扁平电缆、扁平电缆的制造方法以及包括扁平电缆的旋转连接器装置与流程

文档序号:15362275发布日期:2018-09-05 00:57阅读:197来源:国知局

本发明涉及扁平电缆、扁平电缆的制造方法以及包括扁平电缆的旋转连接器装置,尤其涉及配置于车辆用的旋转连接器装置内的柔性扁平电缆。



背景技术:

目前,在四轮汽车等车辆中,于转向用的转向盘与转向轴之间的连结部装配有用于向安全气囊装置等供电的旋转连接器装置(src)。旋转连接器装置包括:定子、自由旋转地安装于该定子的转子以及缠绕并收纳于由定子与转子形成的环状内部空间的柔性扁平电缆(ffc),ffc的端部包括将该ffc与外部进行电连接的连接结构。

ffc包括:并列配置的多根导体、以夹入该多根导体的方式配置的一对绝缘膜以及设置于该一对绝缘膜之间的粘接剂层,即,ffc具有由上述多个导体、一对绝缘膜以及粘接剂层构成的层压体结构。导体例如由韧铜、无氧铜等构成。另外,绝缘膜具有由聚酯系、聚氨酯系、聚酰胺系、聚苯乙烯系的树脂构成的粘接剂层,在多个导体被夹入的状态下,通过粘接剂层粘接上述一对绝缘膜以使得导体之间,或者导体与外部之间绝缘。

作为上述导体,提出了例如由添加总量为0.005~0.045%的b、sn、in、mg中的1种或多种,并且使晶粒微细化至7μm以下的铜合金构成的扁平电缆用导体(专利文献1)。

另外,作为其他导体,提出了由以下方法制得的扁平导体:将以下铜合金作为母材,对其表面镀覆sn而得到平板状导体,对该导体进行热处理,所述铜合金是向无氧铜(99.999重量%的cu)中添加0.3重量%以下的sn和0.3重量%以下的in或mg而得到的铜合金,或者是向无氧铜(99.999重量%的cu)中添加10重量%以下的ag而得到的铜合金,所述扁平导体的抗拉强度为350mpa以上,伸长率为5%以上,电导率(导电率)为70%iacs以上(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献1:jp专利第3633302号公报

专利文献2:jp专利第4734695号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

然而,在专利文献1公开的技术中,仅通过规定铜合金中添加的元素种类及其含量来控制结晶粒径,使得导体的弯曲特性不充分。

另外,在专利文献2的技术中虽然公开了以下内容:将延伸率为5%以上作为必要条件,当延伸率在该范围外时,刚性变强,难于弯折,并且,弯折时可能会使导体压曲,但是即使伸长率为5%以上,导体的弯曲特性也不充分这一结论已被人们所知晓。特别是近年来,随着汽车的高性能化和高功能化的推进,从提高可靠性、安全性等观点出发,需要提高安装在汽车上的各种装置、设备的耐久性,所以需要进一步提高用于旋转连接器装置等的扁平电缆的弯曲特性。

本发明的目的在于提供扁平电缆、扁平电缆的制造方法以及包括扁平电缆的旋转连接器装置,该扁平电缆与现有技术相比能够维持同等的导电性,并具有良好的弯折性的同时,能够抑制压曲的发生,并能够进一步提高弯曲特性。用于解决课题的手段

本发明人进行了广泛深入的研究,结果发现:扁平电缆的弯曲半径、导体厚度以及杨氏模量与超过预定的弯曲寿命次数时该扁平电缆的0.2%屈服强度之间的关系;通过对铜合金中添加的元素种类以及各元素的含量范围进行规定,并对织构中晶粒以及析出物进行适当的组织控制,能够得到良好的弯折性,并且能够抑制压曲的发生,而且屈服强度适当,从而,能够进一步提高弯曲特性。

即,本发明的主旨构成如下所述。

[1]一种扁平电缆,包括:所需数量的导体、以将所述所需数量的导体夹入其中的方式配置的一对绝缘膜、以及设置于所述一对绝缘膜之间的粘接剂层,

当所述导体的弯曲半径在4mm~8mm的范围,并且将弯曲半径设定为x(单位:mm),将0.2%屈服强度设定为y(单位:mpa),将厚度设定为t(单位:mm),将杨氏模量设定为e(单位:mpa)时,满足y≥1.2×t×e/(2x-t),且电导率为50~98%iacs。

