JP4535939B2 - 穴補強部材および基板支持構造体 - Google Patents

Description

本発明は、支持部材にネジで固定される回路基板の貫通穴に設けられる穴補強部材、およびコネクタ部を介して他の回路基板に電気的に接続される回路基板を支持部材にネジで固定すると共に接地するための基板支持構造体に関する。

従来、家庭用電化製品等の電子機器では、回路基板に実装される電子部品の高集積化に伴い、接続ピンの個数が非常に多いコネクタ部が回路基板に用いられている。このようなコネクタ部では、接続ピンの個数の増加に伴って、コネクタ部同士を嵌合する際に接続ピンに作用する負荷も相対的に増える傾向にある。

これに反して、電子機器や回路基板の小型化を図るために、コネクタ部は、接続ピン間のピッチが狭められ、また、接続ピン自体の太さが比較的細くされている。このため、接続ピンは、半田付けによる固定だけでは、部品の寸法等のバラツキによる影響で十分な機械的強度が得られない場合が増えている。

また、コネクタ部は、その性質上、電子機器の取り扱い状況によって接続状態が外れる可能性があり、コネクタ部近傍を固定ネジでネジ締めする等の構造的な固定を必要とされる場合が多い。このため、コネクタ部には、ネジ締めによるトルクがかかることが多い。

また、近年、回路基板は、動作速度の高速化に伴い高周波を発生させる電子部品が多く実装されており、ＥＭＩ(Electro Magnetic Interference)等の特性を良好に確保するために、回路基板に設けられた接地パターンをなす接地部を電子機器のアース部に確実に接続させる必要がある。このため、回路基板の接地部が、回路基板を支持する支持フレームに、回路基板を固定するための固定部を兼ねている構成が一般的に採られている。

図１０に示すように、投写型表示装置に採用された従来の基板支持構造体は、コネクタ部が設けられた第１回路基板１１１と、この第１回路基板１１１とコネクタ部を介して接続される第２回路基板１１２および第３回路基板１１３と、これら各回路基板１１１，１１２，１１３を支持する支持フレーム１１５と、第１回路基板１１１を支持フレーム１１５に固定するための固定ネジ１１６とを備えている。

第１回路基板１１１には、図示しないが、固定ネジ１１６が挿通される貫通穴が設けられており、この貫通穴の外周部に、支持フレーム１１５を介して接地される接地面が設けられている。また、第１回路基板１１１の貫通穴には、この貫通穴を補強するためのいわゆるハトメ（アイレット）である穴補強部材１１７が固定されて設けられている。支持フレーム１１５には、第１回路基板１１１の貫通穴近傍部分を支持する支持部（不図示）が設けられている。この支持フレーム１１５は、投写型表示装置のアース部（不図示）に電気的に接続されている。

上述したように、回路基板の貫通穴に設けられるハトメを、回路基板を接地するために利用する従来の他の構成としては、ハトメに設けられた突起が、回路基板の金属表面上に塗布された絶縁材を貫通して金属素地に達することで導通を実現する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、ハトメを用いる従来の他の構成としては、外周にネジ部が形成されたハトメを回路基板の貫通穴にねじ込んで設けることで、ハトメによる回路基板との導通状態の信頼性を向上させる構成が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開昭５９−８７６号公報 特開平８−３７３５６号公報

ところで、上述の投写型表示装置が備える従来の基板支持構造体には、以下の問題点がある。

第１の問題点として、各回路基板に設けられる各コネクタ部は、複数の接続ピンが例えば０．５ｍｍ程度のピッチで配列されて、半田付けされて接合されている。このようなコネクタ部は、接続ピンの半田付け部分の機械的強度を高めることが困難であり、半田付け部分に応力が極力かからないように配慮する必要がある。しかしながら、図１０に示すように、第１回路基板１１１を支持フレーム１１５の支持部に固定ネジ１１６でネジ締めする際に、第１回路基板１１１には、図１０中矢印Ｆ方向にネジ締めトルクが作用する。このネジ締めトルクによって第１回路基板に回転力が作用することで、第２回路基板１１２および第３回路基板１１３の各コネクタ部に対して、特定方向の引っ張り応力がそれぞれかかってしまう。このため、各コネクタ部の半田付け部分にクラック等が生じて破損し、コネクタ部による電気的な接続状態の信頼性が損なわれる虞がある。

そして、この問題は、特に、接続ピンを接合するために設けられる接続用パッドの寸法を回路基板に比較的大きく確保することができない場合で、接続ピンの個数が比較的多く、比較的小型のコネクタ部の場合に顕著である。

