JP6294692B2

JP6294692B2 - 基板構造

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Publication number: JP6294692B2
Application number: JP2014022627A
Authority: JP
Inventors: 直樹長牛; 則史實石; 智宏杉浦
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-02-07
Also published as: JP2015148308A

Description

本発明は、樹脂製部材をネジによって基板に固定した基板構造に関する。

従来、プリント配線板等の基板構造には、コネクタハウジング等の樹脂製部材を基板に固定したものがある。
このような基板構造は、ネジに螺合するネジ孔を形成した樹脂製部材と、ネジを挿通するためのネジ挿通孔を形成した基板と、を有し、ネジ挿通孔に挿通したネジをネジ孔に螺合することによって樹脂製部材を基板に固定するものを多く用いる。

近年、基板構造は、環境を配慮し、鉛フリーはんだを多く用いるようになっているため、耐熱性に優れた基板構造が要求される。例えば、特許文献１には、コネクタハウジングのネジの固定部と基板との間に、ネジが外部に露出する放熱空間を設けることによって固定部の溶融を防ぐ基板用コネクタが記載されている。

特開２００８−３００３３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された基板用コネクタを上述した基板構造に用いてコネクタハウジングの溶融を防いだとしても、温度変化の大きい環境下では、樹脂製部材であるコネクタハウジングが膨張あるいは収縮することによって、コネクタハウジングの寸法が変化し、結果的に、ネジが緩み、基板から脱落するおそれがあった。

この問題を解消する一つの対策として、ネジ孔２１０を形成したコネクタハウジング２００と、ネジ挿通孔３２２を形成した基板３００と、を有する基板構造５００に対して、基板２００のネジ挿通孔２２２のネジ挿入側孔周り領域２２２ａの一部にネジ１２０と基板２００とをはんだＳによって固定するためのパット４００を設け、このパット４００とネジ１２０とをはんだ付けすることによってネジ１２０の固定強度を補強し、ネジ１２０の緩み、および脱落を防止することが考えられる（図９参照）。

しかしながら、ネジをはんだによって基板に固定している状態で、樹脂製部材のコネクタハウジングが温度変化によって膨張あるいは収縮した場合、ネジがコネクタハウジングのネジ孔に過大な応力を負荷しないようにネジ孔に追従することができず、ネジ孔を破損し、結果的に、ネジが緩み、基板から脱落するおそれがあった。

また、樹脂製部材であるコネクタハウジングが膨張あるいは収縮することによって、ネジが緩み、基板から脱落する問題を解消するための他の対策として、温度変化の大きい環境下であっても、膨張あるいは収縮し難い樹脂材を用いたコネクタハウジングを適用することも考えられるが、このような高機能な樹脂材は高価であるため、コストアップになるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、温度変化の大きい環境下であってもコストアップを抑えつつ、ネジの緩み、および脱落を防止して樹脂製部材を基板に固定することができる基板構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る基板構造は、ネジに螺合するネジ孔を形成した樹脂製部材と、前記ネジを挿通するためのネジ挿通孔を形成した基板と、を有し、前記ネジ挿通孔に挿通した前記ネジを前記ネジ孔に螺合することによって前記樹脂製部材を前記基板に固定した基板構造において、前記基板は、前記ネジ挿通孔のネジ挿入側孔周り領域の一部に前記ネジと当該基板とをはんだによって固定するためのネジ固定用パットを形成し、前記ネジ固定用パットは、前記樹脂製部材が温度変化によって膨張あるいは収縮する場合、前記樹脂製部材の寸法変化が相対的に小さい方向に沿って形成することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る基板構造は、上記の発明において、前記ネジ固定用パットは、前記樹脂材部材の相対的に寸法が長い方向に直交する方向に沿って形成することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る基板構造は、前記ネジ固定用パットによって前記ネジ挿入側孔周り領域にはんだの付着部分と未着部分を形成し、前記ネジと前記基板との固着力を調整することによって、前記コネクタハウジングが温度変化によって膨張あるいは収縮した場合であっても、前記ネジ挿入側孔周り領域の全周にはんだの付着部分を形成する場合に比して前記ネジが前記コネクタハウジングの前記ネジ孔に過大な応力を負荷しないように前記ネジ孔に追従することができるので、前記樹脂製部材に温度変化によって膨張あるいは収縮し難い高機能な材料を用いなくても、前記ネジ孔の破損を防止することができ、結果的に、温度変化の大きい環境下であってもコストアップを抑えつつ、ネジの緩み、および脱落を防止して樹脂製部材を基板に固定することができる。

