JP2013229437A

JP2013229437A - 基板の固定構造

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Publication number: JP2013229437A
Application number: JP2012100011A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Chidaka; 弘樹地高; Masaru Yokota; 勝横田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: JP5874513B2; WO2013161142A1; DE112013002235B4; US20150078818A1; US9309907B2; DE112013002235T5

Abstract

【課題】容易に取り付けができ、基板間コネクタの破損やがたつきの発生を抑制できる基板の固定構造を提案する。
【解決手段】基板ユニット１は、第１基板１１、第２基板１３、スペーサ部材１５、およびロック部材１７からなる。この基板ユニット１は、第１基板１１上にスペーサ部材１５が配置され、そのスペーサ部材１５上に第２基板１３が配置され、スペーサ部材１５および第２基板１３を覆うようにロック部材１７が第１基板１１に固定される。第１基板１１および第２基板１３は、ロック部材１７の板バネ３３によって第２基板１３を第１基板１１方向に押圧することで固定されるため、ネジ止めによるねじり応力が発生することがなく、基板間コネクタを基板に固定する半田が剥れるなどの破損が抑制される。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板間コネクタにより接続される第１の基板および第２の基板を、間隔を空けて重ねた状態で相互に固定する基板の固定構造に関する。

従来、機器の小型化やプリント基板の回路増設などの目的で、２つの基板を直接的に接続する基板間コネクタが用いられている。
基板間コネクタで接続された２枚の基板をケース（筐体）に固定する方法としては、各基板それぞれにネジ穴などを形成して基板ごとにケースに固定する方法や、予め２枚の基板をねじ止めにより相互に固定し、その後にケースに固定する方法などがある。２枚の基板をケースに組み付ける前に検査工程を通す場合や、大サイズのメイン基板に小サイズのサブ基板を固定する場合などにおいては、後者の固定方法を用いることが好まれる。

このように２枚の基板を相互に固定する場合、基板間コネクタを予め嵌合させた状態で基板をねじ止めにより固定すると、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発生する。この応力によって、経時的に基板間コネクタのはんだ付け部分が破損する虞がある。

そこで、基板間コネクタの間にねじり応力が作用することを抑制するために、狭持片および狭持受け片を設けて一方の基板を挟み込むように固定することで、直接基板に伝わる回転モーメントを抑制する基板の固定構造が提案されている（特許文献１参照）。

また、合成樹脂の固定具を利用して、ネジを用いずに２枚の基板を相互に固定する方法も提案されている（特許文献２，３参照）。

特開２００８−２７０２３４号公報実公昭５９−２７６５１号公報米国特許３７７７０５２号明細書

特許文献１の取り付け構造では、ネジ穴ごとに複数の小さな部品が必要となるため、取り付け作業が煩雑になってしまうという問題があった。
また特許文献２，３に記載されたような樹脂部品では、車室内等の高温環境に晒される場合は特に経時的にクリープが発生してがたつきの原因となる虞があり、それにより電気接続の接触信頼性が低下することや、特に車両に搭載される装置においては大きな振動音が生じてしまうという問題があった。

本発明の目的は、容易に取り付けができ、基板間コネクタの破損やがたつきの発生を抑制できる基板の固定構造を提案することである。

上述した問題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、基板間コネクタにより接続される第１の基板および第２の基板を、間隔を空けて重ねた状態で相互に固定する基板の固定構造に関するものであり、第１の基板および第２の基板に加え、スペーサ部材とロック部材とを備える。

スペーサ部材は、第１の基板と第２の基板との間に配置され、当該２つの基板の間隔を所定の距離に維持する。ロック部材は、第２の基板を第１の基板の方向に押圧する押圧部を備えるものであって、第１の基板に固定される。

このような基板の固定構造では、押圧部により第２の基板を第１の基板方向にスペーサ部材を挟み込んだ状態で押し付けることによって、２つの基板間の相互固定を実現する。そのため、２つの基板をネジにより固定した場合のようにねじり応力が加わることがなく、またネジ止めされた場合のように強固に２つの基板の位置関係が固定されないため、基板表面と平行の面方向に作用する応力を逃すことが容易となる。従って、基板表面に対し垂直方向の軸を中心とする回転方向の力が基板間コネクタにかかることが抑制され、また基板表面と平行の面方向の力が基板間コネクタにかかることが抑制され、基板間コネクタに掛かる負荷を低減でき基板間コネクタの破損を抑制できる。

