JP5381663B2 - コネクタ部材およびそれを用いた電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板と被接続部材とを電気的に接続するコネクタ部材および当該コネクタ部材を用いて基板と被接続部材とを電気的に接続してなる電子装置に関するものである。

従来より、一面に電子部品を搭載したプリント基板の他面にグランドパターンを形成し、グランドパターン上に配置したコネクタ部材を介して、プリント基板と筐体とを接続してなる電子装置が知られている（例えば、特許文献１参照）
このような電子装置では、電位変動の少ない筐体と、プリント基板のグランドパターンとをコネクタ部材を介して電気的に接続することにより、グランドパターンの電位変動を抑制することができる。このため、グランドパターンの電位変動に伴って不要な電流がプリント基板に流れることを抑制することができ、当該不要な電流が流れることに起因して発生するノイズが電流に含まれることを抑制することができる。そして、電流にノイズが含まれることを抑制することができることから、プリント基板と筺体とをコネクタ部材を介して接続しない場合と比較して、電子装置の外部にノイズが放射されることを抑制することができる。

特開２００４−３１１５３１号公報

しかしながら、上記電子装置においても外部にノイズが放射されることを抑制することができるものの、近年では、更に電子装置の外部にノイズが放射されることを低減することが求められている。

本発明は上記点に鑑みて、ノイズの放射を抑制することのできるコネクタ部材、および当該コネクタ部材を備え、ノイズが外部に放射されることを抑制することができる電子装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（１０）の一面に形成されたグランドパターン上に搭載されると共に、基板（１０）と被接続部材（４０）との間に配置され、基板（１０）のグランドパターンと被接続部材（４０）とを電気的に接続するコネクタ部材であって、基板（１０）に固定される接続部（３１）と、接続部（３１）と一体化され、被接続部材（４０）と当接することにより変形可能な弾性部（３２）とを備え、接続部（３１）は、基板（１０）に固定される底面と、底面の端部に備えられた当該底面と垂直となる側壁と、底面と対向するように側壁と連結され、切り欠き部（３１ａ）が形成された上面とを有し、弾性部（３２）は、被接続部材（４０）と接触する接触部（３２ａ）と、接触部（３２ａ）と接続部（３１）の側壁とを繋ぐ中間部（３２ｂ）と、接触部（３２ａ）のうち中間部（３２ｂ）と反対側に延設され、先端が切り欠き部（３１ａ）に挿入された先端部（３２ｃ）と、を有し、接続部（３１）および弾性部（３２）の少なくともいずれか一方に磁性を有する材料にて構成された保護部材（３３）が備えられていることを特徴とする。

このようなコネクタ部材は、磁性を有する材料にて構成された保護部材（３３）を備えている。このため、コネクタ部材は、保護部材（３３）にて電流に含まれるノイズを熱に変換することができる。したがって、このようなコネクタ部材では、電流に含まれるノイズを低減することができるため、ノイズを外部へ放出することを抑制することができる。

そして、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載のコネクタ部材（３０）と、一面に電子部品（２０）が配置されると共にグランドパターンが形成されており、当該グランドパターン上にコネクタ部材（３０）が配置される基板としてのプリント基板（１０）と、プリント基板（１０）のグランドパターンとコネクタ部材（３０）を介して電気的に接続される被接続部材としてのヒートシンク（４０）と、を有する電子装置とすることもできる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における電子装置の断面構成を示す図である。 （ａ）は、図１に示すコネクタ部材の斜視模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すコネクタ部材の展開図である。 図１に示す電子装置と、従来の電子装置とのノイズの測定結果を示す図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態におけるコネクタ部材の斜視模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す側壁を取り外したときの斜視模式図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態におけるコネクタ部材の斜視模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すコネクタ部材の断面構成を示す図である。 本発明の第４実施形態におけるコネクタ部材の斜視模式図である。

（第１実施形態）
本発明のコネクタ部材を用いて構成された電子装置について説明する。図１は、第１実施形態における電子装置の断面構成を示す図である。なお、本実施形態の電子装置は、例えば、カーナビゲーション装置や携帯電話等に適用されると好適である。

