JP4193381B2

JP4193381B2 - 耐屈曲フレキシブルフラットケーブル及びその製造方法

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Publication number: JP4193381B2
Application number: JP2001215534A
Authority: JP
Inventors: 寛山野辺; 貴朗市川; 正義青山; 勉小森; 秀徳小林; 真人伊藤; 勝雄遠藤
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2021-07-16
Also published as: US20030019659A1; JP2003031034A; US6518503B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気・電子機器回路の可動部用配線材等として多用されている耐屈曲フレキシブルフラットケーブル（以下、ＦＦＣと称す）及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電気・電子機器回路の可動部用配線材等として多用されているＦＦＣは、図３〜図５に示すように、厚み０．３ｍｍ程度の薄いテ−プ状をした電線であり、導体ａを単数本から数十本並列した導体群２ａを直線状に送りながらこれをその上下から接着剤付き絶縁性プラスチックフィルムｂ，ｂで挟み込み、これを上下一対の熱ロールｃ，ｃでラミネートすることにより製造される。
【０００３】
そして、このようなテープ状のＦＦＣは一般に優れた耐屈曲性を有していることから、従来から電気・電子機器回路の可動部用配線材の他に、特に自動車エアバックのケーブルリール式回転コネクタ用配線材として必要不可欠なものとなっている。
【０００４】
これはＦＦＣを渦巻き状あるいはＵ字状にしてステアリングケースに収容して使用されるものであり、概ね−４０〜８５℃の温度範囲で屈曲半径Ｒ５〜１５ｍｍにおいて１×１０⁶〜５×１０⁶回程度の屈曲寿命が必要とされている（Ｕ字摺動屈曲試験：ＪＩＳ−Ｃ５０１６に準ずる）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近、衝突時のエネルギや運転者の体重によりエアバックの膨らみ方をきめ細かく制御する等といった高機能の自動車用エアバックの開発が進んでおり、これに伴い導体数を従来よりも２倍以上に増やした、いわゆる多芯線ＦＦＣが必要となってくる。しかしながら、単に導体数を増やすと図６に示すようにケーブルの幅が大きくなってこれを収容するステアリングケース等も大型化してしまうことから、ケーブルの幅を変えることなく、導体自体を細線化することが考えられるが、一般に自動車エアバック用のＦＦＣには、数アンペアの大電流が印加されるため、細線化による導体の断面積減少に伴い、導体抵抗増に伴う発熱が大きくなってしまう。
【０００６】
そのため、ケーブル幅及び導体抵抗を従来のものと変えずに導体の多芯線化を達成するためには、ケーブルの厚みを厚くし、導体を厚さ方向に厚くすることで従来と同様な断面積を確保する必要がある。
【０００７】
しかしながら、このようにケーブル及び導体の厚みを従来よりも厚くすると、フラットケーブルの最大の特徴である耐屈曲性が大きく低下してしまうといった問題が生ずる。例えば、ＦＦＣの導体厚みを従来の２倍にすると、その耐屈曲特性は一般的に１／１０以下にまで低下してしまい、自動車エアバック用ＦＦＣとして要求される耐屈曲特性を満足することができない。
【０００８】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、導体数を従来よりも増やしても従来と同等以上の耐屈曲特性を発揮できる新規な耐屈曲フレキシブルフラットケーブル及びその製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、単数もしくは複数の平角導体を絶縁性を有する接着剤付きプラスチックフィルムでサンドし一体化したフレキシブルフラットケーブルにおいて、上記導体を、その伸線加工度が９５％以上で伸びが５％以上の純銅もしくは導電率７０％以上の固溶型高導電率銅合金で形成すると共に、上記接着剤付きプラスチックフィルムを、縦弾性係数が２８０ｋｇ／ｍｍ²以上で伸びが８０％以上のものから形成し、かつその接着剤付きプラスチックフィルムの接着剤と導体間の１８０°ピ−ル強度を０．８ｋｇ／ｃｍ以上としたものである。
