(57)【要約】【課題】メイン基板のスリットへのサブ基板の取り付けを安定的かつ効率的におこなうことができ、メイン基板及びサブ基板の導電パターン間を結合する半田への負荷を軽減できるサブ基板に取り付けるバネ部材を用いたプリント基板を提供する。【解決手段】プリント基板のサブ基板に取り付けられるバネ部材の一端側は該サブ基板の端子部に固定され、他端側は自由端になっており、サブ基板がメイン基板に挿入されて組み合わされたとき、該他端側はサブ基板の表面に圧接した状態になっており、挿入動作が完了した後前記バネ部材と前記メイン基板の端子部との間が半田結合される。【選択図】図１
2019047032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が配置されるメイン基板と、
該メイン基板の補助的な役割をするサブ基板と、前記サブ基板の導電パターンに取り付けられる導電性材料からなるバネ部材と、を備えたプリント基板において、
前記サブ基板は、前記メイン基板に設けられた開口を形成するスリットに挿入されることによってメイン基板と組み合わせられるようになっており、
前記バネ部材の一端側は該サブ基板の導電パターンに固定され、他端側は自由端になっており、前記サブ基板がメイン基板に挿入されて組み合わされたとき、該他端側はメイン基板の表面に圧接した状態になっており、
前記挿入動作が完了した後前記バネ部材と前記メイン基板の導電パターンとの間が半田結合される、プリント基板。
【請求項２】
電子部品が配置されるメイン基板と、
該メイン基板の補助的な役割をするサブ基板と、前記サブ基板の導電パターンに取り付けられる導電性材料からなるバネ部材と、を備えたプリント基板において、
前記サブ基板は、前記メイン基板に設けられた開口を形成するスリットに挿入されることによってメイン基板と組み合わせられるようになっており、
前記バネ部材は、前記サブ基板の前記メイン基板への挿入方向の前端側は該サブ基板の導電パターンに固定され、後端側は自由端になっており、かつ該後端側はサブ基板の表面から前記スリットの幅を超えて離間しており、
前記サブ基板が前記メイン基板へ挿入されるときには、前記バネ部材の後端側は前記スリットの側面から加わる圧力により前記サブ基板の表面に近接する位置まで変位してサブ基板の前記スリットへの挿入動作を可能にし、
前記サブ基板が前記メイン基板へ挿入された後においては前記バネ部材の後端側は前記サブ基板の表面から前記スリットの幅を超える位置まで戻るように構成され、
前記前記挿入動作が完了した後前記バネ部材と前記メイン基板の導電パターンとの間が半田結合される、プリント基板。
【請求項３】
前記バネ部材が切り起こし構造である、請求項１または２のいずれかに記載のプリント基板。
【請求項４】
前記バネ部材が折り曲げ構造である、請求項１または２のいずれかに記載のプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メイン基板とサブ基板とを組み合わせて構成されるプリント基板に関し、とりわけ、メイン基板へのサブ基板の取り付けを安定的かつ効率的におこなうことができるプリント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路の分野においても製品の小型化が進行している。プリント基板に小信号用などの目的でサブ基板を設けるに際して、サブ基板をプリント基板のメイン基板に固定するに当り、コネクタ等の部品を用いることなく、直接サブ基板をメイン基板の取り付け用の溝に挿入する手法が知られている。
【０００３】
しかし、サブ基板を挿入する為のメイン基板に開口された取り付け用の溝(スリット)はサブ基板を取り付けた際に両者に結合部分に「がたつき」が生じないようにする必要がある。そのためには、メイン基板のスリットとサブ基板の表面との間の隙間(クリアランス)が極力少なくすることが望ましい。しかしながら、メイン基板のスリット、すなわち開口の大きさ及びサブ基板の板厚の各々には公差がある為に一定の隙間を設けて設計せざるを得ず、この隙間(クリアランス)がサブ基板取り付け時の「がたつき」の原因となる。
【０００４】
この「がたつき」分の隙間はサブ基板がメイン基板に半田付けされると、その半田によって固定される。しかし、製品としてのプリント回路基板に全体が振動するような場合には、サブ基板も振動する。しかし、サブ基板がメイン基板のスリットに挿入されている構造ではサブ基板が振動するとその衝撃が半田付け部に集中することになる。したがって、このような状況を回避するためには、振動が生じた場合のメイン基板とサブ基板との間の「がたつき」を防止でき、かつサブ基板とメイン基板の間の導電パターンを接合する半田への衝撃(ストレス)を軽減することが製品の長寿命化・品質の向上の為に必要である。
【０００５】
