JP6070707B2 - 電気接続構造及びそれを有する端子付きガラス板、並びに端子付きガラス板の製造方法 - Google Patents
電気接続構造及びそれを有する端子付きガラス板、並びに端子付きガラス板の製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、ガラス板と端子との電気接続構造及びそれを有する端子付きガラス板、並びに端子付きガラス板の製造方法に関する。
自動車用窓ガラス用途において、ガラス板の表面に形成された導体と端子との接合に鉛を含む半田が使用されている。近年、環境に対する負荷の低減等を理由に、鉛を含まない半田の使用が望まれている。ところが、そのような半田は、鉛の代替材料であるインジウム、錫、銀などが高額であるため、採用が進んでいない。一方、ガラス板と端子との接合手段として、鉛を含まない半田以外には、例えば導電性接着剤を使用することが提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
しかしながら、導電性接着剤では、自動車用窓ガラス用途において要求されているような充分な接着力を得ることは難しい。接着力をアップさせるために導電性接着剤の樹脂成分を多く含有させたとしても、導電性が低下する（抵抗値が上昇する）ため、充分な接着力と導電性とを両立させることは難しい。
本発明は、半田を使用しなくても、充分な接着力と導電性を確保できる、電気接続構造及びそれを有する端子付きガラス板、並びに端子付きガラス板の製造方法の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、
ガラス板と、
前記ガラス板に形成された給電部と、
前記ガラス板と対向する基部を有する端子と、
前記ガラス板と前記端子を接着する接着材と、
前記給電部と前記基部との間に配置された導電性ゴムとを備え、
前記接着材は、加熱により一旦軟化した後に硬化する熱硬化型接着剤であり、前記導電性ゴムの少なくとも両脇に位置し、
前記給電部と前記基部とが前記導電性ゴムを介して導通する、電気接続構造及びそれを備える端子付きガラス板を提供するものである。
ガラス板と、
前記ガラス板に形成された給電部と、
前記ガラス板と対向する基部を有する端子と、
前記ガラス板と前記端子を接着する接着材と、
前記給電部と前記基部との間に配置された導電性ゴムとを備え、
前記接着材は、加熱により一旦軟化した後に硬化する熱硬化型接着剤であり、前記導電性ゴムの少なくとも両脇に位置し、
前記給電部と前記基部とが前記導電性ゴムを介して導通する、電気接続構造及びそれを備える端子付きガラス板を提供するものである。
また、上記目的を達成するため、本発明は、
ガラス板の給電部と端子の基部との間に導電性ゴムを位置させる第１工程と、
前記導電性ゴムが圧縮された状態で保持され、前記給電部と前記基部とが前記導電性ゴムを介して導通するように、前記ガラス板と前記端子とを接着する接着材を加圧し圧縮した状態で加熱して硬化させる第２工程とを有し、
前記接着材は、加熱により一旦軟化した後に硬化する熱硬化型接着剤であり、
前記第２工程は、前記接着材を加熱により一旦軟化させる軟化工程と、前記接着材を加圧した状態で加熱して硬化させる硬化工程とを有する、端子付きガラス板の製造方法を提供するものである。
ガラス板の給電部と端子の基部との間に導電性ゴムを位置させる第１工程と、
前記導電性ゴムが圧縮された状態で保持され、前記給電部と前記基部とが前記導電性ゴムを介して導通するように、前記ガラス板と前記端子とを接着する接着材を加圧し圧縮した状態で加熱して硬化させる第２工程とを有し、
前記接着材は、加熱により一旦軟化した後に硬化する熱硬化型接着剤であり、
前記第２工程は、前記接着材を加熱により一旦軟化させる軟化工程と、前記接着材を加圧した状態で加熱して硬化させる硬化工程とを有する、端子付きガラス板の製造方法を提供するものである。
本発明によれば、半田を使用しなくても、充分な接着力と導電性を確保できる。
＜端子１１の構造＞
図１は、本発明の一実施形態で使用される端子１１の斜視図である。端子１１は、車両におけるワイヤーハーネスなどの不図示の電線が接続される車両用電線端子である。端子１１は、例えば、銅等の導体金属の薄板から形成され、錫でめっきされると好適である。端子１１は、基部１２と、雄型端子部１３と、支持部１４とを備えている。
図１は、本発明の一実施形態で使用される端子１１の斜視図である。端子１１は、車両におけるワイヤーハーネスなどの不図示の電線が接続される車両用電線端子である。端子１１は、例えば、銅等の導体金属の薄板から形成され、錫でめっきされると好適である。端子１１は、基部１２と、雄型端子部１３と、支持部１４とを備えている。
基部１２は、端子１１を不図示のガラス板に取り付けるための長方形平板状の金属部材である。雄型端子部１３は、電線が連結される平形のタブ端子であって、例えば日本工業規格ＪＩＳ Ｄ５４０３のＰＡ（ＰＢでもよい）に従って形成されたものである。支持部１４は、基部１２に対して突出する部位であって、基部１２と雄型端子部１３との間が所定距離確保されるように雄型端子部１３の根元を支持するものである。
