專利名稱：用于連接接片圖案與引線的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于連接接片(tab)圖案與引線的方法，該方 法適用于利用焊接將引線連接至形成于基片上的接片圖案。
背景技術：
傳統上已知這樣一種片式應變儀其中在撓性儀表基體(基片)
上形成應變儀表元件圖案(strain gage element pattern)。通常，在
這類應變儀中，在基片上形成接片圖案。接片圖案具有一對接片主 體部和一對連接部，連接部從各接片主體部的一個邊緣連續地形成。
應變儀具有由如下導電薄帶形成的應變儀表元件圖案該導電薄帶 由平行線的之字形圖案形成，從而應變儀表元件圖案形成為連接在 連接部之間。利用焊接將用于使應變儀與外部裝置電連接的一對引 線與接片主體部相連接。
由于將應變儀安裝于外力引起應變的部件區域以檢測(測量) 應變，因此機械應變(應力)反復地施加于應變儀本身。因此，會 在較短時間內出現金屬疲勞，從而導致位于焊接引線的端部處的接 片主體部斷裂或斷開。
已知一種應變儀具有能夠應對這些問題的構造。JP-A-5-026607 披露了這種應變儀的實例，該應變儀設置有與待測對象結合的儀 表基體、應變敏感電阻器、和儀表引線，并且彈性件置于應變儀與 端子之間，并將儀表引線在彎曲的狀態下安裝到彈性件上。
在JP-B-UM-3040684中所披露的應變儀的另一個實例構造為具
3有窄的儀表元件圖案部，其由電阻材料制成，并檢測應變以指示 響應于該應變的電阻變化量；至少一對寬的儀表接片圖案部，其與 儀表引線相連接；以及至少一對連接圖案部，其用于將這些儀表接 片圖案部電連接至儀表元件圖案部的各端部，其中，儀表元件圖案 部、成對的儀表接片圖案部、以及成對的連接圖案部結合至由撓性 絕緣材料制成的儀表基體上，其中在儀表接片圖案部的與連接圖案 部相連接的區域處形成切口，該切口用于使應力集中分散以避免斷 開。
然而，如上所述的常規應變儀和用于連接接片圖案與引線的方 法存在下列問題。
首先，從儀表元件圖案部到引線的線路趨于較長，這是因為在 公開文獻JP-A-5-026607所披露的構造中增加了被彎曲以具有一些 裕量的儀表引線，而在公開文獻JP-B-UM-3040684所披露的構造中 增加了U形線路。相應地，增加這種線路不僅增加了圖案的幾何結 構的復雜性和整個應變儀的尺寸，還由于以新圖案設計應變儀而增 加了總成本。
其次，由于那些附加線路，上述常規應變儀在電性能方面也是 不利的。更具體地說，由于除儀表元件圖案部之外的導電線路變長， 電阻劣化，這促使與電損耗增加相關的信號傳輸效率降低、以及S/N 特性方面劣化，并且這還很可能成為從儀表元件圖案部分獲得的正 常信號產生誤差的原因。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種方法，用于以簡單的構造和改善 的可靠性連接接片圖案與引線。
根據本發明的一個方面，提供一種用于將形成于基片2上的接 片圖案3t與引線4連接的方法，其中所述接片圖案3t包括接片主 體部3tm;以及連接部3tc，其形成為與所述接片主體部3tm的一個 邊緣線連續，并沿與邊緣線大致垂直的延伸線Fs從所述接片主體部 3tm延伸，其中所述方法包括通過使所述引線4結合在從所述連接部3tc的延伸線Fs偏移多于預定偏移量Lx的位置上而將所述引線4 連接到所述接片主體部3tm，其中所述延伸線Fs與所述連接部3tc 的中心線重合，所述位置距所述接片主體部3tm的邊緣線在預定距 離Ly的范圍內。
