JP2011253725A - 回路基板とコネクタの電気的接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板とコネクタを電気的に接続する構造において、電極と端子の接触部分の防水性を向上させるとともに、端子と電極を互いに離脱し難くする。
【解決手段】実装基板であるＥＣＵ１６に形成された電極収容凹部３４には、カプラ２２（コネクタ）の端子３０が電気的に接続される第２電極３２が収容される。一方、カプラ２２に形成されたゴム収容凹部３８には、端子３０の先端部に当接することで電気的に接続された導電性ゴム４２が収容される。導電性ゴム４２には、第２電極３２に指向して延在する凸部４４が突出形成され、カプラ２２とケーシング２０が連結される際にＥＣＵ１６の第２底面２６にカプラ２２の端面が当接すると、電極収容凹部３４とゴム収容凹部３８に第２電極３２及び導電性ゴム４２の全体が収納されるとともに、凸部４４が電極収容凹部３４に進入して第２電極３２に当接する。なお、凸部４４は圧潰され、幅方向（Ｙ方向）に沿って膨出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、回路基板とコネクタの電気的接続構造に関し、一層詳細には、回路基板に設けられた電極と、コネクタに設けられた端子とを電気的に接続するための構造に関する。

自動車等には、内燃機関を電気的に制御する作用を営むエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）が搭載される。ここで、ＥＣＵは、周知の通り、コンデンサやトランジスタ、アナログ／デジタル変換回路等が回路基板に設けられて構成された実装基板であり、ケーシングに収容されることによって保護される。

ＥＣＵと、該ＥＣＵによって制御されるべき機器とは、カプラ（コネクタ）を介して電気的に接続される。すなわち、ＥＣＵには電極が設けられ、一方、カプラに集束された信号線には端子が設けられる。電極に対して端子が電気的に接続されることにより、ＥＣＵとコネクタとが接続される。なお、一般的にＥＣＵの外表面は樹脂で被覆されており、電極は樹脂から露呈するようにして設けられている。

この種の電気的接続構造として、特許文献１に開示されているように、導電性ゴムからなる端子を備えるものが知られている。なお、特許文献１記載の従来技術では、この端子を吸盤として機能させるようにしている。すなわち、端子を電極に押圧することで吸着させ、これにより端子と電極を電気的且つ機械的に接続する構造である。

特開２００４−１７２０５１号公報

特許文献１記載の従来技術においては、その図１〜図３に示される通り、電極と端子（又は端子同士）の接触部分が回路基板同士の間に介在する。すなわち、回路基板から接触部分が突出するので、各接触部分が外部から視認し得る状態となる。自動車等は雨中で運転されることがあるが、上記した接続構造をＥＣＵに採用した場合、万一、ケーシングに雨水等が進入すると、接触部分に水が到達することを防止することが容易ではない。このことから諒解されるように、特許文献１記載の従来技術には、防水性を改善すべき余地がある。

しかも、この場合、回路基板同士の間に接触部分が突出して介在するため、一方の回路基板から他方の回路基板に至るまでの距離が大きくなる。従って、小型化を図ることが容易ではない。

また、単なる吸着では、接合部分に剪断応力が作用するような事態が発生したとき、端子と電極（又は端子同士）が離脱することも懸念される。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、防水性に優れるとともに小型化を図ることができ、さらに、端子と電極が互いに離脱することを回避することが可能な回路基板とコネクタの電気的接続構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、樹脂材で被覆された回路基板に設けられて前記樹脂材から露呈した電極と、コネクタに設けられた端子とを、導電性ゴムを介して電気的に接続する電気的接続構造であって、
前記電極が、前記回路基板に陥没形成された凹部に収容され、
前記電極と前記導電性ゴムとの接触部分が、前記回路基板と前記コネクタとで封止されることを特徴とする。

本発明においては、端子に電気的に接続された導電性ゴムが、回路基板に形成された凹部に進入して電極に接触する。これにより形成された接触部分が回路基板とコネクタに封入されるので、該接触部分がシールされる。このため、防水性が向上する。

しかも、導電性ゴムは可撓性を示すため、仮に前記接触部分に剪断応力が作用した場合には、導電性ゴムが撓むように変形する。このような変形が起こることにより、導電性ゴムと電極との接触が維持される。

