JP2020181911A - 基板接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の筐体に対する位置決め状態を維持することができる基板接続構造を提供すること。【解決手段】車載電子機器１０において基板１１を筐体１２に対して位置決めする基板接続構造であって、筐体１２には、筐体１２の内部に向けて突出している突出部１５が設けられ、基板１１には、突出部１５が挿通される貫通孔１１ａが設けられるとともに突出部１５を押圧しつつ挟持することで基板１１を筐体１２に対して位置決めする係合部２０が設けられ、係合部２０は、基板１１に固定されている固定部２１と、固定部２１及び基板１１から離間するように、且つ貫通孔１１ａの軸線ｍに向けて固定部２１から延びる複数の板ばね部２２と、を有し、複数の板ばね部２２は、突出部１５を固定部２１から離間させた状態で貫通孔１１ａの軸線ｍに向けて押圧しつつ挟持することで基板１１を筐体１２に対して位置決めするばね構造をなしている。【選択図】図２

Description

本発明は、基板接続構造に関する。

従来、特許文献１に記載されるような電子機器が知られている。
図６に示すように、上記の電子機器１００は、携帯電話機である。電子機器１００は、基板１１０と、基板を収容する筐体１２０とを備えている。

筐体１２０には、筐体１２０の内部側に向けて突出しているネジボス等の突出部１５０が設けられている。基板１１０には、複数の係合部２００が設けられている。係合部２００は、矩形板状である。係合部２００は、中央部に所定の大きさの孔２１０ａを形成する周囲部２１０と、周囲部２１０から孔２１０ａの中央近傍に向けて延在する第１の把持部２１１と、孔２１０ａを挟んで第１の把持部２１１と反対側に設けられるとともに周囲部２１０から孔２１０ａの中央近傍に向けて延在する第２の把持部２１２とを備えている。第１の把持部２１１及び第２の把持部２１２は、塑性変形し得る金属等の材質で構成されている。第１の把持部２１１は、基板１１０に沿って延びる矩形板状をなしている。第２の把持部２１２は、矩形状の板を湾曲させた形状を有している。具体的には、第２の把持部２１２は、長手方向の両端を周囲部２１０及び基板１１０から離間させるように湾曲させた円弧状をなしている。第２の把持部２１２は、長手方向の両端に挟まれている中途位置で周囲部２１０に固定されている。第２の把持部２１２は、長手方向の両端のうち孔の中央近傍に位置しない端部を一端部としたとき、一端部を周囲部２１０に向けて押した場合に、孔２１０ａの中央近傍に位置する他端部が孔２１０ａから離間するように動作することができる。また、係合部２００は、周囲部２１０と一体的に設けられ、基板１１０に対して固定される図示しない固定部を備えている。固定部は、基板１１０に対して半田付けにより固定されている。基板１１０には、係合部２００の孔２１０ａと同軸上に貫通孔１１０ａが設けられている。基板１１０の貫通孔１１０ａと係合部２００の孔２１０ａには、筐体１２０の突出部１５０が挿通されている。電子機器１００は、突出部１５０が基板１１０の貫通孔１１０ａと係合部２００の孔２１０ａに挿通された状態において、第１の把持部２１１と第２の把持部２１２とにより挟持されることで基板１１０を筐体１２０に対して位置決めする基板接続構造を有している。そして、係合部２００は、基板１１０のグランドパターンに電気的に導通するように設けられている。そのため、電子機器１００において、基板接続構造により基板１１０を筐体１２０に対して位置決めすると、基板１１０のグランドパターンと筐体１２０とが電気的に導通することで静電対策を実施している。

特開２００６−２６１０２３号公報

第１の把持部２１１と第２の把持部２１２とで突出部１５０を挟み込んだ状態では、第２の把持部２１２は、突出部１５０を第１の把持部２１１に向けて押圧するばね構造を有しているといえる。上記の電子機器１００では、第２の把持部２１２が突出部１５０を第１の把持部２１１に向けて押圧し、第１の把持部２１１が突出部１５０を支持することにより基板１１０を筐体１２０に対して位置決めしている。

