JP6645413B2

JP6645413B2 - 電子装置

Info

Publication number: JP6645413B2
Application number: JP2016243617A
Authority: JP
Inventors: 弘貴福井
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: US10305208B2; JP2018098101A; CN108232497B; US20180175530A1; CN108232497A

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、装置の筐体（ハウジング）とは別体のコネクタであって導電ピンを有するコネクタを筐体に固定する方法が広く用いられてきた。そのようなコネクタの一例として、特許文献１（特開２０１５−１３３５６２号公報）に記載の外部接続コネクタを挙げることができる。特許文献１には、コネクタ用開口を有する携帯電話機の筐体の内部にコネクタを固定する構成において、コネクタの位置決めのためのコネクタ用ホルダを用いることが記載されている。より具体的には、コネクタの左右側面および挿入方向奥側面である上面をコネクタ用ホルダの左右内面および下側内面に当接させることで、外部接続コネクタの筐体に対する位置決めを行っている（特許文献１の段落［００１５］、［００１６］、図１、４〜７等参照）。

筐体とは別体のコネクタであって筐体に固定されるものの別の例として、特許文献２（特開２０１３−１５２８１５号公報）、特許文献３（特開２００７−３２９４１３号公報）に記載のコネクタを挙げることができる。

特開２０１５−１３３５６２号公報特開２０１３−１５２８１５号公報特開２００７−３２９４１３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１〜３に記載のような筐体とは別体のコネクタを用いると、その分、装置の製造コストが増加したり、装置の小型化が阻害されたりするといった問題がある。また、コネクタを筐体に対して固定するための別途の部材が必要となるという問題がある。すなわち、特許文献１の技術においてはコネクタを筐体に固定するためにコネクタ用ホルダを用いている。特許文献２の技術では、コネクタを筐体に固定するためにネジおよびＯリングを用いている（特許文献２の段落［００２７］、［００２９］、図３等参照）。特許文献３の技術では、コネクタを筐体に固定するためにネジを用いている（特許文献の段落［００３５］、図２等参照）。また、導電ピンは、コネクタおよびコネクタを筐体に固定するための部材といった複数の部材を介して筐体に固定されているため、それら複数の部材間の位置の累積公差が大きくなり、導電ピンの筐体に対する位置決め精度が低下する可能性がある。結果として、導電ピンと相手側コネクタの端子との接触性能および導通性能が低下する可能性がある。

本発明は上記課題に鑑み、電子装置のハウジングとは別体のコネクタを用いることなく導電ピンをハウジングに対して固定する構成であって、ハウジングに対するピンの十分な位置決め精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の局面に係る電子装置は、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複数の導電ピンであって、基板と同一の平面に沿って基板から突出する突出部分と、基板にはんだ付けされるはんだ付け部分とを有する複数の導電ピンと、複数の導電ピンを連結する連結部を有する樹脂成形部と、を有する電子装置であって、樹脂成形部は第１の突起部を有し、ハウジングは第１の突起部を受け入れる凹部を有する。

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し、ハウジングで基板を覆うため、ハウジングとは別体の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や装置の小型化に貢献できる。また、ハウジングは樹脂成形部の第１の突起部が嵌合する凹部を有するため、突起部と凹部との嵌合により、導電ピンのハウジングに対する位置決めを確実かつ正確に行うことができる。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。

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、第１の突起部は少なくとも２つの互いに非平行の側面を有する。このような構成により、一平面内における導電ピンのハウジングに対する位置決め精度が向上する。
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、第１の突起部の先端は凹部の底面に当接する。このような構成により、一平面と直交する方向における導電ピンのハウジングに対する位置決め精度が向上する。

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、ハウジングは複数の導電ピンの突出部分に当接する支持部を有する。このような構成により、支持部により導電ピンを安定的に支持することができ、一平面と直交する方向における導電ピンのハウジングに対する位置決め精度が向上する。
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、樹脂成形部は第２の突起部を有し、基板は第２の突起部を受け入れる凹部を有する。このような構成により、導電ピンの基板に対する位置決め精度が向上する。

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、第１の突起部は平面視がコ字状であり、第１の突起部の各辺は樹脂成形部の連結部の外形に沿う。このような構成により、第１の突起部とハウジングの凹部の嵌合面積を連結部の外形に沿う範囲内で広く確保することができ、一平面内における導電ピンのハウジングに対する位置決め精度が向上する。

