JP6490571B2 - 封止構造 - Google Patents

Description

本発明は、取り付け対象である回路基板との間の封止構造を備える電気コネクタに関する。

従来、例えば特許文献１に回路基板に半田付けされた電気コネクタの端子及びその他の部品を囲むように枠状部材を設け、この枠状部材の内側に、溶融した樹脂材料をポッティング（potting）して封止することが提案されている。
また、特許文献２は、異なる方向からポッティングできる堰部材を備える電気コネクタを提案している。
特許文献１及び特許文献２によれば、樹脂材料により電気コネクタの端子及びその他の部品を封止するので、例えば回路基板を搭載する機器が水没するような事態に陥っても、端子の周囲に水が浸入して端子及びその他の部品に電気的な短絡が生ずるのを防止できる。

特開２００２−２７１００２号公報 特開２０１２−５４０２５号公報

回路基板に取り付けられる電気コネクタの端子をポッティング材により封止する場合、溶融状態の樹脂材料を枠状部材又は堰部材に投入し、端子を漏れなく封止する必要がある。一方で、投入した樹脂材料が、硬化するまでの間に、回路基板と電気コネクタとの間から漏れ出すのを防ぐ必要がある。漏れ出した樹脂材料が回路基板の表面で硬化すると、回路基板の性能、その他の点で悪影響を及ぼすからである。回路基板は例えば金属材料で作製された筐体に比べて撓みやすく、回路基板と電気コネクタの間に隙間が生じやすいので、電気コネクタが取り付けられる回路基板にポッティングする場合には、樹脂材料の漏洩防止の要求は高い。

そこで本発明は、ポッティング材による端子の封止を確実に行うことができるのに加えて、回路基板との間から溶融樹脂材料が漏洩するのを防止できる、電気コネクタと回路基板の封止構造を提供することを目的とする。

本発明は、複数の端子を保持するコネクタハウジングとコネクタハウジングが取り付けられる回路基板との間を封止する封止構造であって、コネクタハウジングから引き出されてところから、回路基板に挿通されるまでの範囲の端子を覆うポッティング材と、コネクタハウジングと回路基板の間に、ポッティング材の周囲を取り囲むように設けられるシール部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の封止構造によれば、コネクタハウジングから引き出されたところから、回路基板に挿通されるまでの端子をポッティング材で覆うことで、ポッティング材による端子の封止を確実にする。そして、コネクタハウジングと回路基板の間に、ポッティング材の周囲を取り囲むようにシール部材を設けることにより、溶融状態のポッティングが、ポッティング材をする領域から漏洩するのを防止する。

本発明の封止構造において、コネクタハウジングは、複数の端子を整列させる端子整列部を備える場合に、端子整列部と回路基板の間にもポッティング材を設けることで、複数の端子を、端子整列部と回路基板の間においても互いに電気的に絶縁する。

本発明の封止構造において、コネクタハウジングは、回路基板とポッティング材を仕切る底床を備え、端子整列部が、底床に支持され、かつ、端子整列部の周囲に形成される、底床の表裏を貫通する樹脂通路を介して、ポッティング材を端子整列部と回路基板の間にも設けられる。
底床を設けることにより、ポッティングされる絶縁性の樹脂材料が、必要以上に回路基板に達するのを防ぎつつ、樹脂通路を設けることで、端子整列部と回路基板の間にもポッティング材を設け、端子の電気的な絶縁性を確保することができる。

本発明の封止構造において、コネクタハウジングが、間隔を空けて配置される複数のねじ止めによる取付け部により回路基板に取リ付けられる場合には、シール部材は、取付け部に遠い部分における厚さが、取付け部に近い部分よりも厚いことが好ましい。
ねじ止め部から遠い部分は、ねじ止めによる締結力が弱くなるので、ねじ止め部に近い部分より、回路基板に押し付けられる力が弱くなる。そこで、厚さを厚くすることで、ねじ止め部から遠い部分のシール部材の押し付け力を稼ぐ。

