JP6660020B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子装置に関する。

従来、導電ピンを電子装置の基板に固定するための方法として、基板とは別体のベースコネクタであって導電ピンを有するベースコネクタを基板に固定する方法が広く用いられてきた。そのようなベースコネクタの例として、特許文献１（特開２０１１−２３３３０７号公報）に記載のものを挙げることができる。特許文献１に記載のベースコネクタは、四角筒状の合成樹脂製のベースハウジングと、ベースハウジングに収納された２つのベースコンタクトを有し、各ベースコンタクトは接触部とリード部を有し、リード部は基板にはんだ付けされる（特許文献１の段落［００２３］、［００２４］、［００２９］、［００３５］等参照）。

また、基板とは別体のベースコネクタであって基板に対してはんだ付けにより固定されるベースコネクタの別の例として、特許文献２（特開２０１４−１２７２３２号公報）に記載の基板用コネクタを挙げることができる。

特開２０１１−２３３３０７号公報 特開２０１４−１２７２３２号公報

導電ピンを基板に固定するために上記の特許文献１、特許文献２に記載のような基板とは別体のベースコネクタを用いると、その分、装置の製造コストが増加するという問題がある。また、ベースコネクタを基板の上に実装するためベースコネクタの高さによって装置の厚さ方向の寸法が増大するという問題がある。

本発明は上記課題に鑑み、電子装置の基板とは別体のベースコネクタを用いることなく導電ピンを基板に対して固定する構成であって、十分な固定強度を発揮できる構成を提供することをその目的の一つとする。

本発明の発明者は上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
すなわち、本発明の第１の局面による電子装置は、基板と、基板を覆うハウジングと、基板の一縁部分に実装される導電ピンと、を有し、導電ピンは基板と同一の平面に沿って基板から突出し、導電ピンは、突起部分と、基板にはんだ付けされるはんだ付け部分とを有し、はんだ付け部分は、基板の回路配線に対する導通部を含む。
上記構成によれば、導電ピンを基板の一縁部分に直接実装するため、基板とは別体のベースコネクタを用いる構成と比べて装置の部品点数を少なくすることができ、装置の製造コスト低減に貢献できる。また、導電ピンを基板と同一の平面に沿って基板から突出するように実装することで、電子装置の厚さ方向の寸法の低減に貢献できる。

また、本発明の第２の局面によれば、上記の電子装置において、導電ピンは複数の導電ピンを含み、複数の導電ピンの並び方向の両端に位置する第１の導電ピンおよび第２の導電ピンはそれぞれの外縁から張り出す張り出し部であって基板にはんだ付けされる部分を含む張り出し部を有する。
電子装置を含む各装置の組み付け作業を行う際などに、導電ピンに接続された相手側コネクタから延びるケーブルが不意に引っ張られる場合があり、その引っ張り力が導電ピンに掛かり、導電ピンと基板の接合部分に大きな引っ張り応力が発生することがある。そうすると接合部分に破断が生じる場合があり、導通不良の原因となる場合がある。
この点、上記局面の構成によれば、複数の導電ピンの並び方向の両端に位置する第１の導電ピンおよび第２の導電ピンはそれぞれの外縁から張り出す張り出し部であって基板にはんだ付けされる部分を含む張り出し部を有するため、張り出し部を基板に対してはんだ付けにより接合することで導電ピンと基板の間の広い接合面積を確保することができる。これにより導電ピンの基板に対する十分な固定強度を確保することができ、上記したような大きな引っ張り応力にも対応することができる。

また、本発明の第３の局面によれば、上記の電子装置において、張り出し部は導通部より一縁側に配置される。
上述したように導電ピンに引っ張り力が掛かる場合には、導電ピンと基板の接合部分のうち、基板の最も一縁側の部位に引っ張り応力が集中して発生する傾向がある。
この点、上記構成によれば、張り出し部は導通部より一縁側に配置されるため、上述のように導電ピンに引っ張り力が掛かったとしても張り出し部の接合部分に大きな引っ張り応力が発生する一方で、導通部の接合部分で引っ張り応力が発生することを効果的に抑制できる。すなわち、導電ピンに掛かる引っ張り力のうちの比較的大きな部分を張り出し部の接合部分で受けることができ、引っ張り力が導通部の接合部分にまで及ぶことを効果的に抑制できる。結果として、導電ピンに引っ張り力が掛かることによって導通部の接合部分に破断が生じる可能性を効果的に低減することができる。