根據該方面，可以將各接片圖案3t設置為使得所述接片主體部 3tm可以形成為矩形形狀，并使得所述連接部3tc可以與所述接片主 體部3tm的位于一個邊緣3tms—側的邊緣線的端部(拐角部)連續 地形成。應變儀1可以構造成具有形成于所述基片2的另外區域上的 應變儀表元件圖案3g，并使所述儀表元件圖案3g與所述連接部3tc 連續地形成。可以應用從所述接片圖案3t引出的外接引線4c，或者 可以應用安裝在所述基片2上的電子元件100的端子引線4s作為導 線4。


下面，將參照附圖描述實施本發明各種特征的一般構造。附圖 和相關描述旨在示例性說明本發明的實施例，而不是為了限制本發明 的范圍。
圖1是應變儀的示意性平面圖，在該應變儀中用根據本發明實 施例的方法進行連接；
圖2是應變儀的側視圖3A是示出在應變儀中接片圖案的多個不同連接位置的說明
圖3B是示出在應變儀中接片圖案的多個不同連接位置的說明
圖3C是示出在應變儀中接片圖案的多個不同連接位置的說明
圖4A是示出與對應連接位置相關的疲勞壽命測試結果的數據
圖4B是示出與對應連接位置相關的疲勞壽命測試結果的數據
5圖4C是示出與對應連接位置相關的疲勞壽命測試結果的數據
圖4D是示出與對應連接位置相關的疲勞壽命測試結果的數據
圖4E是示出與對應連接位置相關的疲勞壽命測試結果的數據
圖4F是示出與對應連接位置相關的疲勞壽命測試結果的數據
圖4G是示出與對應連接位置相關的疲勞壽命測試結果的數據
圖4H是示出與對應連接位置相關的疲勞壽命測試結果的數據
圖5是以條形圖提供的數據圖，該條形圖示出對于各連接位置 而言達到疲勞壽命時的循環數的平均值；
圖6是示出對于各連接位置而言的疲勞壽命測試結果的說明圖7是示出以放大的尺寸提供的與連接位置相關的部分疲勞壽 命測試結果的數據圖；以及
圖8是示出將根據本實施例的連接方法應用于電子元件的端子 引線的情況的說明圖。
具體實施例方式
下面，將參照附圖詳細地描述根據本發明的實施例。本發明所 要求保護的范圍不應當局限于附圖中所示的實例和下文所描述的實 例。
下面，參照圖1和圖2描述應變儀1的概要，對該應變儀1應 用了根據本實施例的用于連接接片圖案和引線的方法。
應變儀1具有使用諸如聚酰亞胺樹脂等絕緣材料形成為撓性片 的基片(儀表基體)2。在基片2上形成儀表元件圖案3g和一對接片 圖案3t、 3t。例如通過對設置于基片2表面上的銅鎳合金箔執行光 蝕刻處理來形成儀表元件圖案3g和接片圖案3t、 3t。由此，儀表元件圖案3g和接片圖案3t、 3t形成為連續的電路圖案。 一對接片圖案 3t、 3t沿縱向布置在基片2的一側并且對稱地形成。
各接片圖案3t具有矩形接片主體部3tm;以及連接部3tc， 其從接片主體部3tm的位于一個邊緣3tms —側的邊緣沿著基片2的 縱向連續地形成。
儀表元件圖案3g沿縱向布置在基片2的另一側，并且由如下的 導電薄帶形成該導電薄帶形成為由沿著基片2的縱向延伸的平行線 形成的之字形圖案。儀表元件圖案3g的一端形成為與一個接片圖案 3t的連接部3tc連續，而儀表元件圖案3g的另一端形成為與另一個 接片圖案3t的連接部3tc連續。換句話說，儀表元件圖案3g形成為 連接在連接部3tc之間。
根據該構造，其中各接片圖案3t的接片主體部3tm形成為矩形 形狀，并且連接部3tc如上所述地從該接片主體部3tm的位于一個邊 緣3tms —側的端部連續地形成，可以更理想地應用根據本實施例的 連接方法。由此，實現了幾何結構的簡化、總尺寸的減小以及成本的 降低，另外，在避免電性能劣化方面，可以期望獲得更多的優點。