図１に示されるように、本実施形態の電子装置は、プリント基板１０と、プリント基板１０の一面（図１中、プリント基板１０の下側の面）に配置される電子部品２０およびコネクタ部材３０と、コネクタ部材３０を介してプリント基板１０と接続され、アルミニウム等の熱伝導率が高い金属材料等を用いて構成されるヒートシンク４０とを備えた構成とされている。そして、コネクタ部材３０はプリント基板１０の一面に形成されたグランドパターン（図示せず）上に配置されており、プリント基板１０のグランドパターンとヒートシンク４０とがコネクタ部材３０を介して電気的に接続されている。なお、本実施形態では、プリント基板１０が本発明の基板に相当し、ヒートシンク４０が本発明の被接続部材に相当している。

まず、本実施形態のコネクタ部材３０について説明する。図２（ａ）は、本実施形態にかかるコネクタ部材３０の斜視模式図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すコネクタ部材３０の展開図である。なお、図２（ａ）および（ｂ）は断面図ではないが、理解をし易くするために部分的にハッチングを施してある。

図２に示されるように、コネクタ部材３０は、プリント基板１０に固定される接続部３１と、接続部３１と一体化され、ヒートシンク４０と当接することにより変形可能な板バネ状の弾性部３２とを備えており、接続部３１に、図２中ハッチングを施した保護部材３３が配置されている。なお、図２（ｂ）では、保護部材３３は裏面側に配置されている。

具体的には、接続部３１は、プリント基板１０に固定される矩形状の底面と、この矩形状とされた底面のうち相対する二辺およびこの二辺と異なる一辺に備えられた当該底面と垂直となる側壁と、切り欠き部３１ａを有する上面とを備えた構成とされている。そして、接続部３１のうち側壁に、磁性を有する材料、例えば、ニッケル、アルミニウム、またはフェライト系金属にて構成された保護部材３３が備えられている。

また、弾性部３２は、折り曲げ加工等されることにより構成されており、接続部３１の上面を基準としてプリント基板１０と反対側に突出する凸形状とされている。詳しくは、弾性部３２は、底面および上面と平行であり、ヒートシンク４０に接触する接触部３２ａと、接触部３２ａと接続部３１の側壁とを繋ぐ中間部３２ｂと、接触部３２ａのうち中間部３２ｂと反対側が延設され、接続部３１側に向かって折り曲げられていると共に、先端が切り欠き部３１ａに挿入される先端部３２ｃとを備えている。そして、本実施形態では、中間部３２ｂは、接触部３２ａがヒートシンク４０等から応力を印加された際に弾性変形し易いように、接続部３１の底面に対する垂線に対して、所定の角度を有して傾斜するように構成されている。

さらに、コネクタ部材３０は、接続部３１の底面から、弾性部３２の接触部３２ａまでの距離（間隔）、つまり接触部３２ａまでの高さが、プリント基板１０とヒートシンク４０とが結合されたときのこれらの間の距離（間隔）より長くなるように構成されている。すなわち、コネクタ部材４０は、プリント基板１０とヒートシンク４０とが接続された際に、プリント基板１０およびヒートシンク４０から押圧されるようになっている。これにより、弾性部３２は、弾性変形による反発力によって、確実にヒートシンク４０と接触することになる。

このようなコネクタ部材３０は、例えば、次のように製造される。すなわち、まず、厚さが０．０８〜０．１２ｍｍのステンレス、ぺリリウム銅またはリン青銅を用いて構成された一枚の金属板を用意し、当該金属板のうち接続部３１の側壁を構成する部分に蒸着等を行って保護部材３３を配置する。その後、金属板に対して、打ち抜きや折り曲げ加工等を行って上記形状とすることにより、接続部３１の側壁に保護部材３３が備えられたコネクタ部材３０が製造される。以上説明したように、本実施形態のコネクタ部材３０が構成されている。

また、図１に示されるように、電子部品２０は、ヒートシンク４０と対向する一面にて、シリコーンゲル２１を介してヒートシンク４０と接続されている。これにより、電子部品２０で発生する熱は、シリコーンゲル２１を介してヒートシンク４０に伝熱され、ヒートシンク４０を介して外部に放熱される。

