JP6274054B2

JP6274054B2 - 基板接続構造

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Publication number: JP6274054B2
Application number: JP2014184156A
Authority: JP
Inventors: 真宏大城; 達雄齊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: JP2016058259A; DE112015004139T5; US10181665B2; US20170271794A1; WO2016038814A1

Description

本発明は、対面する二つの基板を電気的及び機械的に接続する基板接続構造に関する。

従来より、対面する二つの基板を電気的及び機械的に接続する基板接続構造としては、図５に示す構成のものがある。同図においては、例えば車両情報機器のメイン基板１（第１基板）に対して、別の基板であるＩＣＭ（IVI（In-Vehicle Infotainment） Complete Module）基板２（第２基板）を接続する基板接続構造３を示している。この基板接続構造３は、コネクタ（コンプレッションコネクタ）４と締結用の頭付き型のねじ５とを備える。

コネクタ４は、例えば樹脂製の本体部４ａにナット４ｂを埋設している。さらにこのコネクタ４の本体部４ａには複数の接続端子６を有する。接続端子６は、下端部６ａが本体部４ａ下面より下方に突出し、上端部６ｂが本体部４ａ上面から上方に突出している。

このコネクタ４の接続端子６はリフロー半田方式によりメイン基板１のパターンに半田付けされている。この場合、コネクタ４とメイン基板１との間には、予めコプラナリティ（半田不良をなくすための、取付面に対する部品の各端子や電極の最下面の均一性）確保のため微小な隙間が形成される。

一方、ＩＣＭ基板２にねじ挿通孔２ａが形成されている。このねじ挿通孔２ａにねじ５を通し、ナット４ｂにねじ締めしている。この場合、接続端子６の上端部６ｂとＩＣＭ基板２のパターンとが十分に圧接されるまでねじ締めする。なお、上記構成の基板接続構造３と類似する技術として特許文献１に示される技術がある。

特開平８−２５０２４３号公報

前記図５に示した構成では、ねじ５のねじ締め時の力を直接接続端子６の半田付け部分が直接受けるため、半田付け部分に大きな負荷がかかる。このため、車両情報機器の使用環境（振動や外気温度変化）によっては半田付け部分における接触不良が発生したりクラックが発生したりする。しかも、上記ねじ５の締付力は接続端子６の下端部６ａをメイン基板１から引き剥がす方向の力として作用するため、半田付け部分が分離してしまうおそれもある。
そこで本発明の目的は、対面する二つの基板を接続する場合に、コネクタと基板との半田付け部分に大きな負荷がかからないようにできる基板接続構造を提供することにある。

請求項１の発明においては、ねじを、第２基板の第２ねじ挿通孔部と、規制部材のねじ貫通孔部と、第１基板の第１ねじ挿通孔部とを貫通させ、第１基板から突出するねじの端部を止め具に螺合することにより、第１基板、規制部材及び第２基板を締結する。この結果、第１基板と第２基板とが機械的に接続される。

これによれば、ねじの締付力が止め具に作用するので、コネクタにねじの締付力を作用させる場合と違って、接続端子の一端部と第１基板の第１導体パターンとの半田付け部分に大きな力（ねじの締付力）が直接作用することを回避できる。これにより、半田付け部分の接触不良やクラックなどの不具合の発生を回避できる。

又、請求項１の発明においては、規制部材におけるねじ貫通孔部の貫通方向の両端部間の厚み寸法が、コネクタにおける接続端子の自由状態における一端部と下端部との前記貫通方向の離間距離よりも短い寸法に設定されているので、上述の締結によって、第２導体パターンが接続端子の他端部と圧接し当該接続端子と第２導体パターンとを確実に導通（電気的に接続）することができる。

本発明の第１実施形態における車両情報機器の基板構成部分を示す図ねじ部分の縦断面図組み立て途中状態のねじ部分の縦断面図第２実施形態によるねじ部分の縦断面図従来例を示すねじ部分の縦断面図

以下、本発明の第１実施形態について図１から図３を参照して説明する。図１には例えば車両情報機器における基板構成部分を示している。第１基板に相当するメイン基板１１の一面に相当する図示上面１１ａにおいて、右側部分にはエッジコネクタソケット１２が実装されている。このメイン基板１１の上面には、第２基板に相当するＩＣＭ基板１３が対面状態に配置されている。この場合、ＩＣＭ基板１３の一端部（図示右端部）にはエッジコネクタ１４が形成されており、このエッジコネクタ１４が前記エッジコネクタソケット１２に挿入接続されている。このエッジコネクタ１４とエッジコネクタソケット１２との接続によりＩＣＭ基板１３の右端部がＩＣＭ基板１３に電気的及び機械的に接続されている。