[2]上述[1]所述的扁平电缆,其特征在于,

在所述扁平电缆的长度方向的中间部分,设有弯曲并折返的折返部;

所述扁平电缆以利用所述折返部维持弯曲的状态被卷紧或开卷;

所述折返部在将弯曲半径维持在4mm~8mm的状态下,伴随着折返而被卷紧或开卷。

[3]上述[1]所述的扁平电缆,其特征在于,

所述导体含有:0.1~0.8质量%的锡、0.05~0.8质量%的镁、0.01~0.5质量%的铬、0.1~5.0质量%的锌、0.02~0.3质量%的钛、0.01~0.2质量%的锆、0.01~3.0质量%的铁、0.001~0.2质量%的磷、0.01~0.3质量%的硅、0.01~0.3质量%的银以及0.1~1.0质量%的镍中的1种或2种以上。

[4]上述[1]至[3]中任一项所述的扁平电缆,其特征在于,

所述导体的延伸率小于5%。

[5]一种扁平电缆的制造方法,其为上述[1]至[4]中任一项所述的扁平电缆的制造方法,其特征在于,

准备所需数量的宽度方向的截面面积为0.75mm2以下的导体;

对所述所需数量的导体施加0.3千克力(kgf)以上的张力的同时,通过粘接剂将所述所需数量的导体夹入一对绝缘膜中。

[6]一种旋转连接器装置,其包括上述[1]至[4]中任一项所述的扁平电缆,其特征在于,所述扁平电缆在维持8mm以下的弯曲半径的状态下进行20万次的弯曲运动后,所述扁平电缆在长度方向上的0.2%屈服强度为所述弯曲运动前在所述长度方向上的初始屈服强度的80%以上。

发明效果

根据本发明的扁平电缆,通过设定适当的强度,能够提高弯折性和耐压曲性,另外,通过设定适当的屈服强度,使延伸率减小,由此能够获得优良的弯曲特性。因此,当操控车辆的转向盘,随着其顺时针或逆时针的旋转,旋转连接器装置内的扁平电缆反复弯曲运动的情况下,能够进一步提高扁平电缆的弯曲特性,另外,即便经过数十万次的弯曲运动后,也能够尽可能地抑制塑性变形,因而,能够提供耐久性、可靠性以及安全性均得到提高的扁平电缆。

另外,本发明的扁平电缆,不仅对于被称为steeringrollingconnector(src)的旋转连接器装置是有用的,而且作为例如,车顶线束、门线束、地板线束等汽车用零件,翻盖手机的弯折部,数码相机、打印头等的可动部、hdd(harddiskdrive,硬盘驱动器)、dvd(digitalversatiledisc,数字多功能光盘)、blu-ray(注册商标)disc、cd(compactdisc,压缩磁盘)的驱动部等的布线体也是有用的。

附图说明

图1示出本发明的实施方式所涉及的扁平电缆的构成的宽度方向截面图。

具体实施方式

以下,参考附图对本发明的实施方式进行详细的说明。

[扁平电缆的构成]

如图1所示,本实施方式的扁平电缆1包括:例如多个导体11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6(所需数量的导体)、以夹入该多个导体的方式配置的一对绝缘膜12、13以及设置于一对绝缘膜12、13之间的粘接剂层14。本实施方式的扁平电缆1例如为柔性扁平电缆(ffc)。

导体11-1~11-6以使压延面的面内方向大致相同的方式并列配置,在这些导体的一个压延面侧设有绝缘膜12,在另一个压延面侧设有绝缘膜13。导体11-1~11-6的宽度为0.1mm~15mm,优选宽度为0.3mm~15mm,厚度为0.02mm~0.05mm。各导体11-1~11-6在宽度方向的截面面积为0.75mm2以下,优选为0.02mm2以下。

粘接剂层14具有充分埋设多个导体11-1~11-6的厚度,并被绝缘膜12、13所夹持。粘接剂层14由适合于一对绝缘膜12、13的公知的粘接剂构成。

一对绝缘膜12、13由能够显示与粘接剂层14以及/或多个导体11-1~11-6具有良好密合性的树脂构成。另外,作为优选的例子,一对绝缘膜12、13可以由在粘合剂层熔融时不熔化且熔点为200℃以上的聚对苯二甲酸乙二醇酯即最外层、以及聚酯树脂即粘接剂层两层结构构成。例如,绝缘膜12、13的宽度为6mm~15mm,厚度为0.01mm~0.05mm。