図２は、端子１１の底面図である。平板状の基部１２の底面には、不図示のガラス板との接着面として、長方形状の取り付け面１２ａが平面状に形成されている。取り付け面１２ａには、非導電性の接着材１５及び圧縮率で抵抗値が変化する導電性ゴム１６が平面的に取り付けられている。接着材１５及び導電性ゴム１６がガラス板の表面と取り付け面１２ａとの間に基部１２の法線方向で挟まれた状態で、端子１１はガラス板の表面に接着される。なお、端子１１がガラス板に接着されるとは、端子１１がガラス板に形成された給電部（例えば、後述の図６の給電部２２）に接着されることを含む。
接着材１５は、図２に示されるように、導電性ゴム１６の少なくとも両脇に位置するように、取り付け面１２ａに接着されるとよい。接着材１５がこのように接着されることにより、端子１１とガラス板との充分な接着力を容易に確保できるとともに、導電性ゴム１６を取り付け面１２ａとガラス板との間に均一な荷重で挟むことができる。このように、導電性ゴム１６が均一な荷重で挟まれることにより、例えば、ガラス板に対する端子１１の取り付け寸法（雄型端子部１３とガラス板との平行度、雄型端子部１３のガラス板からの距離など）が個々の製品間でばらつくことを防止できる。また、導電性ゴム１６は均一の荷重で挟まれることにより均一に圧縮され、導電性ゴム１６の抵抗値の分布が均一に近づくため、例えば、導電性ゴム１６の抵抗値が個々の製品間でばらつくことを防止できる。
接着材１５は、導電性ゴム１６の両脇に位置するように、基部１２の取り付け面１２ａの対向する少なくとも２辺に沿う接着面を有すると好適である。例えば図２の場合、接着材１５は、接着力と荷重の均一性を効果的に向上させるため、導電性ゴム１６の周りを四方から囲むように、取り付け面１２ａの辺に沿って配置された接着面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを有している。
接着材１５が形成される面積は、３５ｍｍ２以上であることが、安定的な接着力を得るうえで好ましく、１４０ｍｍ２以上であることがさらに好ましい。また、接着材１５が形成される面積は、１６００ｍｍ２以下であることが端子１１を不必要に大きくしない点で好ましい。なお、接着材の接着力は、面直方向において、１ＭＰａ以上、３０ＭＰａ以下であることが適切な接着力が得られる点で好ましい。さらには、接着力が、５ＭＰａ以上であることが好ましい。
接着材１５は、図２の形態に限らず、充分な接着力及び導電性を確保できれば、導電性ゴム１６の全周の一部に非接着面が形成されるように、導電性ゴム１６の周りに接着面を有するものでもよい。例えば、接着材１５は、導電性ゴム１６の周囲に配置された接着面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄのうち少なくとも一つが非接着面を有するものでもよい。また、接着材１５は、導電性ゴム１６の周囲と接触してもよいし、導電性ゴム１６の周囲のうち少なくとも一辺と接触せずに間隙（非接着面）を介して接着面を有するものでもよい。また、加熱前の常温時で粘着力を持っていることが好ましい。このように粘着力を持っていることにより、端子１１をガラス板に仮止めすることが可能となり、位置決めが容易になる。
接着材１５は、加熱により一旦軟化した後に硬化する熱硬化型接着剤である。接着材１５は、ガラス板と端子１１とを接着する前の状態から加熱されることにより、粘度が７０℃以上１２０℃未満の温度で６．０×１０３Ｐａ・ｓ以下となり、１２０℃以上の温度で硬化する特性を有することが好ましい。特には、粘度が８０℃以上１１０℃未満の温度で６．０×１０３Ｐａ・ｓ以下となることが好ましい。さらには、７０℃以上１２０℃未満の温度で、粘度が５．０×１０３Ｐａ・ｓ以下となることが好ましい。硬化する温度は１３０℃以上であってもよい。
具体的に、接着材１５の粘度特性は、図３の温度プロファイルを与えたとき、図４を示す。接着材１５は、常温からの加熱による温度上昇とともに軟化し、所定の温度を超えると硬化する。図５は示差走査熱量測定（Differential scanning calorimetry、DSC）による残存硬化熱量を測定したものであり、所定の温度（図５では１２０℃）を超えて急速に硬化が進む特性を有する。
接着材１５を加熱により一旦軟化させることにより、端子１１とガラス板とを密着させるとともに、加圧することで、接着材１５の厚さを接着前の状態より容易に圧縮することが可能となる。そして、さらなる加熱により硬化させることで接着材を圧縮された状態で硬化させることができる。
導電性ゴム１６は、板状ゴム部材であり、基部１２と導通可能かつ接着材１５に囲まれるように取り付け面１２ａに配されるものである。例えば、導電性ゴム１６は、長方形状に形成され、接着材１５の接着面によって少なくとも両側から挟み込まれることで取り付け面１２ａに固定されてもよい。この場合、接着材１５は、導電性ゴム１６を少なくとも両側から挟み込む上で、粘性を有していることが好ましい。