利用焊接法將接片主體部3tm、 3tm分別與引線4c、 4c (簡稱為 "導線4")相連接，以便與外部裝置建立電連接。如上所述地構造 成圖1和圖2所示的應變儀1。
當使用應變儀1時，將基片2的背面施加于待測對象上。當在 待測對象中產生應變時，應變(應力)作用于儀表元件圖案3g上； 因而改變儀表元件圖案3g的電阻值，并且可以根據此電阻值變化測 量出應變量。
如上所述，利用焊接法將一對引線4c、 4c與接片主體部3tm、 3tm相連接；所以，當使用了較長時間時，此類應變儀可能產生如下 問題因為整個應變儀1反復承受例如張緊、壓縮和彎曲收縮等應變， 因而在接片主體部3tm、 3tm的位于焊接引線4c、 4c端部的區域中出 現斷裂或斷開。因此，根據本實施例的用于連接接片圖案和引線的方 法適合在將引線4c、 4c連接至各接片主體部3tm、 3tm時使用。
下面，將參照圖1至圖7描述根據本實施例的用于連接接片圖
7案和引線的連接方法。
首先，將描述根據本實施例的連接方法的基本概念。在根據本 實施例的連接方法中，就如下方面是否存在顯著差異來構成一種方
法艮P，在將引線4c與接片圖案3t的接片主體部3tm相連接時，由 于接片主體部3tm的連接位置而避免圖案斷開。此外，作為執行了 該驗證的結果，顯而易見的是，由于如下所述選擇的連接位置來避免 圖案斷開是存在優越性的，并基于該位置優越性設計出根據本實施例 的連接方法。
圖3A-圖3C示出8種所選的不同連接位置Al-A8。應當注意到， 在圖3A-圖3C中，箭頭Fy指示的方向(Fy方向)表示連接部3tc 的縱向，并且Fy方向與連接部3tc的延伸線Fs的方向重合，其中該 延伸線Fs與連接部3tc的中心線重合。此外，箭頭Fx指示的方向(Fx 方向)表示與Fy方向垂直的方向。
圖3A示出連接位置Al-A4。連接位置A3用作標準連接位置， 在該位置，引線4c的連接側頂端大致位于接片主體部3tm的中心。 相應地，其它連接位置Al、 A2和A4都用作從連接位置A3向著連 接部3tc所在的Fy方向偏移預定寬度La的位置。在所示的情況下， 允許接片主體部3tm的一個邊緣3tms與引線4c的頂端位置(包括經 焊接提供的連接部J)大致重合。在各連接位置A1、 A2和A4之中， 連接位置A2用作從連接位置A3沿著Fy方向直接偏移的位置。連接 位置Al用作從該連接位置A2沿一個邊緣3tms向著與連接部3tc所 在的方向相反的Fx方向偏移預定寬度Lb的位置。連接位置A4用作 從連接位置A2沿一個邊緣3tms向著連接部3tc所在的Fx方向偏移 預定寬度Lc的位置。
圖3B示出連接位置A5-A7。各連接位置A5-A7都用作從連接 位置A3沿著Fx方向直接橫向偏移的位置。在各連接位置A5-A7之 中，連接位置A5用作向著與連接部3tc所在的方向相反的Fx方向偏 移預定寬度Lb的位置。連接位置A6用作向著連接部3tc所在的Fx 方向偏移預定寬度Ld的位置。連接位置A7用作從連接位置A6向著 連接部3tc所在的Fx方向進一步偏移預定寬度Le的位置。因此，連接位置A5和A7位于連接主體部3tm的沿著Fx方向的兩端的附近， 而連接位置A6位于連接位置A3與A7之間的中點。
圖3示出連接位置A8和上述連接位置A2。連接位置A8和A2 都用作從連接位置A3沿著Fy方向直接偏移的位置。在這種情況下， 連接位置A8用作向著與連接部3tc所在的方向相反的Fy方向偏移預 定長度Lf的位置。如上所述，連接位置A2用作從連接位置A3向著 連接部3tc所在的Fy方向偏移預定寬度La的位置。
