JP5688965B2 - ホットメルト要素を有する電気要素 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つのケーブル要素、少なくとも１つのはんだ接合部、少なくとも１つのホットメルト要素および少なくとも１つの基材要素を有して成る電気要素（または電気部品）に関し、ケーブル要素は、少なくとも１つの導電部材を有し、基材要素は、少なくとも１つのはんだ接合部を介して導電部材に電気的に接続される少なくとも１つの電気部材を有する。

例えば１ギガバイト／秒（１秒あたりのギガバイト）までの高速データ速度でデータを伝送するための、上記の特徴を有する電気要素は、先行技術から既知である。基材要素は通常、ほんの数例を挙げれば、導体、集積回路、抵抗器、受信機、トランシーバー、トランジスタのような、正もしくは負の電気部品または電子部品を有するプリント回路基板である。ケーブル要素は、例えばリード線の形態で、複数または１つの導電部材を有して成ってよい。基材要素の電気部材は、はんだ接合部によって導電部材に接続される。基材要素は、更なるコネクタ要素を設けられてよい、あるいはオスまたはメスプラグのようなコネクタを構成してよい。

先行技術において、ホットメルト要素は、基材要素付近でケーブルおよび導電部材を包囲し、はんだ接合部を含む基材要素の大部分にわたって延在する。ホットメルト要素の機能は、ケーブル要素および／または基材要素に作用する力が、はんだ接合部だけによって導かれるわけではないように、ケーブル要素と基材要素との間における更なる力吸収接続部を提供することである。基材要素およびケーブル要素、場合によっては導電部材を、ホットメルト要素の中に埋設することによって、基材要素とケーブルとの間の機械的接続は強化される。更に、導電部材間の距離は一定である。導電部材間のクロストークは減少する。より重要なことは、導電部材の絶縁は、曲げ荷重のおかげで消滅することなく、はんだ接合部へ至る。

既知の電気要素は、治具（または成形用具）において、基材要素、はんだ接合部およびケーブルにわたって、溶融ホットメルト材料を無頓着に注型することによって製造される。このために、電気要素の要素は治具のキャビティの中に置かれ、そこにホットメルト材料が適用される。

ホットメルト材料は、硬化状態では一体型の非粘着性の固形体を形成するが、溶融状態では粘着特性または接着特性を示す、熱可塑性材料、特にホットメルト接着剤または熱接着剤であってよい。その一体型の非粘着性の固形体は、ホットメルトキャビティに溶融ホットメルト材料を供給することによって、そこで形成される。

既知の電気要素において、導電部材から電気部材への、あるいは一般的には、ケーブル要素から基材要素への非常に高い周波数の伝送は、非常に高い周波数では、著しく減少する。これは、継続運転において、より大きなデータ伝送速度を用いるのに障害である。

従って、大きな機械的応力に耐えることができると同時に、製造コストの増加をもたらすことなく、非常に大きなデータ速度、例えば約５ギガバイト／秒を超えるデータ速度にて、改善された性能を有する、電気要素ならびに電気要素を製造するための治具および方法を提供することは、本発明の１つの目的である。

冒頭で挙げた特徴を有する電気要素に対して、少なくとも１つのはんだ接合部がホットメルト要素内に埋設されないことによって、本発明に基づいてこの目的は達成される。

驚いたことに、この解決手段は、５ギガバイト／秒およびそれを超える非常に大きなデータ速度を信頼性をもってもたらす。特に、既に知られている電気要素に何ら他の変化が与えられることなく、毎秒１０ギガバイトのデータ伝送速度を達成することができる。既知の電気要素において、ホットメルト材料によるはんだ接合部の被覆は、非常に高い周波数でのインピーダンスおよびクロストークに関してマイナス要素を有すると考えられており、その被覆は、結局、達成可能なデータ速度を減少させうる。

