电线连接结构和电线连接方法
【专利摘要】一种连接用电线的结构，包括由多根芯线构成的电线的导体端部。该导体端部通过压力成型而受到压缩，该压力成型是从导体端部的外周表面这一侧朝其轴线这一侧加压。该导体端部在其外周表面上通过压力成型而形成有压力成型表面，该压力成型表面是在导体端部的轴向方向上延伸的表面并且是呈从导体端部的根部侧朝向导体端部的顶部侧接近导体端部的轴线的台阶形状。
【专利说明】电线连接结构和电线连接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种连接用电线的结构和一种用于将适用于各种装置的电线与金属 端子的连接部等相连接的方法。
【背景技术】
[0002] 作为用于将为电线与连接端子(金属端子）的连接部等电连接的结构，其中该 电线时通过使多根芯线成一体而制造的绞合线等，专利文献（日本专利申请特开公布 2006-172927、2004-95293、2009-277445、和 2011-60726)已经提出了一种结构，在该结构 中，通过超声接合将从电线端部的外覆盖层暴露的导体端部(诸如，通过移除电线的绝缘覆 盖层而暴露的导体端部）在连接部的预定的连接位置处与所述连接部相连接。
[0003] 为了防止在超声接合期间在导体端部处发生芯线的毛刺和开焊（snap)，期望根据 连接部的连接位置的形状进行压力成型来事先压缩导体端部，由此增强导体端部和连接端 子之间的电连接的可靠性(改善接合强度并且防止短路)。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种连接用电线的结构和一种用于连接电线的方法，该结构 和该方法能够通过改善导体端部的各芯线的紧密附着来增强导体端部和连接对象之间的 电连接的可靠性，由此抑制导体端部松散。这防止了在导体部处芯线的毛刺或开焊的发生。
[0005] 根据本发明的第一方面，提供了一种连接用电线的结构，该电线包括：导体端部， 该导体端部是由多根芯线构成的电线的端部，其中，所述导体端部将通过压力成型而受到 压缩并且将通过超声接合而与连接部电连接，所述压力成型是从所述导体端部的外周表面 这一侧朝向所述导体端部的轴线这一侧加压，其中，所述导体端部在其外周表面上通过压 力成型而形成有压力成型表面，该压力成型表面是在所述导体端部的轴向方向上延伸的表 面并且是呈从所述导体端部的根部侧朝向所述导体端部的顶部侧接近所述导体端部的轴 线的台阶形状。
[0006] 根据本发明的第二方面，提供了一种用于连接电线的方法，该方法包括：通过压力 成型来压缩由多根芯线构成的所述电线的导体端部，所述压力成型是从所述导体端部的外 周表面这一侧朝向所述导体端部的轴线这一侧加压；在所述导体端部的外周表面上形成压 力成型表面，该压力成型表面是在所述导体端部的轴向方向上延伸的表面并且是呈从所述 导体端部的根部侧朝向所述导体端部的顶部侧接近所述导体端部的轴线的台阶形状；以及 通过超声接合将所述导体端部与连接部电连接。
[0007] 根据本发明的连接用电线的结构和用于连接电线的方法，可以通过改善导体端部 的各根芯线的紧密附着来增强导体端部和连接对象之间的电连接的可靠性，由此抑制导体 端部松散。这防止了在导体端部处发生芯线的毛刺和开焊。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1A是根据一实施例的导体端部的透视图。
[0009] 图1Β是根据该实施例的导体端部的侧视图。
[0010] 图2是图示根据该实施例的压力成型的示意图。
[0011] 图3Α是图示在通过根据该实施例的压力成型来进行压缩之前的状态的示意图。