また仮にスペーサ部材やロック部材を合成樹脂で形成し、経時的にクリープが生じたとしても、押圧部によって押圧することでクリープにより生じた隙間が埋められるため、がたつきが発生することを抑制できる。

また、ロック部材の第１の基板への固定方法は特に限定されないので、例えば一般的なネジを利用して簡便に取り付けることができる。なお、ロック部材と第１の基板との固定にネジを利用しても、第２の基板にはネジ止めによる応力が直接的には加わらないため、ねじり応力によって基板間コネクタに大きな負荷が掛かることはない。

上述したスペーサ部材は、例えば合成樹脂で形成することができる。またスペーサ部材を、第１の基板と第２の基板とを結ぶ方向に長さを有する１つ以上の脚部と、第２の基板における側面の少なくとも一部に沿って形成され、当該側面と当接することで第２の基板の主たる面に沿う方向への第２の基板とスペーサ部材との相対的な移動を制限する側壁部と、を備えるように構成してもよい。

このような基板の固定構造であれば、側壁部によって第２の基板とスペーサ部材との相対的な移動を制限でき、第２の基板が適切な位置から移動してしまうことを抑制できる。
また更に、第１の基板に１つ以上の穴または凹部を形成すると共に、脚部の端部に、上記穴または凹部に挿入されて、第１の基板の主たる面に沿う方向への第１の基板とスペーサ部材との相対的な移動を制限する突起を形成してもよい。

このような基板の固定構造では、各基板の主たる面に沿う方向に関する、第１の基板と第２の基板との間の相対的な移動をスペーサ部材によって制限できるため、それらの基板が移動して基板間コネクタに負荷が加わってしまうことを抑制できる。

上述したロック部材は、例えば薄板状の金属部材により形成することができる。またその場合には上記押圧部を板バネとしてもよい。ロック部材を金属部材で形成することにより、板バネに高い弾性力を付与することができる。

なお上記板バネは、第２の基板を、間隔を空けた複数の位置にて押圧するように構成してもよい。このような基板の固定構造では、複数の位置で第２の基板を押圧することで、第２の基板に与える押圧力の偏りを低減し、第２の基板を安定して第１の基板に固定することができる。

また、上記基板の固定構造において、上述したロック部材には、第１の基板に向けて延び出し、抜け止めが形成された複数の係止片が設けられ、上述した第１の基板には、複数の係止片それぞれに対応する貫通孔が形成されており、上記複数の係止片が上記貫通孔を貫通すると、当該貫通孔の縁部で抜け止めが係止されて、それにより当該ロック部材が第１の基板に固定されるように構成してもよい。

このような基板の固定構造では、ロック部材を第１の基板に係止させることで固定できるため、取り付け作業を非常に簡便に行うことができる。

本実施例の基板ユニットを構成する第１基板、第２基板、スペーサ部材、およびロック部材を示す斜視図である。（Ａ）および（Ｂ）が、スペーサ部材およびロック部材を省略し、第１基板および第２基板の接続状態を説明する図であり、（Ｃ）が第１基板の斜視図である。スペーサ部材を示す斜視図であって、（Ａ）が下方から見た図であり、（Ｂ）が上方から見た図であり、（Ｃ）が（Ａ）の破線部分を拡大した図である。（Ａ）がロック部材の斜視図であり、（Ｂ）が（Ａ）における矢印Ａ方向から見た斜視図であり、（Ｃ）が（Ａ）における矢印Ｂ方向から見た側面図である。組み付け手順を説明する図であって、（Ａ）が組み付け前であり、（Ｂ）が第１基板にスペーサ部材を取り付けた状態であり、（Ｃ）がスペーサ部材に第２基板を取り付けた状態である。（Ａ）が第１の基板、第２の基板、スペーサ部材、およびロック部材を組み付けた後の状態を示す斜視図であり、（Ｂ）が（Ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。

以下に、本発明の基板の固定構造を適用した基板ユニットの実施形態を図面と共に説明する。
［実施例］
（１）基板ユニットの構成
本実施例の基板ユニット１は、図１に示すように、第１基板１１、第２基板１３、スペーサ部材１５、およびロック部材１７からなる。なお、第１基板１１が本発明における第１の基板の一例であり、第２基板１３が本発明における第２の基板の一例である。

図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１基板１１と第２の基板１３とは、第１基板１１に設けられた基板間コネクタ５１と、第２基板１３に設けられた基板間コネクタ５３と、を接続することで電気的に接続される。また、第１基板１１に設けられたポゴピン５５によっても電気的に接続する。上図では、第１基板１１と第２の基板１３とが接続した状態を明りょうに示す目的でスペーサ部材１５およびロック部材１７を省略している。