具体例として、接着面１５ａ，１５ｂが、基部１２の長手方向に平行なＸ軸方向の両側から導電性ゴム１６を挟み込む場合、導電性ゴム１６のＸ軸方向の最大外形寸法Ｌ１を、接着面１５ａと接着面１５ｂとの対向距離Ｌ２以上にするとよい。最大外形寸法Ｌ１が対向距離Ｌ２よりも大きい場合、導電性ゴム１６は、接着面１５ａ，１５ｂにめり込むことで、取り付け面１２ａに対して位置固定される。また、接着面１５ｃ，１５ｄが、基部１２の短手方向に平行なＹ軸方向の両側から導電性ゴム１６を挟み込む場合、導電性ゴム１６のＹ軸方向の最大外形寸法Ｌ３を、接着面１５ｃと接着面１５ｄとの対向距離Ｌ４以上にするとよい。最大外形寸法Ｌ３が対向距離Ｌ４よりも大きい場合、導電性ゴム１６は、接着面１５ｃ，１５ｄにめり込むことで、取り付け面１２ａに対して位置固定される。
なお、導電性ゴム１６は板状のゴム部材に限定されない。円柱状や凸形状のゴム部材であってもよいし、これらを複数並べたものであってもよい。また、導電性ゴム１６はゴムに限定されず、例えば、異方導電性フィルムなどの、圧縮されると抵抗値が下がる材料であればよい。
＜電気接続構造１の構成＞
図６は、本発明の一実施形態である電気接続構造１の概略平面図である。電気接続構造１は、端子１１とガラス板２１との接合構造である。ガラス板２１は、例えば車両の窓ガラスである。端子１１は、ガラス板２１の表面に平面状に形成された導電性の給電部２２に実装される。給電部２２は、ガラス板２１の表面に線状に形成された線条導体２３へ給電するための部位であり、線状導体２３と導通可能に接続されてよい。線条導体２３は、例えば、アンテナエレメント又はアンテナエレメントへの給電線である。線条導体２３は、ガラス板２１の曇りを防止するヒータ線であってもよい。また、給電部２２はガラス板２１に形成された導電膜への給電であってもよく、ガラス板２１に形成されたいかなる導体へ給電するための部位であってよい。なお、給電とは、例えば線条導体へ電力を供給する意味と、線条導体から電力を受け取る意味であってもよい。
図６は、本発明の一実施形態である電気接続構造１の概略平面図である。電気接続構造１は、端子１１とガラス板２１との接合構造である。ガラス板２１は、例えば車両の窓ガラスである。端子１１は、ガラス板２１の表面に平面状に形成された導電性の給電部２２に実装される。給電部２２は、ガラス板２１の表面に線状に形成された線条導体２３へ給電するための部位であり、線状導体２３と導通可能に接続されてよい。線条導体２３は、例えば、アンテナエレメント又はアンテナエレメントへの給電線である。線条導体２３は、ガラス板２１の曇りを防止するヒータ線であってもよい。また、給電部２２はガラス板２１に形成された導電膜への給電であってもよく、ガラス板２１に形成されたいかなる導体へ給電するための部位であってよい。なお、給電とは、例えば線条導体へ電力を供給する意味と、線条導体から電力を受け取る意味であってもよい。
給電部２２及び線条導体２３は、例えば、銀ペースト等の導電性金属を含有するペーストをガラス板２１の表面にプリントし、焼付けて形成されるとよい。しかし、この形成方法に限定されず、銅等の導電性物質からなる、線状体又は箔状体を、ガラス板２１の表面に形成してもよく、ガラス板２１に接着剤等により貼付してもよい。
図７は、図６のＡ−Ａにおける電気接続構造１の断面図である。電気接続構造１は、ガラス板２１と、端子１１と、接着材１５と、導電性ゴム１６とを備えている。端子１１は、ガラス板２１と対向する取り付け面１２ａを備えた基部１２を有している。
接着材１５は、ガラス板２１と基部１２との間に配置され、ガラス板２１と端子１１とを接着する。接着材１５は、ガラス板２１の給電部２２と基部１２の取り付け面１２ａとの間に図７のように介在するものに限らず、ガラス板２１の給電部２２が無い表面部位と取り付け面１２ａとの間に介在するものでもよい。導電性ゴム１６は、給電部２２と基部１２の取り付け面１２ａとの間に配置されている。
接着材１５は、加熱により一旦軟化した後に硬化する熱硬化型接着剤である。このような熱硬化型接着剤であることで、端子１１とガラス板とを密着させるとともに、加圧することで、接着材１５の厚さを接着前の状態より容易に圧縮することが可能となる。そして、さらなる加熱により硬化させることで接着材を圧縮された状態で硬化させることができる。接着材１５がガラス板２１と基部１２との間に挟まれた状態で圧縮されて硬化することにより、導電性ゴム１６が圧縮された状態で保持される。接着材１５が圧縮されて硬化することで充分な接着力が確保できるとともに、接着材１５が圧縮されて硬化することを利用して導電性ゴム１６も圧縮されることで導電性ゴム１６の抵抗値を下げられるため、給電部２２と基部１２との充分な導通性を確保できる。給電部２２と基部１２との導通性が導電性ゴム１６を介して確保されることにより、例えば、基部１２と電気的に接続される雄型端子部１３を介して、雄型端子部１３に電気的に接続される不図示の電線を給電部２２に電気的に接続できる。
