JP5515849B2

JP5515849B2 - プリント基板の結合構造

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Publication number: JP5515849B2
Application number: JP2010039221A
Authority: JP
Inventors: 美佐岩本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-02-24
Also published as: JP2011175870A

Description

本発明は、一対のプリント基板がコネクタを介して各基板面のなす角が略垂直になるように結合されるプリント基板の結合構造に関し、特に、中継用のプリント基板を介することなく一対のプリント基板が直接結合されるプリント基板の結合構造に関する。

電気機器の内部には、各種電子部品が実装されたプリント基板が多く設けられるが、複数のプリント基板を結合させる手段としてコネクタが広く使用される。このコネクタは、導電ピンが突出して設けられるヘッダコネクタと、ピン挿入孔が形成されるソケットコネクタとから構成され、結合しようとする一方のプリント基板にヘッダコネクタが、他方のプリント基板にソケットコネクタがそれぞれ設けられる。そして、ヘッダコネクタの導電ピンをソケットコネクタのピン挿入孔に挿入させることにより、各プリント基板が物理的に結合されるとともに、電気的にも接続される。

ところで、電気機器の内部ではプリント基板が種々の姿勢で配置されるため、結合しようとする一対のプリント基板の位置関係に応じた結合構造が必要となる。図３は、第１従来例に係るプリント基板の結合構造２０を示す概略斜視図である。このプリント基板の結合構造２０は、基板面２１ａ，２２ａが互いに平行となるようにメインプリント基板２１とサブプリント基板２２を結合させるものである。より詳細には、メインプリント基板２１には、その基板面２１ａに垂直な方向へピン挿入孔（不図示）が延びるように、ソケットコネクタ２１１が設けられている。一方、サブプリント基板２２には、その基板面２２ａに垂直な方向へ導電ピン（不図示）が延びるように、ヘッダコネクタ２２１が設けられている。そして、導電ピンがピン挿入孔に挿入された状態で、メインプリント基板２１の基板面２１ａとサブプリント基板２２の基板面２２ａとが、所定距離をおいて互いに平行となっている。

次に、図４は、第２従来例に係るプリント基板の結合構造３０を示す概略斜視図である。このプリント基板の結合構造３０も、基板面３１ａ，３２ａが互いに平行となるようにメインプリント基板３１とサブプリント基板３２を結合させるものである。より詳細には、メインプリント基板３１には、その基板面３１ａに平行な方向へピン挿入孔（不図示）が延びるように、ソケットコネクタ３１１が設けられている。一方、サブプリント基板３２にも、その基板面３２ａに水平な方向へ導電ピン（不図示）が延びるように、ヘッダコネクタ３２１が設けられている。そして、導電ピンがピン挿入孔に挿入された状態で、メインプリント基板３１の基板面３１ａとサブプリント基板３２の基板面３２ａとが、同一平面をなすように互いに平行となっている。

次に、図５は、第３従来例に係るプリント基板の結合構造４０を示す概略斜視図である。このプリント基板の結合構造４０は、基板面４１ａ，４２ａが互いに垂直となるようにメインプリント基板４１とサブプリント基板４２を結合させるものである（例えば、特許文献１参照）。より詳細には、メインプリント基板４１には、その基板面４１ａに垂直な方向へピン挿入孔（不図示）が延びるように、ソケットコネクタ４１１が設けられている。一方、サブプリント基板４２には、その基板面４２ａに平行な方向へ導電ピン（不図示）が延びるように、ヘッダコネクタ４２１が設けられている。そして、導電ピンがピン挿入孔に挿入された状態で、メインプリント基板４１の基板面４１ａとサブプリント基板４２の基板面４２ａとが、互いに垂直となっている。

