JP2015153915A - 電子回路試作用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、回路試作用基板として用いられていた、ユニバーサル基板では半田付けの作業時間を要し、試作の作業が容易でないという問題があった。また、従来、回路試作用基板として用いられていた、ブレッドボードでは回路基板を薄く作ることができないという問題があった。
【解決手段】本発明は、ブレッドボードの内部に収納されている、電子部品の外部リードを挟んで固定するためのカンチレバー状の導電性の構造体の、固定端と自由端とを結ぶ向きを、前記外部リードの軸方向と直行する向きに変更した回路試作用基板である。電子部品の外部リードを挿入するだけで、電子部品の回路試作用基板への固定と内部の導電性部品との電気的導通とを行うことができるために、半田付けの手間を要さずに回路の試作を行うことができ、かつ、回路試作用基板が薄いという利点のある、回路試作用基板を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は半田を使わずに回路を試作する事の出来る試作用回路基板に関するものである。

電子回路の作成においては、従来、ユニバーサル基板と呼ばれる穴の開いた板に電子部品を配置し半田付けにより互いを導通させる物や、ソルダレスブレッドボード、または単にブレッドボードと呼ばれる金属製クリップの内蔵された板に電子部品を挿し込み導通させる物が使われていた。以降ではソルダレスブレッドボードを、ブレッドボードと呼ぶ。

ユニバーサル基板は一般的に厚みが2mm以下であり、その構造上、実装された電子部品を含む回路基板全体を比較的薄く作ることができるが、電子部品を半田付けすることが必要であるため、回路基板を作成するためには半田付け作業に時間を要するものであり、必ずしも容易に回路基板を試作することができないという問題があった。

この半田付けに要する時間を短縮する別の回路試作用基板として、前記のブレッドボードも用いられている。
ブレッドボードは、一般的に厚みが7mmから9mm程度であり、部品を搭載した状態ではこれよりも厚みが増すため、回路基板全体の厚みが比較的厚い。このため、あまり小型の機器についてブレッドボードを用いることができないという問題があった。

特許文献１ではPET発泡体を利用することにより、薄型の試作基板を構成しているが、ブレッドボードとは異なり、電子部品の挿抜を前提としたものではなく、基本的には電子部品を抜くことはできない。また、電子部品の外部リードを挿入するための穴の設置や、その穴どうしの電気的な配線は、あらかじめなされているものではなく、ユーザが利用の都度配線パターンをプリントする等の方法で行う必要がある。したがって、導電性の箔を成形するための特殊な装置が必要であり、容易な回路の試作を行えるものではない。

特開2000-196204号公報

前記のように、従来、回路試作用基板として用いられていた、ユニバーサル基板では半田付けの作業時間を要し、試作の作業が容易でないという問題があった。また、前記のように、従来、回路試作用基板として用いられていた、ブレッドボードでは回路基板を薄く作ることができないという問題があった。

ブレッドボードにおいては、電子部品の外部リードをブレッドボードに挿入した際に、ブレッドボードの内蔵する金属製のクリップに含まれる板バネ状の部分がたわみ、前記板バネ状の部分が前記外部リードを挟むことによって、電子部品をブレッドボードに固定する構造となっている。前記の板バネ状の部分は、概して固定端と自由端を持つカンチレバー状の形状となっている。

前記のカンチレバーの固定端と自由端とを結ぶ方向と、ブレッドボードに挿入されたときの前記外部リードの軸方向とは、従来のブレッドボードの場合、およそ平行に揃っている。言い換えると、前記カンチレバーの固定端と自由端とを結ぶ方向と、前記外部リードの軸方向とは、双方ともに、概してブレッドボードの厚み方向となっている。

前記カンチレバーが板バネとして前記外部リードを挟んで固定するためには、前記カンチレバーの長さはある程度以上の長さである必要がある。つまり、前記金属製のクリップは、ブレッドボードの厚み方向に、ある程度の厚みを持つ必要がある。この、ある程度の厚みのある前記金属製のクリップを内蔵する必要があるために、従来のブレッドボードは厚みのあるものであった。

本発明は、ブレッドボードの内部に収納されている、電子部品の外部リードを挟んで固定するためのカンチレバー状の導電性の構造体の、固定端と自由端とを結ぶ向きを、前記外部リードの軸方向と直行する向きに変更した回路試作用基板である。

電子部品の外部リードを挿入するだけで、電子部品の回路試作用基板への固定と内部の導電性部品との電気的導通とを行うことができるために、半田付けの手間を要さずに回路の試作を行うことができ、かつ、回路試作用基板が薄いという利点のある、回路試作用基板を実現することができる。

