功能性板及其接合方法.pdf

《功能性板及其接合方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《功能性板及其接合方法.pdf（11页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102224039 A (43)申请公布日 2011.10.19 CN 102224039 A *CN102224039A* (21)申请号 200980146543.1 (22)申请日 2009.11.19 2008-297609 2008.11.21 JP B60R 16/02(2006.01) (71)申请人 株式会社日立制作所 地址 日本东京都 (72)发明人 泽田贵彦 青山博 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所 11256 代理人 陈伟 金杨 (54) 发明名称 功能性板及其接合方法 (57) 摘要 本发明提供一种轻量的功能性板， 能够解决 在一体成。

2、形有导电体的功能性板中作用弯曲载荷 以及碰撞载荷等时产生龟裂或成形体从导电体周 边破裂、 导电体容易断裂的问题， 并能够容易地进 行接合、 分解。功能性板具有 ： 板部件主体 ； 被具 有耐热绝缘性的半固化状树脂覆盖的导电体 ； 以 及将所述导电体加强固定在所述板部件主体中的 具有连续长丝的加强纤维， 该功能性板被形成为， 从通过一体成形而成形的所述板部件的端面使所 述导电体的一端部和另一端部露出。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.05.20 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2009/006231 2009.11.19 (87)PCT申请的公布数据 W。

3、O2010/058582 JA 2010.05.27 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 CN 102224052 A1/2 页 2 1. 一种功能性板， 其特征在于， 具有 ： 板部件主体 ； 被具有耐热绝缘性的半固化状树脂 覆盖的导电体 ； 以及将所述导电体加强固定在所述板部件主体中的具有连续长丝的加强纤 维， 所述功能性板被形成为， 从通过一体成形而成形的所述板部件的端面使所述导电体的 一端部和另一端部露出。 2. 如权利要求 1 所述的功能性板， 其特征在于， 具有 ： 含浸了热固性树脂并。

4、被层叠的纤 维片 ； 在所述纤维片中埋设成形的所述导电体 ； 以及配置在所述纤维片间以对所述纤维片 和导电体的相互接合进行加强的所述加强纤维。 3. 如权利要求 1 所述的功能性板， 其特征在于， 具有 ： 在板面方向上沿多个方向配置 的纤维片 ； 在所述纤维片中埋设成形的所述导电体 ； 以及配置在所述纤维片间以对所述纤 维片和导电体的相互接合进行加强的所述加强纤维， 所述功能性板通过树脂注入而一体成 形。 4.如权利要求13的任一项所述的功能性板， 其特征在于， 所述板部件中的露出了所 述导电体的一端部和另一端部的端面具有能够相互以榫接状接合、 分解的凹部和凸部。 5.如权利要求13的任一项。

5、所述的功能性板， 其特征在于， 多个所述功能性板经由端 面相互接合， 并且各功能性板的所述导电体端部进行电连接， 从而形成新的功能性板。 6.如权利要求15的任一项所述的功能性板， 其特征在于， 设置与所述功能性板的上 表面接合的具有导电体的功能性板， 使双方的导电体端部电连接。 7. 如权利要求 6 所述的功能性板， 其特征在于， 在所述导电体端部设有焊料层。 8.一种电动汽车， 其特征在于， 将权利要求17的任一项所述的功能性板作为构造体 使用。 9. 一种功能性板的接合方法， 用于对多个功能性板进行接合， 所述功能性板具有 ： 板 部件主体 ； 被具有耐热绝缘性的半固化状树脂覆盖的导电体。

6、 ； 以及将所述导电体加强固定 在所述板部件主体中的具有连续长丝的加强纤维， 并且被形成为， 从通过一体成形而成形 的所述板部件的端面使所述导电体的一端部和另一端部露出， 所述功能性板的接合方法的 特征在于 ： 在所述多个功能性板中， 使一个功能性板中的露出有所埋设的所述导电体的端部的端 面和另一个功能性板中的露出有所埋设的所述导电体的端部的端面面接触， 并使导电体电 连接， 进行接合、 分解。 10. 如权利要求 9 所述的功能性板的接合方法， 其特征在于， 对功能性板进行接合、 分 解， 所述功能性板具有 ： 含浸了热固性树脂并被层叠的纤维片 ； 在所述纤维片中埋设成形 的所述导电体 ； 。

