JP2007141686A - ロック構造及び子基板の親基板への装着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低背化を実現しつつ、子基板と親基板との確実なロックを実現することのできるロック構造を提供する。
【解決手段】子基板の一端部以外の端部に装着されるロック部材を備え、一端部がカードエッジコネクタに挿入された子基板を、一端部側を中心にして回動して、子基板に装着されたロック部材を、固定部材に固定することにより、子基板を親基板に略平行な状態に保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、子基板を親基板に電気的に接続するカードエッジコネクタと共に用いられ、子基板を親基板に保持するためのロック構造及び子基板を親基板に装着する方法に関する。

メモリモジュールその他のカード（子基板）を回路基板（親基板）に電気的に接続するためのカードエッジコネクタとともに用いられ、カードを回路基板に保持する構造としては、例えば特許文献１に示すラッチがある。

このラッチは、回路基板に実装されるカードエッジコネクタとは別個に設けられ、回路基板において、カードエッジコネクタと対向する位置に実装される。このラッチは、カードの長手方向端部に相当する位置において、いったん上方に突出した後に、カードエッジコネクタ側へ延びるように形成、配置されたラッチ部を備えている。

カードは、コンタクトが設けられた一端部をカードエッジコネクタに挿入され、この一端部側を中心に回転させることにより、他端部側がラッチ部に誘い込まれ、内部に係止される。これにより、カードは、上方への移動が規制され、回路基板と略平行な状態でロックされる。
特開２００４−２３５１４２号公報

しかしながら、上述のラッチにおいては、カードの誘い込みとロックを実現するために、ラッチ部の位置を、ロックした後のカードの上面位置より高く設定する必要があった。このため、ラッチの低背化は困難であった。これは、カードエッジコネクタとラッチが一体となったコネクタでも同様である。

さらに、上述のラッチのようにラッチ部によりカードを係止する構造においては、ラッチ部内へカードを嵌め込むとき、及び、取り外すときに、カードとラッチ部とが互いに摺動する。このため、カードが傷ついたり、カードとラッチ部との摺擦によりカードから生じた粉状物、片状物により接触不良が発生することがあった。

また、ラッチを小型化すると、以下に述べるように、カードの挿入性とロック強度を両立させることが困難となるとともに、カードの挿入力が高くなるおそれが強い。まず、カード挿入性を高めるためには、例えば、ラッチ部にカードを誘い込むための傾斜面を形成する場合がある。しかし、傾斜面を設けたとしても、ラッチを小型化したことにより、カードとの摺動によるラッチ部の変形量が小さくなるため、カードをラッチ内に挿入するための力が大きくなり、挿入性が低下する。また、カードのロック強度については、これを高めるためにラッチ部を構成するばねの強度を高めることが考えられる。しかし、ラッチの小型化によりラッチ部の長さを十分確保することができないため、カードをラッチ内に挿入するための力が大きくなってしまう。このようにカードの挿入力が大きくなると、カードの挿入及び取り外しのときに、カードに不要な負荷がかかり、カードの変形や破損の原因となる。

さらにまた、従来のラッチでは、カードのカードエッジコネクタへの挿入が完了するまで、ラッチとカードとを接地させることができなかった。このため、作業者や、カード及び回路基板が装着されるアプリケーションが帯電した状態で、手作業等により子基板の装着した場合に、子基板が電気的損傷を受ける虞があった。

上記課題を解決するために、本発明のロック構造は、親基板に実装されたカードエッジコネクタに一端部が挿入される子基板を保持するためのロック構造であって、子基板の一端部以外の端部に装着されるロック部材を備え、一端部がカードエッジコネクタに挿入された子基板を、一端部側を中心にして回動して、子基板に装着されたロック部材を、固定部材に固定することにより、子基板を親基板に略平行な状態に保持することを特徴としている。

