JP2009272178A - 接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、電子部品を安定した接続状態で電気ケーブルに接続できる接続構造を提供することを目的とする。
【解決手段】ＬＥＤモジュール１は、電子デバイス３の一方側接点３２ａ，４１ａと接してフラットケーブル１００に電気的に接続する接続端子６と、他方側接点３２ｂ，４１ｂと接する中間端子５と、中間端子５及び接続端子６を挿着するデバイスホルダー７とで構成し、接続端子６と中間端子５とで電子デバイス３を対向方向の両側から付勢しながら挟み込む接続ユニットであって、抵抗用接続端子が接する一方側接点４１ａと、中間端子５との短絡を防止する絶縁ブロック７１を備えた。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば、車両の照明装置や制御装置に使用される電子部品を、フラットケーブル等の電気ケーブルに接続する接続構造に関する。

従来から、自動車の各種コントロールユニットや照明装置等にはプリント基板上に複数の電子部品を実装した電子部品搭載モジュールが用いられている。このような電子部品搭載モジュールは、例えば、半田接続によって電子部品を基板に実装し、モジュールと外部電気回路とは、基板と半田接続された端子を有するコネクタによって接続される（特許文献１参照）。

しかし、電子部品と回路導体とは半田接続されるため、例えば、平面視２ｍｍ×２ｍｍ角のＬＥＤチップのようにますます小型化する電子部品を接続する場合には、多くの工数もしくは設備投資と品質管理を要するという問題があるとともに、小型化された電子部品を安定して接続することが困難であった。

特開２００４―１１１４３５号公報

この発明は、電子部品を安定した接続状態で電気ケーブルに接続できる接続構造を提供することを目的とする。

この発明は、電子部品の対向配置した接点の一方と接して前記電子部品を電気ケーブルに電気的に接続する接続端子と、他方の前記接点と接する端子部材と、前記接続端子及び前記端子部材を挿着する函体とで構成し、前記接続端子と前記端子部材とで前記電子部品を対向方向の両側から付勢しながら挟み込む接続構造であって、前記接続端子が接する一方の前記接点と、前記端子部材との短絡を防止する絶縁状態保持手段を備えたことを特徴とする。

この発明の態様として、前記端子部材を、平面視内側に前記電子部品及び前記接続端子の配置を許容する電子部品配置開口を有する枠体形状で形成し、前記絶縁状態保持手段を、前記電子部品配置開口の平面視内側に配置した前記電子部品及び前記接続端子と、前記端子部材との間に介在する絶縁部材で構成することができる。

上記電子部品には、ＬＥＤチップ等の光源デバイスや各種センサ、さらには供給電圧を調整する抵抗器や、高い電圧が印加される場合のバイパス回路を構成するダイオード等であることを含む。
上記接続端子は、電子部品を電気ケーブルに直接接続するピアス端子等の端子であることを含む。

上記端子部材は、接続端子によって電気ケーブルに電気的に接続された電子部品同士を電気的に接続することで電気回路を構成して間接的に電気ケーブルに接続する端子部材や、電子部品を電気ケーブルに直接接続して電気回路を構成する接続端子で構成する端子部材であることを含む。

上記電気ケーブルは、幅方向に所定間隔を隔てて配設した複数の平型導体と該複数の平型導体を一体的に平板状に被覆する被覆部材とからなるフラットケーブルであることをいう。
なお、電気ケーブルとして丸撚り線を幅方向に並べて一体化したリボン電線を用いても良いが、放熱効果が高いフラットケーブルがより好ましい。

上記絶縁状態保持手段は、部材と部材との間に介在する絶縁部材で構成する絶縁状態保持手段や、絶縁可能な間隔を隔てて配置した部材の位置を保持することで絶縁状態を保持する手段であることを含む。

