JP7058089B2 - 基板実装構造 - Google Patents

Description

本発明は、回路素子を回路基板に実装するにあたっての基板実装構造に関する。

近年、電子機器のコンパクト化が求められている。そのため、電子機器への回路基板の実装スペースも狭いスペースに限られる場合がある。その場合、回路基板に搭載される回路部品を含めた回路基板の厚み寸法を小さく抑えることが求められることが多い。

回路基板に回路素子を実装するには、通常は、回路基板上に、回路素子が、その回路基板の表面から突出した状態に半田付けされる。この場合、回路基板の、回路素子を含めた厚み寸法が大きくなり、電子機器への回路基板の広い実装スペースが必要となる。また、回路素子を、回路基板に交換自在に実装することが求められる場合がある。その場合、回路基板上にソケットを半田付けし、そのソケットに回路素子を装着するすすことが行われる。このようなソケットを備えた構成にすると、厚み寸法がさらに大きくなってしまうおそれがある。

ここで、特許文献１には、回路基板端部が差し込まれる電気コネクタにおいて、その電気コネクタの厚みの範囲内に回路基板を配置した構造が開示されている。しかしながら、この構造の場合、コネクタの上下面が回路基板表面から突出しており、全体の厚み寸法が大きくなってしまっている。

また、特許文献２には、隔壁の開口部に基板状のコネクタを配置した隔壁実装構造が開示されている。しかしながら、この構造の場合、隔壁とコネクタとの間が半田付けされているため、隔壁からのコネクタの着脱が困難である。

特開２０１６－１２６８７４号公報 特開２０１４－２０７１４５号公報

本発明は、上記事情に鑑み、回路素子を、交換自在に、その回路素子を含めた回路基板の厚み寸法を抑えて回路基板に実装する基板実装構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の基板実装構造は、
表面に配線パターンが形成され、回路素子が配置される素子配置穴が設けられた回路基板と、
前記回路基板表面の配線パターンに半田接続され、前記素子配置穴に入り込み該素子配置穴内に配置された回路素子を両側から弾性的に挟持して該回路素子と導通する一対のばね端子とを備え、
上記一対のばね端子の各々が、
回路基板の、素子配置穴内に配置された回路素子の、素子配置穴への挿入の向きの後面と同じ向きを向いた表面に半田付けされる半田付け部と、
半田付け部に続いて、素子配置穴内に配置された回路素子の後面の縁と重なる位置まで延びた後素子配置穴内奥向きかつ回路素子から離れる向きに延びることにより回路素子の後面側への抜けを抑制する抑制部と、
抑制部に続いて、回路素子の側面に向かって延びてその側面に接触した後にその側面から離れる向きに向かって延びることにより回路素子を弾性的に押圧するとともに回路素子と導通する押圧部と、
押圧部に続いて、回路素子の、素子配置穴への挿入の向きの前面と重なる位置まで延びて回路素子の前面側への抜けを防止する支持部とを有することを特徴とする。

本発明の基板実装構造は、回路基板に素子配置穴が設けられていて、その素子配置穴に回路素子が配置されるため、その回路素子を含めた回路基板の厚み寸法が抑えられる。また、本発明の基板実装構造では、素子配置穴に配置された回路素子は、一対のばね端子で両側から弾性的に挟持されているため、その回路素子を容易に交換することができる。

ここで、本発明の基板実装構造において、
上記回路基板が、一対のばね端子の各々の半田付け部の、素子配置穴から離れた側の端縁に対応する位置に設けられた、ばね端子の位置決め用の溝を有し、
一対のばね端子の各々が、半田付け部の上記端縁から回路基板側に折れ曲がって溝に入り込む位置決め部を有することが好ましい。

また、本発明の基板実装構造において、
上記回路素子が、基板配置穴への挿入の向きに投影したときに矩形形状を有し、
上記回路基板が、回路素子の、ばね端子に接する２つの側面を除く残りの２つの側面の各々に向かって基板配置穴の内壁面から突き出て回路素子を両側から支える一対の突起部を有することが好ましい。