本発明の封止構造において、コネクタハウジングは、複数の端子を保持するハウジング本体と、ハウジング本体とともにポッティング材を収容するポッティング領域を形成するポッティングケースと、を備え、底床及び端子整列部が、ポッティングケースと一体的に形成されることが好ましい。
この封止構造は、コネクタハウジングを、端子を保持するハウジング本体と、底床及び端子整列部が一体的に形成されたポッティングケースとに、区分する。そうすることで、端子がＬ字状に屈曲するものであっても、ハウジング本体とポッティングケースを組み付けることで、端子が端子整列部により整列された組立体を得ることができる。

本発明の封止構造によれば、ポッティング材による端子の封止を確実に行うことができるのに加え、コネクタハウジングと回路基板の間に、ポッティング材の周囲を取り囲むようにシール部材を設けるので、溶融状態のポッティング材がポッティングをする領域から漏洩するのを防止できる。

本発明の実施形態に係る基板取付型電気コネクタを示す斜視図であり、上面側から視た図である。 本発明の実施形態に係る電気コネクタを示す斜視図であり、底面側から視た図である。 図１の電気コネクタのハウジングを単体で示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は（ｂ）のIIId-IIIｄ矢視断面図、（ｅ）は底面図である。 図１の電気コネクタのポッティングケースを単体で示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は底面図である。 図１の電気コネクタが回路基板に取り付けられる様子を示す斜視図である。 図１の電気コネクタを回路基板に取り付ける際の封止ゴムの挙動を示す図である。 図１の電気コネクタにポッティングを施した様子を示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る基板取付型の電気コネクタ１について説明する。
本実施形態に係る電気コネクタ１は、回路基板３（図５参照）に取り付けられるものであり、回路基板３に形成される回路と相手コネクタとを電気的に接続するものである。電気コネクタ１は、電気的な接続を担う端子５を保持するハウジング本体１０と、端子５が延出されるハウジング本体１０の後部に配置されるポッティングケース２０と、を備え、ハウジング本体１０とポッティングケース２０の間にポッティング領域７が形成される。電気コネクタ１は、ハウジング本体１０が保持するオス型の端子５を保持するオス型のコネクタであり、ハウジング本体１０とポッティングケース２０によりコネクタハウジング２を構成する。

電気コネクタ１は、図５に示すように、ハウジング本体１０及びポッティングケース２０が互いに組み付けられたコネクタハウジング２の状態で回路基板３に取り付けられ、その後、回路基板３の上に形成されたポッティング領域７に溶融した樹脂材料を導入して硬化させることでポッティング材が形成される。電気コネクタ１は、ポッティング材が、ポッティング領域７において、端子５を漏れなく封止できるとともに、その硬化前にコネクタハウジング２と回路基板３との間から漏れるのを防止する構造を有している。以下、電気コネクタ１の構成を説明した後に、電気コネクタ１が奏する効果を説明する。
なお、電気コネクタ１において、回路基板３が配置される側を下、その反対側を上とする。また、電気コネクタ１において、図示を省略する相手コネクタが嵌合される側を前、端子５が引き出される側を後とする。この定義は、本実施形態だけでなく、本願発明にも適用されるものとする。

［ハウジング本体１０］
複数の端子５を保持するハウジング本体１０は、電気絶縁性の樹脂材料を射出成形することにより、一体に形成される。
図１〜図３に示すように、ハウジング本体１０は、図示しない相手コネクタが嵌合される嵌合フード１１を前側に備えている。嵌合フード１１の内側には、前端が開口する受容空間１２が形成されている。相手コネクタは、この受容空間１２に挿入されることにより、電気コネクタ１と嵌合される。

ハウジング本体１０は、嵌合フード１１から後方に向けて延びる一対の第一ポッティング壁１３を備えている。第一ポッティング壁１３は、互いに所定の間隔を空けて、ほぼ平行に形成されている。
第一ポッティング壁１３は、ポッティングケース２０の第二ポッティング壁２１とともに、ポッティング領域７を形成する。一対の第一ポッティング壁１３の間には、ハウジング本体１０から引き出される端子５が配置される。第一ポッティング壁１３は、後方側に延出する長さ（Ｌ１）がやはり後方側に延出される端子５の水平部５Ｈの長さよりもわずかに長く設定されており、また、その頂面の位置が、端子５の垂直部５Ｖの上端よりもわずかに高く設定されている。

