導体モジュール及び電磁圧接方法
【課題】導体同士の接合面積を小さくすることができる導体モジュール及び電磁圧接方法を提供する。
【解決手段】一対のＦＰＣ１１、１２の被覆部１５に各々設けた導体１３の片面を露出する導体１３の幅よりも小さい露出穴１６同士を重ねる。導体１３よりも厚い導電性の飛翔材２６と交わるコイル２１から発生する磁界ＨのうちＦＰＣ１１、１２の厚さ方向の成分がピークとなるピーク点Ｐ12に露出穴１６が位置するように、コイル２１上に飛翔材２６を挟んだ状態で一対のＦＰＣ１１、１２を配置する。その後、コイル２１に電流を流して導体１３同士を電磁圧接する。
【解決手段】一対のＦＰＣ１１、１２の被覆部１５に各々設けた導体１３の片面を露出する導体１３の幅よりも小さい露出穴１６同士を重ねる。導体１３よりも厚い導電性の飛翔材２６と交わるコイル２１から発生する磁界ＨのうちＦＰＣ１１、１２の厚さ方向の成分がピークとなるピーク点Ｐ12に露出穴１６が位置するように、コイル２１上に飛翔材２６を挟んだ状態で一対のＦＰＣ１１、１２を配置する。その後、コイル２１に電流を流して導体１３同士を電磁圧接する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体モジュール及び電磁圧接方法に係り、特に、平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられると共に前記導体同士が互いに接合された一対のフラット回路体を有する導体モジュール及び平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられた一対のフラット回路体の前記導体同士を接合する電磁圧接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体としての自動車には、種々の電子機器が搭載される。前記自動車は、前記電子機器にバッテリからの電力や制御装置からの制御信号などを伝えるためにワイヤハーネスを配策している。前述したワイヤハーネスは、電線と該電線の端部に取り付けられる金属板としての端子金具と、を備えている。前記電線は、芯線と、該芯線を被覆する被覆部と、を備えている。
【０００３】
前述した自動車は、ユーザなどからより多機能であることが求められている。このため、前述した自動車は、搭載される電子機器が増加する傾向である。このため、勿論、前述したワイヤハーネスの電線が増加して、該ワイヤハーネスの質量や体積が増加する傾向である。
【０００４】
そこで、ワイヤハーネスは、小型軽量化を図るために、前述した電線としてＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）やＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）などのフラット回路体を用いることが提案されている。
【０００５】
フラット回路体は、平角状の導体と、前記導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部と、を備えて扁平な帯状に形成されている。導体は、複数設けられている。導体は、それぞれ、直線状に延在している。複数の導体は、互いに並列に配置されている。被覆部は、導体同士を互いに絶縁している。
【０００６】
一般的に、前述したフラット回路体の導体同士の接合は、はんだを用いて行っている。はんだを用いた接合の場合、合金層生成による耐久性低下や、割れ、環境負荷などの問題がある。また、フラット回路体以外の部分（はんだ）が必要となり、コスト上昇の要因となってしまう。
【０００７】
はんだを用いることなく直接、接合する方法としては、例えば超音波接合やレーザ接合が可能であると考えられる（特許文献１）。しかしながらこれらの手法では、導体の接合面と反対側の面を覆う被覆部を残した状態で接合すると、被覆部にまで接合エネルギーが加えられてしまうため、被覆部が破損してしまう。このため、導体の接合面と反対側の面も露出する必要があり、使用環境下において腐食する、電気的絶縁が取れないといった問題が生じる。
【０００８】
そこで、被覆部が破損することなく、導体の接合面と反対側の面を被覆部で覆った状態で導体同士を接合する方法として、特許文献２に示すような電磁圧接方法が提案されている。この電磁圧接方法について説明する。まず、図１１に示すように、導体モジュール１を構成する一対のフラット回路体１０１、１０２の端部の被覆部１０３、１０４を各々除去して全ての導体１０５の片面を露出させ、露出した導体１０５の片面同士を重ねる。そして、これら重ねた部分をコイル１０６上に配置する。
【０００９】
このとき、図１２に示すように、コイル１０６の長手方向と導体１０５の長手方向とが互いに直交するように配置される。即ち、全ての導体１０５の端部がコイル１０６上に配置される。このコイル１０６に電流を流して、磁界を発生させると、導体１０５に渦電流が発生する。そして、コイル１０６周りに発生する磁束と、渦電流によりコイル１０６側の導体１０５周りに発生する磁束とが反発し合い、コイル１０６側の導体１０５がコイル１０６から離れる方向に飛翔し、もう一方の導体１０５に衝突する。この衝突時の高圧力により、複数の導体１０５同士を同時に接合することができる。
【００１０】
しかしながら、上述した従来の電磁圧接方法では、露出部分の距離Ｌ２がコイル１０６の幅よりも小さい導体１０５をコイル１０６上に配置しても、導体１０５同士を接合することができない、という問題があった。このため、導体１０５の露出部分の距離Ｌ２をコイル１０６の幅よりも大きく設ける必要があり、回路の小型化、高集積化の妨げになってしまう。
【００１１】
そこで、コイル１０６の幅を小さくして、導体１０５の露出部分の距離Ｌ２を小さくすることが考えられる。しかしながら、コイル１０６の幅を小さくすると、コイル１０６の熱容量が小さくなり、コイル１０６に大電流を流した際の発熱によりコイル１０６が溶けてしまう。また、接合時の磁気圧によりコイル１０６が容易に変形してしまう、という問題があった。さらに、従来では、被覆部１０３、１０４に挟まれた全ての導体１０８同士が接合してしまい、接合する導体１０８を選択することができない、という問題があった。
【特許文献１】特開平１１−１９２５６２号公報
【特許文献２】特開２００６−３１００１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、導体同士の接合面積を小さくすることができる導体モジュール及び電磁圧接方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、露出部分の距離Ｌ２がコイル１０６の幅よりも小さい導体１０５をコイル１０６上に配置しても、導体１０５同士を接合することができない原因を鋭意探求したところ以下に述べることが分かった。図１１に示す電磁圧接方法を用いて導体１０５同士を接合させると、図１３に示すように、２箇所の接合部Ｐ21、Ｐ22が設けられる。この２箇所の接合部Ｐ21、Ｐ22ができる原因としては、導体と交わるコイルから発生する磁界のうち導体の飛翔方向であるフラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置が接合部Ｐ21、Ｐ22となり、ピークとなる位置が２箇所あるからと考えられる。そして、この接合部Ｐ1、Ｐ2間の距離Ｌ１は、コイル１０６の幅にほぼ等しい。よって、従来の電磁圧接方法では、コイル１０６の幅よりも小さい距離Ｌ２だけ露出した導体１０５をコイル１０６上に配置しても、導体１０５同士を接合することができない、ということを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
