WO2018021085A1 - 回路基板固定構造、及び電気機器 - Google Patents

Abstract

回路基板固定構造１は、ネジ（６０）が螺合されている螺合孔（５２Ｂ）を有する第２径小部（５２）と、第２径小部（５２）の外形寸法よりも大きな内径寸法を有して第２径小部（５２）に外嵌する嵌合孔（３２Ｂ）を有する第１径小部（３２）と、第２径小部（５２）の外周面に対して相対的に移動しないようになっており、且つ、第２径小部（５２）の外形寸法よりも径大な第２径大部（５１）とを備えており、第１径小部（３２）は一方の端部には、ネジ（６０）が第２径小部（５２）の螺合孔（５２Ｂ）に螺合された状態で、ネジ（６０）の頭部（６０Ａ）が当接する固定部（３３）を備え、第１径小部（３２）の他方の端部には第１基板押圧部（３２Ａ）を有する。回路基板（１３）は　第２径小部（５２）の外形寸法よりも大きく、且つ、第２径大部（５１）の外形寸法よりも小さな内径寸法を有する基板孔（１３Ａ）を有し、第２径小部（５２）が基板孔（１３Ａ）に貫通した状態で、第１径小部（３２）の第１基板押圧部（３２Ａ）と第２径大部（５１）との間に挟持されている。

Description

回路基板固定構造、及び電気機器

　本明細書に開示された技術は、回路基板固定構造、及び電気機器に関する。

　電気接続箱において本体ケースとロアケースとの間に基板が配されており、基板は本体ケースかロアケースのいずれかに固定されている。この基板の固定構造の一例が特許文献１に開示されている。

　特許文献１において、ケース本体に固定用ボスが立設されており、補強板とフレキシブル基板とスペーサとに対してそれぞれに設けられているねじ用孔にねじを補強板側から挿入し、固定用ボスの固定用孔にねじ止めすることにより、補強板とフレキシブル基板とスペーサとをケース本体に固定している。

特開２０１１－２５０５６９号公報

　しかしながら、このような基板の固定構造によると、ねじ座面が補強板を押圧し、補強板に重ねられているフレキシブル基板にその押圧力がそのまま付加される。そのため、フレキシブル基板のねじが挿入されている固定用孔の周囲部分において、ねじ座面に対応する部分とその周囲にわたって押圧力を受けて、ひずみやよれ等が生じてしまう恐れがある。フレキシブル基板においてこのようにひずみやよれ等が生じてしまう部分には、回路配線を行うことができないため、実装面積が小さくなってしまう。

　本明細書に開示された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、回路基板における実装面積を小さくすることなく、回路基板の配線密度を向上させることができる、回路基板の固定構造、及びこれを用いた電気機器を提供することを目的とする。

　本明細書に開示された技術に係る基板固定構造は、ネジ山を備えた軸部の一の端部に軸部よりも径大な頭部を有するネジと、ネジの軸部が螺合された螺合孔を有する内筒部と、内筒部の外形寸法よりも大きな内径寸法を有して内筒部に外嵌する嵌合孔を有する外筒部であって、外筒部の一方の端部には、ネジの軸部が内筒部の螺合孔に螺合された状態で、ネジの頭部が当接する被当接部を備え、外筒部の他方の端部には押圧部を有する外筒部と、内筒部の外周面に対して相対的に移動しないようになっており、且つ、内筒部の外形寸法よりも径大な径大部と、内筒部の外形寸法よりも大きく、且つ、径大部の外形寸法よりも小さな内径寸法を有する貫通孔を有し、内筒部が貫通孔に貫通した状態で、外筒部の押圧部と、径大部との間に挟持される回路基板とを備えている。

　上記の構成によれば下記の作用効果を得ることができる。回路基板の挿通孔に内筒部を挿通させた状態では、回路基板は径大部よりも奥方には挿通されないようになっている。この内筒部に外筒部を外嵌し、ネジの軸部を内筒部の螺合孔に螺合させると、ネジの頭部が外筒部の被当接部に当接し、これにより、外筒部がネジの頭部により押圧される。すると、外筒部の押圧部と、径大部とによって、回路基板が挟持される。これにより、回路基板を固定することができる。

