백 회로의 도통 수단으로서 이용되고 있는 회전 커넥터(16)에서는 회전 자유롭게 연결된 한 쌍의 제 1 및 제 2하우징(17, 18)내에 플랫 케이블(13)이 소용돌이 모양등으로 감겨진 상태로 수납되어 있다. 이 플랫 케이블(13)의 양쪽 끝은 하우징(17, 18)의 외부에 상기 플랫 케이블(13)의 길이 방향과 직교시켜 직접 또는 간접적으로 도출되나, 후자의 간접적으로 도출하는 수단으로서 플랫 케이블(13)의 도체(15)를 리드 블록(19)의 단자(21)(도 8참조)를 중계하여 외부의 리드선(20)에 접속한다는 접속 구조가 알려져 있다.

또 종래부터 플랫 케이블(13)의 도체(15)를 초음파 용접을 이용하여 리드 블록(19)의 단자(21)에 접속하는 방법이 제안되어 있다.

이와 같은 초음파 용접을 이용한 접속 방법은 초음파 용접 장치의 앤빌상에 리드 블록(19)의 단자(21)와 플랫 케이블(13)의 도체(15)를 재치하고, 이들 단자(21)와 도체(15)가 겹쳐진 부분을 폰으로 가압한 상태에서 상기 폰으로 초음파 진동을 가함으로써 단자(21)와 도체(15)의 접합부에 고상 접합을 일으키는 것으로, 복수 쌍의 단자(21)와 도체(15)를 한 번에 접속할 수 있기 때문에 납땜이나 스폿 용접 외의 다른 접속 방법에 비교하면, 접속 작업이 간단하고, 작업 시간을 단축할 수 있는 등의 이점을 갖는다.

또 플랫 케이블(13)의 도체(15)를 리드 블록(19)의 단자(21)에 접속할 때, 도체(15)와 단자(21) 상호의 위치 부여가 정확하게 행하여질 필요가 있다.

이를 위하여 종래 도 7에 나타내는 바와 같이 단체로 노출한 상기 도체(15)의 위치를 기준으로 하여 상기 베이스 필름(14)의 끝부 근방에서 베이스 필름(14)의 측단면에 한 쌍의 노치부(14a, 14a)가 마련되어 있다. 그 이유는 베이스 필름(14)의 측단면에서 상기 도체(15)까지의 거리 치수는 제조상 아무래도 불균일이 있고, 베이스 필름(14)의 측단면을 직접 기준으로 할 수 없기 때문이다.

한편, 리드 블록(19)의 도체 외장에는 도 8에 나타내는 바와 같이 한 쌍의 상기 노치부(14a, 14a)에 대응하는 한 쌍의 돌기부(19a, 19a)가 위쪽으로 돌출하여 마련되어 있다. 이 리드 블록(19)의 한 쌍의 돌기부(19a, 19a)에 플랫 케이블(13)의 한 쌍의 상기 노치부(14a, 14a)가 걸어 맞추어짐으로써 리드 블록(19)의 단자(21)와 플랫 케이블(13)의 도체(15) 상호의 위치가 정확하게 결정되게 되어 있다.

그런데 최근, 플랫 케이블(13)의 도체(15)의 두께는 얇아 지는 경향에 있으며, 예를 들어 약 32㎛정도의 매우 얇은 도체(15)를 가지는 플랫 케이블(13)이 출현하고 있다. 이와 같이 두께가 얇은 도체(15)를 초음파 용접하는 경우, 도체(15)를 초음파 용접 장치에 재치할 때, 도체(15)가 얇기 때문에 강도가 충분하지 않고, 도체(15)에 비틀림이 생기기 쉽고, 또 복수의 도체(15)가 흩어지기 쉬우며, 따라서 이 비틀림이나 흩어짐에 의하여 폰의 가압력이 단자(21)와 도체(15)의 접합부에 균일하게 작용하지 않게 되거나 상호 위치가 어긋나 목적하는 개소에 고상 접합이 생기지 않게 된다.

특히 플랫 케이블(13)의 복수의 도체(15)를 리드 블록(19)의 대응하는 각 단자(21)에 동시에 초음파 용접할 경우, 불일치가 생김으로써 각 도체(15)의 단자(21)에 대한 위치 결정이 곤란하게 되어 각 쌍마다의 접합 상태에 불일치가 발생하기 쉬워져 모든 단자(21)와 도체(15)의 쌍을 확실하게 접속할 수 없다는 문제점이 있었다.

