特許 7441641 基板取付構造および基板取付方法

(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】

(24)【登録日】2024-02-21

(45)【発行日】2024-03-01

(54)【発明の名称】基板取付構造および基板取付方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/14 20060101AFI20240222BHJP

【ＦＩ】

H05K7/14 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019227690

(22)【出願日】2019-12-17

(65)【公開番号】P2021097143

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-10-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】塚田 貴大

(72)【発明者】

【氏名】城 崇太

【審査官】原田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】実開平０６－０７９１８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１１／０８９６５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２９５７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－０６６０９０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状のホルダに対し基板を取り付ける基板取付構造であって、
前記ホルダに、同一直線上に複数個、当該ホルダの平面に対し立設するように設けられる壁部と、
前記基板に、当該基板を浮かせる荷重が作用する一辺の、前記壁部に対応する位置に設けられる凹部と、
前記基板の、前記一辺に対応する位置で折り返されることによって前記基板を浮かせる荷重が発生するフレキシブル基板と、
前記壁部に、前記基板に向けて折り曲げるように設けられ、前記基板の浮きに対し該基板を係止する係止部と
を備え、
前記基板は、
前記凹部を前記壁部に当接させた後、前記一辺を回転中心軸として前記ホルダと平行になるまで回転したうえで固定される、
基板取付構造。

【請求項2】

前記係止部は、前記壁部の基端側の延在方向に対し鈍角をなすように設けられる、
請求項１に記載の基板取付構造。

【請求項3】

前記ホルダは、
当該ホルダの平面に対し立設するように複数個設けられ、前記基板が前記ホルダと平行になった場合に、前記基板に形成された位置決め孔に挿入される位置決め爪を有する、
請求項１または２に記載の基板取付構造。

【請求項4】

前記位置決め爪は、頂点位置を前記回転中心軸に寄せた形状で立設するように設けられる、
請求項３に記載の基板取付構造。

【請求項5】

前記位置決め爪は、前記ホルダの平面から垂直に延伸するストレート部を有し、
前記ストレート部は、前記基板が前記ホルダと平行になった場合に、少なくとも前記位置決め孔の周壁部と干渉する長さを有する、
請求項３または４に記載の基板取付構造。

【請求項6】

板状のホルダに、同一直線上に複数個、当該ホルダの平面に対し立設するように設けられる壁部と、基板に、当該基板を浮かせる荷重が作用する一辺の、前記壁部に対応する位置に設けられる凹部と、前記基板の、前記一辺に対応する位置で折り返されることによって前記基板を浮かせる荷重が発生するフレキシブル基板と、前記壁部に、前記基板に向けて折り曲げるように設けられ、前記基板の浮きに対し該基板を係止する係止部とを備える基板取付構造を用いて、前記ホルダに対し前記基板を取り付ける基板取付方法であって、
前記凹部を前記壁部に当接させた後、前記一辺を回転中心軸として前記ホルダと平行になるまで前記基板を回転させたうえで前記基板を固定すること
を含む、基板取付方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、基板取付構造および基板取付方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、板金等のホルダに対し位置決めを行いつつ、容易に基板をホルダへ取り付けるための基板取付構造が提案されている。

【0003】

たとえば、特許文献１には、ホルダに設けた突起を基板の貫通孔へ係合することで基板の位置決めを行う構造において、ホルダから突出させたガイド部に基板を当接させながらガイド部を中心軸として基板を回転させることで、位置決め突起と基板貫通孔の位置を容易に合わせる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－００４７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来技術には、基板の浮きを抑えつつ容易に基板をホルダへ取り付けるうえで、さらなる改善の余地がある。

【0006】

たとえば、基板をホルダにねじ締結等で固定する前に、基板に対しては、鉛直上向きの荷重が負荷されることがある。かかる荷重は、基板とホルダとの間に設けられる、たとえばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）（以下、「フレキ」と記載する）や、板バネ、放熱シート等の反力によるものである。

