JP2012173767A - Ｒｆタグの振動センサ実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】振動センサを回路基板に実装した場合の部品高さを低くすると共に、リード電極間のショートを防止できるＲＦタグの振動センサ実装構造を提供する。
【解決手段】回路基板１４に、樹脂製で円筒状をなす本体２の両端部からリード電極３がそれぞれ導出される構成の振動センサ１を埋設するため矩形状の挿入穴２０を形成する。挿入穴２０の対向する１組の辺の寸法は前記円筒の直径よりも短く、他の１組の辺の寸法は円筒の軸方向長さ以上に設定される。そして、挿入穴２０において寸法が円筒の直径よりも短く設定される各辺から所定の空隙を有して、リード電極３を配線パターンに接続するためのランド２１をそれぞれ形成し、本体２を挿入穴２０に挿入した状態でリード電極３とランド２１とをはんだ付けする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦタグを電池駆動するために使用される振動センサを、内蔵される回路基板に実装する構造に関する。

電池駆動されるＲＦタグには、振動センサを内蔵することでＲＦタグに外力が加わったことを検出した期間にだけ回路基板の制御部が起動して外部にＩＤデータを送信することで、電池の消耗を防ぐように構成されるものがある。このようなＲＦタグは、例えばホームセキュリティシステムにおいて、ＲＦタグを携帯した家人が帰宅した場合（歩行による振動を検知した状態）にＲＦタグよりＩＤデータをシステムの制御部側に送信し、ドアのロックを自動的に解除するといった用途がある。

このようなＲＦタグに内蔵される振動センサ１は、図５に示すように、本体２の両端側からリード電極３が導出された形状のものを用いることが多く、そのリード電極３を回路基板４に挿入してはんだ５によりはんだ付けすることで、回路基板４上の配線パターンに電気的に接続して実装される。この場合、人が携帯することが前提のＲＦタグであるため、外形のサイズを極力小さくしたいという要請があり、挿入実装部品である振動センサ１を回路基板４に実装した場合の部品高さが問題となる。

斯様な問題に対処するために、図６に示すように、振動センサ１を挿入実装することなく、回路基板４の端部側に配置して、リード電極３が配線パターンと平行になる状態ではんだ付けする構成を採用したものがある。しかしながら、ＲＦタグには人が携帯している間に振動が加えられるため、上記の構成ではリード電極３のはんだ付け部分にストレスがかかることになり、好ましい実装形態であるとは言えない。
例えば特許文献１には、多層基板に回路部品を挿入するための穴を形成し、回路部品を埋設した状態ではんだ付けする構成が開示されている。

特開２００９−２０６１２１号公報

ここで、特許文献１の構成を、上記のような形状の振動センサ１を実装するための両面基板に適用することを想定すると図７に示すような実装構造が考えられる。すなわち、図７（ｂ）に示すように、回路基板４に本体２の円筒直径よりも寸法が小さい矩形状の挿入穴６を形成して本体２を途中部位まで埋設することで、振動センサ１を実装した場合の部品高さを低くする。しかしながら、挿入穴６がスルーホールとして形成されると、リード電極３をはんだ付けした場合に前記スルーホールを介して２つのリード電極３がショートするおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動センサを回路基板に実装した場合の部品高さを低くすると共に、リード電極間のショートを防止できるＲＦタグの振動センサ実装構造を提供することにある。

本発明のＲＦタグの振動センサ実装構造によれば、回路基板に、樹脂製で円筒状をなす本体の両端部からリード電極がそれぞれ導出される構成の振動センサを埋設するため、矩形状の挿入穴を形成する。この場合、挿入穴の対向する１組の辺の寸法は前記円筒の直径よりも短く、他の１組の辺の寸法は円筒の軸方向長さ以上に設定される。そして、挿入穴において寸法が円筒の直径よりも短く設定される各辺から所定の空隙を有して、リード電極を配線パターンに接続するためのランドをそれぞれ形成し、振動センサの本体を挿入穴に挿入した状態でリード電極とランドとをはんだ付けする。

斯様に構成すれば、振動センサは、その一部が回路基板の挿入穴に埋設された状態で実装されるので、その状態での回路基板の挿入方向面からの部品高さを、本体をなす円筒の直径よりも低くすることができる。具体的には、回路基板の厚さ寸法分と、本体の一部が回路基板の裏面から突出する分だけ低くなる。これにより、ＲＦタグの外形を小型に構成できる。そして、振動センサのリード電極をランドにはんだ付けすると、振動センサの本体が円筒形であるため、挿入時に振動センサの樹脂部分（円筒の部分）が挿入穴の縁部と密着する。この状態では、基板側の取付けしろは殆ど消費され、振動センサの本体と回路基板との間には実質的に隙間が無いといっても良い。