この発明によれば、電子部品を安定した接続状態で電気ケーブルに接続する接続構造を提供することができる。

本発明のＬＥＤモジュール１は、図１乃至７に示すように、電子デバイス３（ＬＥＤ３０，抵抗器４０）における対向配置した接点３２，４１のうち一方側の一方側接点３２ａ，４１ａと接して電子デバイス３をフラットケーブル１００に電気的に接続する接続端子６と、他方側の他方側接点３２ｂ，４１ｂと接する中間端子５と、中間端子５及び接続端子６を挿着するデバイスホルダー７とで構成し、中間端子５及び接続端子６とで電子デバイス３を対向方向である幅方向Ｗの両側から付勢しながら挟み込んでいる。

前記中間端子５は、平面視内側に電子デバイス３及び接続端子６の配置を許容する部品配置開口５５を有する平面視日の字状の枠体形状で形成されている。
そして、この中間端子５と、接続端子６が接する電子デバイス３の一方側の一方側接点３２ａ，４１ａとの短絡を防止する絶縁状態保持手段として、部品配置開口５５の平面視内側に配置した電子デバイス３及び前記接続端子６と、中間端子５との間に介在する絶縁ブロック７１を備えている。

上述するＬＥＤモジュール１の構成について、図１乃至７とともに、詳述する。
なお、図１はＬＥＤモジュール１の斜視図を示し、図２はＬＥＤモジュール１の平面図を示し、図３は図２におけるＬＥＤモジュール１のＡ−Ａ断面図を示し、図４はＬＥＤモジュール１の分解斜視図を示し、図５はＬＥＤモジュール１の底面側からの分解斜視図を示し、図６はデバイスホルダー７への電子デバイス３、中間端子５及び接続端子６の組み付けについての斜視図による説明図を示し、図７はデバイスホルダー７、フラットケーブル１００及びアンダーホルダー９の組み付けについての斜視図による説明図を示している。

ＬＥＤモジュール１は、デバイスホルダー７に挿着したＬＥＤ３０や抵抗器４０からなる電子デバイス３をフラットケーブル１００に接続する接続ユニットである。
電子デバイス３は、光源となるＬＥＤ３０と、ＬＥＤモジュール１の外部から印加される電圧をＬＥＤ３０の特性に合わせて所定電圧に調整する電圧調整回路を構成する抵抗器４０とで構成している。

なお、ＬＥＤ３０は、幅方向Ｗ（フラットケーブル１００の幅方向と同じ方向）及び長手方向Ｌ（フラットケーブル１００の長手方向と同じ方向）の長さに対して高さの低い約１〜２ｍｍ角の略直方体で形成されている。
上記ＬＥＤ３０は上面に平面視円形の発光部３１を備えるとともに、幅方向Ｗの対向する両側面に底面から連続するＬ型の接点３２を備えている。なお、接点３２のうち、図４の左奥側を一方側接点３２ａ（図５参照）とし、右手前側を他方側接点３２ｂとしている。

抵抗器４０は、ＬＥＤ３０より幅広、同程度の奥行き、並びに１／４程度の高さで形成された幅方向Ｗに長い薄型の直方体形状であり、幅方向Ｗの対向する両側面に底面から上面まで連続する接点４１を備えている。

なお、接点４１は、抵抗器４０の製造方法に起因して、抵抗器４０の幅方向Ｗの端部から側部にまで連続する角型のＵ字形状、即ち平面視コの字形状に形成されている。また、接点４１のうち、図４の左奥側を一方側接点４１ａとし、右手前側を他方側接点４１ｂとしている。

このような構成のＬＥＤ３０と抵抗器４０とは、フラットケーブル１００の長手方向Ｌに沿って、図４における手前側に抵抗器４０を、奥側にＬＥＤ３０を、対向する接点３２ａ，３２ｂ及び接点４１ａ，４１ｂが幅方向Ｗにそれぞれ並ぶように配置されている。

中間端子５は、１枚の適宜の弾性を有する銅合金製のプレートから形成される。詳しくは、プレス加工により、ＬＥＤ３０および抵抗器４０が配置される部品配置開口５５（５５ａ，５５ｂ）を打ち抜き、長手方向Ｌに所定間隔を隔てて配置した３本の平行な幅方向Ｗのメインスプリング５１と、３本のメインスプリング５１の端部を連結する長手方向Ｌの２本の平行する長手方向フレーム５３（５３ａ，５３ｂ）とで構成された平面視日の字型に形成している。

