JP2006216908A - プリント配線板の保持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 落下衝撃等の外部応力に対する接合部の信頼性を向上すると共に、筐体よりプリント配線板の方が小さい場合でも保持可能なプリント配線板の保持構造を提供することを目的とする。
【解決手段】 携帯電話機において、表面実装部品１４が搭載されたプリント配線板８を下部筐体２へ保持する場合に、複数個の弾性的な保持部材１７をプリント配線板８に搭載し、フロントケース４またはリアケース５に設けた位置決めのための凹部１８にその保持部材１７の上端部を収容することで、プリント配線板８を保持している。
【選択図】 図２

Description

この発明は、プリント配線板の保持構造に関し、特に、衝撃に強い構造に関するものである。

携帯電話機等の電子機器内には、プリント配線板にＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｌａｙ）のような表面実装部品が多数はんだ付けにより表面実装されており、その接合部における接合信頼性の向上が求められている。携帯電話機においては、落下衝撃等の外部応力によってプリント配線板が局部的に変形し、接合部へ大きな応力が加わり、場合によっては接合部が破壊する。また、近年製品の高密度化や接合部の微細化が進んでおり、接合強度が更に低下する傾向にある。そのため、接合部に大きな応力が加わらない構造を創出し、接合部の信頼性を向上させることが重要である。

従来、表面実装部品を搭載したプリント配線板は複数のねじ止め用開口部を有し、筐体とねじ止めによって強固に保持されているため、落下衝撃等の外部応力によってプリント配線板が変形し、接合部へ大きな応力が加わり、接合部が破壊していた。この接合部破壊を防止するために様々な方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の方法では、硬質樹脂を用いた上部外側筐体、下部外側筐体各々の内側に、軟質樹脂を用いた上部内側筐体、下部内側筐体を一体的に成形し、開口部に段差を設けるとともに、上部内側筐体に切欠き部を設ける。この切欠き部にプリント配線板を嵌め込む。上部外側筐体と下部外側筐体を組み合わせるとき、下部内側筐体で押さえることにより、プリント配線板の保持を行う。この時、下部内側筐体は大きめなので、変形してプリント配線板を押さえる。この筐体構造によれば、内側筐体を構成する軟質樹脂の弾性により、外部から加わる衝撃からプリント配線板を保護することができる。

特開平８−１８６４０号公報

従来のプリント配線板の保持構造は、以上のように構成されていたので、携帯電話機等における落下衝撃やキー押し時の応力などに対して、表面実装部品とプリント配線板との接合部が破壊するという課題があった。

また、特許文献１に記載されている構造では、下部筐体と上部筐体にプリント配線板を嵌め込むことでプリント配線板を保持しているため、プリント配線板が筐体よりも小さい場合には保持できず、プリント配線板と筐体がほぼ同じ大きさである必要がある。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、落下衝撃等の外部応力に対する接合部の信頼性を向上すると共に、筐体よりプリント配線板の方が小さい場合でも保持可能なプリント配線板の保持構造を提供することを目的とする。

この発明は、電子部品が取り付けられたプリント配線板と、このプリント配線板の表面に一端が取り付けられ、弾性を有する保持部材と、内壁に設けられた凹部に、前記保持部材の他端を収容する筐体とを備え、前記プリント配線板を、前記筐体内部に、揺動自在に保持するプリント配線板の保持構造である。

この発明によれば、弾性を有する保持部材によって衝撃が和らげられるので、落下衝撃等の外部応力に対する接合部の信頼性を向上する効果が得られる。また、筐体内壁に設けられた凹部に一端が収容された弾性部材によってプリント配線板が保持されているので、筐体にプリント配線板を嵌め込む場合と比べて、プリント配線板の形状、配置、大きさが、筐体内壁の形状、配置、大きさに依存しなくなる。従って、保持するプリント配線板の大きさを小さくすることができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係る携帯電話機の概略構造を示す断面図である。携帯電話機１は、下部筐体２と、この下部筐体２に対して一端が回転可能に取り付けられた上部筐体３を備える。図示しないが、下部筐体２は、フロントケース４とリアケース５が爪で嵌合された状態で形成されている。また、リアケース５の下部には電池１２が収納されており、電池カバー１３によって蓋がされている。プリント配線板８とその上部のキー基板７、携帯電話機１の後部に配置された充電用コネクタ等９は、可撓性プリント配線板１０で接続用コネクタ１１を介して相互に接続されている。

続いて、図１中のＡ部の構造についてより詳細に説明する。図２は、図１の携帯電話機の要部（Ａ部）を示す断面図である。フロントケース４の内壁には爪１６が一体成形されており、スイッチシート１５が上面に貼付されたキー基板７が、爪１６によってフロントケース４に固定されている。スイッチシート１５とフロントケース４の間には、フロントケース４のキー溝形状に合わせた位置にキーラバー６が狭持されている。スイッチシート１５にはメタルドームがキーラバー６のキー配列と同様に配列されている。キーラバー６のキースイッチを押すとメタルドームが押圧されて反転し、キー基板７に設けられたパッドに接触することでキー操作が行なわれる。

