JP2007266406A - 基板の把持構造およびその把持構造を用いた電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】折り曲げて立体的に配置された複数枚の基板において、基板の間にスペーサを配置し、平面方向に全て同時に調整、位置決めした状態を維持しながらネジ等を貫通するという組立性の悪さ、あるいは冶具を使用する場合には、非常に煩雑な冶具が必要となるという課題、基板に貫通穴を設け、その周囲にスペーサの底面を配置するため、その部分には部品を実装することができず、大幅な実装面積の低下となるという課題、基板と基板の間毎にスペーサが必要であり、全体を把持するために貫通するネジ、ナット等非常に部品点数が多くなる課題に対し、組立性の改善、部品実装面積の拡大、組立に必要な部品点数削減が可能な基板の把持構造およびその把持構造を用いた電子制御装置を提供する。
【解決手段】複数の基板を、該基板厚み方向に多段に積層配置する把持構造とし、該基板の外周の端部を把持する一組の把持手段により該基板を両側から挟み込み把持する。
【選択図】図１

Description

本発明は電子制御装置の分野、特に駆動制御装置におけるサーボモータの小型エンコーダ等において、プリント基板の小型化と高密度化を図った基板の把持構造およびその把持構造を用いた電子制御装置に関するものである。

電子制御装置の小型化に関して、プリント基板配置を省スペース化する手段として、従来、複数枚の基板を基板厚み方向に立体的に配置し、各々の間にスペーサを配置することにより、必要な間隔を設けることが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００５−２２９０９２号公報

しかしながら、従来の技術では、基板厚み方向に立体的に配置された複数枚の基板及びその間に配置したスペーサを平面方向に全て同時に調整、位置決めした状態を維持しながらネジ等を貫通させなければならず、組立性が悪いという課題を有していた。また、冶具を使用する場合には、非常に煩雑な冶具が必要となるという課題を有していた。

また、従来技術では、基板に貫通穴を設け、その周囲にスペーサの底面を配置するため、その部分には部品を実装することができず、大幅な実装面積の低下となるという課題を有していた。

更に、従来技術では、基板と基板の間毎にスペーサが必要であり、複数枚の基板全体を把持するために貫通するネジ、ナット等非常に部品点数が多くなるという課題を有していた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、小型高密度実装基板を有する電子制御装置において組立性の改善、部品実装面積の拡大、組立に必要な部品点数削減、が可能な基板の把持構造およびその把持構造を用いた電子制御装置を提供することを目的としたものである。

この発明に係る基板の把持構造は、複数の基板を、該基板厚み方向に多段に積層配置する把持構造であって、該基板の外周の端部を把持する一組の把持手段により該基板を両側から挟み込み把持するものである。

また、前記把持手段の最上部および最下部に突起部を有し、前記複数の基板において最上部の基板および最下部の基板には切欠部を有し、それぞれ該突起部と切欠部を嵌合することによって複数の基板を把持するものである。

また、前記把持手段における前記基板は該基板同士を電気的・機械的に接続するフレキシブル部を備えたものである。

本発明によれば、従来技術における、ネジを各基板に貫通するために各基板を位置決めする必要がある問題点、およびスペーサを平面方向に同時に位置決めした状態を保持する必要がある問題点、更には組立が困難であるという問題点が無くなり、容易に複数基板を位置決め把持でき、組立性が改善できるという効果がある。特に小型基板で基板数が多い場合は、この効果が顕著である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図を用いて説明する。
図１は本実施形態である基板の把持構造を示す図で、電子制御装置に用いられるエンコーダの基板構造を具体的な例にあげて図示したものである。
図１（ａ）が基板構造の断面図、図１（ｂ）が側面図を示している。図１において、電子制御装置１０８は、上基板１０３（最上部の基板）、中基板１０５（最上部の基板および最下部の基板以外の基板）、下基板１０６（最下部の基板）、基板ホルダー１０４（把持手段）により構成されており、各基板には電子部品１０１が搭載され、フレキシブル部（フレキシブル・プリント基板、Flexible Printed Circuit）（以下、ＦＰＣと称す）１０７により各基板間が接続されている。受光素子１０２は下基板１０６に搭載されている電子部品１０１のひとつである。尚、ＦＰＣとは樹脂フィルム上に印刷等により回路を形成した屈曲性のある基板のことである。

図２は本把持構造を有したエンコーダの全体構造図を示しており、図２（ａ）が断面図、図２（b）が側面図を示している。図２において、モータ軸２１０、パターン円板２０９、ハウジング２０８、発光素子２０３、受光素子１０２はエンコーダ固有の構成要素である。
尚、全ての図において同一の機能を有する構成要素については同一符号を付している。