【0007】

上述した従来技術では、こうした場合に基板が浮き上がり、基板を固定する前に位置決め突起と基板貫通孔の係合が外れてしまうので、ねじ締結が完了するまでの間、作業者や治具によって基板を押さえておく必要があった。

【0008】

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、基板の浮きを抑えつつ容易に基板をホルダへ取り付けることができる基板取付構造および基板取付方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

実施形態の一態様に係る基板取付構造は、板状のホルダに対し基板を取り付ける基板取付構造であって、壁部と、凹部と、フレキシブル基板と、係止部とを備える。前記壁部は、前記ホルダに、同一直線上に複数個、当該ホルダの平面に対し立設するように設けられる。前記凹部は、前記基板に、当該基板を浮かせる荷重が作用する一辺の、前記壁部に対応する位置に設けられる。前記フレキシブル基板は、前記基板の、前記一辺に対応する位置で折り返されることによって前記基板を浮かせる荷重が発生する。前記係止部は、前記壁部に、前記基板に向けて折り曲げるように設けられ、前記基板の浮きに対し該基板を係止する。また、前記基板は、前記凹部を前記壁部に当接させた後、前記一辺を回転中心軸として前記ホルダと平行になるまで回転したうえで固定される。

【発明の効果】

【0010】

実施形態の一態様によれば、基板の浮きを抑えつつ容易に基板をホルダへ取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係るホルダの構成例を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示すＭ１部の拡大図である。

【図3】図３は、図１に示すＭ２部の拡大図である。

【図4】図４は、実施形態に係る基板の構成例を示す平面図である。

【図5】図５は、基板の組み付け手順を示す図（その１）である。

【図6】図６は、基板の組み付け手順を示す図（その２）である。

【図7】図７は、基板の組み付け手順を示す図（その３）である。

【図8】図８は、変形例に係る曲げ壁部の構成例を示す図（その１）である。

【図9】図９は、変形例に係る曲げ壁部の構成例を示す図（その２）である。

【図10】図１０は、変形例に係る位置決め爪の構成例を示す図（その１）である。

【図11】図１１は、変形例に係る位置決め爪の構成例を示す図（その２）である。

【図12】図１２は、フレキの反力が基板を浮かせるように作用する場合の変形例を示す図（その１）である。

【図13】図１３は、フレキの反力が基板を浮かせるように作用する場合の変形例を示す図（その２）である。

【図14】図１４は、フレキの反力が基板を浮かせるように作用する場合の変形例を示す図（その３）である。

【図15】図１５は、ねじ固定前の基板の自由度の説明図（その１）である。

【図16】図１６は、ねじ固定前の基板の自由度の説明図（その２）である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板取付構造および基板取付方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0013】

また、以下に示す各図面には適宜、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きを正方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。

【0014】

図１は、実施形態に係るホルダ１０の構成例を示す斜視図である。また、図２は、図１に示すＭ１部の拡大図である。また、図３は、図１に示すＭ２部の拡大図である。

【0015】

図１～図３に示すように、ホルダ１０は、曲げ壁部１１と、位置決め爪１２と、座面１３とを備える。ホルダ１０は、基板２０（図４以降参照）が取り付けられ、ＸＹ平面上において基板２０を支持する基板２０の支持体であって、たとえば板金成形されて設けられる。

【0016】

曲げ壁部１１は、基板組み付け用のガイド部材であって、Ｘ軸に平行な同一直線上の少なくとも２箇所に、ＸＹ平面に対し立設するように設けられる。図２に示すように、曲げ壁部１１は、凸部１１１を有する。凸部１１１は、基板２０側（ここでは、Ｙ軸の負方向）に向けて凸状に突き出すように、ダボや半抜き等により設けられる。凸部１１１は、曲げ壁部１１の先端部に設けられてもよい。