メインスプリング５１は、幅方向Ｗの中央付近に、高さ方向のサインカーブ形状で形成された振幅部５１ａを備え、振幅部５１ａによる幅方向Ｗの付勢力によってスプリングを構成している。

３本のメインスプリング５１の端部を連結する長手方向Ｌの２本の長手方向フレーム５３のうち、図４における右手前側の他方側長手方向フレーム５３ｂの部品配置開口５５側の側面には、ＬＥＤ３０や抵抗器４０の他方側接点３２ｂ，４１ｂと接する正面視逆Ｕ型の端子接触部５２を備えている。

端子接触部５２は、部品配置開口５５側がフリーで、長手方向フレーム５３側が長手方向フレーム５３の側面に固定された片側支持状態に形成され、逆Ｕ字形状による幅方向Ｗの付勢力によってスプリングを構成している。

また、端子接触部５２は、部品配置開口５５側の側面に、電子デバイス３の他方側接点３２ｂ、４１ｂと接触する接触凸部５２ａを形成している（図５ａ部拡大図参照）。なお、本実施例において、中間端子５は銅合金で構成したが、導電性を有すれば金属製部材以外であってもよい。

デバイスホルダー７は、絶縁性を有する樹脂材で、上面開放の直方体形状に形成されたホルダーであり、上面の開放部分に、電子デバイス３及び中間端子５を挿着固定するデバイス挿着凹部７０を構成している。また、底面に接続端子６を挿着固定する接続端子挿着凹部７９と、四隅近傍に下向きに突出するパイロットピン８０を備えている。

デバイス挿着凹部７０は、上方からの中間端子５の挿着ができるよう、中間端子５の平面形状より一回り大きく形成され、部品配置開口５５に対応する部分に、絶縁ブロック７１（７１ａ，７１ｂ）を配置している。

絶縁ブロック７１は、平面視内側に装着する電子デバイス３の側方を三方向から囲繞する、図４における右手前側が開放された角構成のＵ型、即ち平面視逆コの字型に形成されている。

したがって、部品配置開口５５と絶縁ブロック７１とをはめ合わせて挿着した中間端子５は、デバイス挿着凹部７０内における水平方向を略固定することができる。
また、中間端子５が挿着された状態において、図２や図３に示すように、絶縁ブロック７１は、接触プレート６１及び接点４１と、部品配置開口５５の内縁部との間に介在するため、接触プレート６１及び一方側接点３２ａ，４１ａと、中間端子５とが接触して短絡する、即ちショートすることを防止できる。

後述する接続端子６の挿着を許容する接続端子挿着凹部７９は、それぞれのピアス部６３の挿着を許容する溝形状で構成するとともに、上述の絶縁ブロック７１の平面視内側に貫通する貫通孔７２を備えている。

接続端子６は、ＬＥＤ３０をフラットケーブル１００に接続するＬＥＤ用接続端子６ｂと、抵抗器４０をフラットケーブル１００に接続する抵抗用接続端子６ａの２種類があり、それぞれは上から順に、ＬＥＤ３０及び抵抗器４０の接触端子３２，４１と接触する接触凸部６１ａを有する接触プレート６１と、該接触プレート６１に対して略直角で平面視カギ状の水平プレート部６２と、該水平プレート部６２の先端に備えたピアス部６３とで構成している。

ＬＥＤ用接続端子６ｂと抵抗用接続端子６ａとは、水平プレート部６２における幅方向Ｗの長さとカギ状の向きとを調整することでピアス部６３が、フラットケーブル１００の導電体１０１の位置に合うとともに、長手方向Ｌの位置が合うように配置することができる。

