JP5330925B2 - ジャンクションコネクタ - Google Patents

Description

この発明は、例えば、自動車に配索されるワイヤハーネスを分岐するジャンクションコネクタに関する。

自動車の電装部品における電気接続について、電気構造の複雑化に伴ってワイヤハーネスを複雑に分岐させる必要があり、簡単に分岐できるジャンクションコネクタが提案されている（特許文献１参照）。

このジャンクションコネクタ２００は、図６〜８に示すように、回路パターンを構成するパターン導体部２２２が形成されたプリント回路基板２２０にオス端子２３０を立設し、コネクタハウジング２１０に装着して構成している。そして、ワイヤハーネス３００に装着したメスコネクタユニット２４０をコネクタハウジング２１０に嵌合して接続する構成である。

これにより、嵌合したメスコネクタユニット２４０およびオス端子２３０を介して、ワイヤハーネス３００はパターン導体部２２２に接続され、所望の電気回路を構成することができる。したがって、所望の電気的分岐を確実、かつ簡単に実現できるものである。

しかし、近年、電気構造における複雑化はさらに進み、配線数がさらに増加するとともに、分岐構造もさらに複雑化している。
また、高機能化、環境保護、価格競争力等より、自動車部品の小型化、軽量化、あるいはコストダウンのニーズがさらに高まっており、ジャンクションコネクタ２００の小型化、軽量化、あるいはコストダウンする必要がある。

このようにさらに複雑化している電気構造において、特許文献１に記載のジャンクションコネクタ２００では、接続するワイヤハーネス３００の本数によってコネクタハウジング２１０のサイズが規制されるため、小型化や軽量化を実現することは困難であった。

特開２００４−１１２７９号公報

この発明は、簡単、かつ確実にワイヤハーネスの複雑な分岐を実現するとともに、小型化できるジャンクションコネクタを提供することを目的とする。

この発明は、回路パターンを構成するパターン導体部を有するプリント回路基板と、該プリント回路基板を貫通し、該プリント回路基板の両面側から突出する態様で立設する棒状の端子部材とで構成し、該端子部材と前記パターン導体部との接触部分が、高エネルギ密度熱源によって溶融接合されており、前記高エネルギ密度熱源を、レーザ、電子ビーム、あるいはプラズマの何れかによって構成し、内部に前記プリント回路基板を装備したコネクタハウジングは、凹形状の下部側ハウジングと、逆凹形状の上部側ハウジングとを有し、前記下部側ハウジングおよび上部側ハウジングの内面側には、前記プリント回路基板の周縁部を係止する基板係止溝を備え、上下の両ハウジングの当接時に、これら両ハウジングの一端から他端にわたって、前記棒状の端子部材の突出方向に連通する挿着空間が形成され、前記プリント回路基板の周縁部が前記両ハウジングの当接時に、前記基板係止溝で係止されたジャンクションコネクタであることを特徴とする。
この発明の態様として、それぞれ異なる回路パターンを構成するパターン導体部を有する２枚のプリント回路基板を平行に配置し、両プリント回路基板を串刺し状に棒状の端子部材で貫通させて固定することができる。

上記プリント回路基板は、例えば、硝子エポキシ基材の表面にパターン導体部を構成する銅薄板を備えた回路基板や、回路パターンが表面に形成された厚銅基板とすることができる。
上記棒状の端子部材は、導電性に優れる銅、銅合金で構成し、メス型の端子部材に挿入して嵌合し、電気的に接続可能な端子部材とすることができる。

上記エネルギ密度熱源による溶融接合は、レーザ、電子ビーム、あるいはプラズマを、該端子部材と前記パターン導体部との接触部分に照射して溶融し、接合する溶接とすることができる。

この発明によれば、簡単、かつ確実にワイヤハーネスの複雑な分岐を実現するとともに、小型化できるジャンクションコネクタを提供することができる。

両挿しジャンクションコネクタの斜視図による説明図。 両挿しジャンクションコネクタの分解斜視図。 両挿しジャンクションコネクタにおける図１中のＡ−Ａ断面図。 両挿しジャンクションコネクタにおけるメスコネクタユニットの挿着について説明する斜視図。 別の実施形態の両挿しジャンクションコネクタにおける断面図。 従来のジャンクションコネクタの斜視図。 従来のジャンクションコネクタの分解斜視図。 従来のジャンクションコネクタにおける図６中のＢ−Ｂ断面図。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
両挿しジャンクションコネクタ１の斜視図による説明図を示す図１、両挿しジャンクションコネクタ１の分解斜視図を示す図２、両挿しジャンクションコネクタ１における図１中のＡ−Ａ断面図を示す図３、および両挿しジャンクションコネクタ１におけるメスコネクタユニット４０の挿着について説明する斜視図を示す図４とともに両挿しジャンクションコネクタ１について説明する。

