JP6354055B2 - 導電部材及び電磁波シールド構造 - Google Patents

Description

本発明は、導電部材、及び、それを利用した電磁波シールド構造に関する。

従来、プリント配線基板のアース電極とシールドケースの板金とを導通させるなど、種々の用途で導電部材が利用されている。また、この種の導電部材には、板金等がプリント配線基板等に向けて押圧される力に対して反発力を発生して当該板金に圧接される上下接触タイプと、前記押圧方向に対する側方から板金等の側面に弾発力により圧接される側面接触タイプ（例えば特許文献１参照。）とがある。

特開２０１４−７２３１７号公報

ここで、車両等に使用される導電部材では、極度の高温や低温に曝されても腐食を抑制することが要求される。導電部材の腐食を抑制する方法の一つとして、その導電部材と板金等との接触圧力を大きく設定する方法がある。しかしながら、上下接触タイプの接触部材を使用した場合に接触圧力を大きく設定すると、当該導電部材が実装されたプリント配線基板がその接触圧力に屈して撓む可能性がある。一方、側面接触タイプの接触部材では、プリント配線基板が撓む可能性が低いが、電流の流れる経路が長くなる傾向があり、インピーダンスが高くなる可能性がある。また、車両等に使用される導電部材では、強い振動が繰り返し印加されても破損しないことが要求される。

このように、導電部材には、板金等に対する接触圧力を大きく設定しても当該導電部材が実装されたプリント配線基板等が撓むことが抑制され、低インピーダンス化が可能で、振動に対する耐久性も高いことが要求されている。

本発明は、金属薄板を折り曲げて構成された導電部材であって、片面がハンダ付け用の接合面とされる基部と、前記基部の一部に、前記片面に対する接平面から離れる方向に傾斜して連接され、前記接平面に向かう方向の力に対して反発力を発生し、前記片面となす角度が鈍角である第１バネ部と、前記片面とは反対側の他面の上に設けられ、前記基部から前記第１バネ部へ向かう方向と平行な反発力を発生する第２バネ部と、を備える。

このように構成された導電部材は、第１バネ部と第２バネ部とを備えている。第２バネ部は、基部から第１バネ部へ向かう方向と平行な反発力を発生する。このため、基部の片面に対する接平面に垂直な壁が板金等から下ろされた場合、第２バネ部はその壁に側方（すなわち前記接平面に沿った方向）から圧接されることができる。このため、その接触圧力を大きく設定しても、プリント配線基板等が撓むことが抑制される。また、第２バネ部は、このように側方から圧接されているので、振動の影響を受けにくく、良好な耐久性を有する。なお、第２バネ部が発生する反発力は、基部から第１バネ部へ向かう方向と平行な成分のみを有する必要はなく、他の方向へ向かう成分も有していてもよい。

第１バネ部は、基部の一部に直接連接されており、前記壁から前記接平面に向かう方向の力を受けると、その力に対して反発力を発生して当該壁に圧接される。このため、前記壁から基部の接合面に至る通電経路が短くなり、低インピーダンス化することができる。また、第１バネ部は、前記接平面から離れる方向に傾斜して基部に連接されているが、基部の前記片面となす角度が鈍角であるので、繰り返し振動を受けた場合にも、その連接部分が破損することが抑制され、良好な耐久性を有する。

さらに、第１バネ部が前記壁に加える反発力は、前記壁を第２バネ部に圧接する成分を有している。このため、前記壁と第２バネ部との接触圧力は一層大きくなる。しかも、第１バネ部を介して前記壁から導電部材全体に加わる力のモーメントは、第２バネ部を介して前記壁から導電部材全体に加わる力のモーメントとは逆方向となるので、プリント配線基板等が撓むことが一層良好に抑制される。