ピアス部６３は、上方に凸な正面視半円形のルーフ部６３ａと、該ルーフ部６３ａの幅方向Ｗ両端から下方に突出するピアス刃６３ｂとで構成している。なお、本実施例においては、１つのピアス部６３には、一端側で長手方向Ｌの所定間隔を隔てて配置した２枚のピアス刃６３ｂと他端側の１枚のピアス刃６３ｂとの計３枚のピアス刃６３ｂを備えている。

なお、中間端子５及び接続端子６は、０．１〜０．５ｍｍ厚の銅合金製板材で構成しているが、ＬＥＤ３０のサイズ等に合わせて、０．２〜０．２５ｍｍ厚程度の銅合金製板材が好適である。また、導電性を有するものであれば良く、上記銅合金に限定されない。

フラットケーブル１００は、幅方向Ｗに所定間隔を隔てて配設した２本の導電体１０１と、２本の導電体１０１を一体的に平板状に被覆する不導電性ラミネートシート１０２とで構成している。
また、不導電性ラミネートシート１０２の幅方向Ｗの両端部におけるデバイスホルダー７のパイロットピン８０に対応する位置に、幅方向内側に半円形状の切欠き１０２ａを四ヶ所備えている。

アンダーホルダー９は、上面に、フラットケーブル１００の係着を許容する、フラットケーブル１００よりわずかに幅が広く、深さがフラットケーブル１００の厚さよりわずかに深い係着溝９１を形成し、該係着溝９１の側部をまたぐようにして、デバイスホルダー７のパイロットピン８０に対応する位置に、パイロットピン８０の挿入を許容するパイロットホール８１を四ヶ所備えている。
また、係着溝９１の平面視中央付近にフラットケーブル１００を貫通したピアス刃６３ｂの当接を回避する回避凹部９２を備えている。

次に、それぞれを上記構成で構成したＬＥＤモジュール１の組み付けについて説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、底面が上側となるように上下逆さまにしたデバイスホルダー７の接続端子挿着凹部７９に、ピアス刃６３ｂが上方に突出するように上下逆さまにした接続端子６を、貫通孔７２に接触プレート６１が貫通すように挿着する。

この接続端子挿着凹部７９への接続端子６の挿着によって、接続端子６は、図６（ｂ）に示すように、ピアス刃６３ｂがデバイスホルダー７の底面から突出する態様となり、図６（ｃ）に示すように、上面が上側となるように戻した際に、貫通孔７２を貫通した接触プレート６１が、絶縁ブロック７１の平面視内側からデバイス挿着凹部７０に突出する態様となる。

そして、接続端子６が挿着されたデバイスホルダー７のデバイス挿着凹部７０の上方から中間端子５を挿着する。これにより、振幅部５１ａが絶縁ブロック７１の側方に配置されるとともに、端子接触部５２が接触プレート６１と幅方向Ｗにおける対向する位置に配置され、一方側長手方向フレーム５３ａによって幅方向Ｗ位置が固定された態様で挿着することができる。

図６（ｄ）に示すように、中間端子５及び接続端子６が挿着された状態のデバイス挿着凹部７０の上方から電子デバイス３を挿着する。詳しくは、抵抗器４０は、デバイス挿着凹部７０における抵抗器絶縁ブロック７１ａの平面視内側で、抵抗用接続端子６ａの接触プレート６１と抵抗器配置開口５５ａの端子接触部５２との間に挟み込むように割り込ませて挿着し、ＬＥＤ３０は、デバイス挿着凹部７０におけるＬＥＤ絶縁ブロック７１ｂの平面視内側で、ＬＥＤ用接続端子６ｂの接触プレート６１とＬＥＤ配置開口５５ｂの端子接触部５２との間に挟み込むように割り込ませて挿着する。
これにより、ＬＥＤ３０及び抵抗器４０は、デバイスホルダー７の上面から突出しない態様でデバイスホルダー７に挿着することができる。

このように、電子デバイス３、中間端子５及び接続端子６が挿着されたデバイスホルダー７と、アンダーホルダー９とでフラットケーブル１００を上下方向に挟み込んでＬＥＤモジュール１を組み立てる（図７参照）。