第一ポッティング壁１３は、互いに対向する内壁面１４のそれぞれに、ガイド溝１５と、係止片１６と、を備えている。
ガイド溝１５は、第一ポッティング壁１３の高さ方向に貫通する開口断面が矩形の溝である。係止片１６は、ポッティングケース２０が組み付けられると、ポッティングケース２０の係止片２５と互いに係止される。
ガイド溝１５にポッティングケース２０のガイド条２４が隙間なく挿入され、かつ、係止片１６が係止片２５と互いに係止されることで、ハウジング本体１０とポッティングケース２０が、互いに正しい位置で組み付けられ、かつ、抜け止めされる。
また、第一ポッティング壁１３は、図３に示すように、それぞれの下面１７に、電気コネクタ１をねじ止めにより回路基板３に固定するためのねじ穴１８が形成されている。ねじ穴１８は、一方が下面１７の前方端の近くに、他方が下面１７の後方端の近くに形成されている。

嵌合フード１１と第一ポッティング壁１３との境界には、端子保持壁１９が形成されている。多くの電気コネクタは、保持壁に設けられる保持孔に端子を圧入することで、端子をハウジングに保持する。しかし、本実施形態の電気コネクタ１は、ハウジング本体１０を射出成形するのと同時に端子５をインサート成形することにより、端子５を端子保持壁１９に保持させる。これは、それぞれの端子５と端子保持壁１９の間に隙間が生じるのを防止し、ポッティングされた溶融状態の樹脂材料が、ポッティング領域７から嵌合フード１１の受容空間１２に漏洩するのを防止するためである。ただし、この端子５のインサート成形は、本発明における好ましい形態であり、本発明は圧入による端子５の保持を採用することを妨げない。

それぞれの端子５は、図３に示すように、回路基板３と平行な水平部５Ｈと、この水平部５Ｈの端部から垂直方向に屈曲された垂直部５ＶとからなるＬ字形状を有している。本実施形態における端子５は、水平部５Ｈが回路基板３に最も近い内側列の端子５１と、水平部５Ｈが回路基板３から最も遠い外側列の端子５３と、水平部５Ｈが端子５１と端子５３の間に配置される中間列の端子５２と、を含んでいる。なお、水平部５Ｈの長さ及び垂直部５Ｖの長さは、内側列の端子５１が最も短く、外側列の端子５３が最も大きい。内側列の端子５１、中間列の端子５２及び外側列の端子５３は同一のピッチ及び同一の位相で配列されているが、配列方向に位相を例えば半ピッチずつずらすこともできる。

［ポッティングケース２０］
ポッティングケース２０は、ハウジング本体１０とともにポッティング領域７を区画し、電気絶縁性の樹脂を射出成形することにより、一体に形成される。
ポッティングケース２０は、図１，図２及び図４に示すように、平面視した形状がコ字状（又は、Ｃ字状）をなしており、互いに所定の間隔を空けてほぼ平行に形成されている一対の第二ポッティング壁２１と、第二ポッティング壁２１を後側であるその一方端で繋ぐ後壁２３と、を有する。
第二ポッティング壁２１は、後壁２３からの突出長さ（Ｌ２）が、ハウジング本体１０の第一ポッティング壁１３の長さ（Ｌ１）とほぼ同等であり、高さ（Ｈ２）も、第一ポッティング壁１３の高さ（Ｈ１）と同等である。一対の第二ポッティング壁２１の外壁面２２の間隔は、第二ポッティング壁２１がハウジング本体１０の第一ポッティング壁１３の間にほぼ隙間なく挿入できるように設けられている。