なお、前記第２バネ部を当該第２バネ部の変形方向と直交する方向から挟んで前記他面上に一対設けられた枠部を、更に備え、前記第２バネ部は、前記一対の枠部の間から前記第１バネ部方向に突出してもよい。その場合、第２バネ部は、その変形方向と直交する方向から枠部に挟まれる。このため、当該導電部材の実装時に作業者の指等が第２バネ部に触れてその第２バネ部が捲れ上がるのを抑制することができる。

また、前記第２バネ部は、少なくとも２Ｎの反発力を発生可能に構成されてもよい。本願出願人は、導電部材の接触圧力が２Ｎ未満となると、通常の使用ではあり得ないような極めて過酷な温度変化に曝された場合における前記腐食の起こりやすさが急激に高まることを発見した。第２バネ部が少なくとも２Ｎの反発力を発生可能であれば、前記接触圧力を２Ｎ以上として腐食を良好に抑制することができる。

また、本発明の電磁波シールド構造は、前記いずれかに記載の導電部材と、前記導電部材における前記基部の前記片面が実装面にハンダ付けされたプリント配線基板と、前記プリント配線基板の前記実装面に対向配置された板金と、前記板金に切り込みを入れて前記プリント配線基板に向かう方向に折り曲げることによって形成され、前記導電部材の前記第１バネ部及び前記第２バネ部に当接する当接片と、を備え、前記導電部材は、前記切り込みが形成された箇所の対向位置に配設されている。

このように構成された電磁波シールド構造では、導電部材における基部の前記片面が実装面にハンダ付けされたプリント配線基板には、板金が前記実装面に対向配置される。そして、その板金に切り込みを形成してプリント配線基板に向かう方向に折り曲げることによって、当接片が形成され、その当接片は導電部材の第１バネ部及び第２バネ部に当接する。この当接片は、前述の壁として作用する。また、前記導電部材は、前記切り込みが形成された箇所の対向位置に配設されている。このため、前記切り込みが形成された箇所を、板金の外側（すなわちプリント配線基板とは反対側）から覗けば、第２バネ部と当接片との接触状態を確認することができる。

実施形態の導電部材の構成を表す図で、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は背面図、（Ｄ）は平面図、（Ｅ）は下面図、（Ｆ）は左上斜視図である。 その導電部材を利用した電磁波シールド構造の要部の構成を表す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は斜視図である。 前記電磁波シールド構造における板金と前記導電部材との接触状態を表す側面図である。 接触圧力と抵抗値との関係を測定する試験装置を表す模式図である。 熱衝撃試験後の接触圧力と抵抗値との関係を表すグラフである。

次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に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形態で実施することができる。また、以下の説明においては、必要に応じて図中に併記した上下左右前後の各方向を利用して説明を行う。ただし、これらの各方向は、導電部材を構成する各部の相対的な位置関係を簡潔に説明するために規定した方向にすぎない。実際に導電部材を利用するに当たって、導電部材がどのような方向に向けられるかは任意であり、例えば、図中に示す上下方向が重力との関係で鉛直方向とは一致しない状態で使用されてもかまわない。

［実施形態の導電部材の構成］
図１（Ａ）〜図１（Ｆ）は、本発明が適用された導電部材１の構成を表す図である。なお、この導電部材１は、バネ性金属（例えばリン青銅，ベリリウム銅，ＳＵＳ等）からなる１枚の金属薄板を、所定形状に打ち抜くと共に折り曲げて形成されている。また、本明細書でいう「折り曲げ」とは、必ずしも稜ができるような急激な折り曲げでなくてもよく、角が円筒面状になる（いわゆるＲを有する）折り曲げであってもよい。

図１（Ａ）〜図１（Ｆ）に示すように、導電部材１は、片面としての下面３Ａ（図３参照。）がハンダ付け用の接合面となる長方形板状の基部３を備えている。基部３の一方の長辺（すなわち図１（Ａ）〜図１（Ｆ）に規定された前側端縁）には、下面３Ａに対する接平面から離れる方向（すなわち図１（Ａ）〜図１（Ｆ）に規定された上方）に傾斜して連接された第１バネ部５が設けられている。この第１バネ部５は、前記接平面に向かう方向に押圧された場合にその力に対して反発力を発生する。また、第１バネ部５は、基部３となす角度が鈍角である舌状の平板である。

