JP2007311427A - 電気回路機器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動、衝撃等により回路基板１１０上の素子が変位することを防止する。
【解決手段】接続端子１１２を有する回路基板１１０と、接続端子１１２に接続線２２０を接続されて回路基板１１０に実装される素子と、素子本体２１０を実装された面に対向する側から装着されて、素子本体２１０および回路基板１１０の表面を包囲する上ケース３１０とを備えた電源アダプタ１００であって、上ケース３１０が、回路基板１１０に対向する面から回路基板１１０に向かって延在して素子本体２１０に当接し、回路基板１１０に向かって素子本体２１０を付勢すると共に、回路基板１１０に平行な方向について互いに対向する方向にも素子本体２１０を付勢する複数の弾性当接部３１４を有し、弾性当接部３１４および回路基板１１０の間に素子本体２１０を挟むことにより素子本体２１０が位置決めされる。
【選択図】図１

Description

本発明は電気回路機器およびその製造方法に関する。より詳細には、基板上に実装された素子を含む電気回路機器と、その電気回路機器を製造する方法に関する。

種々の素子を実装された回路基板を含む多くの製品は、工場からユーザの手にわたるまでの運搬の過程において種々の振動、衝撃等を受ける。そこで、運搬中の製品は、緩衝材を含む包装材により保護された状態で取り扱われる。従って、輸送中に表面的な損傷を受けることはない。しかしながら、梱包材は、振動、衝撃等により生じた加速度が電気回路機器内部の素子にまで及ぶことを防止できるわけではない。

一方、多くの電気回路機器の内部では、各素子が有する接続線を回路基板上の接続端子にハンダ付けして、あるいは、基板上のソケットに挿入することにより、固定され且つ電気的に接続される。しかしながら、各素子が有する接続線は、主に電気的特性を配慮して仕様が決定されており、素子全体の物理的な支持についてまでは配慮されていない。このため、継続的な振動、衝撃等を受けた電気回路機器においては、接続線が折損する、ハンダ剥がれが生じる、接続線がハンダ付けされた基板上のプリントパターンが基板から剥がれる等の損傷が生じる場合があった。

殊に、素子本体の寸法が比較的大きい上に、一対の接続線が両方とも素子本体の片側から取り出される電解コンデンサではこのような問題が生じやすい。電解コンデンサは素子本体の長さが大きいので、他の素子と高さを揃えるために接続線を折り曲げて実装されることもあり、このために素子本体が片持ちとなる場合がある。従って、振動等により変位しやすくなるので、前記した損傷が生じやすいという問題が助長される。

そこで、例えば、下記の特許文献１および特許文献２に記載されるように、電気回路を収容したケース等の一部を基板上の素子に当接させて、衝撃、振動等に起因する素子の変位を緩和することが提案される。即ち、特許文献１には、端子台から水平に突出した一対の突起と、上側のケースから垂下された当接片とによってコンデンサを位置決めする取り付け構造が記載される。また、特許文献２には、上ケースに形成されたリブにより、基板上の素子の変位を規制する構造が開示される。
特開平０９−１８６４２１号公報 特開平１１−２０４９５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された取り付け構造では、素子を支持する突起を設けた端子台を用意しなければならない。そのような端子台は、新規な成形金型を製作するか、あるいは、既存の端子台を加工して突起を装着しなければならない。このため、比較的単純な構造に見えるにもかかわらず、製造コストを上昇させることなく実施することは難しい。

また、特許文献２に記載された電源装置では、素子自体の変位が完全に規制されるわけではない。従って、継続する振動が加わった場合には、振動に起因する障害を効果的に防止することができなかった。

更に、いずれの構造においても、実装部品、基板、ケースそれぞれの寸法の不可避なばらつきを考えると、素子を支持する部材が素子に密着するように製造することは非常に難しい。このため、部材の寸法に何らかの余裕をもたせなければならず、結局、素子の変位を完全に規制することはできなかった。