第二ポッティング壁２１は、互いに対向する外壁面２２のそれぞれに、ガイド条２４と、係止片２５と、を備えている。
ガイド条２４は、第二ポッティング壁２１の高さ方向に連なる断面が矩形の突起である。係止片２５は、前述したように、係止片１６と互いに係止される。
ガイド条２４がハウジング本体１０のガイド溝１５に隙間なく挿入され、かつ、係止片２５が係止片１６と互いに係止されることで、ハウジング本体１０とポッティングケース２０は、互いに正しい位置で組み付けられ、かつ、抜け止めされる。

ポッティングケース２０は、下方の面側において、後壁２３及び第二ポッティング壁２１に連なり水平方向に延びる底床２６と、底床２６の概略中央部分に形成されるタインプレート２８と、を一体的に備えている。端子整列部として機能するタインプレート２８は、一対の第二ポッティング壁２１の間に支持されており、また、タインプレート２８の前後には底床２６の表裏を貫通するスリット状の樹脂通路２７が設けられており、底床２６に両端支持されている。底床２６は、樹脂通路２７及びタインプレート２８の部分を除いて、回路基板３とポッティング材Ｐ（図７）を仕切る。タインプレート２８には、複数の端子５の垂直部５Ｖのそれぞれが挿通される複数の保持孔２９が表裏を貫通して形成されている。
底床２６の下面３５には、タインプレート２８及び樹脂通路２７の周囲を取り囲むように、平面視した形状が矩形の保持溝３６が形成されている。保持溝３６には、平面形状が矩形のシール部材である封止ゴム４０が挿入され、電気コネクタ１が回路基板３に取り付けられると、この封止ゴム４０が回路基板３に押し付けられる。これにより、保持溝３６及び封止ゴム４０よりも内側の領域と、それよりも外側の領域とが封止される。
底床２６のほぼ四隅には、固定片３０が平面方向の外側に突出して設けられ、それぞれの固定片３０には、電気コネクタ１をねじ止めにより回路基板３に固定するためのねじ孔３１が形成されている。ポッティングケース２０がハウジング本体１０に組み付けられると、それぞれのねじ孔３１が、ハウジング本体１０のねじ穴１８に位置が一致するように形成されており、回路基板３にねじ止めする際に共通の基板への取付け部を構成する。四つのねじ孔３１は、保持溝３６及び封止ゴム４０の周囲にほぼ均等な間隔で配置されている。

［組み付け手順］
ハウジング本体１０とポッティングケース２０の組み付けによるコネクタハウジング２の構成は、以下のようにして行われる。なお、端子５はハウジング本体１０とともにインサート成形されているので、ハウジング本体１０と端子５はすでに組み付けられているものとする。
ハウジング本体１０の第一ポッティング壁１３より下方にポッティングケース２０を位置決めする。この位置決めは、ポッティングケース２０のガイド条２４がハウジング本体１０のガイド溝１５に挿入されるように行われる。ポッティングケース２０の係止片２５を係止片１６に位置を合せることによっても、ハウジング本体１０とポッティングケース２０の位置決めを行うことができる。
位置決めが済んだら、ポッティングケース２０をハウジング本体１０に対して上向きに押し込む。係止片１６と係止片２５が、互いに係止されてロック状態に至るまで、ポッティングケース２０を押し込むと、ハウジング本体１０とポッティングケース２０の組み付けは完了する。
ポッティングケース２０を組み付け完了位置まで押し込む過程で、ハウジング本体１０に保持された複数の端子５のそれぞれが、タインプレート２８の対応する保持孔２９に挿通されることにより、底床２６を貫通する端子５の垂直部５Ｖは所望される正規の位置に整列される。

