JP6577679B2 - ファスナを備えるｐｃｂアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、PCBと複数のファスナ（fastener）とを含むPCBアセンブリに関する。

何らかのタイプの支持構造上に異なるタイプのプリント回路基板（PCB）が取り付けられるアプリケーションが多くある。或る特定の例は、支持体（例えば、照明器具の一部）に取り付けられる、LEDを担持するPCB、所謂LED基板である。支持体は、典型的には、PCBと同じオーダーの厚さ、即ち、数ミリメートルの厚さを有する。

従来、PCBは、PCB及び照明器具に設けられた穴を通るねじによって取り付けられる。これらの穴は、競合他社が競合他社のLEDソリューションを照明器具内に取り付けること可能にするZHAGA規格で記述されている。しかしながら、ねじの使用はかなりの処理を必要とする。一般的に、プロセスは次のようになる。
１．トレイから１枚のPCBを取り出し、
２．１本のねじを摘み、
３．ねじ回しの先端部（screwdriver head）又は穴にねじを置き、
４．PCBを配置し、
５．ねじを数回回す（損傷の可能性）、
６．適切なトルクが達成されるまで。

これは、このボードシステム内にある全てのねじ穴について何度も繰り返し行われる。このパターンは、複数回拡張されることができ、ねじの量を増大させることもできる。

ねじは、時間のかかるプロセスであるのに加えて、PCBの非常に静的な固定も供給する。支持体が（例えば、LEDによって引き起こされる）温度変化にさらされる状況においては、支持体の形状又は厚さが変化するかもしれず、PCBに歪み又は損傷をもたらし得る。

本発明の目的は、この問題を軽減し、PCBを支持体に取り付けるためのより効率的且つフレキシブルな方法を提供することである。

本発明の第１態様によれば、この及び他の目的は、貫通穴のセットを有するPCBと、前記穴のうちの１つに導入されるよう構成される少なくとも１つのファスナとを含むPCBアセンブリによって達成される。前記ファスナは、固定部に接続される当接部を有するパチンと留める方式のファスナ（snap on fastener）であり、前記固定部は、ばね力に逆らって圧縮可能である突出セクションを有し、前記固定部が前記穴に導入されるときに、前記突出セクションが、圧縮されて前記穴を通過し、前記穴の反対側で膨張し、前記穴にスナップ嵌めする（snap fit）ことができる一方で、前記当接部が、前記PCBの表面に当接するように、前記当接部と前記突出セクションとの間の距離は、前記PCBの厚さよりも大きい。

このようなパチンと留める方式のファスナ又はクリックオンファスナ（click-on fastener）を含むPCBアセンブリによって、より著しく効率的な取り付けプロセスが達成され得る。前記ファスナは、ただ単に、前記穴及び開口部に押し込まれ、前記PCBを前記支持体に直ちに固定する。従って、組立時間が短縮され得る。また、前記ファスナは、典型的には、例えばPCBの交換を容易にする、取り外しを可能にするだろう。更に、前記パチンと留める方式のファスナは、前記PCBをひずませることなしに又は前記PCBに損傷を与えることなしに前記支持体の熱膨張を許容するフレキシブルな接続を提供する。

前記PCBの前記穴は、如何なるタイプの穴であってもよく、特に、ZHAGA規格による穴であってもよい（が、必ずしもそうである必要はない）。従って、前記PCB構成は、既存の照明器具及び新しい照明器具に対応する。前記穴のうちの１つ又は幾つかは、前記PCBの外縁に位置していてもよく、これらの穴は、一方の側へ開いていることに留意されたい。

前記ファスナの設計は、好ましくは、前記ファスナを穴に押し込むために必要とされる力が、前記ファスナを同じ穴から引き抜くために必要とされる力よりも小さいような設計である。これは、自動ロック効果（self-locking effect）を確実にする。

前記PCBアセンブリは、前記PCBの前記穴と位置合わせされる開口部のセットを有する支持板に取り付けられてもよく、ファスナが、前記穴及び前記支持板の対応する開口部に導入され、それによって、前記PCBを前記支持板に固定する。

各ファスナは、前記穴のうちの１つに予め取り付けられてもよい。これによって、前記PCBアセンブリは、複数の小さなファスナをつまみ上げることなしに、すぐに組み立てることができる。複数のファスナが同時に取り付けられることができるので、取り付けは更に簡単にされる。