【0017】

位置決め爪１２は、基板位置決め用の部材であって、少なくとも２箇所に、ＸＹ平面に対し立設するように設けられる。位置決め爪１２は、後述する基板２０の位置決め孔２２と係合する。

【0018】

座面１３は、基板固定用のねじ座面であって、少なくとも３箇所に設けられる。座面１３は、後述する基板２０のねじ固定孔２３に係合する。

【0019】

次に、基板２０の構成例について説明する。図４は、実施形態に係る基板の構成例を示す平面図である。図４に示すように、基板２０は、凹部２１と、位置決め孔２２と、ねじ固定孔２３とを備える。

【0020】

凹部２１は、ホルダ１０の曲げ壁部１１と係合する凹状の部位である（図中のＭ３部参照）。凹部２１および曲げ壁部１１は、基板２０がホルダ１０へ組み付けられた状態で、基板２０の重心ＣＧから、基板２０を浮かせる荷重が最も大きく作用する作用点ＰＬへ直線を引いた時に、かかる直線と交差する基板２０の一辺に設けられる。

【0021】

位置決め孔２２は、ホルダ１０の位置決め爪１２と係合する位置に、位置決め爪１２と係合する形状に形成される。ねじ固定孔２３は、ホルダ１０の座面１３と係合する位置に形成される。

【0022】

次に、基板２０のホルダ１０への組み付け手順について説明する。図５～図７は、基板２０の組み付け手順を示す図（その１）～（その３）である。なお、図６は、凸部１１１と位置決め爪１２と座面１３の中心を通る略断面図となっている。

【0023】

ホルダ１０へ基板２０を組み付けるに際しては、図５および図６に示すように、まず基板２０の凹部２１を曲げ壁部１１へ合わせ、凸部１１１の下へ挿し込む（図中の矢印ａ１参照）。

【0024】

そして、凸部１１１と凹部２１との接点を支点に回転させることで（図中の矢印ａ２参照）、位置決め孔２２へ位置決め爪１２を挿入させる。なお、ここで基板２０に対し、Ｚ軸の正方向に荷重が負荷されていても、基板２０は、凸部１１１の下に挿し込まれて凸部１１１により支持されているので、基板２０は浮くことがない。

【0025】

そして、図７に示すように、ねじ固定孔２３へねじが挿入されてねじ締結されることで、基板２０がホルダ１０に対し完全固定されることとなる。

【0026】

ところで、これまでは、曲げ壁部１１に凸部１１１を設けることとしたが、凸部１１１を設けることなく、曲げ壁部の先端を曲げることによっても、凸部１１１と同等の基板２０の浮き防止機能を実現することができる。次に、かかる変形例について説明する。

【0027】

図８および図９は、変形例に係る曲げ壁部１１Ａの構成例を示す図（その１）および（その２）である。なお、図８は図２に、図９は図６に、それぞれ対応している。

【0028】

図８および図９に示すように、変形例に係る曲げ壁部１１Ａは、先端に曲げ部１１１Ａを有する。図９に示すように、曲げ部１１１Ａは、曲げ部１１１Ａの先端を基板２０側に向けて折り曲げるように設けられる。このとき、曲げ部１１１Ａは、曲げ壁部１１の基端側の延在方向（ここでは、Ｚ軸の正方向）に対し、鈍角をなすように設けられる。

【0029】

このように、鈍角をなすように曲げ部１１１Ａを設けることにより、基板２０を挿入する際に（図中の矢印ａ１参照）、挿入角度の自由度を増やす、言い換えれば挿入角度を大きくすることができ、作業者の作業性を向上させることができる。

【0030】

また、これまでは、図９に示すように、位置決め爪１２の頂点位置Ｐが、位置決め爪１２の中心軸上にある場合について例示してきたが、かかる頂点位置Ｐを組み付け時の基板２０の回転中心側、言い換えれば曲げ壁部１１，１１Ａ側へ寄せてもよい。次に、かかる変化例について説明する。