【００１０】
これによって、その導体抵抗を現状の値を維持しつつ導体数を２倍に増やしても、従来と同等以上の耐屈曲特性を発揮することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る自動車エアバック用の耐屈曲ＦＦＣ１の実施の一形態を示した拡大断面図である。
【００１３】
図示するように、このＦＦＣ１は、同ピッチで配列された複数本の平角導体２，２…を、一対の接着剤付きプラスチックフィルム３，３によって上下からサンドしたものであり、そのケーブル幅は従来の自動車エアバック用のＦＦＣとほぼ同じであるが、導体２の数及び厚さは従来のそれに比べて約２倍となった狭ピッチ多導体となっている。
【００１４】
この平角導体２は、従来と同様にＯＦＣ（無酸素銅）やＴＰＣ（タフピッチ銅）等の純銅、もしくは導電率７０％以上の安価な固溶型高導電率銅合金が用いられることになるが、その伸線加工度は従来８０〜９０％であったものに対し、本発明においては９５％以上、好ましくは９９％以上の高加工後に伸びを５％以上に焼鈍調質したものが用いられる。すなわち、この導体２の伸びを５％以上に規定した理由は、自動車エアバック用として適用する場合には、その端子部近傍を折り曲げて使用することが多いため、導体２の伸びを５％以下とすると端子部折り曲げ時に導体２が曲げひずみに耐えられず、破断する恐れがあるためである。また、この導体２の導電率を７０％以上と規定した理由は、抵抗を一定とした場合に導体２の厚さが導電率の増加と共に増えることで生ずる不具合、例えば、▲１▼導体２の曲げ剛性はその厚みの３乗に比例増加するため、ＦＦＣとしての柔軟性が著しく低下する、▲２▼ＦＦＣは端子部近傍を折り曲げて使用することが多いため、導体２の厚みが増すことで、ＦＦＣの耐折性が著しく低下する、▲３▼ＦＦＣの重量が増加する、等といった不具合を低減するためである。
【００１５】
また、この平角導体２は、幅０．３〜１．０ｍｍ、厚み５０〜１００μｍとするのが好ましく、その製造方法としては、例えば直径８ｍｍ程度の丸母線を途中焼鈍なしに最終形状とほぼ同面積まで丸ダイス伸線した後、得られた中間材を最終形状寸法に精密に平角圧延および焼鈍調質することによって容易に得ることができる。尚、この伸線加工度は次式で定義される。
【００１６】
伸線加工度＝（１−平角導体の断面積／丸母線の断面積）×１００（％）
尚、この固溶型高導電率銅合金としては、ＣｕにＳｎ又はＩｎを１種以上合計０．０５〜０．５％微量添加したものが用いられる。
【００１７】
一方、接着剤付きプラスチックフィルム３，３については、その縦弾性係数が、従来２００〜２３０ｋｇ／ｍｍ²程度であったものに対し、本発明においてはそれが２８０ｋｇ／ｍｍ²以上、好ましくは３００ｋｇ／ｍｍ²以上で、伸びが８０％以上、好ましくは１００％以上のものが用いられる。すなわち、縦弾性係数が２８０ｋｇ／ｍｍ²以下あるいは伸びが８０％以下では従来のＦＦＣ並の耐屈曲性が得られないからである。尚、ここでいう伸びとは、接着剤付きフィルムの引張試験時に途中でフィルムと接着剤が剥離せず、あるいは接着剤にクラックが入らない伸び値とする。また、自動車エアバック用のＦＦＣにあっては、その使用環境温度が最大８５℃、場合によっては１００℃に達する場合もあることから、接着剤は主として熱可塑剤及び難燃剤、さらに耐熱性の面から熱架橋剤（熱硬化剤）を添加することが望ましい。具体的には、難燃性ポリエステル系接着剤付きのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等が挙げられる。このうち、コスト面を考慮するとＰＥＴを用いることが好ましいが、屈曲特性面を重視するとＰＥＴより高弾性であるＰＥＮやＰＰＳを用いることが好ましい。また、ＰＥＩにあってはそれ自身が優れた自己消火性を有することから、このＰＥＩを用いれば、耐屈曲特性を低下させる接着剤中の難燃剤の使用量を低減することが可能となり、優れた耐屈曲特性を発揮できる。
【００１８】