第２の問題点は、ネジ締めトルクを低減する対策として、摺動性が比較的高い樹脂材料等でハトメを形成することで、貫通穴に対してハトメが摺動して回転するように構成することも考えられる。しかしながら、電子機器では、ＥＭＩ特性を良好に確保するために、回路基板の接地面と電子機器のアース部とを電気的に接続する必要があり、導電性を有していない樹脂材料では電気的に接続することが困難になるので、樹脂材料でハトメを形成することができないという不都合がある。

そこで、本発明は、回路基板を支持部材にネジで固定する際に生じるネジ締めトルクによって支持部材に対して回路基板が回転することを防ぎ、回路基板の接地状態を良好に確保することができる穴補強部材および基板支持構造体を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る穴補強部材は、回路基板の、外周部に接地部が設けられた貫通穴に配される穴補強部材であって、導電性材料からなり、接地部に弾性変位可能に当接されて貫通穴に回転可能に設けられる。穴補強部材は、接地部に当接される弾性変位片が形成された第１部材と、第１部材に回路基板を挟み込んで係合される第２部材とを有している。

以上のように構成された穴補強部材によれば、回路基板を支持部材にネジで固定する際にネジ締めトルクが生じたとき、穴補強部材が接地部に弾性変位可能に当接されて貫通穴に回転可能に設けられているので、穴補強部材と接地部との当接状態が良好に保たれた状態で、貫通穴に対して穴補強部材が良好に回転されるので、ネジ締めトルクが回路基板に負荷されることが抑えられる。したがって、回路基板を支持部材にネジで固定する際に、支持部材に対して回路基板が回転することを防ぐことが可能になる。

また、本発明に係る基板支持構造体は、コネクタ部を介して第２回路基板に電気的に接続される第１回路基板と、この第１回路基板を支持し接地された支持部材と、第１回路基板を支持部材に固定するネジと、第１回路基板に設けられネジが挿通される貫通穴と、この貫通穴の外周部に設けられ第１回路基板を接地するための接地部と、ネジが挿通される挿通穴を有し貫通穴に設けられた穴補強部材とを備える。そして、穴補強部材は、導電性材料からなり、接地部に弾性変位可能に当接されて貫通穴に回転可能に設けられており、接地部に当接される弾性変位片が形成された第１部材と、第１部材に第１回路基板を挟み込んで係合される第２部材とを有している。

以上のように構成された基板支持構造体によれば、穴補強部材が接地部に弾性変位可能に当接されて貫通穴に回転可能に設けられているので、第１回路基板を支持部材にネジで固定する際にネジ締めトルクが生じたとき、穴補強部材と接地部との当接状態が良好に保たれた状態で、貫通穴に対して穴補強部材が良好に回転されるので、ネジ締めトルクが第１回路基板に負荷されることが抑えられる。したがって、第１回路基板を支持部材にネジで固定する際に、支持部材に対して第１回路基板が回転することを防ぐことが可能になる。したがって、この基板支持構造体によれば、ネジ締めトルクでコネクタ部が破損することが防止され、コネクタ部を介して第１回転板および第２回転基板の接地状態が良好に確保される。

また、本発明に係る電子機器は、上述した発明の基板支持構造体を備える。

また、本発明に係る投写型表示装置は、上述した発明の基板支持構造体と、投写面に映像を投写するための投写光学系とを備える。

上述したように、本発明によれば、回路基板を支持部材にネジで固定する際に生じるネジ締めトルクによって回路基板が支持部材に対して回転されることを防ぎ、回路基板の接地状態を良好に確保することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１および図２に示すように、本実施形態の投写型表示装置は、スクリーン等の投写面に映像を投写するための投写レンズ６を有する投写光学系２と、投写する映像を表示する液晶表示板７を有する表示部３と、投写光を出射するランプを有する光源部４と、表示部３や光源部４等に電力を供給する電源部５と、これら投写光学系２および各部３，４，５を支持する支持ベース８と、各部３，４，５を制御するための後述する各回路基板１１，１２，１３を支持して接地するための基板支持構造体１０とを備えている。支持ベース８は、導電性を有する金属材料によって形成されており、筐体９が取り付けられており、投写型表示装置のアース部（不図示）に電気的に接続されている。

図２、図３および図４に示すように、基板支持構造体１０は、後述する第２回路基板１２および第３回路基板１３をコネクタ部１１ｃ，１１ｄを介して接続するための第１回路基板１１と、各種制御回路が実装された第２回路基板１２と、表示部３の液晶表示板７が接続されるソケット９が設けられた第３回路基板１３と、これら各回路基板１１，１２，１３を支持する支持フレーム１５と、第１回路基板１１を支持フレーム１５に固定するための固定ネジ１６と、第１回路基板１１の後述する貫通穴１１ａに回転可能に設けられた穴補強部材１７とを備えている。

