JP2008270234A - 基板の固定構造、基板固定スペーサおよび基板ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】基板間コネクタにねじり応力を作用させることなく、２枚の基板を相互に固定すること。
【解決手段】基板の固定構造は、２枚の基板２，３を相互に接続する面実装の基板間コネクタ１０を２枚の基板間に重ね合わせた状態で、２枚の基板２，３を相互に固定する基板の固定構造であって、一方の端部に設けられ、一方の基板２が固定される第１固定部２１と、他方の端部に設けられ、他方の基板３が固定される第２固定部２２と、第１固定部２１と第２固定部２２とを連結するスペーサ部２３と、を有する少なくとも１つの基板固定スペーサ２０を備え、第１固定部２１および第２固定部２２の少なくとも一方は、基板３を挟む挟持片部３１および挟持受け片部３３と、挟持片部３１および挟持受け片部３３を介して基板３を挟持固定する挟持固定ねじ３５と、により構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板間コネクタにより接続した２枚の基板を相互に固定する基板の固定構造、基板固定スペーサおよび基板ユニットに関する。

従来、同一面内に並設された２枚の基板と、２枚の基板を接続する基板間コネクタと、を備えたものが知られている（特許文献１参照）。この２枚の基板は、基板間コネクタにより接続されると共に、各基板の四隅に設けられた取付け穴を介して、それぞれケースにねじ止め固定されている。
特開２００４−０５７２９２号公報

ところで、基板の設置スペースの都合上、２枚の基板を並設することが難しい場合、２枚の基板を重ねるようにして、基盤間コネクタにより接続することが考えられる。この場合、２枚の基板は、一端部で基板間コネクタにより接続されると共に、他端部でスペーサを介してねじ止め固定されることになる。
しかしながら、基板同士をねじ止め固定すると、ねじ止めに伴う回転モーメントにより、基板間コネクタをねじるような応力が生ずる。このため、この残留応力により、経時的に基板間コネクタの半田付け部分が破損してしまうことが想定される。

本発明は、基板間コネクタにねじり応力を作用させることなく、２枚の基板を相互に固定することができる基板の固定構造、基板固定スペーサおよび基板ユニットを提供することを課題とする。

本発明の基板の固定構造は、２枚の基板を相互に接続する面実装の基板間コネクタを２枚の基板間に重ね合わせた状態で、２枚の基板を相互に固定する基板の固定構造であって、一方の端部に設けられ、一方の基板が固定される第１固定部と、他方の端部に設けられ、他方の基板が固定される第２固定部と、第１固定部と第２固定部とを連結するスペーサ部と、を有する少なくとも１つの基板固定スペーサを備え、第１固定部および第２固定部の少なくとも一方は、基板を挟む挟持片部および挟持受け片部と、挟持片部および挟持受け片部を介して基板を挟持固定する挟持固定ねじと、により構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１固定部および第２固定部の少なくとも一方において、挟持固定ねじにより挟持片部および挟持受け片部を介して基板を挟持固定するようにしているため、挟持固定ねじの締め付けに伴う回転モーメントは、挟持片部および挟持受け片部を相互に引き付けるように作用する。すなわち、挟持固定ねじが基板を直接固定せず、挟持片部および挟持受け片部を介して間接的に固定するため、基板が受ける回転モーメントが抑制される。このため、基板同士のねじれを抑制することができ、基板間コネクタに残留応力が生ずるのを防止することができる。なお、第１固定部および第２固定部を上記の構造としてもよいし、第１固定部および第２固定部の一方のみを上記の構造としてもよい。

この場合、第１固定部および第２固定部の一方は、基板を挟む挟持片部および挟持受け片部と、挟持片部および挟持受け片部を介して基板を挟持固定する挟持固定ねじと、により構成され、他方は、基板に添設される添設片部と、添設片部を基板に固定する添設固定ねじと、により構成されていることが好ましい。

この構成によれば、第１固定部および第２固定部の一方を、上記のような基板間コネクタに残留応力が作用しない構造として，他方を基板を添設固定する構造としているため、全体として基板固定スペーサの構造を単純化することができる。

この場合、挟持受け片部と添設片部とは、スペーサ部と一体に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、挟持受け片部および添設片部と、スペーサ部とが一体に形成されるので、部品点数を削減することができると共に、単純な構成にすることができる。

この場合、挟持受け片部、添設片部およびスペーサ部は、断面略「コ」字状に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、挟持受け片部、添設片部およびスペーサ部をプレス成形等で簡単に作製することができる。また、断面略「コ」字状の上辺および下辺部分に対して、２枚の基板が略均一に当接するため、スペーサとしての機能を損なうことがない。

