JP2018163875A - 回路基板用コネクター - Google Patents

Abstract

【課題】コネクターの内部構造を改善して防水性能を高めることで、より精密な防水効果を提供する。【解決手段】回路基板用コネクターを開示し、絶縁本体１に設けられる導電端子２及び絶縁本体を被覆する金属ケース３を含む。絶縁本体は、本体部１２と、本体部から挿着孔内に向かって延伸されるタングプレート１１を含み、導電端子は、タングプレートの表面に配列される接触部２１を含み、各導電端子のそれぞれは、絶縁本体のタングプレートと逆方向に向かって、溶接部２３が延伸され、各該導電端子は、接続部をそれぞれ有し、該接続部は、接触部２１と溶接部２３にそれぞれ接続され、絶縁本体には、少なくともキャビティが設置され、少なくとも一部の導電端子の接続部が該キャビティ内に露出され、且つ該キャビティは、外部に露出される面を有し、キャビティ内に、密封作用をするための絶縁体充填物が充填される。【選択図】図２

Description

本発明は、回路基板用コネクターに関し、特に、防水機能を備える回路基板用コネクターに関する。

USBC型のコネクターは、正逆向きの挿入機能及び高周波伝送レートを有するため、電子製品に対して増々広範に使用されている。特に、電子製品内の回路基板に溶接されて、回路基板用コネクターとされる。該USBC型のコネクターは、通常、絶縁本体、絶縁本体に設けられる上下2列の導電端子、及び絶縁本体を被覆する金属ケースを含む。金属ケースには挿着孔が設けられ、接合コネクターを収容することに用いられ、絶縁本体には、挿着孔内に位置するタングプレート（舌状板）が設けられ、導電端子は、タングプレートの上下表面に配列されて、接合コネクターに接触することに用いられる。

電子製品の使用環境が異なることを考慮して、特殊環境で、電子製品を持続且つ効果的に作動させるため、電気コネクターの性能に対して一定の要件が設けられている。例えば、防水、防塵などの特殊な要件である。従来の多くの回路基板用コネクターは、導電端子を絶縁本体内に挿入形成する(insert molded)形態であり、金属ケースには継ぎ目がない構造が採用される。最後に、金属ケースと絶縁本体の結合箇所は、シーリング処理されて金属ケースと絶縁本体の間の隙間が充填されるか、又は防水シールリングを利用して、防水効果を達成する。例えば、中国の特許ZL201520176289.2又は国際公開第2011/115788号の特許（WO2011/115788）により、公開されている防水構造がある。

電気コネクターの導電端子は、通常、挿入成形プロセスにより絶縁本体内に一体成形されるため、正常な状態の下では、導電端子と絶縁本体の間の密着性は良好である。しかし、該電気コネクターは、高温の回路基板の溶接プロセスを経て、また室温にまで冷却されるため、金属導電材料の端子と熱膨張率(Coefficient of thermal expansion、CTE)の異なる絶縁本体との間に、微細な間隙が生成されることが多く、防水性能が低下する。使用時間が長くなるに連れて又は高温高湿などの条件の下で、水分又は水気は、タングプレートの表面に露出される導電端子の接触部から、間隙を通って電子製品内に入ることで、電子製品に損傷を与えることとなる。

従来技術の欠点を克服するため、本発明は、コネクターの内部の防水及び気密性を改善できる回路基板用コネクターを提供する。

その技術的課題を解決するために、本発明の採用する技術的解決手段は、以下のとおりである。
回路基板用コネクターであって、該コネクターは、絶縁本体、絶縁本体に設けられる導電端子、及び絶縁本体を被覆する金属ケースを含み、前記金属ケースに挿着孔が設けられ、前記絶縁本体は、本体部と該本体部から挿着孔内に向かって延伸するタングプレートを含み、前記導電端子は、タングプレートの表面に配列される接触部を含み、各該導電端子の接触部は、接合コネクターに電気的に接続でき、各導電端子はそれぞれが、絶縁本体のタングプレートと逆方向に向かって、溶接部が延伸され、各該溶接部は、回路基板に溶接される。各該導電端子は、接続部をそれぞれ有し、該接続部は接触部と溶接部にそれぞれ接続され、前記絶縁本体には、少なくとも１つのキャビティが設置され、少なくとも一部の導電端子の接続部は、該キャビティ内に露出され、且つ該キャビティは、外部に露出される面を有し、前記キャビティ内に、密封作用をする絶縁体充填物が充填される。