そして、ＩＣＭ基板１３の他端部（図示左端部）は次に述べる基板接続構造１５によりメイン基板１１に電気的及び機械的に接続されている。なお、ＩＣＭ基板１３の上面側にはヒートシンク１６が取り付けられている。
上記基板接続構造１５について説明する。図２には基板接続構造１５におけるねじ２１部分での縦断面を示している。メイン基板１１の上面（一面）１１ａには例えば回路を構成する第１導体パターン１１ｂが形成されていると共に、第１ねじ挿通孔部１１ｃが形成されている。さらにこのメイン基板１１の上面には前記第１ねじ挿通孔部１１ｃ周辺に位置してＧＮＤ用導体パターン１１ｄ（接地用導体）が形成されている。

又、ＩＣＭ基板１３の下面１３ａ（一面に相当）には例えば回路を構成する第２導体パターン１３ｂが形成されていると共に、第２ねじ挿通孔部１３ｃが形成されている。さらにこのＩＣＭ基板１３の下面１３ａには、第２ねじ挿通孔部１３ｃの周辺に位置してＧＮＤ用導体パターン１３ｄ（接地用導体）が形成されている。

コネクタ１７は、いわゆるコンプレッションコネクタと称されるものであり、樹脂により構成された本体部１７ａを有する。この本体部１７ａは図１に示すように図示前後方向に延びる矩形ブロック状をなしており、前後方向の両端部に、本体部１７ａの下端面（一端面）１７ａ１及びこれと反対の上端面１７ａ２（他端面）との間を貫通する配置用孔部１７ｂを有する。配置用孔部１７ｂの内周面には内方に突出する凸部１７ｃが形成されている。

又、本体部１７ａには、端子配置用のスリット部１７ｄが多数形成されており、各スリット部１７ｄにはばね性を有する接続端子１８が設けられている。この接続端子１８の下端部（一端部）１８ａは本体部１７ａの下端面１７ａ１よりも下方に突出し、又、接続端子１８の上端部１８ｂは本体部１７ａの上端面１７ａ２よりも上方に突出している。この接続端子１８は、ばね性があり、図３に示す自由状態での上端部１８ｂの突出量が、図２の状態（組み立て状態）よりも上下方向に大きい。

規制部材２０は、導電性部材例えば金属板製であり、コネクタ１７の配置用孔部１７ｂ内に上下方向（配置用孔部１７ｂの貫通方向）に若干動き得るように配置されている。この規制部材２０はほぼ中心部に配置用孔部１７ｂと同じ方向に貫通するねじ貫通孔部２０ａを有する。この規制部材２０は、図３に示すように、ねじ貫通孔部２０ａの貫通方向（上下方向）の両端部２０ｂ、２０ｃ間の厚み寸法Ｈ１が、コネクタ１７における接続端子１８の自由状態（図３の状態）における下端部１８ａと上端部１８ｂとの前記貫通方向の離間距離Ｈ２よりも短い寸法に設定されている。

又、規制部材２０の外周部には、凹部２０ｄが形成されている。この凹部２０ｄは、前記コネクタ１７の凸部１７ｃと遊嵌しており、この遊嵌によって規制部材２０はコネクタ１７に対して抜け止め状態に配置されている。
一方、ねじ２１は、頭付きねじから構成されており、座金２２を一体もしくは別体で備えている。これらねじ２１及び座金２２は導電性部材により構成されている。
止め具２３は、導電性部材例えば金属板製であり、この止め具２３にはバーリング部２３ａが形成されている。このバーリング部２３ａの内周面にはねじ２１と螺合可能な雌ねじ部２３ｂが形成されている。

前記メイン基板１１とＩＣＭ基板１３とを接続する場合について説明する。
前記コネクタ１７は、予め、接続端子１８の下端部１８ａをメイン基板１１の第１導体パターン１１ｂに例えばリフロー半田方式により半田付した状態で前記メイン基板１１に実装する。又、接続端子１８の下端部１８ａが本体部１７ａの下端面１７ａ１より突出しているから、コネクタ１７の下端面１７ａ１とメイン基板１１との間に、コプラナリティのため所定の隙間が形成される。