次に、図６は、第４従来例に係るプリント基板の結合構造５０を示す概略斜視図である。このプリント基板の結合構造５０も、基板面５１ａ，５２ａが互いに垂直となるようにメインプリント基板５１とサブプリント基板５２を結合させるものである。より詳細には、メインプリント基板５１には、その基板面５１ａに垂直な方向へピン挿入孔（不図示）が延びるように、ソケットコネクタ５１１が設けられている。一方、サブプリント基板５２には、その基板面５２ａに平行な方向へ導電ピン（不図示）が延びるように、ヘッダコネクタ５２１が設けられている。更に、メインプリント基板５１とサブプリント基板５２の間には、中継プリント基板５３が介在されている。この中継プリント基板５３の表側基板面５３ａには、その表側基板面５３ａに平行な方向へ導電ピン（不図示）が延びるように、ヘッダコネクタ５３１が設けられている。また、中継プリント基板５３の裏側基板面５３ｂには、その裏側基板面５３ｂに垂直な方向へピン挿入孔が延びるように、ソケットコネクタ５３２が設けられている。そして、中継プリント基板５３の導電ピンをメインプリント基板５１のピン挿入孔に挿入することにより、メインプリント基板５１と中継プリント基板５３とが結合される。更に、中継プリント基板５３のピン挿入孔にサブプリント基板５２の導電ピンを挿入することにより、中継プリント基板５３とサブプリント基板５２とが結合される。これにより、メインプリント基板５１とサブプリント基板５２とが中継プリント基板５３を介して結合された状態で、メインプリント基板５１の基板面５１ａとサブプリント基板５２の基板面５２ａとが、互いに垂直となっている。

特開２００４−１９２６８６号公報

しかし、第１従来例及に係るプリント基板の結合構造２０では、基板面２１ａ，２２ａが互いに垂直な位置関係にあるメインプリント基板２１とサブプリント基板２２を結合させる場合、対応できないという問題がある。第２従来例に係るプリント基板の結合構造３０についてもこれと同様である。また、第３従来例に係るプリント基板の結合構造４０によれば、メインプリント基板４１とサブプリント基板４２を基板面４１ａ，４２ａ同士が垂直となるように結合させることはできる。しかし、メインプリント基板２１の上方にスペースがなく、側方にサブプリント基板２２を配置したい場合、対応できないという問題がある。

また、第４従来例に係るプリント基板の結合構造５０によれば、メインプリント基板５１とサブプリント基板５２を基板面５１ａ，５２ａ同士が垂直となるように結合させることができ、且つメインプリント基板５１の側方にサブプリント基板５２を配置したい場合にも対応できる。しかし、この第４従来例では、中継プリント基板５３が必要となるため、部品点数が増加する分、コストアップや組み立て作業の複雑化につながるという問題がある。また、中継プリント基板５３の存在により、メインプリント基板５１やサブプリント基板５２の上により多くの電子部品を搭載する、いわゆる高密度実装を実現できないという問題もある。更に、中継プリント基板５３が介在してパターン回路の配線長が長くなるので、伝送の信頼性が低下するという問題もある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、中継プリント基板を介することなく、メインプリント基板の側方に、基板面のなす角が垂直になるようにサブプリント基板を結合させる手段を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係るプリント基板の接合構造は、導電ピンを有するヘッダコネクタが設けられた一方のプリント基板と、ピン挿入孔を有するソケットコネクタが設けられた他方のプリント基板とが、前記導電ピンを前記ピン挿入孔に挿入させることで互いに結合されるプリント基板の結合構造であって、前記導電ピンが一方のプリント基板の基板面に略平行して延びるように、前記ヘッダコネクタが一方のプリント基板に設けられる一方、前記ピン挿入孔が他方のプリント基板の基板面に略平行して延びるように、前記ソケットコネクタが他方のプリント基板に設けられ、前記導電ピンを前記ピン挿入孔に挿入させた状態で、一方のプリント基板の基板面と他方のプリント基板の基板面とが略垂直の角をなすことを特徴とする。

本発明に係るプリント基板の結合構造によれば、中継プリント基板を介することなく、一方のプリント基板の側方に、基板面のなす角が垂直になるように他方のプリント基板を結合させることができる。従って、中継プリント基板が必要ない分、コストダウンや組み立て作業の簡略化を図ることができる。また、中継プリント基板がないため、一方のプリント基板や他方のプリント基板の上に高密度実装を実現することができる。更に、中継プリント基板がないため、パターン回路の配線長を短くすることができ、伝送の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るプリント基板の結合構造１０を、ソケットコネクタ１１２の正面側から見た状態を示す概略斜視図。本発明の実施形態に係るプリント基板の結合構造１０を、ヘッダコネクタ１２２の正面側から見た状態を示す概略斜視図。第１従来例に係るプリント基板の結合構造２０を示す概略斜視図。第２従来例に係るプリント基板の結合構造３０を示す概略斜視図。第３従来例に係るプリント基板の結合構造４０を示す概略斜視図。第４従来例に係るプリント基板の結合構造５０を示す概略斜視図。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の実施形態に係るプリント基板の結合構造の構成について説明する。図１及び図２は、プリント基板の結合構造１０を示す概略斜視図であり、図１はソケットコネクタ１１２の正面側から見た状態を、図２はヘッダコネクタ１２２の正面側から見た状態をそれぞれ示している。