即ち、請求項１記載の発明は、平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられると共に前記導体同士が互いに接合された一対のフラット回路体を有する導体モジュールにおいて、前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴が、前記一対のフラット回路体の各々の前記被覆部に設けられ、そして、前記一対のフラット回路体に各々設けた前記露出穴から露出した導体同士が、電磁圧接されていることを特徴とする導体モジュールに存する。なお、電磁圧接とはコイルが発生する磁界によって導体の一方が導体の他方に向かって飛翔して導体同士が衝突したときの圧力により導体同士を接合することを言う。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記一対のフラット回路体の導体同士の接合部が、前記一対のフラット回路体に各々設けた前記露出穴同士を重ね、前記導体と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記一対のフラット回路体を配置した後に、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の導体モジュールに存する。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記一対のフラット回路体の導体同士の接合部が、前記一対のフラット回路体に各々設けられた前記露出穴同士を重ね、前記導体よりも厚い導電性の飛翔材と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記飛翔材を挟んだ状態で前記一対のフラット回路体を配置した後に、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の導体モジュールに存する。
【００１７】
請求項４記載の発明は、前記一対の被覆部間に複数の前記導体が設けられ、前記露出穴が、前記一対のフラット回路体に設けられた前記複数の導体の一部のみを露出するように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導体モジュールに存する。
【００１８】
請求項５記載の発明は、前記露出穴が設けられている被覆部が、前記被覆部の溶融材を導体の一面に塗布して設けられ、前記被覆部に設けた露出穴が、前記被覆部の前記露出穴以外の部分にレジスト膜を設けた後に前記被覆部をエッチングして設けられたことを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の導体モジュールに存する。
【００１９】
請求項６記載の発明は、平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられた一対のフラット回路体の前記導体同士を接合する方法において、前記一対のフラット回路体の被覆部に各々設けた前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴同士を重ねる工程と、前記導体と交わる前記コイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記露出穴を配置する工程と、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接する工程と、を順次行うことを特徴とする電磁圧接方法に存する。
【００２０】
請求項７記載の発明によれば、平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられた一対のフラット回路体の前記導体同士を接合する方法において、前記一対のフラット回路体の被覆部に各々設けた前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴同士を重ねる工程と、前記導体よりも厚い導電性の飛翔材と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記飛翔材を挟んだ状態で前記一対のフラット回路体を配置する工程と、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接する工程と、を順次行うことを特徴とする電磁圧接方法に存する。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、導体の片面を露出する導体の幅よりも小さい露出穴が、一対のフラット回路体の各々の前記被覆部に設けられ、一対のフラット回路体に各々設けた露出穴から露出した導体同士が、電磁圧接されている。従って、一対のフラット回路体に各々設けた露出穴同士を重ね、導体又は飛翔材と交わるコイルから発生する磁界のうちフラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に露出穴が位置するように、コイル上に一対のフラット回路体を配置して電磁圧接すれば、導体の幅よりも小さい露出穴を設けることができ、導体同士の接合面積を小さくすることができる。
【００２２】
請求項２及び６記載の発明によれば、導体の幅よりも小さい露出穴を設けることができ、導体同士の接合面積を小さくすることができる。
【００２３】
請求項３及び７記載の発明によれば、導体の幅よりも小さい露出穴を設けることができ、導体同士の接合面積を小さくすることができる。また、導体が薄くてコイル側の導体周りに発生する磁束が小さいと導体同士の衝突力が小さく電磁圧接できない場合があるが、導体よりも厚い飛翔材を設けることにより、飛翔材周りに大きな磁束を発生して、飛翔材が導体を押して導体同士を大きな力で衝突させるため、確実に導体同士を接合することができる。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、露出穴がフラット回路体に設けられた複数の導体の一部のみを露出するように設けているので、複数の導体のうち接合したい導体同士のみを選択的に接合することができる。
【００２５】
請求項５記載の発明によれば、接着剤を用いなくても露出穴を設けた被覆部を導体に貼り付けることができる。このため、露出穴から漏れ出した接着剤により露出穴から露出した導体同士の接合が不良となることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明における電磁溶接方法は、図１に示す導体モジュール１を組み立てる。導体モジュール１は、図１及び図２に示すように、２つのＦＰＣ１１、１２（フラット回路体）を備えている。
【００２７】
ＦＰＣ１１、１２はそれぞれ、断面形状が矩形に形成されている。ＦＰＣ１１、１２は、図１及び図２に示すように、断面矩形の複数の導体１３と、この導体１３の両面を挟んで被覆するシート状の一対の被覆部１４、１５と、を備えている。導体１３は、導電性を有する金属で構成されている。導体１３は、可撓性を有している。被覆部１４、１５は、絶縁性と可撓性を有する合成樹脂で構成されている。
【００２８】
図２及び図３に示すように、前述したＦＰＣ１１、１２はそれぞれ、端末の被覆部１５に露出穴１６が設けられている。露出穴１６は、導体１３の片面を露出するように設けられている。露出穴１６は、円形状の穴であり、その直径が導体１３の幅Ｗ３よりも小さくなるように設けられている。即ち、露出穴１６は、導体１３の長手方向及び幅方向の両方向とも導体１３の幅Ｗ３よりも小さくなるように設けられている。そして、図３に示すように、導体モジュール１は、一対のＦＰＣ１１、１２に各々設けた露出穴１６が互いに重なった状態で露出穴１６から露出した導体１３同士が電磁圧接されている。
【００２９】
上述したＦＰＣ１１、１２は図４に示す手順で形成されている。まず、導体１３を基板３０上に搭載した後、被覆部１５の溶融材を導体１３の両面のうち一方に塗布して被覆部１５を形成する（図４（Ａ））。次に、被覆部１５上にエッチング液から被覆部１５を保護するレジスト膜３１を形成する。そして、露出穴１６に相当する部分に光を当ててレジスト膜３１を除去する（図４（Ｂ））。これにより、被覆部１５の露出穴１６以外の部分にレジスト膜３１を設けることができる。次に、被覆部１５をエッチングして露出穴１６を形成した後、レジスト膜３１を除去する（図４（Ｃ））。その後、基板３０を剥がして、被覆部１４を接着剤３２により導体１３の両面のうち他方に貼り付けると、上述した構成のＦＰＣ１１、１２を得ることができる。
【００３０】
前記導体モジュール１は、露出穴１６から露出した導体１３同士が、電磁溶接装置２０（図５に示す）によって互いに接合されて得られる。電磁溶接装置２０は、図５に示すように、コイル２１と、固定具２２と、電源２３と、コンデンサ２４と、スイッチ２５と、飛翔材２６を備えている。コイル２１は、導電性を有する金属で構成され、平板状に形成されている（即ち、金属板で構成されている）。コイル２１は、一対の幅広部２７と、幅狭部２８とを一体に備えている。一対の幅広部２７は、互いに間隔をあけて配置されている。幅広部２７の平面形状は、矩形状である。一対の幅広部２７の後述の電流が流れる方向（図５中に矢印Ｋで示す）に直交する方向の幅は、互いに等しいと共に、該電流が流れやすい幅となっている。
【００３１】
幅狭部２８は、一対の幅広部２７間に配されて、両端が一対の幅広部２７に連なっている。幅狭部２８の平面形状は、矩形状である。幅狭部２８の断面形状は、図６に示すように固定具２２側の角部にＲが付けられたかまぼこ型となっている。幅狭部２８の長手方向は、前述した電流が流れる方向Ｋと平行である。幅狭部２８の電流が流れる方向Ｋに対して直交する方向の幅は、幅広部２７の前述した幅よりも狭いと共に、前述した電流を集中して流す幅となっている。
