JP7279933B2 - 基板支持具 - Google Patents

Description

本発明は回路基板等の第１基板をシャーシやケース等の第２基板に支持するための基板支持具に関するものである。

電子機器のシャーシやケース等の部材（以下、シャーシと称する）に回路基板を支持する基板支持具として、回路基板を支持すると同時に回路基板をシャーシに電気接続する基板支持具が提案されている。例えば、特許文献１は樹脂製の基板支持部材に金属板を加工した電気接触部材を結合した構成である。基板支持部材で回路基板を支持し、電気接触部材のバネ性を利用して回路基板の導電部とシャーシの導電部に弾性的に接触することにより、回路基板とシャーシを電気接続する。一般には回路基板の導電部をシャーシに対して接地するような場合に利用される。

特許文献２は金属製コイルバネの弾性力を利用して電気接触部材を回路基板に接触させることにより、回路基板をシャーシに支持すると同時に電気接触部材及びコイルバネを介して電気接続を行う構成である。この特許文献２の技術は、基板支持具というよりもむしろ電気コンタクトの範疇に分類されるものである。

特開２０１６－２０１５０４号公報 特開２０１４－１４９９３７号公報

特許文献１の基板支持具は、基板支持部材で回路基板を支持しているため、安定な支持を行うことができる。その一方で、電気接触部材は金属板で形成されているためバネ力を大きくすることが難しく、回路基板やシャーシの導電部に対する電気接続の接触性や持続性等の信頼性を高めることが難しい。これと反対に、引用文献２の技術は、コイルバネを利用しているため電気接続の信頼性を高める上では有効であるが、基板支持の安定性の点で問題が生じる。特に、回路基板に外力が加えられたようなときには、コイルバネの撓みによって回路基板が移動ないし振動され、回路基板がダメージを受けるおそれがある。

本発明の目的は、回路基板等の第１基板を、シャーシ等の第２基板に対して安定に支持するとともに、第１基板を第２基板に対して高い信頼性で電気接続することが可能な基板支持具を提供するものである。

本発明は、絶縁材で形成された支持具本体と、当該支持具本体に内挿された導電部材とを備え、第１基板を第２基板に支持しかつ相互に電気接続する基板支持具であって、支持具本体は２つの分割本体で構成されており、分割本体は互いに組み合わされて一体化される胴部と、第１基板又は第２基板に係合される係合部を備える。また、導電部材は第１基板の導電部に当接される第１当接片と、第２基板の導電部に当接される第２当接片と、これら第１当接片と第２当接片の間に介装されるコイルバネとを備える。分割本体の胴部は端壁と側壁を備えており、当該端壁の外面に係合部が設けられ、２つの分割本体が組み合わされたときに端壁と側壁とで囲まれる内部に導電部材を内挿する内室が構成される。

本発明において、２つの分割本体は同一形状の胴部と係合部で構成される。あるいは２つの分割本体は同一形状の胴部と、異なる形状の係合部で構成される。さらに、第１当接片、第２当接片、コイルバネはそれぞれ金属で形成されて支持具本体の内室に内挿され、第１当接片と第２当接片の各一部はそれぞれ支持具本体の外部に突出される構成とされる。

本発明によれば、第１基板と第２基板は支持具本体により支持されるので、安定した支持が実現できる。また、第１基板と第２基板は、支持具本体に内挿されたコイルバネを含む導電部材により相互に電気接続されるので、信頼性のある電気接続を行うことができる。

実施形態の基板支持具の外観斜視図。 基板支持具の部分分解斜視図。 分割本体の正面図、平面図、左側面図、ｄ－ｄ線端面図。 基板支持具の縦断面図。 基板支持具で基板を支持した状態の縦断面図。 基板支持具の変形例の概略断面図。 基板支持具の他の変形例の概略断面図。

本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態の基板支持具１を説明する外観斜視図である。この実施形態では、第１基板としての回路基板Ｋ１を、第２基板としての電子機器のシャーシＫ２に、所要の間隙をもって支持するスペーサとして機能する基板支持具１として構成されている。

