JP2007141577A - 電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】半田付けによらない信頼性の高い接続方法を用いた多点接触カードエッジコネクタ内蔵電気接続箱を提供する。
【解決手段】多点接触カードエッジコネクタ１は、コネクタハウジング２に複数の端子３を装着しており、各端子３の先端には切り込み部４を有する圧接部５を備え、切込み部４に基板６を圧接している。各端子３に複数の凸部を設け、基板６と多点接触させることにより、本発明の多点接触カードエッジコネクタ内蔵電気接続箱を自動車に適用した場合でも、自動車の振動によって端子３と基板６との電気的接続が切断されることもなく、機械的信頼性も向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板とコネクタとを内蔵した電気接続箱の技術分野に関するものであって、特に、半田付けによらず信頼性の高い基板とコネクタとの接続手段を備えた多点接触カードエッジコネクタ内蔵の電気接続箱に関するものである。

従来の自動車用基板ジャンクションボックス（電気接続箱）では、基板とコネクタ端子との接続を半田付けにより行い、該コネクタを基板にねじなどで固定するのが一般的である。従来の基板とコネクタとの接続例を図７に示す。同図において、基板１０１とコネクタ１０２の端子１０３とがスルーホール１０４で接続され、半田付け１０５が施されている。

図７に示すような従来の半田付けによる接続では、半田に含まれる鉛が環境に悪影響を及ぼすといった問題が以前より提起されている。

このような事情から、鉛フリーの半田が既に開発されているが、実用上適する鉛フリー半田はその融点が高いことから、以下のような問題が生じている。
（１）電子部品の耐熱性向上
（２）半田付けに使用される道具の短命化
（３）融点に達するまでの時間増大

(１)は、基板に搭載される電子部品が、鉛フリー半田によって接続されるときの高温に耐えられるよう、耐熱性を向上させる必要があるといった問題である。また（２）は、半田付けに使用される道具が、高温によって耐用年数が短くなってしまうといった問題である。

さらに（３）は、高温の融点に達するまでに時間がかかり、その間の燃料消費量や二酸化炭素排出量が増大するため、環境に悪影響を与えてしまうといった問題である。

上記のような問題を解決するために、半田を用いない接続方式が従来から考案されている。半田を用いない接続方式の一つとして、例えば特許文献１に開示されているカードエッジ接続がある。

特許文献１では、端子金具の基板と接触する位置に保持突起を設けるとともに、基板には保持孔を設け、前記保持突起を前記保持孔に嵌合させることで基板をコネクタに保持させるようにしている。
特開２０００−１８８１４５号

しかしながら、特許文献１に記載の基板とコネクタとの接続方式では、振動等によって前記保持突起と前記保持孔との嵌合が容易に外れてしまうといった機械的信頼性上の問題があったため、自動車の電気接続箱に適用することはできなかった。

また、従来のカードエッジ方式の接続では、基板とコネクタとの接触部を基板の一方の面にしか設けられなかったため、基板とコネクタとの接触部が片面に限定され、電気的信頼性の面でも自動車環境への適用には不安があるといった問題もあった。

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、半田付けによらない信頼性の高い接続方法を用いた多点接触カードエッジコネクタ内蔵の電気接続箱を提供することを目的とする。

本発明の電気接続箱の第１の態様は、基板と、前記基板に接続された端子を有するコネクタと、前記基板及び前記コネクタを収納するケースとを備えた電気接続箱であって、前記端子は、一端に切り込み部を有する圧接部を備え、前記切り込み部には両側に複数の凸部が設けられ、前記基板が前記凸部の間に圧接して挿入されていることを特徴とする電気接続箱である。

本発明の第２の態様は、前記端子が２つを１組として垂直方向に配列され、前記２つの端子に備えられた前記圧接部が回転対称となるよう水平方向に平行に配列されていることを特徴とする電気接続箱である。

本発明の第３の態様は、前記凸部のうち、少なくとも対向する２つの凸部が前記基板に設けられたスルーホールに当接されていることを特徴とする電気接続箱である。

本発明の第４の態様は、前記２つを１組とした端子の組が、２組以上水平方向に配列されることを特徴とする電気接続箱である。

以上説明したように本発明によれば、コネクタ端子の先端の切り込み部両側に複数の凸部を持つ圧接部を備え、圧接によって基板を前記圧接部に挿入するようにしたことで、電気的信頼性及び機械的信頼性の高い電気接続箱を提供することができる。

両面で多点接触させることにより、電気的接触点を増加させて電気的信頼性を向上させると同時に、振動による基板のたわみを防止することができ、前記凸部は電気的接触点であると同時に機械的信頼性の向上の役割も果たしている。また、前記凸部を前記基板に設けたスルーホールに当接させることで、前記基板の抜けを防止することができると同時に、電気的接触点をさらに増加させ、電気的信頼性を高める役割も果たす。さらには、両面でかつ複数の接点で電気的接触を確保できることから、比較的電流値の高い電源用コネクタとしても用いることが可能となる。