さらに、この導体２と接着剤との１８０°ピール強度は、０．８ｋｇ／ｃｍ以上、好ましくは１．０ｋｇ／ｃｍ以上とする。０．８ｋｇ／ｃｍ以下では繰り返し屈曲に伴って剥離等の不都合が生ずるからである。尚、この１８０°ピール強度は、ＦＦＣ端末の導体露出部における導体の引張試験（速度２０ｍｍ／ｍｉｎ）によって決定される。
【００１９】
そして、このような本発明のＦＦＣ１にあっては、後述する実施例で実証されるように、エアバックの高機能化に伴い、導体２を狭ピッチ化してその数を従来に比べて大幅に増加させた場合であっても、電気抵抗の増大等といった不都合を招くことなく従来と同等以上の優れた耐屈曲特性を発揮することが可能となる。
【００２０】
尚、このようなＦＦＣの製造方法は、図３及び図４に示すように従来と同様、上記導体２と接着剤付きプラスチックフィルム３，３を熱ロ−ルで熱圧着した後、オ−ブン等の加熱炉において接着剤を数時間〜数十時間で硬化させることで容易に製造することが可能となる。また、本発明のＦＦＣ１にあっては、耐屈曲性が要求される自動車ドア用のハーネスとしても適用可能であり、また、このＦＦＣ１の適用によりハーネスの多回路化及び軽量化が可能となる。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明の効果を検証するため、導体の加工条件及びプラスチックフィルムの接着剤の機械的特性が異なるＦＦＣを以下の表１及び表２に示すように数種試作し、その耐屈曲特性を評価した。
【００２２】
ここで使用した接着剤付きプラスチックフィルムとしては、いずれも難燃性ポリエステル系接着剤付きＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用い、厚みは各々ＰＥＴ５０μｍ、接着剤３０μｍ（アンカ−コートの厚みを含む）とし、その縦弾性係数及び伸びが異なるものを用いた。
【００２３】
また、この耐屈曲特性評価方法としては、ＪＩＳ−Ｃ５０１６に準じて行ったものであり、図２に示すように得られたＦＦＣ１をＵ字状に曲げ、その一方の端末を駆動板４の先端に取り付けると共に、他方の端末を固定板５，５側に固定金具６，６を用いて固定した後、その駆動板４を図中矢印方向に一定のストロークで繰り返し往復動させてそのＦＦＣ１内の導体が断線するまでの疲労寿命を断線検知装置（図示せず）によって計測したものである。尚、図中７，７はその断線検知装置とＦＦＣ１の端末を接続する端子である。
【００２４】
そして、この評価における具体的な条件としては以下に示すような条件とした。
【００２５】
〇屈曲寿命測定条件
屈曲速度Ｖ：１５００回／分
ストロ−クＳ：２５ｍｍ
平行平板間距離Ｈ：１６ｍｍ（曲げ半径Ｒ＝８ｍｍに相当）
環境温度：２３℃
屈曲寿命検知：モニタ用の導体通電電流が１０^-6秒以上停止もしくは導体抵抗が初期から１０％アップした回数
屈曲寿命の合否：従来以上
一方、測定条件により大きく変動する接着剤付きプラスチックフィルムの機械的特性は、引張試験機にて標点距離３０ｍｍ、試料幅１０ｍｍ、引張速度４ｍｍ／ｍｉｎで測定した。
【００２６】
（実施例）
以下の表１に示すように、伸線加工度９５％以上かつ伸びが５％以上の導体を１２本用い、線幅及びピッチをそれぞれ０．５ｍｍ，１．０ｍｍとして、これを縦弾性係数２８０ｋｇ／ｍｍ²以上、伸び８０％以上の接着剤付きプラスチックフィルムでサンドし、熱ロ−ルで熱圧着した後、オ−ブン等の加熱炉において接着剤を数時間〜数十時間硬化させて１０種類の供試ＦＦＣを作製し、それぞれの屈曲寿命を次の従来技術による供試ＦＦＣの屈曲寿命を基準として評価した。
【００２７】
（従来技術）
以下の表２の従来技術の欄（Ｎｏ１１）に示すように、伸線加工度８５％，伸び２６％の導体を６本用い、線幅及びピッチをそれぞれ１．０ｍｍ，２．０ｍｍとして、これを縦弾性係数２１８ｋｇ／ｍｍ²、伸び１３２％の接着剤付きプラスチックフィルムでサンドした他は実施例と同様な方法で供試ＦＦＣを作製し、その屈曲寿命を評価した。
【００２８】
（比較例）
以下の表２の比較例の欄（Ｎｏ１２〜１７）に示すように、伸線加工度８５％以上，伸び２３％以上の導体を用い、これを縦弾性係数２１８〜３２０ｋｇ／ｍｍ²、伸び４５〜１３２％の接着剤付きプラスチックフィルムでサンドした他は実施例と同様な方法で６種類の供試ＦＦＣを作製し、その屈曲寿命を評価した。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【表２】