下部筐体２に搭載されるプリント配線板８は、裏面に複数の表面実装部品１４がはんだ付けされている。また、保持部材１７が片面当たり最低３個以上、両面で６個以上はんだ付けされている。保持部材１７を用いた製造方法としては、保持部材１７が金属製であるのではんだ付けが可能であり、他の表面実装部品１４と一括してリフローはんだ付けで製造することができる。

また、フロントケース４及びリアケース５において、プリント配線板８に搭載されている保持部材１７の位置と合致した箇所に位置決め用として凹部１８を設けている。更に、フロントケース４に取り付けられているキー基板７及び貼付されたスイッチシート１５については位置決め孔１９が設けられており、保持部材１７の上端部（ピン部１７ｂ）が位置決め孔１９を挿通してフロントケース４に設けてある凹部１８に到達する構造となっている。

図３は、図２中の保持部材１７の詳細を示す図である。保持部材１７は、保持部１７ｃとピン部１７ｂの間にバネ１７ａを配置している。バネ１７ａによりピン部１７ｂがスライド自在な構造となっている。フロントケース４及びリアケース５の凹部１８に、プリント配線板８に搭載された保持部材１７のピン部１７ｂが収容されるので、プリント配線板８に対して水平方向への動きは抑制される。その一方で、プリント配線板８に対して垂直方向への動きは、保持部材１７の伸縮動作によって自由度がある状態となる。また、保持部材１７は、図３の形状に限定されず、弾性的に伸縮する構造を有するものであれば種々の形状を採用することができる。

次に、動作について説明する。図４は、図２の携帯電話機の要部の動作を示す断面図である。携帯電話機１が落下衝撃等の外力を受けた場合、プリント配線板８と表面実装部品１４との接合部において破壊が発生する恐れがある。携帯電話機１が落下衝撃等の外力を受けた場合に、先ず筐体に力が加わる。続いて、その力がそのままプリント配線板８に応力として加わり、プリント配線板８に局部的な撓みを発生させ、プリント配線板８と表面実装部品１４との接合部に破壊が生じるものと考えられる。

実施の形態１に係る携帯電話機１は、プリント配線板８両面に保持部材１７を片面最低３個以上実装しており、このプリント配線板８をフロントケース４及びリアケース５で狭持しているため、保持部材１７の伸縮により、プリント配線板８に対して垂直方向への自由度を確保している。また、先に述べたように、水平方向への自由度はなく、位置決めされている。図４では、筐体が外力（矢印）を受けて、プリント配線板８の上面側の保持部材１７が収縮している様子が描かれている。

従って、図４のように携帯電話機１に落下衝撃等の外力を受けた場合でも、保持部材１７の伸縮によってプリント配線板８全体の上下動を可能とし、かつ水平方向への位置ずれはないので、プリント配線板８の局部的な変形を抑制することができる。その結果、プリント配線板８と表面実装部品１４の接合部での破壊の発生を防止することが出来る。また、保持部材１７がフロントケース４及びリアケース５の凹部１８に収容されるようにプリント配線板８上に配置さえすれば、プリント配線板８の大小に関係なく、常にプリント配線板８を保持することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、弾性を有する保持部材１７によって衝撃が和らげられるので、落下衝撃等の外部応力に対する接合部の信頼性を向上する効果が得られる。また、筐体内壁に設けられた凹部１８に一端が収容された保持部材１７によってプリント配線板８が保持されているので、筐体にプリント配線板を嵌め込む場合と比べて、プリント配線板の形状、配置、大きさが、筐体の内壁の形状、配置、大きさに依存しなくなる。従って、保持するプリント配線板８の大きさを小さくすることができる。更に、プリント配線板用の保持部材１７を金属製とすることで、他の表面実装部品と保持部材１７とがプリント配線板８の同一平面上に設けられている場合に、他の表面実装部品１４と一括してリフローはんだ付けが可能となり、作業性が大幅に向上する効果が得られる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。図５は実施の形態２に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。また、図６は、図５中の保持部材２０の詳細を示す図である。携帯電話機については、今後より薄型化が求められるものと予想される。そこで、プリント配線板８の表面実装部品１４が未搭載の面において、実施の形態１で用いた保持部材１７よりも高さが低く、かつ金属製でバネ的な弾性を有する保持部材２０を配置することで、将来の薄型化に対応することが出来る。

図５において、フロントケース４には、保持部材２０の大きさに応じた凹部２１を設け、スイッチシート１５及びキー基板７にも同様の大きさの位置決め孔２４を設けている。従って、実施の形態１と同様に、プリント配線板８に対して水平方向への動きは抑制されるが、垂直方向への動きは保持部材２０のバネ弾性によって自由度がある状態となる。その他の構成については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。なお、保持部材２０を設置する面は、設置スペースが確保できればプリント配線板のいずれの面であってもよい。また、保持部材２０は図６のように曲げ形成された形状に限定されず、板バネや皿バネ等、バネ的な弾性を有するものであれば種々の形状を採用することができるが、水平方向への動きがない物が望ましい。

