JP2011515814A - コネクタ及び電気的トラックのアセンブリ - Google Patents

Abstract

コネクタ及び電気的トラックアセンブリは複数の電気接点を備えるコネクタを含む。前記コネクタは第１先端部にてさらなるコネクタに連結可能である。前記コネクタは第２先端部にて複数の前記電気的トラックを備える回路基板部分に連結可能である。前記回路基板部分は繊維とフィラーのプラスチック製熱硬化性複合材料と繊維とフィラーのプラスチック製熱硬化性複合材料の第２層の間に配置される。

Description

本発明はコネクタ及び電気的トラックのアセンブリに関する。このようなアセンブリは車載配線に使用することができる。

想定される車種は、戦車等の軍事車両から競技用車両、レール、氷、空気、水、及び雪上走行可能車両までの幅広い車両から選ぶことができる。

出願人にとって既知の最も近い先行技術は、出願人自身の先行特許出願公開公報である特許文献１及び特許文献２である。

特許文献３及び特許文献４は先行特許出願公開公報である。

国際公開第２００７０８３１０２号パンフレット 英国特許出願公開２４４０６９８号明細書 特開平８−１３００４８号公報 特開２００７−０８８００９号公報

第１の広義の独立した態様として、本発明は、コネクタ及び複数の電気接点を有するコネクタを含む電気的トラックアセンブリを提供する。上記コネクタは、第１先端部において、さらなるコネクタと連結可能である。上記コネクタは第２先端部において複数の電気的トラックを備える回路基板部分に連結可能である。回路基板部分は、繊維とフィラーとの可塑性で熱硬化性の複合材料からなる第１層と、繊維とフィラーとの可塑性で熱硬化性の複合材料からなる第２層の間に配置される。

この構成は、電気的トラックを介した通信が共に長持ちするようにし、それは、さもなければ可能であったよりも大部分において、振動、衝撃及びその他応力／歪の機械力に耐え得るため、特に有利である。この構成は、固定化のために別個の手段を組み込む必要なしに、回路基板がアセンブリの一体部分となるようにすることができる。この構成は、密閉空間に嵌合させるため、コネクタ間に全体的に平坦な構造を、容易に形成できるという利点も有する。特に、複合材料が電気伝導性を有する場合、コネクタ及び電気的トラックアセンブリの性質を改良するための、回路基板を備える可塑性で熱硬化性複合材料の組み合わせが当業者によって検討されていなかったため、この構成は慣習的な考え方も覆す。

補足的な態様として、本発明は比較的可撓性のある回路基板を提供する。これによって、構成要素が、しばしば車両に見られる複雑な形状をした物体の周囲に嵌合可能となる。

さらなる補足的な態様として、上記可撓性回路基板は複数の上記コネクタ接点に対応する接点の配列を組み込み、かつ比較的剛性のある層が上記可撓性回路基板の配列と上記可塑性で熱硬化性の複合材料層の１つの間に設けられる。これは可撓性のある基板中の歪を減少させることができ、硬化した熱硬化性複合材料層間で固定化する前に可撓性のある基板が屈曲されて置かれる際、早期故障を回避する。これは信号伝達の混乱を回避するが、その混乱は、さもなければそれ自身の上にある複合材料層の硬化したアセンブリに一部として固定された屈曲した可撓性のある基板の中に生じる。

さらなる関連する態様として、上記剛性層は上記可撓性回路基板の配列と上記コネクタの第２先端部の間に配置される。これは、剛性層がコネクタの第２先端部内にある溝を埋めるため、特に有利である。

さらなる関連する態様として、上記コネクタの第２先端部は、上記第２先端部に多数のピンを組み込み、かつ上記層はピンと上記可撓性回路基板の配列の間の溝を実質的に埋める。フィラーが、埋め込まれたコネクタ区域に達するのを防ぐため、これは特に有利である。これは弱部の形成をも防ぎ、フィラーの集結が複合層にわたって実質的に均質であるようにする。

さらなる関連する態様として、上記可撓性回路基板は、複数の上記コネクタの接点に対応する接点の配列を組み込み、比較的剛性のある層は上記可撓性回路基板の配列と可塑性で熱硬化性の複合材料の最外層との間に位置する。この構成は可撓性回路基板が一度屈曲位で固定されると、さもなければ発生し得た歪を減少させる。

