JP7102111B2

JP7102111B2 - 導電性固定部材

Info

Publication number: JP7102111B2
Application number: JP2017161094A
Authority: JP
Inventors: 雅一越湖
Original assignee: ダイヤゼブラ電機株式会社
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2037-08-24
Also published as: JP2019040976A

Description

本発明は、導電性固定部材に関する。

製品サイズの小型化により主回路がメイン基板だけでは納まらなくなってきたために、サブ基板にも大電流の主回路を配線することが求められている。従来、サブ基板は、コネクタを用いてメイン基板に設置される。しかしながら、コネクタを用いることから、コネクタのコストが上昇する。

また、他の従来技術では、メイン基板の一部を開口することによって、サブ基板を取り付けるための溝を設け、このメイン基板の溝にサブ基板を差し込むことによってサブ基板がメイン基板に設置される。この方法によって、コネクタのコストを削減することができる。一方で、この方法、すなわち、サブ基板を挿入し、メイン基板にて固定する手法では、サブ基板をメイン基板において半田だけで保持する部分もあり、また、半田付け部が小信号用に小さく分割されているなど大電流の用途には不向きであるといった問題があった。さらに、サブ基板の厚さ、及び、その厚さを受け入れるメイン基板の開口された溝のサイズは、基板作成時に公差を有する。したがって、基板作成時には公差を考慮することにより、メイン基板の溝のサイズ及びサブ基板の厚さは、いわゆる「遊び」を有することとなる。これにより、メイン基板の溝のサイズ及びサブ基板の厚さとの間に隙間が発生し、は、取付時にサブ基板及びメイン基板との間に「がたつき」が発生することとなる。

従来、この「がたつき」は、メイン基板及びサブ基板を半田付けすることにより解消されてきた。しかしながら、基板が振動したときなどの衝撃は、この半田付け部に集中することとなる。

メイン基板（第2の基板）からサブ基板（第1の基板）へ大電流を通電させ、サブ基板をメイン基板により強固に固定することが求められている。

導電性固定部材が、サブ基板を受け入れる第１の開口部を有するメイン基板にサブ基板を固定する。さらに、サブ基板へ本来配置される小信号用の接続部とその機能とは別に、大電流配線用の接続を備えながら、放熱の機能を合せて備えつつ、容易にメイン基板へ取り付けられる構造の導電性固定部品を提供する。

本発明の実施例の実施例による、第１の基板を受け入れる第１の開口部を有する第２の基板に前記第１の基板を固定するための導電性固定部材は、前記第１の基板に電気的及び物理的に接続する第１の基板接続部と、前記第１の基板接続部から、前記第１の基板を受け入れる前記第2の基板の第１の面及び前記第１の面の反対の面である第２の面における第２の開口部まで延びる延伸部と、前記延伸部に接続されている第２の基板接続部であって、前記第２の面において前記第２の基板に電気的及び物理的に接続する第２の基板接続部と、を備え、前記第２の基板において、前記第１の開口部は、前記第２の開口部とは異なる場所に設けられている。

以下の説明において、図中で用いる参照番号に関し、複数の図で用いられる同じ参照番号は、同じ要素であることを表す。

図１は、本発明の実施例による導電性固定部材を用いたサブ基板及びメイン基板を示した図である。図２ａは、本発明の実施例による導電性固定部材を用いてサブ基板をメイン基板に固定した状態を示した図である。図２ｂは、図２ａを矢印１９０の方向から見たときの基板を示す。図２ｃは、図２ａを半田面から見たときの基板を示す。図３は、サブ基板の４つの隅にそれぞれ導電性固定部材を配置し、４つの導電性固定部材をメイン基板の４つの第２の開口部に設置した例を示す。図４は、導電性固定部材の第１の変形例を示す。図５は、導電性固定部材の第２の変形例を示す。図６は、導電性固定部材の第３の変形例を示す。図７は、導電性固定部材の第４の変形例を示す。図８ａは、導電性固定部材の第５の変形例を示す。図８ｂは、第５の変形例における凹部の例を示す。図８ｃは、第５の変形例における凹部の例を示す。図９は、導電性固定部材の第６の変形例を示す。図１０は、導電性固定部材の第７の変形例を示す。図１１ａは、導電性固定部材の第８の変形例を示す。図１１ｂは、導電性固定部材の第８の変形例を示す。

図１は、本発明の実施例による導電性固定部材を用いた第１の基板(サブ基板)１１０及び第２の基板（メイン基板）１２０を示した図である。第２の基板１２０は、第１の開口部１３０を用いてサブ基板１１０を受け入れる。サブ基板１１０は、メイン基板１２０の部品面１５５及び／又は半田面１６０においてメイン基板１２０に半田付けされる。この半田付けにより、サブ基板１１０の少なくとも小信号用の端子１１５は、メイン基板１２０の少なくとも一部の端子に電気的に接続される。