上記技術的解決手段の改善として、前記充填物は、絶縁本体及び導電端子と異なる熱膨張率を有する接着剤である。
上記技術的解決手段の更なる改善として、前記充填物は絶縁本体と化学成分が異なる高分子材料である。

さらに、前記キャビティは、本体部内に位置する。
さらに、前記絶縁本体は、少なくとも2つの絶縁部により共同形成される。
さらに、前記充填物は、一部が絶縁部に固定される。

さらに、前記2つの絶縁部の間に隔壁を有する。
さらに、前記隔壁は金属材料である。
さらに、前記隔壁は絶縁本体により、一体形成される。
さらに、前記溶接部は、本体部から延出し、かつ湾曲して平らな貼着形状を呈する。

本発明の有益な効果は、以下のとおりである。本発明は、絶縁本体に少なくともキャビティを設置することで、少なくとも一部の導電端子の接続部が該キャビティ内に露出され、且つ該キャビティは、外部に露出される面を有し、キャビティ内に、密封作用をするための絶縁体充填物が充填されて、コネクターの防水気密性能を高めており、充填物は、絶縁本体及び導電端子と異なる熱膨張率を有する接着剤である。さらに、該充填物は、絶縁本体と化学成分が異なる高分子材料であり、該充填物は、導電端子に堅固に粘着され、たとえ、高温高湿などの劣悪な条件、又は長期使用して劣化した後も、絶縁本体内に固定される導電端子と充填物との間に、いずれも隙間が形成されることはない。それにより、水分又は水気がタングプレートの表面に露出された導電端子の接触部から浸透して絶縁本体内に入り、さらに絶縁本体内の間隙を通って溶接部に入ることで、電子製品が損傷されることを防止し、防水レベルを大きく高める。従来の単純にコネクターの外周に防水シールリングを設けることから、さらにコネクターの内部構造を改善して防水性能を高めることで、より精密な防水効果を達成する。さらに、キャビティを設置して充填物を収容することで、充填物に対して、より良い型決めと固定作用を行い、それにより、充填物がコネクターの表面に溢れ難くなるので、コネクターの外観に影響を与えない。

以下、図面と実施例を参照して、本発明に対して更なる説明を行う。
図1は、本発明の組立状態の構造模式図である。 図2は、本発明の分解状態の構造模式図である。 図3は、本発明の絶縁本体の構造模式図である。 図4は、図3のA-A断面線に沿った断面状態の構造模式図である。 図5は、図3のB-B断面線に沿った断面状態の構造模式図である。 図6は、図5のキャビティに充填物が充填された後の構造模式図である。 図7は、図5のキャビティに隔壁が設置される構造模式図である。 図8は、図7のキャビティに充填物が充填された後の構造模式図である。 図9は、本発明の2つの絶縁部の構造模式図である。

図1〜6に示すように、本発明の開示する好ましい実施例は、USBC型のコネクターを例としている。当業者は、本実施例の開示内容により、本発明の技術が、列挙されたUSBC型のコネクターにおける使用に限定されないことを理解できる。本発明の技術的応用は、特許請求の範囲により定められた範囲を基準とする。該コネクターは、絶縁本体1、絶縁本体1に設けられる導電端子2、及び絶縁本体1を被覆する金属ケース3を含み、前記金属ケース3には、挿着孔31が設けられ、前記絶縁本体1は、本体部12と、該本体部12から挿着孔31内に向かって延伸されるタングプレート（舌状板）11を含む。前記導電端子2は、タングプレート11の表面に配列される接触部21を含み、各該導電端子2の接触部21は、接合コネクターに電気的に接続され、各導電端子2はそれぞれが、絶縁本体1のタングプレートと逆方向に向かって、溶接部23が延伸され、各該溶接部23は、基板に溶接される。各該導電端子2は、接続部22を有し、該接続部22は、接触部21と溶接部23にそれぞれ接続され、前記絶縁本体1には、少なくとも１つのキャビティ121が設置される。

図4に示すように、本実施例において、該絶縁本体1の本体部12と該タングプレート11との間にはベース部15を有することで、該絶縁本体1は、本体部12から該ベース部15を経て、該タングプレート11に達し、横断面は階段段差を呈する。即ち、該本体部12は、最大の側面高さ(profile)を有し、該ベース部15は、その次であり、且つ該タングプレート11は、最小の側面高さを有する。前記キャビティ121は、本体部12とベース部15の範囲の間に位置し、少なくとも一部の導電端子2の接続部22は、該キャビティ121内に露出され、且つ該キャビティ121は、外部に露出される面を有し、前記キャビティ121内に、密封作用をするための絶縁体充填物112が充填される。少なくともキャビティ121の一面を外部に露出させることで、充填物112が、キャビティ121内に充填されるようにする。

