JP4880492B2 - 電子装置のハウジング構造体及びハウジング構造体の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に係るハウジング構造体及びそのようなハウジング構造体の形成方法に関する。

金属製ハウジング構造体等の導電性ハウジング構造体が装置の電磁両立性（ＥＭＣ）を大きく改善することが知られている。ハウジング外部の外部源による妨害放射又はハウジング内で生成される妨害放射（装置が生成する妨害放射）のいずれであっても、そのような構造体によって望ましくない妨害放射が遮蔽される。

実際の用途においては、装置が高度なデータ処理機能のために使用される場合（例えば、装置がコンピュータ装置の場合）、及び／又は自動車電子工学分野のようにその他の多くの電子装置が存在する設置環境で装置が動作する場合には、ＥＭＣの問題は特に重大である。

電気エネルギーの供給及び／又は外部装置とのデータ交換を可能とするために、コネクタ（例えば、接続ソケット）等の電気的接続装置がハウジング壁に設けられる。通常、そのようなコネクタは、開口部と係合するか、開口部を貫通するようにハウジング壁の開口部に配置される。

製造公差のために、実際の用途では、ハウジング壁の開口部をコネクタの形状よりも幾分大きくする必要がある。そのため、公知のハウジング構造体では、開口部のエッジと開口部の領域に配置された接続装置（コネクタ）との間に大きさの異なるエッジ間空隙が残ることになる。

実際の用途で生じる妨害放射の種類によっては、接続装置及びハウジング内のエッジ間空隙によって遮蔽品質が大きく損なわれる場合がある。これにより、「遮蔽空隙」が必ず生じることになる。特に、高い周波数の電磁放射によってＥＭＣが悪化してしまう。

本発明の目的は、上述したようなハウジングの遮蔽効果を向上させることにある。

上記目的は、本発明に係るハウジング構造体又はハウジング構造体の形成方法によって達成される。従属請求項は本発明の有利な更なる改良に関する。

本発明によれば、簡単な方法で、コネクタの領域において上述した遮蔽空隙の程度を大きく減少させ、構造体全体の遮蔽効果を大きく改善させることができる。

装置がコンピュータ装置である場合には、コンピュータ装置から外部装置（及び／又は外部装置からコンピュータ装置）にデータ信号を送信する接続装置に本発明を特に有利に適用することができる。

好適な実施形態では、ハウジング構造体はコンピュータ装置に使用される。好適な実施形態によれば、コンピュータ装置は、自動車に設置するために提供され、例えば、車両に車載コンピュータ機能、マルチメディア機能、通信機能を提供する「車載ＰＣ」である。この場合、コネクタは、例えば、自動車の電子装置の接続ケーブル又はケーブルハーネスの対応するコネクタと接続するための接続ソケットであってもよい。

使用されるコネクタは、電流供給又はデータ交換等のために公知の方法で対応する装置を外部装置に接続することができる。そのようなコネクタ（接続ソケット等）の設計は当業者に周知であるため、ここでは更なる説明は省略する。

特に、動作時にコネクタを介して供給される信号が妨害放射源であったり、信号が妨害放射によって妨げられる可能性がある場合には、導電性エンクロージャ又は封止部（例えば、金属製コネクタハウジング）をコネクタが有することが有利である。

一実施形態では、コネクタは、少なくとも３つ、特に例えば少なくとも１０個のプラグコンタクトを含む。そのような複数のプラグコンタクトは、公知の方法で、通常のコネクタ規格に従ってマトリックス配置で配列することができ、コネクタの各プラグコンタクトは、ハウジングの外部の方向から接続された対応するコネクタのプラグコンタクトに電気的に接続することができる。

プラグコンタクトは、対応するコネクタのプラグレセプタクル等のコンタクト部材と適合するコンタクトピン又はコンタクトスタッドとして設計することができる。また、プラグコンタクトは、対応するコネクタのピン状のコンタクトと適合するソケット状に設計することができる。