これらの場合、挟持固定ねじは、挟持片部を貫通して挟持受け片部に螺合し、スペーサ部には、挟持片部が係止される係止部が形成され、挟持片部は、係止部に対し回転止め状態で係止されていることが好ましい。

この構成によれば、挟持片部は係止部に対し回転止め状態で係止されているので、挟持片部が受けた回転モーメントをスペーサ部に吸収させることができ、基板への回転モーメントによる影響をさらに抑制することができる。

これらの場合、スペーサ本体、挟持片部、挟持受け片部および添設片部は、導電性材料で形成され、挟持片部および挟持受け片部は、一方の基板のアースに接触し、添設片部は、他方の基板のアースに接触していることが好ましい。

この構成によれば、２枚の基板の固定に供される部品を利用して、基板同士を電気的に接続することができ、特別の部品を用いることなく両基板の接地を行うことができる。

本発明の基板固定スペーサは、上記した基板の固定構造に用いられることを特徴とする。

この構成によれば、基板固定に伴う回転モーメントによる残留応力が基板間コネクタに作用しないので、経時的な基板間コネクタの破損を防止することができると共に、基板同士を安定した状態で固定することができる。

本発明の基板ユニットは、上記した基板の固定構造を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、２枚の回路基板を固定した場合に、固定に伴う回転モーメントによる残留応力が基板間コネクタに作用しないため、経時的な基板間コネクタの破損を防止することができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係る基板の固定構造および基板固定スペーサを適用した基板ユニットについて説明する。本実施形態に係る基板ユニットは、２枚の回路基板を面実装の基板間コネクタにより接続したものである。

図１および図２に示すように、基板ユニット１は、第１回路基板２と、第１回路基板２の上面に配設された第２回路基板３と、で構成され、第１回路基板２と第２回路基板３との間に介設された基板間コネクタ１０により、第１回路基板２および第２回路基板３が重なり合うように接続されている。また、第１回路基板２および第２回路基板３の基板間コネクタ１０から離れた辺の縁部（本実施形態では図１の左手前側）には、第１回路基板２を第２回路基板３に間隙を存して固定する基板固定スペーサ２０が配設されている。なお、以下の説明では、基板間コネクタ１０の抜き差し方向をＺ軸方向とし、これに直交する面内方向のうち回路基板２の長手方向をＸ軸方向（図１の左右方向）、これに直交する方向をＹ軸方向（図１の上下方向）とする。

第１回路基板２は、図示では省略したが、その上面に各種の電子デバイスおよび入出力コネクタが搭載されており、これらデバイスがアース配線を含むプリント配線により接続され、回路を構成している。また、第１回路基板２における基板固定スペーサ２０の位置には、固定用の貫通孔４が形成されている（図２（ｂ）参照）。同様に、第２回路基板３の表裏両面には、図示では省略したが各種の電子デバイスが搭載されており、これらデバイスがアース配線を含むプリント配線により接続され、回路を構成している。

基板間コネクタ１０は、面実装型の基板間コネクタ１０であり、第１回路基板２の一端部上面に実装された雌コネクタ部１２と、第２回路基板３の一端部下面に実装された雄コネクタ部１１と、で構成されている。

雄コネクタ部１１は、方形形状に形成されたハウジング内に、Ｚ軸方向（第１回路基板２側）に突設した例えばバネ性の接続端子（図示省略）と、Ｘ軸方向に突設され第２回路基板３に半田付けされた複数のリード端子１３と、を備えており、複数のリード端子１３は、雄コネクタ部１１を挟んで、所定の間隔でＹ軸方向に並んで配設されている。一方、雌コネクタ部１２は、方形形状に形成されたハウジング内に、Ｚ軸方向（第２回路基板３側）に突設した例えばピン状の接続端子（図示省略）と、Ｘ軸方向に突設され第１回路基板２に半田付けされた複数のリード端子１４と、を備えており、複数のリード端子１４は、雌コネクタ部１２を挟んで、所定の間隔でＹ軸方向に並んで設けられている。雄コネクタ部１１の接続端子が、雌コネクタ部１２の接続端子に嵌合することで、第１回路基板２の回路と第２回路基板３の回路とが接続されている。

図２ないし図４に示すように、基板固定スペーサ２０は、スチールや真ちゅう等の導電性の板材をプレス加工して形成されており、第１回路基板２を固定する第１固定部２１と、第２回路基板３を固定する第２固定部２２と、第１固定部２１および第２固定部２２を連結するスペーサ部２３と、で構成されている。