具有上述构成的扁平电缆1优选适用于旋转连接器装置。在此情况下,旋转连接器装置包括缠绕并收纳于由未图示的定子与转子形成的环状内部空间的扁平电缆1。例如,在该旋转连接器装置中,在扁平电缆1的长度方向的中间部分设有弯曲折返且未图示的折返部,扁平电缆1在折返部以维持弯曲的状态被卷紧或开卷。并且,上述折返部在将弯曲半径维持在4mm~8mm的状态下,伴随着折返而被卷紧或开卷。

[导体的化学组成]

导体含有:0.1~0.8质量%的锡(sn)、0.05~0.8质量%的镁(mg)、0.01~0.5质量%的铬(cr)、0.1~5.0质量%的锌(zn)、0.02~0.3质量%的钛(ti)、0.01~0.2质量%的锆(zr)、0.01~0.3质量%的铁(fe)、0.001~0.2质量%的磷(p)、0.01~0.3质量%的硅(si)、0.01~0.3质量%的银(ag)、0.1~1.0质量%的镍(ni)中的1种或2种以上,余量由铜(cu)以及不可避免的杂质构成。

<锡:0.1~0.8质量%>

锡为通过添加于铜中而具有固溶并实现高强度化作用的元素。当含量小于0.1质量%时,其效果不充分,当含量超过0.8质量%时,难以将电导率保持在50%以上。因此,在本实施方式中,锡的含量设为0.1~0.8质量%。

<镁:0.05~0.8质量%>

镁为通过添加于铜中而具有固溶并实现高强度化作用的元素。当含量小于0.05质量%时,其效果不充分,当含量超过0.8质量%时,难以将电导率保持在50%以上。因此,在本实施方式中,镁的含量设定为0.05~0.8质量%。

<铬:0.01~0.5质量%>

铬为通过添加于铜中使其固溶并微细析出而具有高强度化作用的元素。当含量小于0.01质量%时,不能期望析出固化,屈服强度不充分,当含量超过0.5质量%时,会出现粗大的结晶物或析出物,导致疲劳特性劣化,不适于本实施方式。因此,在本实施方式中,铬的含量设定为0.01~0.5质量%。

<锌:0.1~5.0质量%>

锌为通过添加于铜中而具有固溶并实现高强度化作用的元素。当锌的含量小于0.1质量%时,不能期望固溶硬化,屈服强度不充分,当锌的含量超过5.0质量%时,难以将电导率保持在50%以上。因此,在本实施方式中,锌的含量设定为0.1~5.0质量%。

<钛:0.02~0.3质量%>

钛为通过添加于铜中使其固溶并微细析出而具有高强度化作用的元素。当钛的含量小于0.02质量%时,不能期望析出固化,屈服强度不充分,当钛的含量超过0.3质量%时,难以将电导率保持在50%以上,另外,会出现粗大的结晶物或析出物,导致疲劳特性劣化,不适于本实施方式,并且制造性也明显变差。因此,在本实施方式中,钛的含量设定为0.02~0.3质量%。

<锆:0.01~0.2质量%>

锆为通过添加于铜中使其固溶并微细析出而具有高强度化作用的元素。当锆的含量小于0.01质量%时,不能期望析出固化,屈服强度不充分,当锆的含量超过0.2质量%时,会出现粗大的结晶物或析出物,导致疲劳特性劣化,不适于本实施方式,并且制造性也明显变差。因此,在本实施方式中,锆的含量设定为0.01~0.2质量%。

<铁:0.01~3.0质量%>

铁为通过添加于铜中使其固溶并微细析出而具有高强度化作用的元素。当铁的含量小于0.01质量%时不能期望析出固化,屈服强度不充分,当铁的含量超过3.0质量%时,难以将电导率保持在50%以上。因此,在本实施方式中,铁的含量设定为0.01~3.0质量%。

<磷:0.001~0.2质量%>

磷为具有脱氧作用的元素,不作用于特性方面,而是提高制造性的元素。当磷的含量小于0.001质量%时,制造方面的改善效果不充分,当磷的含量超过0.2质量%时,难以将电导率保持在50%以上。因此,在本实施方式中,磷的含量设定为0.001~0.2质量%。

