阅读说明：本技术 具有端子的电线及其制造方法 (Electric wire with terminal and method for manufacturing same ) 是由 佐藤知哉 伊藤直树 于 2019-07-11 设计创作，主要内容包括：提供了一种具有端子的电线及其制造方法。在具有端子的电线中,在芯线夹在保护构件和端子接头之间的状态下,保护构件、芯线和端子接头通过从超声波焊头经由保护构件施加的超声波振动彼此一体地连接。因此,超声波焊头不可能直接按压芯线,并且超声波焊头的按压部分的边缘(特别是后边缘)不可能与芯线直接接触。由此,在超声波接合的时候,可以缓和由于超声波焊头的按压部分的边缘(特别是后边缘)引起的相对于芯线的应力集中,并且可以抑制芯线的断开。(Provided are an electric wire with a terminal and a method of manufacturing the same. In the electric wire with the terminal, the sheathing member, the core wire, and the terminal fitting are integrally connected to each other by ultrasonic vibration applied from the ultrasonic horn via the sheathing member in a state where the core wire is sandwiched between the sheathing member and the terminal fitting. Therefore, the ultrasonic horn cannot directly press the core wire, and the edge (particularly, the rear edge) of the pressed portion of the ultrasonic horn cannot directly contact the core wire. Thereby, at the time of ultrasonic bonding, stress concentration with respect to the core wire due to the edge (particularly, the rear edge) of the pressed portion of the ultrasonic horn can be relaxed, and disconnection of the core wire can be suppressed.)

具有端子的电线及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电线，其具有通过将端子超声接合到暴露于电线端子的芯线而形成的端子，以及制造该电线的方法。

背景技术

作为现有技术中具有端子的电线(其中端子通过超声波接合连接到芯线)，已知在下面的专利文献中描述的具有端子的电线。

在具有端子的电线中，如图12所示，端子加工电线101的芯线102夹在放置在砧座104上的板状端子接头103和超声波焊头105之间，并且芯线102和端子接头103通过在加压状态下施加超声波振动而连接。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：JP-A-2016-004762

发明内容

然而，在具有端子的传统电线的情况下，超声波焊头105的边缘105a与芯线102直接接触。因此，在伴随超声波接合的加压时，由于超声波焊头105的边缘105a引起的应力集中可能在芯线102的剪切方向上发生，并且芯线102的一部分(股线)102a可能断开(参见图12中的局部放大视图)。

本发明是针对这些技术问题而设计的，并且本发明的目的在于提供一种能够抑制超声波接合时芯线断开的具有端子的电线及其制造方法。

本发明是一种具有端子的电线，其中从电线的端部暴露的芯线通过超声波接合连接到端子。在一个方面中，所述芯线在夹在所述保护构件和所述端子之间的状态下，通过从超声波焊头经由所述保护构件在加压状态下施加的超声波振动一体地连接到所述保护构件和所述端子。

在具有端子的电线的另一方面中，期望在与芯线正交并且与加压方向正交的方向上，所述保护构件的尺寸设定为与所述超声波焊头的与所述保护构件接触的末端部分的尺寸基本相同。

这样，由于保护构件的宽度尺寸被设定为与超声波焊头的末端部分的宽度尺寸基本相同，因此可以在保护构件的宽度方向上保护芯线而不会过度或不足。

在具有端子的电线的又一方面中，期望在与芯线正交并且与加压方向正交的方向上，所述保护构件的尺寸优选地等于或大于所述超声波焊头的与保护构件接触的末端部分的尺寸减去所述芯线的股线的直径得到的尺寸，并且等于或小于所述超声波焊头的末端部分的尺寸。

这样，由于保护构件的宽度尺寸的下限通过从超声波焊头的末端部分的宽度尺寸减去芯线的直径而获得，因此构成芯线的线(所有股线)在保护构件的宽度方向上与保护构件重叠，并且芯线的股线不从保护构件突出。结果，可以有效地抑制芯线的断开。

此外，由于保护构件的宽度尺寸的上限被设定为超声波焊头的末端部分的宽度尺寸，因此保护构件的多余部分减少，并且可以提高保护构件的材料的产量。结果，可以降低具有端子的电线的制造成本。