尚、「エンコーダ」は産業機器、主にＦＡ分野で使用されるサーボモータの回転検出器として使用される電子制御装置である。図２に示すパターン円板２０９には光透過部と非透過部によりパターンが形成されており、発光素子２０３から発光された光がパターン円板２０９を通ることにより変調され、受光素子１０２に到達する。受光素子１０２で光の変調信号を電気信号に変換することにより回転位置を検出することができるものであり、小型・軽量化を要求されている電子制御装置のひとつである。

図３は本発明において把持される基板の一実施形態を示した図であり、図４は把持に用いる基板ホルダー１０４の一実施形態を示した三面図である。
基板は図３に示すように、上基板１０３、中基板１０５、下基板１０６で構成され、ＦＰＣ１０７により各々が電気的・機械的に接続されている。中基板１０５は四隅にガイド用切欠３０２が形成されており、これをガイドにして、図４の基板ホルダー１０４が図３における上下方向から、中基板１０５を挟み込む。（後述する図５参照）上基板１０３、下基板１０６にはそれぞれ２か所のＵ字型切欠３０１が形成されており、図4の基板ホルダー１０４における基板用突起部４０１と嵌合することにより、基板を精度よく位置決めすることができる。

図４に示す基板ホルダー１０４は前述のように、中基板１０５と当接するための基板ガイド部４０４及び、上基板１０３または下基板１０６を精度よく位置決めするための基板用突起部４０１を有している。図４の実施形態では、図３における中基板１０５の四隅に形成されたガイド用切欠３０２と当接するように基板ガイド部４０４の形状が定められており、容易に位置決めすることが可能となっている。また基板ホルダー１０４は２個を組合わせて使用し、中基板１０５を左右から挟みこむ構造となっているが、各々が対向する基板ホルダー１０４と精度よく位置決めするため、嵌合用突起部４０３と嵌合用陥没部４０２を設けてある。

尚、本実施形態では、上基板１０３または下基板１０６に２か所のＵ字型切欠３０１が形成されているが、このＵ字型切欠３０１は何か所であってもよく、電子制御装置において必要とされる基板の位置決め精度、振動等に対する耐環境性などに応じて適宜選択すればよい。同様の理由により、中基板１０５に形成されている四隅のガイド用切欠３０２、基板ホルダー１０４に形成されている２ヵ所の基板ガイド部４０４、も何か所であってもよい。

図５及び図６は本実施形態である基板の把持構造の製造工程の一実施例を示した図である。また、図８は把持構造の製造工程をフローチャートで示した図である。
図５に示すように、基板ホルダー１０４の嵌合用突起部４０３に接着剤５０１を塗布する。（ステップＳ１１０）次に、中基板１０５を左右から挟み込み、嵌合用突起部４０３を対向する基板ホルダー１０４の嵌合用陥没部４０２に嵌合させ、接着固定する。（ステップＳ１２０）

次に図６（ａ）に示すように、図５において組立てられた中基板１０５と基板ホルダー１０４における基板ホルダー１０４の下側四隅に接着剤５０１を塗布し（ステップＳ１３０）、下基板１０６を１８０度回転させ（ステップＳ１４０）、図６（ｂ）に示すように基板ホルダー１０４の下側の基板用突起部４０１（把持手段の最下部に形成した突起部）に、下基板１０６（最下部の基板）のＵ字型切欠３０１を嵌合させ、（ステップＳ１５０）接着剤５０１を硬化させる。（ステップＳ１６０）同様に、基板ホルダー１０４の上側四隅に接着剤５０１を塗布し（ステップＳ１７０）、上基板１０３を１８０度回転させ（ステップＳ１８０）、図６（ｃ）に示すように基板ホルダー１０４の上側の基板用突起部４０１（把持手段の最上部に形成した突起部）に、上基板１０３（最上部の基板）のＵ字型切欠３０１を嵌合させ、（ステップＳ１９０）接着剤５０１を硬化させる。（ステップＳ２００）

この際、図３のように上基板１０３、中基板１０５、下基板１０６が、ＦＰＣ１０７により電気的・機械的に接続されているため、ＦＰＣ１０７が持つ柔軟性により位置決めを厳密に行う必要なくなり、また３つの基板がバラバラになることがないため、組立が容易となる。

図７は本実施形態である基板の把持構造により完成した電子制御装置１０８を、エンコーダとして完成させる手順を示した図である。図７において、ハウジング２０８の上面に接着剤５０１を塗布し受光素子１０２をパターン円板２０９に対し最適な位置に調整した状態で接着固定させ、図２に示したようなエンコーダの全体構造が完成する。

上記実施の形態によれば、従来技術における、ネジを各基板に貫通するために各基板を位置決めする必要があり、スペーサを平面方向に同時に位置決めした状態を保持する必要があり、組立が困難であるという問題点が無くなり、非常に容易に複数基板を位置決め把持でき、組立性が改善できるという効果がある。特に小型基板で基板数が多い場合は、この効果が顕著である。