<硅:0.01~0.3质量%>

硅为与铬、镍等添加元素形成化合物并具有析出强化作用的元素。硅的含量小于0.01质量%时,效果不充分,硅的含量超过0.3质量%时,难以将电导率保持在50%以上。因此,在本实施方式中,硅的含量设定为0.01~0.3质量%。

<银:0.01~0.3质量%>

银为通过添加于铜中使其固溶并微细析出而具有高强度化作用的元素。当银的含量小于0.01质量%时,不能期望析出固化,屈服强度不充分,当银的含量超过0.3质量%时,不仅效果饱和而且成为增加成本的主要因素。因此,在本实施方式中,银的含量设定为0.01~0.3质量%。

<镍:0.1~1.0质量%>

镍为通过添加于铜中使其固溶并微细析出而具有高强度化作用的元素。当镍的含量小于0.1质量%时,不能期望析出固化,屈服强度不充分,当镍的含量超过1.0质量%时,难以将电导率保持在50%以上。因此,在本实施方式中,镍的含量设定为0.1~1.0质量%。

<余量:铜以及不可避免的杂质>

上述成分以外的余量为铜以及不可避免的杂质。这里所说的不可避免的杂质是指在制造工序上不可避免地会包含的含有级别的杂质。不可避免的杂质因其含量不同也可能会成为使电导率下降的主要因素,因此,考虑到电导率的下降,优选将不可避免的杂质的含量抑制到一定程度。

[导体的制造方法]

在上述导体的制造方法中,导体通过[1]熔解与铸造、[2]热加工、[3]冷加工、[4]热处理以及[5]精加工各工序进行制造。例如,在切割制备法中,导体通过[1-1]熔解与铸造、[2-1]热轧、[3-1]冷轧、[4-1]热处理以及[5-1]精轧各工序进行制造,实施所需宽度的狭缝切割,然后准备多个截面面积在0.75mm2以下的导体,除在用于加热转向盘(转向盘加热装置)的大电流用导体以外时,,优选截面面积为0.010mm2~0.02mm2的导体。需要说明的是,在后述实施例的工艺a以及工艺b中,将[1-1]熔解与铸造以及[2-1]热轧两个工序作为共同条件,其后的[3-1]冷轧、[4-1]热处理以及[5-1]精轧三个工序则根据不同条件而进行设定。

[1-1]熔解与铸造

通过调节各组分的量来进行熔解和铸造以获得上述相同合金组成,从而制造厚度为150mm~180mm的铸锭。

[2-1]热轧

接下来,将上述制造的铸锭在600mm~1000℃下进行热轧,制作厚度为10mm~20mm的板材。

[3-1]冷轧

此外,对热轧处理后的板材进行冷轧,制作厚度为0.02mm~1.2mm的导体。该冷轧工序之后且在后述热处理之前,可进行任何热处理。

[4-1]热处理

接下来,在200~900℃的热处理条件下对导体实施5秒~4小时的热处理。此时的热处理若以再结晶为目标,则晶粒直径优选为12μm以下,具体条件取决于合金种类,在通过上述[3]进行充分的冷加工时,当导体为铜锡合金的情况下,可以通过在300~450℃下热处理约30分钟来进行控制。在该热处理为时效热处理时,则时效热处理优选使具有小于10nm的结晶粒径的晶粒微细析出,这同样根据合金的种类不同而进行变化,在导体为铜铬合金的情况下,也可以选择在400-500℃下加热约2小时的适当的温度范围。若铜合金为再结晶的固溶体型合金,则通过改变热处理条件并确认结晶粒径能够容易地选择热处理条件的合适范围,另外,当铜合金为需要进行时效热处理的析出型合金的情况下,可同样地改变热处理条件并确认结晶粒径,或者,作为一种替代,可以选择机械强度最大且通过析出电导率得到充分提高的热处理条件。当銅合金为析出型合金的情况下,只要能够最终控制为本发明中规定的范围内的屈服强度即可,也可以选择强度降低但能够显示高导电性的过时效热处理。

[5-1]精轧

之后,对热处理后的导体进行精轧,制作宽度为0.1mm~15mm,厚度为0.02mm~0.05mm的导体。精轧的压下率(厚度减少率)为12~98%。在上述[4]中,再结晶得到的材料通过该精轧使其晶粒平坦化,晶粒的长径/短径之比为1.5~15左右。

[导体的其他制造方法]