さらに、プリント基板１０は、所定箇所に図示しないビス孔が形成されており、ビスを介してヒートシンク４０に固定されるようになっている。このとき、弾性部３２が塑性変形しないように、プリント基板１０とヒートシンク４０とが固定されている。弾性部３２ａが塑性変形しないように、つまり弾性部３２ａが弾性変形できるようにプリント基板１０とヒートシンク４０との間に配置されることにより、電子装置に外力が印加されたとしても、弾性部３２ａが弾性変形してコネクタ部材３０とヒートシンク４０との接続を維持することができるからである。また、電子装置に外力が印加されたとしても、弾性力の反発力により当該外力を緩和することができ、電子装置が振動することを抑制することができるからである。

さらに、コネクタ部材３０は、プリント基板１０に配置される際の位置ズレ等を考慮して、例えば、電子部品２０から約５ｍｍ離れた位置に配置することが好ましい。

次に、このような電子装置の製造方法について簡単に説明する。

まず、一面にグランドパターン等の配線パターンが形成されたプリント基板１０を用意し、配線パターンに基づいて、例えば、はんだペーストを配置する。その後、電子部品２０や上記コネクタ部材３０をはんだペースト上に配置する。続いて、はんだペーストをリフローすることにより、電子部品２０およびコネクタ部材３０をプリント基板１０に搭載する。

次に、電子部品２０のうちヒートシンク４０と対向する一面にシリコーンゲル２１を配置する。その後、シリコーンゲル２１を介して電子部品２０とヒートシンク４０とが接続されると共に、コネクタ部材３０とヒートシンク４０とが接続されるように、プリント基板１０とヒートシンク４０とをビスを介して接続することにより、本実施形態の電子装置が製造される。

以上説明したように、本実施形態の電子装置では、コネクタ部材３０のうち接続部３１に保護部材３３が備えられており、保護部材３３が磁性を有する材料で構成されているため、保護部材３３にて電流に含まれるノイズを熱に変換することができる。これにより、電流に含まれるノイズを低減することができ、電子装置の外部にノイズが放射されることを抑制することができる。

また、本実施形態のコネクタ部材３０は、電流に含まれるノイズを熱に変換するために温度が上昇することになるが、ヒートシンク４０と接続されているため、ヒートシンク４０を介してノイズを熱に変換することにより発生する熱を放熱することができる。これにより、コネクタ部材３０の熱が電子部品２０の性能に影響することを抑制することができる。

図３は、このような電子装置と、従来の電子装置とのノイズの測定結果を示す図である。なお、図３は、電子装置から任意の方向にｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向を設定し、各軸の正負方向にそれぞれ１ｍ離れた三次元の六ヶ所の位置で電子装置から放射されるノイズを測定した平均値を示す図である。

図３に示されるように、コネクタ部材を備えていない電子装置とコネクタ部材３０を備えている電子装置とを比較すると、コネクタ部材３０を備えている電子装置ではいずれの周波数においても電子装置からノイズが放射されることを抑制することができる。しかしながら、保護部材を有していない電子装置と、保護部材３３を有している本実施形態の電子装置とを比較すると、保護部材３３を有している電子装置では、さらに電子装置からノイズが放射されることを抑制することができる。

また、このようなコネクタ部材３０は、電子装置に外力が印加された際に、弾性部３２の反発力により当該外力を緩和することができ、電子装置が振動することを抑制することもできる。なお、このようなコネクタ部材３０は、当初、接触部３２ａにてヒートシンク４０と面接触しているが、電子装置に外力が印加されると、弾性部３２が弾性変形することにより点接触になる可能性がある。しかしながら、接触部３２ａがヒートシンク４０と接触していればグランドパターンとヒートシンク４０との電気的な接続は確保されるため、電子装置に外力が印加されて接触部３２ａとヒートシンク４０とが点接触になったとしても特に問題はない。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の電子装置は、第１実施形態に対してコネクタ部材３０の構成を変更したものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図４（ａ）は、本実施形態のコネクタ部材３０の斜視模式図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すコネクタ部材３０の側壁を取り外したときの斜視模式図である。なお、図４（ａ）は断面図ではないが、理解をし易くするために、保護部材３３にハッチングを施してある。