在具有端子的电线的又一方面中，在与芯线正交并且与加压方向正交的方向上，所述保护构件的尺寸优选地是所述超声波焊头的与保护构件接触的末端部分的尺寸的2/3以上，并且小于所述超声波焊头的末端部分的尺寸。

当芯线被超声波焊头加压时，特别地，应力集中可能发生在具有大的压碎余量的超声波焊头的末端部分的尺寸的2/3的区域中。因此，由于保护构件的宽度尺寸的下限被设定为超声波焊头的末端部分的宽度尺寸的2/3，因此可以通过保护构件保护可能发生应力集中的区域，同时抑制保护构件的材料成本。结果，可以实现抑制芯线的断开和降低制造成本(保护构件的材料成本)。

此外，由于保护构件的宽度尺寸被设定为等于或大于超声波焊头的末端部分的宽度尺寸的2/3并且小于超声波焊头的末端部分的宽度尺寸，保护构件可以相对于芯线在接合后宽度尺寸相对于保护构件的宽度尺寸相对较大的预定范围内共用。结果，不需要为在接合芯线之后的每个宽度尺寸准备保护构件，并且可以提高具有端子的电线的生产率并且可以降低制造成本。

根据具有端子的电线的又一方面，期望保护构件在面向芯线的侧表面的边缘处具有倒角部分。

特别地，当保护构件的宽度尺寸小于超声波焊头的末端部分的宽度尺寸时，芯线可以在平行于芯线的方向上被保护构件的两侧边缘按压。因此，通过在面对保护构件的芯线的侧表面上提供倒角部分，可以抑制由于保护构件两侧的边缘引起的应力集中，并且即使在与芯线平行的方向上也可以抑制对芯线的损坏。

在具有端子的电线的又一方面中，在与芯线正交并且与加压方向正交的方向上，所述保护构件的尺寸设定为大于焊头的与所述保护构件接触的末端部分的尺寸。

这样，由于保护构件的宽度尺寸被设定为大于超声波焊头的末端部分的宽度尺寸，保护构件可以相对于芯线在接合后宽度尺寸相对于保护构件的宽度尺寸相对较小的预定范围内共用。结果，不需要为在接合芯线之后的每个宽度尺寸准备保护构件，并且可以提高具有端子的电线的生产率并且可以降低制造成本。

在具有端子的电线的又一方面中，在与芯线平行的方向上，所述保护构件的尺寸设定为大于超声波焊头的与所述保护构件接触的末端部分的尺寸。

由于保护构件的深度尺寸被设定为大于超声波焊头的末端部分的深度尺寸，因此超声波焊头的末端部分不可能在芯线的近端侧上直接按压芯线。结果，可以有效地抑制芯线的断开。

在具有端子的电线的又一方面中，期望在加压方向上，所述保护构件的尺寸设定为等于或大于芯线的股线的直径。

这样，由于保护构件的厚度尺寸被设定为至少等于或大于芯线的股线的直径，因此保护构件可承受剪切力，该剪切力可以由芯线的每根股线至少从超声波焊头的末端部分接收。换句话说，保护构件可以确保能够承受可以由芯线的每个股线从超声波焊头的按压部分接收的剪切力的刚性。因此，可以通过保护构件有效地抑制芯线的断开。

在具有端子的电线的又一方面中，期望保护构件由与芯线相同的材料形成。

这样，由于保护构件由与芯线相同的材料形成，因此可以获得通过超声波接合在保护构件和芯线之间的良好连接，并且保护构件和芯线可以更牢固地连接。

从另一角度，本发明是一种制造具有端子的电线的方法，其中从电线的端部暴露的芯线和端子接头通过超声波接合连接。在其一个方面，该方法包括将端子接头放置在砧座上，将芯线设置在端子接头上，和将保护构件设置在芯线上的步骤，以及在所述芯线经由所述保护构件压靠在所述端子上的状态下，通过设置在砧座上方的超声波焊头经由保护构件施加超声波振动，由此，将所述保护构件、芯线和端子接头一体地连接的步骤。

