(57)【要約】  電気ワイヤ（１００）は、電気導体（１０２）の束を含み、この束は、束の端部（１０８）まで延びる端部セグメント（１１０）を有する。束の中の各電気導体は、少なくとも１つの他の電気導体に係合する。電気ワイヤはまた、端部セグメントに沿って束の中の電気導体のうちの少なくともいくつかの間に配置されて電気導体のうちの少なくともいくつかに係合する導電性粒子（１０６）を含む。導電性粒子は、導電性粒子によって係合された対応する電気導体間に電気的接続を提供するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気導体（１０２）の束であって、前記束の端部（１０８）まで延びる端部セグメント（１１０）を有し、前記束の中の各電気導体は、少なくとも１つの他の電気導体に係合する、束と、
前記端部セグメントに沿って前記束の中の前記電気導体のうちの少なくともいくつかの間に配置されて前記電気導体のうちの前記少なくともいくつかに係合する導電性粒子（１０６）であって、前記導電性粒子によって係合された対応する前記電気導体間に電気的接続を提供するように構成された導電性粒子と
を備えている電気ワイヤ（１００）。
【請求項２】
前記電気導体（１０２）のうちの少なくともいくつかは、アルミニウムから構成されている、請求項１に記載の電気ワイヤ（１００）。
【請求項３】
前記導電性粒子（１０６）は、前記導電性粒子によって係合された対応する前記電気導体（１０２）の金属表面（１６２）を取り囲む酸化物層（１６４）を貫通し、前記導電性粒子は、この同じ導電性粒子のうちの１つまたは複数に係合する隣接する電気導体の前記金属表面を電気的に接続している、請求項２に記載の電気ワイヤ（１００）。
【請求項４】
前記導電性粒子（１０６）は、金属粉末である、請求項１に記載の電気ワイヤ（１００）。
【請求項５】
前記導電性粒子（１０６）は、黄銅粉末である、請求項１に記載の電気ワイヤ（１００）。
【請求項６】
前記導電性粒子（１０６）のうちの少なくともいくつかは、隣接する電気導体（１０２）間に画定された隙間（１１２）内に配置されている、請求項１に記載の電気ワイヤ（１００）。
【請求項７】
前記電気導体（１０２）の束は、前記束の周囲に沿って位置する外側導体（１０２Ａ）と、前記外側導体の径方向内側に位置する内側導体（１０２Ｂ）とを含み、前記導電性粒子（１０６）は、前記内側導体と前記外側導体との間に配置され、前記内側導体と前記外側導体との両方に係合している、請求項１に記載の電気ワイヤ（１００）。
【請求項８】
前記端部セグメント（１１０）の少なくとも一部分に沿って前記電気導体（１０２）の束を取り囲む電気絶縁シース（１０４）をさらに備え、前記導電性粒子（１０６）のうちの１つまたは複数は、前記シースの径方向内側に配置されている、請求項１に記載の電気ワイヤ（１００）。
【請求項９】
前記導電性粒子（１０６）は、分子間力または締まり嵌めのうちの少なくとも１つによって前記電気導体（１０２）に固定されている、請求項１に記載の電気ワイヤ（１００）。
【請求項１０】
前記電気導体（１０２）は、互いに螺旋状に巻き付けられていない、請求項１に記載の電気ワイヤ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載および／または例示する主題は、一般に、複数の電気導体の束をその中に有する電気ワイヤに関する。ワイヤの端部を終端させるには、電気端子が使用されることが多い。そのような電気端子は、典型的には、電気コンタクトおよび圧着バレルを含む。圧着バレルは、ワイヤの端部をその中に受け取る開口を含む。圧着バレルは、ワイヤの端部の周りに圧着されて、ワイヤ内の電気導体と端子との間の電気的接続を確立し、ワイヤ端部上で電気端子を機械的に保持する。ワイヤ端部の上に圧着されたとき、圧着バレルは、ワイヤの導体と電気コンタクトとの間の電気的および機械的接続を確立する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤの導体は、銅、銅合金、銅覆鋼などから製造されることが多い。しかし、銅のコストが上昇しているため、アルミニウムがより低コストの代替導体材料になっている。アルミニウムはまた、銅より重量が軽く、したがってアルミニウムは、より軽量の代替導体材料でもある。しかし、導体材料としてアルミニウムを使用することに欠点がないわけではない。たとえば、アルミニウムを導体材料として使用することの１つの欠点は、導体が大気に露出されると、粘着性が強く伝導性の乏しい酸化物層が導体の外面上に形成されることである。加えて、処理工程からの表面汚染物質の蓄積が、表面伝導率をさらに下げる。そのような酸化物および／または他の表面汚染物質層は、他の導体材料上にも形成されることがあるが、アルミニウムの場合は取り扱いが特に困難になる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、ワイヤと電気端子との間の確実な電気的接続および／またはワイヤの異なる導体間の確実な電気的接続を確立するには、そのような導体外面の酸化物層を貫通してアルミニウム材料に接触しなければならない。たとえば、圧着中に導体が別の導体および／または電気端子に擦れると、導体の酸化物層の少なくとも一部分が取り除かれて、導体のアルミニウム材料を露出させることがある。しかし、特により大量の電気導体を含む直径のより大きいワイヤの場合、十分な電気的および機械的接合を実現し、それによって確実な電気的接続を確立するのに十分なほど、圧着動作中に酸化物層を取り除くことは困難なことがある。複数の電気導体間の電気的接続および／または電気導体と端子との間の電気的接続を強化して、ワイヤおよびワイヤを含む任意の端子アセンブリの伝導特性を改善することが、依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この問題は、複数の電気導体の束を含む本明細書に開示する電気ワイヤによって解決され、この束は、束の端部まで延びる端部セグメントを有する。束の中の各電気導体は、少なくとも１つの他の電気導体に係合する。電気ワイヤはまた、端部セグメントに沿って束の中の電気導体のうちの少なくともいくつかの間に配置されて電気導体のうちの少なくともいくつかに係合する導電性粒子を含む。導電性粒子は、導電性粒子によって係合された対応する電気導体間に電気的接続を提供するように構成される。