也可以利用上述的切割制备法以外的其他制造方法制造上述导体。例如,当采用圆线压延制法时,分别将上述[1-1]~[5-1]的工序中的热轧变更为热拉丝工序,将冷轧变更为冷拉丝工序,导体通过[1-2]熔解与铸造、[2-2]热拉丝、[3-2]冷拉丝、[4-2]热处理以及[5-2]精轧各工序进行制造,而无需最终的切割工序。另外,也可以在冷拉丝与热处理之间增加冷轧工序,通过[1-3]熔解与铸造、[2-3]热拉丝、[3-3]冷拉丝、冷轧、[4-3]热处理以及[5-3]精轧各工序制作导体。另外,在上述其他的制造方法中,若铜合金为固溶体型合金,则可以进行任意多次的热处理。如此,只要导体的特性能够满足本发明的范围,则对导体的制造方法没有限定。

[扁平电缆的制造方法]

在本实施方式所涉及的扁平电缆的制造方法中,例如采用切割制备法通过上述工序制造的情况下,实施狭缝切割,准备宽度方向的截面面积为0.75mm2以下,优选为0.02mm2以下的所需数量的导体。另外,在圆线压延制备法中由于无需狭缝切割,因此准备所需形状的导体(精轧材)。之后,在所需数量的导体的主表面的两侧配置绝缘膜,对该所需数量的导体以每根0.3kgf以上施加张力,同时,通过粘接剂将上述所需数量的导体夹入一对绝缘膜中。之后,按压并层压处理由所需数量的导体、粘接剂以及一对绝缘膜构成的层叠体。在为本实施方式所涉及的所需数量的导体的情况下,即使在对每根导体施加0.3kgf以上的张力的同时将该所需数量的导体夹入一对绝缘膜中,也能够在不发生导体的塑性变形的情况下实现层压体的制作。另外,即使在按照规定了层压处理条件的预定的规则来制造扁平电缆的情况下,也能够根据该规则提供高安全性以及高可靠性的扁平电缆。

[扁平电缆以及导体的特性]

在本实施方式的扁平电缆中,当所赋予的弯曲半径为4mm~8mm的范围内,并且将弯曲半径设定为x(单位:mm),将0.2%屈服强度设定为y(单位:mpa),将厚度设定为t(单位:mm),将杨氏模量设定为e(单位:mpa)时,导体满足y≥1.2×t×e/(2x-t),且电导率为50%iacs以上。另外,上述不等式在本发明中导体的厚度在0.02mm~0.05mm的范围内成立。例如,当弯曲半径为8mm,厚度为0.02mm,铜以及铜合金的通常杨氏模量为120000mpa时,导体的0.2%屈服强度大于等于180mpa。通过分别将0.2%屈服强度以及电导率设定为上述范围内的值,能够在不影响产品的范围内维持与以往同等的导电性,同时,通过不设定高强度特性,能够在考虑了弯折性以及耐挠曲性的情况下,获得良好的弯曲特性。另外,优选延伸率小于5%。通过将延伸率设定为上述范围,能够改善弯曲特性,即便是更小的半径,也能延长使用寿命。

[旋转连接器装置的特性]

在包括上述扁平电缆的旋转连接器装置中,在维持8mm以下的弯曲半径的状态下,进行20万次的弯曲运动后该扁平电缆在长度方向上的0.2%屈服强度(以下,称为残余屈服强度),为弯曲运动前在上述长度方向上的0.2%屈服强度(以下,称为初始屈服强度)的80%以上。当上述弯曲运动后导体的残余屈服强度小于初始屈服强度的80%时,维持导体形状所需的弹性消失。因此,在本发明中,当上述弯曲运动后的残余屈服强度为80%以上时,能够保持导体为了维持其形状所需的弹性。

实施例

以下,详细说明本发明的实施例。

首先,调节锡、镁、铬、锌、钛、锆、铁、磷、硅、银以及镍以使其具有表1所示的含量,使用铸造机,制作由具有各合金组成的铜合金(合金no.1~no.20)构成的厚度为150mm~180mm的铸锭。接下来,通过600~1000℃的热轧制作厚度为20mm的板材,之后实施冷轧。

经过上述共同工序后,如表2所示,在工艺a中,在处理温度为400℃、425℃、450℃中的任意一个温度,处理时间为30分钟或2小时的条件下,对板材实施时效热处理,之后,以压下率为19%进行精轧,得到厚度为0.035mm的导体。

