JP2004335451A - フラットワイヤージャンパパッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 電気的及び機械的に相互接続されたフラットワイヤーセグメントを提供する。
【解決手段】 フラットワイヤーアセンブリは１対の細長いフラットワイヤーセグメントを含む。両セグメントの縦方向の端を対置させ、それらの上に薄く柔軟なパッチを配置して相互に接続する。パッチ底面の導電性トレースが、はんだ層によって各セグメントの導電性トレースに電気的に接続される。はんだ層は熱及び圧力の下でリフローしてパッチの縁を越えて伸び、パッチと両セグメントのトレースのはんだ結合が容易に目視確認できるようになる。熱活性化または感圧接着剤の層がパッチと各セグメントとの間に配置され、はんだのリフロー中にパッチと各セグメントとを機械的に更に結合する。パッチ基体の縦方向延長部分は、接着剤層によって、セグメントの端からはんだ層の延長部分より遠くのセグメントの部分へ接着され、高められたひずみ逃がしになる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的に、電気的及び機械的に相互接続されたフラットワイヤーセグメントに関する。

ビークルの電気系の信頼性を増加させながらビークルの重量を軽減するために、自動車産業においては、ビークル内のさまざまな電子サイト及び／またはシステム間にフレキシブルフラットワイヤーバスを益々使用するようになってきている。各フラットワイヤーバスを複数の相互接続されたフラットワイヤーセグメントで形成し、ビークルの電気系のアセンブリ及びカストマイゼーションに対してより大きい柔軟性を与えながら、更に、ＨＶＡＣダクト、計器パネル構造等のような他のビークル成分内へのこれらのバスセグメントの統合を増大させるように利用することが好ましい。

これらのフラットワイヤーセグメントを相互接続するための公知のアプローチでは、２つのセグメントにそれぞれ雄及び雌コネクタを取付け、これらのコネクタを結合して互いにロックさせることにより相互接続を完成させている。各フラットワイヤーセグメントの導電性トレースと対応するコネクタチップとの間に満足できる電気的接続が得られるように多くの努力が払われてきた。しかしながら、電気コネクタを、結果的に生ずるある長さのフラットワイヤーバスと共に使用するとバスの性能が劣化するだけではなく、これらの電気コネクタの重量及びバルクがシステムインテグレーションにおける設計の柔軟性及び付随する利益を制限し続けることになる。

従って、上述した従来技術の欠陥を解消することが望まれている。

本発明の一目的は、１対のフラットワイヤーセグメントの間の機械的及び電気的相互接続を特色とするフラットワイヤーアセンブリ、及び１対のフラットワイヤーセグメントを相互接続するための方法を提供することである。

本発明によれば、２つのフラットワイヤーセグメントは機械的に結合され、これらの各フラットワイヤーセグメント上の導電性トレースは、各セグメントの縦方向端の上面に適当な接着剤の層により確保されるフラットワイヤージャンパパッチによって電気的にも相互に接続される。即ち、各フラットワイヤーセグメントの上面に露出している導電性トレースはそれぞれ、パッチの底面に露出している対応導電性トレースとはんだ層によって電気的に相互接続される。

少なくとも１つの、そして好ましくは各はんだ層は、各フラットワイヤーセグメント上に配置されるパッチの縁を僅かに越えるように、各セグメントのトレース上を縦方向に伸びている。各フラットワイヤーセグメント上に配置されるパッチの縁とは、パッチの縦方向の端、または、好ましくはパッチ内に設けた開口、即ち“窓”の周縁部分によって限定される縁の何れかである。このようにして得られたフラットワイヤーアセンブリは、各セグメントのトレース上のはんだ層延長部分によって目視検査することが可能になり、パッチのトレースと各フラットワイヤーセグメントのそれぞれのトレースとの間の電気的相互接続の成否を確認することができる。