【０００５】
本発明について、添付の図面を参照して例として次に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態による電気ワイヤの一部分の斜視図である。
【図２】圧着デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図３】一実施形態による端子アセンブリを形成するワイヤ処理システムの斜視図である。
【図４】一実施形態によるワイヤ処理システムの粒子アプリケータデバイスの断面図である。
【図５】一実施形態による電気ワイヤを作製する方法の流れ図である。
【図６】一実施形態による端子アセンブリを作製する方法の流れ図である。
【図７】別の実施形態による図４に示す粒子アプリケータデバイスの一部分の断面図である。
【図８】別の実施形態による図４に示す粒子アプリケータデバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書に開示する実施形態のうちの１つまたは複数は、導電性粒子を有する電気ワイヤを提供し、導電性粒子は、ワイヤの絶縁シースの内側でワイヤの電気導体間に配置される。導電性粒子は、ワイヤを電気端子に終端させて端子アセンブリを形成する圧着動作中などにおいて、ワイヤ間接合および導体間の電気的接続を強化するように構成される。さらに、導電性粒子は、ワイヤが構築された後、ワイヤが端子に圧着される直前に、ワイヤの端部に付与することができる。加えて、導電性粒子を導体に固定するために、導体を捩じったり、または互いに螺旋状に巻き付けたりする必要はない。したがって、本明細書に記載する実施形態におけるワイヤは、たとえばワイヤのシースを付与する前および／または導体を互いに巻き付けているときに導電性粒子を導体に付与した場合より、簡単に構築することができる（導電性粒子の付与を含む）。
本明細書に開示するように、導電性粒子をワイヤの端部へ軸方向に付与することによって、少なくとも導電性粒子のいくつかは、シースに係合していない内側導体間に受け取られ、導電性粒子のいくつかは、シースに係合している外側導体上および外側導体間に受け取られる。本明細書に記載する実施形態は、内側導体と端子の圧着バレルとの間、および外側導体と端子の圧着バレルとの間の両方で、接合および電気伝導率を改善することができるのに対して、たとえば、圧着動作前に導電性粒子を端子の圧着バレルに直接付与する場合、外側導体と端子との間の接合および伝導率しか支援されない。
【０００８】
図１は、一実施形態による電気ワイヤ１００の一部分の斜視図である。電気ワイヤ１００は、電気絶縁シース１０４内でともにまとめられた複数の電気導体１０２の束を含む。本明細書では、電気導体１０２の「束」とは、電気導体１０２が導体１０２の長さの少なくとも一部分に沿って絶縁シース１０４内で共通に保持されることを意味する。本明細書でシース１０４と呼ぶ電気絶縁シースまたは絶縁層１０４は、電気導体１０２の束を取り囲む。電気導体１０２は、電力および／または信号の伝達のために電流を伝えるように構成される。シース１０４は、電気導体１０２の束を外部環境から電気的に絶縁しており、また電気導体１０２に対する機械的な保護を提供することもできる。電気ワイヤ１００はまた、電気導体１０２のうちの少なくともいくつかの間に配置された導電性粒子１０６を含む。導電性粒子１０６は、導体１０２の表面に係合し、導電性粒子１０６によって係合された導体１０２間に電気的接続を提供する。
【０００９】
図１に示す電気ワイヤ１００の部分は、ワイヤ１００の端部１０８を含む。ワイヤ１００の端部１０８は、電気導体１０２によって部分的または全体的に画定される。例示する実施形態では、電気導体１０２の束の露出部分は、軸方向にシース１０４を越えて端部１０８まで突出しており、シース１０４によって取り囲まれていない。したがって、導体１０２は、束の露出部分に沿って周囲環境に露出されている。導電性粒子１０６は、ワイヤ１００に沿って端部１０８から様々な距離をあけて位置することができる。導電性粒子１０６の少なくとも一部は、束のうちシース１０４によって取り囲まれた露出していない部分に沿って配置することができる。
【００１０】
一実施形態では、本明細書でより詳細に説明するように、一実施形態の導電性粒子１０６は、端部１０８まで延びるワイヤ１００の端部セグメント１１０に付与される。導電性粒子１０６は、ワイヤ１００の電気導体１０２およびシース１０４が構築された後、端部セグメント１１０に付与することができる。端部セグメント１１０は、任意選択で、ワイヤ１００のうち、電気導体１０２がシース１０４によって取り囲まれていない部分とすることができる。たとえば、端部セグメント１１０は、シース１０４によって全体的に（以前は）覆われたワイヤ１００の長さからシース１０４の一区間を除去することによって作ることができる。別の実施形態では、端部セグメント１１０は、電気導体１０２を取り囲むシース１０４の少なくとも一部分を含むことができる。導電性粒子１０６は、ワイヤ１００の端部１０８を通って軸方向にワイヤ１００へ導入することができる。
導電性粒子１０６は、ワイヤ１００の終端のために電気導体１０２を露出させるようにシース１０４の一部分を除去する前にワイヤ１００へ導入しても、除去した後にワイヤ１００へ導入してもよい。導電性粒子１０６は、隣接する導体１０２間の隙間１１２を介して端部１０８を貫通し、そこで受け取ることができる。たとえば、導電性粒子１０６は、ワイヤ１００の端部１０８内へ軸方向に噴霧することができる。別法として、導電性粒子１０６は、導電性粒子１０６およびキャリア剤を含む組成物内へ端部セグメント１１０を浸漬することによって導入することもできる。別の代替実施形態では、導電性粒子１０６は、キャリア剤の有無にかかわらず、端部セグメント１１０上へ粒子１０６を塗布することによって付与することができる。さらに別の実施形態では、粒子１０６は、端部セグメント１１０内へ径方向に噴霧することができる。
