特開 2023-176663 コネクタハウジング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023176663

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】コネクタハウジング

(51)【国際特許分類】

   H01R 12/71 20110101AFI20231206BHJP

   H01R 13/46 20060101ALI20231206BHJP

   H02K 5/22 20060101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

H01R12/71

H01R13/46 Z

H02K5/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022089080

(22)【出願日】2022-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】宮路 永

(72)【発明者】

【氏名】関 徹也

(72)【発明者】

【氏名】宮地 茂樹

【テーマコード（参考）】

5E087

5E223

5H605

【Ｆターム（参考）】

5E087EE14

5E087FF03

5E087KK03

5E087KK06

5E087MM02

5E087RR49

5E223AB74

5E223BA07

5E223CB24

5E223CD01

5E223CD25

5E223DB08

5E223DB32

5E223EA31

5H605AA01

5H605BB05

5H605CC01

5H605CC02

5H605EC05

5H605EC12

5H605GG18

(57)【要約】

【課題】制御回路基板から効率よく放熱できるコネクタハウジングの提供。
【解決手段】制御回路基板２，１０２に対向する面である対向面１１，１１１，２１１を有し、対向面１１，１１１，２１１には、複数の柱状部１２，１１２，２１２が密集して立設されており、複数の柱状部１２，１１２，２１２は、対向面１１，１１１，２１１から離れる方向の端部に、制御回路基板２，１０２の一方の面に接する接触面１２ａ，１１２ａ，２１２ａを有する、コネクタハウジング１，１０１，２０１。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御回路基板に対向する面である対向面を有し、
前記対向面には、複数の柱状部が密集して立設されており、
前記複数の柱状部は、前記対向面から離れる方向の端部に、前記制御回路基板の一方の面に接する接触面を有する、コネクタハウジング。

【請求項2】

前記接触面の総面積が、前記対向面の面積の１／１０以上である、請求項１に記載のコネクタハウジング。

【請求項3】

樹脂成形体である、請求項１または２に記載のコネクタハウジング。

【請求項4】

前記複数の柱状部が、５本以上の柱状部を含む、請求項１または２に記載のコネクタハウジング。

【請求項5】

前記複数の柱状部のうちの一部は、隣り合う柱状部同士が互いに接触しないように立設されている、請求項１または２に記載のコネクタハウジング。

【請求項6】

前記対向面には、前記制御回路基板に挿入される位置決め部が立設されている、請求項１または２に記載のコネクタハウジング。

【請求項7】

前記制御回路基板には、貫通孔が形成されており、
前記位置決め部は、前記貫通孔に挿入されており、前記位置決め部の端部が、前記制御回路基板の他方の面から突出している、請求項６に記載のコネクタハウジング。

【請求項8】

前記貫通孔は、前記制御回路基板を構成する銅箔を外部に露出させており、
前記位置決め部は、前記貫通孔に挿入された状態において、前記銅箔に接触している、請求項７に記載のコネクタハウジング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コネクタハウジングに関する。

【背景技術】

【0002】

アクチュエータ等の装置に用いられる制御回路基板には、外部との電気的な接続のためのコネクタハウジングが固定されていることがある。このようなコネクタハウジングは、例えば特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－０８５４１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

制御回路基板に実装される集積回路は一般的に発熱量が多い。そのため、集積回路から発生した熱が装置の筐体内に籠り、集積回路の動作が停止してしまうことのないよう、対策を施すことが望まれる。そのような対策としては、例えば、高温環境に耐えうる集積回路を用いることや、放熱をより促進すること等が考えられる。しかしながら、高温環境に耐えうる集積回路は一般的に高価であり、選択肢も限られるため、常に採用できるわけではない。また、放熱の促進に関しては、未だ改善の余地があった。

【0005】

本発明は、制御回路基板から効率よく放熱できるコネクタハウジングを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のコネクタハウジングは、制御回路基板に対向する面である対向面を有し、前記対向面には、複数の柱状部が密集して立設されており、前記複数の柱状部は、前記対向面から離れる方向の端部に、前記制御回路基板の一方の面に接する接触面を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、制御回路基板から効率よく放熱できるコネクタハウジングを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施の形態にかかるコネクタハウジングを備えるアクチュエータの内部構造を示す斜視図である。

