特許 6707973 プリント基板への電気部品の固定方法、並びに、該固定方法に用いられるプリント基板、電気部品および補助プリント基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6707973

(24)【登録日】2020年5月25日

(45)【発行日】2020年6月10日

(54)【発明の名称】プリント基板への電気部品の固定方法、並びに、該固定方法に用いられるプリント基板、電気部品および補助プリント基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/18 20060101AFI20200601BHJP

【ＦＩ】

   H05K1/18 N

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-87879(P2016-87879)

(22)【出願日】2016年4月26日

(65)【公開番号】特開2017-199750(P2017-199750A)

(43)【公開日】2017年11月2日

【審査請求日】2019年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(72)【発明者】

【氏名】小太刀 圭一

(72)【発明者】

【氏名】青木 功

【審査官】 鹿野 博司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１２２８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２４２６１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １／１８

Ｈ０５Ｋ ３／３４

Ｈ０５Ｋ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

接続端子を有した電気部品をプリント基板に固定する方法において、
前記接続端子を有した面と同じ電気部品の面に、先端部が折り曲げられたＬ字状の固定脚を設け、
前記プリント基板に、前記固定脚が挿入可能な係合孔と、前記先端部の折り曲げ方向に沿って延びたスリット状のスルーホールと、を形成し、
前記接続端子および前記固定脚を前記スルーホールおよび前記係合孔にそれぞれ挿入し、
前記固定脚の先端部が前記係合孔の開口縁と係合するように前記電気部品を前記プリント基板の面に沿って移動させ、
前記プリント基板に、補助端子を設け、
前記接続端子および前記補助端子に対応した円形の第２のスルーホールおよび円形の第３のスルーホールを有するとともに、両スルーホールを接続するパターンを有してなる補助プリント基板を設け、
前記接続端子および前記補助端子を前記第２のスルーホールおよび前記第３のスルーホールにそれぞれ挿入し、
前記接続端子および前記補助端子を前記補助プリント基板にはんだ付けにより固定する、プリント基板への電気部品の固定方法。

【請求項2】

前記補助プリント基板に、前記プリント基板を貫通して前記電気部品側に突出する突出部を設け、前記突出部が、前記電気部品の側面に接することで前記電気部品を拘束するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のプリント基板への電気部品の固定方法。

【請求項3】

請求項１または２の固定方法に用いられるプリント基板。

【請求項4】

請求項１または２の固定方法に用いられる電気部品。

【請求項5】

前記電気部品は、４つの接続端子および４つの固定脚を備えることを特徴とする請求項４に記載の電気部品。

【請求項6】

請求項１または２の固定方法に用いられる補助プリント基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接続端子を有した電気部品をプリント基板に固定する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、電気部品をプリント基板に固定する電気部品取付構造が開示されている。この電気部品は、裏面から、断面概ね円形の複数の接続端子が延びている。また、プリント基板には、電気部品の複数の接続端子に対応した複数のスルーホールがそれぞれ形成されており、各スルーホール間には、パターンが配線されている。プリント基板の各スルーホールに電気部品の各接続端子を挿入した上で両者をはんだ付けすることにより、電気部品は、プリント基板に固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１３４２２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の電気部品取付構造では、電気部品の接続端子がプリント基板の対応したスルーホールに挿入されてはんだ付けにより固定されているだけなので、輸送時に発生する振動や外部からの力により、接続端子とプリント基板との間のはんだ固定部に集中的に負荷がかかり、電気部品の接続端子の破損やプリント基板からの電気部品の離脱が生じる虞がある。

【0005】

また、比較的大型で重量のある電気部品をプリント基板にはんだ付けにより固定する場合には、はんだ固定部にかかる負荷がさらに大きくなるので、上述した接続端子の破損や電気部品の離脱の問題が、より顕著なものとなる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明では、接続端子を有した電気部品をプリント基板に固定する方法において、前記接続端子を有した面と同じ電気部品の面に、先端部が折り曲げられたＬ字状の固定脚を設け、前記プリント基板に、前記固定脚が挿入可能な係合孔と、前記先端部の折り曲げ方向に沿って延びたスリット状のスルーホールと、を形成する。そして、前記接続端子および前記固定脚を前記スルーホールおよび前記係合孔にそれぞれ挿入し、前記固定脚の先端部が前記係合孔の開口縁と係合するように前記電気部品を前記プリント基板の面に沿って移動させる。