このような充分な接着力と導電性の両方を確保するためには、接着材１５の圧縮硬化後の厚さＨ１を、圧縮硬化前の初期厚さに対して２０〜３０％（好ましくは、２２〜２８％）圧縮された寸法にするとともに、導電性ゴム１６の圧縮後の厚さＨ２を、５０ｍΩ以下の抵抗値になる圧縮率（例えば、１０％以上）で圧縮された寸法にすることが好適である。経年劣化を考慮すると、導電性ゴム１６の圧縮後の厚さＨ２は、１００ｍΩ以下の抵抗値になる圧縮率（例えば、２０％以上）で圧縮された寸法であることが好適である。もちろん、導電性ゴム１６としての正常な機能を果たすことが可能な圧縮率を上限とする。
なお、接着材１５又は導電性ゴム１６の圧縮率は、（１−圧縮後の厚さ／圧縮前の初期厚さ）×１００（％）で求められるとよい。
また、基部１２と雄型端子部１３との間、雄型端子部１３と不図示の電線との間は、必ずしも直流的に導通可能に接続されてなくてもよく、間接的に接続されてもよい。例えば、アンプ等の電子回路がそれらの間に介在してもよい。
＜端子１１付きの窓ガラスの製造方法＞
図８は、端子１１付きの窓ガラスの製造方法の一例を示したフローチャートである。ここでは、車両のウィンドシールド（フロントガラス）に使用される端子付きの合わせガラスの製造方法を例に挙げて説明する。すなわち、上記のガラス板２１が、複数枚のガラス板を中間膜を介して貼着した合わせガラスである場合を例に挙げて説明する。
図８は、端子１１付きの窓ガラスの製造方法の一例を示したフローチャートである。ここでは、車両のウィンドシールド（フロントガラス）に使用される端子付きの合わせガラスの製造方法を例に挙げて説明する。すなわち、上記のガラス板２１が、複数枚のガラス板を中間膜を介して貼着した合わせガラスである場合を例に挙げて説明する。
図８で例示される端子付きガラス板の製造方法は、ガラス板２１の給電部２２と端子１１の基部１２との間に導電性ゴム１６を位置させる第１工程と、導電性ゴム１６が圧縮された状態で保持され、給電部２２と基部１２とが導電性ゴム１６を介して導通するように、ガラス板２１と端子１１とを接着する接着材１５を加圧し圧縮した状態で加熱して硬化させる第２工程とを有するものである。詳細については後述するが、その第１工程が、図８のステップＳ１４の端子配置工程に相当し、その第２工程が、図８のステップＳ１５の予備圧着工程及び／又はステップＳ１６の本圧着工程に相当する。
なお、第２工程は、接着材が加熱により一旦軟化した後に硬化する熱硬化型接着剤である場合、接着材を加熱により一旦軟化させる軟化工程と、接着材を加圧した状態で加熱して硬化させる硬化工程とを有する工程であってよい。
ステップＳ１０の切り出し工程は、合わせガラスに使用されるガラス板をガラス素板から切り出す工程である。切断方法は限定されないが、例えば、矩形のガラス素板にカッターで窓ガラスの形状にスクライブ線を形成し、ブレイクすることでガラス板が切り出される。切り出されたガラス板は、周縁を面取り加工される。切り出し工程では、車内側のガラス板と車外側のガラス板（一対のガラス板）が切り出される。
ステップＳ１１のプリント工程は、車内側のガラス板の車内側表面に形成される給電部となる銀ペーストがプリントされる。線条導体も同時にプリントされてもよいし、給電部をプリントする前にガラス板の周縁に形成される隠蔽層となる暗色セラミックペーストがプリントされてもよい。
ステップＳ１２の曲げ工程は、プリント工程を経た車内側のガラス板と車外側のガラス板との一対のガラス板を間に離型剤を介して重ね合わせた状態で重力曲げ等の方法により曲げる工程である。曲げ工程では、一対のガラス板が、炉で加熱され軟化した状態で曲げ加工される。一対のガラス板は所定の形状に曲げ加工された後、徐冷される。なお、曲げ工程は、重力曲げに限定されず、一対のガラス板をプレス曲げで成形してもよいし、重ね合わせずに１枚ずつを曲げ加工してもよい。
ステップＳ１３の積層工程は、曲げ加工された一対のガラス板の間に中間膜を積層する工程である。中間膜は、例えばポリビニルブチラールである。
ステップＳ１４の端子配置工程は、上述の図１，２，６，７で示した端子１１を、一対のガラス板のうち片方のガラス板（例えば、車内側のガラス板）の給電部上に配置する工程である。端子配置工程は、図７の場合、ガラス板２１の給電部２２と端子１１の基部１２との間に導電性ゴム１６及び接着材１５を位置させる工程である。
ここで、図２のように、基部１２の取り付け面１２ａに導電性ゴム１６及び接着材１５が予め取り付けられている場合、図８のステップＳ１４の端子配置工程は、導電性ゴム１６と接着材１５が予め取り付けられた基部１２を、ガラス板２１の給電部２２に配置する工程である。
しかしながら、ステップＳ１４の端子配置工程は、接着材１５が予め取り付けられた取り付け面１２ａを有する基部１２を、導電性ゴム１６が予め取り付けられた給電部２２を有するガラス板２１上に配置する工程でもよい。又は、ステップＳ１４の端子配置工程は、導電性ゴム１６が予め取り付けられた取り付け面１２ａを有する基部１２を、接着材１５が予め取り付けられた表面（給電部２２でもよいし、給電部２２が無い部位でもよい）を有するガラス板２１上に配置する工程でもよい。又は、ステップＳ１４の端子配置工程は、基部１２を、導電性ゴム１６が予め取り付けられた給電部２２及び接着材１５が予め取り付けられた表面（給電部２２でもよいし、給電部２２が無い部位でもよい）を有するガラス板２１上に配置する工程でもよい。