【００３２】
前述したコイル２１は、電流が流れると磁界を発生して、その厚みと幅を二等分する軸芯Ｐを中心とした周方向に磁界Ｈを発生する。また、電磁溶接装置２０は、コイル２１の上方に前述したＦＰＣ１１、１２を置くことが可能である。なお、本明細書に記したコイル２１とは、電流が流れると磁界を発生させるものである。即ち、本明細書に記したコイル２１とは、導線をコイル状（螺旋状）に巻いた所謂コイルや、直線状に形成された導線や、平板状の金属板など如何なる形状の物品であっても良い。
【００３３】
固定具２２は、四角柱状に形成され、その端面が前記コイル２１の表面と間隔をあけて相対する。固定具２２は、前述した端面がコイル２１に接離自在に設けられている。なお、接離とは、互いに近づいたり離れることをいう。固定具２２は、コイル２１との間にＦＰＣ１１、１２を挟むことが可能である。勿論、このとき、固定具２２の端面が、前記ＦＰＣ１１、１２などに重ねられる。
【００３４】
コンデンサ２４は、図５に示すように、スイッチ２５を介して電源２３又はコイル２１に接続される。コンデンサ２４は、電荷を予め定められた所定の電気エネルギーまで蓄積する。スイッチ２５の一つの接点は、前述したコイル２１の一対の幅広部２７のうち一方の幅広部２７に接続しているとともに、電源２３とコンデンサ２４は、他方の幅広部２７に接続している。スイッチ２５の他の一つの接点は、電源２３に接続している。スイッチ２５の残りの一つの接点は、コンデンサ２４に接続している。
【００３５】
スイッチ２５は、電源２３からの電気エネルギーをコンデンサ２４に供給する状態と、コンデンサ２４に蓄積された電気エネルギーをコイル２１に供給する状態と、電源２３からの電気エネルギーをコンデンサ２４に供給しないとともにコンデンサ２４に蓄積された電気エネルギーをコイル２１に供給しない状態と、が切り替え自在となっている。
【００３６】
コンデンサ２４は、スイッチ２５がコンデンサ２４に蓄積された電気エネルギーをコイル２１に供給する状態になると、蓄積した電気エネルギーを一度にスイッチ２５を介して一対の幅広部２７に向けて出力する。このため、コンデンサ２４は、瞬間的に大電流（電源２３からの電流より大きな電流）をコイル２１に流す。
【００３７】
飛翔材２６は、導電性を有する金属で構成され、平板状に形成されている（即ち、金属板で構成されている）。飛翔材２６の厚さは、導体１３の厚さよりも大きく設けられている。飛翔材２６は、コイル２１と一対のＦＰＣ１１、１２との間に配置される。
【００３８】
前述した電磁溶接装置２０は、コイル２１上に互いに溶接する一対の溶接対象物を置き、コイル２１と固定具２２とでこれらの溶接対象物を挟んだ状態で、スイッチ２５により電源２３からの電荷を所定の電気エネルギーまでコンデンサ２４に蓄積して、スイッチ２５によりコンデンサ２４から瞬間的に大電流をコイル２１に流す。そして、電磁溶接装置２０は、コイル２１上の一対の溶接対象物に磁界を作用させることで、該一対の溶接対象物双方に渦電流を流して、これら一対の溶接対象物を加熱する。また、電磁溶接装置２０は、コイル２１上の飛翔材２６に磁界を作用させることで、飛翔材２６に渦電流を流す。さらに、電磁溶接装置２０は、コイル２１から発生する磁界によりコイル２１周りに生じる磁束と、前述した渦電流により飛翔材２６回りに生じる磁束と、が反発して、飛翔材２６が固定具２２側に向かって飛翔する。このとき、飛翔材２６がコイル２１側の溶接対象物を押して一対の溶接対象物を互いに衝突させて、これら溶接対象物同士を溶接する（機械的に接合する）。
【００３９】
次に、上述した電磁溶接装置２０を用いたＦＰＣ１１、１２の接合手順について説明する。まず、図６に示すように、一対のＦＣＰ１１、１２の各々に設けた露出穴１６同士を重ねる。その後、飛翔材２６を挟んだ状態で一対のＦＰＣ１１、１２をコイル２１の幅狭部２８上に配置する。このとき、飛翔材２６上の後述するピーク点Ｐ11、Ｐ12の何れか一方に露出穴１６が位置するように、ＦＰＣ１１、１２をコイル２１上に配置する。なお、図６ではピーク点Ｐ12上に露出穴１６が位置するように、ＦＰＣ１１、１２をコイル２１上に配置している。また、図７に示すように、ＦＰＣ１１、１２は、導体１３の長手方向とコイル２１の幅狭部２８の長手方向とが直交するように配置される。
【００４０】
これにより、後述するピーク点Ｐ11、Ｐ12の何れか一方に全ての露出穴１６が位置するように、ＦＰＣ１１、１２をコイル２１上に配置することができる。このとき、勿論、スイッチ２５を電源２３からの電気エネルギーをコンデンサ２４に供給しないと共にコンデンサ２４からの電気エネルギーをコイル２１に供給しない状態にしておく。即ち、コイル２１上には、図６に示すように飛翔材２６、ＦＰＣ１２の被覆部１４、ＦＰＣ１２の導体１３、ＦＰＣ１２の被覆部１５、ＦＰＣ１１の被覆部１５、ＦＰＣ１１の導体１３、ＦＰＣ１１の被覆部１４の順に搭載される。このとき、ＦＰＣ１１、１２は導体１３同士を衝突させるために互いに距離をあけて配置される。
【００４１】
次に、ピーク点Ｐ11、Ｐ12について図８を参照して説明する。コイル２１に電流を流すと、電流が流れる方向（図８中矢印Ｋで示す）を軸とした軸周りに磁界Ｈが発生する。磁界Ｈは、コイル２１に近づくに従って大きくなり、コイル２１から離れるに従って小さくなる。また、飛翔材２６と交わる磁界Ｈは、コイル２１に近づくに従ってＦＰＣ１１、１２の厚さ方向の成分の割合が小さくなり、コイル２１から離れるに従って厚さ方向の成分の割合が大きくなる。よって、飛翔材２６と交わるコイル２１から発生する磁界のうちＦＰＣ１１、１２の厚さ方向の成分Ｈ１が、ピークとなる位置が存在する。
【００４２】
また、磁界Ｈは、コイル２１側の空間から飛翔材２６と交わった後に飛翔材２６から再びコイル２１側の空間に抜ける。よって、上述したピークとなる位置は２箇所存在する。このピークとなる位置が背景技術で説明した２つの接合部Ｐ21、Ｐ22となると考えられる。そして、この２箇所のピークとなる位置をピーク点Ｐ11、Ｐ12として、ピーク点Ｐ11、Ｐ12の何れか一方に露出穴１６が位置するように、ＦＰＣ１１、１２をコイル２１上に配置する。
【００４３】
話を接合手順に戻すと、その後、図６に示すように、前述したＦＰＣ１１の被覆部１４に固定具２２の端面を重ねる。そして、スイッチ２５を切り替えて、電源２３からの電荷をコンデンサ２４に蓄積する。コンデンサ２４に所定の電気エネルギーが蓄積された後、スイッチ２５を切り替えて、コンデンサ２４に蓄積された電気エネルギーをスイッチ２５を介してコイル２１に供給する。すると、瞬間的（急激）に大電流（電源２３からの電流より大きな電流）が、コイル２１に流れる。
【００４４】
コイル２１に流れる電流によりコイル２１周りには磁界が発生する。この磁界がＦＰＣ１１、１２の導体１３に作用して、一対のＦＰＣ１１、１２の導体１３双方に渦電流を流して、これら一対のＦＰＣ１１、１２の導体１３を加熱する。また、上記磁界が飛翔材２６に作用して、飛翔材２６に渦電流が流れる。そして、コイル２１から発生する磁界によりコイル２１周りに生じる磁束と、渦電流により飛翔材２６周りに生じる磁束と、が反発して、飛翔材２６が固定具２２側に向かって飛翔する。このとき、飛翔材２６がコイル２１側のＦＰＣ１２を押して一対のＦＰＣ１１、１２の導体１３同士を互いに衝突させて、溶接する。これにより、導体モジュール１を得る。
【００４５】
ところで、上述した飛翔材２６上のピーク点Ｐ11、Ｐ12は、コイル２１の形状、大きさ、コイル２１に流す電流に依存して異なる。そこで、飛翔材２６のピーク点Ｐ11、Ｐ12上に露出穴１６を配置するために、予め固定具２２とコイル２１との間にコイル２１の幅よりも広い幅を有する一対の溶接対象物を挟んで、コイル２１に電流を流して一対の溶接対象物同士を溶接する。このとき、一対の溶接対象物に生じる接合部Ｐ21、Ｐ22の位置をピーク点Ｐ11、Ｐ12として、コイル２１との相対位置を求める。そして、求めたコイル２１に対するピーク点Ｐ11、Ｐ12の相対位置上に露出穴１６を配置する。
【００４６】
上述した実施形態によれば、一対のＦＰＣ１１、１２の被覆部１５に各々設けた導体１３の片面を露出する導体１３の幅よりも小さい露出穴１６同士を重ね、飛翔材２６と交わるコイル２１から発生する磁界のうちＦＰＣ１１、１２の厚さ方向の成分がピークとなるピーク点Ｐ11、Ｐ12の何れか一方に露出穴１６が位置するように、コイル２１上に露出穴１６を配置して、コイル２１に電流を流して導体１３同士を電磁圧接している。これにより、導体１３の幅よりも小さい露出穴１６を設けることができ、導体１３同士の接合面積を小さくすることができる。