【図2】本発明の一実施の形態にかかるコネクタハウジングの斜視図である。

【図3】本発明の一実施の形態にかかるコネクタハウジングおよび制御回路基板の断面図である。

【図4】シミュレーションに用いた、制御回路基板およびコネクタハウジングのモデルの透過斜視図である。

【図5】シミュレーションに用いた、コネクタハウジングの他のモデルの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施の形態にかかるコネクタハウジング１について図面を参照しながら説明する。図１は、コネクタハウジング１を備えるアクチュエータ１０の内部構造を示す斜視図である。なお、図１において、本発明と直接関係しないモータ３およびギヤ４等の構造は、簡略化して示されている。図２は、コネクタハウジング１の斜視図である。なお、図２において、コネクタピン１９およびジョイントピン１７ｐは省略されている。図３は、コネクタハウジング１および制御回路基板２の断面図である。

【0010】

本発明の実施の形態の説明において、説明の便宜上、対向面１１の延び方向に垂直な方向であって、コネクタハウジング１から制御回路基板２へ向かう方向（矢印ｚ方向）を上方（上側または他方側）とし、その反対方向を下方（下側または一方側）とする。上方および下方をあわせて上下方向とも称する。ただし、上下方向は、鉛直方向とは必ずしも一致しない。

【0011】

また、対向面１１の延び方向に平行な方向であって、第１の係合部１４から端子台１７へ向かう方向（矢印ｘ方向）を右方向（右側）とし、その反対方向を左方向（左側）とする。右方向と左方向をあわせて左右方向とも称する。そして、対向面１１の延び方向に平行な方向であって、第１の突出部１５から第２の突出部１６へ向かう方向（矢印ｙ方向）を奥方向（奥側）とし、その反対方向を手前方向（手前側）とする。奥方向および手前方向をあわせて奥行き方向とも称する。

【0012】

図１に示すように、アクチュエータ１０は、コネクタハウジング１、制御回路基板２、モータ３、複数のギヤ４、および筐体５を備える。コネクタハウジング１の一部と、制御回路基板２、モータ３、および複数のギヤ４は、筐体５に収容されている。コネクタハウジング１は、制御回路基板２の一方の面２２の側に固定されており、後述するコネクタピン１９を介して制御回路基板２と電気的に接続されている。コネクタハウジング１のコネクタピン１９が、図示しないコネクタのコネクタピンと接続されることにより、制御回路基板２に電圧や制御信号が供給される。さらに、制御回路基板２において生成されたコイル電圧は、図１に示すジョイントピン１７ｐからフレキシブルプリント基板６を介してモータ３へ送られる。

【0013】

モータ３および複数のギヤ４は、筐体５の内部において、制御回路基板２を挟んでコネクタハウジング１とは反対側に配置されている。制御回路基板２は、モータ３の動作を制御する。モータ３の回転が、各ギヤ４に伝達されることにより、アクチュエータ１０が所定の動作を行う。制御回路基板２の他方の面２３には、集積回路２１が実装されている。

【0014】

図２および図３に示すように、コネクタハウジング１は、一方（下側）の端部が開放され、他方（上側）の端部が閉塞された、上下方向に延びる四角筒状または略四角筒状の受容部１８と、受容部１８の上側の端部の左端から左方向に突出した板状の第１の係合部１４と、受容部１８の上側の端部の右端から右方向および上方に突出した、奥行き方向に垂直な断面形状が略Ｌ字状である端子台１７と、を有する。端子台１７の基点部（受容部１８との接続部分付近）は第２の係合部１７ａとなっており、アクチュエータ１０の筐体５の図示しない当接部と当接することで係合する。

【0015】

受容部１８の上側の端面と、第１の係合部１４の上側の端面は、同一平面を形成して連なっており、これらが一緒になって、制御回路基板２の一方の面２２に対向する四角形状または略四角形状の面である対向面１１を構成している。対向面１１は、第１の係合部１４の左側の端部から、受容部１８の上側の端面の端子台１７との接続部分付近まで延在している。

【0016】

第１の係合部１４および端子台１７の奥行き方向の寸法は、受容部１８の奥行き方向の寸法と同一である。第１の係合部１４は、第２の係合部１７ａと同様、アクチュエータ１０の筐体５と係合する部分である。すなわち、第１の係合部１４および第２の係合部１７ａがアクチュエータ１０の筐体５と係合することにより、コネクタハウジング１および制御回路基板２が筐体５において位置決めされる（図１）。