さらなる関連する態様として、比較的剛性のある２つの層は上記可撓性回路基板の配列の各側面上に位置するよう設けられる。この構成は応力／歪の減少をさらに改良し、基板が車両構成要素の周囲または内側の専用接続具に適合するよう屈曲した構成で固定されるのを可能とする。

さらなる関連する態様として、電気絶縁層は、上記回路基板のトラック上に設けられる。干渉のない通信が可塑性で熱硬化性複合材料の膜の中に到達するのを可能とするため、この構成は特に有利である。

さらなる関連する態様として、上記絶縁層はガラス製である。この構成は特に有利である。なぜならこれは改良された方法でトラックが保護されるのを可能とし、かつ、複合材料層に関連する安定化合物を特に供給する一方で、これらのトラックはガラス層を通して視認できるからである。

さらなる関連する態様として、上記アセンブリは、可撓性回路基板上に平坦な構成で位置する電気的トラックの第１配列、及びシーズ線形状の平坦な構成の電気的トラックの第２配列を組み込む。上記第１配列及び上記第２配列は隣り合って配置され、実質的に平坦な構成を取る。この構成は密閉空間に嵌合可能であるという利点を有する、実質的に平坦な構成が得られるのを可能とする。これはまた、アセンブリが電源ラインと信号トラック間の干渉を最小で、または干渉なく電気信号通信及び送電の双方を行うことができるようにする。

さらなる関連する態様として、上記可撓性回路基板は、１またはそれ以上の比較的剛性のある部分を組み込む。剛性部分は、例えばプロセッサー形状またはその他電気的構成要素の形状をとることができ、それらは複合層間に埋め込まれる際に改良された方法で同様に保護され、一方で可撓性部分は、回路基板が車両構成要素またはその他複雑形状の周囲に嵌合する形状及び構成を採用するのを嵌合可能とする。

さらなる関連する態様として、１またはそれ以上の上記比較的剛性のある層は、いかなるトラックも含まない回路基板材料（ＰＣＢ）で形成される。この材料は特に機械的かつ電気的に材料が接続されるコネクタ先端部のピンを切り離すのに好適であることが分かっている。

第２の広義の独立した態様として、本発明はコネクタ及び電気的トラックアセンブリの製造方法であって、
複数の電気的トラックを備える回路基板を選定するステップと、
繊維とフィラーからなる可塑性で熱硬化性複合材料の少なくとも２層を選定するステップと、
上記２層間へ上記回路基板を配置するステップと、
上記層を硬化させるため上記アセンブリを処理するステップを含む。

さらなる関連する態様として、可撓性回路基板を選定するステップも想定される。

さらなる関連する態様として、該方法はさらに複数のシーズ線の選定及びそれらを上記層の間に配置するステップも有する。これは電気信号通信に最適なアセンブリを製造する方法を可能とし、一方で、同時に、電力がアセンブリを横断して通信するようにする。

さらなる関連する態様として、該方法は上記シーズ線及び上記回路基板を実質的に平坦な配置で隣り合わせに並べるステップを有する。この配置は、通信が混信をまったく起こさない、または混信を最小に抑えることを可能とする。

さらなる関連する態様として、該方法は１またはそれ以上のコネクタを選定し上記熱硬化性複合材料層の間に上記コネクタの少なくとも１つの先端部を埋め込むステップを有する。この配置はコネクタ及び回路基板が使用中に発生する機械的応力／歪に対するより大きな耐性を備え、改良された方法で詰め込まれることを可能とする。

さらなる関連する態様として、該方法は上記可撓性回路基板部分上に処理段階前の剛性層を配置するステップを有する。この配置は可撓性回路基板の特定区域にかかる応力／歪を減少し、発生した応力／歪を最小にするが、この応力／歪は、さもなければ早期故障の原因にもなり得る。

さらなる関連する特徴として、上記コネクタは複数のピンを取り込み、かつ剛性層は上記ピンの周囲の溝を埋めるよう配置される。これはピンの機械強度を増強させ、一方で同時に複合層とコネクタの間に不要な空洞が現れるのを防ぐが、この空洞は、さもなければ複合物の全体的な力を弱め局部的なショート回路を発生させる。