另外,在工艺b中,如表3所示,在处理温度为400℃、425℃、450℃中的任意一个温度,处理时间为30分钟或2小时的条件下,对板材进行时效热处理,之后,以压下率90%或77%实施压延处理,得到厚度0.035mm的导体。在工艺a以及b中,作为最终产品的导体的厚度相同。

另外,作为比较,在工艺c中,如表4所示,对热轧后的厚度为20mm的板材实施冷轧得到厚度为0.035mm的导体之后,在处理温度为350℃、375℃、400℃、450℃、700℃、750℃、800℃、900℃中的任意一个温度,处理时间为15分钟、30分钟、2小时中任意一个时间的条件下,对导体实施时效热处理。

对于制成的导体,通过以下方法分别测定0.2%屈服强度、电导率(ec)、伸长率与弯曲寿命各个特性以及精轧前的结晶粒径。

(a)0.2%屈服强度

试验条件以jisz2241为标准,将压延方向作为长度方向进行拉伸试验。

(b)电导率(ec)

作为电阻(或电导度)的基准,规定国际上采用的20℃时的退火标准铜(体积电阻率:1.7241×10-2μωm)的电导率作为100%iacs。各材料的电导率为通常公知的电阻率,纯铜(韧铜、无氧铜)的ec=100%iacs,在cu-0.15sn、cu-0.3cr中,ec=85%iacs左右。在此ec为electricalconductivity(电导率)的简称,iacs表示internationalannealedcopperstandard(国际退火铜标准)。

另一方面,导电性根据制造工艺的变化而变化。例如在本实施例的工艺a以及工艺b中,由于精轧量不同,所以工序b的电导率稍差。对于各实施例中的材料的电阻,若电导率大于70%iacs并且在假定的环境或相当大的设计范围内起到充分的作用,则视为非常好“◎”,若电导率为50~70%iacs,根据使用环境和src结构可判断产品特性是充分的,则视为良好“〇”,若电导率小于50%iacs,可判断导体是不合适的,则视为不良“×”。

(c)延伸率

试验条件以jisz2241为标准,在导体的长度方向进行拉伸试验,测定对接延伸率。当测定结果为伸长率小于5%时,则能够延长寿命。例如,由于也能够扩大设计范围,因此明示测定值。需要说明的是,即使存在稍微牺牲电导率而得到稍微低于以往的数值的情况,也能够通过使其具有更好的伸长特性,来进一步提高弯曲特性,并且由于其性能平衡而成为适用于旋转连接器装置所用的扁平电缆的导体。

(d)杨氏模量

杨氏模量使用限于通过上述项目(a)、(c)的拉伸试验得到的应力-应变曲线的未达到0.2%屈服强度的弹性区域,与应力变化量除以应变变化量得到的斜率相当的数值(mpa)。该数值根据工艺的变化而变化,在本实施例中,由于对组成的依赖性强,所以表2中仅示出代表值。

(e)精轧前的结晶粒径

如下测定结晶粒径:对试样的宽度方向和厚度方向两个方向上的截面进行树脂包埋与抛光以形成镜面,并利用铬酸等腐蚀液腐蚀粒界,当在通过光学显微镜或电子显微镜观察时能够充分地判断结晶粒径的状态下,以jis-h0501的切割方法为基准进行测定。将测定数量设定为30~100个,可得到每一个晶粒的直径平均值。

(f)弯曲寿命

使用fpc弯曲试验机(日本上岛制作所生产、装置名“ft-2130”),在试样固定板和可动板上,将导体切割成100mm的长度后,对两根切割后的导体实施可导电交联,将其一端粘贴于可动板侧,使其另一端以所需的直径在垂直方向上弯曲,另外,将其另一端固定于固定板侧,将两个自由端连接于测定仪器上以判断弯曲寿命。当两根中的一根断开时,电压无法测定,因此可以将该时间点视为弯曲寿命。对试验条件进行如下设定:试验温度:20~85℃,弯曲半径x:4mm~8mm(7.5mm、6.3m、5.5mm以及4.7mm),行程:±13mm,旋转速度:180rpm。将电压无法测定时的弯曲次数为30万次以上的情况视为满足旋转连接器所需的疲劳特性,视为良好“〇”,小于30万次的情况视为不良“×”。通过上述方法测定和评价的结果示于表2~4。