根据本发明，由于芯线在夹在板状保护构件和端子接头之间的状态下被超声波接合，因此超声波焊头的末端部分不可能在超声波接合时直接按压芯线。也就是说，超声波焊头的末端部分的边缘不可能与芯线直接接触。结果，在超声波接合时由于超声波焊头的末端部分的边缘引起的相对于芯线的应力集中被缓和，并且可以抑制芯线的断开。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的具有端子的电线的透视图；

图2是示出根据本发明的第一实施例的具有端子的电线的超声波接合前的状态的透视图；

图3是从A方向观察的图2的箭头视图；

图4是沿着图3的B-B线截取的剖视图；

图5A是与图3对应的示出超声波接合后的状态的箭头视图，并且图5B是沿图5A的C-C线截取的剖视图；

图6A是根据本发明第一实施例的变形例的具有端子的电线的透视图，并且图6B是沿图6A的D-D线截取的剖视图；

图7A是根据本发明的第二实施例的具有端子的电线的透视图，并且图7B是沿图7A的E-E线截取的剖视图；

图8是示出根据本发明的第二实施例的具有端子的电线的超声波接合前的状态的前视图；

图9A是根据本发明的第二实施例的变形例的具有端子的电线的透视图，并且图9B是沿着图9A的B-B线截取的剖视图；

图10是根据本发明的第三实施例的具有端子的电线的透视图；

图11是示出根据本发明的第三实施例的具有端子的电线的超声波接合前的状态的前视图；以及

图12是示出具有端子的电线在超声波接合中的状态的剖视图。

具体实施方式

以下，将参照附图描述根据本发明的具有端子的电线及其制造方法的实施例。

(具有端子的电线的配置)

将参照图1至图4详细描述根据本实施例的具有端子的电线的具体配置。

如图1所示，在根据本实施例的具有端子的电线中，在通过去除电线1的端子处的绝缘涂层2而暴露的芯线3夹在保护构件5和端子接头4之间的状态下执行超声波接合。因此，保护构件5、芯线3和端子接头4一体地连接(接合)。

电线1是铝电线，其中芯线3由例如铝绞线形成。然后，去除电线1的端子的预定范围内的绝缘涂层2，并且由此暴露的芯线3的末端部分通过超声波接合而连接(接合)到端子接头4的近端部分。具体地，通过利用超声波接合加压，具有端子接头4的连接区域(超声波接合区域)沿着端子接头4被压扁成大致矩形板状。除了铝电线之外，电线1可以是由另一种导电金属材料制成的电线，例如铜电线，其中芯线3例如由铜形成。另外，电线1可以由铜合金或铝合金形成。电线1可以通过对铜线或铝线进行电镀(例如，Sn，Ni等)来形成，或者可以通过将碳纳米管添加到诸如铜或铝的导电材料中来形成。

端子接头4由导电金属材料(例如铜或铝)形成为大致平板形状。尽管通过图1的图示，端子接头4形成为简单的板形，但是本发明不限于此。换句话说，除了板状构件之外，例如，端子接头4可以是具有与末端部分一体形成的所谓的圆形或Y形端子连接部分的端子接头，并且端子接头4本身可以配置为接线构件。

保护构件5由铝形成，其与电线1的芯线3的材料相同，并且形成为大致平板形状。更具体地，保护构件5形成为矩形平板形状，在平面图和横截面中均具有矩形形状。保护构件5不需要限于与电线1的芯线3相同的材料，并且可以由与电线1的芯线3的材料不同的材料形成。具体地，例如，由铝制成的保护构件5可以用于铜线。

除了铝之外，保护构件5可以由诸如铜这样的另一种导电金属形成。此时，保护构件5的材料不仅可以是纯铝或纯铜，还可以是其合金(铝合金或铜合金)，并且可以在铝或铜上电镀(例如，Sn，Ni等)。另外，保护构件5可以通过将碳纳米管添加到诸如铝或铜的导电材料中来形成。

此外，保护构件5不仅可以由金属材料形成，而且可以由例如树脂材料形成。也就是说，树脂材料可以用作保护构件5的材料，只要树脂材料可以连接到芯线3而不通过超声波接合焊接到后面描述的超声波焊头7(参见图2)。

