JP4290293B2 - 狭ピッチコネクターの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品等の電気的接触結合に用いるコネクターの製造方法に関する。このようなコネクターには多種のものがあり、例えばＩＣソケット、ＬＳＩソケット、メモリーモジュールソケット、基板対基板コネクター、基板対ケーブルコネクター、ケーブル対ケーブルコネクター、カードエッジコネクターがある。
【０００２】
【従来の技術】
これらコネクターは通常、複数のコンタクト（電気的接触結合部）とこれらを支持するインシュレータを有しており、インシュレータは熱可塑性樹脂の射出成形で製造されるのが主流である。近年は軽薄短小および機能の向上という市場の要求に応じて、小型化、およびコンタクトの狭ピッチ化の動きが進み、１ｍｍピッチ以下のコネクターが市場に出回ってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにコンタクトのピッチ距離が小さくなると必然的にコンタクト間の間隙も狭まり、その製造上において各種の課題を派生するようになった。このような問題の一つにコンタクト間の電気的短絡がある。コンタクトを形成するメタルフレームを金型内に装着しこれに熱可塑性合成樹脂を射出するいわゆるインサート成形により製造されるコネクターにおいては、メタルフレームの変形により電気的短絡は起こり得る。しかし、コンタクト孔（溝）を有するように予め形成したインシュレータにコンタクトを圧入する方式で製造するコネクターでは、このような電気的短絡は通常は起こり得ないと思われていた。
【０００４】
しかしながら、狭ピッチ化するにつれこの問題が顕在化しており、具体的には隣り合うコンタクト間の間隙が０．５ｍｍ以下になるとその短絡の危険性が生じ、更に狭くなるとその確率はさらに高くなる。電気的短絡たとえ１万個に１個の割合で起こったとしても、そのコネクターが使用されている電気・電子製品はその機能を喪失するので好ましくなく、何らかの対策が急務となっている。このような狭ピッチのコネクターの射出成形による製造時には、通常コンタクト周辺またはコンタクト穴を形成する金型部分の周辺で、溶融樹脂の流動先端が合流する現象が観察される。これは、近年コネクターの壁厚みが薄くまたピッチが狭くなったため、射出成形時の上記部分の流動抵抗が大きく、このため最後にこの部分で樹脂の流動先端が合流するものと考えられる。
【０００５】
電気的短絡発生の機構は詳細には不明であるが、いずれにしろ、金型内でのコンタクトまたはコンタクト穴の周辺部分における流動抵抗が大であることに起因すると考えられる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の第１は、相隣れるコンタクトの間隙が０．５ｍｍ以下の狭ピッチコネクターを熱可塑性樹脂の射出成形により製造する方法において、射出して複数の流路に分流した溶融樹脂の流動先端同士がコンタクトの周囲（整列部分）で合流しないよう構成した樹脂流路を内包する金型を用いることを特徴とする狭ピッチコネクターの製造方法に関する。
【０００７】
本発明の第２は、本発明の第１において、前記熱可塑性樹脂がサーモトロピック液晶ポリエステルである狭ピッチコネクターの製造方法に関する。
【０００８】
本発明の第３は、本発明の第１または第２において、流動先端同士がコンタクトの周囲（整列部分）で合流しないように、前記金型は前記樹脂流路全体の少なくとも一箇所に溶融樹脂の流動を妨げる機構を具備することを特徴とする狭ピッチコネクターの製造方法に関する。
【０００９】
なお電子機器等用のコネクターは、部品としてのインシュレータ、ロケータ、コンタクト、シェル等を組み立てたものであるが、本発明のコネクターにはインシュレータやロケータそのもの並びにインシュレータにコンタクトが組み込まれたものも含まれる。
【００１０】
本発明の方法により、電気的短絡の発生することが少ないコネクターを製造することが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のコネクター（インシュレータ）の基本部構造を図１に示す。コネクター本体１にはコンタクト穴２と称する多数の穴が開いており、これにコンタクトをインサート成形するか、成形後コンタクトを圧入することによりコネクターが製造される。
【００１２】
このコンタクトは通常のコネクターでは多数本平行的に整列されており、この整列は１列のものもあるが最近では２列、４列という例もある。図１の整列は２列である。本発明はこのコンタクト整列中の各コンタクト間の間隙（図１では距離Ｂに相当する）が０．５ｍｍ以下のコネクターが対象となる。これ以上の間隙があれば電気的短絡による不具合はほとんど発生しない。
【００１３】