基部３の他方の長辺（後側端縁）には、その左右方向両端に、前記接平面を貫く方向（下方向）に突出した一対のリード７，７が連接されている。さらに、基部３の前側端縁における左右両側には、次のような一対の枠部１０，１０が連接されている。

各枠部１０は、基部３から直角に上方に切り起こされた第１垂直部１１と、第１垂直部１１の上端から後方に直角に連接された第１水平部１２と、第１水平部１２の後端から上方に直角に連接された第２垂直部１３とを備えている。なお、各枠部１０，１０の第２垂直部１３，１３は、基部３の上方に配設されている。また、一対の第２垂直部１３，１３の上端は、連接部１４によって左右方向に連接されている。連接部１４は、第２垂直部１３，１３と同一平面上に配設された部分と、その部分の上端から前方に直角に屈曲した部分とからなる断面Ｌ字状に構成されている。

各枠部１０，１０は、さらに、連接部１４の前側端縁における左右両端から前方に帯状に突出した一対の第２水平部１５，１５と、その前端から下方に直角に連接された第３垂直部１６，１６と、その下端から後方に直角に連接された第４水平部１７，１７とを備える。第４水平部１７，１７は、基部３と重なることなく当該基部３と同一平面上に配設され、その下面１７Ａ，１７Ａ（図３参照。）もハンダ付け用の接合面となる。

また、連接部１４の前側端縁における第２水平部１５，１５の間には、次のような第２バネ部２０が連接されている。第２バネ部２０は、連接部１４に近い側から、第１傾斜部２１，第２傾斜部２２，水平部２３，第３傾斜部２４を順次備えている。

第１傾斜部２１は、連接部１４の前記前側端縁から、前下方向に傾斜して連接されている。第２傾斜部２２は、第１傾斜部２１の前記前側端縁から、前下方向に傾斜して連接されているが、その傾斜は第１傾斜部２１の傾斜よりも下方向に急である。水平部２３は、第２傾斜部２２の下端に連接され、基部３及び第１バネ部５の上方で、基部３と平行に後方に延びている。すなわち、第２傾斜部２２と水平部２３と連接部は、第３垂直部１６，１６の前方かつ第１バネ部５の上方に配設されている。第３傾斜部２４は、水平部２３の後端を上方に斜めに折り曲げて構成されている。

なお、第２バネ部２０は、第２傾斜部２２の下端が２Ｎの力で後方に押圧されても当該下端が各枠部１０，１０の第３垂直部１６，１６よりも後方へ変位しない強度に構成されている。そのような押圧力が加わった場合、第２バネ部２０は、２Ｎの反発力を前方に向けて発生する。第１バネ部５は、全体が前記接平面に接するまで変形されても反発力が２Ｎに達しないように、第２バネ部２０よりも弱いバネとして構成されている。

［実施形態の電磁波シールド構造の構成］
このように構成された導電部材１を利用すれば、例えば、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示すような電磁波シールド構造５０を構成することができる。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示すように、この電磁波シールド構造５０は、導電部材１が実装されたプリント配線基板６０と、実装面を覆うように配設されたシールドケース７０とを備えている。

導電部材１は、プリント配線基板６０に形成された穴にリード７，７が挿入され、かつ、下面３Ａ，１７Ａ，１７Ａが前記実装面におけるアース電極にハンダ付けされることによって、プリント配線基板６０に実装される。

