JP7078003B2 - コネクタ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、コネクタ装置に関する。
コネクタは、樹脂のハウジング内に端子を有するものであり、種々の電子制御部品を制御装置に配線する場合などに用いられる。また、種々の電子制御部品が設けられた機械部品等のカバー内に、制御装置を構成する回路基板を配置し、この回路基板を電子制御部品又は他の制御装置に配線するためのコネクタを、回路基板又はカバーに設けることがある。コネクタ装置は、樹脂のカバー内又はモールド樹脂内に配置された回路基板とコネクタとが一体化されたものであり、機械部品等に取り付けられて使用される。コネクタ装置は、基板コネクタと呼ぶこともある。
従来のコネクタ装置においては、2つに分割されたカバーによって回路基板が覆われ、カバー同士の間の隙間に防水用のシール材が配置されたものがある。このカバータイプのコネクタ装置においては、カバー及びシール材の成形及び組み付けに手間がかかり、製造工程が煩雑になるといった課題がある。また、カバータイプのコネクタ装置においては、回路基板を覆うためにカバーの外形が大きくなり、コネクタ装置が大型化するといった課題もある。
一方、モールド成形によって形成されるモールド樹脂内に回路基板及びコネクタの一部が配置され、コネクタの残部がモールド樹脂から突出する、モールドタイプのコネクタ装置もある。このモールドタイプのコネクタ装置においては、モールド樹脂によって回路基板が覆われることによって防水性能が確保されるため、カバー及びシール材を廃止することができる。また、モールドタイプのコネクタ装置においては、モールド成形を行うために成形及び組み付けの製造工程が簡単になり、カバーを用いないためにコネクタ装置が小型化する。モールドタイプのコネクタ装置としては、例えば、特許文献1に記載されたものがある。
特開2006-328993号公報
モールドタイプのコネクタ装置においては、コネクタ装置を外部に取り付けるための取付部を、回路基板又はモールド樹脂に設ける必要がある。取付部を回路基板に設ける場合には、回路基板への負荷が大きくなるために、回路基板を保護することが難しくなる。
このことから、取付部をモールド樹脂に設けることが考えられる。しかし、回路基板における半田部分を熱から保護するために、回路基板及びコネクタの一部を被覆するモールド樹脂の成形温度をそれほど高くすることはできない。そのため、モールド樹脂に金属製のカラー等の取付部を設ける場合には、取付部の剛性を維持することが難しくなる。
本開示は、かかる課題に鑑みてなされたもので、モールドタイプのコネクタ装置の外部への取り付け強度を向上させることができるコネクタ装置を提供しようとして得られたものである。
本開示の一態様は、
回路基板と、
前記回路基板に取り付けられたコネクタと、
複数の外部取付用のカラーと、
融点又は軟化点が230℃以下の樹脂材料によって構成された、前記回路基板の全体及び前記コネクタの一部を被覆する第1モールド樹脂と、
前記第1モールド樹脂に溶着されるとともに、前記第1モールド樹脂の樹脂材料の融点又は軟化点よりも高い融点又は軟化点を有する樹脂材料によって構成された、前記カラーの外周を覆う第2モールド樹脂と、を備える、コネクタ装置にある。
前記一態様のコネクタ装置によれば、モールドタイプのコネクタ装置の外部への取り付け強度を向上させることができる。
図1は、実施形態にかかる、コネクタ装置を示す平面図である。 図2は、実施形態にかかる、コネクタ装置を示す、図1のII-II断面図である。 図3は、実施形態にかかる、コネクタ装置を示す、図1のIII-III断面図である。 図4は、実施形態にかかる、図3のIV-IV断面の拡大図である。 図5は、実施形態にかかる、図3の一部を拡大して示す断面図である。 図6は、実施形態にかかる、他のコネクタ装置を示す平面図である。 図7は、実施形態にかかる、他のコネクタ装置の図5に相当する断面図である。 図8は、実施形態にかかる、コネクタが取り付けられた回路基板を示す平面図である。 図9は、実施形態にかかる、第1モールド樹脂が設けられたコネクタ及び回路基板を示す平面図である。
[本開示の実施形態の説明]
最初に、本開示の実施形態を列記して説明する。
(1)本開示の一態様のコネクタ装置は、
回路基板と、
前記回路基板に取り付けられたコネクタと、
複数の外部取付用のカラーと、
融点又は軟化点が230℃以下の樹脂材料によって構成された、前記回路基板の全体及び前記コネクタの一部を被覆する第1モールド樹脂と、
前記第1モールド樹脂に溶着されるとともに、前記第1モールド樹脂の樹脂材料の融点又は軟化点よりも高い融点又は軟化点を有する樹脂材料によって構成された、前記カラーの外周を覆う第2モールド樹脂と、を備える。
(作用効果)
前記一態様のコネクタ装置は、回路基板の全体及びコネクタの一部を第1モールド樹脂によって被覆したモールドタイプのものである。そして、このコネクタ装置においては、モールド樹脂を構成する材料を第1モールド樹脂と第2モールド樹脂との2種類にし、第1モールド樹脂の融点又は軟化点よりも高い融点又は軟化点を有する樹脂材料によって構成された第2モールド樹脂によって金属製のカラーの外周を覆う。