図８のステップＳ１５の予備圧着工程は、一対のガラス板と中間膜との間の空気を抜く脱気処理を行うことによって、一対のガラス板と中間膜とを加熱して接着する加熱接着工程である。例えば、一対のガラス板と中間膜との重ね合わせ体をゴム袋の中に入れて減圧加熱することで、空気を抜くことができる。また、予備圧着工程は、ニッパーロール法又はラバーチャンネル法を用いて行われてもよい。
ステップＳ１６の本圧着工程は、一対のガラス板と中間膜との重ね合わせ体をオートクレーブで加圧処理することで、一対のガラス板と中間膜とを加熱して接着する加熱接着工程である。
ここで、予備圧着工程及び／又は本圧着工程を実施することで、例えば図７の構成の場合、基部１２とガラス板２１との間で接着材１５とともに導電性ゴム１６が圧縮される。接着材１５が圧縮された状態で硬化することで、基部１２とガラス板２１とを互いに引き付けた状態を保持することができるので、基部１２とガラス板２１間に配置された導電性ゴム１６を圧縮した状態で保持できる。接着材１５が圧着されて充分な接着力を確保した状態で導電性ゴム１６も圧縮されるので、導電性ゴム１６を介しての給電部２２と基部１２との導通が確保される。
接着材１５の圧着は、例えば、接着材１５を加圧と加熱により硬化させることで実現できる。接着材１５は、加熱することで架橋するポリマーを含有するため、硬化する。また、接着材１５が圧着前後で変色する場合（例えば、硬化前の黒色から硬化後にグレーに変化する）、接着材１５の圧着状態を色の識別によって視認可能である。
また、ゴム袋を使用する方法で一対（複数枚）のガラス板と中間膜とを加熱接着する場合、ゴム袋の内面でガラス板２１に向けて端子１１を押し付けることができるため、接着材１５を圧着させることができる。一方、ゴム袋を使用しない方法で一対のガラス板と中間膜とを加熱接着する場合、ガラス板２１に向けて端子１１を押し付ける所定の手段（例えば、端子１１及びガラス板２１を押さえ込んで挟むクランプ部材、留め具など）を用いることにより、接着材１５を圧着させることができる。
また、第２工程の軟化工程は、一対（複数枚）のガラス板と中間膜との重ね合わせ体をゴム袋の中に入れて加熱しながら脱気処理して、複数枚のガラス板を仮圧着する予備圧着工程で実施されてもよい。また、第２工程の硬化工程は、仮圧着されたガラス板を加圧状態で加熱処理して、仮圧着されたガラス板を本圧着する本圧着工程で実施されてもよい。
予備圧着工程において、７０℃以上１２０℃未満の温度で加熱させることで、接着材１５は一旦軟化する。この状態でゴム袋の内面でガラス板２１に向けて端子１１を押し付けることができるため、端子１１とガラス板とが密着される。なお、この時点で接着材１５はある程度圧縮されていてもよいし、予備圧着工程から本圧着工程に移動する間に導電ゴムの反力によって接着材の厚さが一旦戻っても良い。
次に本圧着工程において、１２０℃以上の温度で加熱されかつ加圧される。本圧着工程の初期においては、接着材１５は軟化した状態であるので、容易に圧縮することが可能となる。そして、さらに温度が上昇することにより接着材１５は硬化する。よって、接着材が圧縮された状態で硬化させることができる。なお、オートクレーブで好適に加圧されるには、接着材１５を導電性ゴムの周囲を囲むように位置させると端子１１に効率的に圧力が加わり好ましい。
なお、上記の端子１１付きの窓ガラスの製造方法における合わせガラスの製造方法は、上記ステップに限定されず、公知の方法で実施されてよい。例えば、適宜、ガラス板を洗浄する洗浄工程などが実施されてよい。
ここで、端子１１を保護カバーで覆う工程を、前記の第２工程の前に実施することが好ましい。例えば、ステップＳ１５の予備圧着工程においてゴム袋で減圧する場合、ガラス板上に接着された端子１１を保護カバーで覆ってから、その保護カバーで覆われた端子１１付きのガラス板をゴム袋に入れることが好適である。これにより、例えば、端子１１とゴム袋が干渉してゴム袋が破けることを防止できる。また、端子１１がゴム袋による圧力によって変形することを防止できる。
なお、保護カバーは、平面視で、端子１１の基部１２の少なくとも対向する２辺で基部１２とオーバーラップする構造であることが好ましい。この場合、ゴム袋の圧力で保護カバーが押さえつけられることで、保護カバーが基部１２を圧力の偏りが小さい状態で押圧することになり、基部１２に生じる圧力差を減少させることができ、接着材１５の厚さが一定になるようにガラス板に密着させることができる。
図９は、保護カバーの一例である保護キャップ３１が端子１１に被せられた状態での平面図である。図１０は、図９のＢ−Ｂにおける断面図である。保護キャップ３１は、上側の開口部３２と、下側の開口部３３とを有する。なお、上側開口部３２はなくてもよい。保護キャップ３１は、ゴム袋に傷をつけず端子１１を支えられる程度に撓むことが可能な硬さの材質で形成されることが好ましく、例えばＰＰＳ樹脂で形成されるとよい。図９，図１０は、各部の外形を見やすくするために隙間を設けて示しているが、雄型端子部１３及び支持部１４は、開口部３２の側面によって側方から挟まれるように支えられるとよく、基部１２は、開口部３３の側面に外縁１２ｂが接することによって、側方から挟まれるように支えられるとよい。