シールドケース７０は、プリント配線基板６０の実装面と平行配置される板金７１を備え、その板金７１の端部は、プリント配線基板６０の方向に直角に連接された側壁７２とされている。また、側壁７２のプリント配線基板６０側端部は、そのプリント配線基板６０に沿って外側に屈曲され、当該プリント配線基板６０に固定される固定部７３とされている。また、板金７１における導電部材１との対向部には、一辺を除いた矩形（いわゆるコの字形）の切り込み７５が形成され、その切り込み７５の内側の部分が、プリント配線基板６０方向に直角に折り曲げられて当接片７７を構成している。この当接片７７は、前述のように実装された導電部材１の第２バネ部２０に、当該第２バネ部２０を後方（枠部１０方向）に２Ｎ以上の力で押圧し、かつ、第１バネ部５をプリント配線基板６０方向に押圧して変形させるように設計されている。

［実施形態の効果］
このように構成された導電部材１は、第１バネ部５と第２バネ部２０とを備えている。第２バネ部２０は、図３に示すように、当接片７７に側方（すなわちプリント配線基板６０の実装面に沿った方向）から圧接されることができる。このため、その接触圧力を大きく設定しても、プリント配線基板６０が撓むことが抑制される。また、第２バネ部２０は、このように側方から圧接されているので、振動の影響を受けにくく、１０００万回の繰り返し圧縮にも耐えうるような良好な耐久性を有する。

第１バネ部５は、基部３の一部に直接連接されており、当接片７７からプリント配線基板６０に向かう方向の力を受けると、その力に対して反発力を発生して当接片７７に圧接される。このため、図３に矢印Ｉで示すように、当接片７７から基部３のハンダ付け面（下面３Ａ）に至る通電経路が短くなり、低インピーダンス化することができる。また、第１バネ部５と基部３とがなす角度は鈍角であるので、第１バネ部５が繰り返し振動を受けた場合にも、第１バネ部５と基部３との連接部分が破損することが抑制される。このため、第１バネ部５は、１０００万回の繰り返し圧縮にも耐えうるような良好な耐久性を有する。また、第１バネ部５の反発力は第２バネ部２０の反発力よりも弱く設定されているので、第１バネ部５は一層良好な耐久性を有する。

さらに、第１バネ部５が当接片７７に加える反発力は、当接片７７を第２バネ部２０に圧接する成分を有している。このため、当接片７７と第２バネ部２０との接触圧力は一層大きくなる。しかも、第１バネ部５を介して当接片７７から導電部材１の全体に加わる力のモーメントは、第２バネ部２０を介して当接片７７から導電部材１の全体に加わる力のモーメントとは逆方向となるので、プリント配線基板６０が撓むことが一層良好に抑制される。

また、第２バネ部２０は左右両側から枠部１０に挟まれているので、導電部材１の実装時に作業者の指等が第２バネ部２０に触れてその第２バネ部２０が捲れ上がるのを抑制することができる。

また、第２バネ部２０は、当接片７７に対して２Ｎの反発力をもって圧接されている。このため、腐食による導電性の低下を次のように抑制することができる。以下、この点について詳細に説明する。

本願出願人は、市販されている各種導電部材１０１に対して次のような熱衝撃試験を実施した。図４に示すように、実験では、導電部材１０１を電極Ｐ１，Ｐ２の間に挟んだ。導電部材１０１は、電極Ｐ２にハンダ付けされた枠部１１０と、当該枠部１１０に連接され弾性的な反発力により電極Ｐ１に圧接されるバネ部１２０とを有している。電極Ｐ１，Ｐ２間の抵抗値はミリオームメータＲにより測定された。この状態における導電部材１０１の抵抗値が１０〜２０ｍΩである１１製品（試料Ｎｏ．１〜１１）に対してサンプルを２０個ずつ用意した。なお、枠部１１０やバネ部１２０が図４の例とは異なる形状の導電部材１０１も製品の中には含まれている。

熱衝撃試験では、このサンプルの導電部材１０１及び電極Ｐ１，Ｐ２を−４０℃と１２５℃とに３０分ずつ曝す計１時間のサイクルを、１０００サイクル実行した。熱衝撃試験後の抵抗値（２０個の平均値）と、バネ部１２０の電極Ｐ１に対する接触圧力（表１及び図５には試験時圧縮力又は圧縮力と表記。）との関係を、表１及び図５に示す。

