JP4156849B2 - 電子部品取り付け機構及び締結装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、機械的な締結装置に関し、特に、子回路基板などの電子部品を親回路基板（プリント回路基板）に取り付ける電子部品取り付け機構及び締結装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品をプリント回路基板に機械的に取り付けることがしばしば必要である。例えば、第２の小さな子回路基板（ドータ・ボード）を大きな親回路基板（マザー・ボード）に平行且つ隣接して取り付ける場合がある。同様に、親回路基板に結合される平坦部分を有する集積回路チップやコネクタなどの電子部品を、この親回路基板の主部分に平行に結合させることもある。これら電子部品は、回路基板上のレセプタクル（ソケット）と電気的に接触して電気的接続を行うために延びたピンの配列を有する。
【０００３】
取り付けた電子部品は、親回路基板に機械的に固定しなければならない。このような場合の多くは、各ボードの開口にネジを通すなどして、従来の締結具（ファスナ）を用いることができる。しかし、多くのかかる締結具は、その設置のために、親回路基板の反対側に近づく必要がある。親回路基板に接続するのにスナップ機構を用いる如き他の締結具は、（反対側に近づけない場合に）目で見なくても取り付けることができる。しかし、スナップ機構の場合、試験が必要になった場合や、特定の電子部品を修理するために、その電子部品を繰り返し引き抜いたり、また、確実に再接続したりしなければならないが、これら繰り返しの引き抜きや再接続がうまくいかないことが多かった。
【０００４】
従来の締結具は、その使用が難しい場合もあった。子回路基板を受けるように親回路基板に締結具を容易に設けることができる場合でも、子回路基板と親回路基板の開口を整列させることがしばしば困難であった。これは、取り付けを行おうとする際、子回路基板が締結具を覆い隠してしまうためである。このため、開口の整列を誤ったり、かみ合う接続ピンを損傷したり、整列を行う際にいずれかの回路基板上で電子部品が望ましくない接触をする危険性があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、子回路基板などの電子部品を親回路基板に確実且つ容易に取り付けることができると共に、電子部品の取り外しも容易な電子部品取り付け機構と、２個の回路基板を容易且つ確実に結合できる締結装置とを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品取り付け機構は；複数の取り付け開口（２４）を有する回路基板（１２）と；これら開口の各々に関連し、ボア（５６）を有するボス（２０）と；ボア内に収まるピン（２２）と；ネジ（３０）とを具え；ボスが、回路基板の主面（図では上面）に接触する第１面（３６）を有すると共に、この第１面と対向し電子部品（１４）を受ける第２面（４２）を有し；ピンの一端が、ボスの第１面から取り付け開口の１つを介して突き出すと共に、この取り付け開口の周辺の回路基板の一部を受けるためにピンの材料のない部分（７２）を有し；ネジが、上記電子部品の開口（２６）を介して上記ピンの他端に結合することを特徴としている。
また、本発明は、第１及び第２回路基板（１２、１４）を結合する締結装置であって；平行に対向した第１面（３６）及び第２面（４２）を有すると共に、これら第１面及び第２面の間に延びるボア（５６）を有するボス（２０）と；ボア内に収容され、ボスの第１面から延びる第１端（図では下端）及びボスの第２面から延びる第２端（図では上端）を有するピン（２２）と、ネジ（３０）とを具え；第１回路基板の主面がボスの第１面に接触し、第１回路基板の主面に対向する第２回路基板の面がボスの第２面に接触し；ピンの第１端が第１回路基板の開口（２４）を介して突き出すと共に、第１回路基板の一部を受けるためにピンの材料のない部分（７２）を有し；ネジが、第２回路基板の開口（２６）を介してピンの第２端に結合することを特徴としている。
【０００７】