前記シャーシＫ２には前記基板支持具１を支持するための係合穴Ｈ２が開口されている。このシャーシＫ２の上面には、少なくとも前記係合穴Ｈ２を含む領域に、例えば接地電位に電気接続される導電部Ｄ２が形成されている。なお、シャーシＫ２はアルミニウム等の導電性板材で形成されていてもよく、この場合にはシャーシＫ２の全面が導電部として構成される。

一方、回路基板Ｋ１には前記基板支持具１に支持されるための係合穴Ｈ１が開口されている。この回路基板Ｋ１の下面（図の下側の面）には、少なくとも前記係合穴Ｈ１を含んだ面領域に導電部Ｄ１が形成されている。この導電部Ｄ１は例えば回路基板Ｋ１に構築される電子回路の接地線として構成される。この係合穴Ｈ１の内径寸法は前記シャーシＫ２の係合穴Ｈ２の内径寸法と等しくされている。

前記基板支持具１は、樹脂成形された支持具本体２と、金属部材からなる導電部材３とで構成されている。そして基板支持具１は、支持具本体２により回路基板Ｋ１をシャーシＫ２上に支持するとともに、支持具本体２に装着された導電部材３により回路基板Ｋ１とシャーシＫ２の各導電部Ｄ１，Ｄ２を相互に電気接続するようになっている。

図２は前記基板支持具１の部分分解斜視図である。前記支持具本体２は、一対（２つ）の分割本体２１が組み立てられて構成されている。ここで、これら２つの分割本体２１は同一形状であるので、それぞれについて同一符号を付して説明する。各分割本体２１は樹脂成形により製造されており、胴部２２と係合部２３を備えている。また、前記導電部材は１つのコイルバネ３１と２つの当接片３２，３３とで構成されている。

図３は前記分割本体２１の（ａ）正面図、（ｂ）平面図、（ｃ）左側面図、及びｄ－ｄ線端面図である。分割本体２１の胴部２２は、端壁２４と側壁２５を備えている。端壁２４は略矩形の板状に形成されており、その一方の辺において前記側壁２５が直交状態に連結されている。この端壁２４の他方の辺は開放されており、その開放辺の縁面には矩形に凹設した嵌合凹部２４ａが形成されている。また、当該縁面を挟む両側の側面には端壁２４の面方向に沿って細長い嵌合凸部２４ｂが突出形成されている。

前記側壁２５は所要の長さ、すなわちシャーシＫ２に回路基板Ｋ１を支持したときに、これらシャーシＫ２と回路基板Ｋ１との間に確保される間隔寸法に略等しい長さを有し、外径方向に凸となるように湾曲された部分円筒状に形成されている。また、この側壁２５の両側辺部には角柱状をした側柱２６がそれぞれ形成されている。そして、前記側壁２５の開放端、すなわち前記端壁２４に連結されていない側の端には、前記端壁２４の嵌合凹部２４ａに嵌合される矩形の嵌合片２５ａが長さ方向に突出形成されている。また、両側の側柱２６の開放端にはそれぞれ前記端壁２４の嵌合凸部２４ｂに嵌合される嵌合溝２６ａが互いに平行状態に形成されている。

前記係合部２３は前記端壁２４の表面から立設状態に延長された板状の主柱２７と、この主柱２７の先端から折り返すように両側に延長され、全体として楔型に構成された対をなす係合片２８で構成されている。各係合片２８の先端にはそれぞれ段部２８ａが設けられており、これら段部２８ａの対向間隔寸法は前記した回路基板Ｋ１とシャーシＫ２の各係合穴Ｈ１，Ｈ２の内径寸法に略等しくされている。

