JP5845519B2 - 基板を備える電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、基板およびその基板に形成された導電パターンに電気的に接続される電線を備えた電気機器に関する。

このような基板と電線の接続構造として下記特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１には、電線の芯線等を上下のケースで挟み込むことにより、芯線を基板に形成された導電パターンに接触させる構成が開示されている。さらには、その変形例として上ケースまたは下ケースに芯線を導電パターンに押しつけるリブが形成された構成も開示されている。また、芯線と導電パターンをハンダで接続する構成が開示されている。

特開２０１２−１３５０９２号公報

しかし、特許文献１のように、硬質の上ケースおよび下ケースで電線の芯線等を挟み込む構成とすると、芯線がばらけてしまうおそれがある。このような芯線のばらけが生ずると、芯線の一部が他の回路と接触しショートしたり、芯線を導電パターンに押しつける圧力が不十分となり接触抵抗が大きくなってしまうといった問題が生ずる。また、芯線と導電パターンをハンダで接続する場合には、ハンダ接続工程が必要になるし、当該接続部分の試験や品質管理の手間やコストがかかってしまうといった問題が生ずる。

本発明は、基板およびその基板に形成された導電パターンに電気的に接続される電線を備えた電気機器であって、電線の芯線と基板の導電パターンの接続部分の電気的接続の信頼性が高く、かつ当該接続を容易に行うことができる機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明にかかる基板を備える電気機器は、導電パターンが形成された基板と、この基板の導電パターンが形成された表面側に位置する第一ケース体、および基板の裏面側に位置し前記第一ケース体に係合する第二ケース体を有するケースと、前記導電パターンに接触する芯線を有する電線と、前記基板と前記第一ケース体の間に挟まれて弾性変形し、その弾性力により前記芯線を前記導電パターンに押しつける押圧部材と、前記第二ケース体または前記基板に対して位置決めされ、前記基板の表面側に位置するガイド部材と、を備え、前記押圧部材は、前記ガイド部材に形成された貫通部または前記基板側に開口した凹部の内側に挿入されていることを特徴とする。

また、前記ガイド部材には、前記電線が通される案内溝が形成されていればよい。

また、前記第二ケース体には、ケースの内側に電線を挿入するための挿入部が形成されており、この挿入部が前記案内溝とは異なる高さ位置に形成されることにより、両部位を通る前記電線が屈曲していればよい。

本発明によれば、基板と前記第一ケース体の間に挟まれて弾性変形する押圧部材により、電線の芯線が基板の導電パターンに押しつけられた状態となって芯線と導電パターンが電気的に接続される。このように弾性変形する部材に電線の芯線が導電パターンに押しつけられるから、芯線がばらけてしまうことはなく、接続の信頼性に優れる。また、第一ケース体と第二ケース体との間に基板を収容する（第二ケース体に第一ケース体を固定する）ことによって弾性変形する押圧部材に押されて芯線が導電パターンに接触した状態となるものであるから、ケースの組立（基板や電線の収容）と一緒に導電パターンと芯線の接続を図ることができる。

また、第二ケース体または基板に対して位置決めされるガイド部材を設け、このガイド部材に押圧部材が挿入される貫通部または基板側に開口した凹部が形成された構成とすれば、電線の芯線に接触する位置に押圧部材を位置決めすることが容易になる。

また、上記ガイド部材には、電線が通される案内溝が形成されていれば、電線の位置決めが容易になる。つまり、ガイド部材により、押圧部材および電線の両方の位置決めが容易になる。

また、第二ケース体に形成される上記挿入部と、ガイド部材に形成される案内溝とを異なる高さに設定し、両部位を通る電線が屈曲するように構成とすれば、電線の位置ずれが防止でき、振動環境下への設置等に適した機器となる。つまり、ガイド部材は、上記押圧部材および電線の位置決め機能に加え、電線の長さ方向への位置ずれを防止する機能も発揮する部材となる。

