包覆成型的電連接器的制作方法

專利名稱：包覆成型的電連接器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電連接器，并且更具體的是涉及一種具有包覆成型殼體的電連接器。
背景技術：
制造在苛刻的環境中特別是汽車中使用的電氣殼體的一種方法是利用多種工程樹脂中的一種使金屬的電流輸送元件包覆成型，所述元件通常稱為終端；由此制造具有整體電連接器的電氣殼體。然而，包覆成型本身不能產生極好的密封裝置。隨著模制后塑料的冷卻和收縮，會在金屬和塑料之間形成微小的間隙，流體會吸入或泄漏到其中。在需要與環境隔離的情況中，例如對于燃料箱電連接器，昂貴的輔助操作例如灌封或者墊圈是必須的。
已經開發出一種稱為A2處理的方法作為用于濕度敏感的塑料表面安裝包裝的干填自由溶液。不象大部分的引線框架表面處理，A2是超薄的無機覆層，該覆層被電鍍沉積在金屬表面上以提供用于聚合物粘附的聯結。美國專利No.5,343,073中公開了集成電路(IC)封裝中的引線框架，其具有鉻和鋅合金覆層。美國專利No.5,728,285公開了一種A2處理，但是在電路板上的半導體中作為保護覆層；不是在電連接器中并且不是用于提供密封功能。
需要一種用于改善金屬到塑料的粘附的方法以改善密封，并且有助于使裝置滿足政府對于碳氫化合物蒸氣排放的苛刻的規定。需要一種處理來改善包覆成型的電連接器中的模制樹脂到金屬電流輸送元件的粘附。期望增強的粘附能夠極大地改善密封。在燃料凸緣的情形中，需要減少碳氫化合物蒸氣到環境的泄漏。通常在包覆成型電連接器的情況中，需要去除昂貴的輔助灌封操作。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供一種電連接器，該連接器包括電接觸件和包覆成型殼體。電接觸件包括合金材料制成的導電基底和基底的第一部分上的至少一個密封覆層。密封覆層包括鉻和/或鋅。包覆成型的電連接器殼體被包覆成型在密封覆層上的第一部分的至少一部分上。密封覆層防止在接觸件和包覆成型殼體之間的結合處形成通道，用于防止蒸氣流動穿過該結合處。
根據本發明的另一個方面，提供一種燃料箱電連接器，該電連接器包括多個電接觸件，每個電接觸件包括銅合金制成的基底元件、具有位于基底上的密封覆層的第一部分、和至少一個具有位于基底上的錫覆層的第二部分。所述至少一個第二部分包括接觸件的適用于與第二電連接器形成電連接的接觸區域。密封覆層包括電鍍沉積的無機覆層。包覆成型的電連接器殼體已經被包覆成型在第一部分的至少一部分上。密封覆層位于接觸件和包覆成型殼體之間的結合處。每一個第二部分的至少一部分與用于與第二電連接器形成電接觸的結合處間隔開。殼體適用于連接到燃料箱殼體。
根據本發明的一種方法，提供一種制造電連接器的方法，該方法包括下列步驟將無機覆層電鍍沉積到多個電接觸件的第一部分；將接觸件的第二部分鍍上錫；并且將聚合物殼體包覆成型到接觸件上。殼體被包覆成型在接觸件上，同時在殼體與接觸件之間的結合處具有無機覆層，以在結合處形成殼體與接觸件之間的密封。當包覆成型后殼體冷卻時，無機覆層提供粘附和密封，從而由此防止在包覆成型殼體中在結合處形成通道或裂縫。


本發明的上面的方面和其它特征將在下面的說明中與附圖一起進行說明，附圖中圖1是包括電連接器的燃料箱凸緣的透視圖，所述電連接器結合了本發明的特征，圖2是在圖1所示的燃料箱凸緣中使用的電連接器子配件；圖3是在圖2所示的電連接器子配件中使用的電接觸件中的一個的透視圖；和圖4是圖2所示的電連接器子配件的一部分的部分橫截面視圖。