此外，如图3所示，在与保护构件5的芯线3垂直的方向上的尺寸(下文中简称为“宽度尺寸”)X被设定为与稍后描述的超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx基本相同。更具体地，当超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸是Wx并且芯线3的股线(构成芯线3的一根金属线)3a的直径是D时，保护构件5的宽度尺寸X设定为满足“(Wx-D)≤X≤Wx”。也就是说，保护构件5的宽度尺寸X等于或大于超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx减去芯线3的股线3a的直径D并且等于或小于超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx。

此外，当Wy表示稍后描述的超声波焊头7的按压部分72的深度尺寸时，在与保持构件5的芯线3平行的方向上的尺寸(下文中简称为“深度尺寸”)Y被设定为满足“Wy≤Y”。也就是说，保护构件5的深度尺寸Y被设定为等于或大于超声波焊头7的按压部分72的深度尺寸Wy。

另外，当D表示芯线3的股线3a的直径时，在与保护构件5的芯线3垂直并且与超声波焊头7上下移动的方向平行的方向上的尺寸(下文中，简称为“厚度尺寸”)Z设定为满足“D≤Z”。也就是说，保护构件5的厚度尺寸Z设定为等于或大于芯线3的线3a的直径D。

(制造具有端子的电线的方法)

在描述制造具有端子的电线的方法之前，将参照图2至图4描述用于电线与端子的超声波接合的超声波接合装置。

如图2至图4所示，超声波接合装置包括：砧座6，其用作具有基本光滑的上表面的基座；超声波焊头7，其设置成可在砧座6上方上下移动；以及一对夹紧构件8，其将端子接头4的两个侧边缘保持并夹紧(固定)在砧座6上。

超声波焊头7包括形成为相对宽的宽度的焊头主体71和对应于本发明中的超声波焊头7的末端部分的按压部分72，其在焊头主体71的末端部分以阶梯方式形成并且通过保护构件5将芯线3压靠在端子接头4上。也就是说，超声波焊头7将待接合的端子接头4、芯线3和保护构件5夹在砧座6和超声波焊头7之间，并通过按压部分72经由保护构件5将芯线3压靠在端子接头4上来施加超声波振动。

夹紧构件8,8具有大致矩形的块状形状，并且以比超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx略宽的间隔(跨度)设置，并且设置成能够在垂直方向上以与超声波焊头7相同的方式上下移动。也就是说，夹紧构件8,8在升起状态下松开，并且端子接头4通过在下降状态下通过下表面8a，8a的内边缘夹紧端子接头4的外边缘而固定在砧座6上。

在下文中，将参照图2至图5详细描述根据本实施例的制造具有端子的电线的方法。在附图的描述中，为方便起见，芯线3的末端侧被描述为“前”，并且芯线3的近端侧被称为“后”。

首先，如图2至4所示，端子接头4被放置在砧座6上并夹紧。之后，通过去除电线1的端子的绝缘涂层2而暴露的芯线3***在一对夹紧构件8,8之间，然后设置在端子接头4的近端部分上，然后保护构件5设置在***夹紧构件8,8之间的芯线3上。

随后，如图5A和5B所示，在超声波焊头7下降并且通过超声波焊头7的按压部分72将芯线3压靠在端子接头4上的状态下，超声波振动被施加到保护构件5、芯线3和端子接头4。此时，在超声波焊头7的按压部分72中，在包括与芯线3正交的边缘(特别是后边缘72b)的面对保护构件5的整个按压表面72a不与芯线3直接接触但与保护构件5接触的状态下(参见图4)，芯线3经由保护构件5加压。

当通过加压施加超声波振动时，保护构件5、芯线3和端子接头4一体地连接，并且完成具有端子的电线。具体地，如图5A和5B所示，在保护构件5和芯线3中，在通过超声波焊头7的按压部分72加压而施加超声波振动的超声波连接区域中，保护构件5和芯线3被压扁成扁平形状，并通过超声波焊头7的按压表面72a整体连接。另一方面，在作为超声波连接区域的后端侧上的区域的非连接区域中，芯线3形成为锥形形状，使得厚度Wz朝向前端侧逐渐减小，并且从超声波焊头7的按压表面72a突出的保护构件5的后端部分5a沿着锥形芯线3弯曲。最后，通过升高超声波焊头7并松开夹紧构件8,8，取出具有端子的电线，完成具有端子的电线的制造。