本発明の別の面によれば、パッチは、縦方向の延長部分を限定している柔軟な基体を含むことが好ましい。これらの延長部分は、視認可能なはんだ層延長部分より遠い（セグメントの端から）各フラットワイヤーセグメントの部分上に位置するようになる。更に、パッチ基体延長部分とフラットワイヤーセグメントの対応する部分との間にフラットワイヤーアセンブリの接着剤層を設け、パッチをフラットワイヤーセグメントに接着した後に、得られたフラットワイヤーアセンブリに対してパッチ基体の延長部分が改善された機械的ひずみ逃しになるようにすることが好ましい。

また、本発明によれば、１対のフラットワイヤーセグメントを相互接続するための方法が提供される。各フラットワイヤーセグメントは、上面、縦方向端、及び縦方向端に近接した上面に露出している複数の導電性トレースを含んでいる。上記方法は、対置された両フラットワイヤーセグメントの端上にパッチを直接位置決めするステップを含み、上記パッチは、概ね平坦で柔軟な基体、底面、上面、複数の縁、上記パッチの底面に露出している複数の導電性トレース、及び上記パッチのトレース上に形成されているはんだ層を含んでいる。

上記方法は、更に、上記はんだ層の上に位置する上記パッチの上面の一部分に熱及び圧力を印加することによって上記フラットワイヤーセグメントのトレースに沿って上記パッチのそれぞれの縁を僅かに越える点まで上記はんだ層をリフローさせ、それによって各セグメントの所与のトレース上に少なくとも１つのはんだ層延長部分を形成させるステップを含む。上記方法は更に、上記はんだ層延長部分を検査することによって上記パッチのトレースのはんだ層と上記セグメントのトレースとの間のそれぞれの電気的相互接続を確認するステップを含む。上記方法は、好ましくは更に、上記検査後に、自己接着性テープカバーを用いる等の、保護層を用いて上記はんだ層延長部分をカバーするステップを含む。

本発明の別の面によれば、上記方法は、好ましくは、上記パッチを上記両セグメントの端上に位置決めする前に、ステンシリングによるはんだペーストとして、またははんだめっきとして上記パッチのトレースにはんだ層を付着させて上記パッチを準備するステップを含む。上記各セグメントの端は、上記パッチを位置決めする前に、上記セグメントのトレースにフラックスを塗布して準備することが好ましい。

本発明の更に別の面によれば、上記方法は、好ましくは、上記パッチを上記両セグメントの端上に位置決めする前に、熱硬化性接着剤または感圧接着剤の何れかの層を上記パッチの底面の一部分に塗布するステップを含む。例示に過ぎないが、好ましい方法における接着剤は、はんだのリフロー温度より低い硬化温度を有する熱可塑性接着剤である。それによって接着剤は、上記はんだ層をリフローさせるために熱及び圧力を印加するステップ中に活性化／硬化されて適当な接着剤層に形成される。

当業者ならば、以下の添付図面に基づく詳細な説明から本発明の付加的な特色、利点、及び長所を理解することができよう。添付図面においては、類似成分に対しては類似参照番号を使用し、また理解し易くするために若干の成分の相対的な厚みが誇張して示されていることを理解されたい。

図１−４に示す本発明によるフラットワイヤーアセンブリ１０の例は、フラットワイヤー“ジャンパ”パッチ１４によって電気的に、及び機械的に相互接続されている１対のフラットワイヤーセグメント１２を特色としている。各フラットワイヤーセグメントは、概ね平坦で、柔軟な基体１６を含んでいる。基体１６は、フラットワイヤーセグメント１２の上面１８及び縦方向端２０を限定している。縦方向に伸びる複数の導線性トレース２２が、接着剤層（図示してない）等によってフラットワイヤー基体１２の上面１８に確保されている。図３に断面図で示すように、各フラットワイヤーセグメント１２上を縦方向に伸びているトレース２２は、全体が電気絶縁性ポリマーマスキング層２４によってカバーされているが、図５に示すように、各フラットワイヤーセグメント１２の縦方向の端２０においてトレース２２を露出させるために、各セグメントの縦方向の端２０に近接するマスキング層２４は製造中に付着させないようにするか、または先行ステップにおいて除去される。