以上の本発明によれば、回路素子を、交換自在に、その回路素子を含めた回路基板の厚み寸法を抑えて回路基板に実装する基板実装構造が実現する。

本発明の第１実施形態としての基板実装構造を有する回路基板の斜視図である。 図１に示す矢印Ｘ－Ｘに沿う断面斜視図である。 、図１に斜視図を示す回路基板の、平面図（Ａ）、図３（Ａ）の矢印Ｙ－Ｙの沿う断面図（Ｂ）、および、図３（Ａ）の矢印Ｚ－Ｚに沿う断面図（Ｃ）である。 本発明の第２実施形態としての基板実装構造を有する回路基板の断面図である。 本発明の第３実施形態としての基板実装構造を有する回路基板の断面図である。 本発明の第４実施形態としての基板実装構造を有する回路基板の断面図である。 本発明の第５実施形態としての基板実装構造を有する回路基板の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態としての基板実装構造を有する回路基板の斜視図である。

また、図２は、図１に示す矢印Ｘ－Ｘに沿う断面斜視図である。

さらに、図３は、図１に斜視図を示す回路基板の、平面図（Ａ）、図３（Ａ）の矢印Ｙ－Ｙの沿う断面図（Ｂ）、および、図３（Ａ）の矢印Ｚ－Ｚに沿う断面図（Ｃ）である。

この回路基板１０には、素子配置穴１１が設けられている。また、この回路基板１０の表面には不図示の配線パターンが形成されている。その配線パターンは、素子配置穴１１の縁にまで延びている。

また、この回路基板１０には、一対のばね端子２０が備えられている。それらのばね端子２０は、半田付け部２１を回路基板１０の表面に残して、素子配置穴１１内に入り込んでいる。これらのばね端子２０の半田付け部２１は、回路基板１０の表面の配線パターン（不図示）に半田接続されている。

この素子配置穴１１内には、回路素子３０が挿入されている。その回路素子３０は、素子配置穴１１内において、一対のばね端子２０により、その両側から弾性的に挟持されている。回路素子３０の、ばね端子２０に接する両端部には、その回路素子３０の電気端子（不図示）が設けられている。したがって、回路素子３０は、素子配置穴１１内に挿入された状態において、一対のばね端子２０を介して、回路基板１０の表面の配線パターンに電気的に接続されている。

また、この回路基板１０は、素子配置穴１１内に突き出て、回路素子２０の両脇を支える一対の突起部１２を有する。これら一対の突起部１２は、一対のばね端子２０とともに、素子配置穴１１内に挿入された回路素子３０の姿勢や配置位置の安定化を担っている。

また、この第１実施形態におけるばね端子２０は、支持部２２を有する。この支持部２２は、素子配置穴１１内に挿入された回路素子３０の、素子配置穴１１内への挿入の向きの前面を支えて、回路素子３０の前面側、すなわち図３（Ｂ）の下面側への脱落を防止する作用を担っている。

回路素子３０の後面側（上面側）への脱落防止、すなわち、回路素子３０の、素子配置穴１１への挿入の入口側への脱落防止は、この第１実施形態の場合、一対のばね端子２０による回路素子３０の弾性的な挟持力に頼っている。

この第１実施形態によれば、ばね端子２０の、素子配置穴１１からはみ出た半田付け部２１の若干の厚み分だけ厚みが増すだけであるので、回路基板１０の全体の厚みをほとんど増すことなく、回路素子３０が配置される。

また、この回路素子３０は、一対のばね端子２０で弾性的に挟持されているので、必要に応じて、その回路素子を素子配置穴１１から容易に取り外して交換することができる。

図４は、本発明の第２実施形態としての基板実装構造を有する回路基板の断面図である。この図４以降の各図は、上述の第１実施形態における、図３（Ｂ）に相当する断面図である。