【0017】

対向面１１には、複数の正四角柱状または略正四角柱状の柱状部１２が、対向面１１に垂直に、上方に突出するように、密集して立設されている。本実施の形態において、複数の柱状部１２のそれぞれは、同一形状および同一寸法となっている。ただし、複数の柱状部１２のそれぞれは、正四角柱状または略正四角柱状でなくてもよく、同一形状および同一寸法となっていなくてもよい。

【0018】

本明細書中において、「密集して立設されている」とは、複数の柱状部１２が、対向面１１の一部または全部を充填するように立設されていることを示す。この場合、例えば、ある１本の柱状部１２と、それに最も近い他の柱状部１２との間の最短距離が、前者の、対向面１１の延び方向における最大寸法の２倍に相当する距離以内であるような関係にある柱状部１２の群が存在している。本実施の形態において、複数の柱状部１２のうちの一部は、隣り合う柱状部１２同士が互いに接触しないように立設されている。

【0019】

図２においては、柱状部１２は、４４本示されている。ただし、柱状部１２の数はこれに限られず、柱状部１２は、柱状部１２の大きさおよび対向面１１の面積に応じて適切な数存在すればよい。柱状部１２の数は、例えば５本以上であってもよく、１０本以上であってもよく、１５本以上であってもよく、２０本以上であってもよく、２５本以上であってもよく、３０本以上であってもよく、４０本以上であってもよく、５０本以上であってもよい。

【0020】

それぞれの柱状部１２は、対向面１１から離れる方向（上方）の端部に、制御回路基板２の一方の面２２に接する（面接触する）接触面１２ａを有する。接触面１２ａの総面積、すなわち、複数の柱状部１２のそれぞれの接触面１２ａの面積を全て足し合わせて得られる面積は、例えば、対向面１１の面積（図２で示すａ×ｂの面積）の１／１０以上（接触面１２ａの総面積／（ａ×ｂ）≧１／１０）である。接触面１２ａの総面積は、対向面１１の面積の１／８以上であってもよく、１／６以上であってもよく、１／５以上であってもよい。

【0021】

対向面１１の中心付近と、その右側には、２本の円柱状の位置決め部１３が、対向面１１の上方に突出するように、互いに離隔されて左右方向に並んで立設されている。位置決め部１３は、制御回路基板２に位置決めされる部分である。本実施の形態において、それぞれの位置決め部１３は、同一形状および同一寸法となっている。ただし、それぞれの位置決め部１３は、円柱状でなくてもよく、同一形状および同一寸法となっていなくてもよい。また、位置決め部１３は、位置決めの精度を確保するため、２本以上存在することが好ましい。また、位置決め部１３は、左右方向に並んで立設される必要は必ずしもなく、上下方向や斜め方向に並んで配置されていてもよい。位置決め部１３の上下方向の高さは、複数の柱状部１２の上下方向の高さよりも高い。すなわち、対向面１１から位置決め部１３の端部１３ａまでの距離は、対向面１１から接触面１２ａまでの距離よりも大きい。

【0022】

対向面１１の手前側の辺の中央付近には、略四角柱状の第１の突出部１５が形成されている。なお、第１の突出部１５は、手前側において、複数の柱状部１２のうちの一部の柱状部１２（対向面１１の手前側の辺の中央付近に設けられた柱状部１２）の下側と一体化している。第１の突出部１５の上下方向の高さは、複数の柱状部１２の上下方向の高さよりも僅かに低い。第１の突出部１５の左右方向の寸法は、受容部１８の左右方向の寸法よりも僅かに小さい。第１の突出部１５の奥行き方向の寸法は、受容部１８の奥行き方向の寸法の半分よりも僅かに小さい。第１の突出部１５の手前側の端面は、受容部１８の手前側の端面と面を共有している。

【0023】

第１の突出部１５の上側の端面の奥行き方向中央付近から奥側は、柱状部１２が存在しない領域１５ｂとなっている。領域１５ｂには、図２では省略されている４本のコネクタピン１９が、左右方向に等間隔に並んでいる。それぞれのコネクタピン１９は、第１の突出部１５および受容部１８を上下方向に貫通し、受容部１８に収容される空間まで延びている（図３）。第１の突出部１５の上側の端面のうち、領域１５ｂよりも手前側には、複数の柱状部１２のうちの一部の柱状部１２（図２においては、８つの柱状部１２）が上方に僅かに突出している。