図２及び３に示すように、フラットワイヤーアセンブリ１０のフラットワイヤージャンパパッチ１４も同様に概ね平坦で柔軟な基体２６を含み、この基体２６はパッチ１４の底面２８を限定している。１対の概ね矩形の開口３０がパッチ基体２６内に形成されており、各開口３０はそれぞれのフラットワイヤーセグメント１２の上面１８の一部分を露出させる。各開口３０の周縁部分が限定しているパッチ２６上のそれぞれの縁３４は、フラットワイヤーセグメント１２の上面１８上の露出されたトレース２２の上に位置するようになっている。図４のパッチの底面図に示すように、パッチ１４の底面２８上には、銅のような適当な材料製の複数の露出された導電性トレース３６が設けられている。

図３に示すように、対をなしているパッチ１４上の露出トレース３６と各セグメント１２上の露出トレース２２との間にははんだ層３８が配置されており、それによって両フラットワイヤーセグメント１２の露出トレース２２はパッチ１４の露出トレース３６を介して電気的に相互接続される。本発明は、例えば事前にめっきされたはんだ、パッチ上にステンシリングプロセスを用いる等により施与されたはんだペースト、またははんだプリフォームを含む如何なる適当な型のはんだ３８の使用をも意図している。

図３及び４に示すように、各フラットワイヤーセグメント１２の上面１８と、パッチ１４の底面２８（詳述すれば、パッチ１４の底面２８のトレース３６に近接する部分、及びパッチの底面２８の周縁部分）との間に、接着剤層４０が更に配置されている。接着剤層４０は、パッチ１４を各フラットワイヤーセグメント１２に機械的に更に結合するのに役立つ。本発明はどのような適当な接着剤の使用をも意図しているが、図示のフラットワイヤーアセンブリ１０における接着剤層は、はんだ層３８のリフロー温度より低い硬化温度を有するエポキシまたはウレタンのような熱硬化性接着剤か、またはアクリルまたはシリコンをベースとする接着剤のような感圧接着剤である。例示に過ぎないが、接着剤が熱硬化熱可塑性である場合には、接着剤を接着剤フィルムとしてパッチ１４の底面２８に塗布することが有利である。

図２及び３に示すように、パッチ１４のトレース３６と各セグメント１２のトレース２２をブリッジしているはんだ層３８はそれぞれ、縦方向延長部分４２を含んでいる。これらの延長部分４２は、パッチ基体２６の両方の縁３４を越え、開口３０によって限定されている“窓”即ち“検査領域”内へ伸びている。後述するように、はんだ層延長部分４２は、はんだリフロー中に印加される熱及び圧力によって形成される。２つの自己接着性カバー４４のシートの間の相互接続済みセグメント１２及びパッチ１４をカプセル封じする前に、パッチ１４のトレース３６と各フラットワイヤーセグメント１２のトレース２２との間に達成された電気的相互接続を、はんだ層延長部分４２によって検査することができる。

パッチの柔軟な基体２６が適当な材料で形成されること、及びこの材料は、爾後にはんだ層３８をリフローさせるために、そしてパッチ１４を各フラットワイヤーセグメント１２の端２０に接着するための接着剤層４０を形成させて活性化／硬化させるために印加される必要な熱及び圧力がパッチ基体に及ぼす効果を最小にするものを選択することが好ましいことに注目されたい。さらなる例として、フラットワイヤーセグメント１２またはパッチ１４の何れかの基体１６、２６が、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）のような比較的低温の熱可塑性材料で形成される場合には、はんだリフロー中に印加される圧力は基体１６、２６の流れを制御及び／または制限するように適合させることが好ましい。