以上のように、凹部に収容された電極に対して導電性ゴムを接触させるとともに、電極と導電性ゴムとの接触部分をシールすることにより、防水性に優れ、且つ導電性ゴムが電極から離脱し難い電気的接続構造を得ることができる。

加えて、凹部に電極を収容するとともに、この凹部に導電性ゴムを進入させるので、回路基板の端面上に実装された電極に対して導電性ゴムを接触させる場合に比して、回路基板からコネクタに至るまでの距離が小さくなる。このため、回路基板とコネクタの組立体の小型化を図ることができる。これにより省スペース化を図ることができるとともに、組立体の配置レイアウトの自由度を向上させることができる。

なお、電極及びコネクタは複数個であってもよい。この場合には、複数個の電極のそれぞれに対して複数個のコネクタの各端子が電気的に接続すればよい。

この場合、端子を、回路基板の厚み方向に対して傾斜するように接続することが好ましい。これにより端子を集約することが容易となるので、回路基板とコネクタの組立体の小型化を図ることができる。結局、一層の省スペース化を図ることができる。勿論、組立体の配置レイアウトの自由度も一層向上する。

また、端子の少なくとも一部を、導電性ゴムによって被覆するようにしてもよい。この場合、端子の被覆された部位が導電性ゴムによって保護されるので、端子、特に、電極に電気的に接続される部位に対する防水効果が一層向上する。

導電性ゴムの電極に臨む側の端面には、該電極に指向して延在し且つ該電極に接触する凸部を突出形成することが好ましい。

このような構成とした場合、導電性ゴムの可撓性がさらに大きくなる。従って、振動等の外力に起因して導電性ゴムと電極との接触部位に剪断応力が作用したとしても、凸部が撓み易いので、導電性ゴムと電極との接触を容易に維持することができる。

導電性ゴムには、この構成に加え、電極に臨む側の端面に、該電極に指向して延在するリブを突出形成することが好ましい。なお、リブの高さ方向寸法は、前記凸部に比して小さく設定される。

このようなリブが存在することにより、導電性ゴムの剛性が大きくなる。このため、導電性ゴムの耐久性が向上するとともに、接続構造を構成する際に所定の部材に対して導電性ゴムを組み付けすることが容易となる。

ここで、前記凸部は電極に接触して圧潰されるが、この際には、圧潰押圧力が作用する方向に対して略直交する方向、例えば、凸部の幅方向に膨出する。この膨出した部位は、前記凸部と前記リブの間に形成される空間に進入する。このため、膨出した部位がリブ等に干渉することが回避される。従って、基板とコネクタの間に間隙が形成されること、換言すれば、シール性が低下することが回避される。

本発明によれば、回路基板に凹部を陥没形成してこの内部に電極を収容するとともに、前記凹部に進入した導電性ゴムを該電極に接触させることで形成される接触部分を封止するようにしている。このため、シール性、すなわち、防水性が向上する。

その上、このように構成することにより、回路基板の端面上に電極を実装し且つ該電極に対して導電性ゴムを接触させる場合に比して、回路基板からコネクタに至るまでの距離が小さくなる。このため、回路基板とコネクタの組立体の小型化を図ることができる。

しかも、仮に前記接触部分に剪断応力が作用した場合には、可撓性である導電性ゴムが撓むように変形する。このような変形が起こることにより、剪断応力が作用した場合においても、導電性ゴムと電極との接触が維持される。

自動車に搭載されるスロットルシステムの概略正面一部断面図である。 図１のスロットルシステムの要部拡大一部断面分解図である。 導電性ゴムの全体概略斜視図である。 図１のスロットルシステムの要部拡大一部断面図である。 図４から導電性ゴムが撓んだ状態を示す要部拡大一部断面図である。 導電性ゴムによって被覆された端子の先端部の要部拡大一部断面図である。 別の形状の導電性ゴムの全体概略縦断面図である。 また別の形状の導電性ゴムを含むスロットルシステムの要部拡大一部断面図である。

