JP6511101B2

JP6511101B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP6511101B2
Application number: JP2017152328A
Authority: JP
Inventors: 敬生黒岩; 聡小川
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2037-08-07
Also published as: EP3442315A1; JP2019033146A; CN109390765B; CN109390765A

Description

本発明は、電子機器に関する。

従来の技術として、外部装置との電気的な接続に使用するピンヘッダが電子部品とともに実装された電子回路基板と、電子回路基板を収納するとともに、ピンヘッダに対応する位置に開口部として設けられたコネクタハウジング部を有する筐体と、を備えた電子制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この電子制御装置は、筐体がコネクタハウジング部を有するカバーとベースとによって構成されている。そして電子制御装置は、カバーとピンヘッダとが圧入による第１の位置決め構造を有しているので、カバーとピンヘッダとの間の位置決めを容易かつ高精度に実施できる。

特開２０１４−１８７１２３号公報

しかし従来の電子制御装置は、カバーとピンヘッダとの位置合わせが優先されるので、開口部の形成位置のずれやピンヘッダと電子回路基板の位置ずれなどにより、カバーとベースとを組み付けた後、電子回路基板とピンヘッダとの接合部分に応力が作用してピンヘッダのピンの位置がずれたり、導通不良が発生したりする可能性がある。

従って本発明の目的は、基板とピンヘッダの接合部分に作用する応力を緩和することができる電子機器を提供することにある。

本発明の一態様は、電子部品が配置された基板と、電子部品と電気的に接続され、基板に取り付けられたピンヘッダと、ピンヘッダが挿入されてコネクタとなるコネクタ部を有するコネクタハウジングと、ピンヘッダが挿入されたコネクタ部が挿入される開口を有する第１の筐体と、を備えた電子機器を提供する。

本発明によれば、基板とピンヘッダの接合部分に作用する応力を緩和することができる。

図１は、実施の形態に係る電子機器の一例を示す分解図である。図２（ａ）は、実施の形態に係る電子機器の表面側の一例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、裏面側の一例を示す斜視図である。図３（ａ）は、実施の形態の電子機器の上部筐体を組み付ける前の一例を示す概略図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のIII（ｂ）-III（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た一例を示す断面図であり、図３（ｃ）は、開口とコネクタ部との隙間の一例を示す概略図である。図４（ａ）は、実施の形態に係るコネクタハウジングの一例を示す正面図であり、図４（ｂ）は、コネクタハウジングの一例を示す平面図であり、図４（ｃ）は、コネクタハウジングの一例を示す下面図であり、図４（ｄ）は、コネクタハウジングの一例を示す側面図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る電子機器は、電子部品が配置された基板と、電子部品と電気的に接続され、基板に取り付けられたピンヘッダと、ピンヘッダが挿入されてコネクタとなるコネクタ部を有するコネクタハウジングと、ピンヘッダが挿入されたコネクタ部が挿入される開口を有する第１の筐体と、を備えて概略構成されている。

この電子機器は、ピンヘッダが挿入されたコネクタハウジングを第１の筐体の開口に挿入してコネクタとするので、この構成を採用しない場合と比べて、基板とピンヘッダの接合部分に作用する応力を緩和することができる。

[実施の形態]
（電子機器１の概要）
図１は、実施の形態に係る電子機器の一例を示す分解図である。図２（ａ）は、実施の形態に係る電子機器の表面側の一例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、裏面側の一例を示す斜視図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

電子機器１は、例えば、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、電子部品４６が配置された基板４と、電子部品４６と電気的に接続され、基板４に取り付けられたピンヘッダ５と、ピンヘッダ５が挿入されてコネクタとなるコネクタ部６０を有するコネクタハウジング６と、ピンヘッダ５が挿入されたコネクタ部６０が挿入される開口２５を有する第１の筐体としての下部筐体２と、を備えて概略構成されている。

この電子機器１は、一例として、車両に搭載され、車両側のコネクタと接続する。なお電子機器１は、車両に搭載されるものに限定されない。また電子機器１は、一例として、本実施の形態では電子部品４６としての発光素子、及び部品３５としてのレンズを備えた単純な構成としたがこれに限定されず、文字や画像が表示される表示部や設定値などを変更するための操作部などを備えた空調装置、ナビゲーション装置などであっても良く、様々な電子機器として使用可能である。