【００４７】
また、上述した実施形態によれば、導体１３が薄くてコイル２１側の導体１３周りに発生する磁束が小さいと導体１３同士の衝突力が小さく電磁圧接できない場合があるが、導体１３よりも厚い飛翔材２６を設けることにより、飛翔材２６周りに大きな磁束を発生して、飛翔材２６が導体１３を押して導体１３同士を大きな衝突力で衝突させるため、確実に導体１３同士を接合することができる。
【００４８】
また、露出穴１６を設けた被覆部１５を接着材３２で導体１３の片面に貼り付けると、露出穴１６から接着剤３２が漏れ出して導体１３同士の接合が不良となる恐れがあるが、上述した実施形態によれば、図４に示すように、接着剤３２を用いなくても露出穴１６を設けた被覆部１５を導体１３の片面に貼り付けることができるため、導体１３同士の接合が不良となることを防ぐことができる。
【００４９】
なお、上述した実施形態によれば、コイル２１の幅広部２７の断面はかまぼこ形であったが、本発明はこれに限ったものではない。コイル２１の形状は如何なる形状であってもよい。例えば、図９に示すように、断面矩形状であってもよい。図８に示すかまぼこ形のコイル２１では、コイル２１の幅広部２７の幅方向の側面よりも内側にピーク点Ｐ11、Ｐ12が存在するが、断面矩形状のコイル２１の場合、図９に示すようにコイル２１の幅広部２７の幅方向の側面に沿って、つまり角部にピーク点Ｐ11、Ｐ12が存在することが分かっている。よって、ピーク点Ｐ11、Ｐ12上に対する露出穴１６の位置決めを容易にできる。
【００５０】
また、上述した実施形態では、露出穴１６は円状に設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。露出穴１６の形状は如何なる形状であってもよい。
【００５１】
また、上述した実施形態では、ＦＰＣ１２とコイル２１との間に飛翔材２６を設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。コイル２１側のＦＰＣ１２を構成する導体１３に十分な厚みがあれば、飛翔材２６を設けなくても良い。この場合、露出穴１６は導体１３に交わる磁界のうち厚さ方向の成分がピークとなるピーク点Ｐ11、Ｐ12に配置すればよい。
【００５２】
また、上述した実施形態では、被覆部１４、１５に挟まれた複数の導体１３の全てに露出穴１６を設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。図１０に示すように、複数の導体１３のうち接合したい一部のみに露出穴１６を設けることも考えられる。これにより、複数の導体１３のうち接合したい導体１３同士のみを選択的に接合することができる。
【００５３】
また、上述した実施形態では、固定具２２とコイル２１との間に一対のＦＰＣ１１、１２を配置していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、固定具２２に代えてコイル２１を用いて、一対のコイル２１の間に一対のＦＰＣ１１、１２を配置するようにしてもよい。
【００５４】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の導体モジュールの一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す導体モジュールの分解斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１に示すＦＰＣの形成手順を示す断面図である。
【図５】本発明の導体モジュールを組み立てる際に用いられる電磁溶接装置の構成を示す説明図である。
【図６】図５に示された電磁溶接装置のコイル上に導体を重ねた状態を一部断面で示す説明図である。
【図７】図５に示された電磁溶接装置のコイル上に導体を重ねた状態を一部上面で示す説明図である。
【図８】飛翔材上のピーク点を説明するための図である。
【図９】他の実施形態における図５に示された電磁溶接装置のコイル上に導体を重ねた状態を一部断面で示す説明図である。
【図１０】他の実施形態における導体モジュールの分解斜視図である。
【図１１】従来の電磁圧接方法の一例を説明するための導体モジュールの断面図である。
【図１２】従来の電磁圧接方法の一例を説明するための導体モジュールの上面図である。
【図１３】従来の電磁圧接方法で接合された導体モジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 導体モジュール
１１ ＦＰＣ（フラット回路体）
１２ ＦＰＣ（フラット回路体）
１３ 導体
１４ 被覆部
１５ 被覆部
１６ 露出穴
２１ コイル
２２ 固定具
２６ 飛翔材
３１ レジスト膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体モジュール及び電磁圧接方法に係り、特に、平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられると共に前記導体同士が互いに接合された一対のフラット回路体を有する導体モジュール及び平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられた一対のフラット回路体の前記導体同士を接合する電磁圧接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体としての自動車には、種々の電子機器が搭載される。前記自動車は、前記電子機器にバッテリからの電力や制御装置からの制御信号などを伝えるためにワイヤハーネスを配策している。前述したワイヤハーネスは、電線と該電線の端部に取り付けられる金属板としての端子金具と、を備えている。前記電線は、芯線と、該芯線を被覆する被覆部と、を備えている。
【０００３】
前述した自動車は、ユーザなどからより多機能であることが求められている。このため、前述した自動車は、搭載される電子機器が増加する傾向である。このため、勿論、前述したワイヤハーネスの電線が増加して、該ワイヤハーネスの質量や体積が増加する傾向である。
【０００４】
そこで、ワイヤハーネスは、小型軽量化を図るために、前述した電線としてＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）やＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）などのフラット回路体を用いることが提案されている。
【０００５】
フラット回路体は、平角状の導体と、前記導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部と、を備えて扁平な帯状に形成されている。導体は、複数設けられている。導体は、それぞれ、直線状に延在している。複数の導体は、互いに並列に配置されている。被覆部は、導体同士を互いに絶縁している。
【０００６】
一般的に、前述したフラット回路体の導体同士の接合は、はんだを用いて行っている。はんだを用いた接合の場合、合金層生成による耐久性低下や、割れ、環境負荷などの問題がある。また、フラット回路体以外の部分（はんだ）が必要となり、コスト上昇の要因となってしまう。
【０００７】
はんだを用いることなく直接、接合する方法としては、例えば超音波接合やレーザ接合が可能であると考えられる（特許文献１）。しかしながらこれらの手法では、導体の接合面と反対側の面を覆う被覆部を残した状態で接合すると、被覆部にまで接合エネルギーが加えられてしまうため、被覆部が破損してしまう。このため、導体の接合面と反対側の面も露出する必要があり、使用環境下において腐食する、電気的絶縁が取れないといった問題が生じる。
【０００８】
そこで、被覆部が破損することなく、導体の接合面と反対側の面を被覆部で覆った状態で導体同士を接合する方法として、特許文献２に示すような電磁圧接方法が提案されている。この電磁圧接方法について説明する。まず、図１１に示すように、導体モジュール１を構成する一対のフラット回路体１０１、１０２の端部の被覆部１０３、１０４を各々除去して全ての導体１０５の片面を露出させ、露出した導体１０５の片面同士を重ねる。そして、これら重ねた部分をコイル１０６上に配置する。
【０００９】
このとき、図１２に示すように、コイル１０６の長手方向と導体１０５の長手方向とが互いに直交するように配置される。即ち、全ての導体１０５の端部がコイル１０６上に配置される。このコイル１０６に電流を流して、磁界を発生させると、導体１０５に渦電流が発生する。そして、コイル１０６周りに発生する磁束と、渦電流によりコイル１０６側の導体１０５周りに発生する磁束とが反発し合い、コイル１０６側の導体１０５がコイル１０６から離れる方向に飛翔し、もう一方の導体１０５に衝突する。この衝突時の高圧力により、複数の導体１０５同士を同時に接合することができる。