【００１１】
いくつかの知られているワイヤとは異なり、一実施形態の導体１０２は、シース１０４内で捩じったり、または互いに螺旋状に巻き付けたりしたものではない。導体１０２は捩じられていないため、導体１０２間の隙間１１２のいくつかは、少なくとも端部セグメント１１０の長さに等しい長さにわたって間断なく延びることができる。その結果、ワイヤ１００の端部１０８に付与された導電性粒子１０６は、端部セグメント１１０に沿って端部１０８から様々な距離をあけて（またはさらには端部セグメント１１０を越えて）導体１０２に係合する。
【００１２】
電気ワイヤ１００は、電気端子２０２（図２に示す）に圧着されて端子アセンブリ２０４（図２）を形成するように構成することができる。たとえば、図２を参照してさらに詳細に説明するように、導電性粒子１０６がワイヤ１００の導体１０２に付与された後、ワイヤ１００の端部セグメント１１０を圧着デバイス２００（図２に示す）に提供して、電気端子２０２の圧着バレル２０６（図２）内へ装入することができる。
【００１３】
図２は、圧着デバイス２００の一実施形態の斜視図である。圧着デバイス２００は、電気端子２０２を電気ワイヤ１００に圧着する。電気端子２０２および電気ワイヤ１００は、端子アセンブリ２０４を形成する。端子２０２は、ワイヤ１００の端部セグメント１１０（図１に示す）を受け取る圧着バレル２０６を含む。圧着動作中、圧着バレル２０６は、導体１０２の周りに圧着されて、端子２０２と電気ワイヤ１００との間に機械的および電気的接続を形成する。電気端子２０２は、それだけに限定されるものではないが、銅、銅合金、銅覆鋼、アルミニウム、ニッケル、金、銀、金属合金など、任意の材料から製造することができる。たとえば、電気端子２０２は、ニッケルでめっきされた銅製基部から製造することができる。
【００１４】
圧着デバイス２００は、アンビル２１４および圧着加工部材２１６を含む。アンビル２１４は、端子２０２をその上に受け取る頂面２０８を有する。ワイヤ１００の端部セグメント１１０（図１に示す）に沿った電気導体１０２は、アンビル２１４上で端子２０２の圧着バレル２０６内に受け取られる。圧着加工部材２１６は、形成プロファイル２１０を含み、形成プロファイル２１０は、形成プロファイル２１０が端子２０２に係合するとき、導体１０２の周りにバレル２０６を形成または圧着するように選択的に成形される。端子２０２は、圧着加工部材２１６とアンビル２１４との間でワイヤ１００に圧着される。圧着加工部材２１６は、圧着行程に沿って、アンビル２１４に向かう方向およびアンビル２１４から離れる方向へ可動である。圧着行程には、アンビル２１４から離れる上向き動作と、アンビル２１４に向かう下向き動作とが含まれる。
圧着加工部材２１６は、圧着軸２１２に沿って、アンビル２１４に向かう方向およびアンビル２１４から離れる方向へ双方向に動く。圧着加工部材２１６は、圧着行程の下向き動作中、圧着加工部材２１６がアンビル２１４に向かって動くとき、電気導体１０２の周りに端子２０２の圧着バレル２０６を形成する。図２には示さないが、圧着加工部材２１６は、圧着行程に沿って圧着加工部材２１６の動きを推進させる機械式アクチュエータに結合することができる。たとえば、圧着加工部材２１６は、アプリケータまたはリード形成機械の可動ラムに結合することができる。加えて、アプリケータまたはリード形成機械はまた、アンビル２１４を含むことができ、またはアンビル２１４に結合することができる。
【００１５】
形成プロファイル２１０は、それぞれ圧着加工部材２１６の底面２１８から延びる２つの側壁２２２と、２つの側壁２２２間に延びる先端形成面２２４とを含むことができる。図２の先端形成面２２４は、２重アーチまたは「ｍ」の形状を有することができる。一実施形態では、圧着バレル２０６は、端子２０２の２つのタブ２２６によって少なくとも部分的に画定される。圧着動作中、圧着加工部材２１６がアンビル２１４に向かって動くとき、形成プロファイル２１０は、圧着バレル２０６の上へ下降し、タブ２２６に係合して、電気導体１０２の周りにタブ２２６を屈曲させまたは形成する。より具体的には、形成プロファイル２１０の側壁２２２および先端形成面２２４は、圧着加工部材２１６が下向きに動くにつれて、電気導体１０２の先端の上へタブ２２６を徐々に屈曲させる。圧着行程中の圧着加工部材２１６の最も低い位置である圧着加工部材２１６の下死点位置で、形成プロファイル２１０の一部は、アンビル２１４の頂面２０８を越えて延びることができる。
端子２０２は、形成プロファイル２１０とアンビル２１４との間で圧縮され、高い圧縮力により、端子２０２のタブ２２６は、ワイヤ１００の電気導体１０２に機械的に係合し、電気的に接続して、端子アセンブリ２０４を形成する。高い圧縮力により、圧着バレル２０６と導体１０２との間、および２つ以上の隣接する導体１０２間に、金属間接合が形成される。
【００１６】
圧着動作中、圧着デバイス２００から圧着バレル２０６を介して導体１０２に印加される力により、導体１０２間の導電性粒子１０６（図１に示す）を導体１０２内へ埋め込むことができる。たとえば、導電性粒子１０６は、本明細書でより詳細に説明するように、導体１０２の外周上に形成される酸化層を通って延びることができる。導電性粒子１０６は、酸化層を貫通または粉砕して、導体１０２間の横断方向の電気的接続の伝導率を高めることができる（たとえば、導電性粒子１０６が存在しない場合の圧着動作後の導体１０２間の横断方向の電気的接続の伝導率に対して）。たとえば、導電性粒子１０６は、隣接する導体１０２間に横断方向の電流路を提供する導電性ブリッジを実質上形成することができる。さらに、導電性粒子１０６は、酸化層を貫通することによって、かつ／または導体１０２と導電性粒子１０６との間の分子間力によって、圧着動作中に導体１０２間に形成される接合の強度を改善することができる。