多くの場合、ハウジング壁に設けられた貫通穴の断面が実質的に円形であることが、（例えば、開口部の形成によって貫通穴を形成し、所望の遮蔽効果も得るために）有利である。また、（例えば、貫通するライン部分と合わせるために）その他の断面を選択することもでき、例えば、レーザ切断又は打ち抜きによって断面を形成することができる。通常、周囲方向から見た場合に、穴のエッジ部はライン部分から均一に間隔を空けられていることが好ましい。

コネクタとハウジング内部との間の接続を確立するために使用される各導電部材は、プラグコンタクトの少なくとも１つに電気的に接続することができる。代替又は追加として、各プラグコンタクトを導電部材の少なくとも１つと電気的に接続することができる。１つの導電部材を各プラグコンタクトに割り当てる（接続する）１：１割り当てが非常に簡便であり、この場合、プラグコンタクトはハウジング内部に延び、最終的にハウジング内に収容された回路に至る導電部材と一体的に連続していてもよい。

特定の用途に応じて、プラグコンタクトに対する導電部材の割り当ては、（例えば、適合信号処理や信号フィルタリング等のために）対応するコネクタに組み込まれた電子機器を配線接続することによって行うことができる。

好適な実施形態では、導電部材は、少なくともハウジング壁を貫通する領域において、例えば、断面が円形又は多角形（例えば、矩形）であってもよい直線的なピン部として設計する。

導電部材とプラグコンタクトとの間に電気回路装置又は接続電子装置を設けるために従来の回路基板を使用することができ、有利には、完成したハウジング構造体においてはハウジング外部からアクセス可能なプラグコンタクトを含むコネクタハウジングを回路基板に取り付けることができる。そのような取付を回路基板の平坦な表面において従来の回路基板の組立と同様な方法で行う場合には、反対側の平坦な表面において、ハウジング壁を貫通するように設けられた複数の電導部材を回路基板から直交して突出する電導ピンとして取り付けることができる。導電部材の配置はハウジング壁における貫通穴の配置に対応する。

ハウジング構造体の内部での導電部材のコンタクトは、例えば、完全にハウジング内部に配置された別のコネクタによって行うことができ、別のコネクタは、例えば、ハウジング内部に位置する回路基板上の構成要素として設けられ、ハウジング壁から突出する導電部材をハウジング内部に収容するために機能する。

ハウジング構造体の特に優れた遮蔽効果のためには、貫通穴は、挿入される導電部材の断面よりも非常に大きいものであってはならない。

導電部材とハウジング壁との間の短絡の危険性を解消するために、導電部材は、少なくともハウジング壁を貫通する領域において電気絶縁体を含むことができる。

そのような絶縁体は、各導電部材の表面処理、被覆又は外被によって設けることができる。外被は、例えば、ピン形状の導電部材に押し付けられた電気絶縁材料（例えば、プラスチック、フェライト等）からなる単純なスリーブを含む。

この絶縁方法の好適な実施形態では、成形体（例えば、射出成形プラスチック部材又はフェライト成形体）を複数の貫通穴、特に、例えば全ての貫通穴の絶縁体とする。そのような絶縁体の共用によって、ハウジング構造体の取付を非常に簡素化することができる。例えば、導電部材をハウジングの外部から複数の貫通穴に挿入する前に、絶縁体を配列された導電部材に設けることができる。または、絶縁体を最初にハウジング壁に設けて貫通穴を絶縁し、絶縁された貫通穴に複数の導電部材を設けることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を更に詳細に説明する。

図１は、自動車内において車載コンピュータ機能、マルチメディア機能、通信機能を提供する「車載ＰＣ」であるモバイルコンピュータ装置のハウジング構造体１０を示している。

ハウジング壁１２は、プラグ接続及び／又はねじ込み接続によって接続されるその他のハウジング壁と共に、全体としてほぼ立方形のハウジングを形成している。その他の実質的に矩形のハウジング壁のうち、図１ではハウジング壁１２と直角に接続する１つのハウジング壁１３のみを示している。

立方形のハウジングは、例えば、自動車の規格化された収容部内に設置することができる寸法を有することができる。特に、このような設置環境では優れたＥＭＣが必須要件である場合が多く、以下に説明する遮蔽部材によってこの要件を満たすことができる。