第１固定部２１は、スペーサ部２３の下端から「Ｌ」字状に屈曲形成され、第１回路基板２の上面に添設する添設片部２５と、添設片部２５を第１回路基板２に固定する添設固定ねじ２６と、で構成されている。添設片部２５は、方形に形成され、その中央部には添設固定ねじ２６が螺合する雌ねじ部２７が形成されている（図４（ｂ）参照）。第１回路基板２の貫通孔４を介して、雌ねじ部２７に下方から螺合した添設固定ねじ２６が締め付けることにより、添設片部（第１固定部２１）２５に、第１回路基板２が固定されている。また、添設片部２５は、第１回路基板２を固定した状態で、第１回路基板２の上面に配設されたアース配線に接触している。なお、添設片部２５の先端を内側にわずかに折り曲げて、アース配線との接触を確実なものとすることが好ましい。

第２固定部２２は、第２回路基板３を挟む上側の挟持片部３１および下側の挟持受け片部３３と、挟持片部３１および挟持受け片部３３を介して第２回路基板３を挟持固定する挟持固定ねじ３５と、で構成されている。

挟持受け片部３３は、スペーサ部２３の上端から「Ｌ」字状に切り起こすように屈曲形成され、スペーサ部２３に連結された首板部３３ａと、首板部３３ａの先端に連なる方形の受け片本体３３ｂとで、構成されている。（図４（ｂ）参照）。受け片本体３３ｂの中央部には、挟持固定ねじ３５が螺合する雌ねじ部３３ｃが形成されている。また、挟持受け片部３３は、第２回路基板３を固定した状態で、第２回路基板３の下面に配設されたアース配線に接触している。この場合も、上記の添設片部２５と同様に、挟持受け片部３３の先端を折り曲げ形成することが好ましい。

挟持片部３１は、挟持受け片部３３とは別体に形成されており、方形の挟持片本体３１ａと、挟持片本体３１ａからスペーサ部２３側に突設した挟持片突設部３１ｂとで構成されている。挟持片本体３１ａの基部側から挟持片突設部３１ｂに連なる部分は、上下方向に略クランク状に屈曲形成されている（図４（ａ）参照）。これにより、第２回路基板３を挟み込む際に、挟持片突設部３１ｂと上記挟持受け片部３３の首板部３３ａとがほぼ接触した状態となる。また、この状態で、挟持片突設部３１ｂは、後述するスペーサ部２３の係止部４１に幅規制されるようにして係止されている。一方、挟持片本体３１ａの中央部には、挟持固定ねじ３５が貫通する貫通孔（バカ孔）３１ｃが形成されている。そして、受け片本体３３ｂの先端側半部と、挟持片部３１の挟持片本体３１ａとにより第２回路基板３を挟み込み、挟持片本体３１ａを貫通して受け片本体３３ｂの雌ねじ部３３ｃに螺合した挟持固定ねじ３５を締め付けることにより、第２固定部２２に第２回路基板３が挟持固定される。また、挟持片部３１は、第２回路基板３を固定した状態で、第２回路基板３の上面に配設されたアース配線に接触している。この場合も、上記添設片部２５および挟持受け片部３３と同様に、挟持片部３１の先端を折り曲げ形成することが好ましい。

図３に示すように、スペーサ部２３は、下端部が添設片部２５に連結されると共に、上端部が挟持受け片部３３の首板部３３ａに連結されており、上部が凹んだ正面視略凹状に形成されている。すなわち、スペーサ部２３、挟持受け片部３３および添設片部２５は、一枚の板材をプレス成形して、断面略「コ」字状に一体形成されている（図４（ｂ）参照）。そして、スペーサ部２３が、第２回路基板３のアース線に接触した挟持片部３１および挟持受け片部３３と、第１回路基板２のアース線に接触した上記添設片部２５とを連結することにより、第１回路基板２と第２回路基板３とが導通し、第１回路基板２の入出力コネクタを介して、アースされている。

また、スペーサ部２３の凹状部分は、挟持片部３１の挟持片突設部３１ｂを回転止め状態で係止する係止部４１が構成されている。すなわち、上記凹状部分を構成する２つの突設部の内側部２３ａに、挟持片突設部３１ｂが嵌合するようになっている。挟持固定ねじ３５が締め付けると、挟持片突設部３１ｂが上記内側部２３ａに位置規制され、挟持片部３１の幅方向（Ｘ軸方向）への位置ずれが防止される。これにより、挟持片部３１が受けた回転モーメントを、係止部４１を介してスペーサ部２３に逃がすことができ、第２回路基板３への回転モーメントが作用することがない。