ところで、上記した基板接続構造は、上記の携帯電話機だけでなく、車載電子機器にも適用できる。車載電子機器において、基板接続構造により基板１１０を筐体１２０に対して位置決めした後、車載電子機器に例えば路面からの振動等の外力が入力され、基板１１０が筐体１２０に対して位置ずれしようとする。例えば、基板１１０が係合部２００の第１の把持部２１１が設けられている方向に位置ずれしようとすると、第２の把持部２１２が突出部１５０に押し付けられる。このとき、第２の把持部２１２はばね構造を有しているため、基板１１０が第１の把持部２１１が設けられている方向に位置ずれしようとしても第２の把持部２１２は外力を吸収できる。しかし、基板１１０が係合部２００の第２の把持部２１２が設けられている方向に位置ずれしようとすると、第１の把持部２１１が突出部１５０に押し付けられる。このとき、第１の把持部２１１が基板１１０に沿って延びる矩形板状をなしているため外力を吸収できない。ひいては、第１の把持部２１１に作用した外力により係合部２００が基板１１０から外れてしまい、基板１１０を筐体１２０に対して位置決めできなくなる虞がある。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、基板の筐体に対する位置決め状態を維持することができる基板接続構造を提供することである。

上記課題を解決する基板接続構造は、基板と前記基板を収容する筐体とを有する車載電子機器において前記基板を前記筐体に対して位置決めする基板接続構造であって、前記筐体には、前記筐体の壁部から前記筐体の内部に向けて突出している突出部が設けられ、前記基板には、前記突出部が挿通される貫通孔が設けられるとともに前記突出部を押圧しつつ挟持することで前記基板を前記筐体に対して位置決めする係合部が設けられ、前記係合部は、前記基板における前記筐体の壁部と反対側に固定されるとともに前記基板に固定されている固定部と、前記固定部及び前記基板から離間し、且つ前記貫通孔の軸線に向けて前記固定部から延びる複数の板ばね部と、を有し、前記複数の板ばね部は、前記突出部を前記固定部から離間させた状態で前記貫通孔の軸線に向けて押圧しつつ挟持することで前記基板を前記筐体に対して位置決めするばね構造をなす。

これによれば、係合部の複数の板ばね部により構成されているばね構造が突出部を固定部から離間させつつ押圧することで基板を筐体に対して位置決めしている。例えば車載電子機器に例えば路面からの振動等の外力が入力され、基板が筐体に対して位置ずれしようとすると、基板の位置ずれの仕方によっては、複数の板ばね部のいずれかが突出部に押し付けられる。そのため、車載電子機器に入力される外力を突出部に押し付けられた板ばね部により吸収することができる。また、複数の板ばね部は、外力を吸収した後に突出部を再び貫通孔の軸線に向けて押圧することができる。そのため、基板を筐体に対して位置決めした状態に戻すことができる。したがって、基板の筐体に対する位置決め状態を維持することができる。

上記の基板接続構造において、前記係合部は、板状をなし、前記固定部は、前記突出部が挿通される孔が形成されるように環状をなし、前記係合部を板厚方向から見たとき、前記複数の板ばね部の外形と前記固定部における前記孔の内形とが滑らかな円弧状となるように接続されているとよい。

複数の板ばね部が突出部に接触している状態において、車載電子機器に入力される外力により複数の板ばね部と固定部との接続部分には応力が集中しやすくなっている。複数の板ばね部と固定部との接続部分に応力が集中すると、複数の板ばね部と固定部との間に切れが生じる。それに伴い、複数の板ばね部が突出部を押圧するときの押圧力が低下し、ひいては基板を筐体に対して位置決めする保持力が低下してしまう虞がある。

その点、これによれば、車載電子機器に入力される外力により複数の板ばね部が折れ曲がった状態であっても複数の板ばね部と固定部との接続部分に生じる応力を分散させることができる。したがって、基板の筐体に対する位置決め状態を維持しやすくなる。

