JPS6391974A - ターミナルモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、使用場所の現場配線端子間に電気的に接続さ
れる小型回路を収容するためのターミナルモジュール、
特に複数個の現場配線端子を収容しているフレームに設
けられている２個又は３個以上の端子に対して同時に物
理的及び電気的接続を行うように適応されているモジュ
ール化されたパッケージに関するものである。本発明の
主たる応用分野は、例えば、発電プラント及び発電六に
おける各種系統に制御及び保Ｎｆｉ能を与えるために、
データ入力及び出力を管理するように印刷回路板に搭載
されたマイクロプロセッサ及び他の監視回路を用いる電
気的データ収集システムである。

ｉ１１ 現在産業上使用されている電気的データ収集及び処理シ
ステムにおいては、しばしば、スタック成端フレーム集
成体即ち端子コネクタを、例えば、典型例としてキャビ
ネット内に取り付け、使用されている端子に対しキャビ
ネットの第１の１；アを介してアクセスもしくは接近可
能にし、他方、キャビネット内の池の設備に接続されて
いる回路板や要素集成体もしくはアセンブリ　（以下、
集成体という）は反対側のドアを介してアクセスもしく
は接近可能にすることがしばしば要求される。また、こ
のような用途においては、回路板集成体の一部を構成す
る要素ではなく別個にアクセス可能な１つ又は２つ以上
の電子要素を現場配線のリード線間に取り（寸けること
が往々にして要求される。

このような電子要素は、入／出力電気回路自体の一部分
とすることもできない訳ではないが、実際上、そのよう
にすることが不可能或は不便である場合がまま有る。従
って、使用中のシステム全体の動作に影響をり−えるこ
となく、保守の目的で、現場端子もしくはフィールドタ
ーミナルに接続されている回路板を保守の目的で収り外
せるようにするのが望ましい場合がしばしばあるが、こ
のことは、問題の要素が個別に現場端子に接続されてい
る場合に可能である。例えば、１つ又は２つ以上の電圧
降下用抵抗器を使用中の現場システムの電流ループ内で
使用し、その場合に該電圧降下用抵抗器を現場端子間に
接続して、電圧降下用抵抗器からの入力信号を処理及び
分析回路で受けるようにすることができる。

上に述べたような用途において従来共通の慣行によれば
、電子要素のリード線を直接、現場配線に用いられてい
るねし端子で物理的に成端している。この構成では、最
終的な段階で設計変更が現れる可能性があるばかりでは
なく、電子要素り？（数又は複数）が、組み立て、保守
その他の作業中に物理的損傷を受ける可能性がある。更
に、外部要素の性能及び保守には、適切な組立法に従わ
なかった場合、例えば、要素がシャシに短絡する等の予
測できない設置上の誤りを逃れることはできない、更に
、容易に理解されるように、複数の要素を２個又は３個
以上の現場使用端子を横切って接１１すべき場合には、
端子に対するこれ等の要素の直接的な取付方法は寧ろ望
ましくなくなる。

従来の典型的な試みとして、封じ材料が充填されたボッ
１へ箱又は他の封入手段内に外部要素を収容し、合成の
接続プレート又はビンを封じ材料から突出するという試
みが行われている。しかしながら、この方法は、基本的
には要素をａ　ＩＪするために要素を単に封じするだけ
のことであって、信頼性の高い電気的及び□械的取り付
けを達成するだめの所望の能力を付グするものではない
。

上の説明から明らかなように、当該技術分野には、外部
要素を機械的にも電気的にも現場で使用されているねし
端子に信頼性なもって接続する手段及び標準化されたパ
ッケージに対する必要性が存在する。この必要性を満た
ずためには、複数個の小さな電子要素を小型で軽旦で然
も堅牢なモジュール式集成体として収容することを可能
にする巧妙なパンケージ技術であ−）で、然も要素のモ
ジュールを端子板に確実に且つ迅速に取り付けることが
できる技術が要求される。

免１Δ１１ 本発明によれば、使用に際し端子板の複数個の端子に取
り付けられるターミナルモジュールであって、前記端子
のそれぞれに１１１埋的及び電気的に接続するための複
数個の伸長した導電性ブレードを有する印刷回路板を備
えるものにおいて、ｎｏｒ記導電導電性ブレード出する
ようにして、前記印刷回路板に取り付けられている電子
要素を封入するために打電印刷回路板の少なくとも一部
分を収容するポット式要素封入体と、前記ポット式要素
封入体の複数個の回路点を画成し、前記回路点の各々と
、前記導電性ブレードの各々との間に電気接続を形成す
る−ように前記印刷回路板に設けられた電気導体手段と
を備え、前記導電性ブレード３市記端子に接続した時に
、前記回路点がｉｉ’ｌ　２端−ｊ′−と電気的接続関
係になる、ことを特徴とするターミナルモジュールが提
供される。