具體實施例方式
參考圖1，其中示出了凸緣裝置10的透視圖，凸緣裝置10結合了本發明的特征，裝置10示出為連接到燃料箱14的殼體12。雖然本發明將參考附圖中所示的典型實施例進行描述，但應當理解，本發明可以體現為許多可替換形式的實施例。另外，可以使用任何適合的尺寸、形狀或類型的元件。本發明特別適用于汽車燃料箱。雖然本發明的特征參考與燃料箱一起使用進行描述，但本發明的特征可用于任何適合類型的適用于容納液體或氣體的容器，或者應用到在兩個用于保持獨立的區域之間的任何適合的隔離物處。
凸緣裝置10通常包括框架16和電連接器部分18。電連接器部分18與框架16通過凸緣裝置10形成電連接器。在這個實施例中，框架16形成電連接器的一部分，并且更具體的是，形成電連接器的殼體的一部分。框架16優選由整體的模制塑料件或者聚合物元件構成。框架16包括管部21-23。管部21-23在框架的第一側24和框架的相對的第二側26之間延伸，并且從第一側24延伸到第二側26。管部21-23提供了在第一側24和第二側26之間的穿過框架16的管道。管部20-23還形成了用于將流體/蒸氣/空氣管道或管(未示出)連接到其處的安裝凸緣。
同樣參考圖2，電連接器部分18包括電連接器子配件28。框架16優選被包覆成型在子配件28上。子配件28通常包括電接觸件30和子配件殼體32。電連接器子配件28包括四個電接觸件30。然而在可替換實施例中，可以設置多于或少于4個的接觸。在所示的實施例中，電連接器部分18具有電連接器殼體，所述殼體由框架16的一部分和子配件殼體32形成。
同樣參考圖3，其中示出了一個電接觸件30。在這個實施例中，電連接器30包括一個第一中間部分34和兩個第二連接部分36、38。第二連接部分36包括凸出的接觸部分，所述凸出的接觸部分適用于可拆地連接到相配合的電連接器(未示出)的接觸件的凹入的接觸部分。配合的電連接器(未示出)適用于被插入到連接器接納區域40(見圖1)中，區域40由框架16形成在電連接器部分18處。第二連接部分36延伸到連接器接納區域40中，如圖1所示。第二連接部分38位于第一中間部分34的與第二連接部分36相反的一側上。第二連接部分38適用于被卷曲到導線42(見圖2)的導電體上。在這個實施例中，電接觸件30包括大致的L形。然而，在可替換實施例中，電接觸件可包括任何適合類型的形狀。
同樣參考圖4，每個電接觸件30通常包括基底44、密封覆層46和接觸部分覆層48。基底44包括導電基底，例如由銅合金制成的金屬基底。在一個優選實施例中，基底包括CA19700銅合金。然而，在可替換實施例中，對于導電基底可以使用任何適合類型的導電材料。
密封覆層46位于第一中間部分34上。在一個優選實施例中，覆層46被電鍍沉積在第一部分34上。覆層46優選包括鉻和/或鋅的A2處理。在一種類型的優選實施例中，覆層46包括鉻和鋅。特別的是，覆層46優選與在美國專利No.5,343,073中所描述的鉻和鋅的外層相同，該專利在此整體引為參考。A2處理是超薄無機覆層，該覆層被電鍍沉積在金屬表面上從而為聚合物粘附提供聯結。已經發現，除了為聚合物粘附提供較好的聯結，A2處理還能夠提供電接觸件和包覆成型的聚合物殼體之間的增強的密封功能。在這個實施例中，在子配件殼體32被包覆成型在接觸件30上之前，覆層46例如通過電鍍直接施加到基底44。