【0024】

対向面１１の奥側の辺の中央付近には、略四角柱状の第２の突出部１６が形成されている。なお、第２の突出部１６は、複数の柱状部１２のうちの一部の柱状部１２（対向面１１の奥側の辺の中央付近に設けられた柱状部１２）の下側と一体化している。第２の突出部１６の上下方向の高さは、複数の柱状部１２の上下方向の高さよりも僅かに低い。第２の突出部１６の左右方向の寸法は、第１の突出部１５の左右方向の寸法と同一である。第２の突出部１６の奥行き方向の寸法は、柱状部１２の奥行き方向の寸法の２倍程度である。第２の突出部１６の奥側の端面は、受容部１８の奥側の端面と面を共有している。第２の突出部１６の上側の端面には、複数の柱状部１２のうちの一部の柱状部１２（図２においては、８つの柱状部１２）が上方に僅かに突出している。

【0025】

コネクタハウジング１は樹脂成形体であり、複数の柱状部１２、位置決め部１３、第１の係合部１４、第１の突出部１５、第２の突出部１６、端子台１７および受容部１８も含め、例えばフィラー等を含む樹脂材によって一体に形成されている。これらを伝熱性の高い樹脂材へ変更することで、放熱がより促進されることは言うまでもない。

【0026】

図３に示すように、制御回路基板２は、一方の面２２および他方の面２３を有する。本実施の形態において、制御回路基板２は、両面実装基板である。ただし、制御回路基板２は、片面実装基板であってもよい。他方の面２３には、集積回路２１が実装されている。当該制御回路基板２は、いわゆる多層基板であり、中央のコア材２４から外側に向かって、銅箔２５、プリプレグ２７、銅箔２５、ソルダーレジスト２８の順に積層されて構成されている。本実施の形態においては、コネクタハウジング１の複数の柱状部１２の全ての接触面１２ａが、一方の面２２に接している。

【0027】

制御回路基板２には、コネクタハウジング１のそれぞれの位置決め部１３に対応する位置に、貫通孔２６が形成されており、位置決め部１３は、貫通孔２６に挿入されて、位置決め部１３の端部１３ａが、制御回路基板２の他方の面２３から上方に突出している。位置決め部１３は、貫通孔２６に挿入されることにより、制御回路基板２に位置決めされている。貫通孔２６は、制御回路基板２を貫通する孔であり、位置決め部１３を貫通孔２６に挿入すると、制御回路基板２の銅箔２５が位置決め部と接触することとなる。

【0028】

４本のコネクタピン１９は、コネクタハウジング１および制御回路基板２を上下方向に貫通し、受容部１８に収容される空間から、制御回路基板２の他方の面２３の上方まで延びている。それぞれのコネクタピン１９のピン端部１９ａは、制御回路基板２の他方の面２３から上方に突出している。それぞれのコネクタピン１９は、制御回路基板２の図示しない回路に電気的に接続されている。

【0029】

本実施の形態にかかるコネクタハウジング１においては、複数の柱状部１２の接触面１２ａが、一方の面２２に接している。そのため、主に集積回路２１で生じた熱が、制御回路基板２の銅箔２５等を経由し、複数の柱状部１２を介してコネクタハウジング１へ伝播し、アクチュエータ１０の外側へ放出されるという熱伝達経路が形成される。また、対向面１１に、複数の柱状部１２が密集して立設されていることにより、熱伝達経路における表面積が広く確保され、放熱効率が向上する。さらに、接触面１２ａの総面積が、対向面１１の面積の１／１０以上であることにより、より多くの熱が制御回路基板２からコネクタハウジング１へ伝播することができ、放熱効率がより向上する。

【0030】

加えて、本実施の形態にかかるコネクタハウジング１においては、２本の位置決め部１３が、貫通孔２６を介して制御回路基板２の他方の面２３から上方に突出している。貫通孔２６は、制御回路基板２を構成する銅箔２５を外部に露出させているため、位置決め部１３は、貫通孔２６に挿入された状態において銅箔２５に接している。これにより、主に集積回路２１で生じた熱が、制御回路基板２の銅箔２５を経由し、位置決め部１３を介してコネクタハウジング１へ伝播し、アクチュエータ１０の外側へ放出されるという、もう一つの熱伝達経路が形成され、放熱効率がさらに向上すると考えられる。