【0031】

図１０および図１１は、変形例に係る位置決め爪１２Ａの構成例を示す図（その１）および（その２）である。なお、図１０は、図９に対応している。図１１は、図１０の位置決め爪１２Ａ付近の拡大図となっている。

【0032】

図１０に示すように、変形例に係る位置決め爪１２Ａは、頂点位置Ｐを組み付け時の基板２０の回転中心側に寄せて設けられる。これにより、基板２０の位置決め孔２２の周壁部と位置決め爪１２Ａの先端部とのクリアランスを拡げることができ、基板２０を回転させて位置決め孔２２へ位置決め爪１２Ａを挿入させる際の作業者の作業性を向上させることができる。

【0033】

なお、図１１に示すように、位置決め爪１２Ａは、頂点位置Ｐを含む先端部１２１Ａと、Ｚ軸に平行に延伸するストレート部１２２Ａとを有している。先端部１２１Ａは、位置決め孔２２の回転軌跡に応じて、Ｒの付いた形状であることが好ましい。これにより、位置決め爪１２Ａを挿入するのに、位置決め孔２２へ位置決め爪１２Ａを呼び込みやすくすることができる。

【0034】

また、同図に示すように、ストレート部１２２Ａのホルダ１０上面からの長さＬは、座面１３の高さｈよりも大きいことが好ましい。これにより、位置決め孔２２の周壁部とストレート部１２２Ａとを干渉させ、基板２０のＸＹ平面方向への移動を規制することができる。なお、図示は略しているが、位置決め爪１２も同様に先端部１２１とストレート部１２２とを有しており、前述の長さＬと高さｈの関係も同様となる。

【0035】

次に、フレキ３０が１８０度折り返されて基板２０下部に配線される場合の例について説明する。図１２～図１４は、フレキ３０の反力が基板２０を浮かせるように作用する場合の変形例を示す図（その１）～（その３）である。

【0036】

図１２に示すように、フレキ３０が１８０度折り返されて基板２０下部に配線される場合を考える。かかる場合、折り返されたフレキ３０の反力が、基板２０を浮かせるように作用することとなる。

【0037】

こうした場合、同図に示すように、フレキ３０へ予め折り目ｆを入れておくとよい。同図の例では、谷折りの折り目ｆを入れておくこととなる。このように折り目ｆを入れておき、蝶番のように働かせることで、組み付け時に基板２０を回転させる際に基板２０の回転軌跡を安定させられるとともに、フレキ３０からの反力そのものも減少させることができ、作業者の作業性を向上させることができる。

【0038】

図１３に示すように、折り目ｆは、回転中心軸ａｘＣとなる基板２０の一辺の近傍に、回転中心軸ａｘＣと平行に設けられる。なお、ここに言う基板２０の一辺の近傍とは、一例を挙げれば、図１４に示すように、たとえば曲げ壁部１１，１１Ａへ向けて挿し込まれる基板２０下面の延長線上のいずれかの位置である。これにより、たとえば基板２０を挿し込んだ時にフレキ３０をいち早く谷折りすることができ、フレキ３０の反力を軽減して、基板２０の回転軌跡を安定させるのに資することができる。

【0039】

（効果）
次に、これまで説明してきた実施形態に係る基板取付構造の効果について説明する。実施形態に係る基板取付構造によれば、下記の（１）～（１０）の効果が期待できる。

【0040】

（１）フレキ３０の反力や、基板２０およびホルダ１０の間の導通部品（板バネ等）からの反力、基板２０およびホルダ１０の間の放熱シートの反力等を基板２０が受ける構造において、ねじ固定前のホルダ１０からの基板２０の浮きを防止することができる。