なお、第１基板１１と第２基板１３にはプリント配線等が形成されているが、本実施例の各図においてプリント配線の図示は省略している。
第１基板１１は、図２（Ｃ）に示すように、第１基板１１を貫通する穴５７およびスリット５９，６１が形成されている。穴５７は第１基板１１上の間隔を空けた異なる４箇所に形成されている。また、２つのスリット５９は長手方向が平行となるように形成され、スリット６１は長手方向がスリット５９と直交するように形成されている。

なお、スリット５９，６１が本発明における貫通孔の一例である。穴５７は貫通した穴でなく貫通しない凹部であってもよい。
スペーサ部材１５を図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す。スペーサ部材１５は、第１基板１１と第２基板１３との間に配置され、当該２つの基板の間隔を所定の距離に維持する。スペーサ部材１５は合成樹脂で形成されており、４枚の長尺状の板状部材を断面長方形の筒状体となるように組み合わせた形状である枠部２１と、枠部２１から当該長方形の内側に伸びだす平面状の当接部２３ａ〜２３ｄと、各当接部２３ａ〜２３ｄから延び出す４つの脚部２５と、を有する。

枠部２１は、第２基板１３の側面すなわち外縁に沿い、かつ、枠部２１の内側の領域が第２基板１３の外縁よりも僅かに大きくなるように形成されている。このため第２基板１３は枠部２１の内部に収容可能となっており、収容されたときに第２基板１３の外縁と枠部２１との間には一定以上のクリアランスが形成される。なおこの枠部２１が本発明における側壁部の一例である。

上述した当接部２３ａ〜２３ｄのうち、当接部２３ａ〜２３ｃは枠部２１の角に形成されており、当接部２３ｄは長方形の一辺の中心付近に形成されている。当接部２３ａ〜２３ｄは第２基板１３に当接するが、第２基板１３における配線をプリントする領域および部品を実装する領域を広く確保するために、第２基板１３の外縁付近に当接する。

枠部２１は当接部２３ｃが形成された角付近において一部途切れている。第２基板１３の一部が枠部２１からはみ出す形状である場合や、第２基板１３の側面の一部を開放させたい場合など、枠部２１は上述したように途切れていてもよい。なおその場合には途切れた部分を当接部などにより接続するように構成されていると、全体の形状を維持できるため都合がよい。

各当接部２３ａ〜２３ｄは、枠部２１の高さ方向（枠部２１により形成される長方形の面と直交する方向）の一方の端部側において、それぞれが同一の平面上に位置するように形成されている。以降、スペーサ部材１５においてはこの一方の端部側を下、逆の端部側を上として説明する。但し、説明の便宜のため上下方向を指定するだけであり、使用態様を限定するものではない。

脚部２５は、図３（Ｃ）に示すように、下方向、即ち第１基板１１と第２基板１３とを結ぶ方向に長さを有する円柱形状である。もちろん、角柱形状など円柱形状以外の形状であってもよい。脚部２５の延び出した先には第１基板１１と当接する端面２７が形成され、その端面２７から更に突起２９が下方向に突出している。脚部２５は４箇所に設けられており、それぞれの突起２９が第１基板１１の４箇所の穴５７のいずれかに挿入可能となっている。

なお、当接部２３ａ〜２３ｄの形成される位置や数は上述したものに限定されず、第１基板１１と第２基板１３の実装部品やロック部材１７と干渉する虞がない位置に適宜設けることができる。

ロック部材１７を図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す。ロック部材１７は薄板状の板金をプレス加工することで形成されており、平面部３１、側面部３７などを有する。
平面部３１は略矩形であって、その第１の方向（図４（Ａ），（Ｂ）における矢印Ｃ方向）の両端には、平面部３１と直角に折れ曲がる屈曲部３５が形成されている。以降、ロック部材１７においてはこの折れ曲がる方向を下方向として説明する。この下方向は、基板ユニット１を組み立てた状態においては枠部２１の下方向と同じ方向となる。

また、平面部３１における上記第１の方向の両端における、第１の方向と直交する第２の方向（矢印Ｄ方向）の両端の４箇所には、下方向に傾斜して延びる腕状の板バネ３３が形成されている。