本発明による複数のPCBアセンブリは、第２PCBアセンブリの上に載っている第１PCBアセンブリを少なくとも含むスタック状に配置されてもよく、前記第１PCBアセンブリの各ファスナの前記固定部の遠位端は、前記第２PCBアセンブリの対応するファスナの前記当接部の上に載っている。

前記ファスナは、LEDなどの前記PCB上に取り付けられる構成要素が損傷しないように、前記スタック内の前記PCB間の分離を供給する。前記PCBは積み重ねられ得るので、前記PCBは、個別のトレイを必要とせずに保管され得る。従って、同じ体積内により多くのPCBが保管され得る。

本発明の第２態様によれば、前記目的は、PCBを支持板に取り付ける方法であって、前記PCBが、貫通穴のセットを有し、前記支持板が、前記PCBの前記穴と位置合わせされる開口部のセットを有し、前記方法が、パチンと留める方式のファスナであって、各ファスナが、固定部に接続される当接部を有し、前記固定部が、ばね力に逆らって圧縮可能である突出セクションを有するファスナのセットを供給するステップと、前記PCBの各穴に前記ファスナのうちの１つを予め取り付けるステップであって、前記突出セクションが、圧縮されて前記穴を通過し、前記穴の反対側で膨張し、前記穴にスナップ嵌めすることができる一方で、前記当接部が、前記PCBの表面に当接するように前記穴に前記固定部を導入することによって、予め取り付けるステップと、各ファスナを前記支持板の対応する開口部に位置合わせするステップと、前記固定部が、前記支持板の前記開口部を通って押され、前記開口部の反対側で膨張し、前記開口部にスナップ嵌めし、それによって、前記PCBを前記支持板に固定することができるように、各ファスナに圧力を加えるステップとを有する方法によって、達成される。

前記ファスナは、表面実装技術（SMT）処理を用いて予め取り付けられてもよい。このような処理は、一般に、構成要素用の全ての穴が用いられているかどうかの自動検証を含む。それによって、全てのファスナが適切に取り付けられていることが確実にされる。

本発明は、請求項において列挙されている特徴の全てのあり得る組み合わせに関することに注意されたい。

ここで、本発明のこの及び他の態様を、本発明の実施例を示している添付の図面を参照して、より詳細に記載する。
本発明の実施例によるファスナによって支持板に取り付けられるPCBの分解図である。 本発明の第１実施例によるファスナの斜視図を示す。 本発明の第２実施例によるファスナの斜視図を示す。 PCBを、第１の厚さを持つ支持板に接続する図２ａのようなファスナをより詳細に示す。 PCBを、第２の厚さを持つ支持板に接続する図２ａのようなファスナをより詳細に示す。 PCBを、第１の直径の穴を備える支持板に接続する図２ａのようなファスナをより詳細に示す。 PCBを、第２の直径の穴を備える支持板に接続する図２ａのようなファスナをより詳細に示す。 本発明の実施例によるPCBへのファスナの取り付けを概略的に示す。 本発明の実施例によるファスナを具備するPCBのスタックの斜視図を示す。

以下、本発明の現在好ましい実施例が示されている添付図面を参照して、本発明をより十分に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施されてもよく、本願明細書に記載されている実施例に限定されるものとして解釈されるべきではない。もっと正確に言えば、これらの実施例は、完全及び完璧を期すために示されており、当業者に本発明の範囲を十分に伝える。

図１は、ここではLED３が取り付けられたLED基板として図示されているPCB２を含むPCB構成１を概略的に示している。PCB２には、ここではZHAGA規格に準拠するパターンの穴のセットを含む複数の貫通穴４が設けられている。PCB構成１は、クリップ5と呼ばれるファスナのセットを更に含む。図示されている例においては、前記構成は、各ZHAGA穴に対して１つのファスナを含む。

PCB２は、例えばプラスチック又は金属の板として形成される相対的に薄い支持板６に取り付けられる。支持体は、PCBと同じオーダーの厚さを持つ。例として、PCB２の典型的な厚さは1.6mmである一方で、鋼製支持板は1.7mm又は0.5mmの厚さであり得る。支持体６は、ここでは貫通開口部７として図示されている複数の開口部を持つ。