또 초음파 용접을 하는 경우, 플랫 케이블(13)의 복수의 도체(15)에서 도체(15)의 금속(동박 조각)이 초음파 진동에 의하여 녹아 도체(15)밖으로 흩날리는 소위 「금속 비산」현상이 생긴다. 이 금속 비산 현상에 의하여 금속 알갱이가 바깥으로 흩날리면, 복수의 도체(15)가 전기적으로 단락되는 일이 있어 접속부의 신뢰성이 충분하지 않고, 또한 원하는 전기적 성능을 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.

또 플랫 케이블(13)의 복수의 도체(15)와 리드 블록(19)의 각 단자(21)를 접속할 때, 상호 위치는 정확하게 위치 부여되어 있을 필요가 있다. 이 상호 위치 부여는 플랫 케이블(13)에 마련된 한 쌍의 노치부(14a, 14a)를 리드 블록(19)에 마련된 한 쌍의 돌기부(19a, 19a)에 걸어 맞춤으로써 결정된다. 그러나 상기 한 쌍의 노치부(14a)는 단체로 노출된 도체(15)의 위치를 기준으로 하여 형성되는 것이나, 상기한 바와 같이 매우 얇은 도체(15)에서는 도체(15)의 비틀림이나 흩날림에 의하여 기준으로 해야할 정확한 위치를 용이하게 얻는 것은 어렵고, 따라서 노치부(14a, 14a)의 위치를 정확하게 마련할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 플랫 케이블의 이면 필름에 의하여 유지된 도체와, 외부 부품의 단자를 초음파 용접한 것이다.

또 본 발명에서는 상기 초음파 용접에 의하여 상기 이면 필름이 용융하여 상기 도체의 한쪽부에 도체의 두께보다 높은 돌기부가 형성된 것이다.

또한 본 발명에서는 플랫 케이블의 이면 필름에 의하여 지지된 도체와, 상기 이면 필름에 상기 도체의 측단면의 일부가 노출되게 마련된 위치 결정 구멍과, 외부 부품의 단자로 이루어지고, 상기 도체와 상기 단자를 접속한 것이다.

또 본 발명에서는 상기 위치 결정 구멍에서 노출한 도체의 측단면을 기준으로 하여 플랫 케이블의 측단면에 노치부를 마련하고, 상기 외부 부품에 돌기부를 마련하여 상기 노치부와 상기 돌기부를 걸어 멈춘 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태를 나타내는 플랫 케이블과 리드 블록 및 리드선의 접속 부분을 나타내는 분해 사시도,

도 2는 본 발명의 플랫 케이블을 나타내는 상면도,

도 3은 본 발명의 플랫 케이블을 나타내는 하면도,

도 4는 본 발명의 초음파 용접 장치의 구성을 나타내는 도,

도 5는 본 발명의 단자와 도체를 초음파 용접하는 상태를 나타내는 설명도,

도 6은 본 발명의 플랫 케이블의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도,

도 7은 종래의 플랫 케이블을 나타내는 평면도,

도 8은 종래의 플랫 케이블과 리드 블록 및 리드선의 접속 부분을 나타내는 평면도,

도 9는 종래의 회전 커넥터를 설명하기 위한 개략도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 플랫 케이블 2 : 표면 필름

2a : 노치부 3 : 이면 필름

3b : 위치 결정공 4 : 도체

5 : 리드 블록 7 : 단자

8 : 접속부 9 : 리드선

본 발명의 실시 형태에 관하여 도를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 플랫 케이블과 리드 블록 및 리드선의 접속 부분을 나타내는 분해 사시도, 도 2는 본 발명의 플랫 케이블을 나타내는 상면도, 도 3은 본 발명의 플랫 케이블을 나타내는 하면도이다.

도 1에서 플랫 케이블(1)은 PET등으로 이루어지는 각각의 약 60㎛두께의 한 쌍의 표면 필름(2)과 이면 필름(3)과, 상기 표리 필름(2, 3)에 매설된 약 32㎛두께의 동박 등으로 이루어지는 복수개의 도체(4)로 구성되어 있고, 본 실시 형태의 경우는 6개의 도체(4)가 이용되고 있다. 상기 플랫 케이블(1)의 한쪽 끝부에서 표면 필름(2)은 제거되어 있고, 상기 개소에서는 이면 필름(3)에 의하여 지지된 복수개의 도체(4)가 노출하고 있다.

