JP6825896B2 - 回路基板の固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板と、回路基板に電気的に接続されるバスバーと、バスバーがボルトを用いて締結される固定対象と、を含む、回路基板の固定構造、に関する。

従来から、回路基板に取り付けられたバスバーを固定対象（例えば、回路基板を収容する筐体、及び、放熱用の部材など）にボルトを用いて締結固定するための固定構造が提案されている（特許文献１，２を参照。）。

例えば、従来の固定構造の一つ（以下「従来構造」という。）は、回路基板に設けた切欠部にバスバーの突出部を嵌め込むようになっている。これにより、従来構造は、溶融したハンダの表面張力等に起因してバスバーと回路基板との位置ずれが生じることを防止するようになっている（特許文献１を参照。）。

特開２０１５−１２６１０９号公報 特開２０１３−２３５７５７号公報

ところで、上述したように回路基板に取り付けられたバスバーを固定対象に締結する際、ボルトの回転に起因する力がバスバーに及ぶ（ボルトの回転方向にバスバーも回転しようとする）場合がある。従来構造では、この力（ボルトの回転に起因する回転力）は、回路基板とバスバーとの接触部分（回路基板の切欠部とバスバーの固定部との嵌め合い部分）にて受け止められることになる。しかし、一般に回路基板は厚さが小さい（薄い）ため、この回転力を完全には受け止められず（例えば、回路基板に撓み等が生じ）、回転力の一部が回路基板とバスバーとの接続箇所（ハンダ付け部分）に及ぶ場合がある。この場合、ハンダに亀裂（クラック）が生じる等の不具合が懸念される。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バスバーを回路基板にハンダ付けする際の位置ずれを防止可能であり、且つ、バスバーを固定対象に締結する際の回路基板の保護も可能な、回路基板の固定構造、を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る回路基板の固定構造は、下記（１）及び（２）を特徴としている。
（１）
回路基板と、前記回路基板に電気的に接続されるバスバーと、前記バスバーが締結具を用いて締結される固定対象と、を含む、回路基板の固定構造であって、
前記バスバーは、前記回路基板を貫通する上下方向に直交する幅方向及び前後方向に広がる平板状の本体部と、前記本体部の幅方向両側縁から幅方向外側に延びる一対の延在部と、前記一対の延在部の幅方向両端部から上方向に向けて起立する一対の延出部と、前記一対の延出部から幅方向に突出する一対の突起部と、前記本体部の幅方向両側縁と前記一対の延在部の前側縁との交差部から前記前側縁に連続して幅方向内側に窪む一対の切欠きである一対の被係止部と、前記本体部から延びて前記回路基板の回路にハンダ付けされる端子部と、を有し、
前記固定対象は、
幅方向に沿って並ぶように配置され且つ幅方向に延びて、前記一対の被係止部と係合する一対の突条である一対の係止部を有し、
前記回路基板は、
前記一対の延出部が挿通される一対の貫通孔であって、幅方向における該貫通孔の孔幅が幅方向における前記延出部及び前記突起部の合計幅よりも小さい一対の貫通孔、を有する、
と共に、
前記一対の延出部が前記一対の貫通孔に挿通されると共に前記一対の突起部が前記一対の貫通孔に係止されることにより、前記回路基板に前記バスバーが固定され、
前記一対の係止部と前記一対の被係止部とが係合することにより、前記締結の際に前記バスバーが前記固定対象に対して回転移動することが規制される、
回路基板の固定構造であること。
（２）
上記（１）に記載の固定構造において、
前記回路基板が、
前記締結具が該回路基板に接触することなく通過可能な大きさを有する開口部を有し、
前記締結具が、
前記開口部に配置されると共に、前記バスバーを前記固定対象に締結する、
回路基板の固定構造であること。

上記（１）の構成の回路基板の固定構造によれば、ハンダ付けに先立って回路基板にバスバーを仮保持する（位置決めする）際、回路基板の貫通孔にバスバーの延出部が挿通されると共に、その貫通孔に突起部が係止される。これにより、バスバーが回路基板に対して実質的に相対移動不能に固定される。よって、ハンダ付けの際、回路基板とバスバーとの位置ずれを防止できることになる。

更に、固定対象の係止部とバスバーの被係止部とが係合した状態にて、バスバーが固定対象に締結具を用いて締結される。これにより、締結具の回転に起因する回転力がバスバーに及んでも、その力はバスバーと固定対象との接触部分（係止部と被係止部との係合部分）にて受け止められる。換言すると、従来構造のように回転力が回路基板に及ぶことがない。よって、バスバーを固定対象に締結する際、回路基板を保護できることになる。その結果、ハンダに亀裂（クラック）が生じる等の不具合を防止できる。