【００１７】
図１を次に再び参照すると、電気ワイヤ１００は、任意の数の電気導体１０２を含むことができる。一実施形態では、導体１０２の断面積は、少なくとも１０ｍｍ２である。たとえば、導体１０２の断面積は、最高６０ｍｍ２とすることができ、または６０ｍｍ２を超えることができる。電気導体１０２は、それだけに限定されるものではないが、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、銅覆鋼、ニッケル、金、銀、金属合金など、任意の材料から製造することができる。例示する実施形態では、電気導体１０２は、アルミニウムから製造される。アルミニウムは、たとえば、銅に対して軽量かつ低コストの代替を提供する。任意選択で、電気導体１０２のいくつかは、アルミニウム以外の他の金属から形成することもできる。
【００１８】
しかし、アルミニウムを電気導体材料として使用する１つの欠点は、電気導体１０２の金属（すなわち、アルミニウム）表面上に蓄積することがある酸化物層および／または他の表面汚染層（それだけに限定されるものではないが、残留しているワイヤ押出成形強化材料など）である。酸化物および／または他の表面材料層は、たとえば、導体１０２が大気に露出されるとき、および／または電気導体１０２の処理（たとえば、押出成形プロセスなど）中に、形成されることがある。そのような酸化物および／または他の表面材料層は、アルミニウム以外の他の導体材料上に形成されることもあるが、アルミニウムの場合は取り扱いが特に困難になる可能性がある。本明細書に記載および／または例示する実施形態は、電気導体１０２のうちの１つまたは複数がアルミニウム以外の材料から製造される実施形態にも該当し、そのような実施形態で使用することができることを理解されたい。
さらに、本明細書に記載および／または例示する実施形態について、酸化物層に関して以下に説明するが、本明細書に記載および／または例示する方法および圧着工具は、酸化物層に加えて、または酸化物層の代わりに、他の表面材料層に対して使用することもできることを理解されたい。
【００１９】
電気ワイヤ１００の電気導体１０２は、電気導体１０２のグループの周囲を形成する外側電気導体１０２Ａのグループを含む。電気導体１０２は、外側電気導体１０２Ａによって取り囲まれた内側電気導体１０２Ｂのグループを含む。一実施形態では、導電性粒子１０６は、外側電気導体１０２Ａおよび内側電気導体１０２Ｂの表面に固定される。たとえば、いくつかの粒子１０６は、１つの外側導体１０２Ａと内側導体１０２Ｂとの間の隙間１１２内で、その外側導体１０２Ａの内面部分に係合することができる。他の粒子１０６は、同じ外側導体１０２Ａの外面部分に係合することができる。それらの粒子１０６は、外側導体１０２Ａと端子２０２（図２）の圧着バレル２０６（図２に示す）との間に、横断方向の伝導性接続を提供することができる。粒子１０６は、圧着前に、たとえば共有結合などの分子間力によって、導体１０２の表面に固定することができる。
粒子１０６は、別法または追加として、導体１０２間に画定される隙間１１２内の締まり嵌めによって導体１０２に固定することができる。たとえば、付与プロセス中、粒子１０６は、ワイヤ１００の端部１０８を通って隙間１１２内へ噴霧することができ、粒子１０６は、ワイヤ１００に沿って軸方向に進むことができ、その後、対応する隙間１１２のサイズは、それぞれの粒子１０６が周囲導体１０２に係合し、摩擦または締まり嵌めによって定位置に保持される程度まで減少する。任意選択で、粒子１０６は、端部セグメント１１０を越える長さにわたってワイヤ１００内へ延びることができ、これは、いくつかの粒子１０６が、ワイヤ１００のうち、図１のシース１０４によって取り囲まれた部分内へ延びることを意味する。
【００２０】
各電気導体１０２は、電気導体１０２のアルミニウム材料の外面を画定する金属表面１６２を含む。電気導体１０２はまた、たとえば電気導体１０２が空気に露出されると、電気導体１０２の金属表面１６２上に酸化物層１６４を形成することがある。酸化物層１６４の電気伝導率は、相対的に低い。したがって、１つの電気導体１０２と別の電気導体１０２および／または端子２０２（図２）の圧着バレル２０６（図２に示す）との間に確実な電気的接続を確立するために、たとえば圧着プロセスの一部として、酸化物層１６４を取り除くおよび／または貫通して、電気導体１０２の金属表面１６２を露出させなければならない。したがって、アルミニウム導体１０２の場合、隣接する導体１０２間の横断方向の電気伝導率を改善することが有利になり得る。図１では、導体１０２の１つの上にのみ酸化物層１６４のみを示すが、導体１０２のすべてまたは少なくともいくつかは、伝導率にとって好ましくない酸化物層１６４を含むことがあることが理解される。図１では、酸化物層１６４をよりはっきりと示すために、酸化物層１６４の厚さを強調している。
【００２１】
導電性粒子１０６は、銅または銅合金などの金属材料から形成することができる。たとえば、一実施形態の導電性粒子１０６は、黄銅（少なくとも銅および亜鉛を含有する合金）から形成される。任意選択で、導電性粒子１０６は、銅および亜鉛に加えて、スズ、アルミニウム、鉄、ニッケル、金、チタン、マグネシウム、またはクロムなどの少なくとも１つの他の金属を含むこともできる。
【００２２】
導電性粒子１０６は、金属微粉とすることができる。粒子１０６は、金属のブロックまたはシートを機械的に粉砕、摩砕、または切削して粉末（黄銅粉末など）にすることによって形成することができる。粒子１０６は、別法として、化学反応から生じる沈澱物として化学的に形成することができる。その結果、粒子１０６は、鋭いまたはぎざぎざの縁部を有することができ、それにより、粒子１０６が導体１０２の表面内へ埋め込まれて、酸化物層１６４を貫通し、横断方向の伝導性接続を提供することが可能になる。２つ以上の導体１０２間に横断方向の接続が確立された後、この伝導性接続は、導体１０２の表面に沿った後の酸化により遮断または劣化させられることはない。導体１０２間の隙間１１２のサイズに応じて、導電性粒子１０６は、１μｍ〜１００μｍの範囲内のサイズを有することができる。