【００３１】
この結果、表１の下欄に示すように本発明に係る各実施例の供試ＦＦＣにあっては、その屈曲寿命が従来のＦＦＣと同等もしくはそれ以上の特性を発揮することができた。
【００３２】
これに対し、導体の伸線加工度が本発明の規定値以下の比較例Ｎｏ１２及び１６（８５％）、プラスチックフィルムの縦弾性係数が本発明の規定値以下のＮｏ１３及び１７（２１８Ｋｇ／ｍｍ²）、導体の伸びが本発明の規定値以下のＮｏ１４（４５％）、１８０°ピール強度が本発明の規定値以下のＮｏ１５（０．６Ｋｇ／ｍｍ）はいずれもその屈曲寿命が従来のＦＦＣに比べて大きく劣ってしまった。
【００３３】
この結果、本発明のようにその伸線加工度が９５％以上で伸びが５％以上の純銅もしくは導電率７０％以上の固溶型高導電率銅合金からなる導体を用いると共に、縦弾性係数が２８０ｋｇ／ｍｍ²以上で伸びが８０％以上の接着剤付きプラスチックフィルムを用い、かつその接着剤付きプラスチックフィルムの接着剤と導体間の１８０°ピ−ル強度を０．８ｋｇ／ｃｍ以上とすることで、その導体抵抗を現状の値を維持しつつ導体数を２倍に増やしても、耐屈曲特性が従来と同等以上になることが実証された。
【００３４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、導体抵抗を現状の値を維持しつつ回路数を２倍に増やしても耐屈曲特性を従来と同等以上とすることができるため、耐屈曲性に優れ、かつ狭ピッチ多線化が要求される高機能の自動車用エアバック等の開発に大いに貢献することができる等といった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る耐屈曲フレキシブルフラットケーブルの実施の一形態を示す拡大断面図である。
【図２】本実施例で採用した耐屈曲特性評価方法を示す説明図である。
【図３】従来のフレキシブルフラットケーブルの一形態を示す拡大断面図である。
【図４】従来のフレキシブルフラットケーブルの製造工程を示す概念図である。
【図５】図４の製造工程を上方からみた概念図である。
【図６】従来のフレキシブルフラットケーブルの導体の数を単に２倍にした例を示す概念図である。
【符号の説明】
１フレキシブルフラットケーブル
２(a) 導体（平角導体）
３(b) 接着剤付きプラスチックフィルム
４駆動板
５固定板
６固定金具
７接続端子

Claims

単数もしくは複数の平角導体を絶縁性を有する接着剤付きプラスチックフィルムでサンドし一体化したフレキシブルフラットケーブルにおいて、上記導体を、その伸線加工度が９５％以上で伸びが５％以上の純銅もしくは導電率７０％以上の固溶型高導電率銅合金で形成すると共に、上記接着剤付きプラスチックフィルムを、縦弾性係数が２８０ｋｇ／ｍｍ²以上で伸びが８０％以上のものから形成し、かつその接着剤付きプラスチックフィルムの接着剤と導体間の１８０°ピ−ル強度を０．８ｋｇ／ｃｍ以上としたことを特徴とする耐屈曲フレキシブルフラットケーブル。
上記固溶型高導電率銅合金が、ＣｕにＳｎ又はＩｎを１種以上，合計０．０５〜０．５％添加した銅合金であることを特徴する請求項１に記載の耐屈曲フレキシブルフラットケーブル。
上記接着剤付きプラスチックフィルムが、難燃性ポリエステル系接着剤付きのポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、あるいはポリエーテルイミドであることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐屈曲フレキシブルフラットケーブル。
上記接着剤付きプラスチックフィルムの接着剤が熱可塑成分，熱架橋成分及び難燃成分を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の耐屈曲フレキシブルフラットケーブル。
純銅もしくは導電率７０％以上の固溶型高導電率銅合金から伸線加工度が９５％以上で伸びが５％以上の平角導体を形成し、この平角導体を単数もしくは複数並列した導体群を、縦弾性係数が２８０ｋｇ／ｍｍ²以上で伸びが８０％以上の絶縁性の接着剤付きプラスチックフィルムでその上下から熱ロ−ルでサンドした後、その接着剤を加熱硬化させることを特徴とする耐屈曲性フレキシブルフラットケーブルの製造方法。