ハウジング壁１２の領域では、コンピュータ装置をデータ交換のために外部装置に接続するコネクタ１４が配置されている。コンピュータ装置の設置状態では、自動車のケーブルハーネスにおいて利用できる対応するコネクタがハウジング外部の方向からコネクタ１４に接続される。

コネクタ１４は、回路基板の組立時に公知の方法によって回路基板１６のエッジ部に取り付け、接触させ、例えばはんだ付けする。組立時に、図１では、いくつかを例として示し、参照番号１８で示すコンピュータ装置のその他の構成要素も取り付けられている。

全てのハウジング壁は導電性材料（図示する例では金属板）で形成され、装置はＥＭＣ要求を満たすことができる。金属製ハウジングを使用することによって、特に高周波妨害放射に対して有効な遮蔽を行うことができる。

実際の用途では、装置の各コネクタ（例えば、図示するコネクタ１４）が、ハウジング内部からハウジング外部に電気信号を伝達することができるように各ハウジング壁を開口した状態としなければならないため、ハウジングによる遮蔽の弱点となる。

従来のハウジング構造体では、ハウジング壁は、開口部と面一となるように配置されたコネクタの形状よりも断面が僅かに大きい開口部を含み、コネクタは開口部に突出しているか、開口部を完全に貫通している。この従来の設計では、開口部とコネクタとの間に残るエッジ間空隙及びコネクタの断面のために「遮蔽空隙」が生じる。

図示するハウジング構造体１０では、遮蔽空隙は以下に説明するようにコネクタ１４の領域で最小化される。

図２に示すように、コネクタ１４は、図示する例ではプラスチックで形成された外部コネクタハウジング２０と、ハウジングの外部からアクセス可能な複数のプラグコンタクトスタッド２２と、を含む。複数のプラグコンタクトスタッド２２は、コネクタハウジング２０に収容されている。プラグコンタクトスタッド２２は、単一部材として導電部材２４（図１）を形成し、導電部材２４はハウジング壁１２を貫通し、端面において内部コネクタハウジング２６の領域で回路基板１６と接触している。

コネクタ１４では、各プラグコンタクトスタッド２２又はハウジング内部に続く導電部材２４は、ハウジング壁１２内に別々に設けられた貫通穴２８の１つを貫通している。

有利には、導電部材２４と各貫通穴２８のエッジ間空隙との間に存在する複数のエッジ間空隙のみが遮蔽空隙として残る。しかし、この遮蔽空隙の全体面積は非常に小さいため、ハウジング構造体１０によって優れた遮蔽効果が達成される。

導電部材２４とハウジング壁１２との間の短絡を避けるために、ハウジング構造体１０を取り付ける前に、導電部材２４及び／又は貫通穴２８のエッジ部に絶縁被覆を設けるか、電気絶縁効果をもたらすようにそれらの表面を処理することが考えられる。しかし、この場合には電気信号線とハウジングとの間で望ましくない容量結合が生じることがあり、そのような絶縁方法は十分に信頼できるというわけではない。従って、図示するハウジング構造体１０のように、導電部材と貫通穴を貫通する部材との間に、小さいとはいえ、ある程度のエッジ間空隙を設けることが好ましい。エッジ間空隙には、特にこの目的のために設けられる絶縁材料を少なくとも部分的に設けることが更に好ましい。

図示する例では、各貫通穴２８は、導電部材２４の断面の約２．５倍の断面積を有する。

一般に、貫通穴の断面積が導電部材又は導電部材が通過するために必要な断面積よりも少なくとも２倍大きいことが好ましい。ただし、遮蔽効果を向上させるために、断面比率は１０未満、好ましくは５未満とする。

図示するように、外部コネクタハウジング２０によって囲まれた断面の大部分、特に少なくとも７０％が導電性ハウジング壁材料からなる、すなわち、コネクタハウジング２０内において貫通穴２８によって形成される断面要素が比較的小さいことが好ましい。