なお、図１（ａ）は両挿しジャンクションコネクタ１のハーネス１００を透過状に表した両挿しジャンクションコネクタ１の斜視図を示し、図１（ｂ）はコネクタハウジング１０を透過状に表した両挿しジャンクションコネクタ１の斜視図を示している。

本発明は、両挿しジャンクションコネクタ１は、回路パターンを構成するパターン導体部２２を有するプリント回路基板２０と、プリント回路基板２０を貫通し、プリント回路基板２０の両面側から突出する態様で立設する棒状のオス端子３０を備えている。

そして、両挿しジャンクションコネクタ１は、プリント回路基板２０におけるパターン導体部２２とオス端子３０との接触部分Ｋを、レーザＲを用いた高エネルギ密度熱源によって溶融接合している。

上記構成について詳述すると、両挿しジャンクションコネクタ１は、オス端子３０が立設したプリント回路基板２０と、内部にプリント回路基板２０を装備するコネクタハウジング１０と、コネクタハウジング１０の両側から挿着するメスコネクタユニット４０とで構成している。
プリント回路基板２０は側面視長方形の板状に形成され、幅方向Ｗの複数列および高さ方向Ｈの複数段による行列状に立設する複数の上記オス端子３０を備えている。

プリント回路基板２０は、図３に示すように、ガラスエポキシ基材２１と、該ガラスエポキシ基材２１の表面に、銅薄板２２ａとレジスト２２ｂによって構成されたパターン導体部２２とを備えている。

オス端子３０は、両先端部分が細径化された細円柱状の銅製端子であり、プリント回路基板２０を貫通し、プリント回路基板２０の両表面から突出する態様で立設している。

そして、オス端子３０と、プリント回路基板２０のパターン導体部２２との境界角部Ｋを、レーザＲで溶接している。このレーザＲによる溶接により境界角部Ｋにはオス端子３０とパターン導体部２２とが溶融して構成した合金層２３が構成され、安定した接続状態を確保している（図３ａ部拡大図参照）。

なお、オス端子３０とパターン導体部２２とが接触し、その境界角部ＫをレーザＲで溶接しているため、オス端子３０は、所望の電気回路を構成することができる。
例えば、図３に示すプリント回路基板２０中央付近におけるオス端子３０の列においては、下１段目オス端子３１における左側端子部３１ａから入力された入力信号Ｉａは、下１段目オス端子３１の右側端子部３１ｂから出力信号Ｏａとして出力される。

下３段目オス端子３３の左側端子部３３ａから入力された入力信号Ｉｂは、下２段目オス端子３２の右側端子部３２ｂと、下３段目オス端子３３の右側端子部３３ｂと、上３段目オス端子３４の右側端子部３４ｂとの３箇所に分岐されて出力信号Ｏｂとして出力される。

上２段目オス端子３５の右側端子部３５ｂから入力された入力信号Ｉｃは、上１段目オス端子３６の右側端子部３６ｂと、上１段目オス端子３６の左側端子部３６ａとの２箇所に分岐されて出力信号Ｏｃとして出力される。

また、上記信号の伝達経路を構成するパターン導体部２２は、列方向にも接続されている。
なお、上記パターン導体部２２で構成する電気回路は、上記経路に限定されず、所望の信号経路を構成するものである。

コネクタハウジング１０は、挿入方向Ｚ（図３における左右方向）の端部が開放された挿着空間１０ａを内部に備えた中空の直方体形状で形成されている。
詳しくは、コネクタハウジング１０は、側面視凹形状の下部側ハウジング１１と、下部側ハウジング１１に対して上下対称な形状である側面視逆凹形状の上部側ハウジング１２とで構成している（図２参照）。

下部側ハウジング１１および上部側ハウジング１２の内面側は、挿入方向Ｚの中央付近には、プリント回路基板２０の周縁部が係止する、断面方向の溝で構成した基板係止溝１３を備えている。

さらに、下部側ハウジング１１および上部側ハウジング１２の内面側側面にはメスコネクタユニット４０（４０ａ，４０ｂ）の単体メスコネクタ４１における係止凸部４３の係止を許容するメスコネクタ係止溝１４を備えている。

なお、下部側ハウジング１１および上部側ハウジング１２によって形成される挿着空間１０ａは、幅方向Ｗ中央付近にプリント回路基板２０を装着し、幅方向Ｗ両側の開口からメスコネクタユニット４０の挿入を許容する、コネクタハウジング１０より一回り小さな直方体形状の空間である。

挿着空間１０ａに挿入するメスコネクタユニット４０は、所定段数の単体メスコネクタ４１を上下方向に積み重ねて固定して構成している。
メスコネクタユニット４０を構成する単体メスコネクタ４１は、図２，３に示すように、内部にハーネス１００に接続されたメス端子４５を装着する端子装着空間４１ａを有するメスコネクタ本体４２と、メスコネクタ本体４２の両側部から側方へ突出する係止凸部４３と、単体メスコネクタ４１の挿入方向Ｚの手前側面において側方に突出する側方突出片４４とを、絶縁性樹脂材で一体構成している。