したがって、本構成の固定構造は、バスバーを回路基板にハンダ付けする際の位置ずれを防止可能であり、且つ、バスバーを固定対象に締結する際の回路基板の保護も可能である。

上記（２）の構成の回路基板の固定構造によれば、回路基板に設けられた開口部に締結具を配置すると共に、この締結具によってバスバーを固定対象に締結できる。これにより、締結具による締結箇所が基板の内側に存在するため、締結箇所が基板の外側に存在する場合に比べ、固定構造の小型化が可能となる。更に、このとき、締結具が回路基板に接触しないため、締結具の回転力が回路基板に及ぶことはない。よって、本構成の固定構造は、バスバーと回路基板との位置ずれを防止し且つ締結による回転力から回路基板を保護しつつ、更に固定構造そのものを小型化することが可能である。

本発明によれば、バスバーを回路基板にハンダ付けする際の位置ずれを防止可能であり、且つ、バスバーを固定対象に締結する際の回路基板の保護も可能な、回路基板の固定構造、を提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る回路基板の固定構造を示す斜視図である。 図２は、図１に示す固定構造の分解斜視図である。 図３は、図１に示す固定構造を後方からみたときの、バスバーの突起部の周囲を拡大して示す図である。 図４は、バスバーを上側からみた平面図である。

＜実施形態＞
以下、図１〜図４を参照しながら、本発明の実施形態に係る回路基板の固定構造（以下、「本固定構造」ともいう。）について説明する。

図１及び図２に示すように、本固定構造は、回路基板１０と、回路基板に電気的に接続されるバスバー２０と、固定対象３０と、バスバー２０を固定対象３０に固定するためのボルト４０と、を備える。

本例では、固定対象３０は、例えば、車両の車体の一部、又は、車体に固定される金属部材である。本固定構造は、例えば、回路基板１０をバスバー２０を介して車体に固定し且つ車体に接地（アース）するための構造である。

以下、説明の便宜上、図１〜図４に示すように、前後方向、幅方向、上下方向、並びに、前、後、左、右、上および下を定義する。前後方向、幅方向および上下方向は、互いに直交する方向である。以下、回路基板１０、バスバー２０及び固定対象３０について順に説明する。

先ず、回路基板１０について説明する。図２に示すように、回路基板１０は、電子部品（図示省略）を実装する矩形平板状の樹脂製のプリント配線基板である。回路基板１０には、前後方向の中央部付近における幅方向の両端部付近に、一対の貫通孔１１が設けられている。各貫通孔１１は、前後方向に延びる長穴状の形状（スリット形状）を有する。各貫通孔１１の幅方向の寸法はＬ１である。なお、後述するように、一対の貫通孔１１には、バスバー２０の一対の延出部２３が挿通される。

回路基板１０の上面には、前後方向の前方側に、回路基板１０の回路における接地用部分である一対のアース部１２が、幅方向に所定距離だけ離れて並ぶように位置している。各アース部１２には、幅方向に延びる長穴状の形状（スリット形状）を有する端子挿通孔１３（貫通孔）がそれぞれ設けられている。一対の端子挿通孔１３は、幅方向に沿って同一直線上に並ぶように配置されている。なお、後述するように、一対の端子挿通孔１３には、バスバー２０の一対の端子部２６が挿通される。

回路基板１０には、前後方向の中央部付近における幅方向の中央部に、開口部１４（貫通孔）が設けられている。開口部１４は、内径Ｄ２の円形状を有する。開口部１４の内径Ｄ２は、ボルト４０の頭部４１の外径Ｄ１よりも大きい。よって、ボルト４０は、開口部１４に接触することなく開口部１４を通過可能である。なお、ボルト４０の頭部４１の外径Ｄ１とは、頭部４１にワッシャが付されていない場合には頭部４１そのものの外径を指し、頭部４１にワッシャが付されている場合には頭部４１そのものの外径およびワッシャの外径のうちの大きい方を表す。

次いで、バスバー２０について説明する。図２及び図４に示すように、バスバー２０は、一枚の金属板に対して打ち抜き加工およびプレス加工等を行うことによって形成される。バスバー２０は、略矩形平板状の本体部２１を有する。本体部２１の前後方向の中央部付近には、本体部２１の幅方向両端部から幅方向外側に延びる一対の延在部２２が設けられている。