【００１０】
しかしながら、上述した従来の電磁圧接方法では、露出部分の距離Ｌ２がコイル１０６の幅よりも小さい導体１０５をコイル１０６上に配置しても、導体１０５同士を接合することができない、という問題があった。このため、導体１０５の露出部分の距離Ｌ２をコイル１０６の幅よりも大きく設ける必要があり、回路の小型化、高集積化の妨げになってしまう。
【００１１】
そこで、コイル１０６の幅を小さくして、導体１０５の露出部分の距離Ｌ２を小さくすることが考えられる。しかしながら、コイル１０６の幅を小さくすると、コイル１０６の熱容量が小さくなり、コイル１０６に大電流を流した際の発熱によりコイル１０６が溶けてしまう。また、接合時の磁気圧によりコイル１０６が容易に変形してしまう、という問題があった。さらに、従来では、被覆部１０３、１０４に挟まれた全ての導体１０８同士が接合してしまい、接合する導体１０８を選択することができない、という問題があった。
【特許文献１】特開平１１−１９２５６２号公報
【特許文献２】特開２００６−３１００１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、導体同士の接合面積を小さくすることができる導体モジュール及び電磁圧接方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、露出部分の距離Ｌ２がコイル１０６の幅よりも小さい導体１０５をコイル１０６上に配置しても、導体１０５同士を接合することができない原因を鋭意探求したところ以下に述べることが分かった。図１１に示す電磁圧接方法を用いて導体１０５同士を接合させると、図１３に示すように、２箇所の接合部Ｐ21、Ｐ22が設けられる。この２箇所の接合部Ｐ21、Ｐ22ができる原因としては、導体と交わるコイルから発生する磁界のうち導体の飛翔方向であるフラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置が接合部Ｐ21、Ｐ22となり、ピークとなる位置が２箇所あるからと考えられる。そして、この接合部Ｐ1、Ｐ2間の距離Ｌ１は、コイル１０６の幅にほぼ等しい。よって、従来の電磁圧接方法では、コイル１０６の幅よりも小さい距離Ｌ２だけ露出した導体１０５をコイル１０６上に配置しても、導体１０５同士を接合することができない、ということを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
即ち、請求項１記載の発明は、平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられると共に前記導体同士が互いに接合された一対のフラット回路体を有する導体モジュールにおいて、前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴が、前記一対のフラット回路体の各々の前記被覆部に設けられ、そして、前記一対のフラット回路体に各々設けた前記露出穴から露出した導体同士が、電磁圧接されていることを特徴とする導体モジュールに存する。なお、電磁圧接とはコイルが発生する磁界によって導体の一方が導体の他方に向かって飛翔して導体同士が衝突したときの圧力により導体同士を接合することを言う。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記一対のフラット回路体の導体同士の接合部が、前記一対のフラット回路体に各々設けた前記露出穴同士を重ね、前記導体と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記一対のフラット回路体を配置した後に、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の導体モジュールに存する。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記一対のフラット回路体の導体同士の接合部が、前記一対のフラット回路体に各々設けられた前記露出穴同士を重ね、前記導体よりも厚い導電性の飛翔材と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記飛翔材を挟んだ状態で前記一対のフラット回路体を配置した後に、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の導体モジュールに存する。
【００１７】
請求項４記載の発明は、前記一対の被覆部間に複数の前記導体が設けられ、前記露出穴が、前記一対のフラット回路体に設けられた前記複数の導体の一部のみを露出するように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導体モジュールに存する。
【００１８】
請求項５記載の発明は、前記露出穴が設けられている被覆部が、前記被覆部の溶融材を導体の一面に塗布して設けられ、前記被覆部に設けた露出穴が、前記被覆部の前記露出穴以外の部分にレジスト膜を設けた後に前記被覆部をエッチングして設けられたことを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の導体モジュールに存する。
【００１９】
請求項６記載の発明は、平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられた一対のフラット回路体の前記導体同士を接合する方法において、前記一対のフラット回路体の被覆部に各々設けた前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴同士を重ねる工程と、前記導体と交わる前記コイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記露出穴を配置する工程と、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接する工程と、を順次行うことを特徴とする電磁圧接方法に存する。
【００２０】
請求項７記載の発明によれば、平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられた一対のフラット回路体の前記導体同士を接合する方法において、前記一対のフラット回路体の被覆部に各々設けた前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴同士を重ねる工程と、前記導体よりも厚い導電性の飛翔材と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記飛翔材を挟んだ状態で前記一対のフラット回路体を配置する工程と、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接する工程と、を順次行うことを特徴とする電磁圧接方法に存する。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、導体の片面を露出する導体の幅よりも小さい露出穴が、一対のフラット回路体の各々の前記被覆部に設けられ、一対のフラット回路体に各々設けた露出穴から露出した導体同士が、電磁圧接されている。従って、一対のフラット回路体に各々設けた露出穴同士を重ね、導体又は飛翔材と交わるコイルから発生する磁界のうちフラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に露出穴が位置するように、コイル上に一対のフラット回路体を配置して電磁圧接すれば、導体の幅よりも小さい露出穴を設けることができ、導体同士の接合面積を小さくすることができる。
【００２２】
請求項２及び６記載の発明によれば、導体の幅よりも小さい露出穴を設けることができ、導体同士の接合面積を小さくすることができる。
【００２３】
請求項３及び７記載の発明によれば、導体の幅よりも小さい露出穴を設けることができ、導体同士の接合面積を小さくすることができる。また、導体が薄くてコイル側の導体周りに発生する磁束が小さいと導体同士の衝突力が小さく電磁圧接できない場合があるが、導体よりも厚い飛翔材を設けることにより、飛翔材周りに大きな磁束を発生して、飛翔材が導体を押して導体同士を大きな力で衝突させるため、確実に導体同士を接合することができる。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、露出穴がフラット回路体に設けられた複数の導体の一部のみを露出するように設けているので、複数の導体のうち接合したい導体同士のみを選択的に接合することができる。