本発明の請求項１に係る基板構造は、前記樹脂製部材の寸法変化が相対的に小さい方向での前記ネジと前記基板との固着力を所定の大きさに保つとともに、前記樹脂製部材の寸法変化が相対的に大きい方向で、前記ネジ挿入側孔周り領域のはんだの付着部分を形成することによって、その方向での固着力を低下することができるので、前記樹脂製部材の寸法変化の方向性に対応して前記ネジが前記ネジ孔に追従し易くなり、より効果的に前記ネジ孔の破損を防止することができ、結果的に、コストアップを抑えつつ、ネジの緩み、および脱落を防止する効果を高めることができる。

本発明の請求項２に係る基板構造は、前記樹脂製部材の寸法変化の大きい長寸方向で前記ネジを前記ネジ孔に追従し易くすることができる。

図１は、本発明の実施例に係る基板構造を組み込んだ電気接続箱の正面図である。図２は、収容ケースに取り付ける前の基板構造の正面図である。図３は、基板の正面図である。図４は、図３に示した基板のネジ挿通孔周辺を拡大した図である。図５は、図１に示した電気接続箱のＡ−Ａ線断面図である。図６は、（ａ）が図５に示した電気接続箱のネジ周辺を拡大した図であり、（ｂ）が基板構造のネジ挿入側孔周り領域を示した図である。図７は、矢印の長さで寸法変化の大きさを示すことによってコネクタハウジングの膨張あるいは収縮の量を視覚的に説明するための図である。図８は、（ａ）が変形例の基板構造を組み込んだ電気接続箱のネジ周辺を拡大した図であり、（ｂ）が基板構造のネジ挿入側孔周り領域を示した図である。図９は、従来技術を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る基板構造の好適な実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係る基板構造１を組み込んだ電気接続箱１００の正面図である。図２は、収容ケース１１０に取り付ける前の基板構造１の正面図である。図３は、基板２０の正面図である。図４は、図３に示した基板２０のネジ挿通孔２２周辺を拡大した図である。図５は、図１に示した電気接続箱１００のＡ−Ａ線断面図である。図６は、（ａ）が図５に示した電気接続箱１００のネジ１２０周辺を拡大した図であり、（ｂ）が基板構造１のネジ挿入側孔周り領域２２ａを示した図である。図７は、矢印Ｍ１、Ｍ２の長さで寸法変化の大きさを示すことによってコネクタハウジングの膨張あるいは収縮の量を視覚的に説明するための図である。
本発明の実施例に係る基板構造１は、自動車の電源から供給される電力を各電装品に分配するための電気接続箱１００に組み込むものである。
電気接続箱１００は、電源から供給される電力を不図示の各電装品に分配するものであり、基板構造１と、基板構造１を内部に保護収容するための収容ケース１１０と、を有する。
収容ケース１１０は、合成樹脂等の絶縁材からなり、基板構造１の基板２０を保持固定するようになっている。

基板構造１は、ネジ１２０に螺合するネジ孔１２を形成した樹脂製部材としてのコネクタハウジング１０と、ネジ１２０を挿通するためのネジ挿通孔２２を形成した基板２０と、を有し、ネジ挿通孔２２に挿通したネジ１２０をネジ孔１２に螺合することによってコネクタハウジング１０を基板２０に固定したものである。

まず、コネクタハウジング１０について説明する。
コネクタハウジング１０は、合成樹脂等の絶縁材からなり、電気接続箱１００に組み込むコネクタ１１１の本体部分をなす。
このコネクタハウジング１０は、正面から視て略長方形状をなし、基板２０の長手方向に沿って固定する。