本発明で成形に用いる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂；ポリスチレン系樹脂（シンジオタクチックを含む）；ナイロン等のポリアミド樹脂；ＰＥＴ、ＰＢＴ等のポリエステル樹脂；ポリオキシメチレン樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリエーテルエーテルケトン樹脂；サーモトロピック液晶ポリマーが例示される。これらの内、特に機械的・熱的性能、成形性に優れたポリエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリアミド系樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂等が好ましい。ポリフェニレンサルファイド系樹脂にはリニアタイプ、架橋タイプおよび変性タイプが例示される。ポリアミド系樹脂にはＰＡ・６（商品名、ポリアミド６）、ＰＡ・６６、ＰＡ・１１、ＰＡ・１２、ＰＡ・４６、ＰＡ・６Ｔ、芳香族ＰＡが例示され、機械的・熱的性能、成形性、寸法精度が優秀であるＰＡ・４６、ＰＡ・６Ｔ、芳香族ＰＡがさらに好ましい。
【００１４】
さらに、ポリエステル系樹脂には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシルテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが例示される。サーモトロピック液晶ポリマーでは特にサーモトロピック液晶ポリエステル等がある。
【００１５】
上記樹脂の中でも、狭ピッチコネクターのように樹脂流路の狭い金型を用いて成形する成形物には、溶融粘度が低く、かつ機械的・熱的性能、寸法精度が優秀なサーモトロピック液晶ポリマー、特にサーモトロピック液晶ポリエステルが最も好ましい。
【００１６】
上記サーモトロピック液晶ポリマーとは、溶融時に光学的異方性を示す熱可塑性のポリマーである。このように溶融時に光学的異方性を示すポリマーは、溶融状態でポリマー分子鎖が規則的な平行配列をとる性質を示す。光学的異方性溶融相の性質は、直交偏光子を利用した通常の偏光検査法により確認することができる。
【００１７】
上記液晶ポリマーとしては、例えば、液晶性ポリエステル、液晶性ポリカーボネート、液晶性ポリエステルイミド、より具体的には、（全）芳香族ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリアミドイミド、ポリエステルカーボネート、ポリアゾメチン等が挙げられる。サーモトロピック液晶ポリマーは、一般に細長く、偏平な分子構造からなり、分子の長鎖に沿って剛性が高く、同軸または平行のいずれかの関係にある複数の連鎖伸長結合を有している。
【００１８】
本発明において用いるサーモトロピック液晶ポリマーには、一つの高分子鎖の一部が異方性溶融相を形成するポリマーのセグメントで構成され、残りの部分が異方性溶融相を形成しないポリマーのセグメントから構成されるポリマーも含まれる。また、複数のサーモトロピック液晶ポリマーを複合したものも含まれる。
【００１９】
これら熱可塑性合成樹脂は単独で使用することも２種以上ブレンドして使用することもできる。ブレンドする場合は相溶化剤を使用することが好ましい。
【００２０】
本発明で用いる熱可塑性樹脂には、粒状無機充填材を添加することもできる。この粒状無機充填材は、熱可塑性樹脂に常用される粒状無機充填材ならば特に限定なく使用できる。具体的には、例えば、カオリン、マイカ、クレー、ベントナイト、アスベスト、タルク、アルミナシリケート等のケイ酸塩；アルミナ、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、窒化珪素、窒化ほう素、炭化珪素等の金属酸化物、窒化物もしくは炭化物；炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト等の炭酸塩；硫酸カルシウム、ピロリン酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩；ガラスビーズ、ガラスフレーク、ミルドガラス等の粒状ガラス等の粒状無機充填材が挙げられ、これらは中空であってもよい（例えば、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン）。粒状無機充填材は、１種または２種以上の混合物でも使用することができる。これらのうち寸法精度改良効果の大なる粒状無機充填材は、ガラスビーズ、ガラスフレーク、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー、シリカ、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素等である。本発明で用い得る無機充填材は、通常の熱可塑性樹脂に配合される程度の粒子径を有し、例えば０．１〜５０μｍの範囲にある。粒子径が０．１μｍ未満では充填材の分散が不良となることがあり、一方５０μｍを超える粒子径では得られる成形体表面の平滑性が低下することがあるのでいずれも好ましくない。