　このとき、回路基板は、径大部と押圧部との間に挟持されるので、径大部と押圧部の寸法を変更することにより、回路基板に圧力が加えられる領域の面積を、小さくすることができる。この結果、回路基板のうち導電パターンを形成することのできない領域を小さくすることができるので、回路基板の配線密度を向上させることができる。

　上記の構成に加えて、径大部は内筒部の外周面に一体に形成されていてもよい。このような構成によれば、径大部と、内筒部とを別部品で構成する場合に比べて、部品点数を減少させることができる。

　本明細書に開示された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。

　径大部は内筒部の外周面に一体に形成されていることが好ましい。

　上記の構成によれば、径大部と内筒部とを別部品で構成する場合に比べて、部品点数を削減することができる。

　また、本明細書に開示された電気機器は、上記の回路基板固定構造と、外筒部を備えた第１底板部を有する第１ケースと、内筒部を備えた第２底板部を有する第２ケースと、を備え、ネジの軸部を内筒部の螺合孔に螺合することにより第１ケースと前記第２ケースとが一体に組み付けられるようになっている電気機器。

　上記の構成によれば、電気機器が備える回路基板の配線密度を向上させることができる。

　本明細書に開示された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。

　第１底板部の側縁から立ち上がる第１側壁部には第１爪部が形成されており、第２底板部の側縁から立ち上がる第２側壁部には、第１爪部に対応する位置に、第１爪部と係合する第２爪部が設けられていることが好ましい。

　上記の構成によれば、第１ケースの第１爪部と、第２ケースの第２爪部とを係合させることにより、ネジ止めに先立って、第１ケースと第２ケースとを仮組みすることができる。

　第１爪部と前記第２爪部とが係合した状態で、外筒部の押圧部は回路基板に当接していることが好ましい。

　上記の構成によれば、第１ケースの第１爪部と、第２ケースの第２爪部とを係合させた状態で、回路基板は、外筒部の押圧部によって、径大部側に押圧されるようになっている。これにより、第１ケースと第２ケースとを仮組みした状態で、回路基板ががたつくことを抑制することができる。

　本発明によれば、回路基板における実装面積を小さくすることなく、簡単な構成で回路基板の固定構造を実現することができ、回路基板の配線密度を向上させることができる。

一実施形態に係る電気機器を表す平面図 第１ケースを表す斜視図 第２ケースを表す斜視図 第２ケースと回路基板が配置されている第１ケースを表す斜視図 仮組みされている第１ケースと第２ケースを表す斜視図 回路基板が配されている第１ケースを表す断面図 仮組みされている第１ケースと第２ケースを表す断面図 ネジ止めされている第１ケースと第２ケースを表す断面図であり、図１のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図 比較例における第１ケースと第２ケースを表す断面図

　本明細に開示された技術の一実施形態を図１ないし図８を参照して説明する。本実施形態において図１、４及び５に示す電気機器１０は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であって、バッテリー等の電源から、各種車載電装品への電力の供給及び供給電力の制御等を行うものである。

　電気機器１０は、図４に示すように、板状の回路基板１３と、回路基板１３が配される第１ケース１１と、回路基板１３を覆うように第１ケース１１に取り付けられる第２ケース１２と、を備える。第１ケース１１には複数のコネクタ１５が配されている。

　回路基板１３は、図４に示すように、略長方形状をなす。回路基板１３の表面及び裏面の双方又は一方にはプリント配線技術により図示しない導電パターンが形成されている。また、回路基板１３には、回路基板１３を第１ケース１１第２ケース１２に固定する際に用いられる基板孔１３Ａ(貫通孔)が複数設けられている。

　第１ケース１１は、図２に示すように、略箱型形状をなしており、略長方形の第１底板部２０とその４辺から立ち上がって形成されている第１側壁部２１とを有している。第１側壁部２１の外側面には、第２ケース１２と仮組みする際に用いられる複数の第１爪部２３が設けられている。また、第１底板部２０からは複数の第１筒部３０が突出して形成されている。本実施例においては、コネクタ１５が配されている付近の２つの第１側壁部２１の近傍に４つの第１筒部３０が設けられている。