7、以及配置在所述纤维片间以对所述纤维片和导电体的相互接合进行加强的 所述加强纤维。 11. 如权利要求 9 所述的功能性板的接合方法， 其特征在于， 对功能性板进行接合、 分 解， 所述功能性板通过树脂注入而一体成形， 并具有 ： 在板面方向上沿多个方向配置的纤维 片 ； 在所述纤维片中埋设成形的所述导电体 ； 以及配置在所述纤维片间以对所述纤维片和 导电体的相互接合进行加强的所述加强纤维。 12.如权利要求911的任一项所述的功能性板的接合方法， 其特征在于， 所述板部件 的露出了所述导电体的一端部和另一端部并被接合的一对端面具有能够相互以榫接状接 合的凹部和凸部。 权 利 要 求 书 CN 。

8、102224039 A CN 102224052 A2/2 页 3 13.如权利要求911的任一项所述的功能性板的接合方法， 其特征在于， 在所述功能 性板端面露出的所述导电体的端部具有焊料层， 在所述功能性板接合后， 使所述焊料层熔 融而进行电连接。 权 利 要 求 书 CN 102224039 A CN 102224052 A1/5 页 4 功能性板及其接合方法 技术领域 0001 本发明涉及电动汽车用地板等所使用的、 在内部配置了用于通信、 控制或电力供 给的各种配线或电子零件等导电体的功能性板及其接合方法。 背景技术 0002 近年来， 由于不排出废气、 噪音小等原因， 电动汽车的开发。

9、盛行， 一部分已经实用 化。 电动汽车中， 行驶所必需的电力的全部或一部分通过车载的电池获得， 并驱动电动机进 行行驶。 另外， 制动装置以及车辆运动机构、 电动车窗、 雨刮器、 内饰品采用电子控制方式均 成为主流， 通过电池取得需要的电力并进行动作。需要这些电力的电子器件类需要使用电 线、 信号线等将电池和电子器件类连接起来。 0003 电子零件日益轻薄短小化， 随之零件数量也增大， 但随着电子零件数量增大， 连接 电池和电子器件类的被覆电线的使用量增大。另外， 由于需要使电线沿着电子器件类的形 状、 构造配置， 因此， 电线或信号线的长度长于必要长度， 线束的重量增加、 电阻增大导致的 损。

10、失增加这些课题变得突出。 另外， 因电线的捆束以及固定配件等的设计制造、 配件以及电 线的安装调整、 复杂的配线作业导致的工序增加等的制造成本也增大。 0004 作为解决这些课题的手段， 已知有将电线一体成形的成形体模块或将电线埋设在 功能性板中的手段 ( 例如， 参照专利文献 1、 专利文献 2)。 0005 专利文献 1 ： 日本特开 2002-95139 号公报 0006 专利文献 2 ： 日本特开昭 63-285808 号公报 0007 在专利文献 1 中， 提出了一种成形体模块的周边构造以及成形体模块的制造方 法， 通过使电线与汽车用车顶衬里一体化， 能够减少零件数量， 能够将成形体。

11、内部的电线和 各种电气安装件简单且迅速地电连接。在一体成形有这些电线的成形体模块中， 对电线截 面方向的刚性以及强度提高， 但若作用有弯曲载荷以及碰撞载荷等的外力， 则由于会从成 形体模块表面发生龟裂， 或是成形体从电线周边破裂， 因此存在电线容易断裂的问题。 0008 另外， 在专利文献 2 的情况下， 对于飞机以及汽车等大型产品来说， 为了制造埋设 了电线集合体的一体成形品， 存在因需要大型的成形设备、 设置所述设备的场地、 成形所需 要的极大的成本、 成品率降低以及不良品的处置导致成本增大的问题。 发明内容 0009 本发明的课题在于提供一种轻量的功能性板， 能够解决所述现有技术的问题点。