特許文献１には補助基板（サブ基板）下部の表裏両面に母基板（メイン基板）と半田接続するための端子パッドを設け、母基板（メイン基板）に空けたスリットに補助基板（サブ基板）を直接挿入して接続するようにした構造が開示されている。そして、スリットには、補助基板（サブ基板）と半田接続するための第１スリット幅の部位と、補助基板（サブ基板）を母基板（メイン基板）に対して略垂直に保持するための第２スリット幅の部位とを設け、第１スリット幅Ａは第２スリット幅よりも大きく、第２スリット幅は補助基板（サブ基板）の厚みとほぼ同等以下としたものが開示されている。
【０００６】
特許文献２には、サブ基板とメイン基板の接合部分に取付孔を設けてプラグピンをサブ基板に直交状態に貫通し、該プラグピンとサブ基板の配線パターンとを半田付けし、メイン基板の取付孔に挿通した接続片とメイン基板との各々の配線パターンを半田付けしてプリント基板（配線板）の機械的強度を増大させる構造が開示されている。
【０００７】
また、引用文献３には、引用文献２と類似した構成を開示しておりサブ基板端子部へ端子の代わりにジャンパー線を配置してサブ基板の両面側を半田付けすることによりサブ基板のメイン基板に対する取り付けの誤挿入を防止しつつ機械的強度を増大させるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１５３１７８号公報
【特許文献２】特開平５−１９８９１１号公報
【特許文献３】特開平５−１９８９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に開示されたものでは「がたつき」の問題については解消することはできると考えることができる。しかしながら、サブ基板の厚さよりも同等以下となっている部分が多いため、サブ基板をメイン基板のスリットへの挿入時に、却って、圧入動作の負担が大きくなる、あるいはスリットの互いの干渉部分が損傷し易くなるという別の問題が発生する。
【００１０】
また、サブ基板の振動によるサブ基板とメイン基板とをつなぐ半田への負荷が大きくなるという問題は依然として解消することができない。
【００１１】
引用文献２に開示されている構造では、サブ基板及びメイン基板のサブ基板挿入用開口部（スリット）を特別に加工するための工程が増えるという問題が生じる。
【００１２】
引用文献３においても同様にメイン基板の開口部を特別に加工するための工程が増えるという問題が生じる。
【００１３】
したがって、本件発明は、サブ基板とメイン基板の結合動作の負担を極力軽減することができ、かつ、メイン基板とサブ基板の導電パターンを接続する半田への負荷も軽減することができるプリント基板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】
【００１４】
本件発明の上記目的は、電子部品が配置されるメイン基板と、
該メイン基板の補助的な役割をするサブ基板と、前記サブ基板の端子部に取り付けられる導電性材料からなるバネ部材と、を備えたプリント基板において、
前記サブ基板は、前記メイン基板に設けられた開口を形成するスリットに挿入されることによってメイン基板と組み合わせられるようになっており、
前記バネ部材の一端側は該サブ基板の端子部に固定され、他端側は自由端になっており、前記サブ基板がメイン基板に挿入されて組み合わされたとき、該他端側はメイン基板の表面に圧接した状態になっており、
前記挿入動作が完了した後前記バネ部材と前記メイン基板の端子部との間が半田結合される、プリント基板により達成することができる。
【００１５】
このましい態様では、バネ部材が切り起こし構造になっており、金属材料を切り起こし加工によってバネ部材を形成する。
【００１６】
バネ部材は、前記サブ基板の前記メイン基板への挿入方向の前端側は該サブ基板の端子部に固定され、後端側は自由端になっており、かつ該後端側はサブ基板の表面から前記スリットの幅を超えて離間しており、
前記サブ基板が前記メイン基板へ挿入されるときには、前記バネ部材の後端側は前記スリットの側面から加わる圧力により前記サブ基板の表面に近接する位置まで変位してサブ基板の前記スリットへの挿入動作を可能にし、
前記サブ基板が前記メイン基板へ挿入された後においては前記バネ部材の後端側は前記サブ基板の表面から前記スリットの幅を超える位置まで戻るように構成することもできる。このようにするとメイン基板のスリットに挿入されたサブ基板が挿入後に逆戻りしてスリットから外れるといったことはなくなる。
【００１７】
別の態様ではバネ部材が折り曲げ構造になっており、金属部材を折り曲げることによって構成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本件発明よれば、メイン基板とサブ基板を備え、メイン基板に設けたスリットにサブ基板を挿入する構造のプリント基板において、振動、衝撃等の負荷がプリント基板に加わった場合に、メイン基板とサブ基板との間のがたつきを有効に抑えることができる。同時にバネ部材をサブ基板の端子部に取り付けるとともに、バネ部材を含んで半田付けをおこなうので、基板とサブ基板の導電パターンを連結する半田の応力負担を軽減することもできる。  