本発明に基づく解決策を、更に行なってよい。以下では、改良した実施形態およびそれらの利点を簡単に説明する。追加の特徴は、以下から明らかになるように、種々の利点と関係があり、特定の用途におけるそれぞれの利点の必要性に応じて、自由に組み合わせられてよい。

好ましい実施形態に基づいて、電気要素の伝送特性を更に向上させるように、はんだ接合部は、ホットメルト要素を作るいずれのホットメルト材料によっても覆われず、および特に、それがいずれも存在しない。はんだ接合部上のホットメルト材料は少量でも、電気要素を通る最大データ速度に影響を与えることが考えられる。

もう１つの実施例として、ホットメルトキャビティのシンプルな構造、そして結果的に、金型の内部での溶融ホットメルト材料の容易な流動を可能にするために、ホットメルト要素は、単一ブロックとして形成されてよい。

ある配置では、少なくとも１つのはんだ接合部は、基材要素の後方端部まで延在することはなく、そこにおいて、後方端部は、ホットメルト要素またはケーブル要素の方向それぞれに向く。むしろ、はんだ接合部は、基材要素の後方端部からある距離をおいて配置されてよい。このような場合において、導電部材が、基材要素の前方端部とはんだ接合部との間の距離を自由に埋めるのを避けるように、ホットメルト要素は、少なくとも１つの導電部材と基材要素との間の空間に延在してよい。これは、導電部材を安定化させる。製造プロセスの間、ホットメルト材料は、毛管力のおかげで、この空間に自動的に引き込まれてよい。更に、１つまたは複数の導電部材は、１つまたは複数のそれぞれの導電部材と関連するはんだ接合部までは、ホットメルト要素の内部に埋設されてよい。

もう１つの実施形態において、基材要素の後方端部は、少なくとも１つのホットメルト要素に隣接してよい。このようにして、ケーブル要素と基材要素との接続が、更に強化されてよく、なぜならその隣接部は、ホットメルト要素に対する基材要素の可動性を制限するからである。

もう１つの実施形態に基づいて、ケーブル要素と基材要素との接続を更に向上させるために、基材要素の後方端部は、ホットメルト要素に結合されてよい。ホットメルト材料が溶融状態で基材要素と接触する場合、ホットメルト材料の粘着力または接着力によって結合を確立させることができる。

先の手段の代わりに、または先の手段に加えて、基材要素の後方端部は、ホットメルト要素の中に延在してよい、および／またはホットメルト要素内に埋設されてよい。このようにして、ホットメルト要素と基材要素との接触領域を増加させ、そのことは、より大きな結合力をもたらす。

もう１つの実施形態において、ホットメルト要素は、基材要素の下方で、少なくとも１つのはんだ接合部が配置されている「上側」表面に対向するその下側表面で、はんだ接合部の位置を超えて延在してよい。この表面にて、ホットメルト要素の前方端部は、上側表面にある少なくとも１つのはんだ接合部の位置を超えて延在することさえよい。しかしながら、はんだ接合部が配置されている上側におけるホットメルト要素の前方端部は、少なくとも１つのはんだ接合部にわたって延在しない。この手段は、ホットメルト材料と接触する基材要素の表面積をより一層増大させる。結果的に、２者間の接続の機械的強度は、データ伝送性を落とすことなく、更に向上する。

以下において、本発明に基づく電気要素を、添付の図面を参照して典型的に説明する。この説明が、単に典型的な本質であり、本発明を限定するようには意図されないことは、理解されるべきである。特に、実施形態の文脈において説明されるいずれの特徴も、省かれてよく、あるいは先に説明したいずれの他の特徴と自由に組み合わせられてよい。

図１は、本発明に基づく電気要素の概略斜視図を示す。 図２は、図１の実施形態において用いられるホットメルト要素の概略斜視図を示す。 図３は、本発明に基づく電気要素のためのホットメルト要素のもう１つの実施形態の概略斜視図を示す。