또 도 3에서 플랫 케이블(1)의 한쪽 끝부의 노출하는 도체(4)를 지지하는 이면 필름(3)에는 인접하는 한 쌍의 도체(4, 4)를 걸치도록 3개의 장방형 위치 결정 구멍(3b)이 형성되어 있다. 상기 위치 결정 구멍(3b)중 한 개는 도의 오른쪽 끝에 형성된 각각의 도체(4, 4)를 걸쳐 배치되고, 나머지 두 개는 도면 왼쪽 끝에 형성된 각각의 도체(4, 4)를 걸쳐 설치되어 있다. 또한 위치 결정 구멍(3b)은 세 개로 한정되지 않고 두 개 또는 한 개이어도 되고, 특히 플랫 케이블(1)의 길이 방향에 대하여 비스듬히 두 개 형성되어 있으면, 플랫 케이블(1)의 상하, 좌우 및 회전 방향의 위치 결정 기능을 수행할 수 있다. 본 실시의 형태에서는 세 개 마련하고, 그중 한 개는 위치 센서의 검출 구멍으로 하고 있다. 또 노출된 상기 도체(4)의 근방이고 플랫 케이블(1)의 측단면에 표리 필름(2, 3)을 관통하는 한 쌍의 노치부(2a, 2a)가 마련되어 있다. 상기 노치부(2a, 2a)는 후기하는 리드 블록(5)의 수지 성형체(6)에 마련된 한 쌍의 돌기부(6a)에 걸어 멈춰진다.

다음에 도 6의 설명도를 이용하여 플랫 케이블(1)의 제법을 설명한다. 먼저 예를 들어 수백 m의 길이로 소정 폭의 PET재로 이루어지는 이면 필름(3)이 준비되고, 이 준비된 이면 필름(3)의 예를 들어 50 수㎝마다 소정의 위치에 한 개소 당 세 개의 위치 결정 구멍(3b)을 형성한다.

다음에 상기 위치 결정 구멍(3b)이 형성된 이면 필름(3)의 폭방향으로 상기 이면 필름(3)과 동등한 장척 모양의 여섯 개의 도체(4)를 예를 들어 같은 간격 또는 소정의 간격으로 재치, 붙힌다. 이때 양쪽에 있는 각각 두 개의 도체(4)는 각각의 위치 결정 구멍(3b)의 일부를 막도록 지지된다. 또 여섯 개의 도체(4)는 각각의 간격이 정밀도 좋게 지지되어 있고, 각 도체(4)의 각각의 측단면은 상호 고위치 정밀도로 배치되어 있다.

다음에 예를 들어 상기 이면 필름(3)과 동일한 소정의 폭을 가지며, 길이가 약50㎝정도인 PET재로 이루어지는 표면 필름(2)을 여섯 개의 도체(4)가 붙혀져 있는 장척 모양의 이면 필름(3)에 예를 들어 약 3 ~ 5㎝정도의 소정의 간격을 두어 순차적으로 붙힌다. 이때, 상기 위치 결정 구멍(3b)이 세 개 형성되어 있는 장소는 표면 필름(2)이 붙혀지지 않고, 도체(4)가 노출하여 형성된다.

다음에 노출된 상기 도체(4)부분에 형성된 세 개의 상기 위치 결정 구멍(3b)을 기준 위치로 하여 상기 도체(4)의 근방이고 맞붙인 표리 필름(2, 3)의 측단면에 한 쌍의 노치부(2a, 2a)를 펀치(도시 생략) 등에 의하여 펀칭형성한다. 이 펀칭 형성은 먼저 맞붙인 상기 표리 필름(2, 3)을 지그(도시 생략)에 재치하고, 비스듬히 배치된 두 개의 상기 위치 결정 구멍(3b)에 지그에 설치된 가이드 핀을 끼워 통과시킨다. 이때 가이드핀은 노출되어 있는 도체(4)의 측단면에 서로 접촉되어 가이드핀과 도체(4)의 측단면의 상호 위치가 결정된다.

또한 나머지 위치 결정 구멍(3b)은 발광 소자 등의 위치 센서(도시 생략)에 의하여 위치 결정의 확인에 이용한다.

이 결정된 위치를 기준으로 하여 상기 가이드핀에서 소정의 위치로 배치된 상기 펀치에 의해 한 쌍의 노치부(2a, 2a)가 펀칭된다. 따라서 노치부(2a, 2a)의 위치는 위치 결정 구멍(3b)에서 노출되어 있는 위치 정밀도가 좋은 도체(4)의 측단면에 의해 결정되게 된다. 또한 도체(4)가 32㎛로 얇은 동박이어도 위치 결정 구멍(3b)의 장소 이외는 이면 필름(3)에 의하여 지지되어 있기 때문에 도체(4)의 비틀림은 생기기 어렵다.