(实施例的效果)

在下文中，将详细描述根据该实施例的具有端子的电线的效果。

根据制造具有端子的电线的传统方法，如图12所示，超声波焊头105的边缘105a直接接触芯线102。因此，在超声波接合中加压时，由于超声波焊头105的边缘105a引起的应力集中可能在芯线102的剪切方向上发生，并且芯线102的一部分(股线)102a可能断开(参见图12中的局部放大视图)。

相反，根据本实施例的具有端子的电线及其制造方法，芯线3夹在保护构件5和端子接头4之间的状态下，保护构件5、芯线3和端子接头4通过经由保护构件5施加的超声波振动而彼此连接。换句话说，在超声波接合时，芯线3在受到保护构件5保护的状态下通过经由保护构件5施加超声波振动的超声波焊头7加压。因此，超声波焊头7不可能直接按压芯线3，并且超声波焊头7的按压部分72的边缘(特别是后边缘72b)不可能与芯线3直接接触。结果，在超声波接合的时候，可以缓和由于超声波焊头7的按压部分72的边缘(特别是后边缘72b)引起的相对于芯线3的应力集中，并且可以抑制芯线3的断开。

在本实施例中，由于保护构件5的宽度尺寸X被设定为与超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx基本相同，因此可以在保护构件5的宽度方向上保护芯线3而不会过度或不足。结果，由于保护构件5的宽度尺寸X不足，芯线3不会损坏，并且可以减少保护构件5的多余材料。

此外，在本实施例中，保护构件5的宽度尺寸的下限通过从超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx减去芯线3的股线3a的直径D而获得。因此，在保护构件5的宽度方向上，构成芯线3的股线3a(所有股线3a)与保护构件5重叠，并且股线3a不从保护构件5突出。结果，可以有效地抑制芯线3的断开。

另外，在本实施例中，由于保护构件5的宽度尺寸的上限被设定为超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx，因此保护构件5的多余部分减少，并且可以提高保护构件5的材料的产量。结果，可以降低具有端子的电线的制造成本。

在本实施例中，由于保护构件5的深度尺寸Y被设定为大于超声波焊头7的按压部分72的深度尺寸Wy，因此超声波焊头7的按压部分72(特别是后边缘72b)不可能在芯线3的近端侧上直接按压芯线3。结果，可以更有效地抑制芯线3的断开。

此外，在本实施例中，由于保护构件5的厚度尺寸Z被设定为至少等于或大于芯线3的股线3a的直径D，因此保护构件5可承受芯线3的每根股线3a可以至少从超声波焊头7的按压部分72接收的剪切力。换句话说，保护构件5可以确保能够承受芯线3的每个股线3a可以从超声波焊头7的按压部分72接收的剪切力的刚性。结果，可以通过保护构件5进一步有效地抑制芯线3的断开。

此外，在本实施例中，由于保护构件5由与芯线3相同的材料形成，因此通过超声波接合可以获得在保护构件5和芯线3之间的良好连接，并且保护构件5和芯线3可以更牢固地连接。

(变形例)

尽管在本实施例中端子接头4简单地形成为平板形状，但是如图6A和6B所示，端子接头4可以具有形成为U形横截面的超声波连接区域，即，与芯线3的连接区域4a。

如上所述，由于具有芯线3的连接区域4a形成为U形横截面，因此超声波接合可以在芯线3和保护构件5的宽度方向上的位置偏差被抑制的状态下进行，并且可以提高具有端子的电线的生产率和质量。

[第二实施例]

图7A，7B和8示出了根据本发明的具有端子的电线及其制造方法的第二实施例。在本实施例中，修改了根据第一实施例的保护构件5的构造，并且其他构造与第一实施例的构造相同。因此，与第一实施例中相同的组件由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