本発明の一実施形態にかかる基板を備える電気機器の外観図である。 本発明の一実施形態にかかる基板を備える電気機器の分解図である。 本発明の一実施形態にかかる基板を備える電気機器を組み立てる手順を説明するための図である。 本発明の一実施形態にかかる基板を備える電気機器における、電線の芯線と導電パターンが接触する部分を模式的に示した断面図であり、（ａ）は第二ケース体に第一ケース体が固定される前の状態、（ｂ）は第二ケース体に第一ケース体が固定された後の状態を示している。 第一変形例にかかる基板を備える電気機器における、電線の芯線と導電パターンが接触する部分を模式的に示した断面図であり、（ａ）は第二ケース体に第一ケース体が固定される前の状態、（ｂ）は第二ケース体に第一ケース体が固定された後の状態を示している。 第二変形例にかかる基板を備える電気機器における、電線の芯線と導電パターンが接触する部分を模式的に示した断面図であり、（ａ）は第二ケース体に第一ケース体が固定される前の状態、（ｂ）は第二ケース体に第一ケース体が固定された後の状態を示している。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において単に上下方向とは図示されるＹ軸方向（第一ケース体２１側を上、第二ケース体２２側を下とする）をいい、幅方向とは図示されるＸ軸方向をいい、前後方向とは図示されるＺ軸方向をいうものとする。

図１および図２に全体構成を示す本実施形態にかかる基板を備える電気機器１は、基板１０、ケース２０、電線３０、および押圧部材４０を備える。基板１０の表面（上側の面）には、導電パターン１１が形成されている。この導電パターン１１の所定位置に電線３０（芯線３１）が電気的に接続される（以下、導電パターン１１における電線３０（芯線３１）を接続すべき部位を接続部位と称する。図面では基板１０上に導電パターン１１における接続部位のみを表示し、その他の部分は省略してある）。導電パターン１１の構成（導電パターン１１によって構成される回路の目的、機能）等は特定のものに限定されない。本実施形態では、導電パターン１１と電気的に接続されたコネクタ１２が基板１０に実装されている。

ケース２０は、第一ケース体２１および第二ケース体２２を有する。第一ケース体２１は基板１０の表面側（上側）に位置し、第二ケース体２２は基板１０の裏面側（下側）に位置する。第二ケース体２２は、内側に収容空間Ｓが形成され、上側が開口した箱状の部材である。第一ケース体２１は、この第二ケース体２２の開口を覆う蓋である。第二ケース体２２の内側に形成された収容空間Ｓ内に基板１０が収容される（第二ケース体２２の底に基板１０が載置される）。基板１０は第二ケース体２２に対して位置決めされる。その位置決め方法は特定の方法に限定されるものではない。例えば、第二ケース体２２の底に位置決め突起を、基板１０にこの位置決め突起が通される位置決め孔を形成することにより、第二ケース体２２に対して基板１０を位置決めすればよい。第一ケース体２１の外縁には、下方に延びる係合爪２１１が設けられており、この係合爪２１１が第二ケース体２２の外側に設けられた係合孔２２１に通され、先端の爪が引っ掛けられた状態となることにより、両ケース体は係合（第二ケース体２２に第一ケース体２１が固定）される。

第二ケース体２２の側壁（底に略直交する部分）の一つには、上縁から下方に向かって窪んだ挿入部２２２が形成されている。後述するように、この挿入部２２２を通じて、電線３０の芯線３１が形成された側の端部は収容空間Ｓ内に位置する。また、本実施形態では、挿入部２２２が形成された側壁以外の一の側壁に、基板１０に実装されたコネクタ１２が嵌り込むコネクタ係合部２２３が形成されている。このコネクタ係合部２２３を通じてコネクタ１２はケース２０の外側に露出し、図示されない相手方コネクタが嵌合可能な状態となる。

電線３０は、芯線３１がシース３２（被覆部材）によって覆われたものであって、その端部では芯線３１が露出している。この露出した芯線３１が導電パターン１１に接触することにより電線３０（芯線３１）と導電パターン１１（回路）が電気的に接続される。電線３０は、第二ケース体２２に形成された上記挿入部２２２に通され、露出した芯線３１が収容空間Ｓ内に入り込む。

押圧部材４０は、絶縁材料で形成された弾性を有する部材（例えばゴム）である。本実施形態では、押圧部材４０は以下のようにガイド部材５０に位置決めされた状態で収容空間Ｓ内に設置される。ガイド部材５０は、第二ケース体２２または基板１０に対して位置決めされる硬質の絶縁材料で形成された部材である。本実施形態では、ガイド部材５０の幅方向両側に位置決め凹部５１が、第二ケース体２２の幅方向に沿う側壁の内側に位置決め突起２２４が形成されており、位置決め凹部５１のそれぞれに位置決め突起２２４が係合されることにより、ガイド部材５０は第二ケース体２２に位置決めされた状態で収容空間Ｓ内に位置する（図３（ｄ）参照）。図示しないが、基板１０に位置決め凸部や位置決め孔を形成し、ガイド部材５０にそれに係合する要素を形成しておくことにより、基板１０に対してガイド部材５０を位置決めしてもよい。収容空間Ｓ内に基板１０が収容された後、ガイド部材５０が収容されるため、ガイド部材５０は基板１０の表面側（導電パターン１１が形成された側）に位置する。

