技術 接続端子

0001

本発明は、車両用のガラス板に設けられた導電部に固定される接続端子、接続端子ユニット、及び接続端子の固定方法に関する。

0002

例えば、特許文献１には、自動車のガラス板の導電層に接続される接続端子が開示されている。このような接続端子には、ケーブルなどが接続され、接続端子を介して導電層に給電が行われる。

0003

特表２０１４−５１９１４９号公報

0004

ところで、上記のような接続端子は、導電層に半田を介して固定される。しかしながら、接続端子が何かに引っ掛かったり、あるいは接続端子に接続されているケーブルが不意に引っ張られると、半田、導電層、またはガラス板にクラックが生じるおそれがある。

0005

本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、外力が作用した場合でも、導電層やガラス板にクラックが生じるのを防止することができる、接続端子及びその固定方法を提供することを目的とする。

0006

本発明に係る接続端子は、車両用のガラス板に設けられた導電部に固定される接続端子であって、前記導電部に固定される固定面を有する設置部と、前記ガラス板から離れる方向に向かって、前記設置部から延びる起立部と、前記起立部に接続され、給電が行われる給電部を有する接続部と、前記固定面に取り付けられた半田と、を備え、前記半田は、前記設置部の固定面からはみ出す突出部を備えている。

0007

上記接続端子において、前記起立部は、前記設置部の端部から延びており、前記半田の突出部は、前記設置部において前記起立部が設けられた端部からはみ出しているものとすることができる。

0008

上記接続端子において、前記接続部は、前記設置部と略平行に延びているものとすることができる。

0009

上記接続端子において、前記半田の突出部は、前記設置部の固定面から０．１〜３．０ｍｍはみ出しているものとすることができる。

0010

上記接続端子において、前記接続部は、前記設置部から離れる方向に延びているものとすることができる。

0011

上記接続端子において、前記半田の突出部は、前記接続部が延びる方向にはみ出しているものとすることができる。

0012

上記接続端子において、前記半田のヤング率は、１０〜５０ＧＰａとすることができる。

0013

上記接続端子においては、前記半田を、無鉛半田とすることができる。

0014

本発明に係る接続端子ユニットは、上述したいずれかの接続端子と、前記給電部に接続される導電ケーブルと、を備えている。

0015

上記接続端子ユニットにおいて、前記導電ケーブルは、前記設置部とは反対方向に延びるように、前記給電部に接続することができる。

0016

本発明に係る接続端子の固定方法は、上述したいずれかの接続端子を準備するステップと、前記半田を溶融させることで、前記設置部を前記導電部に固定するステップと、を備え、前記導電部に固定された後の前記半田の突出部は、前記導電部と前記起立部との間で、側面視において、外側に突出する形状に形成される。

0017

本発明に係る接続端子によれば、外力が作用した場合でも、導電層やガラス板にクラックが生じるのを防止することができる。

0018

本発明の一実施形態に係るガラス板モジュールの平面図である。
図１のガラス板モジュールに用いられる接続端子の側面図である。
図２の平面図である。
図２に示す接続端子をガラス板に取付ける方法を示す側面図である。
図２に示す接続端子をガラス板に取付ける方法を示す側面図である。
図２に示す接続端子をガラス板に取付ける方法を示す側面図である。
図６に係る接続端子の負荷時のメカニズムを説明する図である。
本発明に係る接続端子の他の例を示す側面図である。
本発明に係る接続端子の他の例を示す側面図である。
実施例に係る接続端子の側面図（ａ）及び底面図（ｂ）である。
比較例に係る接続端子の側面図（ａ）及び底面図（ｂ）である。
導電層に取付けられた実施例を示す写真である。
導電層に取付けられた比較例を示す写真である。
接着強度試験の方法を示す図である。

0019

以下、本発明に係る接続端子を車両のガラス板に固定する態様を示す一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、接続端子が固定されたガラス板モジュールの平面図である。図１に示すように、このガラス板モジュール１０は、自動車の窓枠に嵌め込まれるものである。具体的には、このガラス板モジュール１０は、ガラス板１と、このガラス板１に積層されるデフォッガ２（導電層）と、このデフォッガ２に無鉛半田４によって取り付けられる一対の接続端子３と、を備えている。各接続端子３には、車内から延びる給電用のケーブル５が取り付けられ、ケーブル５から供給される電流が接続端子３を介してデフォッガに供給される。以下、各部材について説明する。