12、， 并能够相互容易地接合、 分解。 0010 本发明的功能性板， 其特征在于， 具有 ： 板部件主体 ； 被具有耐热绝缘性的半固化 状树脂覆盖的导电体 ； 以及将所述导电体加强固定在所述板部件主体中的具有连续长丝 (filament) 的加强纤维， 所述功能性板被形成为， 从通过一体成形而成形的所述板部件的 端面使所述导电体的一端部和另一端部露出。 0011 另外， 功能性板的特征在于， 具有 ： 含浸了热固性树脂并被层叠的纤维片 ； 在所述 说 明 书 CN 102224039 A CN 102224052 A2/5 页 5 纤维片中埋设成形的所述导电体 ； 以及配置在所述纤维片间以对所述纤。

13、维片和导电体的相 互接合进行加强的所述加强纤维。 0012 另外， 功能性板的特征在于， 具有 ： 在板面方向上沿多个方向配置的纤维片 ； 在所 述纤维片中埋设成形的所述导电体 ； 配置在所述纤维片间以对所述纤维片和导电体的相互 接合进行加强的所述加强纤维， 功能性板通过树脂注入而一体成形。 0013 另外， 所述板部件中的露出了所述导电体的一端部和另一端部的端面具有能够相 互以榫接状接合、 分解的凹部和凸部。另外， 多个所述功能性板经由端面相互接合， 并且各 功能性板的所述导电体端部进行电连接， 从而形成新的功能性板。 另外， 设置与所述功能性 板的上表面接合的具有导电体的功能性板， 使双方。

14、的导电体端部电连接。在所述导电体端 部设有焊料层。 0014 另外， 特征在于 ： 将所述功能性板作为汽车的构造体使用。 0015 而且， 本发明的功能性板的接合方法， 用于对多个功能性板进行接合， 所述功能性 板具有 ： 板部件主体 ； 被具有耐热绝缘性的半固化状树脂覆盖的导电体 ； 以及将所述导电 体加强固定在所述板部件主体中的具有连续长丝的加强纤维， 并且被形成为， 从通过一体 成形而成形的所述板部件的端面使所述导电体的一端部和另一端部露出， 所述功能性板的 接合方法的特征在于 ： 在所述多个功能性板中， 使一个功能性板中的露出有所埋设的所述 导电体的端部的端面和另一个功能性板中的露出有。

15、所埋设的所述导电体的端部的端面面 接触， 并使导电体电连接， 进行接合、 分解。 0016 而且， 本发明的功能性板的接合方法的特征在于， 对功能性板进行接合、 分解， 所 述功能性板具有 ： 含浸了热固性树脂并被层叠的纤维片 ； 在所述纤维片中埋设成形的所述 导电体 ； 以及配置在所述纤维片间以对所述纤维片和导电体的相互接合进行加强的所述加 强纤维。 0017 而且， 本发明的功能性板的接合方法的特征在于， 对功能性板进行接合、 分解， 所 述功能性板通过树脂注入而一体成形， 并具有 ： 在板面方向上沿多个方向配置的纤维片 ； 在所述纤维片中埋设成形的所述导电体 ； 以及配置在所述纤维片间以。

16、对所述纤维片和导电 体的相互接合进行加强的所述加强纤维。 0018 所述板部件的露出了所述导电体的一端部和另一端部并被接合的一对端面具有 能够相互以榫接状接合的凹部和凸部。而且， 在所述功能性板端面露出的所述导电体的端 部具有焊料层， 在所述功能性板接合后， 使所述焊料层熔融而进行电连接。 0019 发明的效果 0020 本发明具有 ： 板部件主体 ； 被具有耐热绝缘性的半固化状树脂覆盖的导电体 ； 以 及将所述导电体加强固定在所述板部件主体中的具有连续长丝的加强纤维， 并且被形成 为， 从通过一体成形而成形的所述板部件的端面使所述导电体的一端部和另一端部露出， 由此， 能够得到一种功能性板，。