美國專利No.5,343,073僅使用了A2處理用于粘附。美國專利No.5,728,285僅使用了A2處理作為保護覆層。已經發現，A2處理可用于在密封結合處提供增強的密封功能，以提高電接觸件和包覆成型的電連接器殼體之間的密封效率，其方式是通過防止當包覆成型之后殼體在冷卻時在包覆成型的殼體中形成裂縫或間隙。
覆層46優選包括鉻、鋅或它們的混合物。最優選的是鉻和鋅的混合物。覆層是薄的，優選在從大約10到大約1000埃之間的量級。更優選的是，厚度在從大約10到大約100埃之間，并且最優選的是從大約40到大約80埃之間。覆層46提供抗氧化能力，并且提高了到聚合物樹脂的粘附，而不會顯著降低引線接合的強度或者不利地影響隨后的裝配操作。覆層46可通過任何適合的技術施加，例如浸鍍、電鍍或金屬包覆(cladding)。
優選的覆層可以通過任何傳統的方法沉積，并且可以是鉻和鋅的同時沉積的層或者順序沉積的層。沉積覆層的一種優選方法在美國專利No.5,022,968中公開，該專利在此整體引為參考。該專利公開了一種包括鉻和鋅的用于防銹目的的涂覆層。該涂覆層從基本的含水電解液被電解沉積，所述電解液含有氫氧離子，從大約0.07克/升到大約7克/升，鋅離子，以及從大約0.1克/升到大約100克/升的溶于水的六價鉻鹽，其中鋅離子或鉻(VI)離子或者兩者的濃度都小于1.0克/升。涂覆層具有超過大約4∶1的鋅-鉻比率。一種分析試樣具有5種原子百分比Cr，21％Zn，56％O，16％C和1％Cu。
基底殼體32優選由醛縮醇制成。同樣公知為聚醛樹脂、聚氧化甲撐(POM)或聚甲醛的醛縮醇是一種高性能的工程聚合物。由于它的高強度、模量、以及對沖擊和疲勞的抵抗能力，它用作節省重量的金屬代替物。首先在50年代末發展的醛縮醇可作為一種均聚物(例如Dupont Delrin)或共聚物(例如Ticona’s Celcon)獲得。在一個優選實施例中，殼體32由均聚物醛縮醇制成，例如Dupont銷售的DELRIN。
子配件殼體32包括包覆成型殼體。更具體的是，子配件殼體32被包覆成型在接觸件30上。在子配件殼體32被包覆成型在接觸件上之前，接觸件30優選例如通過卷曲連接到導線42的導體。子配件殼體32優選被包覆成型在導線42和它們在第二連接部分38處連接上。這在導線42與接觸件的連接處提供了包覆成型安裝。
位于接觸件30的相對端的第二連接部分36、38在其上具有接觸部分覆層48。在一個優選實施例中，接觸部分覆層48包括錫。接觸部分覆層48優選選擇性地僅在第二連接部分36、38處沉積在接觸件30上。錫是相對柔軟的材料。它將移動從而使得氧化物將在與配合的導電體連接的過程中破裂，以允許良好的電連接。因此，在接觸件的連接區域需要接觸件上的錫制的覆層。
過去，電接觸件需要經過熱錫鍍(HTD)，熱錫鍍基本覆蓋整個接觸件。這是相對廉價的方法以允許接觸區域被錫覆蓋，用于良好的配合導電體連接目的。然而，已經發現，由于錫的柔軟特性，將聚合物殼體包覆成型在完全用錫涂覆的接觸件上會使得間隙或通道形成在包覆成型的殼體和錫之間。在一個可替換實施例中，錫以外的材料可用于接觸部分覆層。
對于本發明，接觸部分覆層48沒有施加到接觸件30的第一中間部分34。如圖4所示，當子配件殼體32被包覆成型在接觸件30上時，殼體被包覆成型在第一部分34上的密封覆層46上。第一部分34包括多個凹槽或槽50。設置這些凹槽50以建立包覆成型的殼體32和接觸件30之間沿著第一部分34的彎曲路徑。這個彎曲路徑有助于形成接觸件30和殼體32之間的密封，以防止液體或蒸氣在包覆成型的殼體與接觸件的結合處之間流動。密封覆層46位于結合處。