　第２ケース１２は、図３に示すように、第１ケース１１と同様な略箱型形状をなしており、略長方形の第２底板部４０とその４辺から立ち上がって形成されている第２側壁部４１とを有している。第２側壁部の内側面には、第１ケース１１の第１爪部２３と係合される第２爪部４３が設けられている。第２爪部４３は第１爪部２３と同数個設けられている。また、第２底板部４０からは複数の第２筒部５０が突出して形成されている。第１筒部３０と同数の第２筒部５０が、第１筒部３０に対応した位置に設けられている。

　次に、図６ないし図８を参照して、回路基板固定構造１の構成について詳細に説明する。

　第１ケース１１における第１筒部３０の構成について説明する。第１筒部３０は、内部は空洞の円筒形であり、第１底板部２０近傍の基端部側において配されている第１径大部３１と、第１径大部３１から連なって第１筒部３０の先端側に配されている第１径小部３２（外筒部）とを有する。第１径大部３１は第１径小部３２よりも径寸法が大きい。第１径大部３１は第１底板部２０において開口しており第１底板孔３１Ｃを有する。

　第１径大部３１と第１径小部３２との連結部分において、第１径小部３２の一方の端部には第１筒部３０の内周面から内側に向かって突出して固定部３３（被当接部）が設けられており、固定部３３は第１径大部３１、第１径小部３２内の全周にわたって設けられている。固定部３３の内周縁において第１ネジ挿入孔３１Ｂが形成されている。

　第１径小部３２の先端側は開口しており、内部に後述する第２径小部５２を挿入する嵌合孔３２Ｂ（嵌合孔）が設けられており、第１径小部３２の他方の端部である先端部には第１基板押圧部３２Ａ（押圧部)を有している。

　第１ケース１１の第１側壁部２１に設けられている第１爪部２３について説明する。図２に示すように本実施例において、第１爪部２３は４つの第１側壁部２１の外側面に設けられている。第１爪部２３は、図６に示すように、第１側壁部２１の先端部に設けられており、第１側壁部２１の先端に向かってテーパ状に形成されている。

　第２ケース１２における第２筒部５０の構成について説明する。第２筒部５０は、内部は空洞の円筒形であり、第２底板部４０近傍の基端部側において配されている第２径大部５１（径大部）と、第２径大部５１から連なって第２筒部５０の先端側に配されている第２径小部５２（内筒部）とを有する。第２径大部５１は第２径小部５２の外形寸法よりも径寸法が大きく、第２底板部４０において開口しており第２底板孔５１Ｂを有する。また、第２径大部５１は第２径小部５２の外周面に対して相対的に移動しないように構成されている。本実施例において、第２径大部５１は第２径小部５２の外周面に一体に形成されているが、第２径大部５１の内部空間と第２径小部５２の内部空間は連通していない。

　第２径大部５１と第２径小部５２との連結部分の外周面において、第２径大部５１は第２径小部５２よりも外側に突出して段差部を形成しており、その段差部は第２基板押圧部５１Ａである。第２径小部５２は、先端部が開口しており、内部にネジ山を有するネジ６０が螺合される螺合孔５２Ｂ（螺合孔）を有している。第２径小部５２の先端部は第２筒部当接部５２Ａであり、ネジ６０が螺合孔５２Ｂに螺合された状態で、固定部３３に当接する。具体的には、ネジ６０が螺合孔５２Ｂに螺合された状態で、第２筒部当接部５２Ａは固定部３３の嵌合孔３２Ｂ側の面に当接する。

　第１径小部３２の内径寸法は第２径小部５２の外形寸法よりも大きく、第１径小部３２は第２径小部５２に外嵌するように配されている。

　第２ケース１２の第２側壁部４１に設けられている第２爪部４３について説明する。図３に示すように本実施例において、第２爪部４３は４つの第２側壁部４１の内周面に設けられている。第２爪部４３は、図７に示すように、第２側壁部４１の中央部において内側に突出して設けられており、第２側壁部４１の先端に向かって下降するように傾斜して形成されている。