このガイド部材５０には、上下方向に貫通する貫通部である押圧部材挿入孔５２が形成されている。なお、押圧部材挿入孔５２は、上下方向に貫通していさえすればよい（例えば、前後方向や幅方向に開口していてもよい）。上述のようにガイド部材５０が第二ケース体２２または基板１０に対して位置決めされたとき、押圧部材挿入孔５２は導電パターン１１の接続部位と上下方向に重なる（押圧部材挿入孔５２の上から導電パターン１１の接続部位の少なくとも一部が見える）。押圧部材４０は、この押圧部材挿入孔５２内に挿入される。変形していない状態（自然状態）における押圧部材４０の上下方向の長さは、第一ケース体２１と第二ケース体２２が一体化された状態（係合孔２２１に係合爪２１１が引っ掛けられた状態）における第二ケース体２２に収容されている基板１０の表面（接続部位）から第一ケース体２１の下面（基板１０側の面）までの距離よりも小さく設定されている。

また、ガイド部材５０の下側には、前後方向に延びる案内溝５３が形成されている。この案内溝５３の内側に電線３０が通される。したがって、この案内溝５３を通る部分は、ガイド部材５０と基板１０に挟まれた状態にある。ガイド部材５０が第二ケース体２２の収容空間Ｓ内における所定位置に収容された状態（下面が基板１０表面に接触した状態）においては、案内溝５３は第二ケース体２２の挿入部２２２よりも下方に位置する。電線３０は、第二ケース体２２に形成された挿入部２２２を通じて収容空間Ｓ内（ケース２０内）に入り込み、案内溝５３を通って芯線３１が導電パターン１１の接続部位に重なる位置まで案内される。そのため、電線３０におけるケース２０の外側に位置する部分から芯線３１までの部位は、挿入部２２２と案内溝５３の高さの差によって屈曲する。具体的には、前後方向に沿う挿入部２２２を通る部分と案内溝５３を通る部分との間に、ガイド部材５０と第二ケース体２２の側壁に挟まれた上下方向に沿う部分が存在するように屈曲する（図４（ｂ）参照）。

このような構成を備える基板を備える電気機器１は、例えば次のように組み立てられる。まず、第二ケース体２２の内側の収容空間Ｓ内の所定位置に基板１０を収容する（図３（ａ）→図３（ｂ））。次いで、第二ケース体２２の挿入部２２２を通じて電線３０における芯線３１が露出した側の端部を収容空間Ｓ内に位置させる（図３（ｂ）→図３（ｃ））。そして、ガイド部材５０を第二ケース体２２または基板１０に対して位置決めする。ガイド部材５０を基板１０に向けて移動させる際、案内溝５３の内側に電線３０を位置させ、電線３０を屈曲させる。ガイド部材５０を所定位置に位置決めしたとき、電線３０の芯線３１が導電パターン１１の接続部位に上下方向で重なるようにする。その後、押圧部材４０をガイド部材５０の押圧部材挿入孔５２に挿入する（図３（ｃ）→図３（ｄ））。押圧部材挿入孔５２は導電パターン１１の接続部位の少なくとも一部と重なるように設定されており、押圧部材挿入孔５２に挿入された押圧部材４０の下には電線３０の芯線３１の少なくとも一部が位置する。つまり、押圧部材４０（押圧部材挿入孔５２）、電線３０の芯線３１、導電パターン１１の接続部位、という三つの部材それぞれの少なくとも一部が上下方向に重なった状態となる。

上述したように、変形していない押圧部材４０の上下方向の長さは、第一ケース体２１と第二ケース体２２が一体化された状態（係合孔２２１に係合爪２１１が引っ掛けられた状態）における第二ケース体２２に収容されている基板１０の表面から第一ケース体２１の下面までの距離よりも小さく設定されている。したがって、第二ケース体２２に対し第一ケース体２１が固定されていない状態においては、押圧部材挿入孔５２内に挿入された押圧部材４０は、その上端部が第二ケース体２２の上端（側壁の上端）よりも上に突出している（図３（ｄ）、図４（ａ）参照）。そのため、第二ケース体２２に対し第一ケース体２１が固定される（係合孔２２１に係合爪２１１が引っ掛けられる）と、押圧部材４０の上端が第一ケース体２１の下面に接触し、押圧部材４０は上下方向に潰される（図４（ｂ）参照）。このように第二ケース体２２に固定される第一ケース体２１によって押圧部材４０が潰された状態となると、その押圧部材４０の元の形状に戻ろうとする弾性力によって、押圧部材４０の下に位置する電線３０の芯線３１が導電パターン１１の接続部位に押しつけられる。つまり、電線３０の芯線３１と導電パターン１１の接続部位が接触し、両者は電気的に接続される。両者の接続信頼性を左右する押圧部材４０の弾性力は、押圧部材４０の種類や、押圧部材４０が潰される量（すなわち上下方向における押圧部材４０の長さ）を適宜変更することにより変更することができる。つまり、押圧部材４０の弾性力を調整することにより、接触する芯線３１と接続部位の十分な接圧（十分に信頼性のある電気的接続を得るために必要な端子が導電パターン１１に押しつけられる圧力）を確保することができる。