カラー及び第2モールド樹脂は、コネクタ装置を外部に取り付けるための取付部を形成する。コネクタ装置は、カラーに挿通されたボルトによって、外部の機械部品等に取り付けられる。
第1モールド樹脂は、回路基板の全体を被覆しており、回路基板の全体は、第1モールド樹脂によって水から保護される。また、第1モールド樹脂は、コネクタの一部を被覆しており、相手側コネクタが装着されるコネクタの残部は、第1モールド樹脂によって被覆されていない。
第1モールド樹脂及び第2モールド樹脂は、モールド成形を行うことによって形成されている。モールド成形には、ホットメルト成形等のメルト成形の他、射出成形等もある。モールド成形を行う際には、回路基板の導体部とコネクタの端子とを接続する半田等の導電性材料が溶融しないようにする。この導電性材料が溶融しないようにするために、第1モールド樹脂の融点又は軟化点は230℃以下とする。
一方、第2モールド樹脂は、回路基板及びコネクタと接触せず、導電性材料が溶融しないようにする必要がない。そのため、第2モールド樹脂には融点又は軟化点が高い樹脂材料を用いることができ、融点又は軟化点が高いことによって、剛性(機械的強度)が高い樹脂材料を第2モールド樹脂として選択することが容易になる。
特に、第2モールド樹脂に結晶性の熱可塑性樹脂を用いる場合には、融点が高いほど結晶層の厚みが大きくなる傾向にある。そのため、融点に制約がない第2モールド樹脂には、必要とする剛性に応じて、融点が高い樹脂材料を選択することができる。
複数のカラーの外周は、第2モールド樹脂によって覆われており、複数のカラーの両端は露出している。コネクタ装置は、複数のカラーの内周にそれぞれ挿通されたボルトによって、外部の機械部品等に取り付けられる。
カラーは、第2モールド樹脂と一体化されていることにより、カラーの周辺の剛性を高くすることができる。これにより、コネクタ装置を外部の機械部品等に取り付けたときに、コネクタ装置が振動しにくくし、モールドタイプのコネクタ装置の外部への取り付け強度を向上させることができる。
(2)複数の前記カラーは、前記回路基板に形成された切欠き部にそれぞれ配置されており、前記第1モールド樹脂の端部は、前記切欠き部の端面を含む前記回路基板の端面に沿って配置されており、前記第2モールド樹脂は、前記切欠き部に配置されて、前記カラーの外周を覆って前記第1モールド樹脂の端部に溶着されていてもよい。この構成により、カラーの配置部位がコネクタ装置からできるだけ突出しないようにし、コネクタ装置の小型化を図ることができる。
(3)前記回路基板は、四角形の板形状の四隅に前記切欠き部を有する形状を有しており、前記第1モールド樹脂及び前記第2モールド樹脂の全体によって、四角形の板形状が形成されていてもよい。この構成により、コネクタ装置に、コネクタ以外の突出部分が極力形成されないようにし、コネクタ装置の小型化を図ることができる。
(4)前記第1モールド樹脂は、ポリアミド樹脂によって構成されており、前記第2モールド樹脂は、前記第1モールド樹脂を構成するポリアミド樹脂の融点又は軟化点よりも高い融点又は軟化点を有するポリアミド樹脂によって構成されていてもよい。この構成により、第1モールド樹脂と第2モールド樹脂とが同種の樹脂材料によって構成され、第1モールド樹脂と第2モールド樹脂との溶着強度をより高くすることができる。
(5)前記第1モールド樹脂は、ポリエステル樹脂によって構成されており、前記第2モールド樹脂は、前記第1モールド樹脂を構成するポリエステル樹脂の融点又は軟化点よりも高い融点又は軟化点を有するポリエステル樹脂によって構成されていてもよい。この構成により、第1モールド樹脂と第2モールド樹脂とが同種の樹脂材料によって構成され、第1モールド樹脂と第2モールド樹脂との溶着強度をより高くすることができる。
(6)前記第2モールド樹脂は、ガラス繊維を含有する樹脂材料によって構成されていてもよい。この構成により、第2モールド樹脂の剛性を第1モールド樹脂の剛性よりも容易に高くすることができる。
(第1モールド樹脂及び第2モールド樹脂の融点又は軟化点)
第1モールド樹脂には、融点又は軟化点が150℃以上200℃以下の樹脂材料を用いることができる。第2モールド樹脂には、融点又は軟化点が200℃以上320℃以下の樹脂材料を用いることができる。また、第2モールド樹脂を構成する樹脂材料の融点又は軟化点は、好ましくは220℃以上とすることができる。
第1モールド樹脂の融点又は軟化点が150℃以上であることにより、モールド樹脂の耐熱性を向上させることができる。また、第1モールド樹脂の融点又は軟化点が230℃以下であることにより、モールド樹脂を成形する際に、回路基板の導体とコネクタの端子とを接続する導電性材料に影響を与えない点で好ましい。また、第1モールド樹脂の融点又は軟化点が200℃以下であることにより、導電性材料を保護するとともに、モールド樹脂の成形を容易にすることができる。
第2モールド樹脂の融点又は軟化点が200℃以上であることにより、第2モールド樹脂の剛性を高くすることができ、コネクタ装置の取り付け強度を効果的に高くすることができる。第2モールド樹脂の剛性をより高くするためには、第2モールド樹脂に、融点又は軟化点が220℃以上の樹脂材料を用いることが好ましい。一方、第2モールド樹脂の融点又は軟化点が320℃以下であることにより、第2モールド樹脂のモールド成形の成形温度を低く維持し、コネクタ装置の生産性を高く維持することができる。