ハウジングに対する導電部材２４の電気絶縁は、ハウジング壁と内側コネクタハウジング２６との間でハウジング壁１２の内部に接合された射出成形部品３０（図３）によって行われる。絶縁体３０は、ハウジング壁１２の内部に対して平坦に配置された部分と、貫通穴２８に対応する外側に突出するスリーブ部と、を含む。図示するように、各スリーブ部は貫通穴２８の１つと係合しているか、貫通穴２８の１つを完全に貫通している。

有利には、プラスチック材料からなる絶縁体３０によって、コネクタの全ての貫通穴２８を絶縁性とする。遮蔽のために、ハウジング内部の導電部材２４と内部コネクタハウジング２６は金属板で形成する。

図示する実施形態とは異なり、内部コネクタハウジングがプラスチック材料からなる場合には、上記絶縁体を単一の部材として形成することもできる。

コンピュータ装置の設置時には、図１に示すようにコネクタ１４の構成要素を含む完全に組み立てられた回路基板１６を上方からハウジング壁構造に挿入する。

大体の位置決めは、数個のピン−長穴構造３２（図１では２つの構造３２を示す）によって行う。各構造３２は、ハウジングに固定され、回路基板が１６に設けられた長穴を貫通する円筒状のピンを含み、図示する状態においてハウジング壁１２の貫通穴２８にプラグコンタクトスタッド２２を滑り込ませるために必要な方向に回路基板１６を摺動させることができる。図示する例では、円筒状の取付ピンは金属で形成され、上方向に突出するようにハウジングの底部（図示せず）に溶接されている。

回路基板１６を挿入した直後は、プラグコンタクトスタッド２２は依然としてハウジング内部にある。

ピン−長穴構造３２の対応する設計のために、回路基板１６及び導電部材２４によって回路基板１６に接続されるプラグコンタクトスタッド２２を、ハウジング壁１２に向かう矢印３４の方向に移動させることができる。このようにして、プラグコンタクトスタッド２２をハウジング壁１２の貫通穴２８を介して外側に向けて押し出し、貫通穴２８と面一になるようにすることができる。

このように回路基板１６を移動させた状態で、ハウジング内での回路基板１６の実際の取付を行うことができる。図示する例では、弾性を有するプラスチックスリーブ（図示せず）を構造３４ａのピンに向かって上方から押し下げ、ねじ込み接続によってピンの上端面に下向きに載せることによって非常に有利に取付を行うことができ、静止摩擦によってピン及びハウジングに対して回路基板１６を好適に固定することができる。代替又は追加として、移動させた状態での回路基板３０ａの実際の取付は、例えば、移動させた状態においてのみハウジング（例えば、ハウジングの底部）の対応するねじ込み穴と整列する回路基板１６の穴等のその他の点におけるねじ込み接続によって行うことができる。

また、上述した方法又は同様な方法で、積層され、一方向に摺動可能な複数の回路基板をハウジング内に配置することもできる。さらに、装置の設置時に各回路基板に配置されたコネクタ又はプラグコンタクトスタッドをハウジングの異なるハウジング壁に対して押し付けて上述した遮蔽構造を設けるために、各回路基板の移動方向を互いに異なるようにすることが考えられる。このために、例えば、構造３２のピンを複数の回路基板を積層するために十分な長さとし、弾性を有するプラスチックスリーブと交互に回路基板を配列して積層体を形成することができる。次に、積層体の上端において、ねじ込み接続によって積層体全体に作用する固定荷重を与えることができる。このようなねじ込み接続は、必要に応じてピンの上端においてロボットによって行うことができ、各ピンの面はねじ山（雌ねじ又は雄ねじ）を有することができる。

以下の別の実施形態の説明では、同様な作用を有する構成要素には同一の参照番号を使用し、実施形態を差別化するために小文字の「ａ」を追加している。以下の説明は実質的に上述した実施形態との違いのみを考慮したものであり、それ以外は上述した実施形態の説明を参照するものとする。