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の１つの実施例にかかるプリント基板を構成するメイン基板及びサブ基板を示す斜視図である。
【図２】図１のサブ基板の挿入部の拡大図である。
【図３】図１のバネ部材の斜視図である。
【図４】図１のプリント基板においてサブ基板をメイン基板に挿入した状態を示す断面図である。
【図５】図４の断面図のハンダ付け後の状態を示す図である。
【図６】他の実施例にかかるバネ部材の説明図である。
【図７（ａ）】図６のバネ部材の装着状態を示す説明図である。
【図７（ｂ）】図６のバネ部材の装着状態を示す説明図である。
【図８】さらに他の実施例にかかるバネ部材の説明図である。
【図９】さらに他の実施例にかかるバネ部材の説明図である。
【図１０】さらに他の実施例にかかるバネ部材の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本件発明を実施例に基づいて説明する。図１を参照するとプリント基板１０を構成するメイン基板２０とサブ基板３０の部品面側からの斜視図が示されている。図１では、メイン基板２０の矩形状のスリット２１に部品面側から挿入されようとしているサブ基板３０の状態が示されている。本例のサブ基板３０はスリット２１の長手方向の長さよりも全体的には長くなっている。そして、サブ基板３０の挿入側の中心部の先端は突出した形状になっており、突出した部分はスリット２１の長手方向の長さより小さくなっている。
【００２１】
この突出した部分は、メイン基板２０のスリット２１に挿入されるサブ基板３０の挿入部３１を構成している。すなわち、サブ基板３０の挿入部３１の両側は外側に向かって張り出した肩部３２、３２を形成している。スリット２１の幅は、挿入作業の効率を考慮して全体としてはサブ基板３０の厚さより若干大きく設定されている。
【００２２】
また、図２に大きく示すように、本例のサブ基板３０の側面には複数の導電パターン３３が形成されており、それぞれの導電パターン３３には導電性のバネ部材４０が取り付けられている。本例ではバネ部材４０はリフロー半田（図示せず）により、サブ基板３０の導電パターン３３に接着されている。本例のバネ部材４０は長方形形状の平板４１を加工して形成されている。図３に示すように原材となる平板４１にはその内部に長手方向に沿って並行して延びる一対の切れ目４２、４２が入れられている。そして、その一端側はその並行する切れ目と直角に、かつその並行な切れ目４２、４２を結ぶ切れ目４３が入っている。他端側では並行な切れ目を結ぶ切れ目は入れておらず原材の平板４１と一体の状態となっている。すなわち、原材の平板４１には、コの字状の切れ目が入れられており、その一端側は自由端４４を形成し、他端側は原材と一体の固定端４５となっている。
【００２３】
そして本例では、自由端４４を形成する一端側は原材の平板４１から離間させられて、すなわち切り起こされて原材の平面から離れるように持ち上げられている。この状態で本例のバネ部材４０はサブ基板３０の導電パターン３３にそれぞれリフロー半田により、貼り付ける。
【００２４】
本例では、サブ基板３０の両側面には導電パターン３３が形成されており、導電パターン３３には上記導電性のバネ部材４０が、上記のように貼り付け状態で取り付けられている。  そして、サブ基板３０をメイン基板２０のスリットに挿入する前の状態では、サブ基板３０の両側面にバネ部材４０が取り付けられた状態になっており、その状態でのサブ基板３０の厚さすなわち、両側面に取り付けられているバネ部材４０の自由端４４の間隔は、スリット２１の幅よりは大きくなっている。
【００２５】
したがって、サブ基板３０をメイン基板２０のスリット２１に挿入する際には、バネ部材４０の一端（自由端４４）側の一部はスリット２１の内面に接触しつつ移動する。そして、挿入が完了した時点では、サブ基板３０の一端すなわち自由端４４は、弾性力により元の位置まで戻る。すなわちスリット２１の幅を超えて再び拡がる。
【００２６】
図４を参照すると、サブ基板３０がメイン基板２０のスリット２１に挿入された状態が断面図で説明的に示されている。
【００２７】
そして、メイン基板２０の半田面側にも、サブ基板３０の導電パターン３３に対応する位置に導電パターン２３が設けられている。
【００２８】