側面部３７は、平面部３１における第２の方向の両端において、平面部３１と直交するように下方向に折り曲げられてなるものであって、第１の方向に長さを有する長板形状である。各側面部３７の長手方向のうち一方の端部には、下方向に延び出す係止片３９が形成されている。係止片３９の上記一方側には爪３９ａが形成されている。

また側面部３７の他方側は、対となる側面部３７側に直角に折り曲げられて第２側面４１が形成されている。第２側面４１の先端は平面部３１の第２の方向に関する中央付近まで延びており、その先端には下方に延び出す固定爪４３が形成されている。なお第２側面４１の延び出す長さは特に限定されるものではなく、例えば上述したものより短くともよい。

２つの屈曲部３５の間隔は枠部２１の長手方向より僅かに長く形成され、また２つの側面部３７の間隔は枠部２１の短手方向より長く形成されている。従って、枠部２１をこれら屈曲部３５および側面部３７の間に収めることができる。

（２）基板ユニットの組み立て
以下に基板ユニット１の組み立て手順を説明する。なお、この手順は一例であって、もちろん他の手順で組み立ててもよい。

図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、スペーサ部材１５における脚部２５の突起２９を第１基板１１の穴５７に挿入して、第１基板１１上の適切な位置にスペーサ部材１５を配置する。

次に図５（Ｃ）に示すように、第２基板１３をスペーサ部材１５に載せる。第２基板１３は、スペーサ部材１５の当接部２３ａ〜２３ｄ上に配置される。枠部２１は上述したように第２基板１３よりも僅かに大きく形成されており、第２基板１３を枠部２１の中に収容することで第２基板１３を適切な位置に配置することができる。

なお、第２基板１３における基板間コネクタ５３（図５（Ａ）〜（Ｃ）には示されない）は、このときに第１基板１１の基板間コネクタ５１と接続させる。またこの状態においてポゴピン５５は第２基板１３の適切な位置で接触する。

次に、ロック部材１７を第２基板１３およびスペーサ部材１５に被せるようにして第１基板１１に取り付けて、図６（Ａ）に示す状態となる。具体的には、まず、第１基板１１に向けて延び出している２つの係止片３９をそれぞれ対応するスリット５９に挿入する。

続いて、固定爪４３をスリット６１に挿入するが、このとき図４（Ｃ）の矢印方向に側面部３７を押圧して固定爪４３の間隔を狭めた状態で挿入する。押圧を解除することで固定爪４３の間隔が開き、抜け止めとしてスリット６１の縁部に係止し、また係止片３９の爪３９ａが抜け止めとしてスリット５９の縁部に係止することで、ロック部材１７が第１基板１１に固定される。

このようにして、第１基板１１にスペーサ部材１５が配置され、そのスペーサ部材１５上に第２基板１３が配置され、スペーサ部材１５および第２基板１３を覆うロック部材１７が第１基板１１に固定された基板ユニット１の組み立てが終了する。

基板ユニット１における基板間コネクタにより接続される第１基板１１および第２基板１３は、スペーサ部材１５によって間隔を空けて重ねた状態で、ロック部材１７により相互に固定される。

具体的には、図６（Ｂ）に示すように、ロック部材１７の板バネ３３が第２基板１３を第１基板１１の方向に押圧しており、それによって、第２基板１３およびスペーサ部材１５の第１基板１１から離れる方向への移動が抑制される。またスペーサ部材１５の突起２９が穴５７に挿入されており、かつ枠部２１内に第２基板１３が収容されていることから、第１基板１１および第２基板１３の、これらの主たる面に沿う方向への相対的な移動が制限される。

なお、図４（Ｃ）の矢印方向に側面部３７を押圧して固定爪４３の間隔を狭めた状態とすることで、固定爪４３をスリット６１から抜いてロック部材１７を第１基板１１から取り外すことができ、それにより第２基板１３、スペーサ部材１５の着脱が可能となる。

（３）効果
本実施例の基板ユニット１は、２つの基板を固定する際にネジを用いないため、ネジ止めによるねじり応力が発生することがない。そのため基板間コネクタ５１，５３に掛かる負荷が低減され、基板間コネクタを基板に固定するための半田が剥れるなどの破損を抑制できる。またスペーサ部材１５にクリープが生じても、ロック部材１７の板バネ３３によって押圧されることで隙間が埋められ、がたつきが生じることを抑制できる。

また、スペーサ部材１５によって第１基板１１と第２基板１３とが大きくずれてしまうことが抑制されるため、大きなずれによって基板間コネクタ５１，５３に負荷が掛かってしまうことを抑制できる。