또 이로 인해 노치부(2a, 2a)는 플랫 케이블(1)의 폭 및 길이 방향에 대하여 매우 높은 위치 정밀도에 의하여 형성되어 있는 것이 된다.

마지막으로 노출하고 있는 도체(4) 부분, 예를 들어 A-A'선으로 나타내는 개소를 절단하여 한 개가 약 50수 ㎝이고, 양쪽 끝에 노출한 도체(4)를 구비한 플랫 케이블(1)이 완성된다.

그리고 도 1에 나타내는 리드 블록(5)은 복수개의 금속판을 수지 성형체(6)에 인서트 성형한 것으로 이루어지며, 각 금속판의 한쪽 끝은 수지 성형체(6)의 측면에서 돌출하여 평판 모양인 외부 접속용 단자(7)를 형성하고, 다른쪽 끝은 직각으로 접어 구부려 수지 성형체(6)의 상기 한쪽 면에 인접하는 측면측의 윗면에서 노출하여 접속부(8)를 형성하고 있다. 본 실시 형태의 경우는 상기 플랫 케이블(1)의 각 도체(4)에 맞추어 여섯 개의 단자(7)가 이용되고 있고, 인서트 성형시에 각 단자(7)의 배열 피치가 각 도체(4)의 배열 피치와 일치하도록 설정되어 있다. 또 상기 수지 성형체(6)의 아래면에는 아래쪽으로 돌출하는 한 쌍의 돌기부(6a)가 마련되어 있다.

각 단자(7)에는 그 대략 중앙부에 돌기부(7a)가 형성되어 있고, 상기 돌기부(7a)는 예를 들어 하프 펀치에 의한 반구 모양이나 가늘고 긴 사다리 모양등, 적절한 모양으로 설정된다.

리드선(9)은 절연 재료로 이루어지는 절연 피복부(9a)와, 상기 절연 피복부(9a)에 의하여 덮여진 도전 재료로 이루어지고 단선 또는 꼬임선으로 이루어지는 도전부(9b)로 구성되어 있다. 또한 리드선(9)은 본 실시 형태의 경우는 상기 플랫 케이블(1)의 각 도체(4)에 맞추어 여섯 개 형성되어 있다.

그리고 리드 블록(5)의 각 단자(7)에 후기하는 초음파 용접장치를 이용하여 플랫 케이블(1)이 노출되어 있는 각 도체(4)가 접속됨과 동시에 리드 블록(5)의 각 접속부(8)에 리드선(9)이 스폿 용접이나 초음파 용접 등에 의하여 접속됨으로써 플랫 케이블(1)과 각 리드선(9)은 리드 블록(5)을 개재하여 일체화된다.

도 4에 나타내는 바와 같이 초음파 용접 장치는 워크가 재치되는 앤빌(10)과, 워크에 화살표 A방향의 초음파 진동을 부여하는 폰(11)과, 상기 폰(11)을 구동하여 워크에 화살표 B방향의 가압력을 부여하는 에어 실린더(12) 등을 구비하고 있다.

또 상기 폰(11)의 단부에는 플랫 케이블(1)의 각 도체(4)의 피치에 맞추어 톱니 모양의 돌기부(11a)(도 5참조)가 형성되어 있다. 또한 본 발명의 실시 형태의 경우, 워크는 도체(4)와 단자(7)이다. 그리고 도체(4)와 단자(7)를 초음파 용접하는 경우는 앤빌(10)상에 리드 블록(5)의 각 단자(7)와 플랫 케이블(1)의 각 도체(4)를 겹쳐 맞추게 한 후, 도시한 바와 같이 폰(11)의 돌기부(11a)에서 상기 단자(7)와 도체(4)의 겹쳐진 부분을 가압하면서 초음파 진동을 가하면, 각 단자(7)와 각 도체(4)에 고상 접합이 일어나 복수 쌍의 단자(7)와 도체(4)가 동시에 접속된다.

또 도 5에 나타내는 바와 같이 이때 노출된 각 도체(4)를 지지하는 PET로 이루어지는 이면 필름(3)은 초음파 진동에 의하여 최초로 가열되어 용융이 일어나고, 용융한 60㎛ 두께의 이면 필름(3)이 각 도체(4)사이에서 상기 도체(4)의 한쪽 부에 마치 벽과 같이 예를 들어 약 50㎛ 정도 높이의 돌기부(3a)를 형성한다. 이 높이 약 50㎛의 돌기부(3a)는 각 도체(4)사이에 형성되고, 각 도체(4)의 두께 32㎛ 보다도 높기 때문에 각 도체(4)가 초음파 용접될 때 생기는 소위「금속 비산」에 의한 각 도체(4)간의 단락을 방지할 수 있다. 또한 상기 돌기부(3a)의 높이는 60㎛ 두께의 이면 필름(3)을 초음파 용접하면, 대략 50 ~ 60㎛의 높이로 형성된다.