たとえば、粒子１０６は、１０μｍ〜６０μｍの範囲内のサイズを有することができる。粒子１０６は、ワイヤ１００の端部セグメント１１０への粒子１０６の付与中に隙間１１２内に嵌るサイズを有するが、粒子１０６はそれでもなお、導体１０２の酸化物層１６４を貫通および／または粉砕するのに十分に大きい。
【００２３】
図３は、一実施形態による端子アセンブリを形成するワイヤ処理システム３００の斜視図である。ワイヤ処理システム３００は、圧着デバイス３０２、粒子アプリケータデバイス３０４、および搬送アーム３０６を含む。圧着デバイス３０２は、図２に示す圧着デバイス２００とすることができる。粒子アプリケータデバイス３０４（本明細書では、粒子アプリケータ３０４と呼ぶ）は、一度に１本のワイヤ１００に対して、導電性粒子（図１に示す粒子１０６など）をワイヤ１００の端部１０８内へ付与するように構成される。粒子アプリケータ３０４については、図４を参照してより詳細に図示および説明する。ワイヤ処理システム３００内では、圧着デバイス３０２は、粒子アプリケータ３０４近傍に位置する。
したがって、各ワイヤ１００を付与デバイス３０４内へ装入して、導電性粒子を受け取ることができ、次いで、各ワイヤ１００を圧着デバイス３０２へすぐに搬送して、端子２０２（図２に示す）への終端を行い、端子アセンブリ２０４（図２）を形成することができる。粒子アプリケータ３０４と圧着デバイス３０２との間の近接および迅速な移行により、圧着動作前にワイヤ１００の導体１０２から落下する粒子の量を低減させることができる。
【００２４】
例示する実施形態では、ワイヤ１００のグループ３０８が、トレー３１０上に装入される。搬送アーム３０６は、一度に１本のワイヤ１００を把持するように構成される。搬送アーム３０６は、複数の方向に複数の異なる軸に沿って可動とすることができる。搬送アーム３０６は、クランプ３１２内でワイヤ１００を把持する。搬送アーム３０６は、ワイヤ１００をまず粒子アプリケータ３０４に提供する。各ワイヤ１００の端部１０８は、粒子アプリケータ３０４のポート３１４内へ装入される。粒子アプリケータ３０４内では、噴霧、浸漬、塗布などによって、ワイヤ１００の端部１０８に沿って導体１０２に導電性粒子が付与される。粒子は、導体１０２の束の周囲だけでなく、導体１０２間にも付与される。粒子が付与された後、搬送アーム３０６は、ワイヤ１００をポート３１４から後退させ、ワイヤ１００を横方向に圧着デバイス３０２へ動かす。
搬送アーム３０６は、圧着デバイス３０２のアンビル２１４上に位置する端子２０２（図２）の圧着バレル２０６（図２に示す）内へワイヤ１００の端部セグメント１１０を装入する。その後、圧着加工部材２１６を圧着行程に沿ってアンビル２１４の方へ推進して、圧着バレル２０６をワイヤ１００の導体１０２の上で導体１０２に係合するように形成し、端子アセンブリ２０４（図２に示す）を形成する。端子アセンブリ２０４が形成された後、搬送アーム３０６は、端子アセンブリ２０４を収納容器または別の処理デバイスへ運ぶ。搬送アーム３０６が端子アセンブリ２０４を解放した後、搬送アーム３０６は、トレー３１０へ戻って別のワイヤ１００を持ち上げ、上記で詳述した処理工程を繰り返すように構成することができる。代替実施形態では、操作者は、ワイヤ１００を搬送アーム３０６上のクランプ３１２に入れることを助けることができる。
【００２５】
図４は、一実施形態による図３に示す粒子アプリケータデバイス３０４の断面図である。粒子アプリケータ３０４は、導電性粒子（たとえば、図１に示す導電性粒子１０６）を電気ワイヤ１００に供給するように構成される。粒子アプリケータ３０４は、ガイドブロック４０２、粒子収納デバイス４０４、および加圧空気供給装置（図示せず）を含む。ガイドブロック４０２は、後面４０６と前面４０８との間に横方向に延びる。本明細書では、「先端」、「底部」、「前面」、「後面」、「左」、および「右」などの相対的または空間的な用語は、参照する要素を区別するためだけに使用し、粒子アプリケータ３０４、ワイヤ処理システム３００（図３に示す）、または周囲環境内の特定の位置または向きを必ずしも必要としない。ガイドブロック４０２は、後面４０６にある第１の開口４１２と前面４０８にある第２の開口４１４との間でガイドブロック４０２を通って延びるチャネル４１０を画定する。
チャネル４１０は、導電性粒子に対する流路を提供する。チャネル４１０は、第２の開口４１４を通ってワイヤ１００の端部セグメント１１０を受け取るように構成され、その結果、電気ワイヤ１００は、ガイドブロック４０２の前面４０８から延びる。たとえば、第２の開口４１４は、端部セグメント１１０に沿って導体１０２を収容するが、導体１０２のうち端部セグメント１１０を越えた部分を取り囲むシース１０４は収容しないようにサイズ設定することができる。別法として、シース１０４の少なくとも一部分は、第２の開口４１４内に受け取ることができる。一実施形態では、ガイドブロック４０２は、軸方向にガイドブロック４０２の前面４０８と後面４０６との間に位置するオリフィス４１６をさらに画定し、オリフィス４１６は、導電性粒子がチャネル４１０に入るための入口経路を提供する。
例示する実施形態では、オリフィス４１６は、ガイドブロック４０２内の凹部４１７と同心円状である。凹部４１７は、ガイドブロック４０２の外壁４１８内に画定される。オリフィス４１６は、凹部４１７に対して開かれており、オリフィス４１６および凹部４１７はともに、外壁４１８とチャネル４１０との間の経路を画定する。代替実施形態では、導電性粒子は、第１の開口４１２または別の開口を通ってチャネル４１０内へ装入することができる。