次に、コネクタハウジング２と端子５からなる電気コネクタ１は、回路基板３に取り付けられる。回路基板３への固定は、図５に示すように、ねじ９を、回路基板３を貫通してポッティングケース２０のねじ孔３１及びハウジング本体１０のねじ穴１８にねじ込むことにより行われる。つまり、電気コネクタ１は、構成部品であるハウジング本体１０とポッティングケース２０がともに、回路基板３にねじ止めされる。
タインプレート２８によりそれぞれが所望の位置に整列された端子５の垂直部５Ｖは、回路基板３の対応する保持孔に挿通される。また、底床２６の下面３５に設けられた封止ゴム４０は、ねじ９の締結力により、回路基板３の表面に押し潰されることで、ポッティングケース２０と回路基板３の間に生ずる隙間を埋める。これにより、ポッティングケース２０と回路基板３の間が、封止ゴム４０により封止される。
電気コネクタ１が回路基板３に取り付けられると、回路基板３とタインプレート２８の間には、両者の間の隙間からなる樹脂溜３３が設けられる。樹脂通路２７を介して樹脂材料がこの樹脂溜３３に流入することにより、回路基板３とタインプレート２８の間における複数の垂直部５Ｖ同士の電気的な絶縁を確保する。

電気コネクタ１が回路基板３に取り付けられると、図６（ａ），（ｂ）に示すように、封止ゴム４０がポッティングケース２０と回路基板３の間で押し潰される。仮に回路基板３の製作精度が少々劣っており、うねりがあったとしても、図６（ｃ）に示すように、ねじ９による締め付けの程度により、封止ゴム４０の潰れ具合を調整することができるので、ポッティングケース２０と回路基板３の間を確実に実現できる。

電気コネクタ１を回路基板３に固定したならば、図７に示すように、ポッティング領域７にポッティング材Ｐとなる溶融樹脂を充填する。充填は、ポッティング領域７に摺り切りで一杯になるまで行われる。ポッティング材Ｐは、ハウジング本体１０から引き出されるところから、回路基板３に挿通されるまでの範囲の端子５を覆う。
溶融樹脂は、相応の流動性を有しているため、ポッティング領域７の内部を流動して、端子５と端子５の間に充填される。タインプレート２８よりも下方の樹脂溜３３にも樹脂通路２７を介して溶融樹脂が流入する。こうして、樹脂材料が回路基板３よりも上のポッティング領域に隙間なく充填される。
必要な量だけ溶融樹脂をポッティング領域７にポッティングしたならば、樹脂が硬化するまで、電気コネクタ１は静置される。

［効 果］
次に、電気コネクタ１、特にポッティングケース２０と回路基板３の封止構造による効果について説明する。
はじめに、電気コネクタ１は、ポッティングケース２０の底床２６の下面３５に設けられた封止ゴム４０により、ポッティングケース２０と回路基板３の間が、封止ゴム４０の内側と外側で封止される。したがって、電気コネクタ１を回路基板３に取り付けた後に、ポッティングされた樹脂材料が、封止ゴム４０よりも外側に漏洩するおそれがない。
しかも、ねじ９による締め付けの程度により、封止ゴム４０の潰れ具合を調整することができるので、ポッティングケース２０及び回路基板３の製作精度が少々劣っていたとしても、本実施形態はポッティングケース２０と回路基板３の間に封止構造を確実に実現できる。

次に、タインプレート２８は、底床２６に両端支持されているが、その周囲に底床２６の表裏を貫通する樹脂通路２７が形成されている。したがって、溶融樹脂をポッティング領域７に充填すれば、絶縁性樹脂材料は樹脂通路２７を介して、回路基板３とタインプレート２８の間の樹脂溜３３に進入し、タインプレート２８から回路基板３に向けて突出する複数の垂直部５Ｖの互いの絶縁を確保することができる。一方で、タインプレート２８の周囲は、回路基板３に押し潰された封止ゴム４０で取り囲まれているので、ポッティング領域７を越えて回路基板３の表面に樹脂が漏洩するのが阻止される。

また、電気コネクタ１は、ポッティングケース２０を構成する底床２６と回路基板３の間に、保持溝３６に収容される封止ゴム４０を設けるだけで、樹脂材料の漏洩を防止できる。したがって、本実施形態によれば、回路基板３における電気コネクタ１の専有面積が広がるような封止構造を設ける必要がない。

また、本実施形態は、コネクタハウジング２を、端子５を保持するハウジング本体１０と、底床２６及びタインプレート２８が一体的に形成されたポッティングケース２０とに、区分する。そうすることで、端子５がＬ字状に屈曲するものであっても、ハウジング本体１０とポッティングケース２０を組み付けることで、端子５がタインプレート２８により整列された組立体を得ることができる。