本発明の実施の形態１にける回路試作用基板の各部品を分解した様子を示す図である。 本発明の実施の形態１における、弾性板、上部板、下部板の関係を示す拡大図である。 本発明の実施の形態１における、外部リード挿入前の断面図である。 本発明の実施の形態１における、外部リード挿入後の断面図である。 本発明の実施の形態２を示す図である。 本発明の実施の形態２における、弾性板、上部板、下部板の関係を示す拡大図である。 本発明の実施の形態２における、外部リード挿入前の断面図である。 本発明の実施の形態２における、外部リード挿入後の断面図である。 実施の形態１における本発明の回路試作用基板の外観である。 本発明の実施の形態３における回路試作用基板の上面図である。 本発明の実施の形態３における回路試作用基板の、上部板２００を取り除いた様子を示した上面図である。 本発明の実施の形態４における、弾性板１００の上面図である。 本発明の実施の形態２において、外部リードを抜く際のある時点でのカンチレバー１１１の形状を示す断面図である。 カンチレバーの可能な形状と、本発明の実施の形態４での形状を比較し説明する図である。 本発明の実施の形態４における、図１４とは異なる別の一例としての弾性板１００の形状を示す上面図である。

実施の形態１。
請求項１に対応する本発明の実施の形態を説明する。図１はこの発明の実施の形態１における基本構成を示す図である。図１は各部品が組み立てられる前の様子を示しており、組み立て後の完成品の形状は図９のように、穴のある一枚の板状のものとなる。

弾性板100は導電性を持つ板で、複数のカンチレバー部101が図１のように連なった形状を持っている。カンチレバー101は、弾性板１００にスリット３００を形成して構成する。上部板200は絶縁性の板であり、カンチレバー101の自由端部と一部重なる位置に貫通穴を持っている。下部板201も絶縁性の板であり、上部板200と対となって、弾性板100を挟んで固定するものである。

導電性の弾性板100は、例えばステンレス板で構成することができる。ただし、他の導電性金属や導電性ゴムなどでもよい。上部板200および下部板201は、ABS樹脂など絶縁性の物質で構成することができる。上部板200および下部板201は弾性板100を挟んで接合できるように、弾性板１００の形状のに合わせたくぼみを持ち、かつ、上部板２００と下部板２０１とがはめあいの関係にある凹凸をっており、はめ込みによる組み上げで組み立てられている。

なお、上部板２００および下部板２０１は硬質の樹脂以外にも、ゴムやそのほかのエラストマーでもよい。また、上部板２００または下部板２０１、またはこれらの両方に設けられた弾性板１００が入るためのくぼみは、弾性板１００の形状どおりでなくとも良く、余分な空隙があっても良い。また、上部板２００と下部板２０１との組み立て方ははめ込みでなくとも良く、ボルトを用いた組付けや、接着でもよい。

以降、図２〜図４を参照しつつ、本実施の形態について説明する。

図２は弾性板100、上部板200、下部板201のカンチレバー10１付近の拡大図である。図２のように上部板200の貫通穴はカンチレバー101の自由端部がなすスリット300のちょうど上に位置するように構成する。このように構成することで、外部リード５００を挿入した時に弾性板100と導通し、回路試作が可能であることを図３および図４を用いて説明する。

図３は、弾性体100、上部板200、下部板201を組み上げた時の、外部リード500が挿入される前の横から見た断面図である。弾性板100のカンチレバー部101の位置において、上部板200、下部板201の間に空間があり、カンチレバー101が突き出した状態となっている。この状態で外部リード500が挿入されると、図４のようになる。カンチレバー101と上部板200および下部板201によってなされるスリットは、外部リードよりも幅が狭いため、外部リード500が挿入されるとカンチレバー101は押し曲げられて図４のようにスリット幅が広がる。カンチレバー101は弾性を持つため、その復元力により外部リード500を上部板200、下部板201との間で固定できる。

以上のように構成することにより、平面的な構造で外部リードを固定することができるため、従来のブレッドボードよりも薄い回路試作機版を作成できる。

なお、上記の構成では一様な導電性の板を用いたが、外部リード５００との接触部分および他のカンチレバーとの連結部分にのみ導電性の物質でコーティングした板状のものを用いても良い。例えば、ゴム板を用いてスリット部分にのみ金属メッキを施したものでも同様の構成が可能である。

本実施の形態により、従来はユニバーサル基板を用いて行っていた薄い回路の試作を、半田付けをすることなく行えるようになる。

実施の形態２。
請求項２と請求項３とに対応する本発明の実施の形態を説明する。図５はこの発明の、実施の形態２の基本構成を示す図である。本実施の形態において、弾性板110はカンチレバーを向かい合わせの形で保有する。下部板202は上部板200と同じ構造をもっており、２つのカンチレバーが成すスリットの位置に貫通穴を保有する。以降、図６〜図8を参照しつつ、本実施の形態について説明する。