そして既述したように、ＩＣＭ基板１３のエッジコネクタ１４をエッジコネクタソケット１２に挿入接続する。このとき、図３に示すように、ＩＣＭ基板１３とメイン基板１１との面同士が対向する。この対面状態では、ＩＣＭ基板１３の第２導体パターン１３ｂがコネクタ１７の接続端子１８の下端部１８ａと接触可能に対向する。なお、このときにコネクタ１７とＩＣＭ基板１３とを抑えばね２４（図１参照）により仮固定しておく。

そしてねじ２１を、ＩＣＭ基板１３の第２ねじ挿通孔部１３ｃと、規制部材２０のねじ貫通孔部２０ａと、メイン基板１１の第１ねじ挿通孔部１１ｃとを貫通させ、メイン基板１１から突出するねじ２１端部を止め具２３の雌ねじ部２３ｂに螺合することにより、ねじ２１の頭部２１ａの座金２２と止め具２３とでメイン基板１１、規制部材２０及びＩＣＭ基板１３を締結する。この結果、メイン基板１１とＩＣＭ基板１３とが機械的に接続される。又、上述の締結により、第２導体パターン１３ｂが接続端子１８の上端部１８ｂと圧接し当該接続端子１８と第２導体パターン１３ｂとが導通される。

又、上述の締結により規制部材２０の下端部２０ｂがＧＮＤ用導体パターン１１ｄと接触し、上端部２０ｃがＧＮＤ用導体パターン１３ｄと接触する。
上述した本実施形態においては、ねじ２１を、ＩＣＭ基板１３の第２ねじ挿通孔部１３ｃと、規制部材２０のねじ貫通孔部２０ａと、メイン基板１１の第１ねじ挿通孔部１１ｃとを貫通させ、メイン基板１１から突出するねじ２１の端部を止め具２３に螺合することにより、メイン基板１１、規制部材２０及びＩＣＭ基板１３を締結する。この結果、メイン基板１１とＩＣＭ基板１３とが機械的に接続される（連結される）。

これによれば、ねじ２１の締付力（螺合力）が直接止め具２３に作用するので、コネクタにねじの締付力を作用させる場合と違って、接続端子１８の下端部１８ａとメイン基板１１の第１導体パターン１１ｂとの半田付け部分に大きな力（ねじの締付力）が直接作用することを回避できる。これにより、車両情報機器の使用環境（振動や外気温度変化）下でも半田付け部分における接触不良やクラックの発生を回避できる。

又、本実施形態においては、規制部材２０におけるねじ貫通孔部２０ａの貫通方向の両端部２０ｂ、２０ｃ間の厚み寸法Ｈ１が、コネクタ１７における接続端子１８の自由状態における下端部１８ａと上端部１８ｂとの前記貫通方向の離間距離Ｈ２よりも短い寸法に設定されているので、上述の締結によって、第２導体パターン１３ｂが接続端子１８の上端部１８ｂを弾性変形させつつ当該上端部１８ｂと圧接し、もって、当該接続端子１８と第２導体パターン１３ｂとを確実に導通することができる。なお、接続端子１８が弾性変形することで、下端部１８ａに弾性変形力（ばね力）が作用するが、その力の方向はメイン基板１１と接触する方向であるので、半田付け部分が剥離するようなことはない。

又、本実施形態においては、規制部材２０を導電性部材により構成している。そして、前述の締結により、規制部材２０の下端部２０ｂがＧＮＤ用導体パターン１１ｄと接触し、上端部２０ｃがＧＮＤ用導体パターン１３ｄと接触する。これにより、規制部材２０を介してメイン基板１１のＧＮＤ用導体パターン１１ｄとＩＣＭ基板１３のＧＮＤ用導体パターン１３ｄとが導通される。つまり、規制部材２０を両基板１１，１３間の接地用接続導体として利用しているので、規制部材２０を利用して簡単に電磁的ノイズ対策を図ることが可能となる。

又、本実施形態においては、コネクタ１７に凸部１７ｃを形成し、規制部材２０にこの凸部１７ｃと抜け止め状態に遊嵌する凹部２０ｄを形成することで、規制部材２０をコネクタ１７の配置用孔部１７ｂに抜け止め状態に設けた。これによれば、部品管理を行う場合に、この規制部材２０とコネクタ１７とを常に一組として管理することができ、いずれか一方を準備し忘れるといったことを防止できる。なお、凸部、凹部の形成対象は逆でも良い。