このコネクタハウジング１０は、一端を基板２０に接続し、他端をコネクタハウジング１０の嵌合口１０ａに向けた複数のコネクタ端子１１１ａを内部に保持する。
コネクタ１１１は、コネクタ端子１１１ａを介してコネクタハウジング１０に嵌合した不図示の相手コネクタと電気的に接続する。

また、コネクタハウジング１０は、ネジ１２０によって基板２０に固定する部分となる固定部１１を有する。
固定部１１は、図２に示すように、コネクタハウジング１０の長手方向の両端部に設ける。この固定部１１は、ネジ１２０に螺合するネジ孔１２を有する。

次に、基板２０について説明する。
基板２０は、例えば、プリント配線板によって実現する。この基板２０は、外形矩形状をなし、基板２０の表面あるいは内部に導電パターン２１を形成している。

この基板２０は、長手方向の両端部に、コネクタハウジング１０のネジ孔１２に対応した位置にネジ挿通孔２２を有する。

また、基板２０は、ネジ挿通孔２２のネジ挿入側孔周り領域２２ａの一部にネジ１２０と基板２０とをはんだによって固定するためのネジ固定用パット３０を有する。
ネジ固定用パット３０は、コネクタハウジング１０が温度変化によって膨張あるいは収縮する場合、コネクタハウジング１０の寸法変化が相対的に小さい方向に沿って形成する。

なお、コネクタハウジング１０は、材料となる樹脂の特性から、図７中、矢印Ｍ１およびＭ２に示すように、熱膨張、熱収縮による長手方向における寸法変化量（図中、矢印Ｍ１参照）が短手方向の寸法変化量（図中、矢印Ｍ２参照）に比して大きくなる。このため、ネジ固定用パット３０は、コネクタハウジング１０の相対的に寸法が長い方向に直交する方向に沿って形成する。

より具体的には、ネジ固定用パット３０は、ネジ挿通孔２２の周方向に沿って、かつネジ挿通孔２２を間にしてコネクタハウジング１０の長手方向に並ぶ２つのパット２１ａ、２１ａを有してなる。
各パット２１は、はんだとの接合が可能な金属材料からなる。このため、基板２０にはんだ付け処理を施した場合、ネジ挿入側孔周り領域２２ａのコネクタハウジング１０の寸法変化の小さい方向に沿った部分にはんだの付着部分を形成しつつ、ネジ挿入側孔周り領域２２ａのコネクタハウジング１０の寸法変化の大きい方向に沿った部分にはんだの未着部分を形成する。
このようにして、基板構造１は、コネクタハウジング１０の寸法変化の大きい方向でネジ１２０と基板２０との固着力を小さく抑えつつ、コネクタハウジング１０の寸法変化の小さい方向でネジと基板２０との固着力を大きく保つ。
これにより、コネクタハウジング１０が温度変化によって膨張あるいは収縮した場合、ネジ１２０がコネクタハウジング１０のネジ孔１２に過大な応力を負荷しないようにネジ孔１２に追従する。

本発明の実施例に係る基板構造１は、ネジ固定用パット３０によってネジ挿入側孔周り領域２２ａにはんだＳの付着部分と未着部分を形成し、ネジ１２０と基板２０との固着力を調整することによって、コネクタハウジング１０が温度変化によって膨張あるいは収縮した場合であっても、ネジ挿入側孔周り領域２２ａの全周にはんだＳの付着部分を形成する場合に比してネジ１２０がコネクタハウジング１０のネジ孔１２に過大な応力を負荷しないようにネジ孔１２に追従することができるので、コネクタハウジング１０に温度変化によって膨張あるいは収縮し難い高機能な材料を用いなくても、ネジ孔１２の破損を防止することができ、結果的に、温度変化の大きい環境下であってもコストアップを抑えつつ、ネジの緩み、および脱落を防止してコネクタハウジング１０を基板２０に固定することができる。