コネクタ部分及び電気的トラックアセンブリの組立分解斜視図を示す。 コネクタ部分及び電気的トラックアセンブリの断面図を示す。 本発明のさらなる実施形態に従って、上記コネクタ部分及び電気的トラックアセンブリの斜視図を示す。 本発明のさらなる実施形態に従って、上記コネクタ及び電気的トラックアセンブリの斜視図を示す。

図１は、第１先端部２及び第２先端部３を備えるコネクタ部分を表す。先端部３は、既知のコネクタをさらに取り付けるような形状に構成される。先端部２は、内側表面４を取り入れ、そこから例えばピン５などの、接点としての機能を果たす複数のピンが延在する。

（処理後の利用において可撓性回路基板は複合材料の層の間で固定化されるが）、処理前・後において比較的可撓性を有する可撓性回路基板７に比べて、硬質のディスクまたはプレート６は、処理前・後の双方において剛性が高い。プレート６は内側表面４及びコネクタ先端部２の内径８に適合するような形状に構成される。プレート６は、好ましくはプリント回路基板（ＰＣＢｓ）用に使用されたものと同様の非導電性基板で作られる。非導電性基板は、好ましくは難燃性である。例えば、難燃性カテゴリー４（ＦＲ−４）で良い。プレート６は、個々のピン５に対応する例えば孔９などの多数の孔を含む。プレート６が内側表面４及び内径８に当接して配置される際、実質的に全領域を埋める。ピン５はプレート６から突き出て、可撓性回路基板７の伝導性環状部材１０と十分に接触する。各伝導性環状部材１０から、可撓性回路基板上にプリントされた多数の電気伝導性トラックが供給される。例示的トラック１１が示されている。その他の伝導性トラックは、簡素化と明確性のために省略されている。非導電性基板は、好ましくは、ポリマイドまたはポリエステル製である。可撓性のある基板は、好ましくは２０度から３６０度の範囲内で半径を屈曲するよう意図されている。

ピン５は環状接点部１０にはんだ付けされ、可撓性回路基板が適所で固定されるようにする。

伝導性トラック１１を被覆する絶縁層が設けられ、それはガラス製でも良い。ガラス製の層上にはさらなる非伝導性プレート１２が備えられ、前記プレート６と類似形状の構成を取ることができる。任意の突出ピン及び／または突出はんだを適応させる多数の孔を含むことができる。粘着材も備えることができ、可撓性回路基板７に適合してプレート１２を安定化する。直線で描かれた繊維とフィラーの複合材料の外層１３が備えられる。さらに、フィラー及び樹脂複合材料の第２外層１４が備えられ、プレートと可撓性回路基板の双方を挟み込み、熱硬化処理後これらを固定する。

複合材料層は、熱処理前は比較的可撓性があり、熱処理後は比較的剛性になる。初期段階の可撓性により、シートを、複雑形状中の熱硬化用金型と当接して配置することが可能となる。複合材料は、まずは、ある方向に、またはその方向に垂直の方向に延びるストランドと織り合わされた繊維のシート形状を取ることができる。クロスメッシュを用いることができる。これらの樹脂と繊維の複合体は、多様な形式で容易に手に入る。特に好適な樹脂と繊維の複合材料は、カーボン繊維樹脂である。樹脂本来の粘性は、可撓性回路基板が任意の適切な構成に、かつその後の適切な位置での熱硬化がなされるよう補助する。複合材料は、例えばＭＴＭ５７ＣＦ０３００である。

多数の導体路が可撓性回路基板上に想定され、銅、錫めっきされた銅、銀めっきされた銅、ニッケルめっきされた銅、銀めっきされた銅合金、及びニッケルめっきされた銅合金などの種類の材料とすることができる。

プレート６及び１２の端部は、好ましくは、面取りをされている。特に、可撓性回路基板を連結する内側部分上において、面取りしなければ鋭利となり得る端縁に発生する応力／歪の発生を最小限に抑える。

図２は、図１の構成要素を組み立てられた状態で示し、層間の溝は明確性のために挿入され、一方組立品の中の溝は実質的に存在しない。図示のとおり、可撓性回路基板は、熱硬化処理の間、屈曲し、かつ屈曲した位置で固定される。図２に示されるように、コネクタ１の先端部２は、複合材料層の内部に配置される。構成要素の中に溝が発生するのを避けるため、ガラス繊維が適切な位置に加えられる。