前記導電部材３は、１つのコイルバネ３１と、２つの当接片３２，３３とで構成されている。コイルバネ３１は金属等の導電性の線材を巻回して形成されており、その外径寸法は後述するように組み立てられる支持具本体１の内室Ｒに内挿可能な寸法とされる。また、コイルバネ３１の自由長は当該内室Ｒの長さ方向の寸法、すなわち円筒状をしている内室Ｒの筒軸方向の寸法よりも幾分長い寸法に形成されている。

前記２つの当接片は第１当接片３２と第２当接片３３で構成されており、いずれも所要の剛性をもつ金属板で形成されている。第１当接片３２は円形をした中央片部３２ａと、この中央片部３２ａの両側からそれぞれ両側に向けて延長され、かつ板厚方向に内向きＬ字状に曲げ加工された対をなす当接片部３２ｂを有している。これら当接片部３２ｂの各先端が互いに対向する対向間隔の寸法は支持具本体２の端壁２４の幅寸法にほぼ等しくされている。また、当接片部３２ｂの先端は幾分内側に向けて湾曲されている。

第２当接片３３もほぼ同様であるが、中央片部３３ａの両側からそれぞれ延長され、かつ板厚方向に曲げ加工された対をなす当接片部３３ｂの形状は第１当接片３２とは相違している。すなわち、第２当接片３３の当接片部３３ｂは先端に向けて対向寸法が徐々に拡大するようにテーパ状に形成されるとともに、それぞれの先端は両幅方向に突出されて幅寸法が拡幅されている。これら当接片部３３ｂの各先端が互いに対向する対向間隔の寸法は前記端壁２４の幅寸法よりも大きくされている。当接片部３３ｂの先端が幾分内側に向けて湾曲されていることは第１当接片３２と同じである。

前記一対の分割本体２１は、互いに１８０度反対方向に向かい合せて嵌合することにより支持具本体２が組み立てられる。また、この支持具本体２を組み立てる際には、導電部材３を支持具本体２に内挿することにより基板支持具１が組み立てられる。

図４は組み立てられた基板支持具１の縦断面図である。前記したように、一対の分割本体２１の各胴部２２を互いに１８０度反対方向に向かい合せ、一方の分割本体２１の側壁２５の嵌合片２５ａを他方の分割本体２１の端壁２４の嵌合凹部２４ａに嵌合させる。同時に、一方の分割本体２１の端壁２４の２つの嵌合凸部２４ｂを他方の分割本体２１の側柱２６の２つの嵌合溝２６ａに嵌合させる。これにより、図１に示したように、一対の分割本体２１は互いに合体されて支持具本体２が組み立てられる。組み立てられた支持具本体２の胴部の内部、すなわち対をなす端壁２４と側壁２５とで囲まれた領域には、ほぼ円筒状をした内室Ｒが形成されることになる。

導電部材３は、支持具本体２１への内挿に際しては、一方の分割本体２１の胴部２２の内側に第１当接片３２を配設し、他方の分割本体２１の胴部２２の内側に第２当接片を配設する。この際には、各当接片３２，３３の各中央片部３２ａ，３３ａを端壁２４の内面に沿って配設し、それぞれの当接片部３２ｂ，３３ｂの先端が胴部２２から外側に突出するように配設する。

さらに、いずれか一方の分割本体２１の胴部２２内にコイルバネ３１を内挿する。その上で、他方の分割本体２１を一方の分割本体２１に組み付け、前記したように両分割本体２１で支持具本体２を組み立てる。この組み立てにより支持具本体２内には、２つの分割本体２１の端壁２４と側壁２５で囲まれた内室Ｒが形成される。また、これと同時に、この内室Ｒ内に導電部材３が組み込まれ、基板支持具１が組み立てられる。

このように組み立てられた基板支持具１では、内室Ｒに内挿されているコイルバネ３１のバネ力によって第１当接片３２と第２当接片３３は互いに離反する方向、すなわち図４の上下方向に付勢される。また、各当接片３２，３３の中央片部３２ａ，３３ａは対応する端壁２４の内面に弾接される。これにより、図４の上側の端壁２４の外面側には、その面上の幾分離れた位置に第１当接片３２の当接片部３２ｂの先端が配置される。また、図４の下側の端壁２４の両側位置に第２当接片３３の当接片部３２ｂの先端が配置される。