そこで、上記課題を解決する目的で、本発明の第１の形態として、接続端子を有する基板と、接続端子に接続されて基板に実装される素子と、基板の素子を実装された面に対向する側から装着されて、素子および基板の表面を包囲するカバー部材とを備えた電気回路機器であって、カバー部材が、基板に対向する面から基板に向かって延在して素子に当接し、基板に向かって素子を付勢すると共に、基板に平行な方向について互いに対向する方向にも素子を付勢する複数の弾性当接部を有し、弾性当接部および基板の間に素子を挟むことにより、素子が位置決めされる電気回路機器が提供される。これにより、素子を基板および弾性当接部の間に把持して、外部から受けた振動または衝撃による素子の変位を抑制できる。従って、素子の変位により接続部に生じる応力も抑制され、素子またはその接続部の損傷が防止される。

また他の実施形態によると、上記電気回路機器において、弾性当接部の相互間隔が、カバー部材から実装面に向かって近づくほど拡がる。これにより、カバー部材を装着する場合に、素子を弾性当接部の間に容易且つ確実に誘導できる。

また他の実施形態によると、上記電気回路機器において、カバー部材が、素子および基板を収容する電気的絶縁性を有するケースの一部であってもよい。これにより、電気回路機器の組み立てに係る工数を増加させることなく、上記の構造を実現できる。

また他の実施形態によると、上記電気回路機器において、カバー部材が、素子を含む基板上の回路を電磁遮蔽する遮蔽部材の一部であってもよい。これにより、遮蔽部材を利用して上記の構造を実現できる。従って、電源回路基板を内蔵した機器においても、電源回路基板上の素子を位置決めできる。

また他の実施形態によると、上記電気回路機器において、弾性当接部が、基板に平行な方向について、素子の略全長にわたって当接する。これにより、素子の全長にわたって均一に弾性支持できるので、素子にかかる応力が一部に集中することがない。

また他の実施形態によると、上記電気回路機器において、素子が、円筒状の側面および側面の両端に形成された一対の端面を有する素子本体と、端面の一方から突出した接続線とを有して、接続線が基板に対して接続されると共に、基板に対して素子本体の側面が接するように基板に実装される。これにより、素子の一端において基板に固定される、いわば片持ち構造の素子をも確実に位置決めして、振動等を抑制できる。

また他の実施形態によると、上記電気回路機器において、素子が電解コンデンサであってもよい。これにより、比較的寸法が大きく、基板上での位置決めが不安定になりがちな電解コンデンサを確実に位置決めし、その劣化を防止できる。

また他の実施形態によると、上記電気回路機器において、弾性当接部が、接続線が設けられた端面と反対側の端面に近い位置において素子本体の側面に当接する。これにより、小さな弾性当接部により、素子を効率良く位置決めして弾性支持できる。

また他の実施形態によると、上記電気回路機器において、基板が、素子本体の端面の直径よりも幅が狭く、端面に直交する素子本体の長さよりも長い方形の穴を有し、素子本体が弾性支持部材により基板に向かって押し付けられた場合に、素子本体の側面が穴の対向する一対の縁部に当接し、素子本体の一部が穴の内部に入り込む。これにより、基板側においても、基板表面と平行な方向への素子の変位を規制できるので、より一層確実に素子を位置決めできる。

また他の実施形態によると、上記電気回路機器において、弾性当接部が、一対の端面の中央付近において側面に当接する。これにより、少ない当接面積で、素子を安定に支持して位置決めできる。

本発明の第２の形態として、接続端子を有する基板と、接続端子に接続されて基板に実装された素子と、基板の素子が実装された面に対向する側から基板に向かって延在して素子に当接し、基板に向かって素子を付勢すると共に、基板に平行な方向について互いに対向する方向にも素子を付勢する複数の弾性当接部を有し、素子を実装された側から装着されて基板および素子を包囲するカバー部材とを備える電気回路機器を製造する方法であって、カバー部材を装着するときに、弾性当接部および基板の間に素子本体を挟むことにより、素子本体を位置決めする電気回路機器の製造方法が提供される。これにより、振動または衝撃に対する耐久性の高い電気回路機器を、容易且つ確実に製造できる。また、当接部を備えたカバー部材は、当接部のないカバー部材と略同じ手順で組み立てることができるので、電気回路機器の製造工数が増すこともなく、廉価に製造できる。