【００２５】
請求項５記載の発明によれば、接着剤を用いなくても露出穴を設けた被覆部を導体に貼り付けることができる。このため、露出穴から漏れ出した接着剤により露出穴から露出した導体同士の接合が不良となることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明における電磁溶接方法は、図１に示す導体モジュール１を組み立てる。導体モジュール１は、図１及び図２に示すように、２つのＦＰＣ１１、１２（フラット回路体）を備えている。
【００２７】
ＦＰＣ１１、１２はそれぞれ、断面形状が矩形に形成されている。ＦＰＣ１１、１２は、図１及び図２に示すように、断面矩形の複数の導体１３と、この導体１３の両面を挟んで被覆するシート状の一対の被覆部１４、１５と、を備えている。導体１３は、導電性を有する金属で構成されている。導体１３は、可撓性を有している。被覆部１４、１５は、絶縁性と可撓性を有する合成樹脂で構成されている。
【００２８】
図２及び図３に示すように、前述したＦＰＣ１１、１２はそれぞれ、端末の被覆部１５に露出穴１６が設けられている。露出穴１６は、導体１３の片面を露出するように設けられている。露出穴１６は、円形状の穴であり、その直径が導体１３の幅Ｗ３よりも小さくなるように設けられている。即ち、露出穴１６は、導体１３の長手方向及び幅方向の両方向とも導体１３の幅Ｗ３よりも小さくなるように設けられている。そして、図３に示すように、導体モジュール１は、一対のＦＰＣ１１、１２に各々設けた露出穴１６が互いに重なった状態で露出穴１６から露出した導体１３同士が電磁圧接されている。
【００２９】
上述したＦＰＣ１１、１２は図４に示す手順で形成されている。まず、導体１３を基板３０上に搭載した後、被覆部１５の溶融材を導体１３の両面のうち一方に塗布して被覆部１５を形成する（図４（Ａ））。次に、被覆部１５上にエッチング液から被覆部１５を保護するレジスト膜３１を形成する。そして、露出穴１６に相当する部分に光を当ててレジスト膜３１を除去する（図４（Ｂ））。これにより、被覆部１５の露出穴１６以外の部分にレジスト膜３１を設けることができる。次に、被覆部１５をエッチングして露出穴１６を形成した後、レジスト膜３１を除去する（図４（Ｃ））。その後、基板３０を剥がして、被覆部１４を接着剤３２により導体１３の両面のうち他方に貼り付けると、上述した構成のＦＰＣ１１、１２を得ることができる。
【００３０】
前記導体モジュール１は、露出穴１６から露出した導体１３同士が、電磁溶接装置２０（図５に示す）によって互いに接合されて得られる。電磁溶接装置２０は、図５に示すように、コイル２１と、固定具２２と、電源２３と、コンデンサ２４と、スイッチ２５と、飛翔材２６を備えている。コイル２１は、導電性を有する金属で構成され、平板状に形成されている（即ち、金属板で構成されている）。コイル２１は、一対の幅広部２７と、幅狭部２８とを一体に備えている。一対の幅広部２７は、互いに間隔をあけて配置されている。幅広部２７の平面形状は、矩形状である。一対の幅広部２７の後述の電流が流れる方向（図５中に矢印Ｋで示す）に直交する方向の幅は、互いに等しいと共に、該電流が流れやすい幅となっている。
【００３１】
幅狭部２８は、一対の幅広部２７間に配されて、両端が一対の幅広部２７に連なっている。幅狭部２８の平面形状は、矩形状である。幅狭部２８の断面形状は、図６に示すように固定具２２側の角部にＲが付けられたかまぼこ型となっている。幅狭部２８の長手方向は、前述した電流が流れる方向Ｋと平行である。幅狭部２８の電流が流れる方向Ｋに対して直交する方向の幅は、幅広部２７の前述した幅よりも狭いと共に、前述した電流を集中して流す幅となっている。
【００３２】
前述したコイル２１は、電流が流れると磁界を発生して、その厚みと幅を二等分する軸芯Ｐを中心とした周方向に磁界Ｈを発生する。また、電磁溶接装置２０は、コイル２１の上方に前述したＦＰＣ１１、１２を置くことが可能である。なお、本明細書に記したコイル２１とは、電流が流れると磁界を発生させるものである。即ち、本明細書に記したコイル２１とは、導線をコイル状（螺旋状）に巻いた所謂コイルや、直線状に形成された導線や、平板状の金属板など如何なる形状の物品であっても良い。
【００３３】
固定具２２は、四角柱状に形成され、その端面が前記コイル２１の表面と間隔をあけて相対する。固定具２２は、前述した端面がコイル２１に接離自在に設けられている。なお、接離とは、互いに近づいたり離れることをいう。固定具２２は、コイル２１との間にＦＰＣ１１、１２を挟むことが可能である。勿論、このとき、固定具２２の端面が、前記ＦＰＣ１１、１２などに重ねられる。
【００３４】
コンデンサ２４は、図５に示すように、スイッチ２５を介して電源２３又はコイル２１に接続される。コンデンサ２４は、電荷を予め定められた所定の電気エネルギーまで蓄積する。スイッチ２５の一つの接点は、前述したコイル２１の一対の幅広部２７のうち一方の幅広部２７に接続しているとともに、電源２３とコンデンサ２４は、他方の幅広部２７に接続している。スイッチ２５の他の一つの接点は、電源２３に接続している。スイッチ２５の残りの一つの接点は、コンデンサ２４に接続している。
【００３５】
スイッチ２５は、電源２３からの電気エネルギーをコンデンサ２４に供給する状態と、コンデンサ２４に蓄積された電気エネルギーをコイル２１に供給する状態と、電源２３からの電気エネルギーをコンデンサ２４に供給しないとともにコンデンサ２４に蓄積された電気エネルギーをコイル２１に供給しない状態と、が切り替え自在となっている。
【００３６】
コンデンサ２４は、スイッチ２５がコンデンサ２４に蓄積された電気エネルギーをコイル２１に供給する状態になると、蓄積した電気エネルギーを一度にスイッチ２５を介して一対の幅広部２７に向けて出力する。このため、コンデンサ２４は、瞬間的に大電流（電源２３からの電流より大きな電流）をコイル２１に流す。
【００３７】
飛翔材２６は、導電性を有する金属で構成され、平板状に形成されている（即ち、金属板で構成されている）。飛翔材２６の厚さは、導体１３の厚さよりも大きく設けられている。飛翔材２６は、コイル２１と一対のＦＰＣ１１、１２との間に配置される。
【００３８】
前述した電磁溶接装置２０は、コイル２１上に互いに溶接する一対の溶接対象物を置き、コイル２１と固定具２２とでこれらの溶接対象物を挟んだ状態で、スイッチ２５により電源２３からの電荷を所定の電気エネルギーまでコンデンサ２４に蓄積して、スイッチ２５によりコンデンサ２４から瞬間的に大電流をコイル２１に流す。そして、電磁溶接装置２０は、コイル２１上の一対の溶接対象物に磁界を作用させることで、該一対の溶接対象物双方に渦電流を流して、これら一対の溶接対象物を加熱する。また、電磁溶接装置２０は、コイル２１上の飛翔材２６に磁界を作用させることで、飛翔材２６に渦電流を流す。さらに、電磁溶接装置２０は、コイル２１から発生する磁界によりコイル２１周りに生じる磁束と、前述した渦電流により飛翔材２６回りに生じる磁束と、が反発して、飛翔材２６が固定具２２側に向かって飛翔する。このとき、飛翔材２６がコイル２１側の溶接対象物を押して一対の溶接対象物を互いに衝突させて、これら溶接対象物同士を溶接する（機械的に接合する）。
【００３９】
次に、上述した電磁溶接装置２０を用いたＦＰＣ１１、１２の接合手順について説明する。まず、図６に示すように、一対のＦＣＰ１１、１２の各々に設けた露出穴１６同士を重ねる。その後、飛翔材２６を挟んだ状態で一対のＦＰＣ１１、１２をコイル２１の幅狭部２８上に配置する。このとき、飛翔材２６上の後述するピーク点Ｐ11、Ｐ12の何れか一方に露出穴１６が位置するように、ＦＰＣ１１、１２をコイル２１上に配置する。なお、図６ではピーク点Ｐ12上に露出穴１６が位置するように、ＦＰＣ１１、１２をコイル２１上に配置している。また、図７に示すように、ＦＰＣ１１、１２は、導体１３の長手方向とコイル２１の幅狭部２８の長手方向とが直交するように配置される。
【００４０】
これにより、後述するピーク点Ｐ11、Ｐ12の何れか一方に全ての露出穴１６が位置するように、ＦＰＣ１１、１２をコイル２１上に配置することができる。このとき、勿論、スイッチ２５を電源２３からの電気エネルギーをコンデンサ２４に供給しないと共にコンデンサ２４からの電気エネルギーをコイル２１に供給しない状態にしておく。即ち、コイル２１上には、図６に示すように飛翔材２６、ＦＰＣ１２の被覆部１４、ＦＰＣ１２の導体１３、ＦＰＣ１２の被覆部１５、ＦＰＣ１１の被覆部１５、ＦＰＣ１１の導体１３、ＦＰＣ１１の被覆部１４の順に搭載される。このとき、ＦＰＣ１１、１２は導体１３同士を衝突させるために互いに距離をあけて配置される。