支持具本体２に内挿された導電部材３は、第１当接片３２の中央片部３２ａがコイルバネ３１の一方の端部に当接されて相互に電気的に接触される。また、第２当接片３３の中央片部３３ａがコイルバネ３１の他方の端部に当接されて相互電気的に接触される。これにより、第１当接片３２と第２当接片３３はコイルバネ３１を介して電気的に接続された状態となる。

以上の構成の基板支持具１により回路基板Ｋ１をシャーシＫ２に支持した状態を図５に示す。先ず、基板支持具１の一方の係合部、ここでは第２当接片３３が配設されている図５の下側の係合部２３をシャーシＫ２の上面側から係合穴Ｈ２に内挿する。内挿により係合片２８は弾性変形して縮径されながら係合穴Ｈ２を下方に挿通され、係合穴Ｈ２を挿通した後は弾性復帰して拡径されて各係合片２８の段部２８ａが係合穴Ｈ２の内縁に係合される。これと同時に端壁２４の外面がシャーシＫ２の上面に当接される。これにより、係合片２３と端壁２４とでシャーシＫ２が板厚方向に挟持された状態となり、基板支持具１はシャーシＫ２に安定に支持される。

ついで、基板支持具１の図５の上側の係合部２３を回路基板Ｋ１の係合穴Ｈ１に内挿する。この内挿により、係合片２８は弾性変形して縮径されながら係合穴Ｈ１を上方に挿通され、係合穴Ｈ１を挿通した後は、弾性復帰して拡径されることで、各係合片２８の段部２８ａが係合穴Ｈ１の内縁に係合される。このとき、第１当接片３２の当接片部３２ｂの先端は端壁２４と回路基板Ｋ１との間に挟持された状態で回路基板Ｋ１の下面に当接される。第１当接片３２はコイルバネ３１のバネ力により回路基板Ｋ１の下面に当接されるので、この当接力により第１当接片３２と係合片２８とで回路基板Ｋ１を板厚方向に挟持する。したがってシャーシＫ２に対して所要の間隔をもって回路基板Ｋ１が支持される。

第１当接片３２と第２当接片３３がこのように当接されるときには、第２当接片３３は上方に移動され、第１当接片３２は下方に移動される。これら当接片３２，３３の移動によりコイルバネ３１は圧縮され、この圧縮により生じるバネ力によって第２当接片３３の当接片部３３ｂの先端はシャーシＫ２の上面に当接する力が増加され、第１当接片３２の当接片部３２ｂの先端は回路基板Ｋ１の下面に当接する力が増加される。したがって、係合部２８における係合穴Ｈ１，Ｈ２における係合力が高められ、シャーシＫ２と回路基板Ｋ１の支持力が高められる。

また、このような支持が行われた状態では、第１当接片３２の当接片部３２ｂは回路基板Ｋ１の下面の導電部Ｄ１に当接されて電気的に接触される。また、第２当接片３３の当接片部３３ｂはシャーシＫ２の上面の導電部Ｄ２に当接されて電気的に接触される。これにより、回路基板Ｋ１の導電部Ｄ１と、シャーシＫ２の導電部Ｄ２は、は導電部材３を介して、すなわち第１当接片３２、コイルバネ３１、第２当接片３３を介して相互に導通され、回路基板Ｋ１とシャーシＫ２との電気接続が行われる。

このように基板支持具１により回路基板Ｋ１をシャーシＫ２に対して所要の間隔を保って支持したときには、回路基板Ｋ１とシャーシＫ２はそれぞれ支持具本体２の対をなす係合部２３に係合した状態で支持される。支持具本体２は樹脂成形品であるので容易に変形されることはなく、係合部２３における係合状態は安定しており、回路基板Ｋ１をシャーシＫ２に対して高い信頼性で支持することができる。すなわち、特許文献２のような弾性部材によってのみ支持する構成に比較して安定な支持が可能になる。