【0041】

（２）基板２０の固定作業において、作業者の手や冶具による基板２０の保持が不要となる。

【0042】

（３）基板２０の重心ＣＧに対し、浮き要因荷重の発生位置に近い基板２０の一辺側へ、曲げ壁部１１，１１Ａおよび浮き防止構造（凸部１１１，曲げ部１１１Ａ）を設けることで、浮き要因荷重によるモーメントを抑止でき、より効果的に浮きを抑えることができる。

【0043】

（４）曲げ壁部１１，１１Ａや位置決め爪１２，１２Ａ、座面１３はホルダ１０と一体成形できるので、浮き防止のために専用の別部品を用いる必要がない。

【0044】

（５）凸部１１１をダボや半抜きで形成する場合、ホルダ１０が厚肉板金であっても形成が可能であり、ホルダ１０の強度の確保と両立することができる。

【0045】

（６）スライド移動をせず、回転軌跡により基板２０をホルダ１０に組み付けるため、基板２０の実装部品がホルダ１０の凹凸形状に接触することによる破損を防止できる。

【0046】

（７）ねじ固定前の基板２０の自由度を最小限に規制できる。具体的に図１５および図１６を用いて説明する。図１５および図１６は、ねじ固定前の基板２０の自由度の説明図（その１）および（その２）である。

【0047】

図１５に示すように、Ｚ軸の正方向への移動（矢印ａ３参照）、および、Ｙ軸方向からＺ軸方向への回転移動（矢印ａ４参照）については、凸部１１１あるいは曲げ部１１１Ａによって係止されることで抑止できる。

【0048】

また、Ｙ軸の正負方向への移動（矢印ａ５参照）については、位置決め爪１２，１２Ａで抑止できる。また、Ｚ軸の負方向への移動（矢印ａ６参照）については、座面１３により抑止できる。

【0049】

また、Ｚ軸方向からＹ軸方向への回転移動（矢印ａ７参照）については、前述の回転中心軸ａｘＣまわりの回転、すなわち、組み付け時の回転軌跡に沿った回転のみが可能である。組み付け時の回転軌跡よりも小さな回転半径の移動は、位置決め爪１２，１２Ａのストレート部１２２，１２２Ａと、位置決め孔２２の周壁部とが干渉することで抑止できる。

【0050】

また、図１６に示すように、Ｘ軸方向からＹ軸方向への回転移動、および、Ｙ軸方向からＸ軸方向への回転移動（矢印ａ８，ａ９参照）については、少なくとも２箇所の位置決め爪１２，１２Ａにより抑止できる。したがって、ねじ固定前の基板２０の自由度は、組み付け時の回転軌跡と同一の軌跡でしか基板２０が外れないように、最小限に規制できる。

【0051】

（８）曲げ部１１１Ａを９０°ではなく鈍角にすることによって、組み付け時の基板２０の挿入角度を大きくすることができ、作業者の作業性を向上させることができる。

【0052】

（９）位置決め爪１２Ａの頂点位置Ｐを回転中心軸ａｘＣに寄せて設けることで、基板２０の位置決め孔２２の周縁部と位置決め爪１２Ａの先端部とのクリアランスを拡げることができ、基板２０を回転させて位置決め孔２２へ位置決め爪１２Ａを挿入させる際の作業者の作業性を向上させることができる。

【0053】

（１０）フレキ３０に折り目を設け、蝶番のように働かせることで、組み付け時の基板２０の回転軌跡を安定させることができる。また、これにより、回転軌跡がずれてしまうことによるフレキ３０への引張荷重あるいはねじれ荷重の発生を抑制でき、フレキ３０の断線リスクを低減させることができる。また、フレキ３０の反力そのものを減少させられるので、作業者の作業性を向上させることができる。