なお、上記実施形態では、第二ケース体２２に対し第一ケース体２１が固定されていない状態においては、押圧部材挿入孔５２内に挿入された押圧部材４０は、その上端部が第二ケース体２２の上端（側壁の上端）よりも上に突出していることを説明したが、このように押圧部材４０が突出した構成とせず、第一ケース体２１の下面に押圧部材４０を押す突起を設けてもよい。つまり、第一ケース体２１の下面に下方に向かって突出する突起を形成し、第二ケース体２２に対し第一ケース体２１が固定されたとき、当該突起によって押圧部材４０が下方に押しつけられる（突起が押圧部材挿入孔５２に入り込む）構成としてもよい。

以上説明した本実施形態にかかる基板を備える電気機器１によれば、次のような作用効果が奏される。

上記実施形態では、上記押圧部材４０が基板１０と第一ケース体２１の間に挟まれて弾性変形することにより、電線３０の芯線３１が基板１０の導電パターン１１（導電パターン１１の接続部位）に押しつけられた状態となって芯線３１と導電パターン１１が電気的に接続される。このように弾性変形する部材に電線３０の芯線３１が導電パターン１１に押しつけられるから、硬質の部材で芯線３１を押した場合のように芯線３１がばらけてしまうことがなく、接続の信頼性に優れる。また、第一ケース体２１と第二ケース体２２との間に基板１０を収容する（第二ケース体２２に第一ケース体２１を固定する）ことによって弾性変形する押圧部材４０に押されて芯線３１が導電パターン１１に接触した状態となるものであるから、ケース２０の組立（基板１０や電線３０の収容）と一緒に導電パターン１１と芯線３１の接続を図ることができる。

また、第二ケース体２２または基板１０に対して位置決めされるガイド部材５０を設け、このガイド部材５０に押圧部材４０が挿入される貫通部である押圧部材挿入孔５２が形成された構成であるため、電線３０の芯線３１に接触する位置に押圧部材４０を位置決めすることが容易である。

また、ガイド部材５０には、電線３０が通される案内溝５３が形成されているため、電線３０の位置決めが容易になる。つまり、ガイド部材５０により、押圧部材４０および電線３０の両方の位置決めが容易になる。

また、第二ケース体２２に形成される挿入部２２２と、ガイド部材５０に形成される案内溝５３とを異なる高さに設定し、両部位を通る電線３０が屈曲するように構成されている（図４（ｂ）参照）ため、電線３０の長さ方向への位置ずれが防止でき、振動環境下への設置等に適した機器となる。つまり、ガイド部材５０は、押圧部材４０および電線３０の位置決め機能に加え、電線３０の長さ方向への位置ずれを防止する機能も発揮する部材となる。

上記本実施形態にかかる基板を備える電気機器１の変形例として、次のような構成が考えられる。

図５に示す第一変形例にかかる基板を備える電気機器１ａのように、ガイド部材５０ａにおける押圧部材４０ａが挿入される部分を、貫通部とせず、凹部としてもよい。ガイド部材５０ａ（以下、当該ガイド部材を第一変形例におけるガイド部材５０ａと称する）に形成される凹部５２ａは、下方（基板１０側）に向かって開口する窪みである。当該部分に押圧部材４０ａ（以下、当該押圧部材を第一変形例における押圧部材４０ａと称する）が挿入される。第一変形例におけるガイド部材５０ａは弾性を有する材料で形成され、その上側に、凹部５２ａ、電線３０の芯線３１、および導電パターン１１の接続部位と上下方向において重なる部分に上方に向かって突出した突部５４ａを有する。突部５４ａは、第二ケース体２２の上端よりも上方に突出している。そのため、第二ケース体２２に対して第一ケース体２１が固定されると、第一変形例におけるガイド部材５０ａの突部５４ａが第一ケース体２１の下面に接触し、当該突部５４ａが押し潰される。そのため、第一変形例におけるガイド部材５０ａの凹部５２ａの上面（開口の反対側の面）が下方に突出し、当該凹部５２ａに収容された第一変形例における押圧部材４０ａも押し潰される。つまり、当該押し潰された第一変形例における押圧部材４０ａが、元に戻ろうとする弾性力により電線３０の芯線３１を導電パターン１１の接続部位に押しつける。これにより、電線３０の芯線３１と導電パターン１１が電気的に接続される。このように、ガイド部材５０ａにおける押圧部材４０ａが挿入される部分は、貫通部でなく、下方に向かって開口した凹部５２ａであってもよい。