表1

注1)表中的下划线与斜体表示在本发明的范围外。

注2)no.18表示未添加cu以外的元素的纯铜。

表2

表3

表4

由表2~4的结果可知,对于合金no.1~no.17,通过实施工艺a或工艺b制造导体(表2以及表3),与所希望的半径相对应的寿命具有足够的屈服强度,并且电导率为50~98%iacs范围内的值。尤其是在工艺b中,延伸率小于5%,为优选范围。

但是,对于合金no.1~no.17,通过实施工艺c制造导体时(表4),0.2%屈服强度以及电导率中的一者或两者不在本发明的范围之内。

另一方面,对于合金no.18,当通过工艺a制造导体时(表2),0.2%屈服强度不在本发明的范围之内。

对于合金no.19与合金no.20,当通过工艺a制造导体时,虽然屈服强度高足以寿命规格化,但是电导率不在本发明的范围之内。另外,通过工艺b、c制造导体时也与上相同。合金组成中sn或zn的含有率,是超出本发明的范围上限的原因。

接下来,对表1的用合金no.表示的各合金与工艺a、b以及c(表2、表3以及表4)的各发明例的导体施加0.35kgf或0.2kgf张力的同时,使用pet树脂与粘接剂的复合材料(rikentechnoscorporation制,安全气囊用柔性扁平电缆(绝缘膜),树脂厚25μm,粘接剂厚20μm)夹入上述导体,从两个表面按压并实施层压处理以制作扁平电缆。对层压处理条件进行如下设定:按压温度为165℃,按压时间为3分钟,按压压力为0.5mpa。

另外,将表1的合金no.18、19以及20与工艺a(表2)相组合,与上述相同地制作扁平电缆。

接下来,对于合金no.1~no.17以及合金no.18~no.20,可通过以下所示的方法观察并测定制作层压体时导体间的间距偏差、制作层压体时导体截面面积的变化以及弯曲试验后的导体残余屈服强度。需要说明的是,在弯曲试验前的扁平电缆(初始产品)中,通过四端子法测定狭缝形成之前宽幅带材的电导率,之后,在完全相同的弯曲试验环境下针对弯曲试验后的扁平电缆测定宽幅带材(12.75mm)的电导率,可以确认在弯曲试验前后电导率均未发生变化。

(g)制作层压体时导体间的间距偏差的判断

将层压体的导体间的间距设定为0.2mm~1mm,对层压处理前的导体间的间距与层压处理后的导体间的间距进行比较,将导体间的间距偏差小于1/10的情形视为良好“〇”,将导体间的间距偏差大于等于1/10的情形视为不良“×”。将制作层压体时导体间的间距偏差作为评价项目,是因为当导体间的间距偏差在1/10以上时,由于导体在制作层压体时的张力不足而发生松弛。层压体的导体间的间距偏差可导致导体与树脂间形成空隙从而使弯曲寿命降低,或在施加的张力发生变化时导致在制造层压体过程中发生断线或截面面积减少。

(h)制作层压体时导体的截面面积的变化

通过测定具有用于旋转连接器装置的长度的电缆两端的电阻来确认层压制体制作期间导体的截面面积的变化,将层压体制作前后小数点后一位数(单位为ω)没有电阻变化的情况视为保持截面面积,为良好“〇”,有电阻变化的情况为不良“×”。另外,除了电阻变化之外,将存在厚度减小了3μm以上的部分,或者存在板宽度减小0.05mm以上的部分的情况视为不良“×”。利用通过光学显微镜放大后的图像测定厚度或宽度。

(i)弯曲试验后导体的残余屈服强度的测定

使用fpc弯曲试验机(上岛制作所社制,装置名“ft-2130”)将扁平电缆切割成150mm长而获得的各个测试片固定于试样固定板与可动板上,利用电机部使可动板移动进行弯曲试验。对试验条件进行如下设定:试验温度:20~85℃、弯曲半径x:4mm~8mm,行程:±13mm,转速:180rpm,在相同条件下进行20万次试验。弯曲试验后,将试验材料取出,使用甲酚溶解层压体,当将弯曲半径x维持在上述范围内进行20万次弯曲运动后,导线在长度方向的0.2%屈服强度(残余屈服强度)为弯曲试验前导线在长度方向的0.2%屈服强度(初始屈服强度)的80%以上时,视为保持用于维持形状所需的弹性,为良好“〇”,当进行20万次的弯曲运动后导体的长度方向的0.2%屈服强度小于上述初始屈服强度的80%时,用于维持形状所需的弹性消失,为不良“×”。