図３は、第１コネクタ１８及び第２コネクタ１９を有するコネクタ及び電気的トラックアセンブリ１７を示す。第１部分に、多数の被覆電気ケーブルまたはトラックＺＯが備えられ、かつ多数の電気信号トラックが実質的に可撓性回路基板２１上に設けられる。被覆電気ケーブルは、少なくとも一部分において、コネクタ間の電力運搬のために設けられ、一方可撓性回路基板のトラックは、本質的に、電気信号運搬のために設けられる。複合材料層は第１及び第２部分のいずれの側面上にも備えられ、実質的に平坦な構成要素としてアセンブリが熱硬化されるようにする。電気回路基板及びケーブルは、上記部分間に設けられた溝２２と共に並んで配置され、混線を避ける。絶縁層は回路基板トラック上に設けることができ、それらは、既にそれ自身の絶縁被覆を有するためにケーブル上に存在する必要がない。プレートは、コネクタ内にも設けることができ、アセンブリの中に埋め込まれたピンまたはその他の接点の間に残された任意の溝を埋め合わせ、かつ可撓性回路基板及び／またはケーブル中の応力／歪の発生を減少させる。

層、ワイヤ及び／または回路基板は、アセンブリ上にその形状を押し付ける金型の上に、またはその中に配置される。表面仕上げの平滑性を向上させるため、ガラス製またはアルミニウム製の金型が好ましい。屈曲した表面を有するアルミニウム金型は、熱処理に付随して屈曲形状を採用するラミネート加工を可能とする。（好ましくは真空中で）加圧された熱処理用のオートクレーブオーブンの中で層が配置されるのに先立ち、層の間を真空にすることで抽気するためのステーションを設けることができる。熱処理温度は経済性とスピードの良いバランスを打ち出すために選定される。しかしながら、本出願に関して、およそ摂氏１００度〜１２５度の熱処理が好まれる。冷却後、可撓性回路基板及び複合材料の組み合わせは、金型による幾何学形状のセットを備える比較的剛性な構造になると、アセンブリは熱硬化する。

その後、剛性構造体には、必要に応じて、車両へ組み込むための連結コネクタを取り付けることができる。この方法は、熱硬化性複合材料層の間にあるコネクタ部分を埋め込むステップも有する。

この方法は、１またはそれ以上のコネクタのピン付近の溝を埋める非伝導性の剛性層を埋め込むステップも含むことができる。

コネクタの先端部内の１つに対応する空洞の内側に嵌合し、かつ可撓性回路基板がコネクタピンにはんだ付けされる際に適所に固定されるプレートが選定されることも想定される。

この方法は、可撓性回路基板が相反して屈曲する鋭利な端縁を取り除くための、プレート内端の面取りをしてもよい。金型が、処理中にフィラーがコネクタ全体を被覆するのを防ぐ境界を含むことができる。

可撓性回路基板それ自身を安定させる代わりに、本発明は電気ケーブルと可撓性プリント回路基板の双方の潜在的な包含も想定する。

本発明のさらなる実施形態は、可撓性回路基板及び比較的剛性な基板と複合層の間に挟み込まれた比較的剛性な基板の供給を含むことができる。可撓性回路基板は剛性な基板に隣接して設けることができる。

図４はコネクタ部分２３及び電気的トラックアセンブリを示す。可撓性回路基板２４は複合材料２５及び２６の２層間に挟み込まれる。基板は電気的に絶縁された層または基部２７から形成され、それらの上には電気的トラック２８が印刷されている。多数の連結ピン２９はトラックとコネクタ３０内の対応ポートの間で延在する。コネクタ３０は、上層と下層の間に埋め込まれた後端部分３１を含む。コネクタ３０は、複数の明確な受部分３２、３３及び３４を含む。さらに、複合材料層の多数部分が屈曲しないようアセンブリを強固にするため、層は屈曲に耐久できるよう配向され、例えばアセンブリのベースの表面から（例えば）垂直な角度で延びる繊維を備えることができる。随意に、フィラーがピンの隙間を埋めるのを防ぐためにピン間にはスペーサを設けることもできる。