また、本発明の第４の局面によれば、上記の電子装置において、複数の導電ピンは第１の導電ピンおよび第２の導電ピンの間に位置する第３の導電ピンを含み、第３の導電ピンの基板にはんだ付けされる部分の一縁側の端部は、張り出し部のうち基板にはんだ付けされる部分の一縁側の端部よりも反一縁側に配置される。このような構成によれば、導電ピンに引っ張り力が掛かった場合に、引っ張り力のうちの比較的大きな部分を、一縁側により近い位置に端部が位置する張り出し部の接合部分で受けることとなる。上述のとおり、張り出し部の接合部分は高い固定強度を持つため、引っ張り力に対する耐力を好適に発揮し得る。

また、本発明の第５の局面によれば、上記の電子装置において、複数の導電ピンを連結する部分と突起部とを有する樹脂部を更に備え、基板は突起部が嵌合する凹部を有する。このような構成によれば、樹脂部の突起部と基板の凹部との嵌合により、導電ピンの基板に対する位置決めを確実かつ正確に行うことができる。

また、本発明の第６の局面によれば、上記の電子装置において、導電ピンは、凹部を跨ぐ複数の部分で基板にはんだ付けされる。このような構成によれば、導電ピンが略棒状の部材である場合であっても、凹部を跨ぐ複数の部分で基板に対してはんだ付けされるため、導電ピンの姿勢の精度が向上する。これにより、導電ピンと、相手側コネクタの端子との良好な接触性能が得られる。

図１は、本発明の実施形態に係る照明装置の正面図である。 図２は、実施形態に係る照明装置の側面図である。 図３は、実施形態に係る照明装置の裏面図である。 図４は、実施形態に係る照明装置の基板を示す図であり、図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は分解斜視図である。 図５は、実施形態に係る照明装置の分解斜視図である。 図６は、図４（Ａ）の基板の要部を示す斜視図である。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、図６のピンヘッダーを示す斜視図であり、図７（Ｃ）はピンヘッダーの側面図であり、図７（Ｄ）はピンヘッダーのピンのみを示す斜視図である。 図８（Ａ）は図４（Ａ）の基板の要部を示す平面図であり、図８（Ｂ）はピンヘッダーを固定する前の基板の要部を示す平面図であり、図８（Ｃ）はピンヘッダーを基板の要部に固定する位置を説明するための説明図である。 図９は、図３中の一点鎖線ＩＸ−ＩＸに沿って切断した照明装置を矢印の方向に見た状態を示す部分断面図である。 図１０は、図９中の一点鎖線Ｘで囲む照明装置の断面部分を拡大して示す拡大部分断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る電子装置として、照明装置を例に取り説明する。ただし、本発明が適用できる電子装置は照明装置には何ら限られない。図１は、本発明の実施形態に係る照明装置１の正面図であり、図２は照明装置１の側面図であり、図３は照明装置１の裏面図である。図例の照明装置１は具体的には自動車の車室の天井に設けられるマップランプであり、発光部１１やスイッチ部１２を有する意匠部１０、意匠部１０の裏側に取付けられるか一体的に形成されるハウジング２０、ハウジング２０に収納される基板３０、基板３０に実装されるピンヘッダー４０を有する。

