JP4720682B2 - 平角導体の製造方法およびフラットケーブルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は平角導体の製造方法およびフラットケーブルの製造方法に係り、例えば電子機器の配線に用いられる可撓性があるフラットケーブルを製造するための平角導体の製造方法およびフラットケーブルの製造方法に関するものである。

従来より、例えば小型化および軽量化が進む電子機器の配線に用いられる小型化されたフラットケーブルが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載されているようなフラットケーブルは、通常、錫メッキされた丸銅線を圧延して平角形状とし、さらに圧延後通電加熱により伸ばして平角導体を形成することが行われている。しかしながら、このようにして製造された平角導体を用いたフラットケーブルにおいて問題となるウィスカは、平角導体の純錫メッキ層が厚いと発生しやすいことがわかっており、ウィスカの発生を抑制するために、純錫メッキ層を錫銅合金化することにより薄くすることが行われている。
特開２００１−７３１８６号公報

ところで、平角導体における純錫メッキ層を錫銅合金化する際に通電加熱を行うが、このときの電圧を上げすぎると、急激な加熱により焼入れ状態となって平角導体の伸び特性が悪化してしまうことがある。また、温度を上げすぎることにより、錫メッキ層が流れて銅が露出してしまうことがある。

本発明の目的は、伸び特性を悪化させることなく、フラットケーブルを形成したときにウィスカの発生を抑えることができる平角導体の製造方法およびフラットケーブルの製造方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明にかかる平角導体の製造方法は、錫メッキされた丸銅線を圧延して平角形状体とするとともに、この平角形状体を通電加熱して錫銅合金層を形成した後、さらに前記平角形状体の圧延および通電加熱を少なくとも１回繰り返して平角導体を製造するものである。

このように構成された平角導体の製造方法においては、１回目の圧延により錫メッキされた丸銅線を扁平化して通電加熱により錫銅合金層を形成して純錫メッキ層の厚さを減少させた後、さらに圧延および通電加熱を行う。これにより、平角形状とするとともに伸び特性および外観を悪化させることなく純錫メッキ層をさらに薄くすることができ、フラットケーブルに用いた際にウィスカの発生を抑えるとともに可撓性に富んだ平角導体を製造することができることになる。

また、本発明にかかるフラットケーブルの製造方法は、上記の平角導体を複数本供給して並列し、前記並列された複数本の平角導体を上下から絶縁樹脂フィルムで挟んで該絶縁樹脂フィルム同士を溶着させてフラットケーブルを製造するものである。

このように構成されたフラットケーブルの製造方法においては、用いられる平角導体の製造に当たって、１回目の圧延により錫メッキされた丸銅線を扁平化して通電加熱により錫銅合金層を形成して純錫メッキ層の厚さを減少させた後、さらに圧延および通電加熱を行う。これにより、平角形状とするとともに純錫メッキ層をさらに薄くした平角導体を製造することができ、このような平角導体を用いてフラットケーブルを製造するので、ウィスカの発生を抑えるとともに可撓性に富んだフラットケーブルを製造することができることになる。

本発明によれば、１回目の圧延により錫メッキされた丸銅線を扁平化して通電加熱により錫銅合金層を形成して純錫メッキ層の厚さを減少させた後、さらに圧延および通電加熱を行って平角導体を製造する。これにより、平角形状とするとともに純錫メッキ層をさらに薄くして、フラットケーブルに用いた際にウィスカの発生を抑えることができるとともに可撓性に富んだ平角導体を製造することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明にかかる平角導体の製造方法を実施するための製造装置の一例を示す構成図、図２は本発明に係る平角導体の製造方法によって製造される平角導体の断面図、図３は本発明に係る平角導体の製造方法によって製造された平角導体と他の製造方法により製造された平角導体との比較結果を示す表である。

図１に示すように、本発明にかかる平角導体の製造方法は、錫メッキされた丸銅線１１ａを圧延して平角形状体１３とするとともに、この平角形状体１３を通電加熱して錫銅合金層２４を形成した後、さらに平角形状体１３の圧延および通電加熱を少なくとも１回繰り返して平角導体２０を製造するものである。

図１に示すように、上述した平角導体の製造方法を実施する製造装置１０では、錫メッキされた丸銅線１１ａが巻き取られているサプライリール１１を設け、このサプライリール１１の下流側（図１において左側）に第１の圧延ロール１２を設ける。第１の圧延ロール１２では、一対のロール１２ａ、１２ｂを回転可能に設け、この一対のロール１２ａ、１２ｂの間に丸銅線１１ａを通過させる際に所定の圧力で圧延して平角形状体１３を形成する。圧延された平角形状態１３は、第１の通電加熱装置１４により加熱されて自己発熱アニールによって伸び特性を改良させる。第１の圧延ロール１２および第１の通電加熱装置１４の下流側には、一対のロール１５ａ、１５ｂを有する第２の圧延ロール１５および第２の通電加熱装置１６が設けられており、再度圧延および自己発熱アニールによって伸び特性を更に改善させる。第２の圧延ロール１５によって圧延され、第２の通電加熱装置１６によって加熱された平角導体２０は、巻取りリール１７に巻き取られる。