本発明に基づく電気要素１の構成を、図１を参照して説明する。

電気要素１は、少なくとも１つのケーブル要素２を有し、今度は、ケーブル要素２は、導電材料のリード線のような少なくとも１つの導電部材４を有する。通常、少なくとも１つの導電部材は、絶縁クラッド６で囲まれ、図示していないが、絶縁クラッド６は、電磁シールドも包囲し、導電部材４からの電磁放射を遮断する。

ケーブル要素２は、基材要素８に機械的および電気的に接続される。この接続は、特に、基材要素８の上側表面１３にあるはんだ接合部１２によって、少なくとも１つの導電部材４を、基材要素の少なくとも１つの電気部材１０と接続することによって実施されてよい。はんだ接合部１２の数は、基材要素８に接続される導電部材４の数に対応する。

以下において、「前方」方向は、ケーブル要素２から基板要素８へ伸びる方向を指し；「後方」方向は、基板要素８からケーブル要素２へを指す。

はんだ接合部１２は、例えば導電部材４の端部をはんだパッド１４にわたって配置すること、ならびにはんだ材料をはんだパッド１４に適用することによって形成され、はんだ材料は、絶縁体６およびシールドが剥がされた後に露出する導電部材４の端部を包囲する。はんだ材料を硬化させる場合、はんだ材料は、基材要素８に液滴状隆起を形成し、導電部材４およびはんだパッド１４の双方を結合させる。図１のはんだ接合部１２はすべて、基材要素８の上側表面１３に配置されている。図１に図示する電気部材１０、はんだ接合部１２およびはんだパッド１４の数は、説明のためだけのものであって、特定の用途に応じてよい。従って、以下では、これらの語句を複数形で、あるいは「少なくとも１つの」なる表現と組み合わせて用いる。基材要素８の下側表面１５には、いずれのはんだ接合部も存在しなくてよい。

はんだパッド１４は、導電材料で作られることが好ましく、基材要素８の電気部材１０の一部を構成する。導電部材４が直接的または間接的に接続されうる他の電気部材１０は、リード線、集積回路、抵抗器、トランジスタ、ダイヤルなどおよびそれらのいずれかの組み合わせのような、正もしくは負の電気部材または電子部材である。電気部材１０は、電気部材１０が設けられたプリント回路基板、硬質な箔または可撓性を有する箔、あるいは電気部材１０が埋設される射出成形構造体でありうる基材要素８および同様のものによって支持される。

図１から理解できるように、はんだ接合部１２は不規則な形状およびサイズであり、最大で基材要素８の後方端部１６まで延在してよく、後方端部１６は、ケーブル２の方向を向く後方面１７を有する。更に、はんだ接合部１２の位置、およびはんだ接合部の内部の導電部材４の位置は変わってよい。

基材要素８の前方端部１８は、ケーブル要素２から離れて向かい合い、ならびに他の電気機器または電子機器との電気接続または電子接続を可能にする接続セクション２０が設けられてよい。特に、接続セクション２０は、嵌合コネクタ（図示せず）に差し込まれて、毎秒５ギガビットより大きな、好ましくは毎秒１０ギガビットより大きなデータ伝送速度で、データを伝送することができる。

ホットメルト要素２２を製造する間、正確な位置決めを可能にするように、基材要素８には、例えば縁部の一方に開口部として形作られた少なくとも１つの位置決めガイド２１が設けられてよい。

後方面１７を有する後方端部１６は、熱可塑性材料、好ましくはホットメルト接着剤または熱接着剤のような熱可塑性接着剤から作られるホットメルト要素２２に隣接する。ホットメルト要素２２は、ケーブル要素２と基材要素８との間に配置される。それは、少なくとも１つのケーブル要素２および少なくとも１つの導電部材４を包囲する。

基材要素８の後方端部１６が、ホットメルト材料と粘着的にまたは接着的に結合されるように、固体状態ではなく、溶融状態において結合作用を示すホットメルト材料を、ホットメルト要素２２のために用いることが好ましい。このことから、ホットメルト要素２２と基材要素８との間に、強い機械的接続が生じる。