[0012] 图3Β是图示在通过根据该实施例的压力成型来进行压缩期间的状态的示意图。
[0013] 图4是图示根据该实施例的用于连接的结构的示意图。
[0014] 图5是图示广泛使用的电线的示意图。
[0015] 图6Α是图示根据广泛使用的压力成型在进行该压力成型之前的状态的示意图。
[0016] 图6Β是图示根据广泛使用的压力成型在进行该压力成型之后的状态的示意图。
[0017] 图7Α是图示在通过广泛使用的超声接合进行接合之前的状态的示意图。
[0018] 图7Β是图示在通过广泛使用的超声接合进行接合之后导体端部的状态的示意 图。
【具体实施方式】
[0019] 根据本发明的连接用电线的结构和用于连接电线的方法能够通过超声接合将通 过使多根芯线成一体所制造的电线的导体端部与连接端子的连接部等电连接。导体端部具 有沿着该导体端部的轴向方向延伸的表面，在该表面上，通过除压力成型的压缩以外的压 力成型而形成呈下降台阶的形状的压力成型表面(在下文中，称为台阶形成表面)。台阶形 成表面从导体端部的根部侧朝导体端部的顶部侧接近导体端部的轴线。
[0020] 在用于连接的传统结构中，在如图5所示的由多根芯线la构成的电线1的端部 处，从外覆盖层lb暴露的导体端部10 (例如，通过移除绝缘覆盖层而暴露的导体端部10) 在由如图6A所示的宽度制约模具2而固定的情况下由压接模具3压力成型。由此，导体端 部10以几乎平板的形式被压缩，如图6B中所示。然后，如图7A中所示，在将压缩的导体端 部10放置在连接部4的预定的连接位置中的情况下，该导体端部10具有利用用于加压和 振动的超声接合装置的加压振动砧头（horn)5进行压接的外周表面12,使得导体端部10和 连接部4通过超声而接合。然而，由于导体端部10在超声接合期间振动，所以如果导体端 部10在其顶部（tip part) 11这一侧处松散，则导体端部10可能其在顶部11处具有芯线 的毛刺和开焊，如图7B中所示。因此，在导体端部10与连接部4之间的电连接的可靠性减 小，诸如具有接合强度下降或发生短路的可能性。
[0021] 另一方面，根据本实施例，导体端部被压力成型使得台阶形成表面形成在其外表 面上。导体端部因此从该导体端部的根部侧朝该导体端部的顶部侧分阶段地牢固地被压 缩。这使得相邻的芯线的之间的附着强度分阶段地增加。由此，使得导体端部的顶部的相 邻的芯线相互充分地附着。因此，限制了导体端部松散，由此防止在导体端处发生芯线的毛 刺和开焊。因此，导体端部和连接部之间的电连接的可靠性增强。
[0022] 由于电连接的可靠性以这种方式增强(质量被改善)，所以在稍后的过程中不需要 导致成本下降的检查过程等。而且，工作过程的减少导致在根据超声接合的过程中的各种 管理和设施的成本下降。
[0023] 根据本实施例，使得通过压力成型实现的导体端部的压缩量朝导体端部的根部侧 变得越来越小。也就是，可以通过在导体端部的顶部侧处充分压缩该导体端部且同时维持 该导体端部在其根部侧上的截面大小是足够的来增强相邻的芯线之间的紧密附接着。例 如，在对于电线的连接结构的拉力试验中，应力在导体端部上作用在其根部侧处，这对根部 侧处的强度具有影响。如果导体端部的截面大小在根部侧处如在本实施例中那样被足够地 维持，则能够使应力散布。由此，可以减小应力的影响。
[0024] 通过在包括电线技术、压力成型技术和超声接合技术的各种技术中应用常见技 术，可以适当地修改根据本实施例的连接用电线的结构和用于连接电线的方法，只要被压 缩成具有台阶形成表面的导体端部通过超声接合与连接部电连接即可。
[0025](台阶形成表面）