図４（Ａ）は基板３０のピンヘッダー４０が実装される側を示す斜視図である。図４（Ｂ）はピンヘッダー４０を基板３０に実装する前の状態を示す図である。図６はピンヘッダー４０を基板３０の一縁部分（すなわち、一つの縁の近傍の部分）に対して実装した状態を示す拡大斜視図である。図７（Ａ）はピンヘッダー４０の斜視図である。図７（Ｂ）は図７（Ａ）のピンヘッダー４０の反対側、すなわち、基板３０に対して固定される側を示す斜視図である。図７（Ｃ）はピンヘッダー４０を横（すなわち側面側）から見た図である。
主に図６、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ピンヘッダー４０は導電性を有する金属からなる複数のピン４１（導電ピン）と、絶縁性を有する合成樹脂からなる樹脂部４２とを有する。ピンヘッダー４０は、例えば、図７（Ｄ）に示すように複数のピン４１を互いに離隔しつつそれらの長手方向が互いに平行となるように樹脂成型金型に装填した後、成型金型に樹脂を注入し、複数のピン４１のそれぞれの少なくとも両端部を除く部分を溶融した樹脂で包み込み、樹脂を固化させて樹脂部４２とし、複数のピン４１と樹脂部４２とを一体化することによって形成される。

図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すように、ピンヘッダー４０の樹脂部４２は、複数のピン４１が並ぶ平面と直交する方向の一方に突出する第１の突起部４２１と、それとは反対側の方向に突出する第２の突起部４２２を有する。これらのうち、ピンヘッダー４０を基板３０に取付けたときに基板３０側に突出する方を第１の突起部４２１とし、その反対側に突出する方を第２の突起部４２２とする。

図４（Ａ）、図６に示すように、ピンヘッダー４０は基板３０の一縁部分に対して実装されるが、その際、複数のピン４１の先端部４１１を含む部分が基板の一縁から基板３０と同一の面に沿って（すなわち、基板３０と平行に）突出するように実装される。各ピン４１の先端部４１１とは反対側の端部を基端部４１２と呼ぶこととする。ピン４１の基板３０に対する実装ははんだ付けによって行われる。はんだ付けの詳細については後述する。基板３０にはピンヘッダー４０に加えて発光素子等の素子が実装される（図示省略）。

図５は照明装置１の分解斜視図である。図５に示すように、基板３０はハウジング２０の裏側の開口からハウジング２０の内側に収納され固定される。ハウジング２０は基板３０を収納する基板収納部２１と、基板３０から突出する複数のピン４１の部分（すなわち、突起部分）を収納するピン収納部２２とを有する。複数のピン４１とピン収納部２２は互いに組み合わされることで、ソケットコネクタと結合するコネクタとして機能する。そのため、ピン収納部２２の先端側（すなわち、ピン４１の突起部分が突出する方向の側）には、ソケットコネクタを受け入れるための開口が形成されており、開口の縁には、ソケットコネクタのフックと係合するための係合部２２１が形成されている。ソケットコネクタが照明装置１のコネクタに結合されると、複数のピン４１の基板３０の一縁からピン収納部２２内部へ突出している部分がソケットコネクタの端子と接触し、導通を実現する。
このように、ピン４１を基板３０の一縁部分に対して直接固定し、ピン４１の先端を基板の一縁から基板３０と平行に突出させ、ピン４１とハウジング２０にコネクタとしての機能を備えさせることにより、基板３０と別体のベースコネクタを用いる場合と比べて部品点数を少なくでき、しかも、照明装置１の厚さ方向の寸法を小さくすることができる。

図９は、図３中の一点鎖線ＩＸ−ＩＸに沿って切断した照明装置１を矢印の方向に見た状態を示す部分断面図であり、図１０は、図９中の一点鎖線Ｘで囲む照明装置１の部分断面を拡大して示す拡大部分断面図である。これらの図に示すように、基板３０の一縁部分には凹部３１が形成されており、ピンヘッダー４０を基板３０に固定したとき、ピンヘッダー４０の第１の突起部４２１が凹部３１に嵌合するようになっており、これによりピンヘッダー４０の基板３０に対する位置決めがなされる。図７（Ｂ）に示すように、突起部４２１の側面には複数のリブ４２１１が形成されている。突起部４２１が基板３０の凹部３１に挿入されるとき、リブ４２１１が凹部３１の内周面と強く接触することで、突起部４２１の凹部３１に対する締り嵌めがされる状態となり、これによりピンヘッダー４０の基板３０に対する位置決めの精度が向上する。一方、ピンヘッダー４０の第２の突起４２２が嵌合するための凹部２３がハウジング２０に形成され、この嵌合によりピンヘッダー４０、特にピン４１のハウジング２０に対する位置決めがなされる。