一方、回路基板Ｋ１とシャーシＫ２は、コイルバネ３１を弾性力源とする導電部材３により相互に電気接続される。そのため、導電部材３が回路基板Ｋ１とシャーシＫ２に当接して電気接触する際のバネ力は、特許文献１のような板バネを用いる場合よりも大きくでき、電気接続の信頼性を高めることができる。

また、基板支持具１の支持具本体２を構成している一対の分割本体２１は同一形状であるので、支持具本体２を構成する部品の種類は１つでよい。また、基板支持具１は内部に導電部材３を内挿するための内室Ｒが設けられるが、この内室Ｒは２つの分割本体２１を組み立てることにより構成されるので、分割本体２１を樹脂成形する際の金型の設計、製造が容易であり、この面からも製造が容易であるとともに低コスト化が実現できる。

本発明の支持具本体の各部の構成、特に係合部の構成は実施形態の構成に限られるものではなく、例えば、一対の分割本体２１のそれぞれの係合部２３の構成を相違させてもよい。ここでは、図６に示すように、同図上側の一方の分割本体２１Ａの係合部２３Ａと、同図下側の他方の分割本体２１Ｂの係合部２３Ｂの径寸法を相違させている。一方の係合部２３Ａは内径寸法Ｒ１の係合穴に係合可能とされ、他方の係合部２３Ｂはこれよりも大きな内径寸法Ｒ２の係合穴に係合可能とされている。

一方、これら一対の分割本体２１Ａ，２１Ｂの胴部２２の構成は同じであり、係合部２３Ａ，２３Ｂの構成のみが相違する。したがって、一対の分割本体２１Ａ，２１Ｂの両胴部２２を前記したと同様に組み立てることができる。この組み立てられた基板支持具によれば、回路基板Ｋ１の係合穴Ｈ１とシャーシＫ２の係合穴Ｈ２のそれぞれの内径寸法が相違する場合においても、係合部２３Ａ，２３Ｂが各係合穴Ｈ１，Ｈ２に好適に係合されるので、回路基板Ｋ１をシャーシＫ２に対して好適に支持することができる。

あるいは、図７に示すように、同図上側の一方の分割本体２１Ｃの係合部２３Ｃと、同図下側の他方の分割本体２１Ｄの係合部２３Ｄの突出寸法を相違させてもよい。一方の係合部２３Ｃは突出寸法Ｌ１であり、他方の係合部２３Ｄはこれよりも大きな突出寸法Ｌ２とされている。

この場合においても、一対の分割本体２１Ｃ，２１Ｄの胴部２２の構成は同じであり、係合部２３Ｃ，２３Ｄの構成のみが相違する。したがって、一対の分割本体２１Ａ，２１Ｂの両胴部２２を前記したと同様に組み立てることができる。組み立てられた基板支持具によれば、係合部２３Ｃは板厚がＬ１の回路基板Ｋ１の係合穴Ｈ１に係合され、係合部２３Ｄは板厚がＬ２のシャーシＫ２の係合穴Ｈ２に係合される。これにより、回路基板Ｋ１とシャーシＫ２の板厚寸法が相違する場合においても本発明の支持具を適用することができる。

さらに、本発明においては、第１当接片３２と第２当接片３３を剛性の高い金属で形成している。具体的には、コイルバネ３１が圧縮されたときに生じる圧縮反力を受けて第１当接片３２と第２当接片３３が回路基板Ｋ１やシャーシＫ２に当接された場合でも、これら第１当接片３２と第２当接片３３が変形されることがない強度の剛性である。