上記ロック部材は、子基板の複数の位置に装着することができる。

上記ロック部材は、本体部から互いに略平行に延びる保持部と腕部を備え、保持部と腕部とにより一端部以外の端部を挟着することにより、子基板に装着するとよい。

上記固定部材は、親基板に実装したものであってもよいし、親基板の部材の一部を用いても良い。さらに、親基板及び子基板が装着されるアプリケーションの部材の一部を用いることもできる。また、固定部材は、親基板とは別個の基板に実装することもできる。

上記ロック部材は、本体部と、この本体部と略平行に延びるばね部と、を備え、固定部材は平板状の支持部を備え、本体部とばね部により支持部を挟着することにより、子基板を親基板に保持することができる。

本発明の装着方法は、上記子基板の一端部を、親基板に実装されたカードエッジコネクタに挿入する工程と、子基板の一端部以外の端部にロック部材を装着する工程と、子基板の一端部がカードエッジコネクタに挿入された子基板を、一端部側を中心にして回動して、子基板に装着されたロック部材を固定部材に固定して、子基板を親基板に対して略平行な状態とする工程と、を備えることを特徴としている。

本発明によると、一端部がカードエッジコネクタに挿入された状態の子基板に装着されたロック部材を、親基板に対して固定することにより、子基板を親基板に対して略平行な状態に保持することができる。したがって、子基板を誘い込むための部材を必要とせず、かつ、子基板を親基板にロックした後で、子基板の上面より高い位置に子基板の上方への移動を規制する部材を配置する必要がない。このため、低背化を実現することができるとともに、子基板と親基板との確実なロックを実現することができる。

また、子基板の交換時に子基板に摺擦する、従来のラッチのような部材がないため、子基板へのダメージがなく、接触不良の発生を抑止できる。さらに、子基板の挿入力を低減できるとともに、子基板へ負荷（応力）がかかることを防止できる。

また、グランド部が形成された子基板及び金属製のロック部材を用いた場合は、子基板の交換作業中においても接地させることができるため、子基板が電気的損傷することを抑止できて好ましい。

さらに、親基板上に実装する必要があるのは固定部材又はそれに相当する部材のみですむため、従来のラッチに比べて、親基板上でロック構造のための実装占有面積を低減することができる。また、固定部材は金属以外の材料でも形成できるため、配線禁止領域を低減することができる。

以下、本発明にかかる実施形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。
本実施形態にかかるロック構造１０は、メモリモジュールその他のカード（子基板）４０を回路基板（親基板）５０に電気的に接続するカードエッジコネクタ６０と共に用いられるものであって、ロック部材２０と固定部材３０とを２個ずつ備える。カード４０は、その後方端部（一端部）４１（図５）がカードエッジコネクタ６０に挿入され、後方端部４１と対向する前方端部（他端部）４２にロック部材２０が装着された状態（図１（ａ））から、後方端部４１側を中心にしてカード４０を親基板５０に向かって回動し、ロック部材２０を固定部材３０に固定することにより、カード４０を回路基板５０に略平行な状態に保持（ロック）することができる（図１（ｂ））。

図２に示すロック部材２０は、本体部２１、腕部２２、２３、保持部２４、及び、ばね部２５を備え、例えば、りん青銅（Ｃｕ−Ｓｎ系銅合金）、ベリリウム銅（Ｃｕ−Ｂｅ系銅合金）、チタン銅（Ｃｕ−Ｔｉ系銅合金）、コルソン系銅合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金）その他の銅合金やステンレス鋼の順送金型によるスタンピング成形により形成し、その表面に、例えば、金、銅−錫、又は、錫−鉛によるめっき処理を施したものである。カード４０に装着されたときにカード４０の厚さ方向（図５のＤ方向）に延びる本体部２１の上部両端からは、腕部２２、２３が、同一面内においてカード４０の長手方向（図５のＬ方向）に沿って互いに平行に延設されている。本体部２１の下部中央からは、腕部２２、２３と平行な面内においてカード４０の長手方向に沿って保持部２４が延設されている。保持部２４の長手方向略中央には、腕部２２、２３側へ突出する係合凸部２４１が設けられている。本体部２１の上部中央からは、本体部２１とともに側面視略Ｕ字状となり、本体部２１と略平行に延びるばね部２５が設けられている。また、ばね部２５の本体部２１側の面の下方には、本体部２１側へ突出するロック凸部２５１が設けられている。