また、端子１１とガラス板が密着するようにゴム袋内で加圧されるときに、保護キャップ３１の底面３４がガラス板の表面に接することで、充分な接着力及び導電性が得られる所定の厚さになるように、接着材１５及び導電性ゴム１６を所定の圧縮率で圧縮できる。例えば、接着材１５の圧縮前の初期厚さＨ１１及び導電性ゴム１６の圧縮前の初期厚さＨ１２を、いずれも、開口部３３の底面３４からの高さＨ４から基部１２の板厚Ｈ３を引いた長さまで圧縮できる。
なお、保護キャップ３１を使用しなくても、例えば、基部１２の取り付け面１２ａにダボ（エンボス、突起）を設けることによって、接着材１５の厚さが一定になるように端子１１をガラス板に向けて加圧することができる。
また、保護キャップ３１は、図８のステップＳ１４の端子配置工程において、ガラス板上に配置された端子に取り付けられればよく、ゴム袋を使用したステップＳ１５の予備圧着工程後、またはステップＳ１６の本圧着工程後に取り外されればよい。
＜端子４１の構造＞
次に、端子１１と形態の異なる端子４１について説明する。電気接続構造及び端子付きガラス板の製造方法において、端子１１の場合と同様の構成及び効果についての説明は省略または簡略する。
次に、端子１１と形態の異なる端子４１について説明する。電気接続構造及び端子付きガラス板の製造方法において、端子１１の場合と同様の構成及び効果についての説明は省略または簡略する。
図１１は、本発明の一実施形態で使用される端子４１の斜視図である。端子４１は、基部４２、雄型端子部４３、支持部４４及び側壁４７を備えている。基部４２、雄型端子部４３、支持部４４及び側壁４７は、モールド樹脂部５１，５２で覆われた部分を有する金属部である。モールド樹脂部５１は、雄型端子部４３の根元部分及び支持部４４を上部まで覆っている部位であり、モールド樹脂部５２は、基部４２の側端から起立する側壁４７を上部まで覆っている部位である。
端子４１の金属部がモールド樹脂部５１，５２で覆われていることにより、端子４１の金属部と上述のゴム袋等の生産設備とが直接接触することを防止できる。その結果、そのような生産設備の損傷等を保護するために、図９、図１０に示した保護キャップ３１の取り付け工程及び取り外し工程を廃止できる。例えば図１１に示されるように、モールド樹脂部５１，５２は、ガラス板又は基部４２から最も離れた金属部である雄型端子部４３よりも、ガラス板又は基部４２からの距離が遠い部位を有していると好適である。
図１２は、端子４１の底面図である。平板状の基部４２の底面には、不図示のガラス板との接着面として、長方形状の取り付け面４２ａが平面状に形成されている。取り付け面４２ａには、図２と同様に、非導電性の接着材１５及び導電性ゴム１６（図１２では図示省略）が平面的に取り付けられている。取り付け面４２ａの中央部には、導電性ゴム１６との接面４２ｃが設けられ、取り付け面４２ａにおいて接面４２ｃ周囲部には、接着材１５との接面４２ｄが設けられている。接着材１５及び導電性ゴム１６が、ガラス板の表面と取り付け面４２ａとの間に基部４２の法線方向で挟まれた状態で、端子４１は、ガラス板の表面に接着される。
図１３は、端子４１の平面図であり、図１４は、図１３のＣ−Ｃにおける断面図である。図１４では、導電性ゴム及び接着材の図示が省略されている。端子４１は、図７と同様に、ガラス板との間に導電性ゴム及び接着材を挟んで、ガラス板の表面に実装される。
また、端子４１とガラス板が密着するようにゴム袋等で加圧されるときに、モールド樹脂部５１，５２の底面５４がガラス板の表面に接することで、充分な接着力及び導電性が得られる所定の厚さになるように、取り付け面４２ａ側に設置された接着材及び導電性ゴムを所定の圧縮率で圧縮できる。例えば、接着材の圧縮前の初期厚さ及び導電性ゴムの圧縮前の初期厚さを、いずれも、基部４２の取り付け面４２ａの底面５４からの高さＨ６まで圧縮できる。
また、図１４に示されるように、基部４２と接着材との接面４２ｄと、基部４２と導電性ゴムとの接面４２ｃとは、ガラス板又は底面５４からの距離が異なる平面上に有するとよい。図１４の場合、接面４２ｃは、接面４２ｄに対して凹面である。しかしながら、接面４２ｃは、接面４２ｄに対して凸面でもよい。導電性ゴム及び接着材の種類に応じて、接面４２ｄと接面４２ｃとの段差における落差Ｈ５を調整することで、充分な接着力と導電性が得られる圧縮率及び厚さを適宜選択できる。
また、図１１，図１２，図１３に示されるように、モールド樹脂部５２の外側面には、凸状のリブ５２ａが形成されている。リブ５２ａは、端子４１の一部又は全部を外部から見えないように覆うことが可能な意匠カバーが固定される固定部である。このような固定部は、図示のような凸形状でなくてもよく、意匠カバーを取り付け可能な任意の形状であればよい。例えば、モールド樹脂部の固定部で固定される意匠カバーの形状が凸状であれば、当該固定部は凹状に形成されてもよい。