その後、電極をはんだ付けする際に余剰はんだが電極部分から溢れたとしても、そのはんだが向かう先は、円筒形の振動センサ本体の円板部分と、挿入穴の縁部の間にある取付けしろの残余部分に向かうのみとなる。しかしながら上述したように、振動センサの円筒部分と挿入穴の縁部の部分にははんだが流れ込むような隙間が無いので、はんだが実質的に向かうことはない。また仮に向かったとしても、円筒形センサの円筒部分は樹脂性であるから、はんだが馴染まずはじかれ易くなっているため、左右の円板部分にある余剰はんだ程度の量では、左右の円板部分からはんだ同士が結合するような事態はほぼ抑制できる。従って、はんだが、挿入穴の辺と、その辺に接している振動センサの樹脂製の本体との間に回り込むことはなく、２つのリード電極間がショートすることも確実に防止できる。

一実施例であり、（ａ）は回路基板の裏面を、挿入穴が形成されている部分だけ示す図、（ｂ）は振動センサが回路基板に挿入された状態を示す側面図、（ｃ）は同正面図 ＲＦタグの分解斜視図 部品が実装された状態の回路基板を裏面側から示す斜視図 ＲＦタグの外観を示す（ａ）正面図，（ｂ）側面図，（ｃ）斜視図 （ａ）は従来技術（その１）を示す図１（ｂ）相当図 従来技術（その２）を示す図１（ｂ）相当図 （ａ）は従来技術（その３）を示す図１（ｂ）相当図、（ｂ）は図１（ａ）相当図

以下、一実施例について図１ないし図４を参照して説明する。尚、図５ないし図７と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図４は、ＲＦタグの外観を示す（ａ）正面図，（ｂ）側面図，（ｃ）斜視図であり、図２は、ＲＦタグの分解斜視図である。ＲＦタグ１１は、例えば樹脂製のアッパーケース１２と、ロワーケース１３との間に回路基板１４等を内蔵して構成されている。双方のケース１２，１３を組み合わせると正方形状となる（図４（ｂ）参照）。図４（ａ）に示す正面左上隅部分は、切り欠きにより概ね三角状の隅穴部１５が形成されており（当該部分はロワーケース１３の一部である）、また、その隅穴部１５の上辺部及び左側面部には、紐を通すための穴１６が形成されている。

回路基板１４は、表面側から電池ホルダ１７や振動センサ１が挿入実装されており、電池ホルダ１７には、円盤状の例えばリチウム電池１８が保持される。そして、回路基板１４の裏面側は、防水ラバー１９を介してロワーケース１３に収容される。防水ラバー１９の周辺部は、Ｏリングによるパッキン構造を成している。ここで、振動センサ１については、回路基板１４に形成された矩形状の挿入穴２０に、樹脂製の本体２の一部分が嵌合した状態で挿入実装されている。

図１（ａ）は、回路基板１４の裏面を、挿入穴２０が形成されている部分だけ示している。振動センサ１の２つのリード電極３は、円筒形をなす本体２の両端面部より導出されている。挿入穴２０の縦辺部の長さは、本体２の円筒の高さ（長さ）よりも長く、横辺部の長さは、上記円筒の直径よりも短くなるように設定されている。したがって、挿入穴２０の縦辺部に本体２の円筒長さ方向を沿わせて挿入すれば、本体２は、その一部が回路基板１４の裏面側に突出した状態で挿入穴２０に嵌合する（図１（ｂ），（ｃ）参照）。尚、挿入穴２０をスルーホールとして形成しないことは勿論である。
そして、図１（ａ）に示すように、挿入穴２０の縦辺部から所定の空隙をおいて、２つのリード電極３を回路基板１４の配線パターンにはんだ付けするためのランド２１が配置されており、振動センサ１のリード電極３は、本体２が挿入穴２０に嵌合した状態で、はんだ２２によりランド２１にはんだ付けされる。

図３は、振動センサ１が実装された状態の回路基板１４の裏面側を斜視図で示しているが、ランド２１は回路基板１４の裏面に形成された配線パターン２３を介して、裏面に面実装されている制御部２４に電気的に接続されている。制御部２４は、マイクロコンピュータで構成され、電池１８からの電源が供給されて動作する。また、回路基板１４の裏面には、タグリーダ（若しくはリーダ／ライタ）より送信された電波信号を受信するためのアンテナパターン２５が配線されており、そのアンテナパターン２５は制御部２４に接続されている。ここで、ＲＦタグ１１は、２．４ＧＨｚ帯で使用されるものを想定しているが、これに限らず、その他１３ＭＨｚ帯やＵＨＦ帯などで使用されるものでも良い。

更に、回路基板１４の裏面には、例えばタクトスイッチ等からなる操作ボタン２６が実装されており、操作ボタン２６のオンオフ信号も図示しない配線パターンを介して制御部２４に入力されている。操作ボタン２６は、ＲＦタグ１１にＩＤコードを書き込んで設定する初期設定時にユーザによってオン操作される。図４に示すように、ロワーケース１３には穴２７が形成されており、その穴２７の位置は、操作ボタン２６の操作子の位置に対応して設けられている。上述したように、回路基板１４の裏面側は防水ラバー１９を介してロワーケース１３に収容されているので、ユーザは、穴２７及び防水ラバー１９を介して操作ボタン２６を操作する。そして、アッパーケース１２とロワーケース１３とはスナップフィット機構で嵌合するようになっており、ＲＦタグ１１は防水構造となっている。