그리고 상기한 바와 같이 구성된 접속 구조에서는 플랫 케이블(1)에 위치 정밀도가 좋게 형성된 한 쌍의 노치부(2a, 2a)를 상기 리드 블록(5)의 한 쌍의 돌기(6a)에 걸어 멈추면, 플랫 케이블(1)의 도체(4)와 리드 블록(5)의 단자(7)와의 상호 위치가 용이하게 결정된다.

또한 본 발명의 상기 실시 형태에서는 리드 블록(5)의 단자(7)와 플랫 케이블(1)의 접속에 관하여 설명하였으나, 그외 커넥터 등의 외부 부품의 단자에 직접 접속시키고, 회전 커넥터의 하우징에서 이 단자를 외부로 노출시켜 하우징 일체형 커넥터로 하는 바와 같은 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.

본 발명은 플랫 케이블의 이면 필름에 의하여 지지된 도체와, 외부 부품의 단자를 초음파 용접함으로써 도체의 두께가 예를 들어 약 32㎛ 정도의 매우 얇은 도체이어도 이면 필름에 의하여 지지된 도체이기 때문에 도체가 비틀리거나 또는 복수의 도체일 때에도 흩어지거나 하지 않고, 상기 단자와 도체의 상호 위치가 용이하게 결정된다는 효과를 갖는다.

또 본 발명은 상기 초음파 용접에 의하여 상기 이면 필름이 용융하여 상기 도체의 한쪽부에 도체의 두께보다 높은 돌기부가 형성됨으로써 동박으로 이루어지는 도체가 초음파의 진동으로 녹기 시작하고 이 녹은 동박이 도체의 바깥쪽으로 튀어 나오는 소위 초음파 용접의 「금속 비산」현상이 생겼을 때, 도체의 두께보다 높은 돌기부에 의하여 차단되어「금속 비산」이 다른 도체에 악영향을 주지 않고, 도체의 접속 신뢰성을 확보할 수 있다.

또 본 발명은 플랫 케이블의 이면 필름에 의하여 지지된 도체와, 상기 이면 필름에 상기 도체의 측단면의 일부가 노출하도록 마련된 위치 결정 구멍과, 외부 부품의 단자로 이루어지고, 상기 도체와 상기 단자를 접속한 것이기 때문에 위치 결정 구멍에서 도체의 측단면이 노출하고, 상기 측단면의 위치를 기준으로 하여 상기 단자의 접속을 용이하게 행할 수 있다는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 상기 위치 결정 구멍에서 노출한 도체의 측단면을 기준으로 하여 플랫 케이블의 측단면에 노치부를 마련하고, 상기 외부 부품에 돌기부를 마련하며, 상기 노치부와 상기 돌기부를 걸어 멈춘 것이기 때문에 플랫 케블의 노치부를 외부 부품(리드 블록)의 돌기부에 걸어 멈추었을 때, 외부 부품에 지지된 단자와 플랫 케이블의 도체의 상호 위치가 정확하게 대응할 수 있고, 따라서 무리 없이 단자와 도체를 접속할 수 있다는 효과를 갖는다.

Claims

플랫 케이블의 이면 필름에 의하여 지지된 도체와, 외부 부품의 단자를 초음파 용접한 것을 특징으로 하는 플랫 케이블과 단자의 접속 구조.
제 1항에 있어서,

상기 초음파 용접에 의하여 상기 이면 필름이 용융하여 상기 도체의 한쪽 부에 도체의 두께보다 높은 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 플랫 케이블과 단자의 접속 구조.
플랫 케이블의 이면 필름에 의하여 지지된 도체와 상기 이면 필름에 상기 도체의 한쪽 면의 일부가 노출하도록 마련된 위치 결정 구멍과, 외부 부품의 단자로 이루어지고, 상기 도체와 상기 단자를 접속한 것을 특징으로 하는 플랫 케이블과 단자의 접속 구조.
제 3항에 있어서,

상기 위치 결정 구멍에서 노출한 도체의 측단면을 기준으로 하여 플랫 케이블의 측단면에 노치부를 마련하고, 상기 외부 부품에 돌기부를 마련하고 상기 노치부와 상기 돌기부를 걸어 멈춘 것을 특징으로 하는 플랫 케이블과 단자의 접속 구조.