第１回路基板１１には、図６に示すように、固定ネジが挿通される貫通穴１１ａが設けられており、この貫通穴１１ａの外周部に、支持フレーム１５を介して接地するための円形をなす接地面１１ｂが設けられている。また、貫通穴１１ａには、この貫通穴１１ａを補強するためのいわゆるハトメである穴補強部材１７が回転可能に設けられている。

また、第１回路基板１１には、両端部に、第２回路基板１２および第３回路基板１３にそれぞれ電気的に接続するための第１コネクタ１１ｃおよび第２コネクタ１１ｄが固定されて設けられている。

第２回路基板１２は、主面が第１回路基板１１の主面と直交して配置されており、支持フレーム１５に固定されている。また、第２回路基板１２には、一端部に、第１回路基板１１の第１コネクタ部１１ｃに接続されるコネクタ部１２ａが固定されて設けられている。このコネクタ部１２ａには、複数の接続ピン１２ｂが半田付けされて接合されている。

第３回路基板１３は、主面が第１回路基板１１の主面と直交して配置されており、支持フレーム１５に固定されている。したがって、第２回路基板１２と第３回路基板１３は、互いに平行に配置されており、支持フレーム１５によって所定の対向間隔があけられている。

また、第３回路基板１３には、一端部に、第１回路基板１１の第２コネクタ部１１ｄに接続されるコネクタ部１３ａが固定されて設けられている。第３回路基板１３は、液晶表示板７に第２回路基板１２からの高精細な映像信号を液晶表示板７に出力するために比較的多くの接続ピンを必要としており、コネクタ部１３ａに多数の接続ピンが半田付けされて接合されている。

図５に示すように、第３回路基板１３のコネクタ部１３ａには、複数の接続ピン１３ｂが例えば０．５ｍｍ程度のピッチで配列されている。第２回路基板１２のコネクタ部１２ａの接続ピン１２ｂも、ピッチおよび寸法が接続ピン１３ｂと同様に形成されている。したがって、コネクタ部１２ａ，１３ａは、接続ピン１２ｂ，１３ｂの半田付け部分の機械的強度を高めることが困難であり、接続ピン１２ｂ，１３ｂの半田付け部分に応力が極力かからないように配慮する必要がある。

また、第３回路基板１３には、表示部３の液晶表示板７が電気的に接続されるソケット９が設けられている。表示部３の液晶表示板７がソケット９を介して電気的に接続された状態で、液晶表示板７とソケット９、第３回路基板１３は、支持フレーム１５によって支持ベース８に押圧されてネジ締めされて固定されている。

支持フレーム１５は、例えばアルミニウム等の導電性を有する金属材料によって形成されており、支持ベース８を介してアース部（不図示）に電気的に接続されて、接地されている。

この支持フレーム１５には、第１回路基板１１の貫通穴１１ａ近傍部分を支持する角柱状の支持部１５ａが設けられている。支持フレーム１５は、支持ベースに組み付けられており、投写型表示装置のアース部（不図示）に電気的に接続されている。固定ネジ１６は、導電性を有する金属材料によって形成されており、支持フレーム１５の支持部１５ａのネジ穴（不図示）に締め込まれている。

本実施形態の基板支持構造体１０の要部である穴補強部材１７は、図６に示すように、第１回路基板１１を挟み込むように組み合わされる一組の第１金具２１および第２金具２２を有している。第１金具２１および第２金具２２は、例えば金属材料等の導電性を有する材料によって形成されており、ネジ締めトルクによる固定ネジ１６の推力で押し潰されない程度の機械的強度を有している。

図７および図８に示すように、第１金具２１は、第２金具２２に嵌合される円環状の嵌合部２１ａと、接地面１１ｂ上に弾性をもって摺接される複数の摺接片２１ｂとを有している。

各摺接片２１ｂは、嵌合部２１ａの外周部に、この嵌合部２１ａの周方向に間隔をあけて支持されている。各摺接片２１ｂの一端には、接地面１１ｂ上に摺接される摺接爪２１ｃが、接地面１１ｂに略直交するように折曲されて形成されている。そして、各摺接片２１ｂは、摺接爪２１ｃが接地面１１ｂに対して近接離間する方向に弾性変位可能に支持されている。