17、 相对于弯曲载荷以及碰撞载荷导电体不容易断线。另外， 能 够降低配线时的加工工时或组装时的配线工时， 而且能够减少配线产生的零件数量。 而且， 在发生断线时等能够在最小限度的范围内容易地分解并更换故障部位。 附图说明 0021 图 1 是表示应用了本发明的电动汽车的示意图。 说 明 书 CN 102224039 A CN 102224052 A3/5 页 6 0022 图 2 是本发明的实施例 1 的功能性板的立体图。 0023 图 3 是表示本发明的实施例 2 的功能性板的立体图。 0024 图 4 是表示本发明的实施例 2 的功能性板的机械接合构造的立体图。 0025 图 5 是表示本发明。

18、的实施例 2 的功能性板的电接合构造的剖视图。 0026 图 6 是表示本发明的实施例 3 的功能性板的机械接合构造的立体图。 具体实施方式 0027 以下， 基于附图具体说明将本发明应用于电动汽车的车身构造中的例子。 0028 实施例 1 0029 图 1 是表示应用了本发明的电动汽车的示意图， 在沿电动汽车 1 的前后方向由碳 纤维增强树脂制成的板部件 9 中， 通过一体成形埋设有作为导电体的供电线 2。附图标记 3 表示在供电线的电接合中使用的端部， 附图标记 4 为电池， 附图标记 5 为驱动用电动机， 附 图标记 6 为控制单元， 附图标记 7 为前轮， 附图标记 8 为后轮。 00。

19、30 这里， 作为构成本发明中的构成功能性板的板部件 9 的母材的树脂材料， 一般使 用热固性树脂、 热塑性树脂， 但优选使用成形品的刚性、 强度优良的热固性树脂。作为热固 性树脂， 例如有不饱和聚酯、 乙烯酯、 环氧树脂、 可熔酚醛树脂型苯酚、 尿素 三聚氰胺、 聚酰 亚胺， 有这些树脂的共聚体、 改性体， 以及将这些中的至少两种混合后的树脂。为了提高耐 碰撞性， 还可以添加弹性体或橡胶成分。尤其， 从成形品的机械特性的观点考虑， 优选环氧 树脂。 0031 另外， 作为本发明中的板部件 9 的增强纤维束的纤维原料， 能够使用例如铝纤维、 黄铜纤维、 不锈钢纤维等金属纤维、 玻璃纤维、 聚丙。

20、烯腈类、 人造纤维类、 木质类、 沥青类的 碳纤维以及石墨纤维、 芳香族聚酰胺纤维、 聚芳族聚酰胺纤维、 PBO 纤维、 聚苯硫纤维、 聚酯 纤维、 亚克力纤维、 尼龙纤维、 聚乙烯纤维等有机纤维、 以及碳化硅纤维、 氮化硅纤维、 氧化 铝纤维、 碳化硅纤维、 硼纤维等。这些纤维可以单独使用或两种以上并用。这些纤维原料， 可以是实施了表面处理的。作为表面处理， 有金属的被覆处理、 利用耦合剂的处理、 利用施 胶剂的处理、 添加剂的附着处理等。 作为纤维原料， 最优选使用比重小、 高强度、 高弹性模量 的碳纤维。 0032 图 2 是表示通过一体成形加工而埋设有三根相互独立的、 由半固化状的苯酚。