この発明によれば、基板の筐体に対する位置決め状態を維持することができる。

車載電子機器の分解斜視図。 基板接続構造を示した断面図。 係合部の上面図。 （ａ）は、突出部を基板の貫通孔に挿通する前の状態の断面図、（ｂ）は、突出部を基板の貫通孔に挿通し、複数の板ばね部が突出部を押圧している状態の断面図。 変更例における係合部の斜視図。 従来技術の電子機器の断面図。

以下、基板接続構造を具体化した一実施形態を、図１〜図４にしたがって説明する。なお、基板接続構造は車載電子機器に適用されるものである。よって、車載電子機器の構成を説明するなかで基板接続構造について説明する。

図１及び図２に示すように、車載電子機器１０は、基板１１と、基板１１を収容する筐体１２とを有している。筐体１２は、四角箱状をなしている。筐体１２は、有底四角筒状の筐体本体１３と、筐体本体１３の開口部１３ａを閉塞する蓋１４とを有している。筐体本体１３の底壁１３ｂには、筐体１２の内部に向けて突出している突出部１５が設けられている。突出部１５は、円錐台柱状をなしている。突出部１５は、筐体本体１３の底壁１３ｂから筐体１２の内部に向かうにつれて徐々に直径が小さくなるように構成されている。図示しないが、突出部１５の先端には、突出部１５の軸線に沿って深さを有する雌ネジ孔が形成されている。すなわち、突出部１５は、本実施形態ではネジボスの機能を有している。なお、筐体本体１３の底壁１３ｂは、筐体の壁部の一例である。

蓋１４は、筐体本体１３の底壁１３ｂの外縁から立設する側壁１３ｃの先端面に載置される。これにより蓋１４は、筐体本体１３の開口部１３ａを閉塞する。蓋１４には、その板厚方向に貫通する挿通孔１４ａを有している。挿通孔１４ａは、筐体本体１３の底壁１３ｂに設けられた突出部１５に対応する位置に設けられている。挿通孔１４ａの孔径は、突出部１５の先端の直径よりも若干大きく形成されている。挿通孔１４ａの内部には、突出部１５の先端の一部が挿通される（図２参照）。挿通孔１４ａには、内部に突出部１５の先端の一部が入り込んだ状態で雄ネジが挿通される。雄ネジは、突出部１５の雌ネジ孔に螺合される。また、側壁１３ｃには図示しない雌ネジ孔が形成されたボスが配置され、蓋１４にはボスに対応する位置に図示しない孔が形成され、雄ネジが挿通されて螺合される。これにより、筐体本体１３と蓋１４とが互いに固定されるように構成される。なお、突出部１５を蓋１４の固定用のボスとして用いることで、別途固定用のボスを筐体本体１３の中央付近に設ける必要がないため、省スペース化が可能になっている。

基板１１には、筐体本体１３に設けられた突出部１５が挿通される貫通孔１１ａが設けられている。基板１１には、貫通孔１１ａに対応する位置に係合部２０が固定されている。後述の孔２１ａは突出部１５より小さいため、係合部２０は、基板１１の貫通孔１１ａに突出部１５を挿通することで変形し、突出部１５を押圧しつつ挟持する機能を有している。本実施形態の基板接続構造は、基板１１の貫通孔１１ａに挿通された突出部１５を係合部２０により押圧しつつ挟持することで基板１１を筐体１２に対して位置決めする。