第２金具２２は、第１金具２１の嵌合部２１ａが挿入されて嵌合される円筒状の嵌合部２２ａと、第１回路基板１１に設けられた接地面１１ｂの裏面に摺接されるフランジ部２２ｂとを有している。嵌合部２２ａは、固定ネジ１６が挿通される挿通穴２２ｃを有している。また、貫通穴１１ａに挿通される嵌合部２２ａの外径は、貫通穴１１ａの内径よりもやや小さく形成されており、穴補強部材１７が貫通穴１１ａに対して円滑に回転可能にされている。

第１金具２１は、嵌合部２１ａが第１回路基板１１の貫通穴１１ａに挿通され、この嵌合部２１ａが、第２金具２２の嵌合部２２ａ内に圧入されることで、第１回路基板１１の貫通穴１１ａに固定されている。したがって、穴補強部材１７は、第１金具２１と第２金具２２とで、第１回路基板１１を挟み込んで設けられている。

そして、貫通穴１１ａに回転可能に設けられた穴補強部材１７は、図８に示すように、第１金具２１の各摺接片２１ｂが、第１回路基板１１の接地面１１ｂ上に対して、面接触ではなく、摺接爪２１ｃの稜線（先端の角）で線接触されており、各摺接片２１ｂが弾性変位して撓むことで所定の押圧力をもって確実に接触されている。

以上のように構成された基板支持構造体１０では、図３および図４に示すように、第１回路基板１１が第２回路基板１２および第３回路基板１３にそれぞれ電気的に接続される際に、第２回路基板１２および第３回路基板１３を支持する支持フレーム１５の支持部１５ａ上に載置されることで、コネクタ部１１ｃ，１１ｄとコネクタ部１２ｂ，１３ｂとがそれぞれ接続される。そして、第１回路基板１１は、第２回路基板１２および第３回路基板１３と接続された後に、コネクタ部１１ｃ，１１ｄとコネクタ部１２ｂ，１３ｂとの接続状態が外れることを防止するために、支持フレーム１５の支持部１５ａに固定ネジ１６でネジ締めされて固定されている。

本実施形態の基板支持構造体１０では、第１回路基板１１を支持フレーム１５に固定ネジ１６で固定する際に発生するネジ締めトルクが、貫通穴１１ａに設けられた穴補強部材１７に作用した場合であっても、第１回路基板１１の貫通穴１１ａに対して穴補強部材１７が円滑に回転するので、第１回路基板１１には回転力が伝達されず、第１回路基板１１自体に支持フレーム１５に対する回転力が発生しない。このため、第１回路基板１１のコネクタ部１１ｃ，１１ｄによって、第２回路基板１２および第３回路基板１３の各コネクタ部１２ａ，１３ａ側の機械的強度が比較的小さい接続ピン１２ｂ，１３ｂの半田付け部分に応力がかからないので、この半田付け部分にクラックが発生することを防止し、接続ピン１２ｂ，１３ｂの破損を防ぐことができる。

また、穴補強部材１７は、第１回路基板１１に対して回転されたときであっても、第２金具２１の摺接片２１ｂが弾性変位可能に当接されていることで、第１回路基板１１の接地面１１ｂに対する接続状態が良好に保たれている。したがって、第２回路基板１２および第３回路基板１３を接地するための第１回路基板１１の接地面１１ｂは、支持フレーム１５と電気的に接続されており、支持ベース８を介して投写型表示装置のアース部との電気的な接続状態が良好に保たれている。

また、本実施形態の投写型表示装置は、図１に示すように、支持ベース８の一側に、各種制御回路が実装された第４回路基板１４が設けられている。また、投写型表示装置には、支持フレーム１５に、第２回路基板１２および第３回路基板１３をそれぞれ冷却する第１ファン２６および第２ファン２７が設けられている。また、投写型表示装置には、第４回路基板１４を冷却する第３ファン２８がそれぞれ設けられている。

上述したように、本実施形態の投写型表示装置が備える基板支持構造体１０によれば、導電性材料からなる穴補強部材１７が、第１回路基板１１の接地面１１ｂに弾性変位可能に当接されて貫通穴１１ａに回転可能に設けられたことによって、第１回路基板１１を支持フレーム１５に固定ネジ１６で固定する際に、第２回路基板１２の接続ピン１２ｂや第３回路基板１３の接続ピン１３ｂに対して、ネジ締めトルクによる負荷がかからず、接続ピン１２ｂ，１３ｂの半田付け部分にクラックが発生することを抑制することができる。また、この基板支持構造体１０によれば、第２回路基板１２および第３回路基板１３が、第１回路基板１１を介して投写型表示装置のアース部に安定して電気的に接続されるので、ＥＭＩ特性を良好に確保することができる。