通过上述方法测定、判断的结果示于表2~4。

由表2的结果可知,在合金no.1~no.17中,合金成分在本发明的范围内,并且通过实施工艺a,0.2%屈服强度与电导率均为良好。另外,通过实施工艺a,扁平电缆的弯曲寿命、电阻、制作层压体时导体间的间距偏差、制作层压体时导体截面面积的变化以及弯曲试验后的导体残余屈服强度均为良好。尤其是,在弯曲半径为4mm~8mm的范围中,至少在6.3mm以及7.5mm的弯曲半径下,充分地满足旋转连接器装置的扁平电缆所需的疲劳特性(弯曲寿命)。另外,表中的极限弯曲半径是运用下述式(1)由0.2%屈服强度、杨氏模量以及厚度t计算出的计算值。

x=(1.2×e/y+1)×t/2…(1)

其中,x为极限弯曲半径(单位:mm),e为杨氏模量(单位:mpa),y为0.2%屈服强度(单位:mpa),t为厚度(单位:mm)。

根据实验结果与极限弯曲半径的计算值之间的相关关系,可以确认运用上述式(1)计算的极限弯曲半径是表明扁平电缆的弯曲寿命良好的指标。因此,在弯曲半径为4mm~8mm的范围中需要更严格的弯曲半径的情况下,可运用上述式(1)由0.2%屈服强度、杨氏模量以及厚度算出极限弯曲半径,并可根据算出的极限弯曲半径选择适当的合金和工艺。另外,如果弯曲半径等于或大于从上述式(1)获得的计算值,则扁平电缆的弯曲寿命更加良好。

另外,上述式(1)可以通过y进行调整而转换成下面的式子。

y=1.2×t×e/(2x-t)…(2)

即,如果根据规格等指定弯曲半径,并已知基于该弯曲半径而假定的最小弯曲半径的值,则运用上述等式(2),将该最小的弯曲半径设为极限弯曲半径,并进一步确定杨氏模量以及厚度,由此来确定在该极限弯曲半径下能够获得充分的疲劳特性(弯曲寿命)的0.2%屈服强度的值。此外,当扁平电缆为具有从上述式(2)获得的计算值以上的0.2%屈服强度的扁平电缆时,则其具有更好的弯曲寿命。

另外,由表2的结果可知,对于合金no.1~no.17,通过实施工艺a,制作层压体时导体间的间距偏差、制作层压体时导体截面面积的变化以及弯曲试验后的导体残余屈服强度均为良好。

另一方面,对于合金成分在本发明的范围外的合金no.18,在弯曲半径为7.5mm、6.3m、5.5mm以及4.7mm时弯曲寿命不良。另外,弯曲试验后的导体的残余屈服强度小于初始屈服强度的80%,材料强度不足。原因在于,由于合金组成在本发明的范围外而不能抑制弯曲试验中晶粒的粗大化,而使导入应变的硬化效果和由晶粒微细化产生的硬化效果均丧失。

另外,对于合金成分不在本发明的范围内的合金no.19、20中,如前面所述,电导率不在本发明的范围内。

另外,由表3的结果可知,在合金no.1~no.17中,通过实施使延伸率小于5%的工艺b,使得与通过工艺a制作的情况相比较,在相同合金的情况下,即使具有更严格的弯曲半径,弯曲寿命也会变得更好,尤其是可以得到优选的特性。

表4的结果为实施不适当的工艺c之后的试制材料的结果。合金no.1~no.17由于实施了不适当的工艺c,导致0.2%屈服强度以及电导率中的一者或两者不在本发明的范围内。另外,例如,为了防止屈服强度不足而导致的截面面积的减小,如合金no.13、no.14那样,即使将张力从0.35kgf降低到0.20kgf,也会在制作层压体时产生导体间的间距偏差,因此无法满足全部的评价项目。需要说明的是,在本发明的不等式中,当利用使0.2%屈服强度为最低的条件、即曲率半径为8mm、厚度为0.035m以及通常杨氏模量为120000mpa进行计算时,本发明中0.2%屈服强度的范围为315.7mpa以上,而为软铜时,具有在本发明的不等式的范围外的屈服强度的情况较多,可以认为不遵循该不等式。

标号说明

1柔性扁平电缆

11-1、11-2、11-3导体

11-4、11-5、11-6导体

12、13一对绝缘膜

14粘接剂层

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