また、板バネ３３が第２基板１３の四隅を第１基板１１方向に押圧しているため、第２基板１３全体をバランスよく押圧できる。それにより、第２基板１３が第１基板１１に対して傾斜して基板間コネクタ５１，５３に負荷が掛かってしまうことや、スペーサ部材１５の局部的な変形などを抑制できる。

また、ロック部材１７はネジを使用せず係止片３９と固定爪４３により第１基板１１に固定することができるため、取り付け作業を非常に簡便に行うことができる。
［変形例］
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

例えば、上記実施例においては、スペーサ部材１５が合成樹脂で形成され、ロック部材１７が板金部材で形成される構成を例示したが、それ以外の材質で形成されていてもよい。例えばスペーサ部材１５が金属やセラミックスで形成されていてもよいし、ロック部材１７が合成樹脂で形成されていてもよい。

また、枠部２１は第２基板１３の外縁の大部分を囲うように形成される構成を例示したが、第２基板１３の側面と当接することで第２基板１３の移動が制限されれば、外周を広く囲う必要はなく、一部にのみ形成されていてもよい。また当接部２３ａ〜２３ｄはそれぞれ隔離して形成される構成を例示したが、それぞれが繋がっていてもよい。

またロック部材１７において第２基板１３を押圧する押圧部は板バネでなくともよい。例えば平面部３１の中央が第２基板１３方向に窪む形状であって、その窪んだ底面で第２基板１３を押圧するように構成することが考えられる。また弦巻バネや高弾性エラストマーなどの弾性部材を平面部３１の裏面に取り付け、その弾性部材によって第２基板１３を押圧するように構成してもよい。

また上記実施例では、板バネ３３はいずれも同じ形状である構成を例示したが、押圧力を変化させるために傾斜角度や太さを板バネ３３ごとに変更してもよい。例えば、ポゴピン５５の上方に位置する板バネ３３の傾斜角度を大きくして押圧力を高くするように構成することが考えられる。

また、予めスペーサ部材１５と第２基板１３とを固定する固定部を設け、固定部によりスペーサ部材１５と第２基板１３とを組み付けて一体化してから第１基板１１に配置し、最後にロック部材１７を取り付けるように構成してもよい。

１…基板ユニット、１１…第１基板、１３…第２基板、１５…スペーサ部材、１７…ロック部材、２１…枠部、２３ａ〜２３ｄ…当接部、２５…脚部、２７…端面、２９…突起、３１…平面部、３３…板バネ、３５…屈曲部、３７…側面部、３９…係止片、３９ａ…爪、４１…第２側面、４３…固定爪、５１…基板間コネクタ、５３…基板間コネクタ、５５…ポゴピン、５７…穴、５９…スリット、６１…スリット

Claims

基板間コネクタにより接続される第１の基板および第２の基板を、間隔を空けて重ねた状態で相互に固定する基板の固定構造であって、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置され、当該２つの基板の間隔を所定の距離に維持するスペーサ部材と、
前記第２の基板を前記第１の基板の方向に押圧する押圧部を備え、前記第１の基板に固定されるロック部材と、を備える
ことを特徴とする基板の固定構造。
前記スペーサ部材は、
前記第１の基板と前記第２の基板とを結ぶ方向に長さを有する１つ以上の脚部と、
前記第２の基板における側面の少なくとも一部に沿って形成され、当該側面と当接することで当該第２の基板の主たる面に沿う方向への当該第２の基板と当該スペーサ部材との相対的な移動を制限する側壁部と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の基板の固定構造。
前記第１の基板には、１つ以上の穴または凹部が形成されており、
前記脚部の端部には、前記穴または前記凹部に挿入されて、前記第１の基板の主たる面に沿う方向への当該第１の基板と前記スペーサ部材との相対的な移動を制限する突起が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の基板の固定構造。
前記ロック部材は、薄板状の金属部材であって、前記押圧部は板バネである
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板の固定構造。
前記板バネは、前記第２の基板を、間隔を空けた複数の位置にて押圧する
ことを特徴とする請求項４に記載の基板の固定構造。
前記ロック部材は、前記第１の基板に向けて延び出し、抜け止めが形成された複数の係止片が設けられ、
前記第１の基板には、前記複数の係止片それぞれに対応する貫通孔が形成されており、
前記複数の係止片が前記貫通孔を貫通すると、当該貫通孔の縁部で前記抜け止めが係止されて、それにより当該ロック部材が前記第１の基板に固定される
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板の固定構造。