(ポリアミド樹脂)
ポリアミド樹脂は、熱可塑性樹脂であり、アミド結合(-CONH-)の繰り返しによって主鎖が構成される線状高分子(重合体)である。特に、脂肪族ポリアミドは、一般的にナイロンと呼ばれる。ポリアミド樹脂においては、分子鎖中のアミド結合におけるH(水素)と、他の分子鎖中のアミド結合におけるO(酸素)との間で水素結合が形成される。そして、水素結合がポリアミド樹脂における分子鎖同士を強く結び付ける役割を果たしている。
第1モールド樹脂としてのポリアミド樹脂には、例えば、融点又は軟化点が150℃以上200℃以下であるものを用いることができる。この場合の臨界意義は、第1モールド樹脂について記載した内容と同様である。
第2モールド樹脂としてのポリアミド樹脂には、例えば、融点又は軟化点が220℃以上320℃以下であるものを用いることができる。この場合の臨界意義は、第2モールド樹脂について記載した内容と同様である。なお、この場合には、融点又は軟化点の下限は200℃ではなく220℃となる。
一般的なポリアミド樹脂は結晶性が高く、結晶性のポリアミド樹脂の融点は、230℃よりも高い。前記一態様のコネクタ装置においては、意図的に融点が低いポリアミド樹脂を用いる。ポリアミド樹脂の結晶層の厚みと融点との間には、相関関係がある。ポリアミド樹脂の結晶層の厚みを小さくすることによって、このポリアミド樹脂の融点を低くすることができる。また、例えば、ダイマー酸を原料とするポリアミド樹脂を用いる場合には、このポリアミド樹脂がほとんど結晶構造をとらない。この場合には、種々の方法によって、ポリアミド樹脂の軟化点を低くすることができる。
(ポリエステル樹脂)
ポリエステル樹脂は、エステル結合(-CO-O-)の繰り返しによって主鎖が構成される線状高分子(重合体)である。ポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephthalate:PET)、アルキド樹脂等の熱可塑性樹脂とすることができ、熱硬化性の不飽和ポリエステル等とすることもできる。
第1モールド樹脂としてのポリエステル樹脂には、例えば、融点又は軟化点が150℃以上200℃以下であるものを用いることができる。この場合の臨界意義は、第1モールド樹脂について記載した内容と同様である。
第2モールド樹脂としてのポリエステル樹脂には、例えば、融点又は軟化点が220℃以上280℃以下であるものを用いることができる。この場合の臨界意義は、第2モールド樹脂について記載した内容と同様である。なお、この場合には、融点又は軟化点の下限は200℃ではなく220℃となり、融点又は軟化点の上限は320℃ではなく280℃となる。
また、第2モールド樹脂の融点又は軟化点は、第1モールド樹脂の融点又は軟化点よりも20℃以上高いことが好ましい。この融点又は軟化点の違いにより、第1モールド樹脂を成形する際の回路基板の保護と、第2モールド樹脂によるコネクタ装置の取り付け強度の向上とを両立させることが容易になる。なお、第2モールド樹脂の融点又は軟化点は、第1モールド樹脂の融点又は軟化点よりも30℃以上高いことがより好ましい。
第1モールド樹脂及び第2モールド樹脂には、ポリアミド樹脂としてのPA66、PA6、PA46、PA610、PA612、PA6T、PAMXD6、PA4T、PA9T等、ポリエステル樹脂としてのPBT(ポリブチレンテレフタレート)、PET等、その他、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、SPS(シンジオタクチックポリスチレン)等を用いることができる。
(7)前記第1モールド樹脂及び前記第2モールド樹脂は、モールド成形によって成形されたことを示すゲート痕を有していてもよい。この構成により、コネクタ装置の第1モールド樹脂及び第2モールド樹脂がモールド成形によって成形されたものであることを確認することができる。
(8)前記第1モールド樹脂における、前記回路基板の板面に対向する部位の厚みは、1mm以上5mm以下の範囲内にあることが好ましい。この構成により、第1モールド樹脂の強度を維持しつつ第1モールド樹脂の厚みを薄くすることができる。
(9)前記コネクタ装置は、車載用コントロールユニットとして用いることができる。車載用コントロールユニットは、電子制御ユニットとも呼ばれる。コネクタ装置は、車両に搭載して用いる場合に、車両が被水するときの水から保護される。
(10)前記第1モールド樹脂は、大気に晒される最外殻のカバーを構成してもよい。この構成により、コネクタ装置の小型化を図ることができる。また、コネクタのハウジングと第1モールド樹脂との界面に、大気に含まれる水が浸入することが防止される。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示のコネクタ装置についての具体例を、図面を参照して説明する。
<実施形態>