従来技術において、サブ基板１１０は、この半田付けのみによってメイン基板１２０に物理的及び電気的に接続される。したがって、第１の開口部１３０のサイズ及びサブ基板１１０の厚さの公差によって、第１の開口部１３０とサブ基板１１０との間に隙間が生じる。半田付けが施されたとしても、この隙間に外部から衝撃が加えられたとき、半田付け部にストレスが集中する恐れがある。

図２ａは、本発明の実施例による導電性固定部材を用いてサブ基板１１０をメイン基板１２０に固定した状態を示した図である。本実施例において、サブ基板１１０がメイン基板１２０に配置された後、サブ基板１１０は、第１の開口部１３０付近において、半田付けされる（２７０）。本発明の実施例では、この半田付け２７０に加えて、第２の開口部１４０付近において、導電性固定部材１００を用いてサブ基板１１０がメイン基板１２０に半田付けされる（２５５）。したがって、サブ基板１１０は、メイン基板１２０により強固に固定される。これにより、本実施例は、従来技術よりも衝撃に強いことから、製品の長寿命化や品質の向上に貢献する。メイン基板１２０は、第２の開口部１４０を有し、導電性固定部材１００を受け入れることができる。導電性接続部材１００は、サブ基板１１０をメイン基板１２０に固定するために、機構部品など固定形状を有するもので、半田などロウ接するような不定形な補材は適していない。

図２ｂは、図２ａの矢印の方向から見たときの基板を示す。導電性固定部材１００は、サブ基板接続部２１０、延伸部２２０及びメイン基板接続部２３０を有する。サブ基板接続部２１０は、半田２５０を用いてサブ基板１１０に物理的及び電気的に接続され、メイン基板接続部２３０は、半田２５５を用いてメイン基板１２０に物理的及び電気的に接続される。これにより、メイン基板１２０及びサブ基板１１０は、導電性固定部材１００を用いて互いに接続され、固定される。サブ基板１１０は、サブ基板接続部２１０と電気的に接続するための端子を有し、メイン基板１２０は、メイン基板接続部２３０と電気的に接続するための端子を有する。それらの端子を用いることによって、メイン基板１２０及びサブ基板１１０は、それぞれ、導電性固定部材１００のメイン基板接続部２３０及びサブ基板接続部２１０に接続される。これにより、導電性固定部材１００は、サブ基板１１０をメイン基板１２０に固定するとともに、サブ基板１１０及びメイン基板１２０との間に大電流用の導電経路を、従来のメイン基板１２０の第１の開口部１３０の両端に配置された小信号用の半田付けされた電気的接続部２７０とは別に得る。導電性固定部材１００の材料には、合金や、真鍮、スズなどを用いることができる。また、それら材料を表面にメッキした導電性固定部材１００が用いられてもよい。導電性固定部材１００は、板状の金属部品の場合、プリント基板やジャンパー線よりも、より多くの電流（大電流）を発熱のなどのロスの無いままメイン基板１２０からサブ基板１１０へ（または、その逆）通電させる事ができる。これにより、メイン基板１２０は、サブ基板１１０を介して外部回路へ電流を供給することができる。または、外部回路は、サブ基板１１０を介してメイン基板１２０へ電流を供給することができる。

図２ｃは、図２ａを半田面から見たときの基板を示す。メイン基板１２０の第１の開口部１３０の両端に配置されたサブ基板１１０の小信号用の電気的接続部が半田付けされており（２７０）、導電性固定部材１００が第２の開口部１４０において半田付けされている（２５５）。なお、図３以降では側面視が故に重なる部分が発生して図面が判り辛くなるので、便宜上サブ基板１１０および導電性固定具１００のメイン基板１２０における半田面１６０での半田付け部２５５、２７０は記載していない。

従来のコネクタを用いてサブ基板１１０をメイン基板１２０に固定した場合、大電流部に合せてコネクタの１ピンあたりの通電容量を選択するために、一つのコネクタで対応する場合においては、小信号用の小電流部にも大電流用のコネクタを用いることになり、価格的・配置スペース的にも大きな問題となる。電流容量に合せてコネクタを複数種類用いることは、価格的問題もさることながら、サイズの違うコネクタ複数種類を用いてメイン基板とサブ基板を勘合させることになるために、こちらの場合にも生産性において大きな問題となる。一方、本発明では、導電性固定部材１００は、単独で設置されることから、周囲に空間が結果的に設けられるので、放熱効果がより得られる。一実施例において、導電性固定部材１００を２以上設置して、より強固に基板を固定する場合であっても、２以上の導電性固定部材１００を離して設置（例えば、サブ基板の４つの隅の内の２以上に設置）できることから、十分な放熱効果を得ることができる。例えば、図３は、サブ基板の４つの隅にそれぞれ導電性固定部材１００を配置し、４つの導電性固定部材１００をメイン基板１２０の４つの第２の開口部１４０に設置した例を半田面１６０から見た図を示す。これにより、電気回路のプラス側とマイナス側の様にペアで配線される場合や、三相線回路の様に３つの配線をサブ基板側へ配線接続する場合などにおいても、きわめて有用となる。