基板接続構造の係合部２０の構成について説明する。
図２に示すように、係合部２０は、基板１１における筐体本体１３の底壁１３ｂと反対側に固定されている。係合部２０は、板状をなしている。係合部２０は、基板１１に固定されている固定部２１と、複数の板ばね部２２と、を有している。本実施形態では、板ばね部２２は、２つ設けられており、互いに突出部１５を挟んで反対側に配置されている。複数の板ばね部２２は、固定部２１及び基板１１から離間し、且つ貫通孔１１ａの軸線ｍに向けて固定部２１から延びている。複数の板ばね部２２の先端は、突出部１５を貫通孔１１ａに挿通することで変形されて突出部１５に接触している。複数の板ばね部２２は、突出部１５を固定部２１から離間させた状態で貫通孔１１ａの軸線ｍに向けて押圧しつつ挟持することで基板１１を筐体１２に対して位置決めするばね構造をなしている。なお、基板１１の貫通孔１１ａの近傍には、基板１１の配線パターンのうち図示しないグランドパターンが設けられている。そして、係合部２０は、グランドパターンに電気的に接続されている。具体的には、係合部２０の固定部２１が基板１１のグランドパターンに半田付け等で固定される。そのため、基板１１のグランドパターンと、係合部２０と、突出部１５とは電気的に接続された状態となる。よって、基板接続構造において係合部２０により基板１１を筐体１２に対して位置決めすると、基板１１上のグランドパターンと筐体本体１３と係合部２０により電気的に導通することで静電対策を実施している。

係合部２０のより詳細な構成について説明する。なお、係合部２０の構成を説明するにあたり、複数の板ばね部２２が折れ曲がっていない状態を図３の実線で示し、複数の板ばね部２２が折れ曲がっている状態を図３の二点鎖線で示す。

図３に示すように、係合部２０は、複数の板ばね部２２が折れ曲がっていない状態において円板状をなしている。係合部２０の固定部２１は、係合部２０の板厚を貫通するとともに突出部１５が挿通される孔２１ａが形成されるように円環状をなしている。複数の板ばね部２２は、折れ曲がっていない状態において固定部２１から孔２１ａの内部に向けて延びている。複数の板ばね部２２は、固定部２１から孔２１ａの内部に向かうにつれて板厚方向に直交する板幅が徐々に小さくなるように形成されている。すなわち、複数の板ばね部２２は、係合部２０の板厚方向から平面視したときに三角形状をなしている。複数の板ばね部２２の孔２１ａの内部に位置する先端は、互いに接触していない。そのため、係合部２０の孔２１ａは、見かけ上Ｈ字形状をなしている。複数の板ばね部２２が折れ曲がっていない状態とは、係合部２０の孔２１ａに突出部１５が挿通される前の状態と同義である。また、複数の板ばね部２２が折れ曲がっていない状態及び複数の板ばね部２２が折れ曲がっている状態の双方において、係合部２０を板厚方向から見たとき、複数の板ばね部２２の外形と固定部２１における孔２１ａの内形とが滑らかな円弧状をなすように接続されている。なお、係合部２０は、塑性変形し得る金属等の材質で構成されている。

ここで、複数の板ばね部２２が突出部１５を貫通孔１１ａの軸線ｍに向けて押圧できる理由を、基板接続構造の構成工程と合わせて説明する。
図４（ａ）に示すように、基板１１の貫通孔１１ａに突出部１５を挿通する前の状態において、すなわち係合部２０の孔２１ａに突出部１５を挿通する前の状態において基板１１の貫通孔１１ａに対応する位置に図３で示した係合部２０が固定されている。係合部２０の固定部２１は、基板１１のグランドパターンに半田付け等で固定される。係合部２０の複数の板ばね部２２は、基板１１の貫通孔１１ａの内部に臨むように配置される。このとき、複数の板ばね部２２は、折れ曲がっておらず係合部２０の板厚方向において固定部２１と同じ位置に配置されるとともに基板１１に沿って延びている。

図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）で示す状態から基板１１を筐体本体１３の内部に収容する。このとき、基板１１の貫通孔１１ａに対して突出部１５を挿通する。また、その状態から更に基板１１を筐体本体１３の底壁１３ｂに近づけると、突出部１５は係合部２０の折れ曲がっていない複数の板ばね部２２に当接し、ひいては複数の板ばね部２２を基板１１から離間するように変形させる。複数の板ばね部２２は、固定部２１及び基板１１から離間するように、且つ貫通孔１１ａの軸線ｍに沿うように変形する。このとき、複数の板ばね部２２には、係合部２０の板厚方向において固定部２１と同じ位置に戻ろうとする復元力が作用する。すなわち、複数の板ばね部２２の復元力が突出部１５を貫通孔１１ａの軸線ｍに向けて押圧する力となり、基板１１を筐体１２に対して位置決めしている。なお、底壁１３ｂには図示しない雌ネジ孔が形成されたボスが配置され、基板１１にはボスに対応する位置に図示しない孔が形成されている。孔に雄ネジが挿通されてボスに螺合されることで、基板１１は筐体本体１３に固定される。このボスによって基板１１と底壁１３ｂとの間隔が規定される。