本形態のコネクタ装置1は、図1~図3に示すように、回路基板2、コネクタ3、複数の外部取付用のカラー4、第1モールド樹脂5A及び第2モールド樹脂5Bを備える。コネクタ3は回路基板2に取り付けられている。複数の外部取付用のカラー4は、コネクタ装置1の取付部11を構成するものであり、カラー4の外周41は、回路基板2の端面202に対向している。第1モールド樹脂5Aは、融点又は軟化点が230℃以下の樹脂材料によって構成されている。第1モールド樹脂5Aは、回路基板2の全体及びコネクタ3の一部を被覆する。第2モールド樹脂5Bは、第1モールド樹脂5Aに溶着されるとともに、第1モールド樹脂5Aの樹脂材料の融点又は軟化点よりも高い融点又は軟化点を有する樹脂材料によって構成されている。第2モールド樹脂5Bは、カラー4の外周41を覆う。
以下に、本形態のコネクタ装置1について詳説する。
(コネクタ装置1)
図1~図3に示すように、コネクタ装置1は、車載用コントロールユニットとして、車両に搭載された機械部品61の制御装置として用いられる。コネクタ装置1は、機械部品61等に取り付けられて使用される。コネクタ装置1の回路基板2は、機械部品61における各種の電子制御部品の制御を行うものである。この電子制御部品には、種々のアクチュエータ、センサ等がある。
コネクタ装置1は、例えば、電気機械ブレーキ(Electro Mechanical Brake:EMB)、電動パーキングブレーキ(Electronic Parking Brake:EPB)などの電動ブレーキシステムのモジュール、あるいは燃料噴射制御のコントロールユニット(Fuel Injection Engine Control Unit:FI-ECU)などのコントロールユニットとして用いることができる。
本形態のコネクタ装置1は、回路基板2が熱可塑性樹脂の第1モールド樹脂5Aによって被覆されたモールタイプのものである。そして、コネクタ装置1は、回路基板2を収容する樹脂等のカバー(ケース)及び防水用のシール材を用いないものである。回路基板2の全体及びコネクタ3のハウジング31の一部を被覆する第1モールド樹脂5Aは、大気に晒される最外殻のカバーを構成する。第1モールド樹脂5Aは、カバー及びシール材の代わりに設けられたものであり、回路基板2及びコネクタ3の端子35を、大気に含まれる水から保護するものである。第1モールド樹脂5Aがカバー及びシール材の代わりとなることにより、コネクタ装置1の小型化を図ることができる。
(回路基板2)
図3~図5に示すように、回路基板2は、ガラス、樹脂等によって構成された絶縁性基材に電気が流れる導体が形成された板状の基板部21と、基板部21の導体に電気接続されるよう基板部21に設けられた半導体、抵抗器、コンデンサ、コイル、スイッチ等の電気部品22を有する。電気部品22には、半導体等による電子部品も含まれることとする。四角形の板面201を有する板状の基板部21における1つの辺の付近には、コネクタ3が取り付けられている。ここで、板面201とは、板状の回路基板2において面積が最も広い一対の表面のことをいう。また、角部に面取り形状、曲面形状等がある場合も四角形に含まれる。
図1に示すように、回路基板2の基板部21は、四角形の板形状の四隅に切欠き部211を有する形状に形成されている。切欠き部211は、カラー4及び第2モールド樹脂5Bが配置されるために形成されたものである。切欠き部211は、基板部21の4つの角部を四角形に切り欠く形状に形成されている。切欠き部211は、基板部21の4つの角部を三角形に切り欠く形状に形成されていてもよい。回路基板2の全体は、第1モールド樹脂5A内に埋設されている。
図6に示すように、回路基板2の基板部21は、四角形の板形状とすることもできる。この場合には、カラー4は、その外周が四角形の基板部21の端面(側面)202に対向する状態で、基板部21の側方に配置することができる。この場合には、第2モールド樹脂5Bは、カラー4の外周41を囲む状態で第1モールド樹脂5Aの側方に接合される。
(コネクタ3)
図1~図3に示すように、コネクタ3は、熱可塑性樹脂によって形成された絶縁性のハウジング31と、ハウジング31に保持された導電性の金属材料からなる複数の端子35とを有する。複数の端子35には、制御信号の送電に用いられる制御用端子、直流電源、グラウンド等に接続される電源用端子等がある。本形態のコネクタ3は、回路基板2の板面201に平行な平面方向に沿って配置されている。
複数の端子35の先端部351は、回路基板2の平面方向に沿って配置されている。また、複数の端子35における、基板部21の導体に接続される根元部(基端部)352は、基板部21の平面方向に対して平行な状態から基板部21の平面方向に対して垂直な状態に屈曲して配置されている。
換言すれば、図4及び図5に示すように、複数の端子35は、基板部21の平面方向に対して平行な状態、平面方向に対して垂直な状態及び平面方向に対して平行な状態になるよう、クランク形状に屈曲して形成されている。コネクタ3のハウジング31は、複数の端子35の中間部353を保持する保持部32と、複数の端子35の先端部351を囲む筒形状に形成され、相手側コネクタ62が装着されるフード部(装着部)33とを有する。
ハウジング31の保持部32の多くは、回路基板2に対面しており、回路基板2とともに第1モールド樹脂5Aによって被覆されている。ハウジング31のフード部33は、回路基板2の端面202から突出しており、第1モールド樹脂5Aによって被覆されていない。ハウジング31と第1モールド樹脂5Aとの界面Kの端部、換言すれば第1モールド樹脂5Aの先端部51は、ハウジング31の保持部32に位置している。コネクタ3は雄コネクタを構成し、コネクタ3における複数の端子35は雄端子を構成する。フード部33内において保持部32から突出する複数の端子35の先端部351は、雌コネクタとしての相手側コネクタ62の雌端子に電気接続される。