図３に示すように、本発明の別の面によれば、パッチ基体２６は縦方向延長部分４６を含む。これらの延長部分４６は、視認できるはんだ層延長部分４２より遠い（両セグメントの端２０から）各フラットワイヤーセグメント１２の上面１８上の部分４８上に位置するようになっている。また図３から明白なように、パッチ１４をセグメント１２に接着した後に、パッチ基体延長部分４６が、完成したフラットワイヤーアセンブリ１０のための改善された機械的ひずみ逃しとなるように、フラットワイヤーアセンブリの接着剤層４０がパッチ基体延長部分４６とフラットワイヤーセグメント１２の対応する部分４８との間に設けられている。

図５及び６を参照する。本発明を実施する方法においては、２つのフラットワイヤーセグメント１２（各フラットワイヤーセグメント１２の柔軟な基体１６のそれぞれの上面１８上を縦方向に伸びる複数の“鏡像”導電性トレースと類似の構造であることが好ましい）の端２０を対置させ、各セグメント１２のそれぞれのトレースの位置が互いに他方に対して実質的に位置合わせされるように位置決めする。対置されたセグメントの端２０の上にパッチ１４を直接位置決めする前に、適当な液体フラックス５０をセグメント１２の各露出したトレース２２に塗布して表面張力を低下させ、またそれ以外に、セグメントのトレース２２に対するはんだ層の縦方向リフローを促進させることが好ましい。次いで、パッチ１４のトレース３６が各セグメント１２のそれぞれのトレース２２上に位置するように、対置されたセグメントの端２０上にパッチ１４を位置決めする。セグメント１２とパッチ１４との位置合わせは、例えば、位置合わせ孔５２と、それらと相補的な位置合わせピン（図示してない）とを有するジグを使用することによって容易になる。

図６を参照する。はんだ層３８の近傍のパッチの上面（２つの第１加熱ゾーン５６として示されている）に熱及び圧力を印加し、はんだをフラットワイヤーセグメント１２に対して縦方向にリフローさせることよってパッチ１４のトレース３６とセグメント１２のトレース２２とを電気的に相互に接続させる。パッチの上面５４のほぼ全体に（第２加熱ゾーン５８として示す）付加的な熱及び／または圧力を印加して、図４に示すようにパッチ１４を各フラットワイヤーセグメント１２に接着する接着剤層４０を形成、またはそれ以外に活性化／硬化させることも好ましい。

図２に示すように現れるはんだ層延長部分４２を検査し、パッチ１４のトレース３６と各フラットワイヤーセグメント１２のトレース２２とが、それぞれ、図３に示すようにアセンブリのはんだ層３８によって電気的に相互接続されたことを確認する。自己接着性カバーシート４４（これも、図３に示されている）のような保護層を各フラットワイヤーセグメント１２の底面、セグメント１２の上面１８、及びパッチ１４の上面５４上に設け、完成したフラットワイヤーアセンブリ１０を環境から保護する。

図７に示す本発明によるフラットワイヤーアセンブリの別の例６２では、１対のフラットワイヤーセグメント１２の各縦方向の端２０が、ジャンパパッチ１４によって結合されている。このフラットワイヤーアセンブリ６２においては、パッチは、多角形の周縁６４を含んでいる。周縁６４は、各セグメントのトレース２２の上に位置する縁６６（はんだ層３８がそれから縦方向に流れて所望の検査用はんだ層延長部分４２を形成する）と、複数のパッチ基体延長部分６８とを限定するのに役立っている。はんだ層延長部分４２より遠い（セグメントの端２０から）各セグメント１２の上面１８の部分上に位置するパッチ基体延長部分６８は、ひずみ逃しを高めた第２のフラットワイヤーアセンブリ６２になっている。

以上に、本発明の好ましい実施例に関して説明したが、本発明は特許請求の範囲から逸脱することなく多くの変更、変形、及び変化が可能であることを理解されたい。例えば、例示したフラットワイヤーアセンブリのフラットワイヤーセグメントは、同一パターンの導電性トレースとして説明したが、本発明は、異なるサイズのトレースを有するフラットワイヤーセグメントを相互接続するのにも適している。また、本発明は、本発明に従ってフラットワイヤーセグメントを相互接続する場合に、パッチ及びフラットワイヤーセグメントの適切な配置及び保守を保証するためのジグ及び基準マークの広範な形態をも意図していることを理解されたい。