本発明によれば、ファスナ５は、「クリップ」５と呼ばれるスナップフィット（又はクリックオン）ファスナである。この目的のために、各クリップ５は、ばね作用に逆らって圧縮可能である固定部１１と、固定部に接続される当接部１２とを持つ。図１のファスナ５が穴４及び開口部７に挿入されるとき、固定部１１は、穴にスナップ嵌めするために、圧縮されて穴を通過し、穴の反対側で膨張することができる一方で、当接部１２は、PCB２の上面２ａに当接する。PCBは、それによって、支持板６に取り付けられる。

ここで、クリップ５の幾つかの実施例及びそれらの機能を、図２乃至４を参照してより詳細に説明する。

図２ａのクリップ５は、図２ａにおいて示されているような形状に曲げられている平らにされた金属ワイヤから形成される。平らにされたワイヤを用いることによって、クリップ５の縁端部は滑らかで丸くなる。代替的に、クリップ５は、平らなリボン材料から作成され得るが、その場合、縁端部を丸めることを必要とし得る。平らにされた金属ワイヤは、好ましくは、曲げた後に、曲げる前にあったような金属の弾力性をリセットするために熱処理される。これは、クリップの可撓性を高める。

図２ａのクリップ５においては、当接部１２は、クリップ５から外へ延在する２つの平らなフラップ（flap）２１によって形成される。固定部１１は、２つのフラップ２１を接続するワイヤ２２のほぼＵ字形又はＶ字形のセグメントによって形成される。ワイヤセグメント２２は、共通屈曲点２４と、各々のフラップ２１の中央対向端部２１ａとの間に延在する２つの脚部２３を持つ。各脚部２３は、凸形状を有し、故に、固定部１１は、固定部の残りの部分よりも大きな断面を持つ半径方向突出部２５を持つ。図示されている例においては、この突出部は、各脚部２３の膝部２６によって形成される。

突出部２５（ここでは膝部２６）と当接部１１との間の距離よりもPCB２及び支持体６の合計厚さが薄い場合には、突出部が穴／開口部の端部の向こうに押されるときにクリップが適所にパチンとはまるだろう。これは、確実なスナップ嵌めをもたらすだろう。

クリップのサイズは、好ましくは、クリップが穴に押し込まれる又は穴から引き抜かれるときに、互いに面するフラップの中央端部２１ａが接触するようなサイズである。これは、クリップを取り外すために必要とされる力を増大させ、斯くして、取り付けの信頼性を高める。更に、クリップ５の形状が、クリップを穴に押し込むために必要とされる力が、クリップを同じ穴から引き抜くために必要とされる力よりも小さいことを確実にする。より具体的には、各脚部の下側セグメント２３ａ（即ち、膝部２６と屈曲点２４との間のセグメント）が、各脚部の上側セグメント２３ｂ（即ち、フラップ２１と膝部２６との間のセグメント）よりも長い。また、固定部の圧縮中に、脚部２３が互いに押し付けられるときには、下側セグメント２３ｂと穴の壁部との間の角度は小さくなる（より小さい力となる）一方で、上側セグメント２３ａと穴の壁部との間の角度は大きくなる（より大きい力となる）。

支持体からPCBを取り外すためにより大きな力が必要されるにもかかわらず、それは、依然として、ファスナに損傷を与えずに可能である。特に、PCBを、支持体から、ユーザが力をより効果的に加えるためにPCBと支持体との間に指又は道具を挿入することを可能にする或る特定の距離分離することが可能であるので、そうである。

図２ａのクリップ５は、支持体６への取り付けを非常に容易にするために、PCB２に予め組み立てられてもよい。脚部２３が互いに向かって圧縮可能であるように、フラップ２１は必ずしもPCB表面２ａに固定して取り付けられない。その代わりに、フラップ２１は、（PCB表面から離れる）Ｚ方向における動きは防止するが、PCBの平面における動きは許容する適切な要素、例えば、表面実装部品３１によって固定され得る。このような取り付けは、以下の図３乃至４において図示されている。PCB２の平面におけるフレキシビリティは、穴４及び開口部７とクリップ５の容易な位置合わせを可能にする。それによって、穴が開口部と完璧には位置合わせされていない場合であっても、クリップ５のパチンと留める効果（snap-on effect）が達成され得る。