本発明の実施例は、従来技術の欠点を改善するために、子回路基板などの電子部品を取り付ける機構が、取り付け開口を有する第１回路基板を具えている。この取り付け機構は、各開口に関連しており、ボアを有するボスを具えている。このボスの第１面は、第１回路基板の主面と接触し、ボスの第２面は、第１面の反対側である。ピンがボア内に収容され、このピンの低部がボスの第１面から突出して開口の１つに入る。ピンの低部には、第１回路基板の一部を捕捉する空間がある。ピンに結合された締結具は、空間とボスとの間に圧力を発生し、回路基板を固定する。また、第２面の曲がり形状の突起が、この第２面上で、第２回路基板の取り付け位置の周辺を拘束してもよく、締結装置もボスに対して第２回路基板を固定する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の好適実施例の分解斜視図であり、回路アセンブリ１０を有する。また、図２は、図１を組み立てた場合の線２−２に沿った断面図である。回路アセンブリ１０は、親回路基板（第１回路基板）１２と、電子部品としての子回路基板１４と、１組の機械的コネクタ・アセンブリ（締結装置）１６とを有する。機械的コネクタ・アセンブリの各々は、子回路基板１４の角に設けられている。親回路基板１２は、パーソナル・コンピュータ内の主回路基板として用いる如きプリント回路基板である。しかし、本発明では、任意の固いプレート、シート、又はボードなどを後述の締結装置と共に用いることができる。この実施例では、子回路基板１４を簡単な回路基板として示しており、典型的には、親回路基板１２よりも小さい。また、後述の方法で、単一の親回路基板１２に複数の子回路基板１４を取り付けることもできる。子回路基板１４は、永久的に取り付けられる部品である必要はなく、接続機構を子回路基板１４の一時的な接続に良好に適応させることもできる。この場合、子回路基板１４は、例えば、親回路基板１２を試験するように設計された試験機器にケーブル接続するようなコネクタの機能を果たす。好適な実施例において、親回路基板１２上の対応コネクタ（図示せず）と一致し、子回路基板１４上に取り付けられたコネクタ（図示せず）によって、子回路基板１４及び親回路基板１２との間の電気的接続を行う。
【０００９】
各コネクタ・アセンブリ（締結装置）１６は、プラスチック離隔絶縁器（standoff）であるボス２０（取り付け部材）を具えており、このボス２０は、複数の回路基板の間で充分な位置を占める。位置決めピン２２は、ボス２０と、各回路基板の開口（取り付け開口）２４及び２６とを通過して延びる。ネジ（締結具）３０がピン２２に結合し、ワッシャ３２がネジ３０を囲む。ボス２０は、低部に筒状の本体部分３４を有する。この筒状本体部分３４は、親回路基板１２の上面に接触する下面（底面：第１面）３６を有する。フランジ４０は、本体部分３４の上端から周辺方向に突出しており、上に向いた上面（フランジ面：第２面）４２を有する。この上面４２に子回路基板１４が乗る。ある角度に曲げられた壁４４は、上面４２から上方向に突き出て、突出した要素（突出要素）となる。この壁４４は、互いに直角になった２個の壁部４６及び５０を有し、フランジ４０の周辺の半分よりもわずかに短い長さで延びている。壁部４６及び５０は、内側対向面５２及び５４を有する。これら内側対向面５２及び５４は、子回路基板１４の角を受ける直角に曲がった角空間となるので、子回路基板１４の縁が壁４４の表面、即ち、内側対向面（壁面）５２及び５４に隣接する。これら内側対向面５２及び５４は、先細になるようにテーパがかかっているので、子回路基板１４をフランジ面４２に乗せる際、子回路基板１４を容易に適切な位置に案内でき、比較的ぴったりと周辺を適合させることができる。
【００１０】
ボス２０は、本体部分３４と同心になり、面３６及び４２の各々と直角になって延びる筒状ボア５６を有する。ギャップ（切れ目）６０は、ボア５６から本体部分３４及びフランジ４０の周辺に向かって延び、壁部４６及び５０の折れ曲がりの頂部（上から見て直角の角）とは反対方向となる。このギャップ６０により、わずかな撓みが可能となり、ボア５６は、ピン２２を適切且つ摺動可能に収容できる。ボア５６は、このボア５６の面内に設けられた軸ピン用位置合わせ溝６２（図１の中央上部部分に示したボス２０を参照するのが判り易い）を有する。この溝６２は、上面４２から下面３６に向かって延びるが、下面３６には達しない。この溝６２は、ギャップ６０の反対側であり、壁部４６及び５０の角の近くに位置している。