図６は弾性板110のカンチレバー付近の拡大図である。弾性板110はカンチレバー111とカンチレバー112を向かい合わせで保有し、スリット300を構成する。また、上部板200と下部板202はスリット300の位置に貫通穴を保有している。実施の形態１と同様に、上部板200と下部板202で弾性板110を挟んで固定できるように構成する。

図７はカンチレバー付近を横から見た断面図である。図７のように、カンチレバー111とカンチレバー112は上部板200と下部板202で構成される空間に突き出しており、対となってスリットを構成する。図８は外部リード500が挿入された場合の断面図である。カンチレバー111とカンチレバー112が成すスリット300は外部リード500よりも幅が狭いため、外部リード500が挿入されるとカンチレバー111およびカンチレバー112がたわむことによりスリット幅広がり、それぞれの復元力によって外部リード500を挟み込んで固定する。

さらに本実施の形態では、下部板202は貫通穴を持つため、外部リード500を裏側へ貫通させて固定することが可能である。

実施の形態１では、外部リードがカンチレバーより受ける復元力が１方向からのみであったため、復元力が加わる方向に外部リードが寄ってしまう問題がある。実施の形態２では、カンチレバー111とカンチレバー112の復元力が対となって互いに逆方向に加わるため、外部リードを上部板200および下部板202の貫通穴の中央に配置できるという効果がある。また、下部板202が貫通穴を保有していることにより、従来の一般的なブレッドボードでは多層基板を構成できなかったが、本実施の形態の構成では素子の外部リード線を試作基板の裏側へ貫通させることが出来るため、多層基板を構成することができ、最終的な製品基板に近い構成で回路を試作できるようになる。

実施の形態３。
請求項４に対応する、本発明の実施の形態を説明する。図１０は本実施の形態の代表的な様子を示したものである。本発明の回路試作用基板を、上部板200の側の真上から見た様子である。

本実施の形態において、上部板200は、格子状に等間隔に並んだ複数の貫通穴のある部分を持つ。図１０では前記の部分は、中央付近で別れて左右にひとつずつ、合計２つ、存在している。

図１１は、図１０の回路試作用基板の、上部板200のみを取り除いた様子を示している。本実施の形態では、導電性のある弾性体は、上部板200の貫通穴のうち一直線に隣り合う５つの穴に対応する箇所でひとつらなりとなっている。図１１の中では弾性体６０１が、前記の状態となっている。さらに前記の弾性体６０１は複数個存在しており、弾性体６０１が前記の格子のピッチで隙間無く並んでいる。図１１の中では斜線の箇所がそれぞれ、導電性のある弾性体となっている。

このような構成をとることにより、この回路試作用基板の、電子部品の外部リードを挿入する穴は、あるピッチで格子状に並び、かつ、一直線上に隣り合う５つの穴同士が導通した塊となり、その塊が格子上で隙間無く隣り合う構造とすることができる。

この構造をとる利点は、格子のピッチを2.54mmとした場合に、穴の並び方と、どの穴同士が導通しているかという関係とが、従来のブレッドボードとの間で同じとなるため、従来のブレッドボードを用いて作成していた回路をそのまま本発明の回路試作用基板に移植することができる、というところにある。回路の移植を可能にすることにより、従来のブレッドボードと本発明の回路試作用基板とを、ユーザが相補的に用いて、回路の試作をより容易にすることができる。

実施の形態４。
請求項５に対応する、本発明の実施の形態を説明する。図１２は、本実施の形態における、外部リード５００を挿入する箇所が５箇所ある場合の導電性のある弾性板100の形状を示したものである。これは、図１１における弾性板601に対応する。

カンチレバー１００は、図１２に示すとおり蛇行している部分７００と、概矩形の部分７０２とからなる。蛇行している部分７００の根元、言い換えるとカンチレバーの固定端に相当する箇所は、必ずしも、外部リードを挿入する穴どうしを結ぶ直線上に無くとも良く、この図１２のように前記の直線からずれた位置にあってもよい。

この構造をとる利点は、次に述べる２点である。
まず第一点目の利点を説明する。
外部リード５００を本発明の回路試作用基板から抜く場合、実施の形態１におけるカンチレバー１００または実施の形態２におけるカンチレバー１１１は、カンチレバーの自由端が、外部リードに対して、硬くとがったラチェット機構の爪の関係となり、たわみの位相を変える方向にリード線からカンチレバーに対して力が加わり、カンチレバーの特定の箇所で、変位の量が大きくなりやすい。カンチレバーの形状しだいでは、たとえば、ある断面で図１３のようにたわむ可能性がある。