図4及び図5に示すように、複数の端子35の根元部352は、ハウジング31の保持部32から突出して、回路基板2の基板部21の導体に半田付けによって接続されている。ハウジング31の保持部32には、複数の端子35の他に、ハウジング31を回路基板2に固定するためのペグ(金属部品)36が配置されている。ペグ36の一部は、回路基板2の基板部21の導体に半田付けによって接続されている。そして、ハウジング31は、複数の端子35の根元部352及びペグ36の一部によって回路基板2に固定されている。
複数の端子35の根元部352は、保持部32の外部に配置されており、第1モールド樹脂5Aによって被覆されている。また、ペグ36の一部は、保持部32の外部に配置されており、第1モールド樹脂5Aによって被覆されている。
ハウジング31は、液晶ポリマーによって構成されている。より具体的には、ハウジング31は、複数の端子35及び複数のペグ36を配置した成形型に、液晶ポリマーを構成する樹脂材料のインサート成形を行って形成されている。ハウジング31においては、複数の端子35の両端部351,352とペグ36の一部とが露出している。なお、ハウジング31は、ポリフェニレンサルファイド樹脂によって構成してもよい。
コネクタ3は、回路基板2の板面201の平面方向に垂直な方向に沿って配置することもできる。この場合には、複数の端子35の先端部351は、回路基板2の平面方向に垂直な方向に沿って配置される。
(第1モールド樹脂5A)
図1~図3に示すように、第1モールド樹脂5Aは、モールド成形として、回路基板2及びコネクタ3を成形型に配置して、成形型内に第1モールド樹脂5Aを成形するための溶融した樹脂材料を充填し、この樹脂材料を固化させることによって形成されている。このモールド成形は、ホットメルト成形(ホットメルトモールディング)とも呼ばれ、溶融した樹脂材料を低圧で成形型内に注入して、成形型内に第1モールド樹脂5Aを成形するものである。ホットメルト成形を行うことにより、低温かつ低圧で第1モールド樹脂5Aを成形することができ、インサート部品としての回路基板2に取り付けられた電気部品22に温度及び圧力による悪影響を与えることがない。
図1に示すように、第1モールド樹脂5Aは、モールド成形を行うことによって低圧かつ低い温度で成形することができ、成形が容易である。第1モールド樹脂5Aは、モールド成形によって成形されたことを示すゲート痕52Aを有している。ゲート痕52Aは、回路基板2の端面202に配置された第1モールド樹脂5Aの端部に形成されている。
ゲート痕52Aは、成形型に形成された、樹脂材料の注入口であるゲートに樹脂材料が残り、このゲートに残った樹脂材料が、製品としての第1モールド樹脂5Aから切断されたときの痕として残ったものである。第1モールド樹脂5Aにゲート痕52Aがあることにより、第1モールド樹脂5Aがモールド成形によって成形されたものであることを確認することができる。
図5に示すように、第1モールド樹脂5Aは、電気部品22を含む回路基板2の全体、コネクタ3のハウジング31の保持部32、複数の端子35の根元部352、ペグ36の一部を被覆している。第1モールド樹脂5Aは、回路基板2の板面201及びコネクタ3のハウジング31の保持部32の表面において、できるだけ均一な厚みに形成されている。第1モールド樹脂5Aにおける、回路基板2の板面201に対向する部位の厚みt1,t2は、1mm以上5mm以下の範囲内にある。第1モールド樹脂5Aの厚みt1,t2が1mm未満である場合には、第1モールド樹脂5Aの強度が十分ではなく、第1モールド樹脂5Aの厚みt1,t2が5mm超過である場合には、樹脂材料の使用量が過剰になる。
同図に示すように、回路基板2の基板部21の板面201においては、電気部品22が配置された部位が凸状になっている。回路基板2の基板部21の板面201に配置された第1モールド樹脂5Aの表面は、平坦状に形成されていてもよい。この場合には、電気部品22が配置された基板部21の部位における第1モールド樹脂5Aの厚みt2は、電気部品22が配置されていない基板部21の部位における第1モールド樹脂5Aの厚みt1よりも薄くなる。
また、図7に示すように、電気部品22が配置された基板部21の部位における第1モールド樹脂5Aの厚みt2は、電気部品22が配置されていない基板部21の部位における第1モールド樹脂5Aの厚みt1と同じになるようにしてもよい。この場合には、電気部品22が配置された基板部21の部位における第1モールド樹脂5Aが、電気部品22が配置されていない基板部21の部位における第1モールド樹脂5Aから凸状に膨らむことになる。
図4及び図5に示すように、複数の端子35の先端部351が延びる方向及びフード部33の形成方向を、相手側コネクタ62が装着される装着方向Dとしたとき、第1モールド樹脂5Aは、コネクタ3のハウジング31の保持部32において、装着方向Dに沿ったフード部33及び保持部32の中心軸線Oの周りの全周に設けられている。ここで、中心軸線Oとは、フード部33及び保持部32の装着方向Dに直交する断面の図心を通る仮想線のことをいう。第1モールド樹脂5Aにおける、コネクタ3のハウジング31の表面に対向する部位の厚みは、1mm以上5mm以下の範囲内にある。