図２には、平角導体２０は、銅線に錫メッキを施した丸銅線１１ａを圧延により平角形状にしたものが示されている。中心部には、銅２１を有し、銅２１の周囲に錫メッキ層２２を有している。錫メッキ層２２は、外側の純錫メッキ層２３および内側の錫銅合金層２４を有している。平角導体２０の幅は、例えば０．３ｍｍ程度に形成されており、１回目の圧延で０．２５ｍｍ幅とし、２回目の圧延で０．３ｍｍ幅で厚さ０．０３５ｍｍとする。なお、錫メッキを施した丸銅線１１ａとしては、例えば錫メッキ層の厚さが０．４μｍのものを用いることができる。

以上のようにして製造された平角導体２０を用いて、後述するフラットケーブル４０を製造した際にウィスカの発生を防止するためには、平角導体２０を通電加熱して錫メッキ層２２の一部を錫銅合金層２４に変形して純錫メッキ層２３の厚さを薄くすることが効果的であることが知られている。しかし、錫銅合金の生成量を多くするために平角導体２０の発熱量を一度に多くすると、平角導体２０が焼入れ状態となって硬化して平角導体２０の伸び特性が悪化する。また、一度の通電加熱での発熱量が多いとメッキされていた錫が溶けて平角導体２０のエッジに寄ってエッジの錫メッキ層が厚くなる。そこで、本発明では、圧延と加熱とを少なくとも２回に分けて行うようにする。これにより、１回の圧延および加熱で製造する場合と比べて、一度の通電加熱で平角導体２０が発熱する量が少ないので、平角導体２０が焼き入れ状態となることが抑えられるので、良好な伸び特性を維持することができる。さらに、エッジ部２５における錫のはみ出しを防止することができ、純錫メッキ層の厚さを薄くすることができる。

図３では、上述した製造方法により製造した平角導体と、従来の製造方法により製造した平角導体とを比較した例が示されている。比較例１、２においては、圧延および通電加熱を各々１回だけ行った。比較例１では、通電加熱による加熱時間を本発明に係る実施形態（以後、「本発明品」という。）の１回分と同じ時間（０．１５秒）とし、比較例２では本発明品における２回分の通電時間と同じ時間（０．３秒）とした。その結果、比較例１では加熱が十分でないため、純錫メッキ層２３の厚さが０．２４μｍとなり、純錫メッキ層２３の厚さを十分に減少させることができなかった。一方、比較例２においては、本発明品における通電時間の合計と同じ時間通電しているので、純錫メッキ層２３の厚さは減少したものの十分ではなく、本発明品と比較して厚いものとなった。比較例１、２においては、いずれも純錫メッキ層２３の厚さを０．１μｍ以下とすることができなかったが、本発明品においては、圧延および通電加熱を２回行うことにより、純錫メッキ層２３の厚さを０．１μｍ以下にすることができた。

以上、説明したように本発明に係る平角導体の製造方法によれば、１回目の圧延により錫メッキされた丸銅線１１ａを扁平化して通電加熱により錫銅合金層２４を形成して純錫メッキ層２３の厚さを減少させた後、さらに圧延および通電加熱を行った。これにより、平角形状とするとともに純錫メッキ層２３をさらに薄くして、フラットケーブル４０に用いた際にウィスカの発生を抑えるとともに可撓性に富んだ平角導体２０を製造することができることになる。

次に、本発明に係るフラットケーブルの製造方法の実施形態について説明する。図４は本発明に係るフラットケーブルの製造方法を実施する製造装置の一例を示す構成図、図５は本発明に係るフラットケーブルの製造方法によって製造されたフラットケーブルの断面図である。なお、前述した平角導体の製造装置１０や平角導体２０と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。

本発明に係るフラットケーブルの製造方法は、前述した平角導体の製造方法によって製造した平角導体２０を複数本供給して面状に並列させる。そして、並列した複数本の平角導体２０を上下から絶縁樹脂フィルム３３、３３で挟んで該絶縁樹脂フィルム３３同士を溶着させてフラットケーブル４０を製造するものである。