本発明の回路試作用基板は、電子部品の挿抜を繰り返し何度も行っても、回路の試作を行ううえでは支障の無いものであるほうが望ましい。よって、弾性板100が塑性変形をしないよう、全ての変形は弾性領域内で生じるほうが良い。

よって外部リードを抜く際のたわみの変形の量を少なくするほうが設計としては望ましい。図１４に示すように、カンチレバーの、カンチレバーの固定端付近の形状は、(iii)のような蛇行した形状意外にも(i)のようなまっすぐな矩形状のものや、(ii)のように細くなっているものも考えられる。なお、(a)はカンチレバーの自由端、(b)はカンチレバーの固定端を示す。(i)や(ii)の場合では、曲げ変形は主として図の矢印の向きに生じる。これに対して(iii)の形状の場合は、図１４中の(iii)の付近に示した矢印の向きの曲げ変形も生じるため、全体としては変位量が小さい範囲に収まりやすい。ただしカンチレバーの先端７０２付近の形状にも依存する。

上記の内容が利点の一点目である。
次に利点の二点目を説明する。
外部リードは挿抜の際などに、本発明の回路試作基板の穴の軸方向に対して、必ずしも平行ではなく、傾くことがある。外部リードが傾いた場合、弾性板１００に対する位置関係が変化し、カンチレバーの先端に対して、図１４の上下の方向に力が加わる。この力が加わることでもカンチレバーの特定の箇所で変位の量が大きくなり、塑性変形を生じさせる可能性がある。これに対して、カンチレバーの根元付近を蛇行させることは、多くの方向について曲げ変形量を小さくする効果がある。よって塑性変形を生じさせにくいという利点がある。

なお、図１３のたわみ方は一例であり、他の形状を取ることもある。

なお、図１４の形状は一例であり、図１５のように、カンチレバーの根元付近がくりぬかれており、二箇所で、弾性板の本体部分と結合している形状でも良い。

100は本発明の実施の形態１における弾性板である。
101は本発明の実施の形態１におけるカンチレバーである。
110は本発明の実施の形態２における弾性板である。
111は本発明の実施の形態２におけるカンチレバーである。
112は本発明の実施の形態２における対となるカンチレバーである。
200は本発明の実施の形態１または実施の形態２における上部板である。
201は本発明の実施の形態１における下部板である。
202は本発明の実施の形態２における下部板である。
500は外部リードを示す物である。

Claims (5)

1. たわむことにより自由端部で電子部品の外部リードを挟んで接触し通電させることが可能なカンチレバーを１つ以上持つ導電性の弾性板と、
   前記弾性板のカンチレバーの自由端の近傍に貫通穴を持つ絶縁性の上部板と、
   前記上部板と対となって前記カンチレバーを挟んで固定する絶縁性の下部板とを備え、
   前記カンチレバーの自由端の近傍に前記外部リードが挿入された時に、
   前記カンチレバーの復元力により前記カンチレバーの自由端近傍から前記外部リードに対して力が加えられることで前記電子部品を回路試作用基板に固定できることを
   特徴とする、回路試作用基板。
2. 前記絶縁性の下部板は前記上部板と同様にカンチレバーの自由端の近傍に貫通穴を持っており、
   前記外部リードを回路試作用基板に貫通させた形で前記電子部品を回路試作用基板に固定できることを特徴とする、
   請求項１に記載の回路試作用基板。
3. 前記導電性の弾性板は、複数の前記カンチレバーを含むひとつらなりの板であり、
   回路試作用基板に前記外部リードが未挿入の状態では前記導電性の弾性板が凹凸の無い板状である
   ことを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の回路試作用基板。
4. 前記上部板が複数個の等間隔の格子状に並んだ貫通穴を持っており、
   それぞれの前記貫通穴の近傍にはそれぞれ前記カンチレバーの自由端があり、
   前記弾性板によって、複数個の前記貫通穴に対応するそれぞれの前記カンチレバー同士が、電気的に導通しており、
   これらの互いに電気的に導通するカンチレバーに対応する複数個の前記貫通穴が前記の格子の上で隙間無く一直線上に少なくとも３個以上並んだ塊となっており、
   前記の塊が前記の格子の上で隙間無く並んでいる
   ことを特徴とする
   請求項１または請求項２または請求項３に記載の回路試作用基板。
5. 前記カンチレバーの固定端付近の、前記カンチレバーに含まれる板または帯状の部分の形状が、蛇行している
   ことを特徴とする
   請求項１または請求項２または請求項３または請求項４に記載の回路試作用基板。