【0007】

従って、本発明の固定方法では、プリント基板への電気部品の固定を、接続端子およびＬ字状の固定脚の双方を介して行う。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、Ｌ字状の固定脚の先端部が係合孔の開口縁に機械的に係合して支持されるとともに、プリント基板と電気部品との固定箇所が、プリント基板と固定脚との間の固定部の分だけ増加するので、プリント基板に対する電気部品の固定強度が増加する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】（ａ）は、一実施例の電気部品の底面図であり、（ｂ）は、電気部品の側面図である。

【図2】図１（ｂ）の電気部品の下側の固定脚周辺の拡大図である。

【図3】（ａ）は、一実施例のプリント基板を裏面側から見た図であり、（ｂ）は、プリント基板の側面図である。

【図4】一実施例の固定方法における電気部品の挿入工程を示しており、（ａ）は、プリント基板の裏面側から見た図であり、（ｂ）は、側面図である。

【図5】一実施例の固定方法における電気部品の移動工程を示しており、（ａ）は、プリント基板の裏面側から見た図であり、（ｂ）は側面図である。

【図6】一実施例の固定方法のはんだ付け工程を示しており、（ａ）は、プリント基板の裏面側から見た図であり、（ｂ）は側面図である。

【図7】（ａ）は、第２の実施例のプリント基板の裏面側から見た図であり、（ｂ）は、プリント基板の側面図である。

【図8】（ａ）は、第２の実施例の補助プリント基板の裏面側から見た図であり、（ｂ）は、補助プリント基板の側面図である。

【図9】第２の実施例の固定方法における補助プリント基板の取付工程を示す斜視である。

【図10】補助プリント基板の取付後の電気部品、プリント基板および補助プリント基板の配置を示す説明図であり、（ａ）は、補助プリント基板の裏面側から見た図であり、（ｂ）は、側面図である。

【図11】第２の実施例のはんだ付け工程を示しており、（ａ）は、補助プリント基板の裏面側から見た図であり、（ｂ）は側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について説明する。

【0011】

図１には、本発明の固定方法に用いられる電気部品１が示されている。電気部品１は、例えば、パルストランスやコンデンサ等である。電気部品１は、上壁面２、下壁面３および４つの側壁面４，４，４，４を有している。上壁面２には、図１（ｂ）に示すように、図示せぬプラグを挿入するためのコネクタ５が取り付けられている。

【0012】

また、下壁面３には、金属製の４つの接続端子６，６，６，６が設けられており、これらの接続端子６，６，６，６は、図１（ａ）に示すように、矩形の下壁面３の４つの角部７，７，７，７付近にそれぞれ位置している。各接続端子６は、円柱状をなしており、図１（ｂ）に示すように、下壁面３と概ね直交するように下壁面３から延びている。

【0013】

さらに、接続端子６を有した下壁面３には、金属製の４つの固定脚８，８，８，８が設けられている。４つの固定脚８，８，８，８は、図１（ａ）に示すように、矩形の下壁面３の４つの角部７，７，７，７にそれぞれ位置している。４つの固定脚８，８，８，８は、実質的に同じ形状に形成されており、各固定脚８は、四角柱状をなす部材の先端部を折り曲げることにより全体として概ねＬ字状をなしている。従って、各固定脚８は、図２に示すように、下壁面３と概ね直交して延びる基部９と、下壁面３と概ね平行となるように下方に折り曲げられた先端部１０と、を備えている。

【0014】

図１（ａ）の上側の２つの固定脚８，８では、図１（ｂ）に示すように、各基部９の上側面９ａが上側の側壁面４と同一平面上にあり、各先端部１０は、該側壁面４よりも下方に延びている。一方、図１（ａ）の下側の２つの固定脚８，８では、図１（ｂ）に示すように、各基部９の下側面９ｂが下側の側壁面４と同一平面上にあり、各先端部１０は、下側の側壁面４よりも下方に延びている。従って、電気部品１を下壁面３側から見ると、図１（ａ）に示したように、上側の２つの固定脚８，８の先端部１０，１０は、下壁面３の上側の角部７，７内にそれぞれ位置しているが、下側の固定脚８，８の先端部１０，１０は、下壁面３の下側の角部７，７よりも外側に突出している。