プリント基板の結合構造１０は、図１及び図２に示すように、メインプリント基板１１の側方に、サブプリント基板１２が、その基板面１２ａをメインプリント基板１１の基板面１１ａに対して略垂直な方向に向けるようにして結合されたものである。

メインプリント基板１１は、基板本体１１１に複数のソケットコネクタ１１２が取り付けられたものである。基板本体１１１は、平面視で略矩形の形状を有し、その基板面１１ａには不図示の各種電子部品が実装されている。尚、基板本体１１１の形状や大きさは、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。一方、ソケットコネクタ１１２は、メインプリント基板１１を他の基板に対して電気的に接続するためのものである。このソケットコネクタ１１２は、直方体が部分的に切り欠かれた形状を有し、その一端面に複数のピン挿入孔１１２ａが形成されるとともに、その左右両側面には位置決め突起１１２ｂがそれぞれ設けられている。また、ソケットコネクタ１１２の先端部には、縁部を斜めに切り落とすことによってテーパ部１１２ｃが設けられている。そして、このように構成されるソケットコネクタ１１２が、その切り欠かれた部分を基板本体１１１の縁部に係合させるようにして、基板面１１ａの上に固定されている。尚、ソケットコネクタ１１２の形状や大きさや個数も、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。

ピン挿入孔１１２ａは、後述するサブプリント基板１２の導電ピン１２３が挿入されて基板間の電気的な接続を確立するためのものである。各ピン挿入孔１１２ａは、図１に示すように、基板本体１１１の基板面１１ａに略平行な方向へ延び、その深さは導電ピン１２３の長さと略等しく形成されている。そして、図１に詳細は示さないが、各ピン挿入孔１１２ａは、基板本体１１１に実装された電子部品に対してそれぞれ電気的に接続されている。尚、ピン挿入孔１１２ａの形状や個数や配列は、導電ピン１２３の形状や本数や配列に応じて適宜設計変更が可能である。

位置決め突起１１２ｂは、ソケットコネクタ１１２の後述するヘッダコネクタ１２２への嵌合を案内するためのものである。この位置決め突起１１２ｂは、図１に示すように、断面略矩形の細長い形状を有し、ソケットコネクタ１１２の両側面に、より詳細にはピン挿入孔１１２ａに向かって左側の側面における下部と右側の側面における上部とに、それぞれ設けられている。そして、各位置決め突起１１２ｂの先端部は、ソケットコネクタ１１２の端面より若干突出した状態となっている。尚、位置決め突起１１２ｂの形状や位置や個数は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。

サブプリント基板１２は、基板本体１２１に複数のヘッダコネクタ１２２が取り付けられたものである。基板本体１２１は、平面視でメインプリント基板１１の基板本体１１１より若干小さい略矩形の形状を有し、その基板面１２ａには不図示の各種電子部品が実装されている。尚、基板本体１２１の形状や大きさは、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。一方、ヘッダコネクタ１２２は、サブプリント基板１２を他の基板に対して電気的に接続するためのものである。このヘッダコネクタ１２２は、直方体が部分的に切り欠かれた形状を有している。そして、ヘッダコネクタ１２２の先端部には凹溝１２２ａが形成され、この凹溝１２２ａの底面に複数の導電ピン１２３が突出して設けられるとともに、凹溝１２２ａの左右両側面に位置決め溝１２２ｂがそれぞれ設けられている。また、ヘッダコネクタ１２２の先端部にも、開口縁部を斜めに切り落とすことによってテーパ部１２２ｃが設けられている。そして、このように構成されるヘッダコネクタ１２２が、その切り欠かれた部分を基板本体１２１の縁部に係合させるようにして、基板面１２ａの上に固定されている。尚、ヘッダコネクタ１２２の形状や大きさや個数も、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。