（下部筐体２及び上部筐体３の構成）
図３（ａ）は、実施の形態の電子機器の上部筐体を組み付ける前の一例を示す概略図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のIII（ｂ）-III（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た一例を示す断面図であり、図３（ｃ）は、開口とコネクタ部との隙間の一例を示す概略図である。

下部筐体２及び上部筐体３は、一例として、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂などの樹脂材料を用いて形成されている。また下部筐体２及び上部筐体３は、一例として、細長い形状を有するがこれに限定されない。

下部筐体２は、例えば、図１に示すように、底部２０の四隅に支持部２２を有している。この支持部２２は、例えば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、基板４を支持している。具体的には、支持部２２は、例えば、略Ｌ字形状を有するＬ型凸部２２ａと、Ｌ型凸部２２ａの下部に設けられ、基板４の隅が置かれる戴置部２２ｂと、を備えている。

Ｌ型凸部２２ａは、例えば、戴置部２２ｂの縁から立ち上がるように設けられ、下部筐体２に基板４を配置する際の目安になるものである。また戴置部２２ｂは、基板４の四隅を支持することで基板４を支持している。さらに上部筐体３には、例えば、基板４と接触して下部筐体２と共に基板４を挟む凸部が設けられている。なお支持部２２は、下部筐体２ではなく上部筐体３に設けられても良い。

また下部筐体２は、コネクタハウジング６が挿入される開口２５を有している。この開口２５には、底部２０側であって開口２５を囲むように壁部２６が設けられている。この壁部２６は、例えば、図３（ｂ）に示すように、挿入されたコネクタハウジング６のフランジ部６２が接触する。このフランジ部６２と壁部２６との接触によってコネクタハウジング６は、下部筐体２からの抜けが規制されている。

なお変形例として、壁部２６は、上部にＯリングが配置され、フランジ部６２と共にＯリングを挟んで外部からの塵や液体の侵入を防止するように構成されても良い。また壁部２６とフランジ部６２とは、接着剤によって接着されても良い。

開口２５は、例えば、図３（ｃ）に示すように、挿入されたコネクタハウジング６との間に、基板４を下部筐体２に配置した際の位置ずれを許容する隙間７を有している。この隙間７は、コネクタハウジング６が開口２５の中央に配置された場合、図３（ｃ）の紙面において短手方向が距離ｄ_１、長手方向が距離ｄ_２空くように設定されている。この距離ｄ_１及び距離ｄ_２は、一例として、数ミリ程度である。

基板４が支持部２２に合わせて下部筐体２に配置される場合、基板４と下部筐体２の位置は、決まるが、開口２５とピンヘッダ５の位置は、支持部２２から距離が離れているため、ずれが生じる可能性がある。

電子機器は、例えば、下部筐体にコネクタ部が一体的に形成されている場合、コネクタ部とピンヘッダの位置がずれていると、ピンヘッダをコネクタ部に挿入する際に位置が合わず、コネクタの挿抜やスイッチが基板に配置されている場合のスイッチの操作において生じる基板の変形などにより、基板とピンヘッダの接合部分に想定外の応力が作用してピンの剥がれなどの不具合が生じる可能性がある。また電子機器は、例えば、コネクタ部とピンヘッダの位置合わせを優先して行った場合、基板と下部筐体の位置がずれることでやはり基板とピンヘッダの接合部分に想定外の応力が作用して不具合が生じる可能性がある。

しかし本実施の形態では、コネクタハウジング６の貫通孔６４にピンヘッダ５を挿入し、挿入された状態のコネクタハウジング６を、位置ずれを許容するように形成された下部筐体２の開口２５に挿入するので、各部品の位置精度が高く、基板４とピンヘッダ５の接合部分８に作用する応力を抑制することができる。

また上部筐体３は、一例として、基板４に配置された電子部品４６と共同して機能する部品３５を有している。この部品３５は、一例として、レンズである。つまり電子部品４６と共同して機能するとは、例えば、部品３５としてのレンズが基板４に配置された電子部品４６としての発光素子と共同してインジケータとして機能することである。なお電子部品４６と共同して機能するものがスイッチである場合、電子部品４６がマイクロスイッチであり、上部筐体３には、マイクロスイッチを作動させる部品３５としての押しボタンが配置される。また電子部品４６と共同して機能するものが回転操作部である場合、電子部品４６が回転量を検出する回転量検出部であり、部品３５がダイヤルである。