また、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、実施形態のひとつである樹脂ケース３００に収容された電源アダプタ１００の全体的な構造を概観する断面図である。同図に示すように、樹脂ケース３００は、上ケース３１０および下ケース３２０に分割されており、それぞれの内部に形成された柱状部３１１、３２１を突き合わせると共に、柱状部３１１、３２１に挿通されたネジ３３０により一体化されて、筐体を形成する。また、下ケース３２０の柱状部３２１の上端には段差が形成されており、ネジ３３０を締結されたときに、この段差部分において回路基板１１０を保持するように形成される。一方、上ケース３１０は、下ケース３２０と締結された状態で、回路基板１１０の表面と、そこに実装された素子類とを包囲してカバーする。

樹脂ケース３００の内部に収容された回路基板１１０は、電解コンデンサ２００を含む複数の素子を実装されて電気回路を形成する。電解コンデンサ２００は、円筒状の側面２１２および側面２１２の両端に形成された一対の端面２１４を有する素子本体２１０と、素子本体２１０の端面２１４の一方から取り出された接続線２２０とを備える。ここで、素子本体２１０は、特にその長手方向で比較すると、回路基板１１０上の他の素子よりも相当に大きな寸法を有する。そこで、樹脂ケース３００の寸法が徒に大型化することを避ける目的で、素子本体２１０の長手方向が回路基板１１０と平行になるように実装される。ただし、電解コンデンサ２００の接続線２２０は、折り曲げられて、回路基板１１０に対して略直角に接続される。

更に、この電源アダプタ１００では、上ケース３１０の天面３１２の内側（下側）に、弾性当接部３１４を備える。弾性当接部３１４は、上ケース３１０と一体に形成されて、電解コンデンサ２００の素子本体２１０側面２１２に当接する。なお、弾性当接部３１４の形状および機能の詳細については、他の図を参照して後述する。

図２は、図１に示した電源アダプタ１００の上ケース３１０を取り外した状態を模式的に示す斜視図である。同図に示すように、回路基板１１０上には種々の素子が実装されているが、多くの素子は小型且つ軽量であるか、回路基板１１０に対して広い面積で当接する基部を備える。これに対して、電解コンデンサ２００は、素子本体２１０が比較的大型である一方、一対の接続線２２０が両方とも片側から取り出されているので、いわゆる片持ち状態になる。従って、接続線２２０による位置決めでは、素子本体２１０に加わった振動あるいは衝撃を支え切れない場合がある。

図３は、図１に示した電源アダプタ１００における電解コンデンサ２００の位置決め構造１０２を説明する図である。なお、図３は、回路基板１１０を収容した下ケース３２０に対して上ケース３１０を装着する直前の状態を、電解コンデンサ２００をその接続線２２０が取り出された側から見た様子で示す。

同図に示すように、電解コンデンサ２００の素子本体２１０は、その側面２１２を回路基板１１０に接触させた状態で実装される。また、電解コンデンサ２００の端面２１４の一方に形成された取り出し部２２４から導体線２２２が取り出されて、接続線２２０を形成する。導体線２２２の下端は、回路基板１１０に形成された貫通穴に挿通された後、裏面において回路基板１１０上の接続端子１１２にハンダ１１４で固定されると共に、電気的にも接続される。

一方、回路基板１１０に対して上方から装着される上ケース３１０の天面３１２からは、一対の弾性当接部３１４が垂下される。弾性当接部３１４は、下端に近づくほど厚さが減じられる。このため、互いに対向する面は、弾性当接部３１４の下端に近づくほど間隔が広くなる。これに対して、弾性当接部３１４の外側の面は、上ケース３１０の天面３１２に対して略直角に形成される。従って、樹脂製の上ケース３１０を成形する場合には、弾性当接部３１４も同時に一体に成形できる。