本実施形態では以下の作用及び効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、係合部２０の複数の板ばね部２２により構成されているばね構造が突出部１５を固定部２１から離間させつつ押圧することで基板１１を筐体１２に対して位置決めしている。例えば車載電子機器１０に例えば路面からの振動等の外力が入力され、基板１１が筐体１２に対して位置ずれしようとすると、基板１１の位置ずれの仕方によっては、複数の板ばね部２２のいずれかが突出部１５に押し付けられる。そのため、車載電子機器１０に入力される外力を突出部１５に押し付けられた複数の板ばね部２２により吸収することができる。また、複数の板ばね部２２は、外力を吸収した後に突出部１５を再び貫通孔１１ａの軸線ｍに向けて押圧することができる。そのため、基板１１を筐体１２に対して位置決めした状態に戻すことができる。したがって、基板１１の筐体１２に対する位置決め状態を維持することができる。

（２）複数の板ばね部２２が突出部１５に接触している状態において、車載電子機器１０に入力される外力により複数の板ばね部２２と固定部２１との接続部分には応力が集中しやすくなっている。

その点、本実施形態では、複数の板ばね部２２の外形と固定部２１における孔２１ａの内径とが滑らかに円弧状をなすように接続されている。そのため、車載電子機器１０に入力される外力により複数の板ばね部２２が折れ曲がった状態であっても複数の板ばね部２２と固定部２１との接続部分に生じる応力を分散させることができる。したがって、基板１１の筐体１２に対する位置決め状態を維持しやすくなる。

（３）本実施形態では、係合部２０の孔２１ａに突出部１５が挿通される前の状態において係合部２０を板厚方向から見たとき、複数の板ばね部２２の外形と固定部２１における孔２１ａの内径とが滑らかに円弧状をなすように接続されている。そのため、係合部２０の孔２１ａに突出部１５が挿通されることで複数の板ばね部２２が折れ曲がるときの板ばね部２２と固定部２１との接続部分に生じる応力を分散させることができる。したがって、基板１１の筐体１２に対する位置決め状態を維持しやすくなる。

（４）本実施形態の複数の板ばね部２２は、係合部２０の板厚方向から平面視したときに三角形状をなしている。これにより、板ばね部２２と固定部２１との境界部分の強度を維持することができる。

（５）（４）において、板ばね部２２の板幅は、板ばね部２２と固定部２１との境界部分が最も大きくなるため、板ばね部２２の外形と固定部２１における孔２１ａの内形とが滑らかな円弧状となるように加工するときの作業性を向上させることができる。

（６）複数の板ばね部２２は変形して突出部１５に接触しており、図６の第１の把持部２１１のように変形せずに突出部１５に接触する構造ではない。つまり、係合部２０は板ばね２２部のみを介して突出部１５に接触している。

したがって、本実施形態は、図６に示す従来技術の構成ほど基板と係合部との位置精度すなわち半田付け時の位置精度を要求されないので、本実施形態の係合部２０は通常の表面実装部品と同様に位置決め治具等を用いずにリフロー半田付けが可能である。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施できる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
〇 図５に示すように、板ばね部２２が四角板状をなすように変更してもよい。板ばね部２２の外形と固定部２１における孔２１ａの内形とは滑らかな円弧状にならない。

そして、例えば固定部２１を円環状から四角環状に変更し、固定部２１の孔２１ａが四角孔状をなすように変更する。そして、図５中の一点鎖線で示すように複数の板ばね部２２を四角板状に変更し、複数の板ばね部２２の対向する一対の側端部を固定部２１の内面に接触させるような係合部２０を採用してもよい。