図4に示すように、該キャビティ121は、本体部12とベース部15との範囲の間に位置し、これは本発明を実施する1つの選択肢(option)に過ぎず、当業者は、事実上、該キャビティ121を該絶縁本体1内で移動させることができる。即ち、該キャビティ121を該絶縁本体1の本体部12にまで完全に移動させるか、又は該キャビティ121を該絶縁本体1のベース部15とタングプレート11の間にまで移動させるか、さらには、該キャビティ121を該絶縁本体1のタングプレート11の範囲内にまで完全に移動させることができる。

前記該絶縁本体1のキャビティ121内の充填物112は、絶縁本体1及び導電端子2と異なる熱膨張率を有するコロイド（膠質）や接着剤などである。さらに、前記充填物112は、絶縁本体1と化学成分が異なる高分子材料である。該キャビティ121の範囲内で、各該導電端子2の材料の一部が該キャビティ121内に露出されるので、該キャビティ121の範囲が適切な充填物112により充填されるとき、該充填物112は、各該導電端子2及び絶縁本体1の材料に同時に接触される。該充填物112が複数の導電端子2に同時に接触されるため、該充填物112は、導電物質であってはならない。

該充填物112は、熱膨張係数が比較的高いナイロン(Nylon)又はポリ塩化ビニル(PVC)であってはならない。それは、該コネクターの溶接製造プロセスの高温により、このような充填物112の一部に液化現象が現れて、各該導電端子2と該絶縁本体1の間の間隙に充填することができるとしても、室温にまで冷却されるとき、高い熱膨張率を有する材料の体積の収縮は、比較的激しく、各該導電端子2と該絶縁本体1の間の間隙が復元される可能性があるからである。該充填物112を、各該導電端子2及び絶縁本体1の間の間隙に充填させるため、該充填物112は、熱膨張係数が比較的小さい粘土、セラミック及び／又は珪素含有材料などであってもよい。本発明に適合する熱膨張係数の低い材料は、前述の列挙されたものに限定されず、前述のもの以外の特殊な高分子(Polymers)材料、例えば、ゴム、シリカゲル粘着物、弾性高分子材料、コポリイミド(copolyimides)又は熱可塑性高分子材料（Thermo plastic polymers）などであり、熱膨張係数の低い特性を持っていれば、本発明における充填物112として用いることができることが理解できる。

本発明の技術は、1つ又はいくつかの形態に限定されないように、図3及び図4において該キャビティ121が外部に露出されていないように示したが、該キャビティ121を外部に露出させる多くの実施可能性も有する。該キャビティ121を外部に露出させることは、該キャビティ121内に該充填物112を充填させることを目的としており、該キャビティ121を外部に露出させるようにする多くの実施可能性も有する。

該コネクターを利用すると、溶接製造プロセスの高温を経て、室温にまで冷却される全過程において、該熱膨張係数の小さい充填物112は、キャビティ121内に、安定して充填されることができて、それにより、水気又は液体状の水が各該導電端子2と絶縁本体1との間の間隙を通ることを阻止する。

本特許の明細書において、該充填物112は該キャビティ121内に充填され、該充填物112は、部分的に該キャビティ121内に充満されてもよく、それにより、該充填物112を塗装、粘着又は被覆などの方法により、各導電端子2と該絶縁本体1との間の材料の間隙に付着させる。該充填物112は、導電端子2と該絶縁本体1に、堅固に粘着されるため、たとえ、高温高湿などの劣悪な条件、又は長年使用して劣化した後でも、絶縁本体1内に固定される導電端子2と充填物112との間に、いずれも隙間が生成されることはない。

図4に示すように、前記溶接部23は、本体部12から延出し、湾曲して、平らな貼着形状を呈し、表面貼着（SMT）製造プロセスにより、溶接部23を外部基板に、迅速に溶接されることに用いられる。これは、好ましい実施例であり、該電気コネクターが表面貼着製造プロセスにより該基板に溶接されることを仮定している。しかし、これは、本発明の開示する技術が、従来のスルーホール(through hole，DIP)溶接される電気コネクターに適用できないということではない。表面貼着製造プロセスで、高温により、はんだペーストを固化させる必要があり、物質の熱膨張・冷収縮の性質のため、高温により、絶縁本体1と導電端子2が膨張され、冷却されると、導電端子2と絶縁本体1との間に間隙が生成されやすい。しかしながら、キャビティ121内の充填物112と絶縁本体1及び導電端子2とは、異なる熱膨張率を有するため、導電端子2の接続部22の表面を緊密に被覆することを維持でき、そして、各該導電端子2の接続部22と該絶縁本体1との間を充填し塞ぐことで、両者の材料の界面に間隙が生成されることを防止する。それにより、水分又は水気が、タングプレート11の表面に露出される導電端子2の接触部21から絶縁本体1内に浸透して入り、さらに、絶縁本体1内の間隙を通って、溶接部23に入って、電子製品を損傷することを防止することで、防水レベルを大きく高め、従来の単純にコネクターの外周に防水シールリングを設けることから、さらにコネクターの内部構造を改善して防水機能を高めることになり、より精密な防水効果を達成する。