ホットメルト要素２２の前方端部２６から、それぞれのはんだ接合部まで延在する導電部材４の部分を強化するように、ホットメルト要素は、導電部材４と、はんだ接合部１２までの基材要素８との間の空間２４に延在してよい。もう１つの実施形態において、はんだ接合部１２までの基材要素８にわたって延在するこの部分は、ホットメルト要素２２に完全に埋設されてよい。

非常に大きなデータ伝送速度を達成するために、はんだ接合部１２が、ホットメルト要素２２に埋設されないこと、および好ましくは、ホットメルト材料によって覆われることさえないことが重要である。従って、ホットメルト要素２２の前方端部２６は、少なくとも上側表面１３では、はんだ接合部１２の前に配置される。それから、はんだ接合部１２が基材要素８の双方の側に配置される場合、ホットメルト要素の前方端部２６は、双方の側で、はんだ接合部１２を前にして配置される。「前に」なる表現は、前方方向、即ち、ケーブル要素２から基材要素８の前方端部１８に向かって見ることに対応する。

図１の実施形態において、ホットメルト要素２２は、異なる幾何学形状の２つのセクションを有すると考えられてよく、しかしながら、２つのセクションは、一体的に注型された本体部の部分である：ホットメルト要素２２の前方セクション３０は、略れんが形状であり、ならびに例えばハウジング３４内での、確かなロックを可能にして、位置決めを確実にするために、突出部３２を有してよく、そのハウジング３４の一方の下側ハーフのみが、図１に示されており、そのハウジング３４の中に、ケーブル要素２、ホットメルト要素２２および基材要素８を有して成る一体アセンブリが置かれている。ハウジングの他方のハーフ（図示せず）は、ハウジング３４の下側ハーフに留められてよい、あるいはそれに結合されてよい。ハウジング３４は、接地されうる、導電材料で作られたシールドシェル（図示せず）内に更に受容されてよい。

ホットメルト要素２２の後方セクション３６は、少なくとも略シリンダー状の形状であり、前後方向に延在してよい。その部分的なデザインは、前方セクション３０と比べて、ケーブル要素２のホットメルト要素２２への入口部における剛性の低下を可能にする。これは、ケーブル２とホットメルト要素２２との間の移行領域にて、ケーブル要素２２へのせん断応力を最小化させる。

図２は、図１の実施形態にて用いられるホットメルト要素２２の前方セクション３０を示す。ホットメルト要素２２の底部表面３８は、実質的に平坦であり、基材要素８の下側表面１５（図１）と整合し、場合によっては、それによって埋め合わせられる。基材要素８がホットメルト要素２２の前方面４４または前方端部２６に結合される結合領域４２は、図２にて斜線領域（一部分の領域）として図示されている。この箇所にて、基材要素８の後方端部１６（図１）は、結合効果を増加させるように、ホットメルト要素２２の中へ僅かな距離延在することさえよい。しかしながら、ホットメルト要素２２は、上記のように、はんだ接合部１２には到達しない、あるいははんだ接合部１２を覆わないことが重要である。

図３は、ホットメルト要素２２の前方セクション３０のもう１つの実施形態を示す。後方セクション３６は、図１を参照して説明されるものであってよい。図３のホットメルト要素２２の前方セクション３０は、基材要素８の下方で、その下側表面１５に沿って延在することによって、図２に図示するものとは異なる。基材要素８の下側表面１５にはんだ接合部１２が存在しない場合、あるいは下側表面１５にある少なくとも１つのはんだ接合部１２が、前方端部１８により近接して配置されている場合、ホットメルト要素２２の下側前方端部４５は、上側表面１５にあるはんだ接合部１２の位置を超えて延在することさえよい。従って、ホットメルト要素２２は、基材要素８が載る肩部４６を形成してよい。これは、基材要素８とホットメルト要素２２との間の結合領域を著しく増加させる：基材要素８の後方面１７のための結合領域４２に加えて、基材要素８の下側表面１５の一部のための追加の結合領域４８を得ることができる。結合領域４２および４８は、図３にて斜線領域として図示される。上記と同様に、基材要素８の後方端部１６は、ホットメルト要素２２の中に延在してもよい。