〇 本実施形態と上記変更例において、固定部２１は、円環状及び四角環状のような環状をなしていたが、これに限らない。例えば、固定部２１は、複数の板ばね部２２にのみ接続されるような構成としてもよい。固定部２１と１つの板ばね部２２との１組で構成される部材を複数個採用して係合部２０を構成するようにしてもよい。

〇 本実施形態では、係合部２０に２つの板ばね部２２が設けられていたが、例えば板ばね部２２を３つ以上設けるように変更してもよい。板ばね部２２の数が多くなるほど車載電子機器１０に加わる外力を吸収できる方向を増やすことができる。また、複数の板ばね部２２が３つ設けられる場合において、３つの板ばね部２２の配置は、例えば本実施形態では円環状の固定部２１を３等分した角度で設けられることが好ましい。すなわち、複数の板ばね部２２により突出部１５を押圧したとき、突出部１５の軸線が貫通孔１１ａの軸線ｍに一致するように複数の板ばね部２２を配置することが好ましい。

〇 突出部１５はネジボスとして機能していたが、これに限らない。例えば突出部１５は、基板１１の貫通孔１１ａに挿通される機能だけ有していればよい。そのため、蓋１４の挿通孔１４ａも割愛してもよい。

〇 筐体１２において筐体本体１３と蓋１４とを固定するにあたり、筐体本体１３の開口部１３ａと蓋１４とを溶接してもよい。
〇 突出部１５は、筐体本体１３の底壁１３ｂから突出していたが、これに限らない。例えば、突出部１５を蓋１４から突出させてもよい。このとき、蓋１４は、筐体の壁部の一例である。そして、係合部２０は基板１１における蓋１４と反対側に設けられることが好ましい。

〇 また、突出部１５は、筐体本体１３の側壁１３ｃから突出させてもよい。このとき、筐体本体１３の側壁１３ｃは、筐体の壁部の一例である。
〇 突出部１５は、円錐台柱状をなしていたが、円柱状であってもよい。貫通孔１１ａに挿通できるのであれば、どのように形状を変更してもよい。

〇 複数の板ばね部２２は、平板状をなしていたが、これに限らない。例えば、固定部２１から突出部１５に向かうにつれて徐々に傾きが大きくなるように湾曲している湾曲板状をなしていてもよい。

１０…車載電子機器、１１…基板、１１ａ…貫通孔、１２…筐体、１３ｂ…底壁、１５…突出部、２０…係合部、２１…固定部、２１ａ…孔、２２…板ばね部、ｍ…貫通孔の軸線。

Claims (2)

1. 基板と前記基板を収容する筐体とを有する車載電子機器において前記基板を前記筐体に対して位置決めする基板接続構造であって、
   前記筐体には、前記筐体の壁部から前記筐体の内部に向けて突出している突出部が設けられ、
   前記基板には、前記突出部が挿通される貫通孔が設けられるとともに前記突出部を押圧しつつ挟持することで前記基板を前記筐体に対して位置決めする係合部が固定され、
   前記係合部は、前記基板における前記筐体の壁部と反対側に固定されるとともに前記基板に固定されている固定部と、前記固定部及び前記基板から離間し、且つ前記貫通孔の軸線に向けて前記固定部から延びる複数の板ばね部と、を有し、
   前記複数の板ばね部は、前記突出部を前記固定部から離間させた状態で前記貫通孔の軸線に向けて押圧しつつ挟持することで前記基板を前記筐体に対して位置決めするばね構造をなすことを特徴とする基板接続構造。
2. 前記係合部は、板状をなし、
   前記固定部は、前記突出部が挿通される孔が形成されるように環状をなし、
   前記係合部を板厚方向から見たとき、前記複数の板ばね部の外形と前記固定部における前記孔の内形とが滑らかな円弧状となるように接続されていることを特徴とする請求項１に記載の基板接続構造。