図４は、図３に示した状態から上ケース３１０を降下させて、樹脂ケース３００を閉じた状態における電解コンデンサ２００の位置決め構造１０２の様子を、図３と同じ視点から示す図である。同図に示すように、この状態では、弾性当接部３１４の互いに対向する面は、それぞれ、電解コンデンサ２００の側面２１２に当接する。更に、下端から離れた位置では、弾性当接部３１４の間隔が狭いので、電解コンデンサ２００の側面２１２に押し開かれた弾性当接部３１４が僅かに弾性変形する。これにより、素子本体２１０は、弾性当接部３１４の間の中央に位置決めされると共に、回路基板１１０に向かって押し付けられる。従って、素子本体２１０は、回路基板１１０に対して上下方向にも水平方向にも位置決めされ、振動、衝撃等が加わった場合でも変位することがない。

図５は、図４に示した状態の位置決め構造１０２を、電解コンデンサ２００の側面２１２側から見た様子を示す図である。同図に示すように、素子本体２１０の端面２１４の一方から接続線２２０として取り出された導体線２２２は、いったん折り曲げられて回路基板１１０に向かって略直角に垂下され、接続端子１１２に接続される。また、上ケース３１０の天面３１２から垂下して形成された弾性当接部３１４は、接続線２２０が取り出された端面２１４とは反対側の端面に近い位置で、素子本体２１０の側面２１２に当接する。これにより、細長い形状を有する素子本体２１０は、一方の端面２１４において接続線２２０により位置決めされた、他方の端面２１４に近い位置で弾性当接部３１４により位置決めされる。更に、素子本体２１０の側面２１２は、回路基板１１０に全長にわたって接する。従って、振動、衝撃等が外部から伝達されても、素子本体２１０は回路基板１１０に対して変位せず、電解コンデンサ２００の接続線２２０および回路基板１１０上の接続端子１１２およびハンダ１１４が損傷することもない。

図６は、電解コンデンサ２００の他の位置決め構造１０４を、図３に対応させた状態で示す図である。なお、図３から図５までに示した部材と共通な部材には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。同図に示すように、この位置決め構造１０４において、上ケース３１０の天面３１２に形成された弾性当接部３１４の形状は、図３に示した実施形態に似る。それに対して、この位置決め構造１０４においては、回路基板１１０に穴１１６が形成される。

図７は、図４に対応させて、上ケース３１０を閉じた状態における位置決め構造１０４を示す図である。同図に示すように、弾性当接部３１４により上方から押されることにより、電解コンデンサ２００の素子本体２１０は、穴１１６の中に入り込み、その側面２１２の一部において、穴１１６の縁部に当接する。また、弾性当接部３１４も、素子本体２１０に押し拡げられて僅かに開く。

図８は、図７に示した位置決め構造１０４を、電解コンデンサ２００の側面２１２から見た様子を示す図である。同図に示すように、回路基板１１０に形成された穴１１６は、素子本体２１０の長さと略同じ長さを有する。従って、図７に示したように、素子本体２１０の一部が穴１１６の内部に入り込んだ状態では、穴１１６の縁部が素子本体２１０の端面２１４にも略当接して、素子本体２１０の長手方向への変位を殆ど許さない。従って、この状態では、電解コンデンサ２００は、弾性当接部３１４および回路基板１１０の穴１１６により位置決めされる。これにより、電解コンデンサ２００に外部からの振動、衝撃等が作用した場合でも接続線２２０にはほとんど負荷がかからない。

なお、図８に示すように、この実施形態においては、弾性当接部３１４は、素子本体２１０の長手方向の略中央に当接する。これにより、素子本体２１０の全体を回路基板１１０の穴１１６の縁部に均等に押し付けることができるので、素子本体２１０に対して局部的に大きな圧力がかかることがない。

図９は、電解コンデンサ２００の更に他の位置決め構造１０６を、図３に対応させた状態で示す図である。なお、図３から図５までに示した部材と共通な部材には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。同図に示すように、この位置決め構造１０６においては、上ケース３１０の天面３１２に、２種類の弾性当接部３１４、３１６が形成される。２種類の弾性当接部３１４、３１６は略相似だが、内側に形成された弾性当接部３１６は、相対的に短く細い。これに対して、外側の弾性当接部３１４は、図３に示した実施形態のものと略同じ寸法を有する。