【0054】

上述してきたように、本実施形態に係る基板取付構造は、板状のホルダ１０に対し基板２０を取り付ける基板取付構造であって、ホルダ１０は、曲げ壁部１１，１１Ａ（「壁部」の一例に相当）を備える。曲げ壁部１１，１１Ａ、同一直線上に複数個、ホルダ１０の平面に対し立設するように設けられる。基板２０は、凹部２１を備える。凹部２１は、基板２０を浮かせる荷重が最も大きく作用する作用点ＰＬ寄りの一辺の、曲げ壁部１１，１１Ａに対応する位置に設けられる。また、基板２０は、凹部２１を曲げ壁部１１，１１Ａに当接させた後、上記一辺を回転中心軸ａｘＣとしてホルダ１０と平行になるまで回転したうえで固定される。

【0055】

したがって、実施形態に係る基板取付構造によれば、基板の浮きを抑えつつ容易に基板をホルダへ取り付けることができる。

【0056】

また、曲げ壁部１１，１１Ａは、基板２０の浮きに対し基板２０を係止する凸部１１１または曲げ部１１１Ａ（「係止部」の一例に相当）を有する。

【0057】

したがって、実施形態に係る基板取付構造によれば、上記（１）～（４）に記載した効果を奏することができる。

【0058】

また、凸部１１１は、基板２０に向けて凸状に突き出すように設けられる。

【0059】

したがって、実施形態に係る基板取付構造によれば、上記（１）～（５）に記載した効果を奏することができる。

【0060】

また、曲げ部１１１Ａは、基板２０に向けて折り曲げるように設けられる。

【0061】

したがって、実施形態に係る基板取付構造によれば、上記（１）～（４）に記載した効果を奏することができる。

【0062】

また、曲げ部１１１Ａは、曲げ壁部１１Ａの基端側の延在方向に対し鈍角をなすように設けられる。

【0063】

したがって、実施形態に係る基板取付構造によれば、上記（８）に記載した効果を奏することができる。

【0064】

また、ホルダ１０は、当該ホルダ１０の平面に対し立設するように複数個設けられ、基板２０がホルダ１０と平行になった場合に、基板２０に形成された位置決め孔２２に挿入される位置決め爪１２を有する。

【0065】

したがって、実施形態に係る基板取付構造によれば、上記（６）および（７）に記載した効果を奏することができる。

【0066】

また、位置決め爪１２Ａは、頂点位置Ｐを回転中心軸ａｘＣ寄りに寄せた形状で立設するように設けられる。

【0067】

したがって、実施形態に係る基板取付構造によれば、上記（９）に記載した効果を奏することができる。

【0068】

また、位置決め爪１２，１２Ａは、ホルダ１０の平面から垂直に延伸するストレート部１２２Ａを有し、ストレート部１２２Ａは、基板２０がホルダ１０と平行になった場合に、少なくとも位置決め孔２２の周壁部と干渉する長さを有する。

【0069】

したがって、実施形態に係る基板取付構造によれば、上記（７）に記載した効果を奏することができる。

【0070】

なお、上述した実施形態では、フレキ３０をＦＰＣとしたが、ＦＦＣ（Flexible Flat Cable）であってもよい。

【0071】

また、上述した実施形態では説明していないが、曲げ壁部１１，１１Ａと当接する基板２０の一辺に対し、垂直な基板２０の辺に平行な壁部をホルダ１０に設けることとしてもよい。これにより、基板２０の回転軌跡の安定化に資するとともに、基板２０がホルダ１０と平行になった場合に、基板２０のＸ軸の正負方向への移動を、より強度に抑止することができる。

【0072】

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0073】

１０ ホルダ
１１，１１Ａ 曲げ壁部
１２，１２Ａ 位置決め爪
１３ 座面
２０ 基板
２１ 凹部
２２ 位置決め孔
２３ ねじ固定孔
３０ フレキ
１１１ 凸部
１１１Ａ 曲げ部
１２１，１２１Ａ 先端部
１２２，１２２Ａ ストレート部
ＣＧ 重心
Ｐ 頂点位置
ａｘＣ 回転中心軸
ｆ 折り目

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】