第1モールド樹脂5Aは、回路基板2の基板部21の両側の板面201及び端面202、並びに切欠き部211の端面203を覆っている。また、第1モールド樹脂5Aの端部は、回路基板2の切欠き部211の端面203を含む回路基板2の端面202に沿って配置されている。換言すれば、第1モールド樹脂5Aの端部は、回路基板2の基板部21の端面202、切欠き部211の端面203、コネクタ3のハウジング31の保持部32の表面に配置されている。
(第2モールド樹脂5B)
図1及び図2に示すように、第2モールド樹脂5Bは、回路基板2の切欠き部211、換言すれば回路基板2の切欠き部211を覆う第1モールド樹脂5Aによる凹み部53に配置されている。第2モールド樹脂5Bは、第1モールド樹脂5Aの凹み部53において、カラー4の外周41を覆って第1モールド樹脂5Aの端部に溶着されている。
第2モールド樹脂5Bは、カラー4の外周41を覆って第1モールド樹脂5Aの凹み部53の全体に配置されている。そして、コネクタ装置1においては、第1モールド樹脂5A及び第2モールド樹脂5Bの全体によって、四角形の板形状が形成されている。
第2モールド樹脂5Bは、モールド成形として、回路基板2及びコネクタ3を覆う第1モールド樹脂5Aを成形型に配置して、成形型内に第2モールド樹脂5Bを成形するための溶融した樹脂材料を充填し、この樹脂材料を固化させることによって形成されている。モールド成形については、第1モールド樹脂5Aの場合と同様である。
第2モールド樹脂5Bは、モールド成形によって成形されたことを示すゲート痕52Bを有している。ゲート痕52Bは、第2モールド樹脂5Bの端部に形成されている。第2モールド樹脂5Bにおいても、モールド成形及びゲート痕52Bについては第1モールド樹脂5Aの場合と同様である。また、第2モールド樹脂5Bの全体の厚みは、回路基板2を含む第1モールド樹脂5Aの全体の厚みとほぼ同じである。
(カラー4)
図1及び図2に示すように、カラー4は、回路基板2に形成された4つの切欠き部211、換言すれば切欠き部211を覆う第1モールド樹脂5Aの4つの凹み部53にそれぞれ配置されている。カラー4及び第2モールド樹脂5Bによって、コネクタ装置1を、外部の機械部品61等に取り付けるための取付部11が形成されている。カラー4は、円筒形状に形成されており、その中心穴にはボルト42が挿通される。カラー4の両端部は、第2モールド樹脂5Bの表面から突出している。カラー4に挿通されたボルト42は、機械部品61等に設けられたネジ穴に締め付けられる。
カラー4の外周41には、カラー4が第2モールド樹脂5Bから抜け出すことを防止するために、外周側に突出する鍔部が形成されていてもよい。鍔部は、カラー4の軸方向の複数箇所に形成されていてもよい。
(第1モールド樹脂5A及び第2モールド樹脂5Bの樹脂材料)
本形態の第1モールド樹脂5A及び第2モールド樹脂5Bは、融点又は軟化点が異なる同種のポリアミド樹脂によって構成されている。第1モールド樹脂5Aは、融点又は軟化点が190℃であるポリアミド樹脂によって構成されており、第2モールド樹脂5Bは、融点又は軟化点が230℃であるポリアミド樹脂によって構成されている。第2モールド樹脂5Bを構成するポリアミド樹脂の融点又は軟化点は、第1モールド樹脂5Aを構成するポリアミド樹脂の融点又は軟化点よりも30℃以上高い。
ここで、融点とは、熱を加えることによって固体物質が液体に変化する転移温度のことをいう。軟化点とは、JIS K6863に準拠した環球法によって定義される、樹脂が軟化する温度のことをいう。第1モールド樹脂5Aを成形する際には、190℃以上230℃以下に、第1モールド樹脂5Aを構成するポリアミド樹脂の材料を加熱し、成形型内に充填する。そして、成形型内に充填されたポリアミド樹脂の材料が冷やされて固化して、第1モールド樹脂5Aが成形される。
第1モールド樹脂5Aと第2モールド樹脂5Bとは、いずれもポリアミド樹脂として同種の樹脂材料によって構成されている。そのため、第1モールド樹脂5Aと第2モールド樹脂5Bとの溶着強度をより高くすることができる。また、第1モールド樹脂5Aの樹脂材料の融点又は軟化点は、第2モールド樹脂5Bの樹脂材料の融点又は軟化点よりも低い。これにより、第2モールド樹脂5Bを成形する際には、第1モールド樹脂5Aの端部が再溶融し、第2モールド樹脂5Bを第1モールド樹脂5Aの端部に溶着させることができる。
(コネクタ装置1の製造方法)
コネクタ装置1を製造するに当たっては、まず、複数の端子35及び複数のペグ36がインサートされたハウジング31の、射出成形としてのインサート成形が行われ、コネクタ3が形成される。また、種々の電気部品22が配置された回路基板2が形成される。次いで、図8に示すように、回路基板2にコネクタ3が配置され、コネクタ3の複数の端子35及び複数のペグ36が、半田付けによって基板部21の導体に接続される。同図は、コネクタ3が配置された回路基板2、換言すれば各モールド樹脂5A,5Bが設けられる前のコネクタ装置1を示す。