【0015】

ここで、図２において、先端部１０を含む固定脚８の図１の上下方向に沿った長さ（以下、「固定脚上下方向長さ」と称す）を「Ｌ１」する。

【0016】

また、図２に示すように、電気部品１の下壁面３と固定脚８の先端部１０との間の距離を「Ｄ」とする。距離Ｄは、後述するプリント基板１１の厚さＴ（図３（ｂ）等参照）に対応するように設定されている。

【0017】

次に、図３を参照して、上記電気部品１が取り付けられるプリント基板１１について説明する。プリント基板１１は、例えば合成樹脂基板からなり、印刷形成された適宜な回路を備えている。プリント基板１１は、取付時に電気部品１の下壁面３側となる表面（図３（ｂ）の右側の面）１１ａと、この表面１１ａと反対側の裏面（図３（ｂ）の左側の面）１１ｂと、を有している。プリント基板１１には、上記電気部品１の４つの固定脚８，８，８，８に対応した位置に、スリット状の４つの係合孔１２，１２，１２，１２がそれぞれ形成されている。係合孔１２は、概ね長方形をなしており、図３（ａ）の上下方向に沿って延びている。係合孔１２の長辺１３の長さＬ２は、固定脚上下方向長さＬ１よりも多少大きくなるように設定されている。係合孔１２の短辺１４の長さＬ３は、固定脚８の幅Ｗ（図１（ａ）参照）に対応している。従って、各係合孔１２は、固定脚８の先端部１０が挿入可能となっている。

【0018】

同様に、プリント基板１１には、上記電気部品１の円柱状の４つの接続端子６，６，６，６に対応した位置に、スリット状の４つのスルーホール１５，１５，１５，１５がそれぞれ形成されている。各スルーホール１５は、長円形をなしており、係合孔１２と平行に延びている。換言すれば、スルーホール１５は、係合孔１２に固定脚８を挿入したときの固定脚８の折り曲げ方向（先端部１０が延びる方向）に沿って延びている。スリット状のスルーホール１５の図３の上下方向に沿った長さＬ４は、係合孔１２の長辺１３の長さＬ２から基部の上側面９ａと下側面９ｂとの間の長さを減算したものよりも多少大きくなるように設定されている。スルーホール１５の図３（ａ）の左右方向に沿った長さＬ５は、断面概ね円形の接続端子６の直径に対応している。

【0019】

なお、図３（ｂ）において、係合孔１２は、破線で示されており、一方、スルーホール１５は、一点鎖線で示されている。

【0020】

次に、本発明の一実施例における上記プリント基板１１への上記電気部品１の固定方法について説明する。

【0021】

まず、図４（ｂ）に示すように、電気部品１の各接続端子６および各固定脚８を、プリント基板１１の対応したスルーホール１５および係合孔１２にそれぞれ挿入する。各接続端子６および各固定脚８の挿入は、表面１１ａおよび裏面１１ｂが概ね垂直方向に延びる向きでプリント基板１１を配置した上で、図４（ｂ）の右側から左側へ向かう方向（挿入方向Ａ）に電気部品１を移動させることにより行われる。各接続端子６および各固定脚８を挿入した状態では、図４（ｂ）に示すように、接続端子６は、長円形のスルーホール１５の上端部１５Ａに位置しており、一方、固定脚８の基部９は、概ね長方形の係合孔１２の上端部１２Ａに位置している。つまり、接続端子６および固定脚８は、スルーホール１５および係合孔１２にそれぞれ遊嵌されている。

【0022】

なお、図４（ｂ）の側面図において、実際には、係合孔１２内の固定脚８の基部９およびスルーホール１５内の接続端子６は隠れているが、説明の便宜上、これらの基部９および接続端子６を実線で示してある。

【0023】

次に、図５（ｂ）に示すように、電気部品１の固定脚８の先端部１０が係合孔１２の下端部１２Ｂで係合孔１２の開口縁１８と係合するように、電気部品１をプリント基板１１の表面１１ａに沿って下方（移動方向Ｂ）に移動させる。電気部品１の移動後には、厚さＴを有したプリント基板１１が、厚さＴに対応した距離Ｄだけ互いに離間した電気部品１の下壁面３と固定脚８の先端部１０との間に挟まれた状態となる。