また、コネクタハウジングに垂直方向に配列された２つの端子に対し、それぞれに設けられた前記圧接部が回転対称となるように基板に平行な水平方向に並べることで、前記垂直方向に配列された２つの端子を基板に接続できるようにしている。

本発明の電気接続箱では、基板とコネクタ端子との接続に半田を用いないことから、環境に悪影響を及ぼす恐れもない。

図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における電気接続箱の構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

本発明の実施形態に係る電気接続箱は、図１に示す多点接触カードエッジコネクタ１を内蔵している。多点接触カードエッジコネクタ１は、コネクタハウジング２に複数の端子３を装着しており、各端子３の先端には切り込み部４を有する圧接部５を備え、切込み部４に基板６を圧接している。

図１に示した多点接触カードエッジコネクタ１を内蔵した本発明の電気接続箱の分解斜視図を図２に示す。電気接続箱１１は、アッパーケース１２とロアケース１３の内部に基板６と多点接触カードエッジコネクタ１ａ、１ｂを備えている。

基板６は、両端がそれぞれコネクタ１ａとコネクタ１ｂに挿入され、ネジ止めなどで固定されている。また、コネクタ１ａとコネクタ１ｂ、及び基板６は、ロアケース１３とアッパーケース１２との間にロック爪（図示していない）などで位置決めされて覆われている。なお、図２に示す多点接触カードエッジコネクタ内蔵電気接続箱１１では、多点接触カードエッジコネクタ１ａ、１ｂと基板６に加えて、ヒューズホルダー１４も内蔵する実施例を示している。

図１において、多点接触カードエッジコネクタ１は、２つの端子３を垂直方向に組み合わせたものを１組として、複数の組を水平方向に配列している。端子３の形状については図３を用いてさらに詳しく説明する。図３は、端子３がプレス成形されたときの形状を示す平面図である。

図３に示す通り、端子３には先端に幅広の圧接部５が形成されており、本実施例では圧接部５に４点の凸部（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）を有する切込み部４が形成されている。もちろん、４点に限定されるものではなく、圧接部の両側にそれぞれ複数の凸分が形成されていれば良い。その際、本実施例のように、圧接部の両側に対向するように偶数分（６個、８個など）形成されていることが好ましい。図３のようにプレス成形された端子３は、折り曲げ部２２で９０度折り曲げられる。

折り曲げ部２２で９０度折り曲げて形成された端子３の形状を図４に示す。図４には、圧接部５が端子の下方に折り曲げられた状態の端子３ａ（図４（ａ））と、端子の上方に折り曲げられた状態の端子３ｂ（図４（ｂ））が示されている。図４（ｂ）に示す端子３ｂは、図４（ａ）に示す端子３ａを、長手方向を軸に１８０度回転させたものである。

図４（ａ）に示す状態の端子３ａと図４（ｂ）に示す状態の端子３ｂとを組み合わせて、図４（ｃ）に示すような端子３の組み合わせを形成することができる。２つの端子３ａと３ｂを図４（ｃ）のように組み合わせることにより、端子３ａと端子３ｂのそれぞれの先端部２３ａ、２３ｂを垂直方向に配置したとき、圧接部５ａ、５ｂは水平方向に配置されることになる。

すなわち、端子３を折り曲げ部２２で９０度折り曲げて形成し、２つの端子３を図４（ｃ）のように組み合わせて形成された多点接触カードエッジコネクタ１は、垂直方向に配列された端子３を水平方向の配列に変換することができる。水平方向に配列された圧接部５に基板６を圧接して挿入することにより、垂直方向に配列された端子３を基板６の面上に並列して接続させるようにすることができる。
さらにこの事は、１種類のプレス金型で２種類の端子３ａと３ｂを製造できることを意味し、製造コストの低減にも効果がある。

図４（ａ）または図４（ｂ）のように形成された端子３に基板６を圧接して挿入した状態を図５に示す。圧接部５には４つの凸部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが形成されるように切り込み部４が設けられていることから、図５に示すように、端子３は４つの凸部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを経由して基板６と接続されることになる。

図５において、凸部２１ａと２１ｂとは、垂直方向に対向する位置に形成されており、凸部２１ｃと２１ｄも垂直方向に対向する位置に形成されている。上記のように圧接部５を形成することにより、端子３は、基板６の上面と下面のそれぞれと２点ずつの接触点を有することになる。

圧接部５に形成された４つの凸部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのうち、いずれか対向する２つの凸部を、図５に示すように基板６に形成されたスルーホール３１に嵌め込み、圧接させるようにすることも可能である。図５では、凸部２１ａと２１ｂがスルーホール３１に圧接された例を示している。

凸部２１ａと２１ｂがスルーホール３１に圧接された状態を、図６を用いて詳細に説明する。本実施例の基板６は、表面をガラスエポキシ３２で形成され、内部にメタルコア３３を備えた基板としている。スルーホール３１は、導通部の表面に金属メッキ３４が施されて形成されている。

図６に示すように形成されたスルーホール３１に凸部２１ａと２１ｂが圧接されると、スルーホール３１と凸部２１ａとの間に２つの接点３５ａと３５ｂが形成され、スルーホール３１と凸部２１ｂとの間に２つの接点３５ｃと３５ｄが形成される。すなわち、端子３とスルーホール３１とは４つの接点（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）で接続されることになる。