0020

＜１．ガラス板＞
ガラス板１には、自動車用の公知のガラス板を利用することができる。例えば、ガラス板１には、熱線吸収ガラス、一般的なクリアガラス若しくはグリーンガラス、濃色のプライバシーガラス、又はＵＶグリーンガラスが利用されてもよい。ただし、このようなガラス板１は、自動車が使用される国の安全規格に沿った可視光線透過率を実現する必要がある。例えば、日射吸収率、可視光線透過率などが安全規格を満たすように調整することができる。以下に、クリアガラスの組成の一例と、熱線吸収ガラス組成の一例を示す。

0021

（クリアガラス）
ＳｉＯ2:７０〜７３質量％
Ａｌ2Ｏ3：０．６〜２．４質量％
ＣａＯ：７〜１２質量％
ＭｇＯ：１．０〜４．５質量％
Ｒ2Ｏ：１３〜１５質量％（Ｒはアルカリ金属）
Ｆｅ2Ｏ3に換算した全酸化鉄（Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3）：０．０８〜０．１４質量％

0022

（熱線吸収ガラス）
熱線吸収ガラスの組成は、例えば、クリアガラスの組成を基準として、Ｆｅ2Ｏ3に換算した全酸化鉄（Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3）の比率を０．４〜１．３質量％とし、ＣｅＯ2の比率を０〜２質量％とし、ＴｉＯ2の比率を０〜０．５質量％とし、ガラスの骨格成分（主に、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3）をＴ−Ｆｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2及びＴｉＯ2の増加分だけ減じた組成とすることができる。

0023

なお、ガラス板１の種類は、クリアガラス又は熱線吸収ガラスに限られず、実施の形態に応じて適宜選択可能である。例えば、ガラス板１は、アクリル系、ポリカーボネート系等の樹脂窓であってもよい。

0024

また、本実施形態に係るガラス板１の厚みは、特には限定されなくてもよい。ただし、軽量化の観点からは、ガラス板１の厚みは、２．２〜５．１ｍｍの範囲で設定されてもよく、２．４〜３．８ｍｍの範囲で設定されてもよく、２．７〜３．２ｍｍの範囲で設定されてもよい。更に、ガラス板１の厚みは３．１ｍｍ以下となるように設定されてもよい。

0025

また、このようなガラス板１は、単一のガラス板のほか、複数のガラスで樹脂などの中間膜を挟持した合わせガラスであってもよい。

0026

＜２．デフォッガ＞
次に、デフォッガ２について説明する。図１に示すように、デフォッガ２は、ガラス板１の両側縁に沿って上下方向に延びる一対の給電用の第１バスバー２１及び第２バスバー２２を備えている。両バスバー２１、２２の間には、複数の水平エレメント２３が所定間隔をおいて平行に配置されている。

0027

そして、第１バスバー２１に取り付けられる接続端子３から電流が供給され、第２バスバー２２に取り付けられる接続端子は、ケーブル５を介して接地されている。この構成によって、デフォッガ２に電流が供給されると、水平エレメント２３に防曇用の熱が発生するようになっている。なお、バスバー２１，２２や水平エレメント２３は、例えば、導電性の銀ペーストをガラス板１の表面上に印刷し焼成することによって形成される。ただし、デフォッガ２を構成する材料は、この銀ペーストに限定されず、適宜選択可能である。

0028

＜３．接続端子＞
次に、接続端子について図２及び図３を参照しつつ説明する。図２は接続端子の側面図、図３は接続端子の平面図である。以下では、説明の便宜のため、図２に示す方向に沿って説明を行う。具体的には、図２の上下方向を上下方向、図２の左右方向を前後方向、図３の上下方向を左右方向または幅方向と称して説明を行うこととする。