一対の延在部２２の幅方向両端部には、上方向に向けて屈曲して起立する一対の延出部２３が設けられている。一対の延出部２３は、幅方向に対向するように、互いに平行に前後方向に延びる一対の平板状部分である。一対の延出部２３の幅方向の間隔は、回路基板１０の一対の貫通孔１１の幅方向の間隔に対応しており、一対の延出部２３が、一対の貫通孔１１に挿通可能となっている。

各延出部２３の幅方向外側面（平面）には、幅方向外側に突出する突起部２４がそれぞれ設けられている。即ち、各突起部２４は、対応する延出部２３の延出方向（上方向）に交差する方向に突出している。図１〜図３（特に、図３）に示すように、各突起部２４は、前後方向に直線状に延びる頂部２４ａと、頂部２４ａから幅方向内側且つ上方に向けて斜めに延びる第１テーパ面（平面）２４ｂと、頂部２４ａから幅方向内側且つ下方に向けて斜めに延びる第２テーパ面（平面）２４ｃと、からなる。延出部２３及び突起部２４の合計幅（延出部２３の幅方向内側面（平面）と頂部２４ａとの間の距離）をＬ２（図３を参照）とすると、Ｌ２は、回路基板１０の貫通孔１１の幅方向寸法Ｌ１（図２を参照）よりも大きい。

図２及び図４に示すように、本体部２１の前端部には、本体部２１の幅方向両端部から前方に延びる一対の延在部２５が設けられている。一対の延在部２５の前端部には、上方向に向けて屈曲して起立する一対の端子部２６が設けられている。一対の端子部２６は、幅方向に沿って同一直線上に並ぶように、幅方向に延びる一対の平板状部分である。一対の端子部２６の幅方向の間隔は、回路基板１０の一対の端子挿通孔１３の幅方向の間隔に対応しており、一対の端子部２６が、一対の端子挿通孔１３に挿通可能となっている。

本体部２１の幅方向の両端部には、幅方向内側に向けて矩形状に窪む一対の被係止部２７（切欠部）が設けられている。本例では、一対の被係止部２７は、一対の延在部２２の前側縁部から連続して幅方向内側に延びている。なお、後述するように、一対の被係止部２７は、固定対象３０の一対の係止部３２と嵌合する。

本体部２１には、前後方向の中央部付近における幅方向の中央部に、ボルト穴（貫通孔）２８が設けられている。ボルト穴２８は、内径Ｄ３の円形状を有する。ボルト穴２８には、ボルト４０の雄ネジ部が挿通される。ボルト穴２８の内径Ｄ３は、ボルト４０の雄ネジ部の外径（呼び）よりも大きく、且つ、ボルト４０の頭部４１の外径Ｄ１よりも小さい。

次いで、固定対象３０について説明する。図２に示すように、固定対象３０の上面（平面）３１には、一対の係止部３２が設けられている。一対の係止部３２は、幅方向に沿って同一直線上に並ぶように、幅方向に延びる一対の突条部分である。一対の係止部３２の幅方向の間隔は、バスバー２０の一対の被係止部２７の幅方向の間隔に対応しており、一対の係止部３２は、一対の被係止部２７と嵌合可能となっている。

固定対象３０の上面３１には、一対の係止部３２より若干後側における幅方向中央部にて、ボルト４０のネジ部が螺合する雌ネジ部３３が設けられている。

次いで、図２を参照しながら、本固定構造を組み付ける手順について簡単に説明する。先ず、バスバー２０の上方に基板１０を対向配置し、両者を上下方向に近づけることで、一対の端子部２６を一対の端子挿通孔１３に挿通すると共に、一対の延出部２３を一対の貫通孔１１に挿通させる。

ここで、上述のように、延出部２３及び突起部２４の合計幅Ｌ２（図３を参照）が、貫通孔１１の幅方向寸法Ｌ１（図２を参照）よりも大きい。そのため、各延出部２３に設けられた突起部２４の頂部２４ａが貫通孔１１内を通過する際、貫通孔１１の幅方向寸法が広がるように貫通孔１１（回路基板１０）が弾性変形し、頂部２４ａが貫通孔１１内を通過後に貫通孔１１（回路基板１０）が弾性復帰する。この過程において、延出部２３が貫通孔１１に引き込まれることになる。