別のソリューション（図示せず）として、一方のフラップ２１は、PCBにしっかりと取り付けられる（例えば、はんだ付けされる）一方で、他方のフラップ２１は、構成要素３１によって適所に保持される。多くの状況において、このソリューションは、十分なフレキシビリティを供給するだろうが、より長いPCBの場合は、穴のサイズ及び位置の許容誤差が改善される必要があり得る。

図２ｂのクリップ５０は、PCBに完全に固定される取り付けを可能にするために、各脚部２３と各フラップ２１との間に延在する２つの付加的な湾曲ワイヤセグメント２８を持つ。これらの湾曲セグメント２８は、両方のフラップ２１がPCB表面２ａに完全に固定される（例えば、適所にはんだ付けされる）ときでも、脚部が互いの方へ動くための或る程度の自由度を有することを確実にする。湾曲セグメント２８はまた、PCB２とその構成要素とPCBの上に配置される任意の物体との間の物理的な分離も供給する。

図３乃至４は、２つの保持要素３１によって適所に保持され、PCB２を支持体６に固定するクリップ５の様々な例を図示している。要素３１は、適切な表面実装部品、例えば、抵抗（resistor）であり得る。これらの例は、クリップ５の機能が大きな許容誤差に対しても機能し、クリップ５を非常に汎用性があるものにしていることを図示している。

図３ａにおいては、支持体６は、PCBと非常に似た厚さを持つ一方で、図３ｂにおいては、支持体は、PCBよりもかなり薄い。例として、PCBの厚さは、1.6mmであってもよく、支持体の厚さは、各々、1.7mm及び0.5mmであってもよい。いずれの例においても、組み合わされた穴４、７の下縁３２は、膝部２６より上でクリップ５の脚部２３と接触する。しかしながら、組み合わされた穴の下縁３２が膝部２６により近い図３ａにおいては、脚部２３は、図３ｂの場合と比べて互いによりぴったり押し付けられるだろう。要素３１は、フラップ２１をPCBの平面においては固定しないので、フラップ２１は、脚部２３と共に動くことができ、図３ａにおいては図３ｂの場合と比べて互いにより近い。

図４ａ及び４ｂにおいて、支持体６の厚さは同じである。その代わりに、支持体における穴７の直径が異なる。例として、図４ａにおける穴は4.1mmである一方で、図４ｂにおける穴はわずか3.2mmである。結果として、図４ｂにおけるクリップの脚部２３は互いによりぴったり押し付けられる。この場合も先と同様に、フラップ２１は、要素３１によって固定されないので、互いに向かって動くことができる。

図５ａ乃至５ｄは、PCB２の穴４へのクリップ５の事前取り付けを概略的に図示している。まず、ステップ５ａにおいて、クリップ５が、３つの突起物（prong）５２、５３を持つ取付器具５１によって持ち上げられる。第１中央突起物５２は、他の突起物よりも長く、クリップの固定部１１の下端（即ち、屈曲点２４）に当接する。他の２つの突起物５３は、第１突起物５２よりも短く、２つのフラップ２１の上面に各々当接する。図５ｂにおいて、器具５１は、クリップが適所にパチンとはまるまで、クリップ５を穴４を通して押す。図５ｃにおいては、器具は持ち上げられる一方で、クリップ５は穴４にとどまる。図５ｄにおいては、２つのSMT部品がフラップ２１と部分的に重なるように取り付けられ、それによって、フラップ（及びクリップ５）をｚ方向においては固定する一方で、PCBの平面における動きを可能にする。

図６は、予め取り付けられたファスナ５を備える幾つかのPCB２がどのように積み重ねられ得るかを図示している。図６において示されているように、ファスナ５の下端２４は、下にあるファスナ５の２つのフラップ２１の間にあるだろう。これは複合効果を供給する。第１に、２つのフラップは、PCB２間の或る程度の分離を確実にする接合を供給する。第２に、屈曲点２４が、フラップ２１を押し離し、それによって、パチンと留める効果を更に高め、ファスナをより強固に固定する。