【００１１】
ピン２２は、固いスティール・ピンであり、面取り端部（上側段部）６４を有する。この端部６４は、ネジ３０の軸部を受けるように、ネジが切られたボアを軸方向に有する。このピン２２は、主要な第１部分６６を有する。この第１部分６６は、筒状であり、その直径は、ボア５６に良好に適合する大きさである。第１部分６６の下は、第２部分７０であり、その直径が小さくなっている。また、第２部分７０の（上から見た）断面が半円になっており、湾曲になった表面（外側面）は、ピン２２の軸と同軸であり、その平面（内側面）は、ピン２２の軸と一線上になっている。半円部分の材料のない部分が空間７２（図２参照）となり、ここに、親回路基板１２の一部を、開口２４を介して受ける。ピン２２の第３部分（出っ張り面部分）７４は、ピン２２の底面を形成し、そのフランジの直径は、第１部分６４の直径と同じになる。この第３部分７４は、空間７２における棚面（第３部分の上側面）７６も形成する。
【００１２】
ピン２２は、小さな横方向のボア８０（図２参照）を有する。このボア８０は、このピン２２の第１部分６６をピン２２の軸と直角方向に横切るが、ねじを切ったボアの端部の下となり、第２部分７０の上になる。このボア８０は、半円部分（第２部分７０）の平面に対して直角方向となって、ボア８０の一端が棚面７６と同じ方向に外側に延びる。位置決めピン８２をボア８０内に配置し、このピン８２の突出部分が位置合わせ溝６２内に収まる。図２では、ボア８０及びピン８２が重なって見えるが、ボア８０の断面は、図２の紙面の垂直方向に膨らんだ楕円となる。この楕円の断面により、ピン８２は、ボス８０内で軸８４を中心に、わずかな角度で回転ができる。よって、ピン８２は、ボア２０に回転的に結合し、ピン８２の下方向への移動が制限されて、ボス２０の開口の下方向に逃れることがない。ピン８２の向きにより、棚面７６は、壁部４６及び５０の折れ曲がりの頂部方向に延びる。なお、親回路基板１２、ボス２０、及びピン２２により電子部品取り付け機構を構成し、ボス２０及びピン２２により締結装置を構成する。
【００１３】
図２は、図１の線２−２に沿った断面図であり、確実に取り付けた場合を示す。この図示の状態にするためには、ボス２０内にピン２２を挿入し、第２部分７０及び第３部分７４がボス２０の下面３６から突出し、位置決めピン８２を溝６２の下限（下端）に配置する。ボス２０を親回路基板１２上に配置し、低部の第３部分７４を開口２４に完全に挿入し、棚面７６を親回路基板１２の下面の下側にする。ボス２０の方向は回転可能なので、壁部４６及び５０の折れ曲がりの頂部を、斜め反対側に配置したボス２０から離すようにし、各ボス２０の壁の対向面５２が、隣接したボス２０の壁の対向面５４と共通の面になるようにする。よって、壁の対向面５２及び５４は、子回路基板１４を受ける大きさになった矩形の角となり、各棚面７６が子回路基板１２の中央から横方向に延びるようになる。
【００１４】
したがって、このような方向により、複数のボス２０の各々は、子回路基板１４の中央から放射状に離れて、ピン２２の第２部分７０の平坦面が開口２４の縁に隣接する。これにより、ピン２２の軸８４が、親回路基板１２の開口２４の軸８６からオフセットされる。
【００１５】
複数のボス２０をオフセット位置に配置すると、棚面７６を軸方向に親回路基板１２の開口２４から抜き取られるのを防止する。よって、空間７２が親回路基板の一部を捕捉したことになる。次に、ボス２０の各々の角の壁４４により子回路基板１４の角を案内し、ボス２０の上面４２に降ろして、子回路基板１４を配置するので、子回路基板１４の開口２６がピン２２に近づき、同軸的にこのピン２２を受ける。そして、親回路基板１２の開口２４は、子回路基板１４の開口２６からオフセットされる。ピン２２の面取りは、壁部４６及び５０のテーパと同様に、位置決めの案内を助ける。さらに、ピン２２の配置を容易に決定できる。これは、壁部４６及び５０が子回路基板１４の角の先で延びており、組み立て装置（位置の視認が人間によっても、自動機械によってもよい組み立て装置）が、上からこれら壁部を同時に観察できる。子回路基板１４が取り付け位置の充分上にある間、このように設けられた位置決め案内は、親回路基板１２及び子回路基板１４のいずれかに取り付けられている精密な部品を破損することがない。
【００１６】