【0031】

しかしながら、貫通孔２６において、必ずしも銅箔２５が外部に露出している必要はない。貫通孔２６において、制御回路基板２を構成する銅箔２５が外部に露出していない場合においても、銅箔２５と位置決め部１３が近接していれば、集積回路２１で生じた熱が、位置決め部１３を介してコネクタハウジング１へ伝播する熱伝達経路が形成されると考えられる。

【0032】

［その他の実施の形態］
以上、本発明のコネクタハウジングについて、好ましい実施の形態を上げて説明したが、本発明のコネクタハウジングは上記実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態において、コネクタハウジング１は、アクチュエータ１０に備えられているが、本発明のコネクタハウジングは、アクチュエータ以外の装置に備えられるものであってもよい。

【0033】

上記実施の形態において、コネクタハウジング１の対向面１１には、制御回路基板２に挿入される位置決め部１３が立設されているが、本発明のコネクタハウジングは、位置決め部を有していなくてもよい。

【0034】

コネクタハウジング１は、樹脂材によって形成されているが、本発明のコネクタハウジングを、さらに伝熱能力の高い樹脂材によって形成することで、より放熱効率を高くしてもよい。

【0035】

制御回路基板が両面実装基板である場合、電子部品等が実装されている部分を避けて複数の柱状部または位置決め部を配置してもよい。また、位置決め部をより集積回路に近い位置に配置することや、位置決め部の寸法を大きくすることにより、より放熱効率を高くしてもよい。

【0036】

上記実施の形態において、複数の柱状部１２は、正四角柱状または略正四角柱状となっているが、本発明のコネクタハウジングはこれに限られず、複数の柱状部の断面（対向面に平行な断面）の形状が、長方形、菱形、平行四辺形、台形、五角形、六角形、円形、楕円形、星形、Ｔ字形、Ｌ字形、Ｅ字形、Ｈ字形、Ｘ字形、またはＨ字形に縦棒を一本または複数本追加した形等、求める表面積等の特性に応じて任意の形状であってもよい。

【0037】

複数の柱状部の接触面の面積およびそれぞれの柱状部間の距離は、求める放熱性能に応じて適宜選択することができる。図４は、コンピュータによる放熱のシミュレーションに用いた、制御回路基板１０２およびコネクタハウジング１０１のモデルの透過斜視図である。本モデルにおいて、コネクタハウジング１０１は、制御回路基板１０２に対向する面である対向面１１１を有し、対向面１１１には、複数（１６本）の柱状部１１２が密集して立設されており、複数の柱状部１１２は、対向面１１１から離れる方向の端部に、制御回路基板１０２の一方の面１２２に接する接触面１１２ａを有する。なお、図４のモデルにおいては、接触面１１２ａの総面積は、対向面１１１の面積の１／４～１／２程度となっている。

【0038】

このようなモデルを用い、複数の柱状部の形状を正四角柱状としたうえで、接触面の面積およびそれぞれの柱状部間の距離を変化させて放熱のシミュレーションを行ったところ、図５に示すモデル（コネクタハウジング２０１）のように、複数の柱状部２１２の接触面２１２ａの面積を大きく、かつ、それぞれの柱状部２１２間の距離を小さくすることにより、より放熱効率が向上することが判明した。なお、図５のモデルにおいては、接触面２１２ａの総面積は、対向面２１１の面積の３／５～９／１０程度となっている。この結果をもとに、設計および製造の容易性、コネクタハウジングの他の部分や制御回路基板の電子部品等との干渉も考慮しつつ、複数の柱状部の寸法および配置を適宜設定してもよい。

【0039】

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のコネクタハウジングを適宜改変し、また各種構成の組み合わせを変更することができる。かかる変更によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

【符号の説明】

【0040】

１，１０１，２０１…コネクタハウジング、１１，１１１，２１１…対向面、１２，１１２，２１２…柱状部、１２ａ，１１２ａ，２１２ａ…接触面、１３…位置決め部、２…制御回路基板、２１…集積回路、２２，１２２…一方の面、２３…他方の面、２５…銅箔、２６…貫通孔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】