以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
本実施形態においては、ハウジング本体１０及びポッティングケース２０の具体的な構造は任意であり、例えば、一つの嵌合フード１１を備えるハウジング本体１０を例にしたが、複数の嵌合フードを備えるハウジングにすることもできる。この場合には、嵌合フードの数に応じた数の第一ポッティング壁１３を設けることになり、ポッティング領域７も同様である。
特に、コネクタハウジング２は、ハウジング本体１０とポッティングケース２０の二つの部材から構成される例を示した。しかし、回路基板に取り付けられること、ポッティング材により端子が覆われること、前提にして、本発明の封止構造は、一つの部材からコネクタハウジングが構成される場合にも適用される。

また、封止ゴム４０の厚さは、周方向で一定にすることができるが、厚さを変えることもできる。コネクタハウジング２が、間隔を空けて配置される複数のねじ止めによる取付け部により回路基板３に取リ付けられる場合には、シール部材である封止ゴム４０は、取付け部に遠い部分における厚さが、取付け部に近い部分よりも厚いことが好ましい。取付け部から遠い部分は、ねじ止めによる締結力が弱くなるので、取付け部に近い部分より、回路基板３に押し付けられる力が弱くなる。そこで、厚さを厚くすることで、取付け部から遠い部分のシール部材の押し付け力を稼ぐのである。

１ 電気コネクタ
２ コネクタハウジング
３ 回路基板
５，５１，５２，５３ 端子
５Ｈ 水平部
５Ｖ 垂直部
７ ポッティング領域
１０ ハウジング本体
１１ 嵌合フード
１２ 受容空間
１３ 第一ポッティング壁
１４ 内壁面
１５ ガイド溝
１６ 係止片
１７ 下面
１８ ねじ穴
１９ 端子保持壁
２０ ポッティングケース
２１ 第二ポッティング壁
２２ 外壁面
２３ 後壁
２４ ガイド条
２５ 係止片
２６ 底床
２７ 樹脂通路
２８ タインプレート
２９ 保持孔
３０ 固定片
３１ ねじ孔
３３ 樹脂溜
３５ 下面
３６ 保持溝
４０ 封止ゴム
Ｐ ポッティング材

Claims (3)

1. 複数の端子を保持するコネクタハウジングと前記コネクタハウジングが取り付けられる回路基板との間を封止する封止構造であって、
   前記コネクタハウジングから引き出されたところから、前記回路基板に挿通されるまでの範囲の前記端子を覆うポッティング材と、
   前記コネクタハウジングと前記回路基板の間に、前記ポッティング材の周囲を取り囲むように設けられるシール部材と、
   を備え、
   前記コネクタハウジングは、複数の前記端子を整列させる端子整列部を備え、
   前記端子整列部と前記回路基板の間にも、前記ポッティング材が設けられることで、
   複数の前記端子は、前記端子整列部と前記回路基板の間においても互いに電気的に絶縁され、かつ、
   前記コネクタハウジングは、前記回路基板と前記ポッティング材を仕切る底床を備え、
   前記端子整列部は、前記底床に支持され、かつ、前記端子整列部の周囲に形成される、前記底床の表裏を貫通する樹脂通路を介して、前記ポッティング材が前記端子整列部と前記回路基板の間にも設けられることを特徴とする封止構造。
2. 前記コネクタハウジングは、間隔を空けて配置される複数のねじ止めによる取付け部により前記回路基板に取り付けられ、
   前記シール部材は、前記取付け部に遠い部分における厚さが、前記取付け部に近い部分よりも厚い、
   請求項１に記載の封止構造。
3. 前記コネクタハウジングは、複数の前記端子を保持するハウジング本体と、前記ハウジング本体とともに前記ポッティング材を収容するポッティング領域を形成するポッティングケースと、を備え、
   前記底床及び前記端子整列部が、前記ポッティングケースと一体的に形成される、
   請求項１または請求項２に記載の封止構造。