【0024】

そして、図６（ａ）に示すように、プリント基板１１の裏面１１ｂ側から、ドットで示すはんだ付けにより、各接続端子６とプリント基板１１とを互いに固定する。これにより、接続端子６は、プリント基板１１に電気的に接続される。

【0025】

同様に、プリント基板１１の裏面１１ｂ側から、同じくドットで示すはんだ付けにより、各固定脚８とプリント基板１１とを互いに固定する。

【0026】

上記のように、本実施例では、接続端子６および概ねＬ字状の固定脚８を介してプリント基板１１に電気部品１をはんだ付けにより固定するので、固定脚８の先端部１０と係合孔１２の開口縁１８との機械的な係合による支持が得られるとともに、プリント基板１１と電気部品１との固定箇所を、プリント基板１１と固定脚８との間の付加的なはんだ固定部の分だけ増加させることができる。これにより、プリント基板１１に対する電気部品１の固定強度が増加し、プリント基板１１と接続端子６との間のはんだ固定部にかかる負荷が軽減される。従って、輸送時の振動や外部からの力によりプリント基板１１と接続端子６との間のはんだ固定部に集中的に負荷がかかり、接続端子６が破損して、電気部品１がプリント基板１１から離脱するという不具合を抑制することができる。なお、上記不具合は、例えば、プリント基板１１に比較的大型で重量のある電気部品、例えばパルストランスやコンデンサを固定する場合に、より顕著なものとなるが、付加的な固定箇所を提供する本実施例の固定方法は、このような場合にも対処することができる。

【0027】

次に、本発明の第２の実施例で用いられるプリント基板１１について説明する。第２の実施例のプリント基板１１は、図７（ａ）に示すように、各スルーホール１５の下端部１５Ｂから側方にオフセットした位置に、円柱状の補助端子１９を備えている。補助端子１９は、図７（ｂ）に示すように、プリント基板１１と概ね直交するようにプリント基板１１の裏面１１ｂから突出している。補助端子１９は、プリント基板１１内の図示せぬ回路と電気導通を生じさせるパターン２０に接続されている。

【0028】

また、プリント基板１１は、図７（ａ）に示すように、上側の２つの係合孔１２，１２の間に概ね長方形の２つの突出部用貫通穴２１，２１を有しており、各突出部用貫通穴２１は、各係合孔１２の長手方向と概ね直交するように延びている。

【0029】

次に、プリント基板１１への電気部品１の固定を強化する補助プリント基板２３について説明する。補助プリント基板２３は、例えば合成樹脂基板により形成されている。本実施例では、補助プリント基板２３は、プリント基板１１の裏面１１ｂ側から、プリント基板１１の上側の２つの係合孔１２，１２と、２つの突出部用貫通穴２１，２１および４つの補助端子１９，１９，１９，１９とを覆うことができる程度の大きさに形成されている。補助プリント基板２３は、取付時にプリント基板１１の裏面１１ｂと接する表面（図８（ｂ）の右側の面）２３ａと、この表面２３ａと反対側の裏面（図８（ｂ）の左側の面）２３ｂと、を有している。

【0030】

補助プリント基板２３には、上記電気部品１の４つの接続端子６，６，６，６に対応した位置に、円形の４つの接続端子用スルーホール２４，２４，２４，２４がそれぞれ形成されている。各接続端子用スルーホール２４は、円柱状をなす接続端子６に対応した口径を有している。

【0031】

さらに、補助プリント基板２３には、上記プリント基板１１の４つの補助端子１９，１９，１９，１９に対応した位置に、円形の４つの補助端子用スルーホール２５，２５，２５，２５がそれぞれ形成されている。各補助端子用スルーホール２５は、円柱状をなす補助端子１９に対応した口径を有している。