図７に示すように、複数のピン４１の長手方向と直交する方向（すなわち、複数のピン４１の並び方向）における両端に位置する２つのピン４１は、それぞれから並び方向の外側に向かって張り出す張り出し部４１３を有する。張り出し部４１３は、ピン４１の長手方向においては、先端部４１１と基端部４１２の間に位置する。張り出し部４１３は樹脂部４２から露出する。

図６において基板３０に斜線を付した部分ははんだ部であり、複数のピン４１はこれらのはんだ部において基板３０に対してはんだ付けされている。図８（Ａ）は図６に示すピンヘッダー４０と基板３０の部分を示す平面図である。図８（Ｂ）は図８（Ａ）の基板３０のうち一点鎖線ＶＩＩＩＢによって示す範囲内の部分を示す図であり、基板３０に対してピンヘッダー４０をはんだ付けする直前の状態を示している。図８（Ｂ）においてはんだ部を斜線により示す。
複数のピン４１をはんだ付けにより基板３０に固定する位置を図８（Ｃ）に示す。図８（Ｃ）においては、ピン４１をはんだ付けにより固定する位置を二点鎖線により示す（樹脂部４２は図示省略）。

図８（Ｂ）、図８（Ｃ）において斜線により示すはんだ部のうち、符号３２ａで示すものは複数のピン４１の基端部４１２およびその近傍部分（すなわち、導通部）を接合するものであり、このはんだ部３２ａを介してピン４１は基板３０に固定されるとともに基板３０の回路配線と導通する。また、はんだ部のうち、符号３２ｂで示すものは、複数のピン４１の並び方向の両端にあるピン４１の張り出し部４１３を含む部分を接合するものである。符号３２ｃで示すはんだ部は、複数のピン４１の並び方向の内側の２つのピン４１の、先端部４１１と基端部４１２の間の部分を接合するものである。符号３２ｂ、３２ｃで示すはんだ部は専らピン４１を基板３０に固定する機能を有するものであり、ピン４１と基板３０の回路配線を導通させるものではない。
以上のはんだ部３２ａ、３２ｂ、３２ｃにおけるピンヘッダー４０のはんだ付けは、基板３０のはんだ部３２ａ、３２ｂ、３２ｃに相当する位置にはんだペーストを印刷し、それらの上に図８（Ｃ）の二点鎖線の位置にピン４１が来るようにピンヘッダー４１を載置し、リフロー炉にてはんだを溶融することによりなされる。

このようにピンヘッダー４０は、基板３０への固定と、ピン４１と基板３０の回路配線の導通との両方を目的としたはんだ部３２ａでのはんだ付けによる接合部分に加えて、基板３０への固定のみを目的としたはんだ部３２ｂ、３２ｃでのはんだ付けによる接合部分によっても基板３０に対して固定されている。しかも、はんだ部３２ｂ、３２ｃははんだ部３２ａよりも基板３０の一縁側に位置する。そのため、何らかの理由によりピン４１に引っ張り力が掛かったとしても、ピン４１に掛かる引っ張り力のうちの比較的大きな部分を基板３０の一縁により近いはんだ部３２ｂ、３２ｃにおける接合部分で受けることができ、引っ張り力がはんだ部３２ａにおける導通部としての接合部分にまで及ぶことを効果的に抑制することができる。更には、複数のピン４１の並び方向の両端に位置する２つのピン４１がそれぞれ張り出す張り出し部４１３を有しており、その張り出し部４１３を含むピン４１の部分が比較的広い面積で基板３０とはんだ付けされているため、そこにおける接合部分は特に高い固定強度を有し、ピン４１に掛かる引っ張り力に対して大きな耐力を発揮することができる。そのため、引っ張り力が、はんだ部３２ａにおける導通部としての接合部分にまで及ぶことをより効果的に抑制することができる。すなわち、ピン４１と基板３０の回路配線の間の導通を担うはんだ部３２ａにおける接合部分が、ピン４１に掛かる引っ張り力により破断することをより効果的に抑制できる。