0029

図２及び図３に示すように、本実施形態に係る接続端子３は、例えば、板状の金属などの導電性材料を折り曲げて一体的に形成された端子本体３０と、この端子本体３０に取り付けられた無鉛半田４と、を備えている。端子本体３０は、デフォッガ２のバスバー２１，２２に設置される一の板状の設置部３１を備えている。設置部３１は、全体として矩形状に形成されているが、前端側が円弧状に形成されている。そして、この設置部３１の下面（固定面）３１１が、無鉛半田４を介してバスバー２１，２２に固定される。設置部３１の前後方向の長さは、例えば、３〜１５ｍｍ、より好ましくは４〜１２ｍｍとすることができる。

0030

設置部３１の後端部には、上方に起立する板状の起立部３２が一体的に連結されている。起立部３２は、矩形状に形成されており、設置部３１に対して約９０度の角度で起立している。なお、設置部３１に対する起立部３２の角度αは特には限定されないが、８０〜１５０度であることが好ましく、８０〜１２０度であることがさらに好ましい。このように、角度αを８０度以上にすることで、後述するように、無鉛半田４が重力に抗して設置部３１から接続部３３へと移動するのを防止することができる。一方、１５０度以下とすることで、後述するように無鉛半田４を加熱する際の作業性を確保することができる。

0031

そして、起立部３２の上端部には、後方へ向かって水平に延びる板状の接続部３３が一体的に連結されている。接続部３３は、平面視矩形状に形成されており、その左右の両側には、下方に延びる一対の保持部（給電部）３４が一体的に連結されている。ここで、設置部３１の下面から接続部３３の下面までの、ガラス板１の垂線方向の距離Ｌは、２ｍｍ以上であることが好ましく、２．５ｍｍ以上であることがさらに好ましく、３ｍｍ以上であることが特に好ましい。これは、距離Ｌを２ｍｍ以上とすることで、後述するように、無鉛半田４が重力に抗して設置部３１から接続部３３へと移動するのを防止するためである。また、接続部３３の前後方向の長さは、例えば、５〜３０ｍｍ、より好ましくは８〜２５ｍｍとすることができる。これは、接続部３３の長さが長すぎると接続端子３０の設置スペースが十分に確保できないからである。一方、接続部３３の長さが短すぎると、後述するように、接続部３３に作用する力を吸収しがたくなり、半田４に過度な力が作用してデフォッガ２から剥がれるおそれがあることによる。

0032

また、各保持部３４には、接続部３３の後端側に配置される第１保持片３４１と、この第１保持片３４１よりも下方への長さが短く、前端側に配置される第２保持片３４２と、を備えている。このように、両保持部３４は、接続部３３上で設置部３１よりも後端側に配置されている。そして、後述するように、両保持部３４の間にケーブル５を配置し、両保持部３４を加締めることで、ケーブル５は保持部３４に固定される。

0033

接続端子３０は、上記のように一枚の板材によって形成されているが、この板材の厚みは、例えば、０．１〜２．０ｍｍ、好ましくは０．４〜１．０ｍｍとすることができる。これは、板材が薄すぎると、ケーブル５を上方に持ち上げたとき、接続部３３が起立部３２に対して簡単に曲がるため、好ましくないからである。一方、板材が厚すぎると、上記のように、接続部３３に作用する力を吸収しがたくなり、半田４に過度な力が作用してデフォッガ２から剥がれるおそれがあることによる。

0034

＜４．半田＞
次に、端子本体３０の設置部３１に塗布される無鉛半田４について説明する。図２及び図３に示すように、無鉛半田４は、概ね板状に形成され、設置面３１の下面３１１全体に取り付けられている。さらに、この無鉛半田４は、設置部３１の後端から後側にはみ出す突出部４１を有している。突出部４１は、設置部３１の後端、つまり設置部３１と起立部３２との連結部分から接続部３１が延びる方向に突出しており、その突出長さｂは、例えば、０．１〜３．０ｍｍとすることが好ましく、０．３〜２．５ｍｍとすることがさらに好ましい。これは、０．１ｍｍ以上とすることで、固化後の無鉛半田が後述するように側面視で扇形状に形成できるからである。一方、３．０ｍｍより大きいと、無鉛半田が接続部３３と接触する高さまで盛り上がってしまう。このような形状においては、特に接続部３３に上方への折り曲げの力が強く加わると、接続部３３と起立部３２が半田から外れてしまいやすくなるからである。また、無鉛半田４の厚みは、例えば、０．３〜１．５ｍｍとすることができる。なお、無鉛半田４の突出部４１は、後述するように、固定時には、その下面がバスバー２１，２２に接触するが、その上面４１１は、接続端子３に接しておらず、且つバスバー２１，２２にも接触しない面を構成している。