そして、本実施形態の投写型表示装置によれば、接続不良等の故障が比較的発生し易い、接続ピンの個数が比較的多いコネクタ部による接続状態の信頼性を向上することが可能になり、このようなコネクタ部を使用することで、例えば映像信号を処理する回路基板と液晶表示板との電気的な接続に要するスペースを低減することができる。

（他の実施形態）
上述した実施形態では、基板支持構造体が備える穴補強部材１７が、一組の第１金具２１および第２金具２２の２つの部品を組み合わせて構成されたが、必要に応じて単一の部品から構成されてもよいことは勿論である。

図９に示すように、他の穴補強部材２７は、固定ネジ１６が挿通される挿通穴２７ｄが設けられた円筒部２７ａと、接地面１１ｂ上に弾性変位可能に摺接され複数の摺接片２７ｂと、接地面１１ｂの裏面に摺接されるフランジ部２７ｃとを有しており、単一の部品である金具からなる。この穴補強部材２７のように、第１回路基板１１の貫通穴１１ａに回転可能にカシメられて設けられる構成であっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態の投写型表示装置を示す斜視図である。 前記投写型表示装置を示す分解斜視図である。 基板支持構造体を示す斜視図である。 基板支持構造体から第１回路基板を取り外した状態を示す分解斜視図である。 第３回路基板のコネクタ部を拡大して示す斜視図である。 穴補強部材を示す分解斜視図である。 穴補強部材が貫通穴に設けられた状態を示す斜視図である。 穴補強部材が貫通穴に設けられた状態を示す断面図である。 他の実施形態の穴補強部材を示す断面図である。 従来の基板支持構造体を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 基板支持構造体
１１ 第１回路基板
１１ａ 貫通穴
１１ｂ 接地面
１１ｃ 第１コネクタ
１１ｄ 第２コネクタ
１２ 第２回路基板
１２ａ コネクタ部
１２ｂ 接続ピン
１３ 第３回路基板
１３ａ コネクタ部
１３ｂ 接続ピン
１５ 支持フレーム
１６ 固定ネジ
１７ 穴補強部材
１８ａ，１８ｂ，１９，２０ コネクタ部
２１ 第１金具
２１ａ 嵌合部
２２ 第２金具
２２ａ 嵌合部

Claims (9)

1. 回路基板の、外周部に接地部が設けられた貫通穴に配される穴補強部材であって、
   導電性材料からなり、前記接地部に弾性変位可能に当接されて前記貫通穴に回転可能に設けられ、
   前記接地部に当接される弾性変位片が形成された第１部材と、前記第１部材に前記回路基板を挟み込んで係合される第２部材とを有していることを特徴とする穴補強部材。
2. 前記第１部材は、前記第２部材に嵌合される嵌合部と、前記接地部と摺接される摺接部からなり、
   該摺接部は弾性変位可能になっている請求項１に記載の穴補強部材。
3. コネクタ部を介して第２回路基板に電気的に接続される第１回路基板と、
   前記第１回路基板を支持し接地された支持部材と、
   前記第１回路基板を前記支持部材に固定するネジと、
   前記第１回路基板に設けられ、前記ネジが挿通される貫通穴と、
   前記貫通穴の外周部に設けられ、前記第１回路基板を接地するための接地部と、
   前記ネジが挿通される挿通穴を有し、前記貫通穴に設けられた穴補強部材とを備え、
   前記穴補強部材は、導電性材料からなり、前記接地部に弾性変位可能に当接されて前記貫通穴に回転可能に設けられており、前記接地部に当接される弾性変位片が形成された第１部材と、前記第１部材に前記第１回路基板を挟み込んで係合される第２部材とを有している基板支持構造体。
4. 前記第１部材は、前記第２部材に嵌合される嵌合部と、前記接地部と摺接される摺接部からなり、
   該摺接部は弾性変位可能になっている請求項３に記載の基板支持構造体。
5. 前記コネクタ部は、前記第１回路基板および前記第２回路基板にそれぞれ固定されて設けられている請求項３または４に記載の基板支持構造体。
6. 前記第１回路基板は、主面が前記第２回路基板の主面に直交して配置されている請求項３ないし５のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
7. 前記第１回路基板は、更に他のコネクタ部を介して第３回路基板に電気的に接続されている請求項３ないし６のいずれか１項に記載の基板支持構造体。
8. 請求項３ないし７のいずれか１項に記載の基板支持構造体を備える電子機器。
9. 請求項３ないし７のいずれか１項に記載の基板支持構造体と、
   投写面に映像を投写するための投写光学系とを備える投写型表示装置。

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