本体部２１、ばね部２５、腕部２２、２３、及び保持部２４は、先端に誘い込み部を形成したり、先端に行くほど板厚が小さくなるようなテーパー形状となっていることが好ましい。このような形態とすることにより、本体部２１とばね部２５との間へ固定部材３０の支持部３２を誘い込みやすくなり、腕部２２、２３と保持部２４との間へカード４０を誘い込みやすくなる。上述のように、腕部２２、２３をばね部２５の両側に形成すると、ロック部材２０のための材料取りにおいて有利である。なお、ロック部材２０は樹脂を成形することにより形成することもできる。
また、ロック部材２０は、複数個を一体にした形態でもよい。そのような形態としては、例えば、絶縁体からなるホルダーに複数個のロック部材２０を嵌入又は圧入することもできる。これらのうち嵌入する形態では、ホルダーは複数個のロック部材２０から着脱可能であって、カード４０へのロック部材２０の挟着時には保持治具として機能して、ロック部材２０のカード４０への装着作業を容易にすることができ、装着が終了したところでロック部材２０から分離することができる。これに対して、圧入する形態では、ホルダーは複数個のロック部材２０と一体化されており、カード４０へのロック部材２０の挟着時に保持治具として機能するだけでなく、ロック部材２０のカード４０への装着後は、ロック部材２０を外部から絶縁することができる。

また、保持部２４を腕部２２、２３の一方より幅広に形成すると、ロック部材２０をカード４０に対して安定して装着させることができるため好ましい。上述のロック部材２０では２本の腕部２２、２３を設けたが、カード４０に対する装着状態が安定していれば、その本数、その幅の大小関係は任意に設定することができる。

図３に示す固定部材３０は、実装部３１及び支持部３２を側面視略Ｌ字状に形成したものである。この固定部材３０は、例えば、りん青銅（Ｃｕ−Ｓｎ系銅合金）、ベリリウム銅（Ｃｕ−Ｂｅ系銅合金）、チタン銅（Ｃｕ−Ｔｉ系銅合金）、コルソン系銅合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金）その他の銅合金やステンレス鋼の順送金型によるスタンピング成形により形成し、その表面に、例えば、金、銅−錫、又は、錫−鉛によるめっき処理を施してなるものである。

実装部３１には、その幅方向中央に上方に突出した凸部３１１が形成されている。固定部材３０は、実装部３１の上面を吸着して、実装部３１の下面を回路基板５０の上面にはんだ付けすることにより実装される。このとき、実装部３１に凸部３１１が形成されているため、実装部３１の強度を高めることができるとともに、実装後の剥離強度も向上させることができる。

平板状の支持部３２は、固定部材３０が回路基板５０上に実装されたときに、実装部３１の端部から略直角に立ち上がるように形成されている。支持部３２には、支持部３２を本体部２１及びばね部２５で挟着したときにロック凸部２５１を受容することのできる貫通したロック孔部３２１が穿設されている。

なお、支持部３２は、先端に行くほど板厚が小さくなるようなテーパー形状を備えていることが好ましい。テーパー形状とすることにより、本体部２１とばね部２５との間へ支持部３２を誘い込みやすくなる。また、ロック孔部３２１は、ロック凸部２５１を受容できれば、有底の凹部でもよい。また、固定部材３０は、複数個を一体にしたものでもよく、略中央部に吸着面を設けると実装作業上好ましい。固定部材３０は、カードエッジコネクタ６０が実装された基板（回路基板５０）とは別な基板や、アプリケーションの一部に実装されてもよく、さらには、ロック部材２０を保持できれば、固定部材３０に代えて、回路基板５０上のほかの部材、カード４０及び回路基板５０が装着されるアプリケーションの筐体の一部、回路基板５０及びカード４０以外の基板を用いることもできる。