次に、本実施形態に係る基板ユニット１の組立手順の一例について説明する。まず、添設固定ねじ２６を締め付けて、添設片部２５に第１回路基板２を固定する。次に、挟持受け片部３３上面に第２回路基板３の先端部を載せるようにして、基板間コネクタ１０により第１回路基板２および第２回路基板３を接続する。そして、挟持片突設部３１ｂを首板部３３ａに重ね合わせた状態で、挟持片本体３１ａを第２回路基板３の先端部上面に載せ、挟持固定ねじ３５を締め付けて、第２回路基板３を挟持固定する。

以上のように、本実施形態によれば、第１固定部２１および第２固定部２２の少なくとも一方において、挟持固定ねじ３５により挟持片部３１および挟持受け片部３３を介して第２回路基板３を挟持固定するようにしているため、挟持固定ねじ３５の締め付けに伴う回転モーメントは、挟持片部３１および挟持受け片部３３を相互に引き付けるように作用する。すなわち、挟持固定ねじ３５が第２回路基板３を直接固定せず、挟持片部３１および挟持受け片部３３を介して間接的に固定するため、第２回路基板３が受ける回転モーメントが抑制される。このため、基板同士のねじれを抑制することができ、基板間コネクタ１０に残留応力が生ずるのを防止することができる。

なお、本実施形態では、２枚の回路基板２，３を固定する場合を例に説明したが、これに限定されず、回路基板の枚数は任意の枚数である。また、本実施形態では、第２固定部２２が、挟持固定ねじ３５、挟持片部３１および挟持受け片部３３により第２回路基板３を挟持固定する構造としたが、第１固定部２１および第２固定部２２の両方を上記構造としてもよい。また、基板固定スペーサ２０の配設位置は、上記位置に限定されるものではなく、任意の位置に配設可能である。さらに、本実施形態では、単一の基板固定スペーサ２０を設けたが、例えば、２個の基板固定スペーサ２０を、回路基板を挟んで対向する位置にそれぞれ設けてもよい。

次に、図５および図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る基板ユニット１について説明する。なお、本実施形態において、上記第１実施形態の基板ユニット１と同じ構成部分については同じ符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態に係る基板ユニット１では、第２固定部２２において、上記第１実施形態とは逆に、挟持受け片部５１が第２回路基板３の上側に、挟持片部６１が第２回路基板３の下側に設けられている。すなわち、挟持固定ねじ３５を締め付けると、挟持片部６１が上方に引き寄せられて、第２回路基板３が挟持固定される。

具体的には、挟持受け片部５１は、スペーサ部５３の上端から「Ｌ」字状に切り起こすように屈曲形成され、スペーサ部５３に連結された受け片凹部５１ａと、受け片凹部５１ａに連なる方形の受け片本体５１ｂと、で構成されている。図５に示すように、受け片凹部５１ａを構成する２つの突設部分は、下方に向かって屈曲形成されている。また、受け片本体５１ｂの中央部には、挟持固定ねじ３５が貫通する貫通孔（バカ孔）５１ｃが形成されている。

挟持片部６１は、スペーサ部５３側が凹んだ挟持片凹部６１ａと、挟持片凹部６１ａに連なる方形の挟持片本体６１ｂと、で構成されており、挟持片凹部６１ａを構成する突設部分は、上方に向かって屈曲形成されている。また、挟持片本体６１ａの中央部には、挟持固定ねじ３５が螺合する雌ねじ部６１ｃが形成されている。そして、受け片凹部５１ａの下向き屈曲部分の内側に、挟持片凹部６１ａの上向き屈曲部分の外側を突き当てた状態で、受け片本体５１ｂの先端側半部と、挟持片部６１の挟持片本体６１ｂとにより第２回路基板３を挟み込み、受け片本体５１ｂを貫通して挟持片本体６１ｂの雌ねじ部６１ｃに螺合した挟持固定ねじ３５を締め付けることにより、第２固定部２２に第２回路基板３が挟持固定される。