以上のように、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、プリント配線板８の局部的な変形を伴わないためプリント配線板８と表面実装部品１４との接合部にも応力が加わらず、破壊を防ぐことができる効果がある。また、プリント配線保持部材２０についても金属製であるため、他の表面実装部品１４と一括してリフローはんだ付けが可能となる効果がある。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について説明する。図７は実施の形態３に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。実施の形態３では実施の形態１の構造に追加して、プリント配線板８の隣に更にプリント配線板２２をピン２３でフロントケース４に固定している。プリント配線板８とプリント配線板２２は、相互に可撓性プリント配線板１０で接続されている。ここで、プリント配線板２２上には表面実装部品１４を搭載せず、或いは搭載するとしても、プリント配線板２２との接合部の強度が確保できるような表面実装部品を搭載する。

図７に示すように、分割基板であっても、特に接合部の信頼性を要求される部分に対して保持部材１７を配置して衝撃を緩衝させ、接合部の信頼性があまり要求されない部分については従来通りの固定方式を採用することが出来る。また、図７のプリント配線板２２について、ピン２３の代わりにねじ留めによる固定構造としてもよい。更に、プリント配線板８については、保持部材１７の代わりに実施の形態２の保持部材２０を用いることもできる。

また、近年、携帯電話機の筐体の側壁には、ＳＤメモリカード収容ケースやＵＳＢ端子が固定されている。ＳＤメモリカードやＵＳＢ端子と導通を取るパッドの位置が上下に変動した場合には、ＳＤメモリカード収容ケースやＵＳＢ端子がプリント配線板から剥がれたり、プリント配線板と前述のパッドとの接合部に応力が加わる恐れがある。そこで、実施の形態３では、前述のパッドのような位置が変動するのが好ましくない部分（外部装置接続部）を有するプリント配線板２２を、揺動自在なプリント配線板８と重ねずに筐体内壁に固定している。

以上のように、この実施の形態３によれば、プリント配線板が分割された構成であっても、保持部材１７や保持部材２０を配置することで、実施の形態１、２と同様にプリント配線板と表面実装部品の接合部の信頼性を高める効果がある。また、プリント配線板の固定位置の自由度や基板構造の選択性が増す効果がある。更に、外部装置接続部を有するプリント配線板２２を、揺動自在なプリント配線板８と重ねずに配置できるので、薄くて衝撃に強いプリント配線板の保持構造を実現する効果がある。

実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４について説明する。実施の形態１〜３では、キー基板７が、プリント配線板８に重なる位置に配置されていた。キー基板７に搭載されているメタルドームは、押圧されることによって十分変形する必要があるため、キー基板７が上下に移動することは好ましくなかった。そこで、実施の形態４では、図７のプリント配線板２２のように、キー基板７をプリント配線板８と重ねずに、筐体内壁に固定している。

以上のように、この実施の形態４によれば、実施の形態１、２の効果に加えて、キー基板７をプリント配線板８と重ねずに配置することが可能であるので、薄くて衝撃に強いプリント配線板の保持構造を実現する効果がある。

この発明の実施の形態１に係る携帯電話機の概略構造を示す断面図である。 図１の携帯電話機の要部（Ａ部）を示す断面図である。 図２中の保持部材の詳細を示す図である。 図２の携帯電話機の要部の動作を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。 図５中の保持部材の詳細を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。

符号の説明

１ 携帯電話機、２ 下部筐体、３ 上部筐体、４ フロントケース、５ リアケース、６ キーラバー、７ キー基板、８ プリント配線板、９ 充電用コネクタ等、１０ 可撓性プリント配線板、１１ 接続用コネクタ、１２ 電池、１３ 電池カバー、１４ 表面実装部品、１５ スイッチシート、１６ 爪、１７ 保持部材、１７ａ バネ、１７ｂ ピン部、１７ｃ 保持部、１８ 凹部、１９ 位置決め孔、２０ 保持部材、２１ 凹部、２２ プリント配線板、２３ ピン、２４ 位置決め孔。

Claims (6)

1. 電子部品が取り付けられたプリント配線板と、
   このプリント配線板の表面に一端が取り付けられ、弾性を有する保持部材と、
   内壁に設けられた凹部に、前記保持部材の他端を収容する筐体とを備え、
   前記プリント配線板を、前記筐体内部に、揺動自在に保持することを特徴とするプリント配線板の保持構造。
2. 前記電子部品は、前記プリント配線板に、表面実装されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の保持構造。
3. 前記保持部材は、前記プリント配線板とはんだ付け可能であることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の保持構造。
4. 前記保持部材は、前記プリント配線板と前記電子部品とを接合するはんだが塗布されている前記プリント配線板上の面と、同一平面上に取り付けられていることを特徴とする請求項３記載のプリント配線板の保持構造。
5. 前記筐体内部に固定して設けられた他のプリント配線板を備え、
   この他のプリント配線板に、外部装置接続部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の保持構造。
6. 前記筐体内壁に固定して設けられた他のプリント配線板を備え、
   この他のプリント配線板に、押圧されて上記他のプリント配線板に信号を入力する入力キーが設けられていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の保持構造。
   

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