凹溝１２２ａは、ソケットコネクタ１１２の先端部を嵌合させるためのものである。この凹溝１２２ａは、図２に示すように、その断面形状がソケットコネクタ１１２の断面形状と略一致し、その深さはソケットコネクタ１１２が基板本体１１１から側方へ突出した長さと同程度となっている。尚、この凹溝１２２ａの断面形状や深さは、ソケットコネクタ１１２の先端部の形状に応じて適宜設計変更が可能である。

導電ピン１２３は、メインプリント基板１１のピン挿入孔１１２ａに挿入されて基板間の電気的な接続を確立するためのものである。各導電ピン１２３は、導電性の部材からなり、図２に示すように、基板本体１２１の基板面１２ａに略平行な方向へ延び、その長さは凹溝１２２ａの深さと同程度に形成されている。そして、図に詳細は示さないが、各導電ピン１２３は、基板本体１２１に実装された電子部品に対してそれぞれ電気的に接続されている。尚、導電ピン１２３の形状や本数や配列は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。

位置決め溝１２２ｂは、ソケットコネクタ１１２のヘッダコネクタ１２２への嵌合を案内するためのものである。この位置決め溝１２２ｂは、図２に示すように、その断面形状が前記位置決め突起１１２ｂの断面形状と略一致し、凹溝１２２ａの両側面に、より詳細には導電ピン１２３に向かって左側の側面における上部と右側の側面における下部とに、基板本体１２１の基板面１２ａに略平行な方向へ延びるようにそれぞれ設けられている。そして、各位置決め溝１２２ｂの終端は、凹溝１２２ａの底面までそれぞれ達している。尚、位置決め溝１２２ｂの形状や位置や個数は、位置決め突起１１２ｂの形状や位置や個数に応じて適宜設計変更が可能である。

次に、本実施形態に係るプリント基板の結合構造１０の製作手順及び作用効果について説明する。メインプリント基板１１にサブプリント基板１２を結合する場合、まず、メインプリント基板１１の側方に、サブプリント基板１２をその基板面１２ａがメインプリント基板１１の基板面１１ａと略垂直となるようにして配置する。そして、位置決め突起１１２ｂを位置決め溝１２２ｂに差し込みながら、ソケットコネクタ１１２をその先端部からヘッダコネクタ１２２の凹溝１２２ａに嵌合させる。この時、ソケットコネクタ１１２の先端縁部にもヘッダコネクタ１２２の開口縁部にもテーパ部１１２ｃ，１２２ｃがそれぞれ設けられているため、縁部同士が引っ掛かることなく、スムーズな嵌合が可能となる。

そして、位置決め突起１１２ｂを位置決め溝１２２ｂに沿ってスライドさせることにより、ヘッダコネクタ１２２の各導電ピン１２３を、ソケットコネクタ１１２の各ピン挿入孔１１２ａにそれぞれ挿入させる。この時、位置決め突起１１２ｂを位置決め溝１２２ｂに沿ってスライドさせることにより、各導電ピン１２３が各ピン挿入孔１１２ａの位置へ正確に案内されるので、各導電ピン１２３がソケットコネクタ１１２の端面等に接触して折れ曲がったり座屈したりすることがない。更に、ソケットコネクタ１１２を、位置決め溝１２２ｂが形成されていない別のコネクタに誤って嵌合させようとしても、位置決め突起１１２ｂが邪魔になって嵌合させることができないので、このような人為的なミスを未然に防止することができる。

その後、位置決め突起１１２ｂを位置決め溝１２２ｂに沿って更に奥側へスライドさせ、位置決め突起１１２ｂが位置決め溝１２２ｂの終端に達するまで、各導電ピン１２３を各ピン挿入孔１１２ａにそれぞれ挿入させる。これにより、サブプリント基板１２の電子部品が、導電ピン１２３からピン挿入孔１１２ａを経てメインプリント基板１１の電子部品に対して電気的に接続される。ここで、前述のように位置決め突起１１２ｂはソケットコネクタ１１２の端面より若干突出しており、且つ位置決め溝１２２ｂの終端は凹溝１２２ａの底面の位置である。従って、位置決め突起１１２ｂが位置決め溝１２２ｂの終端に達した時、ソケットコネクタ１１２の端面は凹溝１２２ａの底面に達する直前位置で停止する。これにより、ソケットコネクタ１１２の端面と凹溝１２２ａの底面とが接触して互いに損傷することを防止することができる。