按6個一組(部分為4個一組)，制造應用了各個所選連接位 置Al至A8的樣品，并根據美國航空航天標準942(National Aerospace Standards 942, NAS 942)對各樣品進行疲勞壽命測試。具體地說，在 以30Hz的頻率施加交替負載士1500X10—e應變時對每個給定循環數 (次數)測量殘余應變量。圖4A-圖4H示出各樣品的循環數為106 次、2X106次、5X1()6次和10X1C)6次時殘余應變量的測量結果。應 當注意到，根據在交替負載施加之前和施加之后的應變儀的電阻值變 化量AR，使用給定的換算公式(也就是下列換算公式)進行殘余應 變量的換算應變量e-AR/(k'R)，其中R表示應變儀的電阻值， 而k表示儀表靈敏度(=2.0)。此外，根據疲勞壽命測試結果，基于 NAS標準，在殘余應變量大于或等于100X1(T時判定到達疲勞壽命。
從疲勞壽命測試獲得了下列結果。圖4A示出與圖3A所示的連 接位置A1相關的結果。在這種情況下，在六個樣品之中，沒有樣本 達到疲勞壽命。圖4B示出與圖3A所示的連接位置A2相關的結果。 在這種情況下，在六個樣品之中，沒有樣本達到疲勞壽命。圖4C示 出與圖3A所示的連接位置A3相關的結果。在這種情況下，在四個樣 品之中，所有樣品都達到疲勞壽命。圖4D示出與圖3A所示的連接位 置A4相關的結果。在這種情況下，在六個樣品之中，所有樣品都達 到疲勞壽命。圖4E示出與圖3B所示的連接位置A5相關的結果。在 這種情況下，在六個樣品之中，所有樣品都達到疲勞壽命。圖4F示 出與圖3B中所示的連接位置A6相關的結果。在這種情況下，在六個 樣品之中，所有樣品都達到疲勞壽命。圖4G示出與圖3B所示的連接 位置A7相關的結果。在這種情況下，在六個樣品之中，所有樣品都達到疲勞壽命。圖4H示出與圖3C所示的連接位置A8相關的結果。 在這種情況下，在六個樣品之中， 一個樣品達到疲勞壽命。
從這些疲勞壽命測試結果可以看出，對于引線4c與接片主體部 3tm的連接位置Al-A8，在根據位置避免圖案斷開方面存在清楚的顯 著差異。換句話說，如果至少選擇連接位置Al或A2，則可以有效地 避免圖案斷開，反之，如果選擇連接位置A3、 A4、 A5、 A6、 A7或A8， 則出現圖案斷開的可能性增大。圖5示出對于各連接位置Al-A8而言 達到疲勞壽命的循環數的平均值，并且可以看出，連接位置Al或A2 的優越性尤為突出。
考慮到這些驗證結果，在根據本實施例的連接方法中，當將引 線4c連接至形成于基片2上的接片主體部3tm時，選擇包括上述連 接位置Al和/或連接位置A2而不包括連接位置A3-A8的區域作為連 接位置。圖6示出根據這些驗證結果可以選擇的連接位置的區域。在 圖6中，白色區域A用作包括連接位置Al和A2并且避免圖案斷開的 可能性較高的區域，而網格圖案區域N用作包括連接位置A3-A8并且 圖案斷開發生的可能性較高的區域。
因此，考慮到圖6，可以通過在接片主體部3tm上選擇滿足第一 位置條件和第二位置條件的位置來選擇白色區域A，即避免圖案斷開
的可能性較高的連接位置，第一位置條件要求該位置相對于連接部 3tc的延伸線Fs偏移預定寬度Lx或更多，其中延伸線Fs與連接部 3tc的中心線重合，而第二位置條件則要求該位置距一個邊緣3tms 在預定寬度Ly的范圍內。在根據本實施例的連接方法中，將引線4c 焊接至接片主體部3tm上的選定連接位置。應當注意到，焊接的概念 還包括熔接等。