【００４１】
次に、ピーク点Ｐ11、Ｐ12について図８を参照して説明する。コイル２１に電流を流すと、電流が流れる方向（図８中矢印Ｋで示す）を軸とした軸周りに磁界Ｈが発生する。磁界Ｈは、コイル２１に近づくに従って大きくなり、コイル２１から離れるに従って小さくなる。また、飛翔材２６と交わる磁界Ｈは、コイル２１に近づくに従ってＦＰＣ１１、１２の厚さ方向の成分の割合が小さくなり、コイル２１から離れるに従って厚さ方向の成分の割合が大きくなる。よって、飛翔材２６と交わるコイル２１から発生する磁界のうちＦＰＣ１１、１２の厚さ方向の成分Ｈ１が、ピークとなる位置が存在する。
【００４２】
また、磁界Ｈは、コイル２１側の空間から飛翔材２６と交わった後に飛翔材２６から再びコイル２１側の空間に抜ける。よって、上述したピークとなる位置は２箇所存在する。このピークとなる位置が背景技術で説明した２つの接合部Ｐ21、Ｐ22となると考えられる。そして、この２箇所のピークとなる位置をピーク点Ｐ11、Ｐ12として、ピーク点Ｐ11、Ｐ12の何れか一方に露出穴１６が位置するように、ＦＰＣ１１、１２をコイル２１上に配置する。
【００４３】
話を接合手順に戻すと、その後、図６に示すように、前述したＦＰＣ１１の被覆部１４に固定具２２の端面を重ねる。そして、スイッチ２５を切り替えて、電源２３からの電荷をコンデンサ２４に蓄積する。コンデンサ２４に所定の電気エネルギーが蓄積された後、スイッチ２５を切り替えて、コンデンサ２４に蓄積された電気エネルギーをスイッチ２５を介してコイル２１に供給する。すると、瞬間的（急激）に大電流（電源２３からの電流より大きな電流）が、コイル２１に流れる。
【００４４】
コイル２１に流れる電流によりコイル２１周りには磁界が発生する。この磁界がＦＰＣ１１、１２の導体１３に作用して、一対のＦＰＣ１１、１２の導体１３双方に渦電流を流して、これら一対のＦＰＣ１１、１２の導体１３を加熱する。また、上記磁界が飛翔材２６に作用して、飛翔材２６に渦電流が流れる。そして、コイル２１から発生する磁界によりコイル２１周りに生じる磁束と、渦電流により飛翔材２６周りに生じる磁束と、が反発して、飛翔材２６が固定具２２側に向かって飛翔する。このとき、飛翔材２６がコイル２１側のＦＰＣ１２を押して一対のＦＰＣ１１、１２の導体１３同士を互いに衝突させて、溶接する。これにより、導体モジュール１を得る。
【００４５】
ところで、上述した飛翔材２６上のピーク点Ｐ11、Ｐ12は、コイル２１の形状、大きさ、コイル２１に流す電流に依存して異なる。そこで、飛翔材２６のピーク点Ｐ11、Ｐ12上に露出穴１６を配置するために、予め固定具２２とコイル２１との間にコイル２１の幅よりも広い幅を有する一対の溶接対象物を挟んで、コイル２１に電流を流して一対の溶接対象物同士を溶接する。このとき、一対の溶接対象物に生じる接合部Ｐ21、Ｐ22の位置をピーク点Ｐ11、Ｐ12として、コイル２１との相対位置を求める。そして、求めたコイル２１に対するピーク点Ｐ11、Ｐ12の相対位置上に露出穴１６を配置する。
【００４６】
上述した実施形態によれば、一対のＦＰＣ１１、１２の被覆部１５に各々設けた導体１３の片面を露出する導体１３の幅よりも小さい露出穴１６同士を重ね、飛翔材２６と交わるコイル２１から発生する磁界のうちＦＰＣ１１、１２の厚さ方向の成分がピークとなるピーク点Ｐ11、Ｐ12の何れか一方に露出穴１６が位置するように、コイル２１上に露出穴１６を配置して、コイル２１に電流を流して導体１３同士を電磁圧接している。これにより、導体１３の幅よりも小さい露出穴１６を設けることができ、導体１３同士の接合面積を小さくすることができる。
【００４７】
また、上述した実施形態によれば、導体１３が薄くてコイル２１側の導体１３周りに発生する磁束が小さいと導体１３同士の衝突力が小さく電磁圧接できない場合があるが、導体１３よりも厚い飛翔材２６を設けることにより、飛翔材２６周りに大きな磁束を発生して、飛翔材２６が導体１３を押して導体１３同士を大きな衝突力で衝突させるため、確実に導体１３同士を接合することができる。
【００４８】
また、露出穴１６を設けた被覆部１５を接着材３２で導体１３の片面に貼り付けると、露出穴１６から接着剤３２が漏れ出して導体１３同士の接合が不良となる恐れがあるが、上述した実施形態によれば、図４に示すように、接着剤３２を用いなくても露出穴１６を設けた被覆部１５を導体１３の片面に貼り付けることができるため、導体１３同士の接合が不良となることを防ぐことができる。
【００４９】
なお、上述した実施形態によれば、コイル２１の幅広部２７の断面はかまぼこ形であったが、本発明はこれに限ったものではない。コイル２１の形状は如何なる形状であってもよい。例えば、図９に示すように、断面矩形状であってもよい。図８に示すかまぼこ形のコイル２１では、コイル２１の幅広部２７の幅方向の側面よりも内側にピーク点Ｐ11、Ｐ12が存在するが、断面矩形状のコイル２１の場合、図９に示すようにコイル２１の幅広部２７の幅方向の側面に沿って、つまり角部にピーク点Ｐ11、Ｐ12が存在することが分かっている。よって、ピーク点Ｐ11、Ｐ12上に対する露出穴１６の位置決めを容易にできる。
【００５０】
また、上述した実施形態では、露出穴１６は円状に設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。露出穴１６の形状は如何なる形状であってもよい。
【００５１】
また、上述した実施形態では、ＦＰＣ１２とコイル２１との間に飛翔材２６を設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。コイル２１側のＦＰＣ１２を構成する導体１３に十分な厚みがあれば、飛翔材２６を設けなくても良い。この場合、露出穴１６は導体１３に交わる磁界のうち厚さ方向の成分がピークとなるピーク点Ｐ11、Ｐ12に配置すればよい。
【００５２】
また、上述した実施形態では、被覆部１４、１５に挟まれた複数の導体１３の全てに露出穴１６を設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。図１０に示すように、複数の導体１３のうち接合したい一部のみに露出穴１６を設けることも考えられる。これにより、複数の導体１３のうち接合したい導体１３同士のみを選択的に接合することができる。
【００５３】
また、上述した実施形態では、固定具２２とコイル２１との間に一対のＦＰＣ１１、１２を配置していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、固定具２２に代えてコイル２１を用いて、一対のコイル２１の間に一対のＦＰＣ１１、１２を配置するようにしてもよい。
【００５４】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の導体モジュールの一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す導体モジュールの分解斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１に示すＦＰＣの形成手順を示す断面図である。
【図５】本発明の導体モジュールを組み立てる際に用いられる電磁溶接装置の構成を示す説明図である。
【図６】図５に示された電磁溶接装置のコイル上に導体を重ねた状態を一部断面で示す説明図である。
【図７】図５に示された電磁溶接装置のコイル上に導体を重ねた状態を一部上面で示す説明図である。
【図８】飛翔材上のピーク点を説明するための図である。
【図９】他の実施形態における図５に示された電磁溶接装置のコイル上に導体を重ねた状態を一部断面で示す説明図である。
【図１０】他の実施形態における導体モジュールの分解斜視図である。
【図１１】従来の電磁圧接方法の一例を説明するための導体モジュールの断面図である。
【図１２】従来の電磁圧接方法の一例を説明するための導体モジュールの上面図である。
【図１３】従来の電磁圧接方法で接合された導体モジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 導体モジュール
１１ ＦＰＣ（フラット回路体）
１２ ＦＰＣ（フラット回路体）
１３ 導体
１４ 被覆部
１５ 被覆部
１６ 露出穴
２１ コイル
２２ 固定具
２６ 飛翔材
３１ レジスト膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられると共に前記導体同士が互いに接合された一対のフラット回路体を有する導体モジュールにおいて、