図４に示されるように、本実施形態のコネクタ部材３０は、接続部３１が、プリント基板１０に固定される底面と、この底面のうち相対する二辺およびこの二辺と異なる一辺に備えられた支持部３４と、当該支持部３４に固定され、底面と垂直となる側壁とを備えた構成とされている。具体的には、接続部３１のうち底面は、中心部が打ち抜かれることにより構成された枠形状とされている。また、支持部３４には、保護部材３３で構成された側壁が圧入されて固定されている。そして、弾性部３２は、底面のうち支持部３４が備えられていない一辺側の端部において、底面のうち打ち抜かれた部分が支持されていると共に、当該部分が折り曲げられることにより構成されている。

このようなコネクタ部材３０は、側壁が保護部材３３で構成されているが、保護部材３３が備えられる場所に関わらず、当該保護部材３３にてノイズを熱に変換することができることから、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態では、接触部３２ａと、底面とを繋ぐ部分が、第１実施形態の中間部３２ｂに相当する。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の電子装置は、第１実施形態に対してコネクタ部材３０の構成を変更したものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図５（ａ）は、本実施形態のコネクタ部材３０の斜視模式図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すコネクタ部材３０の断面構成を示す図である。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）中のＡ−Ａ断面に相当している。なお、図５（ａ）は断面図ではないが、理解をし易くするために、保護部材３３にハッチングを施してある。

図５に示されるように、本実施形態のコネクタ部材３０は、接続部３１が、プリント基板１０に固定される矩形状の底面と、この矩形状とされた底面のうち相対する二辺およびこの二辺と異なる一辺に備えられた当該底面と垂直となる側壁とを備えた構成とされている。また、底面のうち相対する二辺に備えられた側壁それぞれには、他方の側壁に向かって打ち抜かれることにより構成される保持部３５が形成されている。そして、これら側壁、保持部３５、底面および上面にて囲まれる領域には保護部材３３が収容されている。

このようなコネクタ部材３０は、側壁、保持部３５、底面および上面にて囲まれる領域に保護部材３３が配置されている。そして、保護部材３３が備えられる場所に関わらず、当該保護部材３３にてノイズを熱に変換することができることから、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の電子装置は、第１実施形態に対してコネクタ部材３０の構成を変更したものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図６は、本実施形態のコネクタ部材３０の斜視模式図である。なお、図６は断面図ではないが、理解をし易くするために、保護部材３３にハッチングを施してある。

図６に示されるように、本実施形態のコネクタ部材３０は、接続部３１が、プリント基板１０に固定される矩形状の底面と、底面の各辺に備えられた当該底面と垂直となる側壁とを備えた構成とされている。そして、接続部３１の側壁に対して保護部材３３としてのフェライトコアが配置されている。

このようなコネクタ部材３０は、上記第１実施形態のコネクタ部材３０に対して、保護部材３３の厚さの変更が容易であり、かつ保護部材３３の厚さを容易に厚くすることができる。これにより、上記第１実施形態よりもさらに、電子装置から外部にノイズが放射されることを抑制することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、コネクタ部材３０に保護部材３３を備えた例について説明したが、例えば、コネクタ部材３０を導電性を有すると共に、磁性を有する材料にて構成することができ、例えば、ニッケル等を用いて構成することができる。このようなコネクタ部材３０としても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記第１実施形態では、接続部３１に保護部材３３が配置されている例について説明したが、例えば、弾性部３２のうち中間部３２ｂや先端部３２ｃに保護部材３３を配置することもできる。

さらに、上記第１実施形態では、プリント基板１０に固定される矩形状の底面と、この矩形状とされた底面のうち相対する二辺およびこの二辺と異なる一辺に備えられた当該底面と垂直となる側壁とを備えた構成とされたコネクタ部材３０について説明したが、もちろんこれに限定されるものではない。例えば、弾性部３２の中間部３２ｂと連結される側壁のみを有するコネクタ部材３０とすることができるし、底面のうち隣合う二辺にのみ側壁を有するコネクタ部材３０とすることもできる。もちろん、矩形状の底面の全ての辺に側壁を有するコネクタ部材３０とすることもできる。