なお、端子装着空間４１ａは、挿入方向Ｚに貫通する空間であり、挿入方向Ｚの奥側（図２）がオス端子３０の挿入を許容する円形断面開口となり、挿入方向Ｚの手前側（図２）がメス端子４５およびハーネス１００の挿入を許容する四角形断面開口となっている。

また、積み重ねてメスコネクタユニット４０を構成する単体メスコネクタ４１には、積重ね状態を固定する固定手段（図示省略）を備えている。
さらにまた、メス端子４５およびハーネス１００は、上述したように、オス端子３０に対して入力信号Ｉが伝達されるオス端子３０や、出力信号Ｏを伝達するオス端子３０に対応する箇所の端子装着空間４１ａに装備している。

次に、このように構成されたコネクタハウジング１０を用いる両挿しジャンクションコネクタ１の製造方法について説明する。まずは、所望の回路パターンに応じたパターン導体部２２を有するプリント回路基板２０にオス端子３０を貫通させて装着する。そして、パターン導体部２２とオス端子３０との境界角部ＫをレーザＲで溶接して、合金層２３を構成する。

このようにして所望の電気回路を構成したプリント回路基板２０を基板係止溝１３に係止させながら、下部側ハウジング１１と上部側ハウジング１２とを組み合わせて、挿着空間１０ａにプリント回路基板２０を装備したコネクタハウジング１０を構成する（図４参照）。

そして、入力信号Ｉが伝達されるオス端子３０や、出力信号Ｏを伝達するオス端子３０に対応する箇所の端子装着空間４１ａにハーネス１００が接続されたメス端子４５を装備するとともに、単体メスコネクタ４１を所定段数積み重ねてメスコネクタユニット４０を構成する。なお、ここで、コネクタハウジング１０の挿入方向Ｚ両側分のメスコネクタユニット４０（４０ａ，４０ｂ）を、それぞれの回路構成に応じて構成する。

こうして構成されたメスコネクタユニット４０を、係止凸部４３をコネクタハウジング１０のメスコネクタ係止溝１４に係止させながら、挿入方向Ｚに移動させてコネクタハウジング１０に挿着させる。このコネクタハウジング１０へのメスコネクタユニット４０の挿着によって、プリント回路基板２０に立設するオス端子３０は、端子装着空間４１ａに挿入されてメス端子４５と嵌合し、電気的に接続される。

このようにして、コネクタハウジング１０にメスコネクタユニット４０ａ，４０ｂを挿着することで、所望の回路パターンに合せたパターン導体部２２に電気的に接続されたオス端子３０と、メスコネクタユニット４０ａ，４０ｂに接続されたハーネス１００とを電気的に接続することができる。

したがって、電気信号を伝達する電気回路の複雑な分岐を実現した状態でメスコネクタユニット４０ａのハーネス１００と、メスコネクタユニット４０ｂのハーネス１００とを接続することができる。

また、ハーネス１００をコネクタハウジング１０の両側に分散させて、コネクタハウジング１０の両側からメスコネクタユニット４０を介して挿着する構成としたため、従来のジャンクションコネクタ２００に比べて、コネクタハウジング１０を小型化かつ軽量化することができる。

さらには、コネクタハウジング１０の両側からメスコネクタユニット４０を介して挿着する構成としたことにより、例えば、信号のコネクタハウジング１０に対する入出力方向にとらわれない様々な回路構成の電気回路を構築することができ、電気回路の設計自由度を向上することができる。

また、図６に示す従来のジャンクションコネクタ２００の場合、コネクタハウジング２１０の片面からのみ、メスコネクタユニット２４０を介してワイヤハーネス３００を装着しているため、ワイヤハーネス３００の配索経路によっては、挿入方向Ｚの奥側から挿入方向Ｚ手前側まで取り回す必要がある。その場合、ハーネス長が長くなり、無駄が生じるとともに、無理な配索経路による負荷がコネクタ端子との接続部分に付与され、接続不良になるおそれがあった。

これに対し、両挿しジャンクションコネクタ１は、コネクタハウジング１０の両側からメスコネクタユニット４０を介してハーネス１００を接続しているため、配索経路に応じた方向からハーネス１００を接続することができる。

したがって、ハーネス長の無駄を無くして、軽量化することができる。さらに、無理な配索経路による負荷がコネクタ端子との接続部分に付与されることがなく、接続不良になるおそれを低減することができる。