在殼體32被包覆成型在接觸件30上之后，殼體32將冷卻。過去，在這個冷卻階段，裂縫和間隙將在與接觸件的結合處形成在殼體32中。然而已經發現，密封覆層46的施加基本可以防止當包覆成型殼體32冷卻時形成這些裂縫和間隙。因此，在殼體和接觸件之間在密封覆層46處提供增強的密封。
對于電連接器例如與汽車燃料箱一起使用的電連接器來說，提供接觸件和包覆成型的殼體之間的密封特別適合。所述密封可以防止燃料蒸氣在接觸件和電連接器殼體之間穿過電連接器泄漏到燃料箱的外部。通過使用這個方法，不再需要增加另外的部件，例如另外的密封元件或灌封材料。密封功能可以僅通過接觸件30和包覆成型的殼體32提供，不需要任何另外的部件。
在圖2所示的電連接器子配件28中，子配件殼體32的外部包括凹槽52和脊部54。框架16優選包覆成型在子配件殼體32上。凹槽52和脊部54提供了框架16和子配件殼體32之間的彎曲路徑，以便同樣防止燃料蒸氣在兩個元件的結合處在兩個元件之間流動。
通常，在具有電連接器的一種類型的傳統燃料凸緣密封裝置中，該裝置使用粘結劑的輔助注入操作以增強密封，能夠提供大約為10-5到大約10-6立方厘米/秒的泄漏率。進行測試以確定本發明的泄漏率。測試設備在樣品的一側上使用真空，并且在樣品的另一側上使用壓力大約為2.35psi的氦氣。O形環密封件設置在具有試驗夾具的樣品上以密封具有試驗夾具的樣品。下面的表格示出了對于50個樣品(編號為1-50)的試驗結果。



樣品編號是對于樣品(檢驗50個樣品)的識別標號。包覆成型注射是對于用于形成凸緣裝置的包覆成型部分的模具的部分指定編號。每個包覆成型模具具有多個腔，用于在一次成型注射過程中形成多個凸緣裝置。包覆成型腔區分樣品從中取出的包覆成型注射腔。預成型注射是對于用于形成凸緣裝置的預成型部分的模具的部分指定編號。每個預成型模具具有多個腔。預成型腔指定預成型部分從中取出的預成型注射腔。泄漏率單位是立方厘米/秒。
從樣品1-41的泄漏率中可以看出，泄漏率與傳統的燃料凸緣基本相同，大約10-5到10-6立方厘米/秒，傳統的燃料凸緣使用輔助的注入操作以密封凸緣。然而，本發明可以提供相同的密封性能，而不需要進行輔助密封操作。另外，在樣品41之后清潔檢測器上的O形環之后，注意到產生較低的泄漏率；在大約10-7立方厘米/秒的量級。應當認為，在樣品1-41的測試過程中，灰塵污點可能已經在O形環密封件上，并且本發明的使用能夠提供大約10-6到10-7立方厘米/秒的量級的泄漏率。這將允許結合了本發明的特征的連接器或電子模塊被用于滿足未來可能頒布的更加苛刻的環境要求，例如燃料箱的碳氫化合物的排放。
應當注意，本發明的特征可以用于需要與環境隔離的任何電子模塊，并且本發明可以實現這樣的功能，而不需要灌封材料。應當理解，上述說明僅是對本發明的說明。在不脫離本發明的情況下，本領域的普通技術人員可以作出各種改變和修改。因此，本發明用于覆蓋所有這些落入權利要求范圍內的可替換方案、修改和變化。
權利要求
1.一種電連接器，包括電接觸件，包括導電基底和至少一層位于基底的第一部分上的密封覆層，其中密封覆層包括鉻和鋅中的至少一種；和包覆成型的電連接器殼體，其已經被包覆成型在密封覆層上的第一部分的至少一部分上，其中密封覆層防止在所述接觸件和包覆成型殼體之間的結合處形成通道，用于防止蒸氣流動穿過所述結合處。