此外，如圖7所示，即使在連接位置A1和A2之間，在優越程 度方面也存在差異，并且圖7示出這樣的結果該結果指示連接位置 Al的優越性高于連接位置A2的優越性。因此，連接位置A1是最佳 連接位置，從而得出結論在以該連接位置Al為中心的預定區域中， 存在可以避免圖案斷開的有效連接位置。圖l示出將引線4c、 4c連 接至區域A中的連接位置A1上的狀態。此外，為了進行比較，以點
10劃線指示將引線4c、 4c連接至區域N中的連接位置A3上的狀態。
因此，在上述根據本實施例的連接方法中，引線4c (導線4) 都焊接至接片主體部3tm上的滿足第一位置條件和第二位置條件的 位置處，第一位置條件要求該位置相對于各連接部3tc的延伸線Fs 偏移預定寬度Lx或更多，其中延伸線Fs與連接部3tc的中心線重合； 而第二位置條件要求該位置距每一個邊緣3tms在預定寬度Ly的范圍 內；所以，可以不需要增加線路這種克服斷開的常規措施。因此，可 以實現簡化圖案等的幾何結構和減小總尺寸，另外，消除了進行新圖 案設計等的需求，因此，還可以幫助降低總成本。此外，由于不需要 增加線路這樣克服斷開的常規措施，因此可以避免不必要地增大電阻 值的問題。因此，可以避免導致電性能劣化的問題，包括諸如與電損 耗增加相關的信號傳輸效率的降低、S/N特性的劣化、以及相對于正 常信號產生誤差等問題。.
具體地說，由于根據本發明的連接方法應用于利用如下方法提 供的應變儀1:在基片2的其它區域上形成應變儀表元件圖案3g，并 且該儀表元件圖案3g與連接部3tc連續地形成，因此根據本發明的 連接方法可以用作應變儀1的最佳連接方法。因此，根據本發明的連 接方法可以避免應變儀]中出現斷裂和斷開，并且還可以幫助改善應 變儀1的可靠性。
盡管已經詳細描述了本實施例，但本發明并不局限于上述結構， 而是可以在不脫離本發明的范圍的情況下對結構、形狀、材料、數量、 數值、技術或步驟的細節進行任意的修改、添加和/或刪除。
例如，盡管提供銅鎳合金箔作為儀表元件圖案3g和接片圖案 3t、 3t的材料的實例，但本發明并不排除使用其他電阻性材料。此 外，盡管提供將基片2形成為撓性片的情況作為實例，但作為另一個 選擇也可以使用不具有撓性的PCB (印刷電路板)。另一方面，在上 述圖1-圖7所示的實施例中，提供從接片圖案3t引出的外接引線4c 作為導線4的實例；然而，如圖8所示，根據本發明的連接方法還可 以應用于安裝在基片2上的例如IC芯片100i等電子元件100的端子 引線4s，作為導線4的另外選擇。即使在這種情況下，也可以與圖l-圖7所示的實施例類似地僅通過用端子引線4s代替引線4c來實施
根據本發明的連接方法。應當注意到，根據本發明的連接方法，也可 以類似地應用于各種電子元件，例如電阻器、電容器、線圈、以及連
接器，作為電子元件100的另外選擇。因此，根據本發明的連接方法
具有良好的通用性，并且可以廣泛用于各種應用場合，用作連接接片
圖案3t和導線4的方法。
如參照本實施例所述，提供了一種用于連接接片圖案和引線的 方法，該方法具有下列顯著優點。
(1) 導線4都焊接至接片主體部3tm上的滿足第一位置條件和 第二位置條件的位置上，第一位置條件要求該位置相對于各連接部 3tc的延伸線Fs偏移預定寬度Lx或更多，其中延伸線Fs與連接部 3tc的中心線重合，而第二位置條件則要求該位置距每一個邊緣3tms 在預定寬度Ly的范圍內；所以，不需要增加線路這種克服斷開的常 規措施。由此，可以實現圖案等的幾何結構的簡化和總尺寸的減小， 另外，消除了進行新圖案設計等的需求，因此，也可以幫助降低總成 本。
(2) 由于不需要增加線路這種克服斷開的常規措施，因此可以 避免不必要地增加電阻值的問題。由此，可以避免導致電性能劣化的 問題，包括例如與電損耗增大相關的信號傳輸效率的降低、S/N特性 的劣化、以及相對于正常信號產生誤差等問題。