また、所望の回路パターンに合せたパターン導体部２２とオス端子３０との境界角部ＫをレーザＲで溶接して、合金層２３を構成しているため、パターン導体部２２とオス端子３０とが接触することによる電気的導電性を、レーザＲによる合金層２３で補完し、より通電性能の高い電気接続状態を確保することができる。

さらにまた、所望の回路パターンに合せたパターン導体部２２とオス端子３０との境界角部ＫをレーザＲで溶接しているため、プリント回路基板２０に対するオス端子３０の固定をより堅固にできる。

したがって、例えば、隣り合うオス端子３０同士の距離を縮めて、すなわちオス端子３０を狭ピッチ化することでプリント回路基板２０の強度が低下した場合であっても、確実に電気的接続された固定を実現することができる。

よって、確実な電気接続を確保しながら、隣り合うオス端子３０同士の距離を縮める狭ピッチ化して、両挿しジャンクションコネクタ１を小型化かつ軽量化することができる。

また、例えば、図８に示すように、ジャンクションコネクタ２００においてオス端子２３０をプリント回路基板２２０に固定するため、ジャンクションコネクタ２００の背面側をはんだ接続して、パターン導体部２２２とオス端子２３０との電気接続状態を補完する場合、はんだ熱によるプリント回路基板２２０の反りやオス端子２３０の損傷等のおそれがある。

また、はんだ濡れ性制御やマイグレーション、ウィスカー対策も必要となる。これらの制御や対策は、隣接するオス端子２３０同士の距離が短くなる狭ピッチ化によって、必要性は高まるとともに、困難となる。

しかし、オス端子３０とパターン導体部２２とをレーザＲによる溶接で合金層２３を構成して、電気接続性を補完しているため、上述したような制御や対策は必要が無く、オス端子３０同士の距離を縮める狭ピッチ化することができる。

また、オス端子３０は、両側から挟み込まれるようにしてメス端子４５と嵌合するため、メスコネクタユニット４０ａとメスコネクタユニット４０ｂとをコネクタハウジング１０に対して同時に挿着すると、プリント回路基板２０との境界角部Ｋに嵌合反力による負荷が生じず、より確実で耐久性のある接続状態を確立することができる。

なお、上記説明においては、一枚のプリント回路基板２０に対して行列状に配置した複数のオス端子３０を貫通させて固定したが、図５に示すように、それぞれに異なる回路パターンを構成するパターン導体部２２を有する２枚のプリント回路基板２０を平行に配置し、両プリント回路基板２０を串刺し状にオス端子３０で貫通させて固定してもよい。

これにより、複数のオス端子３０を一枚のプリント回路基板２０に貫通固定させた場合と比較して、両プリント回路基板２０のパターン導体部２２によって様々な電気回路を構成することができる。したがって、さらに複雑な分岐構造を小型化した両挿しジャンクションコネクタ１で構成することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の接触部分は、境界角部Ｋに対応し、
以下同様に、
高エネルギ密度熱源は、レーザＲに対応し、
ジャンクションコネクタは、両挿しジャンクションコネクタ１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。

なお、パターン導体部２２とオス端子３０とを溶接する高エネルギ密度熱源としてレーザＲを用いたが、電子ビームあるいはプラズマを高エネルギ密度熱源として用いた溶接装置を用いてもよい。

１…両挿しジャンクションコネクタ
１０…コネクタハウジング
１０ａ…挿着空間
１１…下部側ハウジング
１２…上部側ハウジング
１３…基板係止溝
２０…プリント回路基板
２２…パターン導体部
３０…オス端子（棒状の端子部材）
Ｋ…境界角部

Claims (2)

1. 回路パターンを構成するパターン導体部を有するプリント回路基板と、該プリント回路基板を貫通し、該プリント回路基板の両面側から突出する態様で立設する棒状の端子部材とで構成し、
   該端子部材と前記パターン導体部との接触部分が、高エネルギ密度熱源によって溶融接合されており、
   前記高エネルギ密度熱源を、
   レーザ、電子ビーム、あるいはプラズマの何れかによって構成し、
   内部に前記プリント回路基板を装備したコネクタハウジングは、
   凹形状の下部側ハウジングと、逆凹形状の上部側ハウジングとを有し、
   前記下部側ハウジングおよび上部側ハウジングの内面側には、前記プリント回路基板の周縁部を係止する基板係止溝を備え、
   上下の両ハウジングの当接時に、これら両ハウジングの一端から他端にわたって、前記棒状の端子部材の突出方向に連通する挿着空間が形成され、
   前記プリント回路基板の周縁部が前記両ハウジングの当接時に、前記基板係止溝で係止された
   ジャンクションコネクタ。
2. それぞれ異なる回路パターンを構成するパターン導体部を有する２枚のプリント回路基板を平行に配置し、
   両プリント回路基板を串刺し状に棒状の端子部材で貫通させて固定した
   請求項１に記載のジャンクションコネクタ。
   

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