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一縁部分を示す平面図であり、図８（Ｃ）はピンヘッダーを基板の一縁部分に固定する位置を説明するための説明図である。図９（Ａ）は図３の照明装置の要部を示す平面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の照明装置の要部において基板を取り外した状態を示す平面図であり、図９（Ｃ）は図９（Ａ）の照明装置の要部のＩＸＣ−ＩＸＣ断面を示す断面図であり、図９（Ｄ）は図９（Ｃ）の一点鎖線ＩＸＤで囲む部分を拡大して示す拡大部分断面図である。図１０は、図３中の一点鎖線Ｘ−Ｘ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１１は、図１０中の一点鎖線ＸＩ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先端部４１１と基端部４１２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。

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とは反対側に突出する方を第１の突起部４２１とし、基板３０側に突出する方を第２の突起部４２２とする。第１の突起部４２１は平面視がコ字状となっている。すなわち、第１の突起部４２１は、複数のピン４１の並び方向に延びる横方向部分と、横方向部分の両端から複数のピン４１の先端部４１１側に向かって伸びる２つの縦方向部分を有するコ字状に形成されている。第１の突起部４２１は、その突出方向の端面と略直交する複数の側面のうち、コ字形状の外側となる側面上に、突出方向に伸びる複数のリブ４２１１を有する。

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。複数のピン４１の基板３０に対する実装は複数のピン４１の所定の部位を基板３０に対してはんだ付けすることによって行われる。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６において斜線により示す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。

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、突出部分）を収納するピン収納部２２とを有する。
図４、図５に示すように、基板３０はピンヘッダー４０が固定される一縁部分の両側に突出する係合突起３３を有する。一方、基板収納部２１は、基板３０の２つの係合突起３３に対応する２箇所にそれぞれ係合部２１１を有する。各係合部２１１は、係合突起３３が係合するための係合孔と、係合孔の両側の切欠きとを有する。切欠きは、基板収納部２１の開口の縁まで延びている。これにより、基板３０を基板収納部２１の開口から挿入するとき係合突起３３が係合部２１１の縁部分を弾性変形させて押し開き、基板３０を更に押し込むことで各係合突起３３が対応する係合部２１１の係合孔に係合する。

基板３０は２つの係合突起３３の内側にそれぞれ長円状の緩衝穴３４を有する。基板３０を基板収納部２１に対して挿入するために係合突起３３で係合部２１１の縁部分を弾性変形させて押し開くとき、係合突起３３は係合部２１１の縁部分から反力を受けるが、その反力の影響がはんだ部３２ａ、３２ｂ、３２ｃにまで及ぶことを緩衝穴３４の存在により回避できる。すなわち、基板３０のハウジング２０への取り付け時に係合突起３３に掛かる反力により基板３０内に発生する応力によってはんだ部３２ａ、３２ｂ、３２ｃに破断等の不具合が発生することを回避できる。

複数のピン４１がピン収納部２２に収納されるように両者が組み合わされることで、複数のピン４１とピン収納部２２はソケットコネクタと接続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のコネクタに接続されると、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（突出部分）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と別体のコネクタを用いる場合と比べて部品点数を少なくできる。当然ながら、別体のコネクタをハウジング２０に固定するための別体の部材を必要としない。これにより照明装置１の製造コストの低減や小型化に寄与し得る。

図９（Ａ）は図３の照明装置の要部（コネクタ近傍部分）を示す平面図であり、図９（Ｂ）は照明装置の要部において基板３０をハウジング２０から取り外した状態を示す平面図である。図１０は、図３中の一点鎖線Ｘ−Ｘ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１１は、図１０中の一点鎖線ＸＩ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。
図９（Ａ）、図１０、図１１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２の突起部４２２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。

一方、図９（Ｂ）に示すように、ピンヘッダー４０の第１の突起部４２１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、一平面（本例では、複数のピン４１が並ぶ平面）内におけるピンヘッダー４０（特に複数のピン４１）のハウジング２０に対する位置決めがなされる。図９（Ｂ）に示すように凹部２３は、ピンヘッダー４０の第１の突起部４２１の形状と対応するように、平面視がコ字状となっている。第１の突起部４２１は平面視がコ字状に形成されていることで少なくとも２つの非平行の側面を有するため、一平面内におけるピンヘッダー４０（特に複数のピン４１）のハウジング２０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、第１の突起部４２１は、樹脂部４２のうち複数のピン４１を連結する部分（連結部）の外形に沿うように形成されている。これにより第１の突起部４２１の平面視断面積をできるだけ大きくすることができ、一平面内におけるピンヘッダー４０（特に複数のピン４１）のハウジング２０に対する位置決めの精度が向上する。