[0026] 在本实施例中，只要台阶形成表面通过压力成型而形成在导体端部的外周表面 上，贝1J在台阶表面的形状和差表面（difference surface)(例如，在台阶表面之间的差表 面，形成在导体端部的根部与根部侧上的台阶表面之间的差表面）的形状、台阶表面的数 量、和差表面的数量上不存在限制。例如，根据导体端部、连接部等的形状，可以适当地决定 台阶表面的形状和差表面的形状、台阶表面的数量、以及差表面的数量。
[0027] 台阶形成表面的各个台阶表面沿着导体端部的轴向方向延伸。然而，其也可以相 对于轴向方向以预定的角度在倾斜状态下延伸。作为具体示例，提到了一种以锥形形状的 台阶表面，其倾斜以便朝导体端部的顶部侧接近导体端部的轴线。还提到了一种以锥形形 状的台阶表面，其倾斜以便朝导体端部的根部侧接近导体端部的轴线。台阶形成表面的各 个台阶表面可以沿着导体端部的圆周方向弯曲。
[0028] 相邻的台阶表面之间的差表面、以及形成在导体端部的根部与根部侧上的台阶表 面之间的差表面沿着导体端部的直径方向延伸(例如，沿着台阶表面的垂直方向延伸）。然 而，这些表面也可以相对于导体端部的直径方向以预定的角度在倾斜状态下延伸。作为具 体示例，提到了一种以锥形形状的差表面，其倾斜以便朝导体端部的轴向侧接近导体端部 的顶部侧。在以锥形形状形成上述差表面的情况下，例如，可以防止在压力成型期间差表面 上的应力集中。
[0029] 导体端部可以包括多个台阶形成表面。例如，多个台阶形成表面沿着导体端部的 圆周方向以预定的距离形成。作为具体示例，多个台阶形成表面沿着圆周方向以相等的间 隔形成。在形成两个台阶形成表面的情况下，各个台阶形成表面形成为关于导体端部的轴 线彼此面对。
[0030] (压力成型）
[0031] 只要压力成型方法能够经过压力成型在导体端部上形成台阶形成表面，就能够应 用各种方法。例如，在使用用于压力成型的多个模具的情况下，适当地应用各种模具，诸如 用于制约导体端部的直径方向上的宽度的宽度制约模具、和用于与导体端部的外周表面压 接的压接模具。这些模具中的至少一个包括沿导体端部被加压的方向突出的表面，在该表 面上,突出表面以从导体端部的根部侧朝导体端部的顶部侧接近导体端部的轴侧的下降台 阶的形状突出。由此，在压力成型中，当模具的压接表面(形成有台阶突出表面的压接表面） 与导体端部的外周表面压接，模具的压接表面的形状反映在导体端部的外周表面上。这样 在导体端部的外周表面上形成台阶突出表面。
[0032] 作为宽度制约模具，提到了一种具有线形槽的结构，导体端部嵌合到该线形槽中。 该结构通过线形槽的内壁表面来制约嵌合到该线形槽中的导体端部的直径方向上的宽度。 能够根据导体端部或连接部的形状适当地设置线形槽的形状(例如，线形槽的宽度)。作为 具体示例，提到了一种具有平坦底壁和从该底壁沿垂直方向延伸的两个侧壁的线形槽。
[0033] 作为压接模具，提到了一种具有与导体端部的外周表面压接的压接表面的结构。 该压接表面在与导体端部的外周表面相对的位置处形成有台阶突出表面。包括台阶突出表 面的两种表面的形状，即台阶表面的形状、差表面的形状(例如，在台阶表面之间的差表面 的形状、和形成在导体端部的根部与根侧上的台阶表面之间的台阶表面的形状)、台阶表面 的数量、和差表面的数量上不存在特殊限制。例如，根据台阶表面的形状等，可以适当地限 定在台阶表面之间的差表面的形状和在导体端部的根部与根部侧上的台阶表面之间的台 阶表面的形状、台阶表面的数量、和差表面的数量。