詳しくは、上下に配置したデバイスホルダー７及びアンダーホルダー９の間にフラットケーブル１００を配置し、フラットケーブル１００をアンダーホルダー９の係着溝９１に、切欠き１０２ａとパイロットホール８１とが対応する位置で係着させ（図７（ｂ）参照）、アンダーホルダー９のパイロットホール８１にデバイスホルダー７のパイロットピン８０を挿入して、アンダーホルダー９とデバイスホルダー７とを嵌合させてＬＥＤモジュール１を組み立てる。

このアンダーホルダー９とデバイスホルダー７との嵌合によって、デバイスホルダー７の底面から下方に突出するピアス部６３のピアス刃６３ｂは、接続端子挿着凹部７９を介してルーフ部６３ａが下方に押圧され、フラットケーブル１００の不導電性ラミネートシート１０２ごと導電体１０１を貫通して接続端子６と導電体１０１とは電気的に接続される。

なお、フラットケーブル１００を貫通したピアス刃６３ｂの先端は、回避凹部９２に挿入されるような態様となるため、ピアス刃６３ｂの貫通した先端がアンダーホルダー９の上面に当接することによる悪影響を及ぼすことなく、デバイスホルダー７とアンダーホルダー９とを嵌合することができる。

このように、デバイスホルダー７に挿着された中間端子５及び接続端子６における端子接触部５２と接触プレート６１とで、電子デバイス３を対向方向である幅方向Ｗの両側から付勢しながら挟み込んでいるため、電子デバイス３とフラットケーブル１００とを安定した接続状態で接続することができる。

また、図２、３に示すように、中間端子５がデバイス挿着凹部７０に挿着された状態において、接触プレート６１及び一方側接点３２ａ，４１ａと、部品配置開口５５の内縁部との間に絶縁ブロック７１が介在するため、接触プレート６１及び一方側接点３２ａ，４１ａと、中間端子５とが接触して短絡する、即ちショートすることを防止できる。

より詳しくは、端子部分が側部にまで及ぶ抵抗器４０の接点４１であっても、絶縁ブロック７１ａは、抵抗用接続端子６ａの接触プレート６１と、該抵抗用接続端子６ａの接触プレート６１が接する一方側接点４１ａとの平面視三方向を囲繞するため、抵抗用接続端子６ａ及び一方側接点４１ａと、中間端子５との絶縁状態を、確実に維持することができる。

なお、小型化が進む電子デバイス３を挿着するＬＥＤモジュール１自体の小型化が望まれている昨今において、中間端子５と電子デバイス３との間隔は狭少化するが、絶縁ブロック７１が接触プレート６１及び一方側接点３２ａ，４１ａと、中間端子５との間に介在するため、たとえば振動が加わったとしても、接触して短絡する、即ちショートすることを確実に防止できる。

また、絶縁保持手段として、絶縁間隔を隔てて配置した接触プレート６１及び一方側接点３２ａ，４１ａと、中間端子５との相対位置を保持する相対位置保持手段で構成してもよいが、デバイスホルダー７が熱等によって変形した場合であっても、接触プレート６１及び一方側接点３２ａ，４１ａと、中間端子５との間に介在して確実な絶縁状態を確保できる絶縁ブロック７１がより好ましい。

また、絶縁ブロック７１を用いずとも、接触プレート６１及び一方側接点３２ａ，４１ａと、中間端子５との間に介在させる、絶縁性のものであればよく、例えば、絶縁性シート材を介在させて、絶縁状態保持手段を構成してもよい。

なお、上述のＬＥＤモジュール１のフラットケーブル１００への取付け方法の説明においては、ピアス刃６３ｂでフラットケーブル１００を貫通させて電気的に接続したが、ピアス刃６３ｂの抜け出しを防止するために、フラットケーブル１００の底面から突出する部分をカールさせてもよいし、抜け留治具で抜け留してもよい。