頂部２４ａが貫通孔１１内を通過後は、図１に示すように、一対の端子部２６の上端部が一対の端子挿通孔１３から上方に突出し、一対の延出部２３の上端部が一対の貫通孔１１から上方に突出し、回路基板１０の開口部１４とバスバー２０のボルト穴２８とが同心的に配置され、且つ、バスバー２０の本体部２１と回路基板１０とが密着した状態、が得られる。更に、この状態では、特に図３に示すように、突起部２４のテーパ面２４ｃ（図３を参照）が貫通孔１１の幅方向外側の縁部に係止される。このため、回路基板１０とバスバー２０との離間が防止されると共に、回路基板１０とバスバー２０との相互の位置ずれが防止される。

次いで、一対の端子挿通孔１３に挿通されている一対の端子部２６と、一対の端子挿通孔１３の上側縁部の周囲にそれぞれ位置する回路基板１０の一対のアース部１２と、のハンダ付けを行う。このハンダ付けは、所謂リフロー方式で行うことが好適である。このハンダ付けの際、上述したように、一対の突起部２４のテーパ面２４ｃが一対の貫通孔１１にそれぞれ係止されていることにより、回路基板１０とバスバー２０との相互の位置ずれが防止される。この結果、ハンダ付けを適切に行うことができる。このハンダ付けが完了することにより、バスバー２０の回路基板１０への取り付けが完了する。

次いで、固定対象３０の上方に、回路基板１０に取り付けられたバスバー２０を対向配置し、両者を上下方向に近づけることで、一対の被係止部２７を一対の係止部３２にそれぞれ嵌合させる。これにより、一対の被係止部２７が一対の係止部３２に嵌合し、回路基板１０の開口部１４とバスバー２０のボルト穴２８と固定対象３０の雌ネジ部３３とが同心的に配置され、且つ、バスバー２０の本体部２１と固定対象３０の上面３１とが密着した状態、が得られる。この状態では、一対の被係止部２７が一対の係止部３２に嵌合していることによって、回路基板１０とバスバー２０との相対回転移動が防止される。

そして、ボルト４０の雄ネジ部を、上方から回路基板１０の開口部１４及びバスバー２０のボルト穴２８に順に挿通し、固定対象３０の雌ネジ部３３に螺合する（回転させながら締め付ける）ことにより、バスバー２０が、固定対象３０に対してボルト締結され固定される。このボルト締結の際、上述したように、一対の被係止部２７が一対の係止部３２にそれぞれ嵌合していることにより、バスバー２０が固定対象３０に対して回転移動することが規制される。加えて、回路基板１０の開口部１４の内径Ｄ２がボルト４０の頭部４１の外径Ｄ１よりも大きい（図２を参照）。このため、ボルト４０の回転に起因する外力が上記ハンダ付けの部分に及ばない。よって、ハンダの亀裂（クラック）を防止できる。

このボルト締結が完了することにより、本固定構造の組み付けが完了する。本固定構造の組付完了状態では、ボルト４０の頭部４１は、回路基板１０の開口部１４の内部に位置している。本固定構造の組付完了状態では、回路基板１０のアース部１２が、バスバー２０を介して固定対象３０と電気的に接続されている。この結果、回路基板１０が、バスバー２０を介して車体に固定され、且つ、車体に接地（アース）されている。

以上に説明したように、本発明の実施形態に係る回路基板の固定構造（本固定構造）では、回路基板１０の貫通孔１１にバスバー２０の延出部２３が挿通され、且つ、その貫通孔１１に延出部２３から突出する突起部２４が係止される。これにより、回路基板１０にバスバー２０が固定される。そのため、回路基板１０の回路とバスバー２０の端子部２６とのハンダ付けの際、回路基板１０とバスバー２０との位置ずれを防止できる。

更に、固定対象３０の係止部３２とバスバー２０の被係止部２７とが係合する。これにより、ボルト４０を用いた締結の際、バスバー２０が固定対象３０に対して回転移動することが規制される。そのため、ボルト締結の際、ハンダ付け部分（回路基板１０のアース部１２とバスバー２０の端子部２６との接続部分）にボルト４０の回転に起因する外力が及ばず、ハンダの亀裂（クラック）を防止できる。

したがって、本固定構造は、バスバー２０を回路基板１０にハンダ付けする際の位置ずれを防止可能であり、且つ、バスバー２０を固定対象にボルト締結する際の回路基板１０の保護も可能である。

更に、本固定構造では、回路基板１０の開口部１４にボルト４０を配置され、このボルト４０によってバスバー２０が固定対象３０に固定される。そのため、ボルト締結の箇所が回路基板１０の内側にあることになる。よって、ボルト締結の箇所を回路基板の外側に配置する場合に比べ、固定構造の小型化が可能となる。