【００２６】
粒子収納デバイス４０４は、ガイドブロック４０２に結合することができる。粒子収納デバイス４０４は、バルク供給の導電性粒子を収容し、対応するワイヤ１００内への粒子の付与ごとに、指定された量の導電性粒子をチャネル４１０に提供するように構成される。たとえば、粒子収納デバイス４０４は、バルク供給の導電性粒子を中に収容することができる貯蔵器４２１を画定する。貯蔵器４２１は、チャネル４１０に対する補助空気入口である空胴４２０から隔置される。たとえば、空気流は、開口４１２または空胴４２０を通ってチャネル４１０に入ることができる。空胴４２０は、ガイドブロック４０２のオリフィス４１６と位置合わせされる。
【００２７】
粒子収納デバイス４０４は、指定された量または分量の導電性粒子を、貯蔵器４２１からガイドブロック４０２のチャネル４１０へオリフィス４１６を通って選択的に提供する。たとえば、粒子収納デバイス４０４は、ガイドブロック４０２に対して可動の計測板４２６を含む。計測板４２６は、貯蔵器４２１と空胴４２０との間に横方向に延びる。計測板４２６は、装入位置と排出位置との間で摺動可能である。装入位置では、計測板４２６内の開口４２４が、貯蔵器４２１と位置合わせされ、導電性粒子の供給で少なくとも部分的に充填される。排出位置では、開口４２４は、オリフィス４１６と位置合わせされ、導電性粒子は、オリフィス４１６を通ってチャネル４１０内へ排出される（重力による）。装入位置の計測板４２６は、オリフィス４１６を封止する固体表面を含むことができ、それにより、チャネル４１０内の導電性粒子が吹き飛ばされて空胴４２０内へ戻ることを防止する。
開口４２４は、各ワイヤ１００に付与される粒子の量を制御するために、調整または測定された量の導電性粒子を付与ごとにチャネル４１０へ提供するようにサイズ設定および／または成形することができる。
【００２８】
加圧空気供給装置８０２（図８に示す）は、ガイドブロック４０２の後面４０６にある第１の開口４１２とすることができる空気入口を通って、または空胴４２０を通って、チャネル４１０に空気流４２８を供給するように構成される。空気供給装置８０２は、ホースに結合されたノズルとすることができ、ホースは、ノズルを通って圧縮空気タンクからの加圧空気または圧縮空気を誘導する。空気流４２８は、第２の開口４１４（および第２の開口４１４内へ装入された任意のワイヤ１００）の方へチャネル４１０を通って流れる。たとえば、空気流４２８は、チャネル４１０内に装入されたワイヤ１００の端部１０８内へ軸方向に流れる。空気流４２８によって、チャネル４１０内に配置されたあらゆる導電性粒子を噴霧４３０として押し上げかつ／または持ち上げることができ、噴霧４３０は、ワイヤ１００の端部１０８へ軸方向に送達される。
噴霧４３０内の粒子は、隣接する導体１０２間の隙間１１２（図１に示す）内に受け取ることができる。少なくともいくつかの粒子はまた、外側導体１０２Ａ（図１に示す）の外面に固定することができる。空気流４２８の力は、粒子をワイヤ１００内の様々な距離のところまで推進させることができ、その結果、いくつかの粒子は、シース１０４までまたはシース１０４を越えて位置することができる。一実施形態では、空気流４２８は、第２の開口４１４を通ってチャネル４１０から排気される。たとえば、空気は、導体１０２とチャネル４１０の壁との間の間隙４３２を通ってワイヤ１００の周りを流れて（粒子を導体１０２に供給した後）、チャネル４１０内の圧力を低減させることができる。
【００２９】
図４に示す粒子アプリケータ３０４は、導電性粒子を電気ワイヤの端部内へ軸方向に付与する機構を示し、したがって粒子は、導体の束の内側で、隣接する導体間に受け取られる。他の実施形態では、導電性粒子は、図５を参照してさらに説明するように、浸漬、塗布などの他のプロセスによって、電気ワイヤの導体間に付与することもできる。
【００３０】
図５は、一実施形態による電気ワイヤを作製または形成する方法５００の流れ図である。電気ワイヤは、図１に示すワイヤ１００とすることができる。方法５００は、５０２で、複数の電気導体の束の周りに電気絶縁シースを付与することを含む。電気導体の束は、捩じったり、もしくは螺旋状に巻き付けたりしたものではなく、または制限された捩じれだけを有することができる。シースは、プラスチックまたはゴム状ポリマーなどの非伝導性または誘電性の材料から構成することができる。任意選択で、シースは、導体の束のうちワイヤの端部まで延びる端部セグメントの周りには付与されない。別法として、シースは、端部セグメントを含むワイヤの長さ全体に沿って付与されるが、その後、シースは、端部セグメントから少なくとも部分的に除去される。別の代替実施形態では、以下のステップ５０４に説明するように、シースは、ワイヤの長さ全体に延び、少なくとも導電性粒子をワイヤの端部内へ導入した後まで除去されない。
【００３１】
５０４で、導電性粒子は、電気導体の束の端部セグメント内へ導入され、その結果、導電性粒子は、束の中の電気導体のうちの少なくともいくつかに係合し、それらの間に配置される。導電性粒子は、ワイヤが構築された後、端部セグメント内へ導入される。これは、ワイヤが、導体の束と、束の周りに付与されたシースとを含むことを意味する。導電性粒子は、導体の束の端部を通って端部セグメント内へ導入することができる。粒子は、隣接する電気導体間の隙間または間隙を介して端部セグメントに入ることができる。導電性粒子は、図４に示すように、導電性粒子を軸方向に導体の束の端部内へ噴霧することによって、端部セグメント内へ導入することができる。粒子のいくつかは、束の端部を通って入るのではなく、端部セグメントの外周面から径方向内向きの方向に端部セグメントに入ることができる。
図示しない代替実施形態では、粒子は、端部セグメント内へ軸方向に噴霧されるのではなく、またはそれに加えて、電気導体の束の端部セグメント内へ径方向に噴霧される。
【００３２】