21、树脂 覆盖的供电线 2 的板部件 9 的立体图。 0033 板部件 9 的制造方法如下。即， 在表面涂布了脱模剂的金属模之上， 贴合而层叠多 张含浸了环氧树脂的碳纤维片10。 在碳纤维片10的层叠完成了一部分的阶段， 将覆盖了半 固化状态的苯酚树脂的供电线 2 配置在已层叠的碳纤维片 10 的所希望的位置上。再从其 上再次贴合而层叠其他的碳纤维片10， 完成剩下的层叠。 然后， 在设于板部件9内部的供电 线 2 的周边， 将作为具有连续长丝的加强纤维的碳纤维 11 沿板部件 9 的板厚方向织入， 然 后通过一体成形加工进行加压加热成形。 0034 若在贴合碳纤维片 10 而制作的板部件 9 内。

22、部埋设供电线 2， 则提高了板部件 9 的 向供电线截面方向的强度以及刚性， 但是， 在作用有弯曲载荷以及碰撞载荷等外力的情况 下， 有可能在板部件 9 内部发生龟裂， 供电线 2 从板部件剥离， 碳纤维片 10 发生层间剥离。 0035 在实施例 1 中， 由于在设于碳纤维片 10 内部的供电线 2 的周边， 进一步将碳纤维 说 明 书 CN 102224039 A CN 102224052 A4/5 页 7 11 沿板部件 9 的板厚方向织入， 然后通过一体成形加工而成形， 由此， 在板部件 9 上作用有 弯曲应力的情况下， 能够提高针对供电线 2 周边发生的引起龟裂以及裂纹的应力的阻力，。

23、 能够防止发生这些缺陷。 0036 这里， 将碳纤维11作为加强纤维设在板部件9上的结构不限于上述实施例说明的 结构， 还可以将供电线和所需数量的加强纤维预先在对加强有效的各方向上拉齐后设置在 模内， 并注入环氧树脂， 使用加压加热的一体成形方法进行成形。作为覆盖供电线 2 的半固 化状的树脂材料， 从耐热性、 耐电绝缘性的观点考虑， 优选使用环氧树脂、 可熔酚醛树脂型 苯酚树脂。 0037 另外， 供电线 2 只要能够导通电则没有特别限定， 除了电线以外， 还可以使用铜等 金属导体。 0038 实施例 2 0039 图 3 示出了本发明的板部件 9 的实施例 2。图 3 是表示板部件 9 的。

24、一部分的图， 埋 设了相互独立的三根供电线。 0040 在本实施例中， 板部件 9 的车辆前方端面形成为凸部 12， 车辆后方向端面形成为 凹部 13。通过该构造， 能够在一方的板部件 9 的凸部 12 上嵌合另一方的板部件 9 的凹部 13。 0041 即， 在实施例 2 中， 如图 4 所示， 使一方的板部件 9 的凸部 12 和已经组装固定在车 辆上的一对板部件 9 的凹部 13 的凹凸轮廓大致一致， 并使其沿板部件 9 的长度方向滑动 从而能够进行各板部件 9 的嵌合以及组装。 0042 在实施例 2 中， 作为对一方的板部件 9 和另一方的板部件 9 进行接合的手段， 例 示了通过榫。

25、接构造使其接合而一体化的构成， 但除此之外， 还有使用螺栓、 螺钉、 铆钉等机 械结合手段使其接合而一体化的构成等各种手段， 还可以根据需要并用这些手段。 0043 下面， 利用附图 5 详细说明实施例 2 中的电接合构造。在板部件 9 的凸部 12 以及 凹部 13 上， 供电线 2 一方的端部 3 在板部件 9 的凸部 12 露出， 供电线 2 另一方的端部 3 在 板 9 的凹部 13 的表面露出。使一方的板部件 9 和另一方的板部件 9 嵌合并组装后， 供电 线 2 的一方的在凸部 12 的端部 3 和供电线 2 的另一方的在凹部 13 的端部 3 面接触。在实 施例 2 中， 在组装。