なお、上記第一変形例は、ガイド部材５０ａに突部５４ａを設けた構成であるが、ガイド部材５０ａの上面を平坦にし、第一ケース体２１にガイド部材５０ａを押し、凹部５２ａの上面を下方に突出させる突起（第一ケース体２１の下面から下方に向かって突出する突起）を設けた構成としてもよい。

図６に示す第二変形例にかかる基板を備える電気機器１ｂのように、上記実施形態における押圧部材とガイド部材に相当する部材を一つの部材（以下、当該押圧部材を第二変形例における押圧部材５０ｂと称する）で構築してもよい。第二変形例における押圧部材５０ｂは、弾性を有する材料で一体的に形成され、その上側に、電線３０の芯線３１および導電パターン１１の接続部位と上下方向において重なる部分に上方に向かって突出した突部５４ｂを有する。突部５４ｂは、第二ケース体２２の上端よりも上方に突出している。そのため、第二ケース体２２に対して第一ケース体２１が固定されると、第二変形例における押圧部材５０ｂの突部５４ｂが第一ケース体２１の下面に接触し、当該突部５４ｂが押し潰される。そのため、第二変形例における押圧部材５０ｂの下面における当該突部５４ｂと上下方向に重なる部分が下方に突出し、電線３０の芯線３１を導電パターン１１の接続部位に押しつける。これにより、電線３０の芯線３１と導電パターン１１が電気的に接続される。このように、一つの押圧部材５０ｂによって電線３０の芯線３１を接続部位に押しつける構成とすることも可能である。

なお、上記第二変形例は、ガイド部材５０ｂに突部５４ｂを設けた構成であるが、ガイド部材５０ｂの上面を平坦にし、第一ケース体２１にガイド部材５０ｂを押し、ガイド部材５０ｂの下面を下方に突出させる突起（第一ケース体２１の下面から下方に向かって突出する突起）を設けた構成としてもよい。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、ケース２０の構成（第一ケース体２１および第二ケース体２２の構成）は適宜変更可能である。第二ケース体２２に対し第一ケース体２１を固定することにより、第一ケース体２１に押されて押圧部材４０が変形する構成であればよい。

また、導電パターン１１の接続部位に接続される芯線３１は電線３０の端部で露出しているものであることを説明したが、中間部で露出した芯線３１を導電パターン１１に接続する構成にも適用可能である。

１ 基板を備える電気機器
１０ 基板
１１ 導電パターン（接続部位）
２０ ケース
２１ 第一ケース体
２２ 第二ケース体
２２２ 挿入部
３０ 電線
３１ 芯線
３２ シース
４０ 押圧部材
５０ ガイド部材
５２ 押圧部材挿入孔
５３ 案内溝

Claims (3)

1. 導電パターンが形成された基板と、
   この基板の導電パターンが形成された表面側に位置する第一ケース体、および基板の裏面側に位置し前記第一ケース体に係合する第二ケース体を有するケースと、
   前記導電パターンに接触する芯線を有する電線と、
   前記基板と前記第一ケース体の間に挟まれて弾性変形し、その弾性力により前記芯線を前記導電パターンに押しつける押圧部材と、
   前記第二ケース体または前記基板に対して位置決めされ、前記基板の表面側に位置するガイド部材と、
   を備え、
   前記押圧部材は、前記ガイド部材に形成された貫通部または前記基板側に開口した凹部の内側に挿入されていることを特徴とする基板を備える電気機器。
2. 前記ガイド部材には、前記電線が通される案内溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板を備える電気機器。
3. 前記第二ケース体には、ケースの内側に電線を挿入するための挿入部が形成されており、
   この挿入部が前記案内溝とは異なる高さ位置に形成されることにより、両部位を通る前記電線が屈曲していることを特徴とする請求項２に記載の基板を備える電気機器。

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