如图7A、7B和8所示，在本实施例中，保护构件5的宽度尺寸X被设定为超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx的2/3以上并且小于超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx。在面对保护构件5的芯线3的侧表面中，在宽度方向(X方向)的两侧边缘上形成具有例如R锥形形状(横截面为弧形)的倒角部分5b。倒角部分5b不仅可以形成为R锥形形状，而且可以形成为例如倒角形状(横截面为直线形)。

这里，当伴随超声波接合的加压时芯线3被超声波焊头7压扁时，应力集中可能发生在具有大的压碎余量的宽度方向(X方向)的区域中，即，在超声波焊头7的按压部分72的中央部分中以及在按压部分72的宽度尺寸Wx的2/3的区域中。

因此，在本实施例中，保护构件5的宽度尺寸的下限设置为超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx的2/3。结果，可以用保护构件5保护可能发生应力集中的区域，同时抑制保护构件5的材料成本。结果，可以抑制芯线3的断开，并且可以降低制造成本(保护构件5的材料成本)。

此外，在本实施例中，由于保护构件5的宽度尺寸X被设定为等于或大于超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx的2/3并且小于超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx，保护构件5可以相对于芯线3在接合后宽度尺寸相对较大的预定范围内共用。因此，不需要根据接合芯线3之后的宽度尺寸(对于接合后的每个宽度尺寸)制造保护构件5，并且可以提高具有端子的电线的生产率并且可以降低制造成本。

如上所述，在本实施例中，保护构件5的宽度X设定为小于超声波焊头7的按压部分72的宽度Wx，保护构件5的两侧边缘可以在与芯线3平行的方向上按压芯线3。

因此，在本实施例中，倒角部分5b设置在保护构件5的面对芯线3的侧表面的宽度方向(X方向)上的两侧边缘上。因此，可以抑制由于保护构件5的宽度方向(X方向)上的两个侧边缘引起的应力集中，并且也可以在平行于芯线3的方向上抑制芯线3的损坏。

(变形例)

虽然在本实施例中芯线3的压缩余量相对较小并且保护构件5层叠在芯线3上，例如，如图9A和9B所示，芯线3的由超声波焊头7的压缩余量可以很大，直到保护构件5嵌入凹入变形的芯线3中。

[第三实施例]

图10和11示出根据本发明的第三实施例的具有端子的电线。在本实施例中，修改了根据第一实施例的保护构件5的构造，并且其他构造与第一实施例的构造相同。因此，与第一实施例中相同的组件由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

如图10和11所示，在本实施例中，保护构件5的宽度尺寸X设置为大于超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx。基于尺寸差异，超过超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx的保护构件5的多余侧部分5d，5d朝向与芯线3相对的一侧(按压部分72侧)弯曲。也就是说，当通过超声波焊头7的按压部分72将保护构件5推到夹紧构件8,8之间时，在两侧部分5d，5d分别夹在超声波焊头7的按压部分72和夹紧构件8,8的内上边缘8b，8b之间并且相对于芯线3弯曲到相对侧(按压部分72侧)的状态下，中央平坦部分5c连接(接合)到芯线3。以这种方式，保护构件5通过超声波焊头7沿着超声波焊头7的按压部分72的末端部分的外形弯曲成凹形，并且中央平坦部分5c整体地连接到芯线3(见图10)。

在本实施例中，由于保护构件5的宽度尺寸X被设定为大于超声波焊头7的按压部分72的宽度尺寸Wx，保护构件5可以相对于芯线3在接合后宽度尺寸相对较小的预定范围内共用。因此，不需要根据接合芯线3之后宽度尺寸(对于接合后的每个宽度尺寸)制造保护构件5，并且可以提高具有端子的电线的生产率并且可以降低制造成本。

本发明不限于上述实施例中例示的配置，并且可以根据应用目标的规格等自由地改变，而不脱离本发明的精神。

此外，在上述每个实施例中，板状构件被示出和描述为根据本发明的保护构件，但是本发明不限于这种板状构件，并且可以采用诸如形成为平缓弧形这样的其他形式，只要可以在电线上进行超声波接合即可。