表１及び図５に示すように、熱衝撃試験後の抵抗値は、ほとんどの試料において腐食の影響で上昇しているが、接触圧力が小さくなるに従ってその影響が大きい。特に、図５に示す近似曲線からは、接触圧力が２Ｎ未満となると、急激に熱衝撃試験によって腐食が進行することが分かった。本実施形態の導電部材１は、第２バネ部２０の接触圧力が少なくとも２Ｎあるので、良好に腐食を抑制できることが分かった。

このように、本実施形態の導電部材１は、良好な耐振動性と良好な耐熱腐食性とを有している。このため、振動が極めて激しく周囲の温度変化も激しい自動車用の電子機器等にも、本実施形態の導電部材１は良好に使用することができる。また、導電部材１では、前述のように通電経路を短縮して低インピーダンス化を図ることもできる。

また、電磁波シールド構造５０では、導電部材１の基部３の下面３Ａが実装面にハンダ付けされたプリント配線基板６０には、板金７１が前記実装面に対向配置される。そして、その板金７１に切り込み７５を形成してプリント配線基板６０に向かう方向に折り曲げることによって、第１バネ部５及び第２バネ部２０に圧接される当接片７７が形成されている。また、導電部材１は、切り込み７５が形成された箇所の対向位置に配設されている。このため、切り込み７５が形成された箇所を、板金７１の外側（すなわちプリント配線基板６０とは反対側）から覗けば、第２バネ部２０と当接片７７との接触状態を確認することができる。

［他の実施形態］
なお、本発明は前記実施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形態で実施することができる。例えば、前記実施形態では、導電部材１をオンボードコンタクトの一例として構成したが、オンボードクリップやサイドコンタクトとしても構成することができる。また、リード７，７は省略されてもよい。また、第１バネ部５，枠部１０，第２バネ部２０等の形状は、前記以外にも種々の形状とすることができる。例えば、第２バネ部２０の形状は特開２００３−１６８５１０号公報等に記載の形状を横倒しにしたような形状であってもよい。

１…導電部材 ３…基部 ３Ａ…下面
５…第１バネ部 ７…リード １０…枠部
２０…第２バネ部 ５０…電磁波シールド構造 ５２…板金
６０…プリント配線基板 ７０…シールドケース ７１…板金
７２…側壁 ７５…切り込み ７７…当接片

Claims (4)

1. 金属薄板を折り曲げて構成された導電部材であって、
   片面がハンダ付け用の接合面とされる基部と、
   前記基部の一部に、前記片面に対する接平面から離れる方向に傾斜して連接され、前記接平面に向かう方向の力に対して反発力を発生し、前記片面となす角度が鈍角である第１バネ部と、
   前記片面とは反対側の他面の上に設けられ、前記基部から前記第１バネ部へ向かう方向と平行な反発力を発生する第２バネ部と、
   を備えたことを特徴とする導電部材。
2. 前記第２バネ部を当該第２バネ部の変形方向と直交する方向から挟んで前記他面上に一対設けられた枠部を、
   更に備え、
   前記第２バネ部は、前記一対の枠部の間から前記第１バネ部方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載の導電部材。
3. 前記第２バネ部は、少なくとも２Ｎの反発力を発生可能に構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の導電部材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電部材と、
   前記導電部材における前記基部の前記片面が実装面にハンダ付けされたプリント配線基板と、
   前記プリント配線基板の前記実装面に対向配置された板金と、
   前記板金に切り込みを形成して前記プリント配線基板に向かう方向に折り曲げることによって形成され、前記導電部材の前記第１バネ部及び前記第２バネ部に当接する当接片と、
   を備え、
   前記導電部材は、前記切り込みが形成された箇所の対向位置に配設されたことを特徴とする電磁波シールド構造。

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