0035

このような無鉛半田４は、予め板状に形成された後、その一部を溶融して、設置部３１に固定することができる。また、無鉛半田４を構成する材料は、特には限定されないが、例えば、インジウム系、ビスマス系、スズ系、スズ−銀系、スズ−亜鉛系等の無鉛半田を用いることができる。特に、インジウム系の無鉛半田は、柔らかい材料であるため、残留応力によるガラス板の破損を抑制することができる。また、応力集中を緩和するため、融点が１５０℃以下であるインジウム系等の柔らかい無鉛半田を用いることが好ましい。

0036

＜５．接続端子の取付け＞
次に、接続端子の取付け方法について、図４〜図６を参照しつつ説明する。まず、図４に示すように、両保持部３４の間にケーブル５を配置し、両保持部３４を加締めることで、ケーブル５を接続部３３の下面側に固定する。なお、ケーブル５は、接続端子３の両保持部３４との接続部を除いてゴム等の非導電性部材で被覆されている。

0037

続いて、上記のように準備された接続端子３をバスバー２１，２２に固定する。まず、図５に示すように、バスバー２１，２２上に接続端子３を配置する。すなわち、無鉛半田４がバスバー２１，２２と接するように配置する。このとき、無鉛半田４の突出部４１の上面４１１は、接続端子３、バスバー２１，２２のいずれにも接触していない。続いて、端子本体３０の設置部３１の上面側を加熱する。これにより、設置部３１を介して無鉛半田４に熱が伝導し、無鉛半田４が溶融する。その結果、図６に示すように、無鉛半田４は設置部３１とバスバー２１，２２との間で押し広げられ、ガラス板１の面方向に広がる。この過程において、設置部３１からはみ出した無鉛半田４の突出部４１は、起立部３２に沿って上方にも広がりつつ、最終的には側面視において起立部３２とガラス板１との間で扇形をなすように円弧状に突出した形状になる。すなわち、側面視において、起立部３２と接する無鉛半田４の上端ｂと、バスバー２１、２２と接する無鉛半田４の後端ｃとを結ぶ線Ｋよりも、無鉛半田４が外部に突出するように形成される。なお、無鉛半田４が突出する形状は特には限定されないが、側面視において、線Ｋよりも外部に突出する形状であることが好ましい。その後、無鉛半田４の固化に伴い、設置部３１がバスバー２１，２２に固定される。

0038

＜６．特徴＞
以上のように、本実施形態に係るガラス板モジュールによれば、次の効果を得ることができる。

0039

(1) 本実施形態に係る接続端子３では、設置部３１に取り付けられた無鉛半田４に、設置部３１からはみ出す突出部４１を予め設けているため、無鉛半田４が溶融すると、突出部４１はガラス板１（バスバー２１，２２）に沿って広がる。そのため、無鉛半田４による接着強度を向上することができる。特に、突出部４１は、設置部３１において、起立部３２が設けられた端部からはみ出しているため、溶融した無鉛半田４が起立部３２に沿って上方にも広がる。これにより、無鉛半田４は、起立部３２も含めて接続端子３をバスバー２１，２２に固定することができるため、接着強度を向上することができる。さらに、無鉛半田４の突出部４１は、起立部３２に沿って上方に広がることにより、側面視において起立部３２とガラス板１との間で扇形をなすように円弧状に突出した形状（上記線Ｋよりも外部に突出する形状）になる。したがって、設置部３１と起立部３２との連結部分付近を覆う無鉛半田の量が多くなり、これによって、この連結部分付近Ｇとバスバー２１，２２との接着強度をさらに向上することができる。