(3) 在一個優選的方面，如果各接片圖案3t的接片主體部3tm 形成為矩形形狀并且連接部3tc從該接片主體部3tm的位于一個邊緣 3tms —側的端部連續地形成，則根據本發明的連接方法可以按更為 理想的方式實現。因此，實現了幾何結構的簡化、總尺寸的減小和成 本的降低，另外，在避免電性能劣化方面可以預期更好的操作效果。
(4) 在一個優選的方面，如果根據本發明的連接方法應用于用 如下方法提供的應變儀1:在基片2的其他區域上形成應變儀表元件 圖案3g，并且該儀表元件圖案3g與連接部3tc連續地形成，則可以 將根據本發明的連接方法作為應變儀1的最佳連接方法。相應地，根 據本發明的連接方法能夠避免在應變儀1中出現斷裂和斷開，并且還能夠幫助改善應變儀1的可靠性。
(5)在一個優選的方面，根據本發明的連接方法具有良好的通 用性，這是因為連接方法可以廣泛用于不同應用場合，包括將連接方
法應用于從接片圖案3t引出的外接引線4c的連接、或者安裝在基片 2上的電子元件100的端子引線4s的連接。
應當理解到，本發明并不局限于上述具體實施例，并且可以在 不脫離本發明的精神和范圍的情況下用改進的部件實施本發明。根據 上述實施例所披露的部件的合適組合，可以以不同的形式實施本發 明。例如，可以從實施例所示的所有部件中刪除一些部件。此外，不 同實施例中的部件也可以適當地進行組合使用。
權利要求
1.一種用于將形成于基片上的接片圖案與引線連接的方法，其中所述接片圖案包括接片主體部；以及連接部，其形成為與所述接片主體部的一個邊緣線連續，并沿與所述邊緣線大致垂直的延伸線從所述接片主體部延伸，所述方法包括通過使所述引線結合在從所述連接部的延伸線偏移多于預定偏移量的位置上而將所述引線連接至所述接片主體部上，所述延伸線與所述連接部的中心線重合，所述位置距所述接片主體部的所述邊緣線在預定距離的范圍內。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述接片主體部形成為具有矩形形狀，所述連接部與所述接片 主體部的所述邊緣線一側的邊緣連續地形成。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述基片形成有與所述接片圖案的連接部連續地形成的應變儀 表元件圖案，以用作應變儀。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中， 所述引線用于在所述接片圖案與外部裝置之間提供電連接。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中， 所述引線是安裝在所述基片上的電子元件的端子引線。
全文摘要
本發明公開了一種用于連接接片圖案與引線的方法，接片圖案形成于基片上并包括接片主體部；以及連接部，其形成為與接片主體部的一個邊緣線連續，并沿與邊緣線大致垂直的延伸線從接片主體部延伸，該方法包括通過使引線結合在從連接部的延伸線偏移多于預定偏移量的位置上而將引線連接到接片主體部，其中延伸線與連接部的中心線重合，該位置距接片主體部的邊緣線在預定距離的范圍內。
文檔編號G01N3/32GK101603806SQ20091014730
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月5日 優先權日2008年6月10日
發明者平本真事, 美齊津英司 申請人:美蓓亞株式會社