以下、本発明に係る回路基板とコネクタの電気的接続構造につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、自動車に搭載されるスロットルシステム１０の概略正面一部断面図である。このスロットルシステム１０は、スロットルボディ１２に回転自在に軸支されたバタフライ弁からなるスロットルバルブ１４と、該スロットルバルブ１４の開度等に基づいて燃料噴射量を調整するＥＣＵ１６とを含んで構成される。なお、図１中の参照符号１８は、スロットル開度センサを示す。

スロットルシステム１０はケーシング２０を有し、ＥＣＵ１６は、このケーシング２０内に収容される。また、ケーシング２０には、コネクタとしてのカプラ２２が連結されている。

ＥＣＵ１６は、第１底面２４及び第２底面２６の双方にコンデンサ等の所定の素子（図示せず）が実装された、いわゆる両面実装基板によって構成される。スロットル開度センサ１８に臨む第１底面２４には、該スロットル開度センサ１８とＥＣＵ１６を電気的に接続するための第１電極２８が設けられ、一方、カプラ２２に臨む第２底面２６には、カプラ２２に集束された複数個の信号線２９の各々に設けられた端子３０を電気的に接続するための第２電極３２が、複数個設けられる。

ＥＣＵ１６の外表面には、第１電極２８及び第２電極３２が設けられた部位を除き、樹脂材（図示せず）がモールドされている。換言すれば、第１電極２８及び第２電極３２は、樹脂材から露呈している。

本実施の形態に係る電気的接続構造は、前記第２電極３２と、カプラ２２の端子３０との接続に採用される。具体的には、図２に要部を拡大して示すように、ＥＣＵ１６の第２底面２６には、電極収容凹部３４が陥没形成される。すなわち、第２電極３２は、樹脂材がモールドされた部位に対して凹んだ電極収容凹部３４に配置されている。なお、図２から諒解されるように、この場合、電極収容凹部３４の深さ方向（図１及び図２におけるＸ方向に沿う方向）寸法は、第２電極３２の高さ方向（Ｘ方向）寸法に比して大きく設定される。従って、第２電極３２は、突出することなく電極収容凹部３４に収容される。

一方、カプラ２２には、端子３０を個別に挿入するための挿入孔３６と、該挿入孔３６に連通するゴム収容凹部３８が形成される。前記挿入孔３６は、ＥＣＵ１６の厚み方向（Ｘ方向）に沿う方向に対して傾斜するように形成されている。従って、挿入孔３６に挿入された端子３０もまた、ＥＣＵ１６の厚み方向（Ｘ方向）に沿う方向に対して所定角度で傾斜する。

各挿入孔３６に挿入された端子３０の先端部は、ＥＣＵ１６の幅方向（Ｙ方向）に向かうように屈曲されており、この屈曲部位が、挿入孔３６におけるゴム収容凹部３８に臨む開口近傍に形成された段部４０に着座する。

ゴム収容凹部３８には、断面略山字形状である導電性ゴム４２が収容される。該導電性ゴム４２の平坦な底面は端子３０の屈曲部位と接触しており、これにより、導電性ゴム４２と端子３０とが電気的に接続されている。

本実施の形態において、図３に示すように、導電性ゴム４２には、第２電極３２に指向して延在する凸部４４、及び該凸部４４を囲繞する円環状凸部として形成されたリブ４６が設けられる。このリブ４６の高さ方向寸法は、凸部４４に比して小さく設定されている。このリブ４６が存在することにより、導電性ゴム４２の剛性が向上する。従って、導電性ゴム４２をゴム収容凹部３８に収容することが容易となる。

凸部４４は導電性ゴム４２の幅方向（Ｙ方向）略中央に設けられ、一方、リブ４６は、幅方向端部に設けられる。このため、凸部４４とリブ４６は所定間隔で互いに離間する。この離間に伴い、凸部４４とリブ４６の間に空間が形成される。以下、この空間を「逃げ部」と指称するとともに、その参照符号を４８とする。

ゴム収容凹部３８の深さ方向（Ｘ方向）寸法は、リブ４６の高さ方向（Ｘ方向）寸法に比して大きく設定される。このため、リブ４６がゴム収容凹部３８から突出することはない。