このように電子部品と共同して機能する部品が上部筐体に配置されている場合、下部筐体に一体的に形成されたコネクタ部とピンヘッダとの位置合わせを優先すると、基板と下部筐体の位置がずれ、結果的に基板と上部筐体との位置がずれる。この位置ずれにより、共同して機能する部品と基板上の電子部品との位置がずれ、正常に機能しない可能性がある。

しかし本実施の形態では、上述のように、基板４と下部筐体２との位置合わせを優先して行うことができるので、上部筐体３と基板４との位置ずれが抑制される。また電子機器１は、基板４と下部筐体２との位置合わせを優先してもピンヘッダ５を貫通孔６４に挿入するだけでピンヘッダ５とコネクタハウジング６の位置が決まるので、下部筐体２と基板４、ピンヘッダ５とコネクタハウジング６、及び基板４と上部筐体３の位置決めの精度が高い。

（基板４の構成）
基板４は、例えば、プリント配線基板であり、下部筐体２及び上部筐体３の形状に応じた細長い板形状を有するがこれに限定されない。

この基板４の表面４０には、例えば、発光素子などの電子部品４６が配置され、他の電子部品と共に電子回路を構成している。また基板４は、図３（ｂ）に示すように、下部筐体２側の裏面４１にピンヘッダ５が表面実装されている。この実装されている箇所は、例えば、図３（ｂ）に点線で示す接合部分８である。

この接合部分８では、ピンヘッダ５の折曲部５１０を基板４に接触させた状態ではんだを用いて折曲部５１０と基板４の配線とが接合されている。

（ピンヘッダ５の構成）
ピンヘッダ５は、例えば、図１に示すように、保持部５０と、複数のピン５１と、を備えて概略構成されている。本実施の形態におけるピン５１は、一例として、４本であるがこれに限定されない。

保持部５０は、例えば、ＰＢＴ（Poly Butylene Terephtalate）などの樹脂材料を用いて四角柱形状に形成されている。保持部５０は、コネクタハウジング６の貫通孔６４に嵌り込む形状を有している。

この保持部５０には、ピン５１に応じた貫通孔が設けられ、この貫通孔にピン５１が挿入され、ピン５１を保持するように構成されている。この貫通孔は、予め定められたピッチで並んでいる。

ピン５１は、例えば、リン青銅などの導電性材料を用いて形成されている。このピン５１は、例えば、ニッケルを下地にした金メッキが施されている。またピン５１は、例えば、一方の端部がＬ字形状に曲げられて形成された折曲部５１０と、他方の端部であってコネクタの端子となる端子部５１１と、を有している。

折曲部５１０は、はんだを介して基板４の裏面４１に形成された配線と接合されている。端子部５１１は、コネクタハウジング６のコネクタ部６０内に露出してコネクタの端子となる。なお接合は、はんだに限定されず、接着や溶接などの他の方法であっても良い。

（コネクタハウジング６の構成）
図４（ａ）は、実施の形態に係るコネクタハウジングの一例を示す正面図であり、図４（ｂ）は、コネクタハウジングの一例を示す平面図であり、図４（ｃ）は、コネクタハウジングの一例を示す下面図であり、図４（ｄ）は、コネクタハウジングの一例を示す側面図である。

コネクタハウジング６は、例えば、ナイロンやフッ素樹脂などの樹脂材料を用いて形成されている。またコネクタハウジング６は、例えば、図３（ｂ）及び図４（ａ）〜図４（ｄ）に示すように、コネクタ部６０と、コネクタ部６０の周囲に設けられ、基板４と下部筐体２とに挟まれるフランジ部６２と、を備えて概略構成されている。

コネクタ部６０は、例えば、図４（ａ）〜図４（ｄ）に示すように、筒形状を有している。この筒の孔が貫通孔６４であり、ピンヘッダ５の保持部５０に応じた断面形状を有している。またコネクタ部６０は、例えば、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、下部筐体２の底部２０側から開口２５に挿入され、裏面２１から突出する。