図４はハウジング構造体１０ａを示しており、金属製ハウジングの側面部分を形成する２つのハウジング壁１２ａ，１３ａが示されている。

また、ハウジング壁１２ａに形成された２×１２＝２４個の貫通穴２８ａと２つの取付穴２９ａが示されている。

図５は、図４に示すハウジング壁構造と共に使用されるコネクタ１４ａの外側部分を示している。

図５に示すコネクタ１４ａの部分は、電子部品が取り付けられた（組み込まれた）回路基板４０ａを含み、図５では少数の電子部品のみを参照番号４２ａで示している。また、詳細に図示はしていないが、回路基板４０ａは、回路基板４０ａの平坦な表面から直交するように突出する導電部材２４ａを含む。導電部材２４ａは、例えばはんだ接続によって接触部となるピン形状を有する。コネクタハウジング２０ａの内部には、電子部品４２ａを含む接続電子装置によって導電部材２４ａに接続されたピン形状のプラグコンタクト２２ａが配列されている。例えば、これらの接続電子装置を使用して信号処理又は適応信号処理を行うことができる。ロジスティックスの観点から有利な方法では、例えば、単一の回路基板４０ａにより、必要に応じて出力側（プラグコンタクト２２ａ）で使用することができる「インターフェース」を形成することができる。プラグコンタクト２２ａによって形成される接続部は、特に、ＵＳＢ、ＦｉｒｅＷｉｒｅ、電源規格、ＣＡＮ−Ｂｕｓ、オーディオ／動画規格（ＶＧＡ、ＲＧＢ、ＳＣＡＲＴ、ＤＶＩ、ＳＶＨＳ ＨＤＭＩ等）、スピーカ接続、Ｃｉｎｃｈソケット、ＳＰＤＩＦ等の規格の一又は複数に準拠したものであってもよい。スペースの理由からハウジング上に所望の接続部を直接配置することができない場合には、これらの接続部は、例えば電気配線（ケーブル等）によってハウジング上に直接配置されたコネクタと接続することができる（別の）コネクタに形成することができる。

装置を取り付ける際には、前面に導電部材２４ａを有するコネクタ１４ａ（図５参照）をハウジング壁１２ａの外部に対して配置し、導電部材２４ａは、端部がハウジング内部に突出するようにハウジング壁１２ａの対応して配置された貫通穴２８ａを貫通させる。図１〜図３を参照して上述した実施形態と同様な方法で、絶縁体３０ａ（図６参照）をハウジング壁１２ａから導電部材２４ａを絶縁するために使用する。

図６は、コネクタ１４ａをハウジング壁１２ａに取り付けた状態を示している。図６は間に配置された絶縁体３０ａも示しており、絶縁体３０ａは、コネクタ１４ａを上述したように配置する前に、コネクタ１４ａから突出する導電部材２４ａにねじ込まれるか、スリーブ状の延長部によってハウジング壁１２ａの貫通穴２８ａに挿入される。

取付状態（図６参照）のようなコネクタ１４ａの取付は、図５に示す構成要素をハウジング壁１２ａの取付穴２９ａにねじ込むことによって行われる。コネクタ部品１４ａは、回路基板４０ａを貫通するねじ穴４４ａを含む。ねじ穴４４ａは、ねじの貫通配置のために外部からアクセスすることができるように、対応して配置されている。

ハウジングの内部に位置する回路に向かってハウジング内部に突出する導電部材２４ａの前方へのコンタクトは、様々な方法で行うことができる。ハウジング内部の前方コンタクト領域は、図６において破線２６ａで示されている。例えば、導電部材２４ａとハウジングに配置された回路基板との間でプラグケーブル接続を行うことができる。または、例えば、貫通穴２８ａを介してハウジング内部に入る導電部材２４ａがハウジングの内部に配置されたコネクタに接続され、コネクタがハウジング内部に位置する回路に電気的に接続されるように「自動前方コンタクト」とすることができる。例えば、図１〜図３を参照して上述した実施形態と同様な方法で、組立時における構成要素としての内部コネクタが回路基板１６ａ上の適当な位置にある場合がある。

上述した２つの実施形態には、図１〜図３に係る実施形態では、取付時のコネクタのプラグコンタクトがハウジング壁の貫通穴を介して内部から外部に向かって挿入されるのに対し、図４〜図６に係る実施形態では、コネクタの導電部材が外部から内部に向かって挿入されるという点で本質的な相違がある。