この図４に示す第２実施形態以降の各実施形態の説明にあたっては、上述の第１実施形態と同一の点についての説明を省き、相違点について説明する。

この図４に示す第２実施形態の場合、一対のばね端子２０の断面形状が以下の２点において第１実施形態のばね端子２０とは異なっている。

回路基板１０には、ばね端子２０の位置決め用の溝１３が設けられている。そして、この図４に示すばね端子２０には、半田付け部２１に隣接して、回路基板の溝１３に入り込む位置決め部２３が設けられている。ばね端子２０は、回路基板１０への半田付けにあたり、位置決め部２３が溝１３内に入り込むように配置される。これにより、ばね端子２０が回路基板１０に仮止めされ、正しい位置に正しい姿勢で半田付けされる。

また、この図４に示すばね端子２０は、回路基板１０の素子配置穴１１への、回路素子３０の挿入側の開口を少し狭める形状となっている。すなわち、この図４に示すばね端子２０には、素子配置穴１１への回路素子３０の挿入口を狭め、素子配置穴１１の奥側ほどばね端子２０どうしの間隔が開いたテーパ部２４が設けられている。このテーパ部２４は、素子配置穴１１内に挿入された回路素子３０が素子配置穴１１の挿入側の開口から不用意に抜け出てしまうことを防止する作用を成している。

図５は、本発明の第３実施形態としての基板実装構造を有する回路基板の断面図である。

この図５に示す第５実施形態の場合、樹脂製の支持部材４０が備えられている。この支持部材４０には、一対又は複数対の支柱４１と、回路素子３０を押さえるための突起４２とが設けられている。一方、回路基板１０には、支持部材４０の支柱４１が挿し込まれる孔１４が形成されている。支柱４１は、孔１４に、軽圧入で挿し込まれる。この支持部材４０は、素子配置穴１１内に回路素子３０を挿入した後、図示のように回路基板１０に取り付けられる。すると、回路素子３０の、図５における上面が突起４２で押され、これにより、回路素子３０の、素子配置穴１１の上面側からの脱落が防止される。

回路素子３０の交換時には、支持部材４０が回路基板１０から抜き取られ、回路素子３０が交換され、支持部材４０が再度取り付けられる。これにより、素子配置穴１１内に挿入された新たな回路素子３０が支持部材４０により抜け止めされる。

図６は、本発明の第４実施形態としての基板実装構造を有する回路基板の断面図である。

この図６に示すばね端子２０は、素子配置穴１１内に挿入された回路素子３０をその両側から弾性的に挟持する機能を有する。しかし、このばね端子２０は、回路素子３０の、素子配置穴１１からの抜け止めの機能は、弾性的な挟持の点のみであるので十分ではない。

そこで、この図６に示す第４実施形態の場合、素子配置穴１１内に挿入された回路素子３０をその上下両面から押える一対の樹脂製の支持部材５１，５２を備えている。一対の支持部材５１，５２のうちの一方の支持部材５１は、２本又は４本の支柱５１１を有する。一方、回路基板１０には、それらの支柱５１１が挿し込まれる２つの孔１５が設けられている。また、もう一方の支持部材５２には、回路基板１０の２つの孔１５にそれぞれ連通する２つの結合孔５２１が設けられている。これらの結合孔５２１にも支柱５１１が圧入で挿し込まれる。

また、これら一対の支持部材５１，５２の各々には、素子配置穴１１内に挿入された回路素子３０の、それぞれ下面および上面を押さえる突起５１２，５２２が設けられている。

一方の支持部材５１は、回路素子３０が素子配置穴１１内に挿入される前に回路基板１０に取り付けられる。そして、回路素子３０が素子配置穴１１に挿入され、その後、もう一方の支持部材５２が、先に取り付けられている支持部材５１に取り付けられる。これにより、素子配置穴１１内の回路素子３０は、一対の支持部材５１，５２の突起５１２，５２２に挟まれて上下いずれの向きにも抜け止めされた状態となる。

回路素子３０の交換にあたっては、一方の支持部材５１（５２）又は両支持部材５１，５２が取り外される。そして、回路素子３０が交換され、新たな回路素子３０が支持部材５１，５２により抜け止めされる。

図７は、本発明の第５実施形態としての基板実装構造を有する回路基板の断面図である。

ここでは、上述の第４実施形態との相違点について説明する。

この図７に示す第５実施形態も、上述の第４実施形態と同じく、樹脂製の一対の支持部材５１，５２を備えている。一方の支持部材５１の、回路基板１０への取付構造、および支持部材５１，５２どうしの取付構造は、上述の第４実施形態の場合と同様である。