0040

ここで、図７に示すように、接続部３３の後端部に、例えば、上向きの力Ｆが作用すると、この力Ｆの回転モーメントにより、接続端子３には、上記連結部分付近Ｇに応力が集中するが、本実施形態では、上記のように連結部分付近Ｇの接着強度を向上しているため、バスバー２１，２２やガラス板１にクラックが生じるのを防止することができる。

0041

以上より、接続端子３の接続部３３に外力が作用した場合、例えば、作業者や作業道具が接触したり、あるいはケーブル５が意図せず引っ張られたりした場合であっても、上記のようにバスバー２１，２２やガラス板１にクラックが生じたり、あるいは接続端子３がバスバー２１，２２から離脱するのを防止することができる。特に、無鉛半田４は硬いため、例えば、有鉛半田に比べてクラックが生じやすいが、本実施形態に係る接続端子３では、無鉛半田４を用いたとしても、クラックが生じるのを防止することができる。

0042

(2) 本実施形態に係る接続端子３では、起立部３２が設けられているが、保持部３４によって接続部３３の下面側でケーブル５を保持しているため、接続端子３のガラス板１からの突出高さを抑えることができる。したがって、接続端子３が、作業者、作業道具などに接触するのを抑制することができる。また、保持部３４が接続部３３の上面から突出しないため、接続端子３をコンパクトな構造とすることができる。
(3) 設置部の端部に上方に立ち上がる起立部を設けているため、溶融した無鉛半田４が重力に抗して、接続部３３まで移動しがたくなり、設置部と起立部との連結部分付近に貯めることができるため、クラックの発生をさらに確実に防止することができる。

0043

＜７．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。そして、以下に示す複数の変形例は適宜組合わせることが可能である。

0044

＜１＞
設置部３１、起立部３２、及び接続部３３の形状は、特には限定されず、種々の形状にすることができる。例えば、接続部３３は、ガラス板１と平行でなくてもよく、垂直以外の角度で起立部３２と交差していてもよい。また、例えば、図８に示すように、設置部３１の下面に、複数の凸部３１５を形成し、無鉛半田４との接触面積を大きくすることもできる。また、このような凸部３１５を設け、この凸部３１５がバスバー２１，２２に接するようにすることで、設置部３１とバスバー２１，２２との間に配置される無鉛半田４の厚みを一定にすることができる。これにより、設置部３１とバスバー２１，２２との間に配置される無鉛半田４の量が少なすぎたり、多すぎたりすることを防止することができ、接着強度を均一にすることができる。さらに、接続部３３は、前後方向に延びている必要はなく、左右方向（幅方向）に延びていて、左右方向からケーブル５を接続していてもよい。

0045

また、上記実施形態では、接続部３３は、設置部３１とは反対側に延びているが、図９に示すように、起立部３２の上端から設置部３１と同じ方向に接続部３３が延びていてもよい。すなわち、設置部３１、起立部３２、及び接続部３３が側面視においてＵ字状に連結されていてもよい。

0046

上記実施形態では、起立部３２は、設置部３１の端部から上方に延びているが、設置部３１の端部以外の箇所から上方に延びていてもよい。さらに、設置部３１を２個設けることもできる。

0047

＜２＞
上記実施形態では、接続部３３とケーブル５とを、保持部３４の加締めによって固定しているが、これに限定されない。すなわち、本発明の給電部として、接続部３３に給電を行う種々の方法を適用することができる。例えば、ケーブル５の先端にコネクタを取付け、このコネクタを接続部３３に嵌め込んだり、半田や導電性の接着剤によって、ケーブル５と接続部３３とを固定することもできる。また、接続端子３の、ガラス板１からの突出高さに制限がなければ、ケーブル５を接続部３３の上面側に固定することもできる。

0048

＜３＞
上記実施形態においては、無鉛半田４を用いているが、これ以外の有鉛半田を用いることもできる。また、材料にかかわらず、例えば、ヤング率が、１０〜５０ＧＰａの半田を用いると、応力に対する耐性が高くなり、外力が作用したときのクラックの発生を防止することができる。なお、ヤング率の測定方法としては、例えば、ＪＩＳ Ｚ２２８０−１９９３に規定する静的ヤング率の測定方法に準じた方法で測定することできる。このとき、ひずみゲージを用い、常温により測定を行うことができる。