【００２１】
本発明で用いる熱可塑性樹脂には、また本発明の目的を損なわない範囲で、酸化防止剤および熱安定剤（例えば、ヒンダードフェノール、ヒドロキノン、フォスファイト類およびこれらの置換体）、紫外線吸収剤（例えば、レゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン）、滑剤および離型剤、染料（例えばニトロシン）、および顔料（例えば、硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラック）を含む着色剤、難燃剤、可塑剤、帯電防止剤等の公知の添加剤を添加し、所定の特性を付与することができる。
【００２２】
本発明では、得られるコネクターのコンタクト間の電気的短絡を防ぐため、複数の流路に分割された溶融樹脂の流動先端同士がコンタクトの周辺部分で合流しないよう流路を構成させた金型を用いる。図１はこれを概念的に説明するためのもので、１はコネクター本体、２はコンタクト３を圧入するコンタクト穴を示す。図２は、図１のコネクターをＡ−Ａ面でカットした下部の斜視図を示す。
【００２３】
本発明では、各コンタクト穴２を輪郭形成する周囲の部分（コンタクトの整列部分）、すなわち図１および図２では斜線で示す部分において、溶融樹脂の流動先端同士が合流しないような流路を有する金型を使用することが必要である。
【００２４】
すなわち、コネクター成形用金型にその１個または複数個のゲートから射出された溶融樹脂は、複数の流路に分流して金型キャビティ内を充填していく（単一ゲートの金型であってもコンタクト（穴）を複数形成するので必然的に分流する。各流路に分流した溶融樹脂は、流れ毎に各流路から受ける流動抵抗に従ってその流れる速さは異なり、最後にはキャビティー内のいずれかの個所で流動先端同士は合流し、キャビティへの樹脂充填が完了する。本発明では、このような溶融樹脂の流動先端の合流が、コンタクト（穴）近傍において発生しないようにする。すなわち、溶融樹脂の流動先端を、コンタクト（穴）近傍以外の個所に相当する金型キャビティー内の位置において合流させる。
【００２５】
図１は、２列のコンタクト整列を有するコネクターである。実際のコネクターの多くは、図１よりも複雑であるがその基本構造はほぼ同様である。図３はプラグコネクター（雄）の、図４はレセプタクルコネクター（雌）の一形態（コンタクト３の挿入または圧入後）を図示したものである。両コネクターとも、その成形の際に斜線部分において流動先端同士が合流することを避けなければならない。
【００２６】
コンタクトの周辺以外の部分で流動先端が合流するような溶融樹脂の流路を形成するためには、具体的にはいくつかの方法を採用することができる。すなわち、例えば金型のゲートの位置や数を工夫する、コネクターのコンタクト穴と壁面との距離（図１のＣ或いはＥ）とコンタクト穴列同士の間隙（図１のＤ）の比を工夫する、さらには全流路の少なくとも１個所に樹脂流動を妨げる機構を設ける等の方法を採用することが有効である。これらの方法のいずれか一つ以上の方法を採用することができる。このように金型構造を工夫することにより、流動先端同士をコンタクト穴の周辺部分以外の箇所に追い出すことが可能である。
【００２７】
ここで、コネクター用金型のゲートは、コネクターのサイドに１個または複数個、通常は１個設けるのが通常である。溶融樹脂の流動先端同士がコンタクトの周囲で合流しないようにするには、ゲートはなるべくコンタクトの周囲に近い位置に設ける等の工夫が有効である。
【００２８】
また、コネクターのコンタクトと壁面との距離（Ｃ、Ｅ）とコンタクト列間の間隙Ｄについては、通常はコンタクト列をより壁面に近い位置に位置させるようコンタクト列間の間隙Ｄの方を大きくすることが有効で、この比（Ｄ／ＣまたはＤ／Ｅ）は１．２以上が好ましく、１．５以上となるよう設計するとさらに好ましい。
【００２９】
全樹脂流路の内、特にコンタクト穴近傍以外の樹脂流路の少なくとも１個所に樹脂の流動を妨げる機構を設けることも有効で、例えば、金型内のコンタクト列形成位置と壁面形成位置との間にピンを設けたり（図１の４の位置）、壁面を形成する金型面にリブ（図１の５の位置、成形されるコネクター壁面は凹面となる）を設けることが有効である。
【００３０】
なお、溶融樹脂の流動先端の合流位置は適宜に確認することができる。例えば、複数の流路に分流した溶融樹脂の流動先端同士が、コンタクトの周辺で合流しないことを確認する方法としてはショートショット法がある。この方法は、溶融樹脂の射出成形の際に可塑化樹脂（射出すべき樹脂）の計量を完全充填量より初めは少なくし、それにより樹脂が金型キャビティを完全に占めない様成形する。その後計量を少しずつ多くして充填量を増し、完全充填の直前の量で得られる成形体の状態を観察することより流動先端の位置を知る方法である。