当然ながら、はんだ接合部１２が、基材要素８に対して下側表面１５にのみ配置されている場合、あるいは上側表面１３にあるはんだ接合部１２が、基材要素８の後方面１６から十分に離れている場合、肩部４６と類似する肩部を、肩部４６に加えてまたは肩部４６の代りに、基材要素８の上側表面１３に設けてもよい。

１ 電気要素
２ ケーブル要素
４ 導電部材
６ ２の絶縁体
８ 基材要素
１０ 電気部材
１２ はんだ接合部
１３ ８の上側表面
１４ はんだパッド
１５ ８の下側表面
１６ ８の後方端部
１７ ８の後方面
１８ ８の前方端部
２０ 接続セクション
２１ 位置決めガイド
２２ ホットメルト要素
２４ ４と８との間の空間
２６ ２２の前方端部
３０ ２２の前方セクション
３２ 突出部
３４ ハウジング
３６ ２２の後方セクション
３８ ２２の底部表面
４２ 結合領域
４４ ２２の前方面
４５ ２２の下側前方端部
４６ ２２の肩部
４８ 追加の結合領域
５０ 治具
５１ａ ５０の下側ハーフ
５１ｂ ５０の上側ハーフ
５２ 金型
５４ 金型
５６ ケーブル入口開口部
５８ ５２の外側
６０ 締付装置
６２ ケーブルキャビティ
６４ 基材キャビティ
６５ 基材キャビティの底部
６６ 位置決め要素
７０ ホットメルトキャビティ
７２ 供給ライン
７４ ５０の加熱ブロック
７６ 心立て要素
７８ 中央供給ライン
８０ はんだ封止部
８１ ８０の封止表面
８２ ８０のための受け器
８３ 追加の封止部
８４ ケーブル封止部
８５ ケーブルクランプ
８６ａ、８６ｂ ８５の部分
８６ ケーブル封止表面
８８ 突出部
９０ 排出要素

Claims (6)

1. 少なくとも１つのケーブル要素（２）、少なくとも１つのはんだ接合部（１２）、少なくとも１つのホットメルト要素（２２）および少なくとも１つの基材要素（８）を有して成る電気要素（１）であって、ケーブル要素は、少なくとも１つの導電部材（４）を有し、基材要素（８）は、少なくとも１つのはんだ接合部（１２）を介して導電部材（４）に電気的に接続される少なくとも１つの電気部材（１０）を有し、少なくとも１つのはんだ接合部（１２）は、ホットメルト要素（２２）に埋設されないことを特徴とする電気要素。
   
2. ホットメルト要素（２２）は、ホットメルト材料から作られること、ならびにはんだ接合部（１２）は、ホットメルト材料によって覆われないことを特徴とする、請求項１に記載の電気要素（１）。
   
3. ホットメルト要素（２２）は、ケーブル要素（２）と基材要素（８）との間に配置されていて、基材要素（８）上の少なくとも１つのはんだ接合部（１２）にまでさらに延在していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電気要素（１）。
   
4. 基材要素（８）の後方端部（１６）は、ホットメルト要素（２２）に隣接し、後方端部（１６）は、ケーブル要素（２）の方向に向くことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電気要素（１）。
   
5. 基材要素（８）の後方端部（１６）は、ホットメルト要素（２２）に結合され、後方端部（１６）は、ケーブル要素（２）の方向に向くことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電気要素（１）。
   
6. 基材要素（８）の後方端部（１６）は、ホットメルト要素（２２）中に延在し、後方端部（１６）は、ケーブル要素（２）の方向に向くことを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電気要素（１）。

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