ロック部材２０、及び、対応する固定部材３０は、必要とするロック強度や、耐落下衝撃性に応じて、カード４０及び回路基板５０に対して、任意の位置に、任意の個数だけ、任意の間隔で配置することができる。上述の実施形態では、ロック部材２０を前方端部４２の両端に一つずつ配置したが、ロック部材２０と固定部材３０が対応していれば、例えば、ロック部材２０を前方端部４２の中央に一つだけ配置してもよいし、３つ以上配置してもよい。また、後方端部４１及び前方端部４２以外の端部や、下面４５上に配置することもできる。

図４に示すカードエッジコネクタ６０は、略直方体状の絶縁性のハウジング６２と、ハウジング６２の長手方向（図４における左右方向）に沿った２列状に取り付けられた複数のコンタクト６４、６５と、を備える。ハウジング６２には、カード４０を受容するための受容凹部６６が、その前面から凹設されている。受容凹部６６内には、ハウジング６２の長手方向中央からずれた位置に、カード４０の逆差しを防止するための突起部６７が形成されている。ハウジング６２は、絶縁性の合成樹脂を成形することによって形成される。

２列状のコンタクト６４、６５は、金属板を打ち抜き加工することにより形成され、ハウジング６２の後方側からハウジング６２に圧入固定され、受容凹部６６内に先端が延出する。コンタクト６４、６５は、受容凹部６６内にカード４０が受容されたときに、カード４０の上面４４（図５参照）の後方端部４１側に設けられた接触部（不図示）にコンタクト６４が、カード４０の下面４５の後方端部４１側に設けられた接触部（不図示）にコンタクト６５が、それぞれ接触するように配置されている。ハウジング６２の幅方向両端（図４における紙面直交方向）からはテール部６８（図６参照）が外側へ延出しており、このテール部６８を回路基板５０にはんだ付けすることによりカードエッジコネクタ６０は回路基板５０に固定される。

図５に示すカード４０は、例えば、Mini-PCI Express規格のカード、SO-DIMM(Small Outline Dual-in-line Memory Module)その他の周知のメモリモジュールであって、略平板状の形状を有している。カードエッジコネクタ６０に挿入される後方端部４１側の上面４４及び下面４５には、後方端部４１の幅方向（同図のＷ方向）に並んだ複数の接触部（不図示）が設けられている。なお、接触部は周知形状であるため図示を省略している。後方端部４１には、カード４０がハウジング６２内に挿入されたときに突起部６７が嵌入する切り欠き部４１０が形成されている。後方端部４１と対向する前方端部４２の幅方向両端部には、カード４０を厚さ方向に貫通する係合孔部４６、４７が、それぞれ設けられている。

つづいて、カード４０の回路基板５０への装着手順について、図６〜図８を参照しつつ説明する。まず、カードエッジコネクタ６０及び固定部材３０を回路基板５０上に実装する。カードエッジコネクタ６０は、テール部６８を所定位置にはんだ付けすることにより、回路基板５０上に固定する。固定部材３０は、カード４０の前方端部４２側に装着されたロック部材２０に対応する位置に、実装部３１を回路基板５０上にはんだ付けすることにより、回路基板５０上に固定する（図６）。

一方、カード４０の前方端部４２の両端部にはロック部材２０が装着される。ロック部材２０は、腕部２２及び腕部２３と、保持部２４と、で前方端部４２を挟着するとともに、係合凸部２４１がカード４０の係合孔部４６、４７内に嵌入することにより、カード４０に固定される（図７、図８（ｃ））。