ただし、両実施形態は、コネクタの配置による遮蔽空隙を有利に最小化できるという点で共通する。

ハウジングの内部から見た第１の実施形態に係るハウジング構造体の斜視図である。 外部から見た図１のハウジング構造体の斜視図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 第２の実施形態に係るハウジング壁構造の斜視図である。 図４に示すハウジング壁の一方と共に使用されるコネクタの斜視図である。 取付状態における第２の実施形態に係るハウジング構造体の断面図である。

符号の説明

１０ ハウジング構造体、１２ ハウジング壁、１３ ハウジング壁、１４ コネクタ、１６ 回路基板、１８ コンピュータ装置のその他の構成要素、２０ 外部コネクタハウジング、２２ プラグコンタクトスタッド、２４ 導電部材、２６ 内側コネクタハウジング、２８ 貫通穴、３０ 絶縁体（成形部品）、３２ ピン−長穴構造、４０ａ 回路基板

Claims (6)

1. 電子装置のハウジング構造体であって、前記電子装置を外部装置と接続可能にする電気コネクタ（１４）が設けられた導電性ハウジング壁（１２）を含み、
   前記電気コネクタ（１４）は、コネクタハウジング（２０，２６）と、内部に配置された複数のプラグコンタクト（２２）と、を含み、
   前記プラグコンタクト（２２）は、前記ハウジングの外部からアクセス可能であり、
   前記コネクタ（１４）と前記ハウジングの内部との電気的接続は、前記ハウジング壁（１２）を貫通する複数の電導部材（２４）によって形成され、
   コネクタハウジング（２０，２６）は、妨害放射を減少させる導電性エンクロージャを形成し、
   前記導電部材（２４）のそれぞれは、前記ハウジング壁（１２）に別々に設けられた複数の貫通穴（２８）の１つを貫通し、
   前記導電部材（２４）は、
   少なくとも前記ハウジング壁（１２）を貫通する領域において、
   少なくともいくつかの前記貫通穴（２８）に電気絶縁性を与える、前記導電部材（２４）と前記貫通穴（２８）のエッジ部との間のそれぞれのエッジ間空隙内に延びる材料からなる成形体（３０）によって設けられている電気絶縁体を含んでいる、ハウジング構造体。
2. 請求項１において、
   コンピュータ装置に使用される、ハウジング構造体。
3. 請求項１または２において、
   前記プラグコンタクト（２２）は、接続ピンとして設計されている、ハウジング構造体。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記ハウジング壁（１２）に設けられた前記貫通穴（２８）のそれぞれは、実質的に円形の断面を有する、ハウジング構造体。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記導電部材（２４）は、少なくとも前記ハウジング壁（１２）を貫通する領域において直線的なピン部として設計されている、ハウジング構造体。
6. 電子装置のハウジング構造体の形成方法であって、
   互いに隣接する複数の貫通穴（２８）を有する導電性ハウジング壁（１２）を準備する工程と、
   前記電子装置を外部装置と接続可能にし、妨害放射を減少させる導電性エンクロージャを形成するコネクタハウジング（２０，２６）と、内部に収容された複数のプラグコンタクト（２２）とを含む電気コネクタ（１４）を、前記プラグコンタクト（２２）が前記ハウジング壁（１２）の外部からアクセスできるように前記ハウジング壁（１２）に設ける工程と、
   前記コネクタ（１４）と前記ハウジングの内部との電気的接続を、前記ハウジング壁（１２）を貫通する複数の電導部材（２４）によって形成し、前記導電部材（２４）のそれぞれが、前記ハウジング壁（１２）に別々に設けられた複数の貫通穴（２８）の１つを貫通する工程と、
   前記導電部材（２４）に対して、
   少なくとも前記ハウジング壁（１２）を貫通する領域において、
   少なくともいくつかの前記貫通穴（２８）に電気絶縁性を与える、前記導電部材（２４）と前記貫通穴（２８）のエッジ部との間のそれぞれのエッジ間空隙内に延びる材料からなる成形体（３０）によって設けられる電気絶縁体を与える工程と、を含む方法。

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