ターミナルモジュールの好適な形態に一ついて説明する
と、同ターミナルモジュールは、ターミナルブロックコ
ネクタの２つ又は３つ以」−の端子に取り付けられる所
定の幾何学的形態のコンパクトな集成体である。該ター
ミナルモジュールは、１個又は２個以上の回路要素を担
持し、矩形のプラスチック製シェル内に封入される第１
の部分を備えた印刷回路板を含む。一体の印刷回路板の
残余の部分は、シェルから突出し、電気的端子として使
用したり、ターミナルブロックのコネクタのねし端子に
物理的に取り付けるのに使用したりするように構成され
たブレード部分を有する。このようにして、ターミナル
モジュールは、複数個の要素を支持し且つフィールドタ
ーミナルもしくは現場端子に対し信頼性のある機械的及
び電気的接続を行うように適応された標準化パッケージ
であると言う利点を提供する。

上述した印刷回路板集成体は、要素の信頼性のある効率
的な取り付けに使用でき、更にモジュール自体が、現場
端子に対し集成体全体を取り付けるための有効な手段を
提供する。本発明の好適な実施例においては、発火の危
険性を減少するために、封じ材料と共に難燃性の封入シ
ェルが使用される。電子要素には、封じ材ｉ＋の硬（ヒ
時に生ずる応力による＆ｐｉ、断もしくは破壊を防止す
るために、封じの前に耐熱弾性プリコー１〜が設けられ
る。

本発明のターミナルモジュールの別のｆｌ１点は、適切
な設置の信頼性が高められ、更に長期間に互る信頼性の
高い使用が保証されるという点にある。

印刷回路板は、同回路板を貫通する穴と電子要素を接続
するための両面回路パターンとを有し、それにより、回
路板の各面に冗長路が与えられて端子に対する接続は良
好に行われる。本発明によれば更に、封人材料内に入る
個所における回路板の回路導体間の沿面距疏を増大する
ためにネックダウンした蝕刻回路が用いられる。要素集
成体を収容するシェルは、謂別マーク及び日付符すを存
する矩形のシェルとするのが好ましい。また、回路板の
回路部分には、極性に対して敏恣な回路３ねじ端子に正
しく取り付けて設置ηすることを保証するために、極性
マークが蝕刻もしくはエツチングで設けられる。

以下の好適な実施例は、本発明のターミナルモジュール
をターミナルブロック」二の２つの隣接する端子に接続
するものとして説明しているが、本発明のこのモジュー
ル構造は３個以上で且つ（又は）隣接していない端ｊ′
−に対する接続を必要とする用途にも及ぶものであり、
このような用途に容易に拡張することができる。現場端
子の配列がどのようなものであれ、一体の印刷回路板を
使用することにより、江息所望に組み合わせられた要素
をターミナルブロックに対し確実に接続することが可能
となる。

本発明は、−例として添付図面に示された好適な実施例
に関する以下刃説明から一層良く理解されるであろう。

Ｌ酊バＬ色−ＦＪ−の−現用− 本明細書に開示されているターミー）〜ルモジュールは
、米ｆＩＩ特許第４　、５４２　、４４３１３明細書に
開示されているような１つ又は複数の印ｈンｊ回路板に
対する通し接続を行うターミナルブロックのコイ・フタ
と関連して用いられる。上記米１ｖ特許明相書は、成端
フレーム集成体と称されている構造、特に＝Ｘ−ヤビネ
ット内に取り付けられた成端フレーム集成体のスタック
（積重体）を開示している。添付図面中、第１図は、上
記米国特；１第４，５４２，４４３号明細書の第３図に
示されているものと実質的に同じ図であって、本明ａ？
Ｉにおいて成端フレーム（端子板）４０と称する成端フ
レーム集成体を示す。該成端フレーム４０は、２つの端
子列４５を有しており、各端子列４５は、水平に整列し
て設けられている複数個のねじ端子４７を備えている。