図１５は、リブ５２ａに嵌まる固定穴６２を有する意匠カバー６１の斜視図である。意匠カバー６１の固定穴６２とモールド樹脂部５２のリブ５２ａが嵌まり合うことで、意匠カバー６１が端子４１に取り付けられる。
図１６は、意匠カバー６１の背面図である。意匠カバー６１は、端子４１の雄型端子部４３に連結された電線が通り抜ける貫通穴６３が形成された側壁を有している。これにより、電線が配線されていても、意匠カバー６１を端子４１に容易に取り付けできる。
このような意匠カバーの採用により、意匠性が向上する。また、アンプ等の電子回路が端子４１に実装されている場合、そのような電子回路が露出することを意匠カバーで防止できる。
図１７は、新品の導電性ゴムの抵抗値と圧縮率との関係を示した実測データのグラフである。例１は、信越化学工業株式会社製の導電性ゴム（ＥＣ６０Ａ）を示し、例２は、ポリマテック株式会社製の導電性ゴム（ドットコネクタ、ＰＳＡ４５−０９５）を示し、例３は、トーホーポリマー株式会社製の導電性シリコーンゴム（ＺｙｍｅｒＥ）を示している。図１７に示されるように、いずれの導電性ゴムの場合も、１０％以上の圧縮率で圧縮されていれば、導電性ゴムの抵抗値を充分な導通性を確保可能な５０ｍΩ以下にできた。
図１８は、熱衝撃試験後の導電性ゴムの抵抗値と圧縮率との関係を示した実測データのグラフである。図１８は、熱衝撃サイクルを５６０サイクルとした場合の実測データである。熱衝撃サイクルによって、図１７の場合と同じ圧縮率でも、導電性ゴムの抵抗値は上昇した。したがって、経年劣化を考慮した場合、導電性ゴムを２０％以上の圧縮率で圧縮することが、導電性ゴムの導通性を確保する上で好ましく、さらには導電性ゴムを３０％以上の圧縮率で圧縮することが導電性ゴムの充分な導通性を確保する上で好ましい。
表１は、接着材１５と引っ張り強度との関係を示した実測データである。ガラス板と端子との接合材料の仕様を３種類変えて、引っ張り試験を実施した。例４は、セメダイン株式会社製の導電性接着剤（ＥＣＡ−１９）である。例５は、従来の鉛を含む半田である。例６は、住友スリーエム株式会社製のアクリル熱硬化型接着剤である準構造用アクリルフォームテープ（＃９２７０）である。また、表１に示される各方向は、端子の引っ張り方向を示し、図６，図７で示した軸方向に一致する。
電気接続構造１の接着材１５を例４の導電性接着剤とした場合、基部１２の取り付け面１２ａの全面を接着面として換算しても、例５の従来の半田で接合する場合に比較して、引っ張り強度がいずれの引っ張り方向にも弱かった。
これに対し、電気接続構造１の接着材１５を例６の熱硬化型接着剤とし２５％の圧縮率で圧縮した場合、取り付け面１２ａの接着面が導電性ゴム１６を除いた部分にしかなくても、例５の従来の半田で接合する場合に比較して、各引っ張り方向の引っ張り強度の平均値が高かった。
以上、電気接続構造及び端子付きガラス板の製造方法を実施形態例により説明したが、本発明は上記の実施形態例に限定されるものではない。他の実施形態例の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
例えば、端子は、複数の給電部を跨いで実装できるように、複数の基部を有するコネクタ端子でもよい。この場合、コネクタ端子に連結される同軸ケーブルの内部導体に電気的に接続される一方の基部は、アンテナエレメントに電気的に接続される給電部に実装され、その同軸ケーブルの外部導体に電気的に接続される他方の基部は、車体等のアースに電気的に接続されるアース側給電部に実装されるとよい。端子は、アンプ等が実装された信号処理回路を備えたコネクタ端子でもよい。このような構成にすることにより、例えば、アンテナエレメントからの受信信号が同軸ケーブルを経由して通信機器側に伝送する途中で過度に減衰しないように、コネクタ端子においてその受信信号を増幅できる。同軸ケーブルの端子とは反対側の他端には、車両に搭載される通信機器（例えば、受信機又は送受信機）が接続される。
端子は、ＪＩＳに規定された形態の端子部を有するものに限らず、任意の他の形態の端子部を有するものでもよい。また、端子部の形態は、雄型に限らず、雌型でもよい。
端子は、ガラス板の給電部と電線との接続に使用されるものに限らず、ガラス板の給電部と他の導電部との接続に使用されるもの（例えば、ガラス板の給電部と車体とを電気的に接続するアース部材）でもよい。
端子の基部の取り付け面において、本発明の効果を損なわない範囲で、導電性ゴムと接着材の配置位置が入れ替わってもよい。
ガラス板は、車両のフロントガラスに限らず、リヤガラス、サイドガラス、ルーフガラスでもよい。また、ガラス板は、車両用に限らず、建材用でもよい。
本国際出願は、２０１２年８月１０日に出願した日本国特許出願第２０１２−１７８９９３号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１２−１７８９９３号の全内容を本国際出願に援用する。
１ 電気接続構造
１１，４１ 端子