[0034] 压力成型方法并不限于在将在稍后描述的实施例的压力成型中应用的宽度制约 模具和压接模具的组合。可以是仅压接模具应用于压力成型。作为具体示例，提到了一种 能够将多个模具构件从在导体端部的外周表面这一侧上在圆周方向上相互隔开的各个位 置朝导体端部的轴线这一侧移动的压接模具。还提到了一种能够通过分别具有压接表面的 多个模具构件对导体端部的外周表面同时加压的压接模具，其中所述这些压接表面相对于 导体端部的外周表面沿着圆周方向布置(例如，在相邻的位置处或在以预定的距离分离的 位置处压接的压接表面)。
[0035] (其它）
[0036] 作为超声接合方法，能够应用各种方法，只要该方法是用于将导体端部与连接部 接合以便电连接即可。例如，提到了一种使用加压振动砧头的方法，该加压振动砧头对放置 在连接部的连接位置处的导体端部施加超声振动，同时对该导体端部加压(参见专利文献1 至4中公开的方法)。
[0037] 由于导体端部和连接部通过超声接合彼此电连接，所以由诸如铜的导电材料制成 的连接端子(金属端子）作为连接部是优选的。然而，连接部并不限制于由导电材料制成的 连接端子。
[0038] 压力成型的导体端部的形状可以是任意形状，只要台阶形成表面形成在其上即 可。导体端部的除台阶形成表面以外的其它区域可以具有各种形状的截面，包括矩形截面、 圆盘截面和椭圆截面，但是并不限于这些形状。
[0039] 接着，将基于一实施例来描述根据本实施例的连接用电线的结构和用于连接电线 的方法的示例。应注意的是，本发明并不限于下列实施例。在下列实施例和第二实施例中， 将通过使用相同的附图标记省略图5至图7中对相同元件的详细描述。
[0040] (实施例(示例1))
[0041] 如图1A和图1B中所示，通过压力成型以从外周侧的方向朝轴向侧的方向对导体 端部10加压，电线1的导体端部10以几乎平板(矩形截面）的形状被压缩。所述压力成型 在位于导体端部10的外周表面12上的表面12a上形成台阶形成表面14。台阶形成表面 14包括多个(在本实施例中两个)台阶表面14a和14b、在导体端部10的根部16与根部16 侧上的台阶表面14a之间的差表面15a、以及在台阶表面14a和14b之间的差表面15b。
[0042] 与其它区域相比，在台阶形成表面14所形成的区域处，导体端部10被压缩更多， 使得芯线la紧紧地附着。具体地，在台阶形成表面14上离导体端部10的轴线最近的区域 处，即，位于导体端部10的顶部11侧上的台阶表面14b的区域处，导体端部10被更加牢固 地压缩，使得芯线la更紧地附着。另一方面，虽然位于导体端部10的底部16侧上的台阶 表面14a的区域与台阶表面14b的区域相比具有较小的压缩量，但是，台阶表面14a的截面 被维持为比台阶表面14b的截面大。
[0043] 如图2和图3中所示，导体端部10的台阶形成表面14是通过使用压力成型装置 压力加工导体端部10而形成的。压力成型装置包括宽度制约模具21和压接模具31。宽度 制约模具21包括线形槽22,导体端部10嵌合到该线形槽22中。线形槽22包括平坦底壁 22a和被设置成坚立以便从该底壁22a沿垂直方向延伸的侧壁22b和22c。压接模具31被 支撑为可从导体端部10的外周表面侧的方向朝导体端部10的轴向侧的方向移动。
[0044] 如图2中所示，压接模具31的压接表面31a在与表面12a相对的位置(在用于形 成台阶形成表面14的位置处)处形成有台阶突出表面6。台阶突出表面6是沿导体端部10 被压缩的方向突出的表面，并且呈从导体端部10的根部16侧朝顶部11侧接近导体端部的 轴向侧的下降台阶的形状。台阶形成表面6包括多个(在本实施例中两个)台阶表面61a和 61b、在台阶表面61a的底部16侧上的差表面62a、以及在台阶表面61a和61b之间的差表 面 62b。