特に、第２Ｂ図に詳細に示しであるように、ターミナル
モジュール５ｏは、端子列４５の一対の隣接の端子４７
に取り付けられる。

尚、唯一つのターミナルモジュール５０が上記のように
接続されるものとして示しであるか、任５意適当数のこ
の種のターミナルモジュールを乾ｉ　−１’　４７に接
続てきるものであることを理解されたい。更に、本発明
の範囲内において、関連の用途に依ｒｐ　Ｌ　ｌ’二接
又は隣接していない端子とすることができる２つ又は３
つ以上の端子４７にターミナルモジュールを接続するこ
とも可能である。データ人力及び出力を管理するために
、マイクロプロセッサを含む印刷回路板３成端フレーム
４０の他側に端子４７と電気的接続間［系で取り付ける
方法及び手段並びに使用場所からの配線を成端フレーム
４ｏに接続する方法に関しては、」二連の米田特許第４
，５４２，４４３号明細書の説明を参照するとよい。

特に第２八図及び第２Ｂ図分参照するに、これ等の図に
は、一対の隣接する端子４７と機械的及び電気的接続関
係で取り付けられたターミナルモジュール５０が示しで
ある。使用場所の導体４８及び配線用ラグ４９は図示の
ように端子４７に接続される。ターミナルモジュールは
一部材からなるインテグラルもしくは一体印刷回路板５
１を備えており、この回路板は、図示のように、スロワ
Ｉ・６０によって物理的に分離されている２つの上側部
分、即ちブレード５８．５９を有している。これ等のブ
レードは、それ等の上側部位に、端子４７に対するモジ
ュールの取り（＝ｆけと機械的接続とを可能にするよう
な大きさ及び間隔の穴６４を有する　く第３Δ図も参照
されたい）。印刷回路板の下側部分は、第２八図に示す
ように、電気的に配線された１つ又は２つ以上の電気要
素（参照数字５６で記号的に示しである）を担持してい
る。電気要素集成体を担持している下側部分は、実質的
に矩形のプラスチック製封入シェル５２内に収容されて
おり、電気要素集成体は、封じ材料５３内に封入されて
いる。これ等の電気要素は、印刷回路板５１の一側にの
み示されているが、他の側に設けることも両側に設ける
ことも可能である。

尚、これ等の要素５２．５３．５６及び印刷回路板５１
の下側部分を含むポットアセンブリはポット式要素封入
体５４と称することにする。

好適な実施例においては、シェル５２はジアリルフタレ
ートのような難燃性材料から形成され、他方、封じ材料
は注型用エポキシ樹脂及び触媒をｍむ二液性エポキシ（
ｔｗｏ　ｐａｒｔ　ｅｐｏｘｙ）材Ｔ１とすることがで
きよう。上記樹脂は物理的性質が均質になるまで容器内
で撹拌し、均質になった時点て８〜９重量パーセントの
触媒と添加し完全に混合する。

次いで混合物を指定のレベルまでシェル５２内に注入す
る。また、好適な実施例においては、封じ材料の硬化に
際して発生する応力によって、例えばガラス　ダイオー
ド・パッケージ（Ｈｌａｓｓ　ｄｉｏｄｅｐａｃｋａｇ
ｅ）が破断するのを阻止するように、電子要素を予備被
覆するためにＲＴＶシリコーンの耐熱弾性プリコートが
用いられている。

更に第２八図に見られるように、複数個の端子列４５を
、列間に隙間が残るようにして互いに上下に重ね配列す
ることがてきる。ターミナルモジュールは、シェル５２
が端子列の前方に突出している部分の直ぐ下で垂直方向
に整列した隣接する端子列間に嵌着するように設計され
ている。

第３Δ図〜第３Ｃ図を参照するに、これ等の図において
、ターミナルモジュール５０は、それぞれ正面図、側面
図及び背面図で略示しである。ターミナルブロックのブ
レード５８．５９の各々は、スズ鍍金で被覆さｈている
銅とするのが有利である導電性の表面を有している。こ
のに面は、封じ材料５３内に回路導体が入る個所て該回
路導体間における沿面距菊を増加するために参照数字６
６で示すように蝕刻により狭窄もしくはネックダウンさ
れている。

この構成により、電気的特性を何等犠↑ｔにすることな
く、ガラス・エポキシ印刷回路板の基板及び成端導体の
堅牢な構造での支持が実現され且つ維持される。印刷回
路の端子導体表面もしくはタブを使用することにより、
連続した振動条ｆｌ下で応力集中点に起こり得る銅だけ
からなるタブの加工硬化と通常関連して生ずる破壊が避
けられる。