図１０は、図４に対応させて、上ケース３１０を閉じた状態における位置決め構造１０６を示す図である。同図に示すように、短い弾性当接部３１６は、側面２１２の上部に当接して、素子本体２１０を回路基板１１０に押し付ける機能に大きく寄与する。これに対して、長い弾性当接部３１４は、側面２１２に対して側部から当接して、回路基板１１０と平行な方向についての素子本体２１０の位置決めに大きく寄与する。

図１１は、図７に示した位置決め構造１０６を、電解コンデンサ２００の側面２１２から見た様子を示す図である。同図に示すように、２種類の弾性当接部３１４、３１６は交互に形成され、全体としては素子本体２１０の略全長にわたって配置され、それぞれが側面２１２に当接する。なお、素子本体２１０の長さ方向についても、短い弾性当接部３１６の厚さは減じられる。これにより、弾性当接部３１６は短くても十分に高い柔軟性を有する。このように、それぞれの機能に適した２種類の弾性当接部３１４、３１６を設けることにより、電解コンデンサ２００をより適切に位置決めできる。

図１３は、図４に対応させて、上ケース３１０を閉じた状態における位置決め構造１０８を示す図である。同図に示すように、弾性当接部３１８は、電解コンデンサ２００の側面２１２の上側に広く当接する。

図１４は、図７に示した位置決め構造１０８を、電解コンデンサ２００の側面２１２から見た様子を示す図である。同図に示すように、弾性当接部３１８は、素子本体２１０の長手方向についても多数配置される。従って、一部の弾性当接部３１８は、それ自体は変形することなく、素子本体２１０の端面２１４に接する。このような弾性当接部３１８により、素子本体２１０は、回路基板１１０に向かって押し付けられると共に、回路基板１１０の表面に平行なあらゆる方向について位置決めされる。また、この弾性当接部３１８は非常に柔軟なので、電解コンデンサ２００の形状および寸法に多少の変化があっても機能を失うことがない。

以上詳細に説明したように、弾性当接部３１４、３１６、３１８および回路基板１１０により挟むことにより、電解コンデンサ２００のように接続線２２０による位置決めでは不安定な素子を確実に固定できる。また、弾性当接部３１４、３１６、３１８は、回路基板１１０を収容する樹脂ケース３００と一体に形成でき、更に、樹脂ケース３００を閉じることにより弾性当接部３１４、３１６、３１８が機能するので、位置決め構造１０２、１０４、１０６、１０８を形成するために電気回路機器の製造コスト、製造工数等が増加することもない。

なお、前記した様々な実施形態は、更に、その特徴を組み合わせた他の形態もとり得る。また、上記実施形態では、弾性当接部３１４、３１６、３１８を上ケース３１０に形成したが、回路基板１１０に対して位置決めすべき素子が実装された側に配置される部材であれば、他の部材を利用することもできる。具体的には、電気回路からの電磁輻射あるいは電気回路へのノイズの飛び込みを防止するために装着される電磁遮蔽部材の一部を弾性当接部３１４、３１６、３１８とすることもできる。

即ち、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

電源アダプタ１００の全体的構造を示す断面図である。 図１に示した電源アダプタ１００の上ケース３１０を取り除いた状態を示す斜視図である。 電源アダプタ１００に形成された弾性当接部３１４を含む位置決め構造１０２を示す図である。 位置決め構造１０２おける弾性当接部３１４の機能を説明する図である。 図４に示す位置決め構造１０２を他の方向から見た様子を示す図である。 他の実施形態に係る位置決め構造１０４を示す図である。 位置決め構造１０４おける弾性当接部３１４の機能を説明する図である。 図７に示す位置決め構造１０４を他の方向から見た様子を示す図である。 更に他の実施形態に係る位置決め構造１０６を示す図である。 位置決め構造１０６おける弾性当接部３１４、３１６の機能を説明する図である。 図１０に示す位置決め構造１０６を他の方向から見た様子を示す図である。 更にまた他の実施形態に係る位置決め構造１０８を示す図である。 位置決め構造１０８おける弾性当接部３１８の機能を説明する図である。 図１３に示す位置決め構造１０８を他の方向から見た様子を示す図である。