この図７に示す第５実施形態の場合、一対のばね端子２０は、一方の支持部材５２と一体にモールドされている。そして、それら一対のばね端子２０の半田付け部２１は、支持部材の開口５２３から露出している。

また、この第５実施形態におけるばね端子２０は、回路基板の上面から素子配置穴１１内の途中位置までしか延びていない。このばね端子２０は、素子配置穴１１内に挿入された回路素子３０をその両側から弾性的に挟んで、その回路素子２０を回路基板１０の表面の配線パターンとを電気的に接続する役割を担っている。

ここで、一方の支持部材５２を回路基板１０に対し図示のように配置し、その支持部材５２の開口５２３から露出している半田付け部２１を回路基板１０の配線パターンに半田付けする。そして、回路基板１０を上下裏返しにして、回路素子３０を素子配置穴１１内に挿入する。その後、もう一方の支持部材５１を取り付ける。

回路素子３０の交換にあたっては、一方の支持部材５２は、一体モールドされているばね端子２０が半田付けされているため、取り外すことはできない。この第５実施形態の場合、もう一方の支持部材５１のみが取り外される。そして、ピンセット等を使って素子配置穴１１から回路素子３０が取り出され新たな回路素子３０が挿入されて、支持部材５１が再び取り付けられる。

以上の各実施形態によれば、回路素子３０を素子配置穴１１に挿入して一対のばね端子２０で弾性的に挟む構造とすることにより、厚み寸法を抑えつつ、回路素子３０が交換自在に回路基板１０に実装される。

１０ 回路基板
１１ 素子配置穴
１２ 突起部
１３ 溝
１４，１５ 孔
２０ ばね端子
２１ 半田付け部
２２ 支持部
２３ 位置決め部
２４ テーパ部
３０ 回路素子
４０，５１，５２ 支持部材
４１，５１１ 支柱
５１２，５２２ 突起
５２３ 開口

Claims (3)

1. 表面に配線パターンが形成され、回路素子が配置される素子配置穴が設けられた回路基板と、
   前記回路基板表面の配線パターンに半田接続され、前記素子配置穴に入り込み該素子配置穴内に配置された回路素子を両側から弾性的に挟持して該回路素子と導通する一対のばね端子とを備え、
   前記一対のばね端子の各々が、
   前記回路基板の、前記素子配置穴内に配置された回路素子の、該素子配置穴への挿入の向きの後面と同じ向きを向いた表面に半田付けされる半田付け部と、
   前記半田付け部に続いて、該素子配置穴内に配置された回路素子の前記後面の縁と重なる位置まで延びた後該素子配置穴内奥向きかつ該回路素子から離れる向きに延びることにより該回路素子の該後面側への抜けを抑制する抑制部と、
   前記抑制部に続いて、該回路素子の側面に向かって延びて該側面に接触した後に該側面から離れる向きに向かって延びることにより該回路素子を弾性的に押圧するとともに該回路素子と導通する押圧部と、
   前記押圧部に続いて、前記回路素子の、前記素子配置穴への挿入の向きの前面と重なる位置まで延びて該回路素子の該前面側への抜けを防止する支持部とを有することを特徴とする基板実装構造。
2. 前記回路基板が、前記一対のばね端子の各々の前記半田付け部の、前記素子配置穴から離れた側の端縁に対応する位置に設けられた、前記ばね端子の位置決め用の溝を有し、
   前記一対のばね端子の各々が、前記半田付け部の前記端縁から前記回路基板側に折れ曲がって前記溝に入り込む位置決め部を有することを特徴とする請求項１に記載の基板実装構造。
3. 前記回路素子が、前記基板配置穴への挿入の向きに投影したときに矩形形状を有し、
   前記回路基板が、前記回路素子の、前記ばね端子に接する２つの側面を除く残りの２つの側面の各々に向かって前記基板配置穴の内壁面から突き出て該回路素子を両側から支える一対の突起部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の基板実装構造。

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