【００３１】
本発明の方法により、コネクター基体を成形し、コンタクトを圧入すればコネクターが完成される。
【００３２】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示して、本発明をより具体的に説明する。
実施例１
熱可塑性合成樹脂としてサーモトロピック液晶ポリエステル、商品名「ザイダー」、銘柄名「Ｇ−４３０」（ガラス充填剤充填）を、金型として図３に示す概観のプラグ用コネクターを成形する金型を使用した。製造するコネクターのコンタクト３の幅は０．５ｍｍで、相隣れるコンタクト間の間隙は０．３ｍｍ（ピッチは０．８ｍｍ）で、嵌合部６の上下に３２本ずつの２列のコンタクト列を有している。これらのコンタクト列間の間隔Ｄおよびフランジ部７の壁厚みは夫々０．５ｍｍであり、フランジ部７の上下面を形成する金型キャビティー上下面の５箇所には、コンタクトと平行して幅０．５ｍｍ、高さ０．３ｍｍのリブ（図示せず）を設けた。ゲートはサブマリン方式でＦの位置に設けた。
【００３３】
射出成形機（住友重機械工業製ＳＧ−２５）にこの金型を取り付け、上記の樹脂を用いて前記したショートショット法により樹脂流動先端の位置を調べたところフランジ部７の上下壁部であった。
【００３４】
次にこの金型を用い、樹脂の完全充填によりコネクター成形品（インシュレータ）を１０００個製造した。得られた成形品のコネクター穴（溝）に、常法によりコンタクトを圧入してコネクターを完成後、各コンタクト間の電気抵抗を測定したところ、全て測定器の上限である２×１０⁷ Ω以上と完全に絶縁されていた。
【００３５】
比較例１
フランジ部の上下面を形成する金型面にリブを設けないこと以外は実施例１と同様にしてコネクターを製造した。ショートショット法によって求めた樹脂流動先端の位置は、コンタクト列のほぼ中央であった。実施例１と同様に樹脂を完全充填させてコネクターを１０００個成形し、完成させた。このコネクター１０００個のうち、１２個がコンタクト間の電気抵抗が１００〜１５０Ωであり短絡が認められた。
【００３６】
実施例２
図４に示す概観のレセプタクル用コネクターを成形する金型を用いた。製造するコネクターのコンタクト３の幅は０．４ｍｍ、相隣れるコンタクトの間隙は０．２５ｍｍ（ピッチは０．６５ｍｍ）で、嵌合部６の上下に３２本ずつの２列のコンタクト列を有している。この嵌合部６の厚みＣ（コンタクト３と壁面との距離）は０．６ｍｍであり、フランジ部７の上下壁の厚みは０．３ｍｍである。実施例１と同様にショートショット法により樹脂流動の先端位置の確認と、コネクター製品の製造および電気抵抗の測定を行なった。
その結果、流動先端の位置はフランジ部７の上下壁部であり、１０００個の成形品に絶縁不良は認められなかった。
【００３７】
比較例２
フランジ部７の上下壁の厚みを０．７ｍｍとした以外は実施例２と同様にコネクターを製造した。樹脂の流動先端の位置はコンタクト列のほぼ中央であることを確認した。製造したコネクター１０００個の中で、１５個がコンタクト間の電気抵抗が１００〜１５０Ωであり短絡が認められた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、狭ピッチであってもコンタクト間の電気的短絡のないコネクターを製造することができる。また、サーモトロピック液晶ポリマーを用いれば、耐熱性が高く寸法精度も良好なコネクターを製造することができる。さらに、金型内の樹脂流路に流動抑制のための機構を設ければ、コンタクト間の電気的短絡のないコネクターを確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のコネクターの例を示す斜視図。
【図２】 図１のコネクターを図１のＡ−Ａ面で切断した下部の斜視図。
【図３】 本発明のコネクター（プラグ）の一実施態様を示す斜視図。
【図４】 本発明のコネクター（レセプタクル）の一実施態様を示す斜視図。
【符号の説明】
１：コネクター（インシュレータ）、２：コンタクト穴、３：コンタクト、４：樹脂流動調節ピン、５：樹脂流動調節リブ、６：コネクターの嵌合部、７：コネクターのフランジ部。

Claims (2)

1. 相隣れるコンタクトの間隙が０．５ｍｍ以下である狭ピッチコネクターを熱可塑性樹脂の射出成形により製造する方法において、射出して複数の流路に分流した溶融樹脂の流動先端同士がコンタクトの整列領域内で合流しないように、樹脂流路全体の一箇所以上に溶融樹脂の流動を妨げる機構として、フランジ部を形成する金型キャビティー上下面に、コンタクトと平行してリブを構成した樹脂流路を内包する金型を用いることを特徴とする狭ピッチコネクターの製造方法。
2. 前記熱可塑性樹脂がサーモトロピック液晶ポリエステルである請求項１に記載の狭ピッチコネクターの製造方法。

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