符号の説明

１００ 電源アダプタ、１０２、１０４、１０６、１０８ 位置決め構造、１１０ 回路基板、１１２ 接続端子、１１４ ハンダ、１１６ 穴、２００ 電解コンデンサ、２１０ 素子本体、２１２ 側面、２１４ 端面、２２０ 接続線、２２２ 導体線、２２４ 取り出し部、３００ 樹脂ケース、３１０ 上ケース、３１１、３２１ 柱状部、３１２ 天面、３１４、３１６、３１８ 弾性当接部、３２０ 下ケース、３３０ ネジ

Claims (11)

1. 接続端子を有する基板と、
   前記接続端子に接続されて前記基板に実装される素子と、
   前記基板の前記素子を実装された面に対向する側から装着されて、前記素子および前記基板の表面を包囲するカバー部材と
   を備えた電気回路機器であって、
   前記カバー部材が、前記基板に対向する面から前記基板に向かって延在して前記素子に当接し、前記基板に向かって前記素子を付勢すると共に、前記基板に平行な方向について互いに対向する方向にも前記素子を付勢する複数の弾性当接部を有し、前記弾性当接部および前記基板の間に前記素子を挟むことにより、前記素子が位置決めされる電気回路機器。
2. 前記弾性当接部の相互の間隔が、前記カバー部材から前記基板に向かって近づくほど拡がっている請求項１に記載の電気回路機器。
3. 前記カバー部材が、前記素子および前記基板を収容する電気的絶縁性を有するケースの一部である請求項１または請求項２に記載の電気回路機器。
4. 前記カバー部材が、前記素子を含む前記基板に形成された回路を電磁遮蔽する遮蔽部材の一部である請求項１または請求項２に記載の電気回路機器。
5. 前記弾性当接部が、前記基板に平行な方向について、前記素子の略全長にわたって当接する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電気回路機器。
6. 前記素子が、円筒状の側面および前記側面の両端に形成された一対の端面を有する素子本体と、前記端面の一方から突出した接続線とを有して、
   前記接続線が前記基板に対して接続されると共に、前記基板に対して前記素子本体の前記側面が接するように前記基板に実装される請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の電気回路機器。
7. 前記素子が電解コンデンサである請求項６に記載の電気回路機器。
8. 前記弾性当接部が、前記接続線が設けられた端面と反対側の端面に近い位置において前記素子本体の前記側面に当接する請求項６または請求項７に記載の電気回路機器。
9. 前記基板が、前記素子本体の前記端面の直径よりも幅が狭く、前記端面に直交する前記素子本体の長さよりも長い方形の穴を有し、前記素子本体が前記弾性当接部により前記基板に向かって押し付けられた場合に、前記素子本体の前記側面が前記穴の対向する一対の縁部に当接し、前記素子本体の一部が前記穴の内部に入り込む請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の電気回路機器。
10. 前記弾性当接部が、前記一対の端面の中央付近において前記側面に当接する請求項９に記載の電気回路機器。
11. 接続端子を有する基板と、前記接続端子に接続されて前記基板に実装された素子と、前記基板の前記素子が実装された面に対向する側から前記基板に向かって延在して前記素子に当接し、前記基板に向かって前記素子を付勢すると共に、前記基板に平行な方向について互いに対向する方向にも前記素子を付勢する複数の弾性当接部を有し、前記素子を実装された側から装着されて前記基板および前記素子を包囲するカバー部材とを備える電気回路機器を製造する方法であって、
    前記カバー部材を装着するときに、前記弾性当接部および前記基板の間に前記素子を挟むことにより、前記素子本体を位置決めする電気回路機器の製造方法。

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