当業者には、本発明が、決して、上記の好ましい実施例に限定されないことは分かるであろう。逆に、添付の請求項の範囲内で多くの修正及び変更が可能である。例えば、ファスナの形状は、所望のパチンと留める機能が達成される限り、異なっていてもよい。また、ファスナは、SMTとは異なる技術を用いて取り付けてもよい。

更に、当業者は、請求項記載の発明の実施において、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する変形を、理解し、達成することができる。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。単に、特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。

Claims (10)

1. 貫通穴のセットを有するPCBと、
   各々が前記貫通穴のセットのうちの対応する穴に導入されるよう構成される少なくとも１つのファスナとを含むPCBアセンブリであって、
   前記ファスナが、固定部に接続される当接部を有するパチンと留める方式のファスナであり、前記固定部が、ばね力に逆らって圧縮可能である突出セクションを有し、
   前記固定部が前記穴に導入されるときに、前記突出セクションが、前記穴にスナップ嵌めするために、圧縮されて前記穴を通過し、前記穴の反対側で膨張することができる一方で、前記当接部が、前記PCBの表面に当接するように、前記当接部と前記突出セクションとの間の距離が前記PCBの厚さよりも大きく、
   前記ファスナが、単一の平らにされた金属ワイヤで形成され、
   前記当接部が、前記ワイヤの２つの端部によって形成される２つのフラップによって形成され、少なくとも１つのフラップが、適切な部品によって前記PCBに固定されるPCBアセンブリ。
2. 前記ファスナが、前記ファスナを穴に押し込むために必要とされる力が、前記ファスナを同じ穴から引き抜くために必要とされる力よりも小さいように設計される請求項１に記載のPCBアセンブリ。
3. 前記適切な部品が、表面実装部品である請求項１又は２に記載のPCBアセンブリ。
4. 一方のフラップが、前記PCBにしっかりと取り付けられる一方で、他方のフラップが、前記適切な部品によって適所に保持される請求項１に記載のPCBアセンブリ。
5. 前記固定部が、前記２つのフラップを接続するワイヤのほぼＵ字形のセグメントによって形成され、前記Ｕ字形のセグメントが、共通屈曲点と、各々のフラップとの間に延在する２つの脚部を有し、各脚部が、前記突出セクションを形成するよう凸形状を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のPCBアセンブリ。
6. 前記PCBの前記穴と位置合わせされる開口部のセットを有する支持板に取り付けられ、前記ファスナが、前記穴及び前記支持板の対応する開口部に導入されており、それによって、前記PCBを前記支持板に固定する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のPCBアセンブリ。
7. 各ファスナが、前記穴のうちの１つに予め取り付けられる請求項１乃至５のいずれか一項に記載のPCBアセンブリ。
8. 第２PCBアセンブリの上に載っている第１PCBアセンブリを少なくとも含み、前記第１PCBアセンブリの各ファスナの前記固定部の遠位端が、前記第２PCBアセンブリの対応するファスナの前記当接部の上に載っている請求項７に記載のPCBアセンブリのスタック。
9. PCBを支持板に取り付ける方法であって、前記PCBが、貫通穴のセットを有し、前記支持板が、前記PCBの前記穴と位置合わせされる開口部のセットを有し、前記方法が、
   パチンと留める方式のファスナであって、各ファスナが、固定部に接続される当接部を有し、前記当接部が、２つのフラップによって形成され、前記固定部が、ばね力に逆らって圧縮可能である突出セクションを有するファスナのセットを供給するステップと、
   前記PCBの各穴に前記ファスナのうちの１つを予め取り付けるステップであって、前記突出セクションが、圧縮されて前記穴を通過し、前記穴の反対側で膨張し、前記穴にスナップ嵌めすることができる一方で、前記当接部が、前記PCBの表面に当接するように前記穴に前記固定部を導入することによって、予め取り付けるステップと、
   各ファスナを前記支持板の対応する開口部に位置合わせするステップと、
   前記固定部が、前記開口部にスナップ嵌めし、それによって、前記PCBを前記支持板に固定するために、前記支持板の前記開口部を通って押され、前記開口部の反対側で膨張することができるように、各ファスナに圧力を加え、適切な部品によって、少なくとも１つのフラップを備える前記ファスナを前記PCBに固定するステップとを有する方法。
10. 前記ファスナが、表面実装技術処理を用いて予め取り付けられる請求項９に記載の方法。

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