１２，４２ 基部
１２ａ，４２ａ 取り付け面
１２ｂ 外縁
１３，４３ 雄型端子部
１４，４４ 支持部
１５ 接着材
１５ａ〜１５ｄ 接着面
１６ 導電性ゴム
２１ ガラス板
２２ 給電部
２３ 線条導体
３１ 保護キャップ
３２，３３ 開口部
３４，５４ 底面
４２ｃ 凹部
４７ 側壁
５１，５２ モールド樹脂部
５２ａ リブ
６１ 意匠カバー
６２ 固定穴
６３ 貫通孔
１１，４１ 端子
１２，４２ 基部
１２ａ，４２ａ 取り付け面
１２ｂ 外縁
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１４，４４ 支持部
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１５ａ〜１５ｄ 接着面
１６ 導電性ゴム
２１ ガラス板
２２ 給電部
２３ 線条導体
３１ 保護キャップ
３２，３３ 開口部
３４，５４ 底面
４２ｃ 凹部
４７ 側壁
５１，５２ モールド樹脂部
５２ａ リブ
６１ 意匠カバー
６２ 固定穴
６３ 貫通孔
Claims (14)
- ガラス板と、
前記ガラス板に形成された給電部と
前記ガラス板と対向する基部を有する端子と、
前記ガラス板と前記端子とを接着する接着材と、
前記給電部と前記基部との間に配置された導電性ゴムとを備え、
前記接着材は、加熱により一旦軟化した後に硬化する熱硬化型接着剤であり、前記導電性ゴムの少なくとも両脇に位置し、
前記給電部と前記基部とが前記導電性ゴムを介して導通する、電気接続構造。 - 前記接着材は、前記導電性ゴムの周囲を囲むように位置する、請求項１に記載の電気接続構造。
- 前記接着材が、前記ガラス板と前記端子とを接着する前の状態から圧縮されて硬化することで、前記導電性ゴムが圧縮された状態で保持される、請求項１又は２に記載の電気接続構造。
- 前記接着材は、前記ガラス板と前記端子とを接着する前の状態から加熱されることにより、粘度が７０℃以上１２０℃未満の温度で６．０×１０３Ｐａ・ｓ以下となり、１２０℃以上の温度で硬化する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気接続構造。
- 前記導電性ゴムは、その圧縮率により抵抗値が変化し、圧縮前の初期厚さから１０％以上圧縮された状態で保持される、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気接続構造。
- 前記導電性ゴムは、その圧縮率により抵抗値が変化し、１００ｍΩ以下の抵抗値になるまで圧縮された状態で保持される、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気接続構造。
- 前記基部と前記接着材との接面と、前記基部と前記導電性ゴムとの接面とは、前記ガラス板からの距離が異なる平面上にある、請求項１から６のいずれか一項に記載の電気接続構造。
- 前記端子は、金属部と少なくとも前記金属部の一部を覆うモールド樹脂部を有し、前記モールド樹脂部は、前記ガラス板からの距離が前記金属部よりも遠い部位を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電気接続構造。
- 前記端子は、前記モールド樹脂部に固定されるカバーによって覆われた、請求項８に記載の電気接続構造。
- 請求項１から９のいずれか一項に記載の電気接続構造を有する端子付きガラス板。
- ガラス板の給電部と端子の基部との間に導電性ゴムを位置させる第１工程と、
前記導電性ゴムが圧縮された状態で保持され、前記給電部と前記基部とが前記導電性ゴムを介して導通するように、前記ガラス板と前記端子とを接着する接着材を加圧し圧縮した状態で加熱して硬化させる第２工程とを有し、
前記接着材は、加熱により一旦軟化した後に硬化する熱硬化型接着剤であり、
前記第２工程は、前記接着材を加熱により一旦軟化させる軟化工程と、前記接着材を加圧した状態で加熱して硬化させる硬化工程とを有する、端子付きガラス板の製造方法。 - 前記端子を保護カバーで覆う工程を、前記第２工程の前に実施する、請求項１１に記載の端子付きガラス板の製造方法。
- 前記ガラス板は、複数枚のガラス板を中間膜を介して貼着した合わせガラスであり、
前記複数枚のガラス板と前記中間膜とを加熱して接着する加熱接着工程の前に前記第１工程を実施し、前記加熱接着工程で前記第２工程を実施する、請求項１１又は１２に記載の端子付きガラス板の製造方法。 - 前記ガラス板は、複数枚のガラス板を中間膜を介して貼着した合わせガラスであり、
前記軟化工程は、前記複数枚のガラス板と前記中間膜との重ね合わせ体をゴム袋の中に入れて加熱しながら脱気処理して、前記複数枚のガラス板を仮圧着する予備圧着工程で実施され、前記硬化工程は、仮圧着された前記複数枚のガラス板を加圧状態で加熱処理して、前記複数枚のガラス板を本圧着する本圧着工程で実施される、請求項１１又は１２に記載の端子付きガラス板の製造方法。
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