前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴が、前記一対のフラット回路体の各々の前記被覆部に設けられ、そして、
前記一対のフラット回路体に各々設けた前記露出穴から露出した導体同士が、電磁圧接されている
ことを特徴とする導体モジュール。
【請求項２】
前記一対のフラット回路体の導体同士の接合部が、前記一対のフラット回路体に各々設けた前記露出穴同士を重ね、前記導体と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記一対のフラット回路体を配置した後に、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接して設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の導体モジュール。
【請求項３】
前記一対のフラット回路体の導体同士の接合部が、前記一対のフラット回路体に各々設けられた前記露出穴同士を重ね、前記導体よりも厚い導電性の飛翔材と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記飛翔材を挟んだ状態で前記一対のフラット回路体を配置した後に、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接して設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の導体モジュール。
【請求項４】
前記一対の被覆部間に複数の前記導体が設けられ、
前記露出穴が、前記一対のフラット回路体に設けられた前記複数の導体の一部のみを露出するように設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の導体モジュール。
【請求項５】
前記露出穴が設けられている被覆部が、前記被覆部の溶融材を導体の一面に塗布して設けられ、
前記被覆部に設けた露出穴が、前記被覆部の前記露出穴以外の部分にレジスト膜を設けた後に前記被覆部をエッチングして設けられた
ことを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の導体モジュール。
【請求項６】
平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられた一対のフラット回路体の前記導体同士を接合する方法において、
前記一対のフラット回路体の被覆部に各々設けた前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴同士を重ねる工程と、
前記導体と交わる前記コイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記露出穴を配置する工程と、
前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接する工程と、
を順次行うことを特徴とする電磁圧接方法。
【請求項７】
平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられた一対のフラット回路体の前記導体同士を接合する方法において、
前記一対のフラット回路体の被覆部に各々設けた前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴同士を重ねる工程と、
前記導体よりも厚い導電性の飛翔材と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記飛翔材を挟んだ状態で前記一対のフラット回路体を配置する工程と、
前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接する工程と、
を順次行うことを特徴とする電磁圧接方法。
【請求項１】
平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられると共に前記導体同士が互いに接合された一対のフラット回路体を有する導体モジュールにおいて、
前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴が、前記一対のフラット回路体の各々の前記被覆部に設けられ、そして、
前記一対のフラット回路体に各々設けた前記露出穴から露出した導体同士が、電磁圧接されている
ことを特徴とする導体モジュール。
【請求項２】
前記一対のフラット回路体の導体同士の接合部が、前記一対のフラット回路体に各々設けた前記露出穴同士を重ね、前記導体と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記一対のフラット回路体を配置した後に、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接して設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の導体モジュール。
【請求項３】
前記一対のフラット回路体の導体同士の接合部が、前記一対のフラット回路体に各々設けられた前記露出穴同士を重ね、前記導体よりも厚い導電性の飛翔材と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記飛翔材を挟んだ状態で前記一対のフラット回路体を配置した後に、前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接して設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の導体モジュール。
【請求項４】
前記一対の被覆部間に複数の前記導体が設けられ、
前記露出穴が、前記一対のフラット回路体に設けられた前記複数の導体の一部のみを露出するように設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の導体モジュール。
【請求項５】
前記露出穴が設けられている被覆部が、前記被覆部の溶融材を導体の一面に塗布して設けられ、
前記被覆部に設けた露出穴が、前記被覆部の前記露出穴以外の部分にレジスト膜を設けた後に前記被覆部をエッチングして設けられた
ことを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載の導体モジュール。
【請求項６】
平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられた一対のフラット回路体の前記導体同士を接合する方法において、
前記一対のフラット回路体の被覆部に各々設けた前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴同士を重ねる工程と、
前記導体と交わる前記コイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記露出穴を配置する工程と、
前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接する工程と、
を順次行うことを特徴とする電磁圧接方法。
【請求項７】
平角状の導体、及び、該導体の両面を挟んで被覆する一対のシート状の被覆部、が設けられた一対のフラット回路体の前記導体同士を接合する方法において、
前記一対のフラット回路体の被覆部に各々設けた前記導体の片面を露出する前記導体の幅よりも小さい露出穴同士を重ねる工程と、
前記導体よりも厚い導電性の飛翔材と交わるコイルから発生する磁界のうち前記フラット回路体の厚さ方向の成分がピークとなる位置に前記露出穴が位置するように、前記コイル上に前記飛翔材を挟んだ状態で前記一対のフラット回路体を配置する工程と、
前記コイルに電流を流して前記導体同士を電磁圧接する工程と、
を順次行うことを特徴とする電磁圧接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−６７３５７（Ｐ２０１０−６７３５７Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２９７３８（Ｐ２００８−２２９７３８）
【出願日】平成２０年９月８日（２００８．９．８）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月８日（２００８．９．８）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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