第３Ｃｊｌに示しであるように、矩形シェルは、識別マ
ーク及び（又は）日（ｆ符号を設（゛）ることができる
ようになっており、これは、この種の現場設置にとって
重要な利点となる。更に、参照数字７Ｓて示しであるよ
うに、ねじ端子上に極性に対して敏感な回路を正しく取
り＋＝ｔけたり設置することを確実にするために、回路
を構成するブレードの−・力に極性マークがエツチング
しである。更に、集成体の点検及びシステムに対する保
守３容易にし、単純にし且つその信頼性を高めるために
、各べ能もしくは要素集成体に対して異なった色の封入
ジェルを使用することができる。

第４八図及び第４Ｂ図を参照するに、これ等の図には、
導体路（電気導体手段）７８で接続されたダイオードＤ
１、Ｄ２及びＤ３の直列接続と並列に設けられたコンデ
ンサＣ１を含む要素集成体を担持する印刷回路板の両側
面が略示しである。図に示しであるように、主端子タブ
もしくは導電路７２．７３の各々は、それぞれのブレー
ド５８．５９の各側部にプリントされている。言い換え
るならば、印刷回路板上の導電性材料の両側面には、該
両側面を接続する鍍金された孔（回路点）７６が設けら
れている。このようにして、各ブレードの各側面には冗
長路が設けられ、それにより、各要素のリード線に対し
１つのろう付は接続を行うだけの接続技術と比較して改
良された信頼性が得られる。また、両側がプリントもし
くは印刷されたブレードで、ねじ端子４７との電気的接
触点における卓越した接続が保証される。

以上、１つ又は２つ以上のターミナルブロックコネクタ
と組み合わせて、使用場所の端子に接続される１つ又は
２つ以上の回路要素を担持するための改良されたターミ
ナルモジュールについて説明した。予め定められた配線
形態で回路集成体を担持し且つ使用場所の現場端子に対
する電気的及び機械的接続のための信頼性の高い手段と
して侭能するという２つの機能を行う単一の一体もしく
はインテグラル印刷回路板は、従来技１４：ｊを凌駕す
る大きな利点を提供する。本発明のターミナルモジュー
ルによれば、要素を標準ｆヒされたパッケージとして節
単に然も高い信頼性をもつ゛ζパッケージすることがで
き、それにより使用場所での設置が単純化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のターミナルモジュールと共に使用す
ることができる形態にある従来技術による成端フレーム
を示す正両立面図、第２Δ図は、成端フレームの端子列
に接続された本発明のターミナルモジュールの側面立面
図であって、スタックされた端子列のうちの隣接する列
間におけるターミナルモジュールの封入部分の位置付け
を図解する図、第２Ｂ図は、成端フレームの２つの隣接
するねし端子に接続されたターミナルモジュールの正両
立面図、第３八図、第３Ｂ図及び第３Ｃ図は本発明のタ
ーミナルモジュールの概略正面図、側面図及び背面図を
示す図、第４Δ図及び第４１３［Ａは、印刷回路板の要
素側及び背面側の略図であって冗長導体路配列を示す図
である。 ４０　　成端フレーム（端子板） ４７・・・複数個の端子　５０・・・ターミナルモジュ
ール５１・・印刷回路板　　５２・・封入ジェル５３・
・・封じ材料５４・・・ポット式要素封入体５６・電子
要素　　　５８．５９・・・導電性ブレード７６・・・
回路点　　　　７８・・・導体路（電気導体手段）出願
人　　ウェスチングハウス・エレクＦＩＧ、　　４Ａ。 ７日 ＦＩＧ、　　４Ｂ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）使用に際し端子板の複数個の端子に取り付けられる
   ターミナルモジュールであって、 前記端子のそれぞれに物理的及び電気的に接続するため
   の複数個の伸長した導電性ブレードを有する印刷回路板
   を備えるものにおいて、 前記導電性ブレードが突出するようにして、前記印刷回
   路板に取り付けられている電子要素を封入するために前
   記印刷回路板の少なくとも一部分を収容するポット式要
   素封入体と、 前記ポット式要素封入体の複数個の回路点を画成し、前
   記回路点の各々と、前記導電性ブレードの各々との間に
   電気接続を形成するように前記印刷回路板に設けられた
   電気導体手段とを備え、前記導電性ブレードを前記端子
   に接続した時に、前記回路点が前記端子と電気的接続関
   係になる、ことを特徴とするターミナルモジュール。 ２）前記ポット式要素封入体が、前記電子要素を封入す
   るための封入シェルと、前記電子要素を封じする前記封
   入シェル内の封じ材料とを含む特許請求の範囲第１項記
   載のターミナルモジュール。