ボス２０の上に回路基板を配置して（また、コネクタにより回路基板間の接続も行なって：図示せず）、ネジ３０（ワッシャ３２も用いる）をピン２２のボアにねじ込んで締め付ける。これにより、子回路基板１４の上面と接触するまで、ネジ３０の頭及びワッシャ３２の面を下方に移動させる。ネジ３０を締め付けると、棚面７６が親回路基板１２の底面に接触するまで、ピン２２が軸に沿って上方に引っ張られる。ネジ３０に与えるトルクが、回路基板１２に対する棚面７６の力を決めるが、このトルクは、ピン２２及びボス２０が横方向に変位するのを防止するように選択される。
【００１７】
ネジ３０を外し、子回路基板１４を引き出すことにより、親回路基板１２から子回路基板１４を簡単に取り外せる。ピン２２の軸と開口２４の中心とが一線上になるようにボス２０をシフトし、これらボス２０を引き出すことにより、取り付け用のこれらボス２０を簡単に取り外すことができる。子回路基板１４又はボス２０の機構を取り付けたり、取り外したりするのに、親回路基板１２の裏面の側から観察したり、裏面に近づく必要がない点に留意されたい。
【００１８】
本発明の好適実施例について上述したが、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形変更が可能である。
【００１９】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の電子部品取り付け機構によれば、子回路基板などの電子部品を親回路基板に取り付ける際、親回路基板の裏面を観察する必要がなく、また、親回路基板の裏面からの作業が不要なため、取り付けが簡単になると共に、確実な取り付けが可能となる。また、本発明の締結装置によれば、同様に、親回路基板の裏面を観察する必要がなく、また、親回路基板の裏面からの作業が不要なため、親回路基板及び子回路基板などの２個の回路基板を容易に結合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施例の分解斜視図である。
【図２】図１に示す本発明の好適実施例の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 回路アセンブリ
１２ 親回路基板
１４ 子回路基板
１６ 機械的コネクタ・アセンブリ
２０ ボス
２２ 位置決めピン
２４、２６ 開口
３０ ネジ
３２ ワッシャ
３４ 筒状本体部分
３６ 下面
４０ フランジ
４２ 上面
４４ 壁
４６、５０ 壁部
５２、５４ 内側対向面
５６ ボア
６０ ギャップ
６２ 溝
６４ 第１端部
６６ 第１部分
７０ 第２部分
７２ 空間
７４ 第３部分
７６ 棚面
８０ ボア
８２ ピン
８４、８６ 軸

Claims (2)

1. 複数の取り付け開口を有する回路基板と、
   上記開口の各々に関連し、ボアを有するボスと、
   上記ボア内に収まるピンと、
   ネジとを具え、
   上記ボスが、上記回路基板の主面に接触する第１面を有すると共に、該第１面と対向し電子部品を受ける第２面を有し、
   上記ピンの一端が、上記ボスの上記第１面から上記取り付け開口の１つを介して突き出すと共に、この取り付け開口の周辺の上記回路基板の一部を受けるために上記ピンの材料のない部分を有し、
   上記ネジが、上記電子部品の開口を介して上記ピンの他端に結合することを特徴とする電子部品取り付け機構。
2. 第１及び第２回路基板を結合する締結装置であって、
   平行に対向した第１面及び第２面を有すると共に、上記第１面及び上記第２面の間に延びるボアを有するボスと、
   上記ボア内に収容され、上記ボスの上記第１面から延びる第１端及び上記ボスの上記第２面から延びる第２端を有するピンと、
   ネジとを具え、
   上記第１回路基板の主面が上記ボスの上記第１面に接触し、上記第１回路基板の主面に対向する上記第２回路基板の面が上記ボスの上記第２面に接触し、
   上記ピンの上記第１端が、上記第１回路基板の開口を介して突き出すと共に、上記第１回路基板の一部を受けるために上記ピンの材料のない部分を有し、
   上記ネジが、上記第２回路基板の開口を介して上記ピンの上記第２端に結合することを特徴とする締結装置。

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