26、前有供电线 2 露出的表面 3 上， 预先设置熔点为 139的 Sn-57Bi 的低熔 点无铅焊料层 S， 在使板部件嵌合并组装后， 通过加热光束使接合部周边加热， 并使焊料层 S 熔融从而进行电接合。 0044 在实施例 2 中， 作为导电体的电接合手段， 使用熔点为 139的 Sn-57Bi 的低熔点 焊料， 但是， 除此以外， 还能够使用熔点为139的Sn-56Bi-1Ag、 熔点为117的Sn-52In等 的低熔点无铅焊料。通过使用熔点在大致 110到 150左右的范围内的低熔点无铅焊料， 能够抑制因焊料接合时的加热对板部件构造体的热影响以及焊料冷却凝固时的变形应力。 0045 实施例。

27、 3 0046 图 6 示出了本发明的实施例 3。设置从板部件 9 的表面垂直地到达供电线 2 的开 放孔 14。使设在另外的板部件 9” 上的连接部 15 嵌合到开放孔 14 中， 由此， 使在开放孔 14 的表面露出的供电线 2 的端部 16 和通过所述手段埋设在另一方的板部件 9” 中的供电线 17 的端部 18 接触。然后， 通过所述加热光束， 使预先设在端部 16 以及端部 18 上的低熔点焊 料熔融而电连接。通过实施例 3 的构成， 能够在不受板部件 9 的方向制约的情况下， 对设于 说 明 书 CN 102224039 A CN 102224052 A5/5 页 8 板部件 9 。

28、内部的供电线 2 与电池 4 和驱动用电动机 5 以及电驱动的零件进行连接。 0047 在实施例 3 中， 作为对一方的板部件 9 和另一方的板部件 9” 进行接合的手段， 例 示了使其机械嵌合并一体化的构成， 但除此以外， 还有采用螺栓、 螺钉、 铆钉等的机械结合 手段进行一体化的构成等， 还可以根据需要并用这些手段。 0048 若使用实施例 2、 3 所示的组装式板部件的构成， 则还具有以下优点 ： 能够仅对由 于与在行驶中产生的来自路上的飞石或障碍物发生碰撞、 或交通事故等而主体受损、 或者 供电线 2 断线的板部件 9 通过再加热等除去焊料后部分拆除， 并更换为新的板部件， 所以， 能。

29、够将作业成本、 用户的修理以及维护费用抑制到最小限度。 0049 以上， 对本发明的实施例进行了说明， 但本发明不限于这样的实施例， 在不脱离本 发明主旨的范围内能够实施各种方式。 0050 例如， 在本实施例中， 作为埋设了供电线 2 的板部件 9 的构成材料， 例示了层叠碳 纤维增强树脂的例子， 但在本发明中， 材质不限于此， 能够广泛地应用短纤维加强复合材料 以及编织物构造复合材料。 0051 另外， 在板部件9中， 作为导电体， 除了供电线2以外， 还能够埋设向使用者通知板 部件9的温度变动的热电偶传感器、 通知板部件9的变形量的应变传感器、 向使用者通知板 部件 9 的破裂以及损伤的。

30、光纤等的电信号线。 0052 另外， 对于供电线 2 在板部件内的配置， 只要按照所述方法设置加强纤维 11， 则相 对于板部件9的板厚方向中央部， 也可以使供电线2的设置位置在板厚方向上偏置， 或在板 厚方向上并列两根以上供电线 2。而且， 即使由于供电线 2 的偏置等， 在板部件 9 的表面或 背面的某一方产生凹凸也没关系。 0053 附图标记的说明 0054 1电动汽车 0055 2、 17供电线 0056 3、 16、 18端部 0057 9、 9板部件 0058 10碳纤维片 0059 11碳纤维 0060 12凸部 0061 13凹部 0062 14开放孔 0063 15连接部 0064 S焊料层 说 明 书 CN 102224039 A CN 102224052 A1/3 页 9 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102224039 A CN 102224052 A2/3 页 10 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102224039 A CN 102224052 A3/3 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 102224039 A 。