一実施例において、上記で説明した第１の開口部１３０及び第２の開口部１４０は、連続した開口部であってもよいが、第１の開口部１３０は、サブ基板１１０を受け入れ、第２の開口部１４０は、導電性固定部材１００を受け入れる。例えば、メイン基板１２０は、開口部を備えており、開口部は、第１の開口部１３０及び第２の開口部１４０を含んでいても良い。

図４は、導電性固定部材１００の第１の変形例を示す。本実施例による導電性固定部材１００は、部分４３０において、延伸部２２０がメイン基板１２０の上面に対して垂直方向及び水平方向に延びている。その結果、本実施例の延伸部２２０の表面積は、延伸部２２０が単に垂直方向に延びている場合の表面積より大きいこととなる。また、部分４３０とサブ基板１１０及びメイン基板１２０の間に空間が設けられるので、部分４３０は周辺部の空気の流れ、または部分４３０自身が発生させる発熱による自然対流にさらされることとなり、放熱に寄与する。これらの効果から、本実施例の延伸部２２０は、放熱効果をより向上させる。

本実施例において、サブ基板接続部２１０は、２か所４４０でサブ基板１１０に半田付けされる。これは例示であり、半田付けは１か所でも３か所以上でもよい。導電性固定部材１００は、第２の開口部１４０においてメイン基板１２０に固定されるように第１の抜け防止部４１０及び第２の抜け防止部４２０を有していてもよい。一実施例において、導電性固定部材１００は、第１の抜け防止部４１０及び第２の抜け防止部４２０の一方のみを有していてもよい。

図５は、導電性固定部材１００の第２の変形例を示す。本実施例による導電性固定部材１００は、垂直方向に延びるサブ基板接続部２１０、延伸部２２０及びメイン基板接続部２３０を有する。これにより、導電性固定部材１００をより簡単に作成することができ、基板への取付も容易に行うことできる。本実施例では、図4における部分４３０が形成する放熱空間部が設けられないので、他の実施例として、図１０・図１１A・図１１Bで示される実施例のような側面部構造と本実施例との併用により必要な放熱を得てもよい。

図６は、導電性固定部材１００の第３の変形例を示す。本実施例による導電性固定部材１００は、垂直方向に延びるサブ基板接続部２１０及び延伸部２２０を有する。導電性固定部材１００は、メイン基板１２０の部品面１５５に到達する高さで水平方向に折れている部分６１０を有する。メイン基板接続部２３０がメイン基板１２０に半田で固定されると、部分６１０がメイン基板１２０に接することから、導電性固定部材１００は、サブ基板１１０をメイン基板１２０により強固に固定する。

図７は、導電性固定部材１００の第４の変形例を示す。本実施例による導電性固定部材１００は、延伸部２２０がメイン基板１２０の部品面１５５に到達するまでに、一又は二以上の折り曲げ部分７１０を有する延伸部２２０を備えている。これにより、導電性固定部材１００は、放熱効果をより向上させる。

図８は、導電性固定部材１００の第５の変形例を示す。導電性固定部材１００は、サブ基板接続部２１０の一方の側に、延伸部２２０及びメイン基板接続部２３０を有し、他方の側に、延伸部２２０及びメイン基板接続部２３０と同じ形状のダミー形状部８１０を有する。サブ基板１１０上に半田８２０を設置し、その上に導電性固定部材１００を配置してリフロー半田を行った場合、導電性固定部材１００は、サブ基板１１０上でバランスが保たれる。これにより、導電性固定部材１００は、サブ基板１１０上で、より正確な位置に固定（半田付け）される。サブ基板１１０がメイン基板１２０に設置された後、導電性固定部材１００は、ダミー形状部８１０を用いて放熱効果を向上させることができる。他の実施例において、ダミー形状部８１０は、切り取り用の構造凹部８４０を有していてもよい。導電性固定部材１００がサブ基板１１０に固定された後、凹部８４０を何度か折り曲げることにより、ダミー形状部８１０は簡単に取り外すことができる。

図８ｂ及び図８ｃは、第５の変形例における凹部８４０の例を示す。図８ｂにおいて、凹部８４０は、導電性固定部材１００の厚さ方向に凹んでいる。図８ｃにおいて、凹部８４０は、導電性固定部材１００の幅方向に凹んでいる。