　次に、図４ないし図８を参照して、回路基板１３と、第１ケース１１と、第２ケース１２とを組み付ける工程における基板固定構造を説明する。

　まず、図４及び図６に示すように、各基板孔１３Ａが対応する各嵌合孔３２Ｂに合致するように回路基板１３を第１ケース１１上に載置する。その後、図７に示すように、各第２径小部５２を基板孔１３Ａを介して対応する嵌合孔３２Ｂに挿入して、第２ケース１２を第１ケース１１に対して位置決めする。

　図７に示されるように、第１側壁部２１と第２側壁部４１は第２側壁部４１が外側に配されるように重ね合うように配されている。このとき、第１ケース１１と第２ケース１２とは、第１爪部２３と第２爪部４３とにより仮組みされている。

　詳細には、第１ケース１１に第２ケース１２が組み付けられる際、第２側壁部４１が下方に移動する。すると、第２爪部４３はその傾斜面が第１爪部２３の傾斜面に沿って移動し、第１爪部２３の第１爪段差部２４を乗り越えると、第２爪部４３の第２爪段差部４４とが互いに係止される。この状態では、図７において、第１ケース１１は上方向にのみ移動可能であり、第２ケース１２は下方向にのみ移動可能であり、互いに外れる方向には移動不可能となっている。

　このように、第１ケース１１と第２ケース１２とが仮組みされると、図７に示されるように、第１ネジ挿入孔３１Ｂは螺合孔５２Ｂに合致して、第１ネジ挿入孔３１Ｂを介して螺合孔５２Ｂと第１径大部３１とは連通している。第１基板押圧部３２Ａの先端部は回路基板１３に当接しており、具体的には、基板孔１３Ａの孔縁部に当接している。第２径大部５１の第２基板押圧部５１Ａは回路基板１３に当接しており、具体的には、基板孔１３Ａの孔縁部に当接している。つまり、第２径大部５１の第２基板押圧部５１Ａと第１基板押圧部３２Ａとにより、回路基板１３を挟んでいる。この状態では、固定部３３と第２筒部当接部５２Ａとの間には小さな隙間が空いている状態である。

　その後、ネジ止めを行うために、図５及び図８に示すように仮組みされている第１ケース１１と第２ケース１２を上下方向について反転させる。ここで、第１ケース１１と第２ケース１２とは仮組みされていて、互いに外れる方向には動くことはないので、反転動作中に第１ケース１１と第２ケース１２とが外れてしまうことはない。さらに、第２径大部５１の第２基板押圧部５１Ａと第１基板押圧部３２Ａとにより、回路基板１３を挟んでいるので、回路基板１３ががたつくことが抑制される。

　図８に示す反転した状態で、ネジ６０を第１ネジ挿入孔３１Ｂを介して螺合孔５２Ｂ内に挿入して螺合する。すると、固定部３３と第２筒部当接部５２Ａとの間の小さな隙間はなくなり、第１ケース１１と第２ケース１２とは強固に固定される。また、このネジ６０の螺合によって、頭部６０Ａが固定部３３を押圧し、その押圧力は第１径小部３２を介して第１基板押圧部３２Ａに伝わる。その押圧力によって、第１基板押圧部３２Ａは第２基板押圧部５１Ａとの間で回路基板１３を挟みこんで固定することができる。

　ここで、図９を参照して、本実施例における第１径小部３２及び第２径小部５２を有しない基板固定構造を比較例として説明する。

　比較例においては、第１ケース１１１の第１底板部１４０から突出して設けられている第１筒部１１１Ａの端部にはネジ孔が設けられており、回路基板１１３の対応する位置に基板孔が設けられている。第２ケース１１２の第２底板部１２０から突出して設けられている第２筒部１１２Ａの突出端部は開口しており、その内部にネジ挿入孔を有している。

　比較例において、第１筒部１１１Ａの第１基板押圧部１１１Ｃと第２筒部１１２Ａの突出端部との間で回路基板１１３を挟んでおり、その状態でネジ６０が螺合される。ネジ孔と基板孔を介してネジ６０が第２筒部１１２Ａ内のネジ挿入孔に螺合されつつ挿入されると、ネジ６０の頭部からの押圧力が第１基板押圧部１１１Ｃに付加され、その押圧力によって第１基板押圧部１１１Ｃと第２筒部１１２Ａの突出端部との間で回路基板１１３を挟みこんで固定している。