また、本発明の実施例に係る基板構造１は、コネクタハウジング１０の寸法変化が相対的に小さい方向でのネジ１２０と基板２０との固着力を所定の大きさに保つとともに、コネクタハウジング１０の寸法変化が相対的に大きい方向で、ネジ挿入側孔周り領域２２ａのはんだＳの付着部分を形成することによって、その方向での固着力を低下することができるので、コネクタハウジング１０の寸法変化の方向性に対応してネジ１２０がネジ孔１２に追従し易くなり、より効果的に、ネジ孔１２の破損を防止することができ、結果的に、コストアップを抑えつつ、ネジの緩み、および脱落を防止する効果を高めることができる。

また、本発明の実施例に係る基板構造１は、コネクタハウジング１０の寸法変化の大きい長寸方向でネジ１２０をネジ孔１２に追従し易くすることができる。

（変形例）
次に、図８を用いて、本発明の実施例に係る基板構造２の変形例について説明する。
図８は、（ａ）が変形例の基板構造２を組み込んだ電気接続箱１００のネジ周辺を拡大した図であり、（ｂ）が基板構造２のネジ挿入側孔周り領域２２ａを示した図である。
この変形例の基板構造２は、ネジ固定用パット５０が実施例のネジ固定用パット３０と異なる点で、実施例の基板構造１と異なる。
なお、その他の構成は実施例と同様であり、実施例と同一構成部分には同一符号を付している。

基板構造２は、ネジ挿通孔２２のネジ挿入側孔周り領域２２ａの一部にネジ１２０と基板４０とをはんだによって固定するためのネジ固定用パット５０を形成する。

ネジ固定用パット５０は、より具体的には、ネジ挿通孔２２の周方向に沿って並ぶ４つのパット２１ａ、２１ａ、２１ａ、２１ａを有してなる。

この変形例の基板構造２は、ネジ固定用パット５０によってネジ挿入側孔周り領域２２ａにはんだＳの付着部分と未着部分を形成し、ネジ１２０と基板２０との固着力を調整することによって、コネクタハウジング１０が温度変化によって膨張あるいは収縮した場合であっても、ネジ挿入側孔周り領域２２ａの全周にはんだＳの付着部分を形成する場合に比してネジ１２０がコネクタハウジング１０のネジ孔１２に追従し易くなるので、実施例の基板構造１と同様に、温度変化の大きい環境下であってもコストアップを抑えつつ、ネジの緩み、および脱落を防止してコネクタハウジング１０を基板２０に固定することができる。

また、本発明の実施例に係る基板構造１、２は、電気接続箱１００に組み込むものを例示したが、これに限らず、その他の装置に組み込んでも構わない。

また、本発明の実施例に係る基板構造１、２は、樹脂製部材がコネクタハウジング１０であるものを例示したが、これに限らず、基板２０、４０に固定する樹脂製部材であれば、その他のものであっても構わない。

以上、本発明者によってなされた発明を、上述した発明の実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上述した発明の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

１、２基板構造
１０コネクタハウジング（樹脂製部材）
１０ａ嵌合口
１１固定部
１２ネジ孔
２０、４０基板
２１導電パターン
２１ａパット
２２ネジ挿通孔
２２ａネジ挿入側孔周り領域
３０、５０ネジ固定用パット
１００電気接続箱
１１０収容ケース
１１１コネクタ
１１１ａコネクタ端子
１２０ネジ

Claims

ネジに螺合するネジ孔を形成した樹脂製部材と、前記ネジを挿通するためのネジ挿通孔を形成した基板と、を有し、前記ネジ挿通孔に挿通した前記ネジを前記ネジ孔に螺合することによって前記樹脂製部材を前記基板に固定した基板構造において、
前記基板は、
前記ネジ挿通孔のネジ挿入側孔周り領域の一部に前記ネジと当該基板とをはんだによって固定するためのネジ固定用パットを形成し、
前記ネジ固定用パットは、
前記樹脂製部材が温度変化によって膨張あるいは収縮する場合、前記樹脂製部材の寸法変化が相対的に小さい方向に沿って形成する
ことを特徴とする基板構造。
前記ネジ固定用パットは、
前記樹脂材部材の相対的に寸法が長い方向に直交する方向に沿って形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板構造。