ここで、重要なことは、サブ基板３０に取り付けられたバネ部材４０の自由端４４の先端がメイン基板２０の半田面側の導電パターン２３に圧接していることである。すなわち、サブ基板３０は図４において、バネ部材４０の自由端４４からの弾性力が上方へ向ってメイン基板２０の半田面を押し、これに対抗してその反力によりサブ基板３０の肩部３２がメイン基板２０の部品面側を下方に向かって押しつける構造になっている。これによって、メイン基板２０のスリット２１を介して弾性力により肩部３２とバネ部材４０の自由端４４との間にメイン基板２０を挟み込むような形で、サブ基板３０はメイン基板２０に保持される。
【００２９】
この状態でメイン基板２０の導電パターン２３とサブ基板３０の表面上に形成された導電パターン３３の端子部とをハンダ付けする。
【００３０】
図５には、ハンダ付け後の状態が示されている。ハンダ付けは半田面側において行われるので、ハンダ付け後においても部品面側からみたプリント基板１０の状態には変わりはない。図５に示すように半田５０はバネ部材を一体化するとともに、メイン基板２０の導電パターン２３の端子部とサブ基板３０の表面上に形成された導電パターン３３の端子部を接続する。
【００３１】
この結果として、従来から問題であった「がたつき」がない状態でサブ基板３０はメイン基板２０に保持されるとともに、メイン基板２０及びサブ基板３０の導電パターン２３、３３を半田付けすることによってサブ基板３０のメイン基板２０とを強固に固定することができる。したがって、プリント基板１０に振動、衝撃等が加わった場合でも、端子間の半田５０にかかる応力負荷を有効に抑えることができる。
【００３２】
図６には、本件発明の別の実施例が示されている。図６に示すように、本例のバネ部材６０はほぼＴ形形状の平板６１の原材を加工して作られる。すなわちＴ形形状の原材の両側にある羽状の部分６２をその基端６３から矢印６４で示すように折り曲げる。折り曲げた状態で平板６１の裏面側をサブ基板の導電パターンの端子部にリフロー半田により接着する。折り曲げる角度は９０度以上とすることも９０度以下とすることもできる。いずれにしても、サブ基板３０をメイン基板２０のスリット２１に挿入前においては、バネ部材６０の自由端６５までを含めたサブ基板３０の厚さがメイン基板２０のスリット２１の幅を超えて拡がった状態なっており、サブ基板３０をメイン基板２０のスリット２１に挿入する際には、図６の矢印６６に示す方向からサブ基板３０に取り付けられたバネ部材６０がスリット２１に挿入されるようになっており、挿入時において羽状の部分６２の先端部（自由端）６５がスリット２１の内側に面に圧接しながら移動するようになっている。そして、挿入後においては、サブ基板３０と一体になったバネ部材６０の自由端６５は、弾性力により元の位置まで戻る。すなわちスリット２１の幅を超えて再び拡がる。このとき好ましくは、羽状の部分６２とサブ基板３０の肩部３２との間にメイン基板２０が挟み込まれる状態になる。図７（ａ）に示すバネ部材６０は、９０度以上折り曲げられており図７（ｂ）に示すバネ部材６０は９０度以下の折り曲げ状態で仕上げられている。
【００３３】
図８、図９、図１０に示すバネ部材７０、８０、９０はいずれも、平板の原材を折り曲げ加工されて形成される。図８のバネ部材７０は、図において上方から下方に向けて徐々に幅広になった原材７１の拡張部分７２を、破線７３を起点に矢印７４のように折り曲げて形成される。図９のバネ部材８０は、図において上端から上方から下方に向けて徐々に幅広になって三角形状の原材８１であり原材８１の破線８２を起点に先端に延びる三角部分８３を矢印８４のように折り曲げて形成される。折り曲げの角度は図６の例のように鋭角でも鈍角でもよく、サブ基板３０の挿入時にメイン基板２０のスリット２１と圧接するようになっていればよい。
【００３４】
なお本例の場合には、サブ基板の導電パターンとメイン基板の導電パターンとの間にバネ部材が位置しているかぎり挿入後において折り曲げた先端（自由端）が必ずしも戻る必要はなく圧接状態になっていてもよい。
【００３５】
図１０に示す実施例のバネ部材９０は、図３に示す切り起こし加工されるものと同様に長方形の原材９１にＬ字状の切り込み９２を入れ、矢印９３のように原材を切り起こして形成される。図３の実施例のバネ部材と同様に機能する。
【００３６】
本例の示した実施例以外にも、請求項に記載されている範囲の様々な形状のバネ部材を使用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  プリント基板
２０  メイン基板
２１  スリット
３２  肩部
２３  導電パターン（銅箔）
３０  サブ基板
３３  導電パターンの端子部
４０  バネ部材
４１  原材
４２、４３  切れ目
４４  自由端
４５  固定端
５０  半田
７０、８０、９０  バネ部材
【図１】
2019047032.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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