　比較例において、第１ケース１１１と回路基板１１３との当接部Ａ１には、ネジ止めによって第１ケース１１１からの押圧力が加わりひずみ等が発生してしまうため、導電パターンを形成することができない。比較例においては、回路基板１１３における当接部Ａ１は、基板孔の孔縁の周囲において広い範囲にわたっており、回路基板１１３において直径Ａ２の範囲において配線を行うことができず、回路基板１１３における実装面積が狭くなってしまう。このように比較例においては、ネジ止め位置と回路基板１１３の固定位置が接近しているため、第１ケース１１１と回路基板１１３との当接部Ａ１は大きくなってしまう。

　一方、本実施例においては、図８に示すように、第１径小部３２と第２径小部５２とを配することにより、ネジ６０の螺合により付加される押圧力がかかるネジ止め位置と、第１径小部３２の第１基板押圧部３２Ａが基板に当接している回路基板の固定位置を離すことができる。そのため、回路基板１３における当接部Ｂ１は、基板孔１３Ａの孔縁の周囲において狭い範囲におさまっており、配線を行うことができない範囲は直径Ｂ２の小さい範囲におさまっている。

　本実施例においては、比較例の構成において用いられるネジと同じサイズのネジ６０を使って回路基板１３を固定することができるとともに、回路基板１３において導電パターンを形成できない範囲を小さくすることができるため、実装面積を広く確保することができる。

　本実施例によると、回路基板１３の基板孔１３Ａに第２径小部５２を挿通させた状態では、回路基板１３は第２径大部５１よりも奥方には挿通されないようになっている。第１径小部３２を外嵌し、ネジ６０の軸部６０Ｂを第２径小部５２の螺合孔５２Ｂに螺号させると、ネジ６０の頭部６０Ａが第１径小部３２の固定部３３に当接し、これにより、第１径小部３２がネジ６０の頭部６０Ａにより押圧される。すると、第１径小部３２の第１基板押圧部３２Ａと第２径大部５１によって回路基板１３が挟持される。これにより、回路基板１３を固定することができる。

　このとき、回路基板１３は第２径大部５１と第１基板押圧部３２Ａとの間に挟持されるので、第２径大部５１と第１基板押圧部３２Ａの寸法を変更することにより、回路基板１３に圧力が加えられる領域の面積を小さくすることができる。この結果、回路基板１３のうち導電パターンを形成することができない領域を小さくすることができるので、回路基板１３の配線密度を向上させることができる。

　また、本実施形態においては、第２径大部５１は第２径小部５２の外周面に一体に形成されている。これにより、第２径大部５１と第２径小部５２とを別部品で構成する場合に比べて、部品点数を削減することができる。

　また、本実施形態によれば、電気機器１０は、第１径小部３２を備えた第１底板部２０を有する第１ケース１１と、第２径小部５２を備えた第２底板部４０を有する第２ケース１２と、を備え、ネジ６０の軸部６０Ｂを第２径小部５２の螺合孔５２Ｂに螺合することにより第１ケース１１と第２ケース１２とが一体に組み付けられるようになっている。これにより、電気機器１０が備える回路基板１３の配線密度を向上させることができる。

　また、本実施形態によれば、第１底板部２０の側縁から立ち上がる第１側壁部２１には第１爪部２３が形成されており、第２底板部４０の側縁から立ち上がる第２側壁部４１には、第１爪部２３に対応する位置に、第１爪部２３と係合する第２爪部４３が設けられている。これにより、第１ケース１１の第１爪部２３と、第２ケース１２の第２爪部４３とを係合させることにより、ネジ止めに先立って、第１ケース１１と第２ケース１２とを仮組みすることができる。

　また、本実施形態によれば、第１爪部２３と第２爪部４３とが係合した状態で、第１基板押圧部３２Ａは回路基板１３に当接している。これにより、第１ケース１１の第１爪部２３と、第２ケース１２の第２爪部４３とを係合させた状態で、回路基板１３は、第１基板押圧部３２Ａによって、第１径大部３１（固定部３３）側に押圧されるようになっている。これにより、第１ケース１１と第２ケース１２とを仮組みした状態で、回路基板１３ががたつくことを抑制することができる。