またコネクタ部６０は、貫通孔６４に相手側のコネクタが挿入される。この挿入された相手側のコネクタは、ピンヘッダ５のピン５１と結合して基板４の電子回路と電気的に接続される。つまりコネクタ部６０は、電子機器１のコネクタとして機能する。

フランジ部６２は、貫通孔６４を囲むように形成されている。このフランジ部６２は、コネクタハウジング６、ピンヘッダ５及び基板４が下部筐体２に組み付けられると、開口２５の周囲に設けられた壁部２６と基板４とに挟まれる部分である。

（電子機器１の製造方法について）
電子機器１の製造方法は、まず基板４にピンヘッダ５を接合し、接合したピンヘッダ５をコネクタハウジング６のフランジ部６２側から貫通孔６４に挿入し、ピンヘッダ５及びコネクタハウジング６が一体となった基板４を、コネクタハウジング６のコネクタ部６０を開口２５に挿入しつつ下部筐体２の支持部２２に合わせて下部筐体２に配置した後、下部筐体２に上部筐体３を取り付けることを含む。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る電子機器１は、基板４とピンヘッダ５の接合部分８に作用する応力を緩和することができる。この電子機器１は、基板４に接合されたピンヘッダ５をコネクタハウジング６に挿入し、このコネクタハウジング６のコネクタ部６０を下部筐体２の開口２５に挿入すると共に下部筐体２と基板４との位置合わせを行うことができる。従って電子機器１は、下部筐体２とコネクタとなるコネクタハウジング６とが別部材となっているので、この構成を採用しない場合と比べて、基板４とピンヘッダ５の接合部分８に作用する応力を緩和することができる。

電子機器１は、下部筐体２の開口２５とコネクタ部６０との間に隙間７が設けられているので、この構成を採用しない場合と比べて、下部筐体２と基板４との位置合わせによって開口２５とコネクタ部６０の位置がずれても開口２５にコネクタ部６０が押し付けられるようなことがなく、接合部分８に作用する応力を緩和することができる。

電子機器１は、コネクタハウジング６にフランジ部６２が設けられているので、この構成を採用しない場合と比べて、コネクタハウジング６の下部筐体２からの抜けを抑制することができる。

電子機器１は、下部筐体２と基板４の位置合わせを優先しても接合部分８に作用する応力を抑制することができるので、この構成を採用しない場合と比べて、基板４に配置された電子部品４６と上部筐体３に設けられた部品３５とが共同して実現される機能が正常に動作する。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、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。

１…電子機器、２…下部筐体、３…上部筐体、４…基板、５…ピンヘッダ、６…コネクタハウジング、７…隙間、８…接合部分、２０…底部、２１…裏面、２２…支持部、２２ａ…Ｌ型凸部、２２ｂ…戴置部、２５…開口、２６…壁部、３５…部品、４０…表面、４１…裏面、４６…電子部品、５０…保持部、５１…ピン、６０…コネクタ部、６２…フランジ部、６４…貫通孔、５１０…折曲部、５１１…端子部

Claims

電子部品が配置された基板と、
前記電子部品と電気的に接続され、前記基板に取り付けられたピンヘッダと、
前記ピンヘッダが挿入されてコネクタとなるコネクタ部を有するコネクタハウジングと、
前記ピンヘッダが挿入された前記コネクタ部が挿入される開口を有する第１の筐体と、
を備え、
前記開口は、挿入された前記コネクタハウジングとの間に、前記基板を前記第１の筐体に配置した際の位置ずれを許容する隙間を有し、
前記第１の筐体は、前記基板を支持すると共に前記基板と前記第１の筐体との位置を決める支持部を有する、
電子機器。
前記コネクタハウジングは、前記コネクタ部と、前記コネクタ部の周囲に設けられ、前記基板と前記第１の筐体とに挟まれるフランジ部と、を有する、
請求項１に記載の電子機器。
前記第１の筐体に取り付けられる第２の筐体を有し、
前記第２の筐体は、前記基板に配置された前記電子部品と共同して機能する部品を有する、
請求項１又は２に記載の電子機器。