【0032】

図８（ａ）に示すように、接続端子用スルーホール２４と補助端子用スルーホール２５とは、パターン２６によって互いに接続されている。

【0033】

なお、接続端子用スルーホール２４および補助端子用スルーホール２５は、特許請求の範囲に記載の「第２のスルーホール」および「第３のスルーホール」にそれぞれ相当する。

【0034】

さらに、補助プリント基板２３は、電気部品１の上側の２つの固定脚８，８の先端部１０，１０との干渉を避けるように長方形の２つの固定脚用貫通穴２７，２７をそれぞれ備えている。

【0035】

また、補助プリント基板２３の表面２３ａには、板状の２つの突出部２８，２８が、図８（ｂ）に示すように、補助プリント基板２３と概ね直交する方向に突出して設けられている。２つの突出部２８，２８は、プリント基板１１の対応した２つの突出部用貫通穴２１，２１にそれぞれ挿入される。突出部２８の突出長さＬ６は、プリント基板１１の厚さＴよりも大きくなるように設定されている。そして、２つの突出部用貫通穴２１，２１は、電気部品１の最終的な取付位置における上側の側壁面４の位置に対応している。

【0036】

次に、第２の実施例の固定方法について説明する。第２の実施例における電気部品１の挿入工程および移動工程は、第１の実施例と同様である。電気部品１の移動後には、図９に示すように、プリント基板１１の長円形のスルーホール１５を貫通した接続端子６と、プリント基板１１の補助端子１９とは、図９の左右方向に互いに隣接しており、プリント基板１１の裏面１１ｂから突出している。

【0037】

図９に示した補助プリント基板２３の取付工程では、上記のように接続端子６および補助端子１９が突出したプリント基板１１に、補助プリント基板２３を取り付ける。このとき、上記接続端子６、補助端子１９および固定脚８の先端部１０が補助プリント基板２３の対応した接続端子用スルーホール２４、補助端子用スルーホール２５および固定脚用貫通穴２７に挿入されるように、図９の矢印Ｃで示す方向に補助プリント基板２３を移動させる。このとき、補助プリント基板２３に設けられた２つの突出部２８，２８は、プリント基板１１の対応した２つの突出部用貫通穴２１，２１にそれぞれ挿入される。

【0038】

プリント基板１１に補助プリント基板２３を取り付けた状態では、各突出部２８は、図１０（ｂ）に示すように、プリント基板１１の表面１１ａから電気部品１側に突出しており、突出部２８の下側面２８ａは、電気部品１の上側の側壁面４と接触している。

【0039】

そして、図１１（ａ）に示すように、補助プリント基板２３の裏面２３ｂ側から、各接続端子６および各補助端子１９を、補助プリント基板２３に対し、ドットで示すはんだ付けによりそれぞれ固定する。これにより、互いに対応する接続端子６と補助端子１９とが、パターン２６を介して電気的に接続される。また、補助端子１９がプリント基板１１内の図示せぬ回路と電気導通されているので、補助端子１９に電気的に接続された接続端子６は、プリント基板１１内の回路と電気導通される。

【0040】

上記のように、第２の実施例では、補助プリント基板２３に設けられた接続端子用スルーホール２４および補助端子用スルーホール２５に接続端子６および補助端子１９をそれぞれ挿入した上ではんだ付けを行うようにしたことから、はんだ付けを安定して行うことができる。

【0041】

また、第２の実施例では、補助プリント基板２３に設けられた突出部２８により電気部品１の上方への移動を拘束するようにしたことから、輸送時の振動や外部からの力により電気部品１にかかる負荷を軽減するとともに、固定脚８の係合がより確実に維持され、プリント基板１１に対する電気部品１の固定を強化することができる。

【0042】

なお、上記各実施例では、接続端子６、スルーホール１５、固定脚８および係合孔１２を４つずつ用いた例を開示したが、これらの構成要素の数は任意であり、例えば、接続端子６、スルーホール１５、固定脚８および係合孔１２を１つずつ用いた構成にも、本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0043】

１・・・電気部品
６・・・接続端子
８・・・固定脚
９・・・基部
１０・・・先端部
１１・・・プリント基板
１２・・・係合孔
１５・・・スルーホール
１９・・・補助端子
２０・・・パターン
２１・・・突出部用貫通穴
２３・・・補助プリント基板
２４・・・接続端子用スルーホール
２５・・・補助端子用スルーホール
２６・・・パターン
２８・・・突出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】