図４に示すように、上述したフラットケーブルの製造方法を実施する製造装置３０では、平角導体２０が巻き取られているサプライリール３１が複数設けられている。このサプライリール３１の下流側（図４において左側）には、サプライリール３１から供給される複数本の平角導体２０を面状に配列する平角導体配列機３２が設けられている。平角導体配列機３２は、平各導体２０のピッチを一定間隔に保持したり、また、必要に応じピッチ幅の変更を行うことができるようになっている。平角導体配列機３２の下流側には、配列された平角導体２０の上下両面にそれぞれ樹脂フィルム３３を供給するために一対の樹脂フィルム供給ボビン３４、３４が設けられており、供給された樹脂フィルム３３を配列された平角導体２０の上下面に配するとともに樹脂フィルム３３を加熱して圧着するフィルム圧着ローラ３５、３５が設けられている。ここで、２枚の樹脂フィルムが貼り合わされて、フラットケーブル４０となる。そして、更に下流のフラットケーブル巻取機３６により、フラットケーブルが巻き取られていく。

図５には、本発明に係るフラットケーブルの製造方法によって製造されるフラットケーブル４０の一例が示されている。このフラットケーブル４０は、前述した、例えば幅Ｗ＝０．３ｍｍの平角導体２０をピッチＰ＝０．５ｍｍで配列し、絶縁樹脂フィルム３３によって上下から挟んで製造したものである。すなわち、隣り合う平角導体２０、２０どうしの間隔は０．２ｍｍと極めて狭く、この狭いピッチにおいて平角導体の純錫メッキ層でウィスカが成長していくと平角導体どうしが動通状態となり、例えば、電装品の回路基板が短絡する可能性が考えられる。本発明では、純錫メッキ層を極めて薄くしているので、ウィスカが成長しにくくなっている。

以上、説明したように、本発明に係るフラットケーブルの製造方法によれば、２回の圧延および通電加熱を繰り返すことにより純錫メッキ層２３を薄くした平角導体２０を用いてフラットケーブル４０を製造するので、ウィスカの発生を抑えるとともに可撓性に富んだフラットケーブル４０を製造することができる。

なお、本発明の平角導体の製造方法およびフラットケーブルの製造方法は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。例えば、前述した各実施形態においては、圧延・加熱工程を２回行う場合について例示したが、圧延および通電加熱を３回以上行うことも可能である。圧延および通電加熱した平角導体を一旦巻き取り、それを繰り出して再度圧延および通電加熱してもよい。また、前述したフラットケーブルの製造方法においては、予め平角導体２０を製造して巻取り、この巻き取った平角導体２０を複数用いてフラットケーブル４０を製造場合について説明したが、本発明にかかる平角導体の製造方法によって平角導体２０を複数本製造するとともに、それを用いて連続してフラットケーブル４０を製造することも可能である。

以上のように、本発明に係る平角導体の製造方法およびフラットケーブルの製造方法は、１回目の圧延により錫メッキされた丸銅線を扁平化して通電加熱により錫銅合金層を形成して純錫メッキ層の厚さを減少させた後、さらに圧延および通電加熱を行う。これにより、平角形状とするとともに純錫メッキ層をさらに薄くして、フラットケーブルに用いた際にウィスカの発生を抑えるとともに可撓性に富んだ平角導体を製造することができるという効果を有し、電子機器の配線に用いられる可撓性があるフラットケーブルを製造するための平角導体の製造方法およびフラットケーブルの製造方法等として有用である。

本発明にかかる平角導体の製造方法を実施するための製造装置の一例を示す構成図である。 本発明に係る平角導体の製造方法によって製造される平角導体の断面図である。 本発明に係る平角導体の製造方法によって製造された平角導体と他の製造方法により製造された平角導体との比較例を示す表である。 本発明に係るフラットケーブルの製造方法を実施する製造装置の一例を示す構成図である。 本発明に係るフラットケーブルの製造方法によって製造されるフラットケーブルの断面図である。

符号の説明

１１ａ 丸銅線
１３ 平角形状体
２０ 平角導体
２４ 錫銅合金層
３３ 絶縁樹脂フィルム
４０ フラットケーブル

Claims (2)

1. 錫メッキされた丸銅線を圧延して平角形状体とするとともに、この平角形状体を通電加熱して錫銅合金層を形成した後、さらに前記平角形状体の圧延および通電加熱を少なくとも１回繰り返して平角導体を製造することを特徴とする平角導体の製造方法。
2. 請求項１に記載の平角導体を複数本供給して並列し、前記並列された複数本の平角導体を上下から絶縁樹脂フィルムで挟んで該絶縁樹脂フィルム同士を溶着させてフラットケーブルを製造することを特徴とするフラットケーブルの製造方法。

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