代替実施形態では、導電性粒子は、導電性粒子およびキャリア剤を含む組成物または物質内へ端部セグメントを浸漬することによって、束の端部セグメント内へ導入することができる。たとえば、導電性粒子は、キャリア剤と混合することができ、それにより粒子を導体に付与するための手段が提供される。たとえば、キャリア剤は、有機溶媒（アセトンおよびアルコールなど）、油、脂肪などとすることができ、またはこれらを含むことができる。導電性粒子は、キャリア剤と混合して、溶液またはペーストを形成することができる。この溶液またはペースト内へ、ワイヤの端部セグメントを浸漬することができる。別法として、溶液またはペーストをワイヤの端部セグメント上へ塗布して、導電性粒子が内側導体間の領域を貫通することを可能にすることができる。
【００３３】
図６は、一実施形態による端子アセンブリを作製する方法６００の流れ図である。端子アセンブリは、図２に示す端子アセンブリ２０４とすることができ、端子アセンブリ２０４は、図１に示す電気ワイヤ１００を含む。方法６００は、図３に示すワイヤ処理システム３００によって実行することができる。６０２で、電気ワイヤ（たとえば、ワイヤ１００）の端部上へ導電性粒子が付与され、その結果、導電性粒子のうちの少なくともいくつかは、ワイヤ内の少なくともいくつかの電気導体間に受け取られる。ワイヤの端部上への導電性粒子の付与は、ワイヤの端部を粒子アプリケータデバイスのチャネル内へ装入し、加圧空気流を使用して、チャネルを通って軸方向に、指定された量の導電性粒子をワイヤの端部上へ吹き付けることを含むことができる。別法として、導電性粒子は、束の端部セグメント上へ径方向に噴霧することができる。
代替実施形態では、導電性粒子は、導電性粒子およびキャリア剤を含む組成物もしくは物質内へ端部セグメントを浸漬することによって、またはそのような組成物をワイヤの端部セグメント上へ塗布することによって、端部セグメント上へ付与することもできる。任意選択で、機械式搬送アームがワイヤを把持して、ワイヤの端部を粒子アプリケータのチャネル内へ装入する。機械式搬送アームは、それに続いて、導電性粒子がワイヤ上へ付与された後に粒子アプリケータからワイヤを取り出し、ワイヤを圧着デバイスへ動かすように構成することもできる。
【００３４】
６０４で、ワイヤの端部セグメントは、圧着デバイスのアンビル上に位置する端子の圧着バレル内へ装入される。ワイヤは、粒子の噴霧を受け取ったらすぐに端子の圧着バレル内へ装入することができる。たとえば、ワイヤは、圧着バレル内へ装入する前に収納容器などの中継位置へ動かすことなく、粒子アプリケータから圧着デバイスへ直接動かすことができる。搬送アームを使用して、ワイヤの端部セグメントをアンビル上の端子の圧着バレル内へ装入することができる。６０６で、端子の圧着バレルをワイヤの端部セグメント上へ圧着して、端子をワイヤの電気導体に機械的および電気的に接続する。圧着バレルをワイヤに圧着することは、圧着加工部材を圧着デバイスのアンビルの方へ下向きに駆動することを含むことができる。
圧着加工部材は、圧着バレルのタブなどの圧着バレルに係合して、圧着バレルのタブを電気導体の先端上で導体に係合するように屈曲させる形成プロファイルを画定することができる。圧着加工部材とアンビルとの間で圧着バレル上に印加される力は、端子をワイヤへ機械的および電気的に接続し、端子アセンブリを形成する。
【００３５】
一実施形態では、導電性粒子は黄銅粉末であり、ワイヤの電気導体はアルミニウムから構成される。黄銅粒子はアルミニウムより堅く、砥石のようにアルミニウム導体の表面上で研磨剤として作用する。黄銅粒子は、特に圧着動作中に導体が端子の圧着バレルによって圧縮されるとき、アルミニウム導体を取り囲む酸化物層を貫通および／または粉砕することができる。黄銅粒子は、導体のアルミニウム内側領域内へ埋め込むことができる。２つの隣接する導体内に埋め込まれた粒子は、隣接する導体間（より具体的には、導体の周囲に沿った酸化物層より伝導性が高い導体のアルミニウム内側領域間）に、横断方向の伝導性接続または電流路を提供することができる。したがって、黄銅粒子は、酸化物層を破壊し、導体のより伝導性の高いアルミニウム内側領域間に横断方向の接続を提供することによって、導体の束の中の導体間の伝導率を改善する。
さらに、一実施形態の黄銅粒子は、導体のアルミニウムと端子の銅との両方に適合している。黄銅粒子は、圧着動作中、隣接する導体間および／または外側導体と端子との間に、金属間層を形成することができる。金属間層は、ワイヤの端部セグメント沿いおよび端部セグメント内に黄銅粒子が存在しない場合より機械的に強く電気伝導性の高い接合を、導体間および／または導体と端子との間に提供することができる。本明細書に記載する本発明の主題の他の実施形態は、導電性粒子が黄銅粉末であり、ワイヤの電気導体がアルミニウムを含むことに限定されるものではないことが理解される。
【００３６】
図７は、別の実施形態による図４に示す粒子アプリケータデバイス３０４の一部分の断面図である。粒子アプリケータデバイス３０４の例示する部分は、ガイドブロック４０２の前面４０８を示す。ガイドブロック４０２のチャネル４１０は、延長チューブ７０２を介して電気ワイヤ１００に流体的に接続される。延長チューブ７０２は、チャネル４１０の長さを増大させるように構成された中空の芯７０３を有する。延長チューブ７０２は、第１の端部７０４と第２の端部７０６との間に延びる。第１の端部７０４は、ガイドブロック４０２の第２の（または前面の）開口４１４内に受け取られ、延長チューブ７０２の残りは、ガイドブロック４０２の前面４０８から離れる方向へ延びる。第１の端部７０４は、開口４１４との気密封止を形成することができる。ワイヤ１００の端部セグメント１１０は、チューブ７０２の第２の端部７０６を通って中空の芯７０３内に受け取られる。