以上の手順により、メインプリント基板１１の側方に、サブプリント基板１２がその基板面１２ａをメインプリント基板１１の基板面１１ａに対して略垂直な方向に向けるようにして結合される。そして、この結合に用いるのはヘッダコネクタ１２２とソケットコネクタ１１２のみであって、中継プリント基板が不要である。従って、中継プリント基板が必要ない分、コストダウンや組み立て作業の簡略化を図ることができる。また、中継プリント基板がないため、メインプリント基板１１やサブプリント基板１２の上に高密度実装を実現することができる。更に、中継プリント基板がないため、パターン回路の配線長を短くすることができ、伝送の信頼性を向上させることができる。

尚、本実施形態では、メインプリント基板１１にソケットコネクタ１１２を、サブプリント基板１２にヘッダコネクタ１２２をそれぞれ取り付けたが、これとは逆に、メインプリント基板１１にヘッダコネクタ１２２を、サブプリント基板１２にソケットコネクタ１１２をそれぞれ取り付けてもよい。

また、本実施形態では、ヘッダコネクタ１２２に形成した凹溝１２２ａにソケットコネクタ１１２を嵌合させたが、これとは逆に、ソケットコネクタ１１２に形成した凹溝にヘッダコネクタ１２２を嵌合させてもよい。この場合、ヘッダコネクタ１２２の先端部にその端面から突出して導電ピンを設ける一方、ソケットコネクタ１１２の先端部に凹溝を形成して、その凹溝の底面にピン挿入孔を設ければよい。更に、ヘッダコネクタ１２２とソケットコネクタ１１２をいずれも凹溝を形成することなく、ヘッダコネクタ１２２の端面に導電ピンを突出して設ける一方、ソケットコネクタ１１２の端面にピン挿入孔を設けてもよい。

また、本実施形態では、ソケットコネクタ１１２の先端縁部とヘッダコネクタ１２２の開口縁部の両方にテーパ部１１２ｃ，１２２ｃを設けたが、少なくともいずれか一方のコネクタにテーパ部１１２ｃ，１２２ｃを設ければ足りる。

尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは製作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１０…プリント基板の結合構造
１１…メインプリント基板（他方のプリント基板）
１１ａ…基板面（他方のプリント基板）
１２…サブプリント基板（一方のプリント基板）
１２ａ…基板面（一方のプリント基板）
１１２…ソケットコネクタ
１１２ａ…ピン挿入孔
１２２…ヘッダコネクタ
１２３…導電ピン

Claims

導電ピンを有するヘッダコネクタが設けられた一方のプリント基板と、ピン挿入孔を有するソケットコネクタが設けられた他方のプリント基板とが、前記導電ピンを前記ピン挿入孔に挿入させることで互いに結合されるプリント基板の結合構造であって、
前記導電ピンが一方のプリント基板の基板面に略平行して延びるように、前記ヘッダコネクタが一方のプリント基板に設けられる一方、前記ピン挿入孔が他方のプリント基板の基板面に略平行して延びるように、前記ソケットコネクタが他方のプリント基板に設けられ、
前記導電ピンを前記ピン挿入孔に挿入させた状態で、一方のプリント基板の基板面と他方のプリント基板の基板面とが略垂直の角をなし、
前記ヘッドコネクタは、前記一方のプリント基板上に、先端を該一方のプリント基板の縁より外方へ突出して設けられ、
前記ソケットコネクタは、前記他方のプリント基板上に、先端を該他方のプリント基板の縁より外方へ突出させて設けられ、
これらヘッダコネクタ及びソケットコネクタのいずれか一方の先端部に、位置決め突起が設けられ、他方の先端部に、前記位置決め突起に嵌合する形状の位置決め溝が設けられて前記一方のプリント基板と他方のプリント基板とを互いに略垂直に位置決めすることを特徴とするプリント基板の結合構造。
前記ヘッダコネクタ及び前記ソケットコネクタのいずれか一方に、他方を嵌合可能な形状の凹溝が形成され、該凹溝の開口縁部及び他方の先端縁部の少なくとも一方に、テーパが施されたことを特徴とする請求項１に記載のプリント基板の結合構造。