次いで、図9に示すように、コネクタ3が取り付けられた回路基板2がインサートされた第1モールド樹脂5Aの、ホットメルト成形としてのインサート成形が行われる。これにより、コネクタ装置1の中間体が形成され、回路基板2の全体及びコネクタ3の保持部32が第1モールド樹脂5Aによって被覆される。次いで、図1に示すように、中間体及び複数のカラー4がインサートされた第2モールド樹脂5Bの、ホットメルト成形としてのインサート成形が行われる。これにより、コネクタ装置1が製造され、第1モールド樹脂5Aの端部に、カラー4が配置された第2モールド樹脂5Bが溶着される。
溶融した第2モールド樹脂5Bが第1モールド樹脂5Aの端部に接触するときには、第1モールド樹脂5Aの端部が再溶融し、溶融した第2モールド樹脂5Bと溶着する。また、第1モールド樹脂5A及び第2モールド樹脂5Bが、同種の樹脂材料から構成されていることによって、これらの溶着を強固にすることができる。
製造されたコネクタ装置1においては、回路基板2の全体、コネクタ3のハウジング31の保持部32、複数の端子35の根元部352、及び複数のペグ36が第1モールド樹脂5A内に埋設される。また、複数の端子35の根元部352及び複数のペグ36と、回路基板2の導体との半田付け部分も第1モールド樹脂5A内に埋設される。また、複数のカラー4の外周41は、第2モールド樹脂5B内に埋設される。
また、ハウジング31のフード部33、複数の端子35の先端部351が第1モールド樹脂5Aの外部に露出する。また、第1モールド樹脂5Aを構成するポリアミド樹脂が、コネクタ3のハウジング31を構成する液晶ポリマーに密着し、第1モールド樹脂5Aとハウジング31との界面Kが封止される。
(作用効果)
本形態のコネクタ装置1は、回路基板2の全体及びコネクタ3の一部を第1モールド樹脂5Aによって被覆したモールドタイプのものである。そして、このコネクタ装置1においては、金属製のカラー4の外周41は、第1モールド樹脂5Aの樹脂材料の融点又は軟化点よりも高い融点又は軟化点を有する樹脂材料によって構成された第2モールド樹脂5Bによって覆う。
第1モールド樹脂5Aは、回路基板2の全体を被覆しており、回路基板2の全体は、第1モールド樹脂5Aによって水から保護される。また、第1モールド樹脂5Aは、コネクタ3の保持部32を被覆しており、相手側コネクタ62が装着されるコネクタ3のフード部33は、第1モールド樹脂5Aによって被覆されていない。
第1モールド樹脂5A及び第2モールド樹脂5Bは、モールド成形としてのホットメルト成形を行うことによって形成されている。第1モールド樹脂5Aは、半田等の導電性材料を保護するために、融点又は軟化点が200℃以下のポリアミド樹脂によって形成されている。一方、コネクタ装置1を外部に取り付けるための取付部11においてカラー4を保持する部位は、取り付け強度を高くするためには剛性が高い方が好ましい部位である。
本形態のコネクタ装置1においては、剛性が必要とされる部位のみ、第1モールド樹脂5Aよりも剛性が高い第2モールド樹脂5Bによって形成している。第2モールド樹脂5Bは、その剛性を高くするために、第1モールド樹脂5Aを構成する結晶性の樹脂材料の融点又は軟化点よりも融点又は軟化点が高い結晶性の樹脂材料によって構成している。
結晶性の樹脂材料においては、融点が高くなるほど結晶層の厚みを大きくできるといった相関関係がある。第2モールド樹脂5Bの樹脂材料の融点を第1モールド樹脂5Aの樹脂材料の融点よりも高くすることによって、第2モールド樹脂5Bの結晶層の厚みを大きくし、第2モールド樹脂5Bの剛性を第1モールド樹脂5Aの剛性よりも高くしている。
また、本形態のコネクタ装置1においては、第1モールド樹脂5Aを構成する樹脂材料及び第2モールド樹脂5Bを構成する樹脂材料をポリアミド樹脂といった同種の樹脂材料から構成している。これにより、第1モールド樹脂5Aの成形と第2モールド樹脂5Bの成形とを別々に順番に行っても、各モールド樹脂5A,5B同士を強固に溶着させることができる。
そして、カラー4が第2モールド樹脂5Bと一体化されていることにより、カラー4の周辺の剛性を高くすることができる。これにより、コネクタ装置1を、カラー4に挿通されたボルト42によって外部の機械部品61等に取り付けたときに、コネクタ装置1が振動しにくくすることができる。
本形態のコネクタ装置1によれば、モールドタイプのコネクタ装置1の外部への取り付け強度を向上させることができる。
また、コネクタ装置1の表面には、コネクタ3のハウジング31と第1モールド樹脂5Aとの界面Kが位置し、この界面Kは、コネクタ装置1において最も水に対する対策が必要な部位となる。本形態のコネクタ装置1においては、第1モールド樹脂5Aに融点又は軟化点が230℃以下のポリアミド樹脂を用い、かつコネクタ3のハウジング31に液晶ポリマー又はポリフェニレンサルファイド樹脂を用いる。
このポリアミド樹脂と液晶ポリマー又はポリフェニレンサルファイド樹脂との組み合わせにより、コネクタ3のハウジング31と第1モールド樹脂5Aとの間の防水性能を高めることができる。そして、コネクタ3のハウジング31と第1モールド樹脂5Aとの境界から第1モールド樹脂5A内に水が浸入することを防止することができる。
本願発明者らの研究開発によって、ポリアミド樹脂と液晶ポリマー又はポリフェニレンサルファイド樹脂との密着性が特に優れていることが判明した。この樹脂材料同士の組み合わせによって、材料同士の界面Kの防水性能(封止性及び止水性)が向上することは、本願発明者らの研究開発によって初めて見出されたことである。