また、中間端子５及び接続端子６を挿着したデバイスホルダー７に電子デバイス３を挿着してから、アンダーホルダー９と嵌合させてフラットケーブル１００に接続されたが、中間端子５及び接続端子６を挿着したデバイスホルダー７とアンダーホルダー９とを先に嵌合させてフラットケーブル１００に接続してから電子デバイス３を挿着する構成であってもよい。

以上、この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の電子部品は、電子デバイス３，ＬＥＤ３０、及び抵抗器４０に対応し、
以下同様に、
一方の接点は、一方側接点３２ａ，４１ａに対応し、
他方の接点は、他方側接点３２ｂ，４１ｂに対応し、
電気ケーブルは、フラットケーブル１００に対応し、
接続端子は、接続端子６，ＬＥＤ用接続端子６ｂ，抵抗用接続端子６ａに対応し、
端子部材は、中間端子５に対応し、
函体は、デバイスホルダー７に対応し、
接続構造は、ＬＥＤモジュール１に対応し、
絶縁状態保持手段及び絶縁部材は、絶縁ブロック７１，抵抗器絶縁ブロック７１ａ，ＬＥＤ絶縁ブロック７１ｂに対応し、
電子部品配置開口は、部品配置開口５５，抵抗器配置開口５５ａ，ＬＥＤ配置開口５５ｂに対応し、
枠体形状は、平面視日の字型に対応し、
電気回路は、電圧調整回路に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

フラットケーブル１００は、ピアス部６３が接続しやすい絶縁部材である不導電性ラミネートシート１０２で被覆されたフラットケーブル１００であればよく、特に、本実施形態のものに限定されるものではないが、不導電性ラミネートシート１０２の材質としては、具体的にはＰＥＴ樹脂が好ましい。

また、導電体１０１についても、放熱性に優れる帯状の導電体だけでなく、丸形断面の導電体であってもよく、導電体１０１の材質としては導電性を有するものであれば良いが、好ましくは金属製、より好ましくは導電性に優れる銅、銅合金が良い。

ＬＥＤモジュールの斜視図。 ＬＥＤモジュールの平面図。 ＬＥＤモジュールのＡ−Ａ断面図。 ＬＥＤモジュールの分解斜視図。 ＬＥＤモジュールの底面側からの分解斜視図。 デバイスホルダーへの電子デバイス、中間端子及び接続端子の組み付けについての説明図。 デバイスホルダー、フラットケーブル及びアンダーホルダーの組み付けについての説明図。

符号の説明

１…ＬＥＤモジュール
３…電子デバイス
５…中間端子
６…接続端子
６ａ…抵抗用接続端子
６ｂ…ＬＥＤ用接続端子
７…デバイスホルダー
３０…ＬＥＤ
３２，４１…接点
３２ａ，４１ａ…一方側接点
３２ｂ，４１ｂ…他方側接点
４０…抵抗器
５５…部品配置開口
５５ａ…抵抗器配置開口
５５ｂ…ＬＥＤ配置開口
７１…絶縁ブロック
７１ａ…抵抗器絶縁ブロック
７１ｂ…ＬＥＤ絶縁ブロック
１００…フラットケーブル

Claims (2)

1. 電子部品の対向配置した接点の一方と接して前記電子部品を電気ケーブルに電気的に接続する接続端子と、他方の前記接点と接する端子部材と、前記接続端子及び前記端子部材を挿着する函体とで構成し、前記接続端子と前記端子部材とで前記電子部品を対向方向の両側から付勢しながら挟み込む接続構造であって、
   前記接続端子が接する一方の前記接点と、前記端子部材との短絡を防止する絶縁状態保持手段を備えた
   接続構造。
2. 前記端子部材を、
   平面視内側に前記電子部品及び前記接続端子の配置を許容する電子部品配置開口を有する枠体形状で形成し、
   前記絶縁状態保持手段を、
   前記電子部品配置開口の平面視内側に配置した前記電子部品及び前記接続端子と、前記端子部材との間に介在する絶縁部材で構成した
   請求項１に記載の接続構造。
   

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