なお、ロック部材２０のカード４０への装着は、カード４０をカードエッジコネクタ６０へ挿入する前でもよいし、挿入後であってもよい。また、腕部２２及び腕部２３と、保持部２４との間隔を調整し、又は、ロック部材２０を構成する材料の変更により、ロック部材２０を、カード４０に対して自由度を持って装着させると、ロック部材２０と固定部材３０との位置ズレを容易に吸収させることができる。また、ロック部材２０は、例えばはんだ付けにより、カード４０に固定してもよい。あるいはカード４０に係合孔部４６、４７が形成されていない状態では、腕部２２、２３と保持部２４との弾性力（カード４０を挟持する力）で保持させてもよく、この場合においても、固定部材と係合することでカード４０を固定することができる。さらに、アプリケーションの部材の一部に一体に設けてもよい。

次に、後方端部４１よりも前方端部４２の方が回路基板５０から離間した、回路基板５０に対して傾いた状態で、カード４０の後方端部４１をハウジング６２内へ挿入する（図８（ａ））。このとき、後方端部４１は、コンタクト６４の列とコンタクト６５の列とで挟まれるように挿入される。これにより、後方端部４１の上面４４側に設けた接続部がコンタクト６４と、下面４５側に設けた接続部がコンタクト６５と、それぞれ電気的に接続される。このときはまだ、カード４０は回路基板５０に対して回動可能な非ロック状態である。なお、カード４０の挿入の際には、カードエッジコネクタ６０に形成された突起部６７がカード４０に形成された切り欠き部４１０に入り込む。よって、カード４０を上下面逆さまにして挿入したとしても、突起部６７及び切り欠き部４１０は幅方向中央からずれた位置に形成されているため、突起部６７が切り欠き部４１０に入り込まず、カード４０の逆差しを防止することができる。

つづいて、後方端部４１側を中心として、前方端部４２側を回路基板５０へ近づけるように、カード４０と回路基板５０とが略平行となるまで、カード４０を回動する。この間、まず、本体部２１とばね部２５との間に支持部３２が挿入される。カード４０をさらに回動すると、支持部３２に設けたロック孔部３２１内に、ばね部２５からカードエッジコネクタ６０側へ突出するロック凸部２５１が嵌入し、ロック部材２０と固定部材３０とが係合される。このとき、カード４０と回路基板５０とは互いに平行となる。さらに、ロック部材２０の弾性力により、支持部３２が本体部２１とばね部２５とで挟持され、かつ、ロック凸部２５１がロック孔部３２１内に保持される。これにより、カード４０が回路基板５０に対してロックされて、カード４０の移動が規制される（図８（ｂ）、（ｃ））。以上により、カード４０の回路基板５０への装着が完了する。

ロック部材２０と固定部材３０が係合することによるロック状態は、ばね部２５を本体部２１から離間するように引きつつ、ロック部材２０及び前方端部４２を回路基板５０から離間する方向に持ち上げることにより、解除することができる。

また、ばね部２５の弾性力や、ロック凸部２５１とロック孔部３２１との係合する寸法を調整することにより、ロック状態からカード４０の前方端部４２を引き上げることで解除させることも可能である。

以上のように、本実施形態のロック構造では、後方端部４１がカードエッジコネクタ６０に挿入された状態のカード４０を回動して、カード４０に装着されたロック部材２０を、回路基板５０の固定部材３０に対して固定することにより、カード４０を回路基板５０に対して略平行な状態に保持（ロック）することができる。したがって、カード４０を誘い込むための部材が必要でなく、かつ、カード４０を回路基板５０にロックした後で、カード４０の上面４４より高い位置にカード４０の移動を規制する部材を配置する必要がない。このため、低背化、及び、カード４０と回路基板５０との確実なロックを同時に実現することができる。

また、従来のラッチのように、カード４０の交換時にカード４０に摺擦する部材がないため、カード４０へのダメージがなく、接触不良の発生を抑止できる。さらに、カード４０の挿入力を低減できるとともに、カード４０へ負荷（応力）がかかることを防止できる。
カード４０としてMini-PCI Express規格のもののようにグランド部が形成されているものを用い、ロック部材２０を金属で形成した場合は、カード４０の交換作業中に接地させることができる。

さらに、回路基板５０上に実装する必要があるのは固定部材３０又はそれに相当する部材のみですむため、従来のラッチに比べて、回路基板５０上でロック構造のための実装占有面積を低減することができる。また、固定部材３０は金属以外の材料でも形成できるため、配線禁止領域を低減することができる。