更に、従来技術における、ネジやスペーサによって基板間を把持することで、ネジの貫通部分には部品が実装できないという問題点、あるいは貫通穴の周囲にスペーサの底面を配置する必要があり部品を実装できないという問題点が無くなり、部品の実装面積を拡大させるという効果がある。

尚、該基板を両側から挟み込み把持するため該基板の外周の端部に部品の実装ができないが、元々、基板の端部には部品を実装できないクリアランス部分があり、本発明による部品実装面積の減少は、従来技術による部品実装面積の減少に比べると軽減される。

更に、従来技術における基板と基板の間毎にスペーサが必要であり、全体を把持するために貫通するネジ、ナット等非常に部品点数が多いという問題点が無くなり、非常に少ない部品点数で把持構造を実現することができるという効果がある。

更に、把持手段の突起部と基板の切欠部とを勘合しすることにより、基板を把持手段へ容易に位置決めし、固定することが可能であり、従来技術に比べ組立性を大幅に改善できるという効果がある。

更に、各基板にＦＰＣ部を設けることにより、コネクタ等の接続用の部品を削減できる、部品の実装面積を向上させる、という効果があり、また、各基板をFPC部で接続することによって、把持手段により複数基板を把持する際に、従来技術における基板間隔寸法の設定、あるいはコネクタ等を用いて基板相互間あるいは外部と接続する場合にはそのコネクタの位置決めを行うために厳密な位置決めが必要であるという問題点が無くなり、位置決めに対する柔軟性を持つことが可能となり、組立が容易になるという効果がある。
また、FPC部で機械的に接続されているため複数の基板がバラバラになることがないため、組立が容易になるという効果がある。

尚、上記実施の形態では、切欠部を備えた上基板１０３（最上部の基板）および下基板１０６（最下部の基板）で構成されているが、上基板１０３（最上部の基板）または下基板１０６（最下部の基板）のみの構成でもよい。
また、上記実施の形態では、把持手段の最上部および最下部に突起部を形成しているが、この突起部は把持手段の最上部または最下部のみの構成でもよい。
この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、諸種の設計的変更を含むものである。

本発明は、小型高密度実装基板を有する電子制御装置の基板の把持構造およびその把持構造を用いた電子制御装置の組立に適しており産業上の利用可能性は大である。

基板ホルダーを利用して3枚の基板(上基板、中基板、下基板)を立体的に配置した図である。 エンコーダに適用した実施形態を示す図である。 ３枚の基板をFPCにより電気的・機械的に結合している図である。 基板ホルダーの３面図である。 組立工程を示す図である。 組立工程を示す図である。 エンコーダに適用した実施形態の調整状況を示す図である。 把持構造の製造工程のフローチャートである。

符号の説明

１０１ 電子部品
１０２ 受光素子
１０３ 上基板
１０４ 基板ホルダー
１０５ 中基板
１０６ 下基板
１０７ ＦＰＣ
１０８ 電子制御装置
２０３ 発光素子
２０８ ハウジング
２０９ パターン円板
２１０ モータ軸
３０１ Ｕ字型切欠
３０２ ガイド用切欠
４０１ 基板用突起部
４０２ 嵌合用陥没部
４０３ 嵌合用突起部
４０４ 基板ガイド部
５０１ 接着剤

Claims (5)

1. 複数の基板を該基板厚み方向に多段に積層配置する基板の把持構造において、
   該基板の外周端部を両側から挟み込み把持する一組の把持手段を備えた、
   ことを特徴とする基板の把持構造。
2. 前記把持手段の最上部および／又は最下部に形成した突起部と、
   前記複数の基板において最上部の基板および／又は最下部の基板に形成した切欠部を備え、
   前記突起部と前記切欠部を嵌合し複数の基板を把持する、
   ことを特徴とする請求項１記載の基板の把持構造。
3. 前記基板は該基板同士を接続するフレキシブル部を備えた、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の基板の把持構造。
4. 複数の基板を該基板厚み方向に多段に積層配置し、
   前記基板を把持する把持手段を有する電子制御装置において
   基板の外周端部を両側から挟み込み把持する一組の前記把持手段と、
   最上部の基板および／または最下部の基板に切欠部を有する前記基板と、
   最上部および／または最下部に突起部を有する前記把持手段と、
   前記把持手段により基板の端部を両側より挟み込み固定した前記最上部の基板および最下部の基板以外の基板と、
   前記把持手段の突起部と嵌合する切欠部を有する前記最上部の基板および／または最下部の基板を備えた、
   ことを特徴とする電子制御装置。
5. 前記各基板は該基板同士を接続するフレキシブル部を備えた、
   ことを特徴とする請求項４記載の電子制御装置。

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