上記の通り、端子３とスルーホール３１とが４つの接点で接続され、図５に示す通り、さらに凸部２１ｃと２１ｄが基板６と接続されることから、端子３と基板６とは合計６点の接点を有することになる。

上記のように、端子３と基板６とを多点接触させることにより、電気的接続の信頼性を高めることができる。特に、本発明の電気接続箱１１を自動車に適用した場合には、自動車の振動によっても端子３と基板６との電気的接続が切断されることがなくなる。

また、凸部２１ａと２１ｂをスルーホール３１に圧接させることにより、基板６が端子３から抜け出るのを防止することが可能となる。すなわち、凸部２１ａと２１ｂをスルーホール３１に圧接させることで、端子３と基板６との機械的な保持強度を高めることができ、本発明の電気接続箱１１の機械的信頼性を向上させることができる。
さらに、スルーホール３１に凸部２１ａと２１ｂを嵌め込むことにもなり、コネクタと基板の位置決め精度の向上にも効果がある。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように形成された端子３は、基板６との機械的な接点を４点有しており、さらに図４（ｃ）に示すように２つの端子３を組み合わせた場合には、２つの端子で合計８点の接点を有することになる。さらに、図４（ｃ）に示す２つの端子３の組み合わせを、図１に示すように、水平方向に複数配列させてコネクタ１を形成した場合には、基板の幅方向にも多くの接点が形成される。

上記の通り、各端子に複数の凸部を設け、基板６と多点接触させることにより、本発明の電気接続箱１１を自動車に適用した場合でも、自動車の振動による基板６のたわみを防止することができる。

図２に示した本発明の電気接続箱１１は、上記説明の多点接触カードエッジコネクタ１を２つ備え、それぞれのコネクタ１を基板６の両端に接続させる構造としている。すなわち、前記２つのコネクタ１のそれぞれの圧接部５に基板６の両端を圧接して接続している。

基板６の両端を前記２つのコネクタ１に接続することにより、基板６を空中に浮かせた状態にすることができる。これにより、基板６と大気との接触面積を大きくすることができ、基板６から大気中への熱抵抗を小さくすることが可能となる。

また、端子３と基板６との接続を圧説のみによって行うことが可能となることから、半田を用いる必要がなくなり、環境に悪影響を与える恐れがなくなる。さらに、基板６にコネクタを圧接する際、端子３の凸部と基板６が所定の接圧力で接触しながら横ずれして挿入されるため、基板６と端子３との接触面に形成された酸化膜が除去される効果も得られる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る電気接続箱の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における電気接続箱の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る電気接続箱に内蔵される多点接触カードエッジコネクタ１の斜視図である。 図２は、多点接触カードエッジコネクタ１を内蔵した本発明の電気接続箱の分解斜視図である。 図３は、端子３がプレス成形されたときの形状を示す平面図である。 図４は、折り曲げ部２２で９０度折り曲げて形成された端子３の形状を示す斜視図である。図４（ａ）は圧接部５が端子の下方に折り曲げられた状態を示し、図４（ｂ）は圧接部５が端子の上方に折り曲げられた状態を示す。また、図４（ｃ）は、端子３ａと端子３ｂとを組み合わせた状態を示す。 図５は、図４（ａ）または図４（ｂ）のように形成された端子３に基板６を圧接して挿入した状態を示す図である。 図６は、凸部２１ａと２１ｂがスルーホール３１に圧接された状態を詳細に示す図である。 図７は、半田付けを用いて行っていた従来の基板とコネクタとの接続例を示す断面図である。

符号の説明

１・・・多点接触カードエッジコネクタ
２・・・コネクタハウジング
３・・・端子
４・・・切込み部
５・・・圧接部
６・・・基板
１１・・・電気接続箱
１２・・・アッパーケース
１３・・・ロアケース
１４・・・ヒューズホルダー
２１・・・凸部
２２・・・折り曲げ部
２３・・・端子の先端部
３１・・・スルーホール
３２・・・ガラスエポキシ
３３・・・メタルコア
３４・・・金属メッキ
３５・・・接点
１０１・・・基板
１０２・・・コネクタ
１０３・・・端子
１０４・・・スルーホール
１０５・・・半田付け

Claims (4)

1. 基板と、前記基板に接続された端子を有するコネクタと、前記基板及び前記コネクタを収納するケースとを備えた電気接続箱であって、
   前記端子は、一端に切り込み部を有する圧接部を備え、
   前記切り込み部には切り込み部の両側に複数の凸部が設けられ、
   前記基板が前記凸部の間に圧接して挿入されている
   ことを特徴とする電気接続箱。
2. 前記端子が２つを１組として垂直方向に配列され、
   前記２つの端子に備えられた前記圧接部が回転対称となるよう水平方向に平行に配列されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記凸部のうち、少なくとも対向する２つの凸部が前記基板に設けられたスルーホールに当接されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気接続箱。
4. 前記２つを１組とした端子の組は、２組以上水平方向に配列される
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電気接続箱。

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