図９は、導電性固定部材１００の第６の変形例を示す。本実施例において、導電性固定部材１００はラジアルインサート部品である。これにより、大量かつ容易に導電性固定部材１００をサブ基板１２０に取り付けることができる。延伸部２２０を垂直方向に折り曲げる（点線で表される９１０）ことにより、メイン基板１２０に取り付けが可能になる。

図１０は、導電性固定部材１００の第７の変形例を示す。導電性固定部材１００は、サブ基板接続部２１０、延伸部２２０及びメイン基板接続部２３０の少なくともいずれか一部において、第１の側面部１０１０及び第２の側面部１０２０を有する。これにより、本実施例の導電性固定部材１００は、放熱効果をより向上させる。一実施例において、導電性固定部材１００は、第１の側面部１０１０及び第２の側面部１０２０のいずれか一方を有する。

図１１は、導電性固定部材１００の第８の変形例を示す。導電性固定部材１００は、サブ基板接続部２１０、延伸部２２０及びメイン基板接続部２３０の少なくともいずれか一部において、第１の側面部１０１０及び第２の側面部１０２０を有する。本実施例において、第１の側面部１０１０及び第２の側面部１０２０のいずれか一方又は両方は、連続していない。例えば、図１１ａにおいて、第１の側面部１０１０は、折り曲げられた側面部１１１０を有し、及び／又は、第２の側面部１０２０は、折り曲げられた側面部１１２０を有する。すなわち、導電性固定部材１００において、本体部分と側面部とが成す角度が、部位により異なる。図１１ｂにおいて、第１の側面部１０１０は、切断部１１３０を有し、及び／又は、第２の側面部１０２０は、切断部１１４０を有する。図１１に示す構成により、導電性固定部材１００は、放熱効果をより向上させる。

「特許請求の範囲」に記載の「第１の基板」、「第２の基板」、「第１の基板接続部」及び「第２の基板接続部」は、それぞれ、「明細書」に記載の「サブ基板」、「メイン基板」、「サブ基板接続部」及び「メイン基板接続部」に対応する。

本明細書で参照した文献などは、これら文献などを本明細書に組み入れることが許されている国においては、これら文献を参照により本明細書に組み入れいるものとする。

以上に説明してきた各実施例に関し、各実施例の一部又は全部を組み合わせて一つの実施例として実現されてもよい。

以上に説明してきた各実施例は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、種々の形態で実施することができる。

１００導電性固定部材
１１０サブ基板
１１５小信号用の端子
１２０メイン基板
１３０第１の開口部
１４０第２の開口部
１５５部品面
１６０半田面
２１０サブ基板接続部
２２０延伸部
２３０メイン基板接続部
４１０第１の抜け防止部
４２０第２の抜け防止部
８１０ダミー形状部
８４０凹部

Claims

第１の基板を受け入れる第１の開口部を有する第２の基板に前記第１の基板を固定するための導電性固定部材であって、
前記第１の基板に電気的及び物理的に接続する第１の基板接続部と、
前記第１の基板接続部から、前記第１の基板を受け入れる前記第2の基板の第１の面及び前記第１の面の反対の面である第２の面における第２の開口部まで延びる延伸部と、
前記延伸部に接続されている第２の基板接続部であって、前記第２の面において前記第２の基板に電気的及び物理的に接続する第２の基板接続部と、
を備え、
前記第１の基板接続部及び前記第２の基板接続部は、前記第１の基板を前記第２の基板に電気的に接続し、前記第２の基板において、前記第１の開口部は、前記第２の開口部とは異なる場所に設けられており、
前記第１の基板接続部の第１の側は、前記延伸部に接続されており、前記第１の基板接続部の前記第１の側の反対側である第２の側は、前記延伸部及び前記第２の基板接続部と同じ形状の部材に接続されており、
前記第１の基板接続部の前記第２の側において、凹部を有する、導電性固定部材。
請求項１に記載の導電性固定部材において、
前記第２の基板の前記第１及び２の面を水平方向に設置したとき、前記延伸部は垂直方向に延びる、導電性固定部材。
請求項２に記載の導電性固定部材において、
前記延伸部の少なくとも一部は、前記水平方向にも延びている、導電性固定部材。
請求項１ないし３のいずれか一つに記載の導電性固定部材において、
ラジアルインサート部品である導電性固定部材。
請求項１ないし４のいずれか一つに記載の導電性固定部材は、その本体の少なくとも一つの側面から延びる側面部を有する、導電性固定部材。
請求項５に記載の導電性固定部材において、
前記導電性固定部材の本体と前記側面部との間の角度が第１の部分及び第２の部分で異なる、導電性固定部材。
請求項５に記載の導電性固定部材において、
前記側面部の少なくとも一部が連続して存在しない、導電性固定部材。