Claims (21)

1. コネクタ及び電気的トラックアセンブリにおいて、該コネクタ及び電気的トラックアセンブリは複数の電気接点を備えるコネクタを含み、前記コネクタは第１先端部においてさらなるコネクタと連結可能であり、前記コネクタは第２先端部において複数の前記電気的トラックを備える回路基板部分に連結可能であり、前記回路基板部分は、繊維とフィラーとの可塑性で熱硬化性の複合材料からなる第１層と、繊維とフィラーとの可塑性で熱硬化性の複合材料からなる第２層の間に位置する、コネクタ及び電気的トラックアセンブリ。
2. 前記回路基板が可撓性である、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記可撓性回路基板が複数の前記コネクタ接点に対応する接点の配列を含み、かつ比較的剛性のある層が前記可撓性回路基板の配列と前記可塑性で熱硬化性の複合材料層の１つの間に設けられる、請求項２に記載のアセンブリ。
4. 前記剛性層が前記可撓性回路基板の配列と前記コネクタの第２先端部の間に位置する、請求項３に記載のアセンブリ。
5. 前記コネクタの前記第２先端部が、前記第２先端部に多数のピンを含み、かつ前記層が実質的にピンと前記可撓性回路基板の配列の間の溝を埋める、請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記可撓性回路基板が複数の前記コネクタ接点に対応する接点の配列を含み、かつ比較的剛性のある層が前記可撓性回路基板の配列と可塑性で熱硬化性の複合材料の最外層の間に位置する、請求項２に記載のアセンブリ。
7. 比較的剛性のある２つの層が、前記可撓性回路基板の配列のいずれの側面上にも配置されて設けられる、請求項２に記載のアセンブリ。
8. 電気絶縁層が前記回路基板のトラック上に備えられる、請求項１に記載のアセンブリ。
9. 前記絶縁層がガラス製である、請求項８に記載のアセンブリ。
10. 前記アセンブリが前記可撓性回路基板上に平坦な構成で配置された前記電気的トラックの第１配列と、シーズ線形状の平坦な構成で配置された前記電気的トラックの第２配列を含み、前記第１配列及び前記第２配列が実質的に平坦な構成を取るよう隣合わせに配置された、請求項１から９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
11. 前記可撓性回路基板が１またはそれ以上の比較的剛性のある部分を含む、請求項２に記載のアセンブリ。
12. 前記１またはそれ以上の比較的剛性のある前記層がいかなるトラックも含まない前記回路基板材料（ＰＣＢ）で形成される、請求項３〜７、１０及び１１のいずれか一項に記載のアセンブリ。
13. 付随する記述及び／または図面の任意の適切な組み合わせにおいて実質的に記載及び／または図示されたアセンブリ。
14. 前記コネクタ及び前記電気的トラックアセンブリを製造する方法において、
    ・複数の前記電気的トラックを備える前記回路基板を選定するステップと、
    ・少なくとも前記繊維とフィラーからなる可塑性で熱硬化性の複合材料の少なくとも２層を選定するステップと、
    ・前記２層間へ前記回路基板を配置するステップと、
    ・前記層を硬化するための前記アセンブリを処理するステップを含む、コネクタ及び電気的トラックアセンブリを製造する方法。
15. 前記可撓性回路基板を選定するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 複数の前記シーズ線の選定及び前記２層の間にそれらを配置するステップをさらに含む、請求項１４または１５に記載の方法。
17. 前記シーズ線及び前記回路基板を実質的に平坦な構成で隣合わせに配置するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
18. １またはそれ以上の前記コネクタを選定し、前記熱硬化複合材料の前記層の間に前記コネクタの少なくとも１つの先端部を埋め込むステップを含む、請求項１４から１７に記載の方法。
19. 前記可撓性回路基板部分上に処理前の剛性層を配置するステップを含む、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 複数のピンを含み、剛性層が前記ピン周辺の溝を埋めるよう配置される、請求項１８に記載の方法。
21. 付随する記述及び／または図面の任意の適切な組み合わせにおいて実質的に記載及び／または図示された、コネクタ及び電気的トラックアセンブリを製造する方法。

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