界面Kの防水性能が向上する理由は、ポリアミド樹脂におけるアミド結合と、液晶ポリマーにおける極性基又はポリフェニレンサルファイド樹脂における極性基とが結び付くことによって、コネクタ3のハウジング31と第1モールド樹脂5Aとの密着度が高くなるためであると考えられる。
このように、本形態のコネクタ装置1によれば、コネクタ3のハウジング31と第1モールド樹脂5Aとの間の防水性能を高めることができる。
(第1モールド樹脂5A及び第2モールド樹脂5Bのその他の構成)
第1モールド樹脂5Aは、ポリエステル樹脂によって構成し、第2モールド樹脂5Bは、第1モールド樹脂5Aを構成するポリエステル樹脂の融点又は軟化点よりも高い融点又は軟化点を有するポリエステル樹脂によって構成することもできる。この場合にも、第1モールド樹脂5Aと第2モールド樹脂5Bとの溶着強度をより高くすることができる。
また、第2モールド樹脂5Bは、ガラス繊維を含有する樹脂材料によって構成することもできる。ガラス繊維は、第2モールド樹脂5Bを構成するポリアミド樹脂又はポリエステル樹脂に含有させることができる。この場合には、第2モールド樹脂5Bの剛性を第1モールド樹脂5Aの剛性よりも容易に高くすることができる。
本発明は、実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。さらに、本発明から想定される様々な構成要素の組み合わせ、形態等も本発明の技術思想に含まれる。
1 コネクタ装置
11 取付部
2 回路基板
201 板面
202 端面
21 基板部
211 切欠き部
22 電気部品
3 コネクタ
301 樹脂材
302 無機充填材
31 ハウジング
32 保持部
321 溝部
33 フード部
35 端子
351 先端部
352 根元部
353 中間部
36 ペグ
4 カラー
41 外周
42 ボルト
5A 第1モールド樹脂
5B 第2モールド樹脂
51 先端部
52A,52B ゲート痕
53 凹み部
61 機械部品
62 相手側コネクタ
D 装着方向
K 界面
O 中心軸線
t1,t2 厚み

Claims (9)

  1. 回路基板と、
    前記回路基板に取り付けられたコネクタと、
    複数の外部取付用のカラーと、
    融点又は軟化点が230℃以下の樹脂材料によって構成された、前記回路基板の全体及び前記コネクタの一部を被覆する第1モールド樹脂と、
    前記第1モールド樹脂に溶着されるとともに、前記第1モールド樹脂の樹脂材料の融点又は軟化点よりも高い融点又は軟化点を有する樹脂材料によって構成された、前記カラーの外周を覆う第2モールド樹脂と、を備える、コネクタ装置。
  2. 前記カラーは、前記回路基板に形成された切欠き部にそれぞれ配置されており、
    前記第1モールド樹脂の端部は、前記切欠き部の端面を含む前記回路基板の端面に沿って配置されており、
    前記第2モールド樹脂は、前記切欠き部に配置されて、前記カラーの外周を覆って前記第1モールド樹脂の端部に溶着されている、請求項1に記載のコネクタ装置。
  3. 前記回路基板は、四角形の板形状の四隅に前記切欠き部を有する形状を有しており、
    前記第1モールド樹脂及び前記第2モールド樹脂の全体によって、四角形の板形状が形成されている、請求項2に記載のコネクタ装置。
  4. 前記第1モールド樹脂は、ポリアミド樹脂によって構成されており、前記第2モールド樹脂は、前記第1モールド樹脂を構成するポリアミド樹脂の融点又は軟化点よりも高い融点又は軟化点を有するポリアミド樹脂によって構成されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のコネクタ装置。
  5. 前記第1モールド樹脂は、ポリエステル樹脂によって構成されており、前記第2モールド樹脂は、前記第1モールド樹脂を構成するポリエステル樹脂の融点又は軟化点よりも高い融点又は軟化点を有するポリエステル樹脂によって構成されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のコネクタ装置。
  6. 前記第2モールド樹脂は、ガラス繊維を含有する樹脂材料によって構成されている、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のコネクタ装置。
  7. 前記第1モールド樹脂及び前記第2モールド樹脂は、モールド成形によって成形されたことを示すゲート痕を有する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のコネクタ装置。
  8. 前記第1モールド樹脂における、前記回路基板の板面に対向する部位の厚みは、1mm以上5mm以下の範囲内にある、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のコネクタ装置。
  9. 前記コネクタ装置は、車載用コントロールユニットとして用いられる、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のコネクタ装置。
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