図１に示すように、ケーシング２０の側部には係合用突起５０が設けられ、一方、カプラ２２の内壁には係合用陥没５２が形成される。係合用突起５０が係合用陥没５２に係合することにより、カプラ２２とケーシング２０が堅牢に連結される。なお、図１中の参照符号５４は、シール材を示す。

カプラ２２とケーシング２０が連結されると、図１及び図４に示すように、凸部４４が圧潰されることに伴って幅方向（Ｙ方向）に膨出する。この点については後述する。

本実施の形態に係る電気的接続構造は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

上記したように、スロットルシステム１０を組み立てる際には、カプラ２２とケーシング２０が連結される。この最中には、図１及び図４に示すように、導電性ゴム４２の凸部４４がＥＣＵ１６の電極収容凹部３４に進入し、第２電極３２に接触する。なお、凸部４４の高さ方向（Ｘ方向）寸法が大きいため、該凸部４４が圧潰される。その結果、凸部４４に、幅方向（Ｙ方向）に向かう膨出が起こる。

ここで、上記したように、凸部４４とリブ４６の間には逃げ部４８が形成されている。凸部４４の膨出した部位は、この逃げ部４８に進入する。単に導電性ゴム４２の底部の高さ方向寸法を大きくするのみで剛性を向上させようとした場合、凸部４４やリブ４６の高さ方向寸法によっては、圧潰後の凸部４４の一部が電極収容凹部３４に収納されず、このためにＥＣＵ１６又はカプラ２２が堰止されてケーシング２０とカプラ２２とを連結することが困難となる懸念がある。これに対し、本実施の形態によれば、膨出した部位が逃げ部４８に進入するために、圧潰された凸部４４が全て電極収容凹部３４に収納される。従って、ケーシング２０とカプラ２２を容易に連結することができる。この際、ケーシング２０に形成された係合用突起５０が、カプラ２２に形成された係合用陥没５２に係合し、これによりケーシング２０とカプラ２２の連結強度が確保される。

このように、本実施の形態においては、リブ４６が設けられることによって剛性が向上するとともに、凸部４４とリブ４６との間に逃げ部４８が形成されることによってケーシング２０とカプラ２２を容易に連結することが可能な導電性ゴム４２を構成することができる。なお、導電性ゴム４２のリブ４６の高さ方向（Ｘ方向）寸法は、ゴム収容凹部３８の深さ方向（Ｘ方向）寸法よりも小さいため、リブ４６が第２電極３２に接触することはない。

そして、凸部４４と第２電極３２が互いに接触すると、導電性ゴム４２及び第２電極３２の全体がカプラ２２のゴム収容凹部３８とＥＣＵ１６の電極収容凹部３４に収納されるとともに、ＥＣＵ１６の第２底面２６に対してカプラ２２の端面が当接する。その結果、導電性ゴム４２と第２電極３２の接触部分がＥＣＵ１６とカプラ２２に封止される。この封止により、導電性ゴム４２と第２電極３２の接触部分に水等が到達することを回避することができる。

以上のような理由から、導電性ゴム４２と第２電極３２の接触部分の防水性が向上する。

また、端子３０がＥＣＵ１６の厚み方向（Ｘ方向）に沿う方向に対して傾斜するように配置されるので、厚み方向（Ｘ方向）に沿う方向に端子３０を延在させる場合に比して端子３０を容易に集約させることができる。その上、ＥＣＵ１６の第２底面２６にカプラ２２の端面が当接するので、第２底面２６とカプラ２２との間に第２電極３２や導電性ゴム４２が露呈する場合に比してスロットルシステム１０が小型化する。

以上のことが相俟って、省スペース化を図ることができる。これにより、スロットルシステム１０の配置レイアウトの自由度が向上する。

このように構成されたスロットルシステム１０を搭載した自動車が運転に供されると、スロットルシステム１０に振動が加わる。その結果として、ＥＣＵ１６とカプラ２２との間に剪断応力が作用し、若干ではあるが、ＥＣＵ１６とカプラ２２が相対的に位置ズレを起こすことも予想される。