第１の突起部４２１がハウジング２０の凹部２３に挿入されるとき、リブ４２１１が凹部２３の内周面と強く接触することで、第１の突起部４２１の凹部２３に対する締り嵌めがされる状態となり、これにより、一平面内におけるピンヘッダー４０（特に複数のピン４１）のハウジング２０に対する位置決めの精度が向上する。

図９（Ｃ）は図９（Ａ）の照明装置１のＩＸＣ−ＩＸＣ断面を示す断面図である。図９（Ｄ）は図９（Ｃ）の一点鎖線ＩＸＤで囲む部分を拡大して示す拡大部分断面図である。
図９（Ｂ）、図９（Ｃ）、図１１に示す様に、ハウジング２０の基板収納部２１はピン収納部２２との境界を規定する縁部分が開口側から一部切り欠かれることで、ピン支持部２１２を有する構造となっている。複数のピン４１はそれらの側面においてピン支持部２１２に当接し、ピン支持部２１２により支持される。これにより、一平面と直交する方向における複数のピン４１のハウジング２０に対する位置決めが精度よくなされる。また、図９（Ｄ）に示すように、ピン支持部２１２は各ピン４１の両側においてハウジング２０の開口側に突出して各ピン４１を挟み込む凸部２１３を有する。凸部２１３の上端にはテーパが形成されることで、各ピン４１が凸部２１３の間に案内される易くなっている。

以上説明したピンヘッダー４０の第１の突起部４２１、ハウジング２０の凹部２３、支持部２１２を備えることにより、複数のピン４１のハウジング２０に対する三次元的な位置決めが精度よくなされる。結果として、複数のピン４１と、複数のピン４１およびピン収納部２２からなるコネクタに対して接続される相手側コネクタの端子との間の良好な接触が実現される。
また、このように、複数のピン４１は、支持部２１２における接触と、第１の突起部４２１と凹部２３の嵌合によってハウジング２０に対する位置決めがなされるため、従来例のように別体のコネクタおよびコネクタをハウジングに固定するための別の部材といった複数の部材を介してピンのハウジングに対する位置決めがなされる場合と比べて位置決めの精度が向上する。

図１１に示すように、第１の突出部４２１の下端は凹部２３の底面に当接することで、ピンヘッダー４０、特に複数のピン４１の安定的な支持と位置決めに寄与する。ただし、第１の突出部４２１の下端を凹部２３の底面から離隔して、複数のピン４１とピン支持部２１２の当接によって、一平面と直交する方向における複数のピン４１のハウジング２０に対する位置決めを実現してもよい。
第１の突起部４２１の平面視断面形状をコ字状としたが、第１の突起部４２１が少なくとも２つの非平行の側面を有する限り、平面視断面形状はコ字状以外の形状でもよい。第１の突起部４２１の少なくとも２つの非平行の側面は、複数のピン４１の長手方向に対して垂直、平行のいずれでなくでもよい。ハウジング２０の凹部２３の形状は、第１の突起部４２１を嵌合（特に、締り嵌め）できる形状であればよい。

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
２１１係合部
２１２支持部
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
３３係合突起
３４緩衝穴
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（樹脂成形部）
４２１第１の突起部
４２１１リブ
４２２第２の突起部

Claims

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複数の導電ピンであって、前記基板と同一の平面に沿って前記基板から突出する突出部分と、前記基板にはんだ付けされるはんだ付け部分とを有する複数の導電ピンと、
前記複数の導電ピンを連結する連結部を有する樹脂成形部と、を有し、
前記樹脂成形部は第１の突起部を有し、
前記ハウジングは前記第１の突起部を受け入れる凹部を有し、
前記基板は、前記一縁部分から突出し前記ハウジングに形成された係合部と係合する係合突起を有するとともに、前記複数の導電ピンがはんだ付けされるはんだ部と前記係合突起との間の位置に緩衝穴を有する、電子装置。
前記第１の突起部は少なくとも２つの互いに非平行の側面を有する、請求項１に記載の電子装置。
前記第１の突起部の先端は前記凹部の底面に当接する、請求項１または請求項２に記載の電子装置。
前記ハウジングは前記複数の導電ピンの前記突出部分に当接する支持部を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子装置。
前記樹脂成形部は第２の突起部を有し、
前記基板は前記第２の突起部を受け入れる凹部を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子装置。
前記第１の突起部は平面視がコ字状であり、該第１の突起部の各辺は前記樹脂成形部の前記連結部の外形に沿う、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子装置。