図８（Ｃ）に示す様に、符号３２ａで示されるはんだ部は基板３０の凹部３１の一方の側に配置され、符号３２ｂ、３２ｃで示されるはんだ部は凹部３１の他方の側に配置されている。このことにより、複数のピン４１はそれぞれ凹部３１を跨ぐ二か所で基板３０に対してはんだ付けされるため、ピン４１の姿勢の精度が向上する。そのため、ピン４１と、ソケットコネクタの端子との良好な接触性能が得られる。
また、図８（Ｂ）に示すように、複数のピン４１の並び方向の両端に位置するピン４１の張り出し部４１３を含む部分を固定するはんだ部３２ｂの基板３０の一縁側の端部よりも、内側のピン４１を固定するはんだ部３２ｃの基板３０の一縁側の端部は、反一縁側（すなわち、基板３０の一縁とは反対の側）に距離Δだけ下げられている。これにより、ピン４１に引っ張り力が掛かった場合に、はんだ部３２ｃにおける接合部分よりも、基板３０の一縁により近いはんだ部３２ｂにおける部接合部分の方が、引っ張り力のうちの比較的大きな部分を受けることとなる。すなわち、より高い固定強度を有する張り出し部４１３における接合部分によって引っ張り力のうちの比較的大きな部分を引き受けることができるため、ピン４１に掛かる引っ張り力によりピン４１と基板３０との接合部分が破断することをより効果的に抑制することができる。

本発明は上記発明の実施形態やその変形例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

１ 照明装置（電子装置）
１０ 意匠部
１１ 発光部
１２ スイッチ部
２０ ハウジング
２１ 基板収納部
２２ ピン収納部
２２１ 係合部
２３ 凹部
３０ 基板
３１ 凹部
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ はんだ部
４０ ピンヘッダー
４１ ピン（導電ピン）
４１１ 先端部
４１２ 基端部
４１３ 張り出し部
４２ 樹脂部
４２１ 第１の突起部（突起部）
４２２ 第２の突起部

Claims (5)

1. 電子装置であって、
   基板と、
   前記基板を覆うハウジングと、
   前記基板の一縁部分に実装される導電ピンと、を有し、
   前記導電ピンは前記基板と同一の平面に沿って前記基板から突出し、
   前記導電ピンは、突起部分と、前記基板にはんだ付けされるはんだ付け部分とを有し、
   前記はんだ付け部分は、前記基板の回路配線に対する導通部を含む、電子装置において、
   前記導電ピンは複数の導電ピンを含み、
   前記複数の導電ピンの並び方向の両端に位置する第１の導電ピンおよび第２の導電ピンはそれぞれの外縁から張り出す張り出し部であって前記基板にはんだ付けされる部分を含む張り出し部を有する電子装置。
2. 前記張り出し部は前記導通部より前記一縁側に配置される、請求項１に記載の電子装置。
3. 前記複数の導電ピンは前記第１の導電ピンおよび前記第２の導電ピンの間に位置する第３の導電ピンを含み、
   前記第３の導電ピンの前記基板にはんだ付けされる部分の前記一縁側の端部は、前記張り出し部のうち前記基板にはんだ付けされる部分の前記一縁側の端部よりも反一縁側に配置される、請求項１または請求項２に記載の電子装置。
4. 前記複数の導電ピンを連結する部分と突起部とを有する樹脂部を更に備え、
   前記基板は前記突起部が嵌合する凹部を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子装置。
5. 前記導電ピンは、前記凹部を跨ぐ複数の部分で前記基板にはんだ付けされる、請求項４に記載の電子装置。

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