また、本実施形態にかかるロック構造は、後方端部４１及び前方端部４２の長さの方が、これらを結ぶ距離より長い横長タイプのカード４０に適用できることはもちろん、従来のラッチでは対応が困難であった縦長タイプにも容易に適用することができる。従来のラッチでは、ラッチの外形拡大によるコスト増大、スペース上の問題、リフロー時のアライメント管理、実装機対応の可否その他の問題があったが、本実施形態にかかるロック構造ではこのような問題がないからである。

本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

本発明の実施形態に係るロック構造の構成を示す斜視図であって、（ａ）は非ロック状態を、（ｂ）はロック状態を示す図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るロック部材の構成をばね部側前方から見た斜視図、（ｂ）は保持部側下方から見た斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る固定部材の構成を実装部側後方から見た斜視図、（ｂ）は支持部側前方から見た斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るカードエッジコネクタの構成を示す正面図、（ｂ）はその背面図である。 本発明の実施形態に係るカード４０の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る回路基板にカードエッジコネクタ及び固定部材を装着した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るカードにロック部材を装着した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るカードを回路基板にロックするまでの工程を示す図であって、（ａ）は非ロック状態を示す側面図、（ｂ）はロック状態を示す側面図、（ｃ）はロック凸部及びロック孔部を通る拡大縦断面図である。

符号の説明

１０ ロック構造
２０ ロック部材
２１ 本体部
２２ 腕部
２３ 腕部
２４ 保持部
２５ ばね部
３０ 固定部材
３１ 実装部
３２ 支持部
４０ カード（子基板）
４１ 後方端部（一端部）
４２ 前方端部（他端部）
５０ 回路基板（親基板）
６０ カードエッジコネクタ

Claims (9)

1. 親基板に実装されたカードエッジコネクタに一端部が挿入される子基板を保持するためのロック構造であって、
   前記子基板の前記一端部以外の端部に装着されるロック部材を備え、
   前記一端部が前記カードエッジコネクタに挿入された前記子基板を、前記一端部側を中心にして回動して、前記子基板に装着された前記ロック部材を、固定部材に固定することにより、前記子基板を前記親基板に略平行な状態に保持することを特徴とするロック構造。
2. 前記ロック部材は、前記子基板の複数の位置に装着される請求項１記載のロック構造。
3. 前記ロック部材は、本体部から互いに略平行に延びる保持部と腕部を備え、前記保持部と前記腕部とにより前記一端部以外の端部を挟着することにより、前記子基板に装着される請求項１又は請求項２記載のロック構造。
4. 前記固定部材は前記親基板に実装されている請求項１〜３のいずれか１項記載のロック構造。
5. 前記固定部材は前記親基板の部材の一部である請求項１〜３のいずれか１項記載のロック構造。
6. 前記固定部材は、前記親基板及び前記子基板が装着されるアプリケーションの部材の一部である請求項１〜３のいずれか１項記載のロック構造。
7. 前記固定部材は、前記親基板とは別個の基板に実装されている請求項１〜３のいずれか１項記載のロック構造。
8. 前記ロック部材は、本体部と、この本体部と略平行に延びるばね部と、を備え、前記固定部材は平板状の支持部を備え、前記本体部と前記ばね部により前記支持部を挟着することにより、前記子基板を前記親基板に保持する請求項１〜７のいずれか１項記載のロック構造。
9. 子基板の一端部を、親基板に実装されたカードエッジコネクタに挿入する工程と、
   前記子基板の前記一端部以外の端部にロック部材を装着する工程と、
   前記子基板の一端部が前記カードエッジコネクタに挿入された前記子基板を、前記一端部側を中心にして回動して、前記子基板に装着された前記ロック部材を固定部材に固定して、前記子基板を前記親基板に対して略平行な状態とする工程と、
   を備えることを特徴とする子基板の親基板への装着方法。

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