本発明に従って端と端とが相互接続されている１対のフラットワイヤーセグメントを含むフラットワイヤーアセンブリの斜視図であって、理解し易くするためにトップカバーの一部を切除してある。 トップカバーを取外して示すフラットワイヤーアセンブリの上面図である。 図２の３−３矢視断面図であるが、アセンブリのトップカバーが示されている。 対置された２つのフラットワイヤーセグメントの各縦方向端の上に配置する直前のフラットワイヤーアセンブリのジャンパパッチの底面図である。 対置された２つのフラットワイヤーセグメントの各端の上に配置されたジャンパパッチの斜視図であって、準備されたセグメント端をも示してある。 製造中のフラットワイヤーアセンブリの上面図であって、ジャンパパッチが各フラットワイヤーセグメントの端の上に直接位置決めされており、また予め付着させたはんだ層をリフローさせるために圧力の下で熱を印加する第１加熱ゾーンを破線で、またアセンブリの製造中に予め付着させたはんだ層をリフローさせ且つ接着剤層を硬化させるために圧力の下で熱を印加する第２加熱ゾーンを鎖線で示してある。 本発明の別のフラットワイヤーアセンブリ例の上面図である。

符号の説明

１０ フラットワイヤーアセンブリ
１２ フラットワイヤーセグメント
１４ フラットワイヤージャンパパッチ
１６ フラットワイヤー基体
１８ フラットワイヤー上面
２０ フラットワイヤー縦方向端
２２ フラットワイヤー導電性トレース
２４ マスキング層
２６ パッチ基体
２８ パッチ底面
３０ パッチ開口
３４ パッチ縁
３６ パッチトレース
３８ はんだ層
４０ 接着剤層
４２ はんだ層延長部分
４４ 自己接着性カバー
４６ パッチ基体延長部分
４８ フラットワイヤーの部分
５０ 液体フラックス
５２ 位置合わせ孔
５４ パッチ上面
５６ 第１加熱ゾーン
５８ 第２加熱ゾーン
６２ フラットワイヤーアセンブリ
６４ 多角形周縁
６６ 縁
６８ パッチ基体延長部分

Claims (1)

1. フラットワイヤーアセンブリであって、
   １対の細長いフラットワイヤーセグメントを備え、上記各セグメントは上面、縦方向端、及び上記縦方向端に近接する上記上面上に露出した導電性トレースを含み、一方のセグメントの縦方向端は他方のセグメントの縦方向端と対置され、
   概ね平坦なジャンパパッチを更に備え、上記パッチは上記セグメントの対置された縦方向端の直上に位置する底面、上記底面上に露出し上記各セグメントのそれぞれのトレース上に位置する導電性トレース、上記一方のセグメントの所与のトレース上に位置する第１の縁、及び上記他方のセグメントの所与のトレース上に位置する第２の縁を含み、
   上記パッチの各トレースと上記各セグメントの対応するトレースとの間に配置されているはんだ層を更に備え、上記一方のセグメントの所与のトレース上のはんだ層は、上記パッチの第１の縁を越えて上記所与のトレースの上を縦方向に伸びて上記一方のセグメントの所与のトレース上に視認可能な第１のはんだ層延長部分を限定し、上記他方のセグメントの所与のトレース上のはんだ層は、上記パッチの第２の縁を越えて上記所与のトレースの上を概ね縦方向に伸びて上記他方のセグメントの所与のトレース上に視認可能な第２のはんだ層延長部分を限定しており、
   上記パッチと上記各セグメントとの間に配置され、上記パッチを上記各セグメントに確保する接着剤層を更に備えている、
   ことを特徴とするフラットワイヤーアセンブリ。

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