2.如權利要求1所述的電連接器，其特征在于，導電基底包括銅合金。
3.如權利要求1所述的電連接器，其特征在于，殼體包括醛縮醇。
4.如權利要求1所述的電連接器，其特征在于，密封覆層包括鉻和鋅。
5.如權利要求1所述的電連接器，其特征在于，密封覆層包括基底上的電鍍沉積的覆層。
6.如權利要求1所述的電連接器，其特征在于，還包括鍍在基底的至少一個第二部分上的錫。
7.如權利要求6所述的電連接器，其特征在于，錫不位于密封覆層和基底之間。
8.一種包括如權利要求1所述的電連接器的燃料箱電連接器，其中殼體的尺寸和形狀被設計成安裝到燃料箱殼體。
9.一種燃料箱電連接器，包括多個電接觸件，每個電接觸件包括銅合金制成的基底元件、具有位于基底上的密封覆層的第一部分、和至少一個具有位于基底上的錫覆層的第二部分，其中所述至少一個第二部分包括適用于與第二電連接器形成電連接的接觸件的接觸區域，并且其中密封覆層包括電鍍沉積的無機覆層；和包覆成型的電連接器殼體，其已經被包覆成型在第一部分的至少一部分上，其中密封覆層位于接觸件和包覆成型的殼體之間的結合處，其中每個第二部分的至少一部分位于與用于與第二電連接器形成電接觸的結合處間隔開的位置上，并且其中殼體適用于連接到燃料箱殼體。
10.如權利要求9所述的燃料箱電連接器，其特征在于，所述電鍍沉積的無機覆層包括鉻和鋅中的至少一種。
11.如權利要求10所述的燃料箱電連接器，其特征在于，所述電鍍沉積的無機覆層包括鉻和鋅。
12.如權利要求9所述的燃料箱電連接器，其特征在于，所述殼體包括醛縮醇。
13.如權利要求9所述的燃料箱電連接器，其特征在于，錫不位于密封覆層和基底之間。
14.如權利要求9所述的燃料箱電連接器，其特征在于，錫選擇性地被電鍍到基底上。
15.一種制造電連接器的方法，包括下列步驟將無機覆層電鍍沉積到多個電接觸件的第一部分；將接觸件的第二部分鍍上錫；和將聚合物殼體包覆成型到接觸件上，其中殼體被包覆成型在接觸件上，同時在殼體與接觸件之間的結合處具有無機覆層以在結合處形成殼體和接觸件之間的密封，并且其中在包覆成型后殼體冷卻時，無機覆層提供粘附和密封，以便因此基本防止在包覆成型的殼體中在結合處形成通道或裂縫。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，無機覆層包括鉻和鋅中的至少一個。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，無機覆層包括鉻和鋅。
18.如權利要求15所述的方法，其特征在于，錫不位于電接觸件的無機覆層和基底之間。
19.如權利要求15所述的方法，其特征在于，錫被電鍍到接觸件的基底上。
20.如權利要求15所述的方法，其特征在于，聚合物材料包括被直接包覆成型到無機覆層上的醛縮醇。
全文摘要
一種電連接器包括電接觸件和包覆成型的殼體。電接觸件包括合金材料制成的導電基底和至少一層位于基底的第一部分上的密封覆層。密封覆層包括鉻和/或鋅。包覆成型的電連接器殼體被包覆成型到密封覆層上的第一部分的至少一部分上。密封覆層防止在接觸件和包覆成型的殼體之間的結合處形成通道，用于防止蒸氣和/或液體和/或其它流體流動穿過結合處。
文檔編號B29C45/14GK1934753SQ200580009154
公開日2007年3月21日 申請日期2005年3月11日 優先權日2004年3月22日
發明者艾倫·利奧·莫特 申請人:Fci公司