[0045] 如图3A中所示，宽度制约模具21和压接模具31被布置成使得该宽度制约模具21 的线形槽22的平坦底壁22a与压接模具31的压接表面31a彼此面对。如图3B中所示，在 将导体端部10嵌合到线形槽22中的情况下，使压接模具31朝宽度制约模具21移动，并且 因此，导体端部10以几乎平板的形状被压缩。这样在导体端部10上形成台阶形成表面14。
[0046] 如图4中所示，形成有台阶形成表面14的导体端部10被放置在连接端子4的侧 壁41a和41a之间的连接位置处。在这种状态下，以与图7A的方法相同的方法，导体端部 10使得加压振动砧头5与外周表面12压接以便加压和振动，并且因此，导体端部10与连接 端子4电连接。
[0047] 如上所述，本实施例描述了本发明的连接用电线的结构和用于连接电线的方法的 具体示例。然而，各种修改等可以在本发明的技术构思的范围内。这些修改等属于权利要 求的范围。
【权利要求】
1. 一种连接用电线的结构，该电线包括： 导体端部，该导体端部是由多根芯线构成的电线的端部，其中，所述导体端部将通过压 力成型而受到压缩并且将通过超声接合而与连接部电连接，所述压力成型是从所述导体端 部的外周表面一侧朝向所述导体端部的轴线一侧加压， 其中，所述导体端部在其外周表面上通过所述压力成型而形成有压力成型表面，该压 力成型表面是在所述导体端部的轴向方向上延伸的表面并且呈台阶形状，该台阶形状从所 述导体端部的根部侧朝向所述导体端部的顶部侧接近所述导体端部的轴线。
2. 根据权利要求1所述的连接用电线的结构，其中， 所述压力成型表面包括呈锥形形状的台阶表面。
3. 根据权利要求1所述的连接用电线的结构，其中， 所述压力成型表面包括呈锥形形状的差表面。
4. 根据权利要求1所述的连接用电线的结构，其中， 沿着所述导体端部的圆周方向以预定的距离形成多个压力成型表面。
5. -种用于连接电线的方法，该方法包括： 通过压力成型来压缩由多根芯线构成的所述电线的导体端部，所述压力成型是从所述 导体端部的外周表面一侧朝向所述导体端部的轴线一侧加压； 在所述导体端部的外周表面上形成压力成型表面，该压力成型表面是在所述导体端部 的轴向方向上延伸的表面并且呈台阶形状，该台阶形状从所述导体端部的根部侧朝向所述 导体端部的顶部侧接近所述导体端部的轴线；以及 通过超声接合将所述导体端部与连接部电连接。
6. 根据权利要求5所述的用于连接电线的方法，其中， 所述压力成型表面包括呈锥形形状的台阶表面。
7. 根据权利要求5所述的用于连接电线的方法，其中， 所述压力成型表面包括呈锥形形状的差表面。
8. 根据权利要求5所述的用于连接电线的方法，进一步包括： 对于所述压力成型，使用宽度制约模具和压接模具；该宽度制约模具具有线形槽，所述 导体端部将被嵌合到所述线形槽中，该宽度制约模具通过所述线形槽的内壁表面来制约所 述导体端部的直径方向上的宽度；所述压接模具具有压接表面，该压接表面从所述线形槽 的开口侧的方向与嵌合到所述线形槽中的所述导体端部的外周表面压接， 其中，所述宽度制约模具的所述线形槽的内壁表面和所述压接模具的所述压接表面中 的至少一个在与所述导体端部的外周表面相对的位置处形成有突出表面，该突出表面是沿 所述导体端部被加压的方向突出并且以从所述导体端部的根部侧朝向所述导体端部的顶 部侧接近所述端部的轴向侧的所述台阶形状突出的表面。
【文档编号】H01R43/00GK104112925SQ201410148028
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2013年4月17日
【发明者】沼田勇希, 清水绫子 申请人:矢崎总业株式会社