以上のように構成される本実施例によれば、ＲＦタグ１１を電池駆動するために使用され、樹脂製で円筒状をなす本体２の両端部からリード電極３がそれぞれ導出される構成の振動センサ１を回路基板１４に実装するため、回路基板１４に本体２を埋設するため矩形状の挿入穴２０を形成し、その挿入穴２０の対向する１組の辺の寸法は前記円筒の直径よりも短く、他の１組の辺の寸法は円筒の軸方向長さ以上に設定する。そして、挿入穴２０において寸法が円筒の直径よりも短く設定される各辺から所定の空隙を有して、リード電極３を配線パターンに接続するためのランド２１をそれぞれ形成し、本体２を挿入穴２０に挿入した状態でリード電極３とランド２１とをはんだ付けする。

すなわち、振動センサ１は、その一部が回路基板１４の挿入穴２０に埋設された状態で実装されるので、その状態での回路基板１４の挿入方向面からの部品高さを、本体２をなす円筒の直径よりも低くすることができる。具体的には、回路基板１４の厚さ寸法分と、本体２の一部が回路基板１４の裏面から突出する分だけ低くなるので、ＲＦタグ１１の外形を小型に構成できる。

そして、振動センサ１のリード電極２をランド２１にはんだ付けすると、振動センサ１の本体２が円筒形であるから、挿入時に振動センサ１の樹脂部分（円筒の部分）が、挿入穴２０の縁部と密着する。この状態では、回路基板１４側の取付けしろは殆ど消費されるので、本体２と回路基板１４との間には実質的に隙間が無いと言っても良い。その後、リード電極３をはんだ付けする際に余剰なはんだ２２がリード電極３の部分から溢れたとしても、そのはんだ２２が向かう先は、本体２の円板部分と、挿入穴２０の縁部の間にある取付けしろの残余部分に向かう方向のみとなる。

しかしながら、振動センサ１の円筒部分と挿入穴２０の縁部との間にははんだ２２が流れ込むような隙間が無いので、はんだ２２が実質的に向うことはない。また仮に向かったとしても本体２は樹脂性であるから、はんだ２２が馴染まずにはじかれ易くなっているため、左右の円板部分にある余剰なはんだ２２程度の量では、左右の円板部分からはんだ２２同士が結合するような事態はほぼ抑制できる。従って、はんだ２２が、挿入穴２０の辺と、その辺に接している振動センサ１の樹脂製の本体２との間に回り込むことはなく、２つのリード電極３間がショートすることも確実に防止できる。

また、実際の回路基板１４の厚みと振動センサ１の大きさとの関係では、回路基板１４自体がかなり薄いものであることから、特許文献１に示されているように電子部品の半分以上が基板の厚みの中に埋まることはなく、電子部品の本体部分の殆どは回路基板から露出することになる。したがって、引用文献１を参照することで振動センサ１の全体を回路基板のスルーホールに挿入しても、単に挿入するだけでは振動によって振動センサ１が外れてしまう可能性もある。

これに対して本実施例によれば、本体２が円筒形である振動センサ１に対して挿入穴２０のサイズを円筒の直径よりもやや小さくし、振動センサ１が回路基板１４から突出する寸法を、回路基板１４の表面側と裏面側とで異ならせているので、振動センサ１を回路基板１４に挿入する時に、本体２が円筒形であるが故に挿入穴２０の縁部に密着する（狭い穴へ押し込まれるので、本体２の自重によって挿入穴２０の縁部に密着せざるを得ない）ことになる。その結果、回路基板１４の挿入穴２０により振動センサ１が保持されることになり、しかもリード電極３をランド２１に接続固定するはんだ２２のうち、両者の接続部から溢れたはんだ２２が残ればそれらが本体２を両側から支えるので、振動センサ１の保持が更に強固になされることを期待できる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変型又は拡張が可能である。
各部の寸法については、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
操作ボタン２６は、必要に応じて設ければ良い。
ＲＦタグは、必ずしも防水構造を採用する必要はない。

図面中、１は振動センサ、２本体、３はリード電極、１１はＲＦタグ、１４は回路基板、１８はリチウム電池、２０は挿入穴、２１はランド、２３は配線パターンを示す。

Claims (1)

1. ＲＦタグを電池駆動するために使用される振動センサを、前記ＲＦタグに内蔵される回路基板に実装する構造であって、
   前記振動センサは、樹脂製で円筒状をなす本体の両端部からリード電極がそれぞれ導出されており、
   前記回路基板に、対向する１組の辺の寸法が前記本体を成す円筒の直径よりも短く設定され、他の１組の辺の寸法が、前記円筒の軸方向長さ以上に設定される矩形状の挿入穴を形成すると共に、
   前記挿入穴において寸法が前記円筒の直径よりも短く設定される各辺側に、前記リード電極を前記回路基板上の配線パターンに接続するためのランドをそれぞれ形成し、
   前記振動センサの本体を前記挿入穴に挿入した状態で、前記リード電極と前記ランドとをはんだ付けしたことを特徴とするＲＦタグの振動センサ実装構造。

Images