しかしながら、そのような事態が万一生じたとしても、本実施の形態では、図５に示すように、端子３０と第２電極３２の間に介在する導電性ゴム４２の凸部４４が弾性変形を起こして撓む。このため、導電性ゴム４２が第２電極３２及び端子３０の双方から離間することが回避されるので、端子３０から第２電極３２に至るまでの電気的接続を維持することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、ＥＣＵ１６とカプラ２２の電気的接続構造の防水性を向上させることが可能となるとともに、端子３０と第２電極３２の電気的接続を容易に維持することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記した実施の形態においては、導電性ゴム４２に対して端子３０を当接させるようにしているが、図６に示すように、導電性ゴム４２の内部に端子３０を埋入するようにしてもよい。この場合、端子３０が導電性ゴム４２によって被覆されるので、端子３０からの防水効果が一層向上するという利点がある。

また、この実施の形態では、リブ４６を設けた導電性ゴム４２を用いるようにしているが、リブ４６を設けることは必須ではなく、図７に示すように、凸部４４のみを設けた導電性ゴム６０を用いるようにしてもよい。

これとは別に、図８に示すように、第２電極３２が収容された電極収容凹部３４の残部と、ゴム収容凹部３８に嵌合する形状の導電性ゴム６２を用いるようにしてもよい。

さらに、第２電極３２と端子３０は複数個である必要はなく、単数個であってもよい。そして、端子３０を、第２電極３２の厚み方向（Ｘ方向）に沿う方向に延在するように接続してもよい。

さらにまた、本発明は、自動車に搭載されるＥＣＵ１６の第２電極３２と、カプラ２２の端子３０との電気的接続構造にのみ限定されるものではなく、回路基板の電極と、コネクタの端子とを電気的に接続する様々な場合に採用することが可能である。

１０…スロットルシステム １４…スロットルバルブ
１６…ＥＣＵ ２０…ケーシング
２２…カプラ ２４、２６…底面
２８、３２…電極 ３０…端子
３４…電極収容凹部 ３６…挿入孔
３８…ゴム収容凹部 ４２、６０、６２…導電性ゴム
４４…凸部 ４６…リブ
４８…逃げ部

Claims (6)

1. 樹脂材で被覆された回路基板（１６）に設けられて前記樹脂材から露呈した電極（３２）と、コネクタ（２２）に設けられた端子（３０）とを、導電性ゴム（４２）を介して電気的に接続する電気的接続構造であって、
   前記電極（３２）が、前記回路基板（１６）に陥没形成された凹部（３４）に収容され、
   前記電極（３２）と前記導電性ゴム（４２）との接触部分が、前記回路基板（１６）と前記コネクタ（２２）とで封止されることを特徴とする回路基板（１６）とコネクタ（２２）の電気的接続構造。
2. 請求項１記載の接続構造において、前記電極（３２）及び前記コネクタ（２２）が複数個設けられるとともに、前記複数個の電極（３２）のそれぞれに対して前記複数個のコネクタ（２２）の各端子（３０）が電気的に接続されたことを特徴とする回路基板（１６）とコネクタ（２２）の電気的接続構造。
3. 請求項２記載の接続構造において、前記端子（３０）が前記回路基板（１６）の厚み方向に対して傾斜するように接続されたことを特徴とする回路基板（１６）とコネクタ（２２）の電気的接続構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続構造において、前記導電性ゴム（４２）が前記端子（３０）の少なくとも一部を被覆していることを特徴とする回路基板（１６）とコネクタ（２２）の電気的接続構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続構造において、前記導電性ゴム（４２）の前記電極（３２）に臨む側の端面に、前記電極（３２）に指向して延在し且つ該電極（３２）に接触する凸部（４４）が突出形成されたことを特徴とする回路基板（１６）とコネクタ（２２）の電気的接続構造。
6. 請求項５記載の接続構造において、前記導電性ゴム（４２）の前記電極（３２）に臨む側の端面に、前記電極（３２）に指向して延在し且つ前記凸部（４４）に比して高さ方向寸法が小さなリブ（４６）が突出形成され、前記凸部（４４）が前記電極（３２）に接触して圧潰されることで膨出した際、膨出した部位が前記凸部（４４）と前記リブ（４６）の間に形成される空間（４８）に進入することを特徴とする回路基板（１６）とコネクタ（２２）の電気的接続構造。

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