＜他の態様＞
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用できる。例えば、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、回路基板１０の開口部１４にボルト４０を配置することにより、ボルト締結の箇所が回路基板１０の内側に配置されている。しかし、ボルト締結の箇所は、回路基板の外側に配置されていてもよい。

更に、上記実施形態では、一対の延出部２３が一対の貫通孔１１にそれぞれ挿通しているが、単一の延出部２３が単一の貫通孔１１に挿通していてもよい。同様に、上記実施形態では、一対の被係止部２７が一対の係止部３２とそれぞれ嵌合しているが、単一の被係止部２７が単一の係止部３２と嵌合していてもよい。

ここで、上述した本発明に係る回路基板の固定構造の実施形態の特徴をそれぞれ以下（１）及び（２）に簡潔に纏めて列記する。
（１）
回路基板（１０）と、前記回路基板に電気的に接続されるバスバー（２０）と、前記バスバーが締結具（４０）を用いて締結される固定対象（３０）と、を含む、回路基板の固定構造であって、
前記固定対象（３０）は、
前記バスバーと係合する係止部（３２）を有し、
前記バスバー（２０）は、
前記係止部に対応する被係止部（２７）と、前記回路基板の回路にハンダ付けされる端子部（２６）と、前記回路基板を貫通する貫通方向に延出する延出部（２３）と、前記延出部から前記貫通方向に交差する交差方向に突出する突起部（２４）と、を有し、
前記回路基板（１０）は、
前記延出部が挿通される貫通孔（１１）であって、前記交差方向における該貫通孔の孔幅（Ｌ１）が前記交差方向における前記延出部及び前記突起部の合計幅（Ｌ２）よりも小さい貫通孔、を有する、
と共に、
前記延出部（２３）が前記貫通孔（１１）に挿通されると共に前記突起部（２４）が前記貫通孔（１１）に係止されることにより、前記回路基板（１０）に前記バスバー（２０）が固定され、
前記係止部（３２）と前記被係止部（２７）とが係合することにより、前記締結の際に前記バスバー（２０）が前記固定対象（３０）に対して回転移動することが規制される、
回路基板の固定構造。
（２）
上記（１）に記載の固定構造において、
前記回路基板（１０）が、
前記締結具が該回路基板に接触することなく通過可能な大きさを有する開口部（１４）を有し、
前記締結具（４０）が、
前記開口部（１４）に配置されると共に、前記バスバーを前記固定対象に締結する、
回路基板の固定構造。

１０ 回路基板
１１ 貫通孔
１２ アース部（回路）
１４ 開口部
２０ バスバー
２３ 延出部
２４ 突起部
２６ 端子部
２７ 被係止部
３０ 固定対象
３２ 係止部
４０ ボルト（締結具）

Claims (2)

1. 回路基板と、前記回路基板に電気的に接続されるバスバーと、前記バスバーが締結具を用いて締結される固定対象と、を含む、回路基板の固定構造であって、
   前記バスバーは、前記回路基板を貫通する上下方向に直交する幅方向及び前後方向に広がる平板状の本体部と、前記本体部の幅方向両側縁から幅方向外側に延びる一対の延在部と、前記一対の延在部の幅方向両端部から上方向に向けて起立する一対の延出部と、前記一対の延出部から幅方向に突出する一対の突起部と、前記本体部の幅方向両側縁と前記一対の延在部の前側縁との交差部から前記前側縁に連続して幅方向内側に窪む一対の切欠きである一対の被係止部と、前記本体部から延びて前記回路基板の回路にハンダ付けされる端子部と、を有し、
   前記固定対象は、
   幅方向に沿って並ぶように配置され且つ幅方向に延びて、前記一対の被係止部と係合する一対の突条である一対の係止部を有し、
   前記回路基板は、
   前記一対の延出部が挿通される一対の貫通孔であって、幅方向における該貫通孔の孔幅が幅方向における前記延出部及び前記突起部の合計幅よりも小さい一対の貫通孔、を有する、
   と共に、
   前記一対の延出部が前記一対の貫通孔に挿通されると共に前記一対の突起部が前記一対の貫通孔に係止されることにより、前記回路基板に前記バスバーが固定され、
   前記一対の係止部と前記一対の被係止部とが係合することにより、前記締結の際に前記バスバーが前記固定対象に対して回転移動することが規制される、
   回路基板の固定構造。
2. 請求項１に記載の固定構造において、
   前記回路基板が、
   前記締結具が該回路基板に接触することなく通過可能な大きさを有する開口部を有し、
   前記締結具が、
   前記開口部に配置されると共に、前記バスバーを前記固定対象に締結する、
   回路基板の固定構造。

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