同様に、上記第２実施形態においても、矩形状の底面のうち隣合う二辺にのみ側壁を有するコネクタ部材３０とすることもでき、底面の全ての辺に側壁を有するコネクタ部材３０とすることもできる。そして、第３実施形態においても、底面の全ての辺に側壁を有するコネクタ部材３０とすることもできる。

また、上記第２実施形態では、支持部３４に側壁を圧入することにより、側壁を固定する例について説明したが、例えば、側壁を底面にかしめることにより固定することもできる。

さらに、上記第２実施形態では、先端部３２ｃを備えていないコネクタ部材３０について説明したが、もちろん先端部３２ｃを備えているコネクタ部材３０とすることもできる。すなわち、上記第２実施形態では、底面の中心部を打ち抜くことにより弾性部３２を構成していたため、底面と接触部３２ａとの間の距離を確保するために先端部３２ｃを備えていない構成としたが、底面と接触部３２ａとの間の距離を確保することができれば、もちろん先端部３２ｃを備える構成とすることができる。先端部３２ｃを備えたコネクタ部材３０とする場合には、例えば、底面のうち支持部３４が備えられていない端部側を所定距離だけ延設し、当該延設した部分を折り曲げ加工等することにより、先端部３２ｃを有する弾性部３２を構成することもできる。

また、上記３実施形態では、例えば、底面のうち相対する二辺に備えられる側壁の所定領域を他方の側壁に向かって打ち抜くことにより挟持バネを形成し、挟持バネにて保護部材３３を固定保持するコネクタ部材３０とすることもできる。

さらに、上記第４実施形態においては、接続部３１を構成する側壁に保護部材３３としてのフェライトコアが備えられている例について説明したが、弾性部３２のうち中間部３２ｂや先端部３２ｃにフェライトコアを備えることもできる。

また、上記各実施形態では、底面と、底面と垂直である側壁とを備えた接続部３１を例に挙げて説明したが、例えば、底面と、底面と垂直でない側壁、すなわち、底面に対する垂線に対して所定の角度を有する側壁とを備えた接続部３１とすることもできる。さらに、上記各実施形態では、接続部３１は矩形状の底面を有した構成を説明したが、もちろん底面の形状はこれに限定されるものではなく、適宜変更可能である。

１０ プリント基板
２０ 電子部品
３０ コネクタ部材
３１ 接続部
３２ 弾性部
３３ 保護部材
４０ ヒートシンク

Claims (2)

1. 基板（１０）の一面に形成されたグランドパターン上に搭載されると共に、前記基板（１０）と被接続部材（４０）との間に配置され、前記基板（１０）のグランドパターンと前記被接続部材（４０）とを電気的に接続するコネクタ部材であって、
   前記基板（１０）に固定される接続部（３１）と、前記接続部（３１）と一体化され、前記被接続部材（４０）と当接することにより変形可能な弾性部（３２）とを備え、
   前記接続部（３１）は、前記基板（１０）に固定される底面と、前記底面の端部に備えられた当該底面と垂直となる側壁と、前記底面と対向するように前記側壁と連結され、切り欠き部（３１ａ）が形成された上面とを有し、
   前記弾性部（３２）は、前記被接続部材（４０）と接触する接触部（３２ａ）と、前記接触部（３２ａ）と前記接続部（３１）の側壁とを繋ぐ中間部（３２ｂ）と、前記接触部（３２ａ）のうち前記中間部（３２ｂ）と反対側に延設され、先端が前記切り欠き部（３１ａ）に挿入された先端部（３２ｃ）と、を有し、
   前記接続部（３１）および前記弾性部（３２）の少なくともいずれか一方に磁性を有する材料にて構成された保護部材（３３）が備えられていることを特徴とするコネクタ部材。
2. 請求項１に記載のコネクタ部材（３０）と、
   一面に電子部品（２０）が配置されると共にグランドパターンが形成されており、当該グランドパターン上に前記コネクタ部材（３０）が配置される前記基板としてのプリント基板（１０）と、
   前記プリント基板（１０）の前記グランドパターンと前記コネクタ部材（３０）を介して電気的に接続される前記被接続部材としてのヒートシンク（４０）と、を有することを特徴とする電子装置。

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