任意選択で、端部セグメント１１０は、第２の端部７０６との気密封止を形成することができる。粒子付与デバイス３０４の動作中、導電性粒子１０６（図１に示す）は、ガイドブロック４０２のチャネル４１０を通り、次いで延長チューブ７０２の中空の芯７０３を通って電気ワイヤ１００に噴霧されるように構成される。代替実施形態では、延長チューブ７０２は、ガイドブロック４０２に結合された個別の構成要素でなく、ガイドブロック４０２との一体型の構成要素として形成することができる。
【００３７】
一実施形態では、電気ワイヤ１００は、電気導体１０２内への導電性粒子の付与または導入中にワイヤ１００の端部セグメント１１０の少なくとも一部分を取り囲む絶縁層またはシース１０４の絶縁カフセグメント７１０を含むことができる。カフセグメント７１０は、露出領域７１２によって、シース１０４の残りから隔置される。電気導体１０２は、露出領域７１２沿いでは、絶縁層によって取り囲まれない。カフセグメント７１０は、シース１０４の周囲でシース１０４を切断（たとえば、薄切り、剥離など）してカフセグメント７１０を分離することによって形成することができ、形成される露出領域７１２に沿って電気導体１０２を切断したり、または他の形で損傷したりすることはない。カフセグメント７１０は、ワイヤ１００の端部１０８まで延びることができる。カフセグメント７１０は、延長チューブ７０２の中空の芯７０３内へ装入され（図示のとおり）、かつ／またはガイドブロック４０２の開口４１４内へ直接装入されるように構成される。
カフセグメント７１０は、チューブ７０２および／またはガイドブロック４０２の内面または壁を封止して、気密封止を形成することができる。粒子付与デバイス３０４の動作中、導電性粒子は、カフセグメント７１０の径方向内側で電気導体１０２内へ導入することができる。空気の少なくとも一部は、露出領域７１２を通ってチャネル４１０から排気および排出することができる。したがって、空気は、カフセグメント７１０を通って流れ、カフセグメント７１０とシース１０４との間の領域７１２内でワイヤ１００から出ることができる。任意選択で、ガイドブロック４０２および／またはチューブ７０２内に、１つまたは複数の排気スロット（図示せず）を設けることができる。一実施形態では、導体１０２への導電性粒子の付与後、カフセグメント７１０は、圧着動作または別の終端動作の前に、ワイヤ１００の端部セグメント１１０から除去することができる。
【００３８】
図８は、別の実施形態による図４に示す粒子アプリケータデバイス３０４の断面図である。例示する実施形態では、チャネル４１０は、ガイドブロック４０２の前面４０８と後面４０６との間で線形に延びない。逆に、チャネル４１０は、第２の（または前面の）開口４１４からガイドブロック４０２の先端８０６に沿った空気入口８０４まで延びる。例示する実施形態では、チャネル４１０は線形ではない。空気入口８０４は、粒子収納デバイス４０４の空胴８０８に流体的に接続される。粒子収納デバイス４０４は、加圧空気供給装置８０２に結合され、加圧空気供給装置８０２は、チャネル４１０を通って開口４１４の方へ続く空胴８０８を通って、空気流を供給する。空胴８０８は、開口４１４までつながるチャネル４１０の軸に対して横断方向（たとえば、直交方向）の軸に沿って延びる。
【００３９】
例示する実施形態では、計測板４２６は、前面４０８と後面４０６との間のガイドブロック４０２の長さに対して平行の長さに沿って延びることが示されている。計測板４２６は、ガイドブロック４０２の先端８０６に沿って、計測板４２６の長さに対して平行の摺動軸に沿って、ガイドブロック４０２に対して摺動するように構成される。たとえば、計測板４２６は、貯蔵器４２１からの粒子の指定された供給をチャネル４１０の空気入口８０４でチャネル４１０へ搬送するように構成される。
【００４０】
任意選択で、ガイドブロック４０２は、光センサ（図示せず）を受け取るように構成することができる。光センサは、チャネル４１０を監視して、チャネル４１０を通る空気流の流量、空気流によって持ち上げられる粒子の量などの診断情報を提供する。診断情報は、「噴射良好（ｓｈｏｔ  ｏｋ）」、「粉末なし（ｎｏ  ｐｏｗｄｅｒ）（または粒子なし（ｎｏ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ））」、「ワイヤなし（ｎｏ  ｗｉｒｅ）」、および／または「せん断不良（ｂａｄ  ｓｈｅａｒ）」を含む、ワイヤへの粒子の付与に関するフィードバックを提供することができる。ガイドブロック４０２は、センサに対する光路を提供するために、光センサとチャネル４１０との間に透明体８１２を含むことができる。透明体８１２は、チャネル４１０の一部分を画定することができる。透明体８１２は、ガラス、石英、またはサファイアなど、透明または少なくとも半透明の材料から形成することができる。
【００４１】
上記の説明は、限定ではなく例示を目的とすることを理解されたい。たとえば、前述の実施形態（および／またはそれらの態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。加えて、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの修正を加えることができる。本明細書に記載する寸法、材料のタイプ、様々な構成要素の向き、ならびに様々な構成要素の数および位置は、特定の実施形態のパラメータを画定することを目的とし、何ら限定的ではなく、単に例示的な実施形態である。特許請求の範囲の精神および範囲内の他の多くの実施形態および修正形態が、上記の説明を読めば当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲に与えられる均等物の完全な範囲とともに、決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
2018507519.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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2018507519.tif 000012