図7〜図9に示すように、前記絶縁本体1は、少なくとも2つの絶縁部13により、共同で形成され、且つ各該導電端子2は、2列の横列(rows)で配列され、即ち、2つの絶縁部13は、いくつかの導電端子2をそれぞれ固定する。前記充填物112は、一部が、第1絶縁部13、第2絶縁部13にそれぞれ固定され、キャビティ121は、それぞれ開口131を有する2つの部分に分けられる。そのため、該開口131を通って、充填物112が各絶縁部13内にそれぞれ充填され、次に2つの絶縁部13を一体に組み合わせる。本実施例において、開口131は、該キャビティ121の外部に露出される面を構成する。前記2つの絶縁部13の間には隔壁14を有し、前記隔壁14は、金属材料であるか、又は、前記隔壁14は、絶縁本体1により、一体形成される。

本発明は、絶縁本体1に少なくともキャビティ121を設置することで、少なくとも一部の導電端子2の接続部22は、該キャビティ121内に露出され、且つ該キャビティ121は、該絶縁本体1の外部に露出される面を有し、キャビティ121内に密封作用をするための絶縁体充填物112が充填され、それによりコネクターの防水気密性能を高める。

さらに、キャビティ121を設置して充填物112を収容することで、充填物112に対して、より良い型決めと固定作用をさせ、充填物112は、コネクターの表面にまで、容易に溢れることがなく、そのため、コネクターの外観に対して影響を与えることはない。

上記は、本発明の好ましい実施形態であるが、本発明は、上記実施例に限定されることなく、任意の同じであるか又は類似する手段により、本発明の技術効果を達成すれば、いずれも本発明の保護範囲に属すべきである。

Claims (10)

1. 絶縁本体、該絶縁本体に設けられる導電端子、及び該絶縁本体を被覆する金属ケースを含み、前記金属ケースに挿着孔が設けられ、前記絶縁本体は、本体部と、該本体部から挿着孔内に向かって延伸するタングプレートを含み、前記導電端子は、前記タングプレートの表面に配列される接触部を含み、各導電端子の接触部は、接合コネクターに電気的に接続でき、各導電端子は、それぞれが絶縁本体の前記タングプレートと逆方向に向かって、溶接部が延伸され、各該溶接部は、回路基板に溶接され、各導電端子は、接続部をそれぞれ有し、該接続部は前記接触部と前記溶接部にそれぞれ接続される回路基板用コネクターであって、前記絶縁本体には、少なくともキャビティが設置され、少なくとも一部の導電端子の接続部は、該キャビティ内に露出され、且つ該キャビティは、外部に露出される面を有し、前記キャビティ内には密封作用をするための絶縁体充填物が充填されることを特徴とする回路基板用コネクター。
2. 前記充填物は、絶縁本体及び導電端子と異なる熱膨張率を有する接着剤であることを特徴とする請求項1に記載の回路基板用コネクター。
3. 前記充填物は、絶縁本体と化学成分が異なる高分子材料であることを特徴とする請求項1に記載の回路基板用コネクター。
4. 前記キャビティは、本体部内に位置することを特徴とする請求項1に記載の回路基板用コネクター。
5. 前記絶縁本体は、少なくとも2つの絶縁部により共同形成されることを特徴とする請求項1に記載の回路基板用コネクター。
6. 前記充填物の一部が該絶縁部に固定されることを特徴とする請求項5に記載の回路基板用コネクター。
7. 前記2つの絶縁部の間に隔壁を有することを特徴とする請求項5に記載の回路基板用コネクター。
8. 前記隔壁は、金属材料であることを特徴とする請求項7に記載の回路基板用コネクター。
9. 前記隔壁は、絶縁本体により、一体形成されることを特徴とする請求項7に記載の回路基板用コネクター。
10. 前記溶接部は、本体部から延出し、かつ湾曲して平らな貼着形状を呈することを特徴とする請求項1に記載の回路基板用コネクター。