　＜他の実施形態＞
　本明細書に開示された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に開示された技術の範囲に含まれる。

　（１）本実施形態に係る電気機器１０はＥＣＵとしたが、これに限られず、電源から車載電装品に供給される電力をスイッチングする電気接続箱としてもよく、任意の電気機器とすることができる。

　（２）本実施形態においては、１つの電気機器１０に１つの回路基板１３が収容される構成としたが、これに限られず、１つの電気機器１０に複数の回路基板１３が収容される構成としてもよい。

　（３）本実施形態においては、第１爪部２３と第２爪部４３とが係合した状態で、固定部３３と第２筒部当接部５２Ａとの間には小さな隙間が空いている状態としたが、これに限られず、第１爪部２３と第２爪部４３とが係合した状態で、固定部３３と第２筒部当接部５２Ａとが当接していてもよい。

　（４）本実施形態においては、電気機器１０は、第１爪部２３と第２爪部４３を備える構成としたが、第１爪部２３と第２爪部４３は省略してもよい。

　１０：電気機器
　１１：第１ケース
　１２：第２ケース
　１３：回路基板
　１３Ａ：基板孔（貫通孔）
　２０：第１底板部
　２１：第１側壁部
　２３：第１爪部
　３０：第１筒部
　３１：第１径大部
　３２：第１径小部（外筒部）
　３２Ａ：第１基板押圧部（押圧部）
　３２Ｂ：嵌合孔
　３３：固定部（被当接部）
　４０：第２底板部
　４１：第２側壁部
　４３：第２爪部
　５０：第２筒部
　５１：第２径大部（径大部）
　５１Ａ：第２基板押圧部
　５２：第２径小部（内筒部）
　５２Ａ：螺合孔
　６０：ネジ
　６０Ａ：頭部
　６０Ｂ：軸部

Claims (5)

1. 　ネジ山を備えた軸部の一の端部に、前記軸部よりも径大な頭部を有するネジと、
   　前記ネジの前記軸部が螺合された螺合孔を有する内筒部と、
   　前記内筒部の外形寸法よりも大きな内径寸法を有して前記内筒部に外嵌する嵌合孔を有する外筒部であって、前記外筒部の一方の端部には、前記ネジの前記軸部が前記内筒部の前記螺合孔に螺合された状態で、前記ネジの前記頭部が当接する被当接部を備え、前記外筒部の他方の端部には押圧部を有する前記外筒部と、
   　前記内筒部の外周面に対して相対的に移動しないようになっており、且つ、前記内筒部の外形寸法よりも径大な径大部と、
   　前記内筒部の外形寸法よりも大きく、且つ、前記径大部の外形寸法よりも小さな内径寸法を有する貫通孔を有し、前記内筒部が前記貫通孔に貫通した状態で、前記外筒部の前記押圧部と、前記径大部との間に挟持される回路基板と、
   　を備えた回路基板固定構造。
2. 　前記径大部は前記内筒部の外周面に一体に形成されている、請求項１に記載の回路基板固定構造。
3. 　請求項１または請求項２に記載の回路基板固定構造を備えた電気機器であって、
   　前記外筒部を備えた第１底板部を有する第１ケースと、
   　前記内筒部を備えた第２底板部を有する第２ケースと、を備え、
   　前記ネジの前記軸部を前記内筒部の前記螺合孔に螺合することにより前記第１ケースと前記第２ケースとが一体に組み付けられるようになっている電気機器。
4. 　前記第１底板部の側縁から立ち上がる第１側壁部には第１爪部が形成されており、
   　前記第２底板部の側縁から立ち上がる第２側壁部には、前記第１爪部に対応する位置に、前記第１爪部と係合する第２爪部が設けられている、請求項３に記載の電気機器。
5. 　前記第１爪部と前記第２爪部とが係合した状態で、
   　前記前記外筒部の前記押圧部は前記回路基板に当接している、請求項４に記載の電気機器。

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