0049

＜４＞
無鉛半田４の突出部４１のはみ出す方向は特には限定されず、設置部３１の周縁のいずれかからはみ出していればよい。例えば、図９に示す接続部３３の延びる方向にはみ出していてもよい。但し、上記実施形態のように設置部３１において、起立部３２が設けられた端部から延びていると、上述したように無鉛半田４による接着強度を向上できるため、好ましい。

0050

＜５＞
上記実施形態では、デフォッガ２に接続端子３を固定する例を示しているが、デフォッガ以外でも電流が供給される電装品であれば、本発明の接続端子を適用することができる。例えば、アンテナや、ウインドシールドの各種ヒーター類であってもよい。

0051

＜６＞
また、導電層の上にフラックスを塗り、その上に無鉛半田４を介して端子本体３０を固定することもできる。これにより、無鉛半田４の裾広がり形状が容易に形成できる。この場合、フラックスとしては、例えば、ガンマラックス（千住金属工業株式会社製）を用いるとよい。

0052

以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例には限定されない。

0053

＜１．実施例及び比較例の準備＞
実施例として、上記実施形態と同様の形態の接続端子を作製した。具体的には図１０に示す接続端子を作成した。材料を銅とし、寸法は図１０に示す通りである（単位はｍｍ）。設置部の下面には、突出高さが０．５ｍｍの４つの凸部が設けられている。一方、比較例として図１１に示す接続端子を作製した。実施例との主たる相違点は、無鉛半田に設置部からはみ出す突出部が設けられていない点である。なお、設置部に取り付けられた無鉛半田の厚みは、実施例及び比較例ともに、０．８ｍｍであり、凸部の高さよりも厚みが大きかった。

0054

続いて、上記のように構成された実施例及び比較例の各設置部を、無鉛半田（Ｓｎ９６．５％、Ａｇ３．５％）により、ガラス板（風冷強化したガラス板：厚み３．１ｍｍ）上に積層された導電層（材質はＡｇ）上に固定した。このとき、設置部の下面の凸部が導電層に接するように固定を行った。したがって、無鉛半田は、設置部と導電層との間で押圧され、面方向に押し広げられた。その結果、実施例に係る接続端子は、図１２に示すように、導電層に固定された。すなわち、無鉛半田のうち、導電層と起立部との間に配置された部分が、側面視において扇形になるように突出している。なお、設置部の下面から無鉛半田の最上部（図１４の符号Ａ）までの高さは、０．８ｍｍであった。一方、図１３に示すように、比較例に係る接続端子では、無鉛半田は押し広げられるものの、概ね設置部の下方に収まっており、設置部と起立部との連結部分からは突出していない。こうして形成された実施例及び比較例を、温度８０℃、湿度９５％の保管室で５００時間保管した。

0055

＜２．接着強度試験＞
次に、上記のように構成された実施例及び比較例を２個ずつ準備し、これらに接着強度試験を行った。すなわち、図１４に示すように、ケーブル５を上方に引っ張り、接続部を起立部に対して一直線上に延びる位置まで旋回させた。その過程において、ケーブル５に作用する力を測定し、導電層またはガラス板に生じるクラックが生じたときの力(単位はＮ)を測定した。結果は、以下の表１に示すとおりである。

0056

0057

実施例及び比較例において上記試験中に生じたクラックは、設置部と起立部との連結部分付近で生じた。表１に示すように、実施例はいずれのサンプルも，比較例に比べて高い力が作用したときにクラックが生じている。したがって、実施例は、比較例に比べて導電層に対する接着強度が向上することが分かった。

0058

図１２及び図１３に示すように、実施例は、比較例に比べて、設置部と起立部との連結部分付近を覆う無鉛半田の量が多いため、この部分における接着強度が向上したと考えられる。すなわち、上記のようなケーブルへの力に対して最も応力が集中しやすい箇所の接着強度が向上したため、クラックの発生が抑制されると考えられる。

0059

１ ：ガラス板
２ ：デフォッガ（導電層）
３ ：接続端子
４ ：無鉛半田
３１ ：設置部
３２ ：起立部
３３ ：接続部
３４ ：保持部（給電部）