このようにすることで、基板支持具１を、図７に示したように、板厚が相違する回路基板Ｋ１とシャーシＫ２に適用した場合でも、第１当接片３２と第２当接片３３はそれぞれ板厚方向に移動されるのみであり、同図の左右方向に変形されることがなく、第１当接片３２の幅寸法Ｗ１と第２当接片３３の幅寸法Ｗ２は、それぞれ所定の寸法に保持される。これにより、各当接片３２，３３は、対応する導電部Ｄ１，Ｄ２の表面に対して滑動されることがなく、安定した電気接続の状態が保持される。また、回路基板Ｋ１やシャーシＫ２に搭載されている隣接部品と干渉するようなこともない。

なお、図示は省略するが、係合片の一部に手操作により係合片と係合穴との係合を解除するための解除片を設けた構成の係合部として構成してもよく、リユースを実現することができる。

回路基板とシャーシとの支持間隔を変更する場合には、長さが異なる胴部を有する分割本体を用いればよい。この場合においては、変更前と同じ導電部材を利用することができる。特に、コイルバネについては、その弾性変形の範囲内であれば同じコイルバネが利用できる。変更する前のコイルバネが前記した弾性変形の範囲を越える場合には、コイルバネのみを好適な弾性変形の範囲のものに変更すればよく、この場合でも第１当接片と第２当接片は同一の当接片を利用することができる。

実施形態では、第１当接片と第２当接片の形状を相違しているが、いずれか一方の当接片の形状に統一してもよい。このようにすれば、同じ当接片を本発明における第１当接片と第２当接片として兼用できるので、部品点数を削減し、さらなる低コスト化が実現できる。

実施形態では、本発明の基板支持具の支持対象としての第１基板と第２基板をそれぞれシャーシと回路基板で構成した例について説明したが、相互に電気接続することが要求される基板であれば、これらの基板に限られるものではない。また、実施形態において記載したシャーシは、基板を内装するケース、あるいはハウジングと称する筐体として構成されてもよい。

１ 基板支持具
２ 支持具本体
３ 導電部材
２１ 分割本体
２２ 胴部
２３，２３Ａ～２３Ｄ 係合部
２４ 端壁
２５ 側壁
２６ 側柱
２７ 主柱
２８ 係合片
３１ コイルバネ
３２ 第１当接片
３３ 第２当接片
Ｋ１ 第１基板（回路基板）
Ｋ２ 第２基板（シャーシ）
Ｈ１，Ｈ２ 係合穴
Ｄ１，Ｄ２ 導電部

Claims (5)

1. 絶縁材で形成された支持具本体と、前記支持具本体に内挿された導電部材とを備え、第１基板を第２基板に支持しかつ相互に電気接続する基板支持具であって、前記支持具本体は２つの分割本体で構成され、前記分割本体は互いに組み合わされて一体化される胴部と、前記第１基板又は前記第２基板に係合される係合部を備え、前記導電部材は前記第１基板の導電部に当接される第１当接片と、前記第２基板の導電部に当接される第２当接片と、これら第１当接片と第２当接片の間に介装されるコイルバネとを備え、前記分割本体の胴部は端壁と側壁を備え、当該端壁の外面に前記係合部が設けられ、２つの分割本体が組み合わされたときに端壁と側壁とで囲まれる内部に前記導電部材を内挿する内室が構成されることを特徴とする基板支持具。
2. 前記２つの分割本体は同一形状の胴部と係合部で構成される請求項１に記載の基板支持具。
3. 前記２つの分割本体は同一形状の胴部と、異なる形状の係合部で構成される請求項１に記載の基板支持具。
4. 前記第１当接片、前記第２当接片、前記コイルバネはそれぞれ金属で形成されて前記支持具本体の内室に内挿され、前記第１当接片と前記第２当接片の各一部はそれぞれ前記支持具本体の外部に突出される請求項１ないし３のいずれかに記載の基板支持具。
5. 前記第１当接片と前記第２当接片はそれぞれ前記コイルバネの圧縮反力を受けたときに変形されることがない剛性の高い金属で形成される請求項４に記載の基板支持具。

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