図４は第２実施形態を示しており、この第２実施形態では、メイン基板１１のＧＮＤ用導体パターン１１ｄに代えてＧＮＤ用導体パターン１１ｄ´をメイン基板１１の下面において止め具２３と接触する部位に形成している。さらに、ＩＣＭ基板１３のＧＮＤ用導体パターン１３ｄに代えてＧＮＤ用導体パターン１３ｄ´をＩＣＭ基板１３の上面において座金２２と接触する部位に形成している。ここで、ねじ２１、座金２２及び止め具２３は導電性部材により構成されているので、上記両ＧＮＤ用導体パターン１１ｄ´及び１３ｄ´はねじ２１、座金２２及び止め具２３を介して導通される。つまり、ねじ２１、座金２２及び止め具２３を両基板１１，１３間の接地用接続導体として利用しているので、ねじ２１、座金２２及び止め具２３を利用して簡単に電磁的ノイズ対策を図ることが可能となる。なお、座金２２は無くても良く、この場合、ねじ２１の頭部２１ａがＧＮＤ用導体パターン１３ｄ´に接触導通する。

第１基板として車両情報機器のメイン基板を例示し、第２基板としてＩＣＭ基板を例示したが、これら両基板は種々の機器の基板に適用できる。
上述した各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変更は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１１はメイン基板（第１基板）、１１ａは上面（一面）、１１ｂは第１導体パターン、１１ｃは第１ねじ挿通孔部、１１ｄはＧＮＤ用導体パターン、１３はＩＣＭ基板（第２基板）、１３ａは下面（一面）、１３ｂは第２導体パターン、１３ｃは第２ねじ挿通孔部、１３ｄはＧＮＤ用導体パターン、１５は基板接続構造、１７はコネクタ、１７ａは本体部、１７ａ１は下端面（一端面）、１７ａ２は上端面（他端面）、１７ｂは配置用孔部、１７ｃは凸部、１８は接続端子、１８ａは下端部（一端部）、１８ｂは上端部（他端部）、２０は規制部材、２０ｄは凹部、２０ａはねじ貫通孔部、２１はねじ、２２は座金、２３は止め具、２３ｂは雌ねじ部を示す。

Claims

一面に第１導体パターン（１１ｂ）を有すると共に第１ねじ挿通孔部（１１ｃ）を形成した第１基板（１１）と、
一面に第２導体パターン（１３ｂ）を有すると共に第２ねじ挿通孔部（１３ｃ）を形成した第２基板（１３）と、
一端面及びこれと反対の他端面との間を貫通する配置用孔部（１７ｂ）を形成した本体部（１７ａ）を有すると共に、この本体部に前記両基板の両導体パターン同士を接続するためのばね性を有する接続端子（１８）を有し、前記接続端子の一端部が前記本体部の前記一端面よりも突出し前記接続端子の他端部が前記本体部の他端面よりも突出するコネクタ（１７）と、
前記コネクタの前記配置用孔部内に遊嵌状態で配置され当該配置用孔部と同じ方向に貫通するねじ貫通孔部（２０ａ）を有し、当該ねじ貫通孔部の貫通方向の両端部間の厚み寸法（Ｈ１）が、前記コネクタにおける前記接続端子の自由状態における前記一端部と前記他端部との前記貫通方向の離間距離（Ｈ２）よりも短い寸法に設定された規制部材（２０）と、
ねじ（２１）と、
前記ねじと螺合可能な雌ねじ部（２３ｂ）を有する止め具（２３）とを備え、
前記コネクタを、前記接続端子の一端部を前記第１基板の第１導体パターンに半田付した状態で前記第１基板に実装し、
前記第２基板を前記第２導体パターンが前記コネクタの前記接続端子の前記他端部と接触可能な形態で前記第１基板と対面するように配置させた状態で、前記ねじを、前記第２基板の第２ねじ挿通孔部と、前記規制部材の前記ねじ貫通孔部と、前記第１基板の第１ねじ挿通孔部とを貫通させ、前記第１基板から突出する前記ねじの端部を前記止め具に螺合することにより、前記第１基板、前記規制部材及び第２の基板を締結すると共に、前記第２導体パターンと前記接続端子の前記他端部とを導通するようにした基板接続構造。
前記規制部材は導電性部材により構成され、この規制部材を前記両基板間の接地用接続導体に利用した請求項１記載の基板接続構造。
前記ねじ及び前記止め具は導電性部材により構成され、このねじ及び止め具を前記両基板間の接地用接続導体に利用した請求項１又は２記載の基板接続構造。
前記規制部材は前記コネクタの前記配置用孔部に抜け止め状態に設けられている請求項１から３のいずれか一項記載の基板接続構造。