スペーサ部５３は、挟持受け片部５１の切り起こしにより、上部が突設した正面視略凸状に形成されており、凸状部分に、挟持片部６１の挟持片凹部６１ａを回転止め状態で係止する係止部５７が構成されている。すなわち、上記凸状部分の外側部５８に、挟持片凹部６１ａが嵌合するようになっている。また、上記の挟持片部６１の屈曲部分が突き当てられる挟持受け片部５１の屈曲部分も回転止めとして機能する。挟持固定ねじ３５が締め付けると、挟持片凹部６１ａが上記外側部５８に位置規制され、上記屈曲部分と併せて、挟持片部６１の幅方向（Ｘ軸方向）への位置ずれが防止される。これにより、挟持片部６１が受けた回転モーメントを、係止部５７を介してスペーサ部５３に逃がすことができ、第２回路基板３への回転モーメントが作用することがない。

次に、本実施形態に係る基板ユニット１の組立手順の一例について説明する。まず、基板間コネクタ１０により第１回路基板２および第２回路基板３を接続する。次に、挟持固定ねじ３５により、挟持受け片部５１および挟持片部６１を仮止めして、挟持受け片部５１および挟持片部６１の間に第２回路基板３を滑らせるように入れ込み、添設片部２５の雌ねじ部２７と第１回路基板２の貫通孔４との位置決めする。そして、添設固定ねじ２６を締め付けて、添設片部２５に第１回路基板２を固定すると共に、挟持固定ねじ３５を本締めして、第２回路基板３を挟持固定する。

以上のように、第２実施形態においても、第１実施形態同様に、挟持固定ねじ３５が第２回路基板３を、挟持片部６１および挟持受け片部５１を介して間接的に固定するため、第２回路基板３が受ける回転モーメントが抑制される。このため、基板同士のねじれを抑制することができ、基板間コネクタ１０に残留応力が生ずるのを防止することができる。

本発明の実施形態に係る基板ユニットを上面から見た平面図である。 本実施形態に係る基板ユニットをＹ軸方向から見た側面図である。 基板固定スペーサの外観斜視図である。 （ａ）は、挟持片部の構造図であり、（ｂ）は、挟持受け片部、添設片部およびスペーサ部の展開図である。 第２実施形態に係る基板固定スペーサの外観斜視図である。 （ａ）は、挟持片部の構造図であり、（ｂ）は、挟持受け片部、添設片部およびスペーサ部の展開図である。

符号の説明

１…基板ユニット ２…第１回路基板 ３…第２回路基板 １０…基板間コネクタ ２０…基板固定スペーサ ２１…第１固定部 ２２…第２固定部 ２３…スペーサ部 ３１、６１…挟持片部 ３３、５１…挟持受け片部 ４１、５７…係止部

Claims (8)

1. ２枚の基板を相互に接続する面実装の基板間コネクタを前記２枚の基板間に重ね合わせた状態で、前記２枚の基板を相互に固定する基板の固定構造であって、
   一方の端部に設けられ、一方の前記基板が固定される第１固定部と、
   他方の端部に設けられ、他方の前記基板が固定される第２固定部と、
   前記第１固定部と前記第２固定部とを連結するスペーサ部と、を有する少なくとも１つの基板固定スペーサを備え、
   前記第１固定部および前記第２固定部の少なくとも一方は、前記基板を挟む挟持片部および挟持受け片部と、前記挟持片部および前記挟持受け片部を介して前記基板を挟持固定する挟持固定ねじと、により構成されていることを特徴とする基板の固定構造。
2. 前記第１固定部および前記第２固定部の一方は、前記基板を挟む挟持片部および挟持受け片部と、前記挟持片部および前記挟持受け片部を介して前記基板を挟持固定する挟持固定ねじと、により構成され
   他方は、前記基板に添設される添設片部と、前記添設片部を前記基板に固定する添設固定ねじと、により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板の固定構造。
3. 前記挟持受け片部と前記添設片部とは、前記スペーサ部と一体に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の基板の固定構造。
4. 前記挟持受け片部、前記添設片部および前記スペーサ部は、断面略「コ」字状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の基板の固定構造。
5. 前記挟持固定ねじは、前記挟持片部を貫通して前記挟持受け片部に螺合し、
   前記スペーサ部には、前記挟持片部が係止される係止部が形成され、
   前記挟持片部は、前記係止部に対し回転止め状態で係止されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の基板の固定構造。
6. 前記スペーサ本体、前記挟持片部、前記挟持受け片部および前記添設片部は、導電性材料で形成され、
   前記挟持片部および前記挟持受け片部は、一方の前記基板のアースに接触し、
   前記添設片部は、他方の前記基板のアースに接触していることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の基板の固定構造。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の基板の固定構造に用いられることを特徴とする基板固定スペーサ。
8. 請求項１ないし６のいずれかに記載の基板の固定構造を備えたことを特徴とする基板ユニット。

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