特開2015-233028(P2015-233028A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-233028(P2015-233028A)
(43)【公開日】2015年12月24日
(54)【発明の名称】電子制御装置
(51)【国際特許分類】
   H05K 1/02 20060101AFI20151201BHJP
   H05K 7/14 20060101ALI20151201BHJP
【FI】
   H05K1/02 N
   H05K7/14 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2014-118350(P2014-118350)
(22)【出願日】2014年6月9日
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000246
【氏名又は名称】特許業務法人OFH特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】倉内 淳史
【テーマコード(参考)】
5E338
5E348
【Fターム(参考)】
5E338AA03
5E338BB02
5E338BB13
5E338CC06
5E338CD25
5E338EE26
5E348AA02
5E348AA31
(57)【要約】
【課題】
電子制御装置で、基板の配線パターンと筺体間の摩擦を低減する。
【解決手段】
電子制御装置は、電子部品を実装するプリント配線基板と、基板を挟んで保持する筐体と、を備える。プリント配線基板は、内層に電子部品と接続するグランド層と、表面に、グランド層と電気的に接続し、筐体と挟まれて接触する箇所にスリットを備えるグランドパターンと、を有する。
【選択図】図6
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子部品を実装する基板と、
前記基板を挟んで保持する筐体と、を備え、
前記基板は、
内層に、前記電子部品と接続するグランド層と、
表面に、前記グランド層と電気的に接続し、前記筐体と挟まれて接触する箇所にスリットを備える、グランドパターンと、を有する、
電子制御装置。
【請求項2】
前記筐体は、車体に固定するための固定部を備え、
前記スリットは、前記筐体が前記基板を挟んで保持した状態において、前記固定部が位置する前記基板の辺に対して、平行である、
請求項1に記載の電子制御装置
【請求項3】
前記筐体は、車体に固定するための固定部を備え、
前記スリットは、前記筐体が前記基板を挟んで保持した状態において、前記固定部が位置する前記基板の辺に対して、前記固定部が前記筺体に接続する部分の両端を垂直に延長した範囲内に位置する、
請求項1または2に記載の電子制御装置。
【請求項4】
前記基板は、前記スリットを設けている箇所の前記グランドパターンを分割し、前記分割したグランドパターンにスルーホールを備える、
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の電子制御装置。
【請求項5】
前記スリットは、前記固定部の中心に対して円弧状である、
請求項3または4に記載の電子制御装置。
【請求項6】
前記分割したグランドパターンは、丸形である、
請求項4に記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子制御装置に関し、特に、基板を装着するための筺体を有する電子制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子制御をする制御回路を実装した基板を、筺体に装着した、電子制御装置がある。車両の制御をする電子制御装置は、筺体を導電性の高い金属で構成して車体に取り付ける。基板のグランドパターンと筺体とを導通させ、筺体と車体とを導通させることで、基板のグランド電位を安定させる。
従来、基板のグランド電位を安定させるために、基板上のアース用のグランドパターンをクリップで挟んで、その基板を固定する技術が知られている(特許文献1参照)。
しかしながら、配線パターンをクリップや筐体で挟むと、クリップや筐体の熱膨張、振動により配線パターンと筐体間の摩擦により配線パターンが摩耗し、黒い粉上の物質が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2004−327665号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記背景より、基板の配線パターンと筺体間の摩擦が低減する電子制御装置の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の電子制御装置は、電子部品を実装する基板と、基板を挟んで保持する筐体と、を備える。基板は、内層に電子部品と接続するグランド層と、表面に、グランド層と電気的に接続し、筐体と挟まれて接触する箇所にスリットを備える、グランドパターンと、を有する。
【0006】
本発明の一の態様によると、筐体は車体に固定するための固定部を備え、 スリットは、筐体が基板を挟んで保持した状態において、固定部が位置する基板の辺に対して、平行である。
本発明の他の態様によると、スリットは、筐体が基板を挟んで保持した状態において、固定部が位置する基板の辺に対して、固定部が筺体に接続する部分の両端を垂直に延長した範囲内に位置する。
【0007】
本発明の他の態様によると、基板は、スリットを設けている箇所のグランドパターンを分割し、分割したグランドパターンにスルーホールを備える。
本発明の他の態様によると、スリットは、固定部の中心に対して円弧状である。
本発明の他の態様によると、分割したグランドパターンは、丸形である。
【0008】
本発明によれば、グランドパターンにスリットが設けられているため、グランドパターンが撓みやすくなり、グランドパターンの摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本発明の実施形態に係る電子制御装置の構成を示す概略図である。
図2】プリント配線基板が筺体に挟まれて接触する部分を示す概略図である。
図3】電子制御装置が外力を受けない場合の、グランドパターンの状態を示す図である。
図4】電子制御装置が外力を受けた場合の、グランドパターンの状態を示す図である。
図5】電子制御装置が外力を受けた場合の、グランドパターンの比較例を示す図である。
図6】プリント配線基板の表面であって、筐体と挟まれて接触する箇所における、グランドパターンの第1実施形態を説明する図である。
図7】プリント配線基板の表面であって、筐体と挟まれて接触する箇所における、固定部付近の応力を説明する図である。
図8】プリント配線基板の表面であって、筐体と挟まれて接触する箇所における、グランドパターンの第2実施形態を説明する図である。
図9】プリント配線基板の表面であって、筐体と挟まれて接触する箇所における、グランドパターンの第3実施形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
以下に示す各実施形態に係る電子制御装置は、車両の電子制御を行うECU(Engine Control Unit)に使用される電子制御装置を例に説明するが、それに限定するものではない。
【0011】
図1は、本発明の実施形態に係る電子制御装置の構成を示す概略図である。
電子制御装置は、筺体10と、プリント配線基板20と、を備える。図1は、プリント配線基板20が筺体10に保持された状態を説明するための、プリント配線基板20の平面の上から見た図である。
【0012】
筺体10は、プリント配線基板20を保持し、車両本体(以下、「車体」)に装着するために使用される。筺体10は、プリント配線基板20の周囲を挟み込む形態で保持し、車体に装着するために4つの固定部30、32、34、36を有する。固定部30、32、34、36にはネジで車体に装着するための穴がある。固定部30、32、34、36はプリント配線基板20の4隅に近い位置に配置される。固定部30、32はプリント配線基板20の長辺の一方側に配置され、固定部34、36はプリント配線基板20の長辺の他方側に配置される。
筺体10は、プリント配線基板20のグランド電位を車体と導通させるため、導電性のよい材料、たとえばアルミニウムのような金属で構成される。
【0013】
プリント配線基板20は、長方形状であり、外周の3辺を筺体10に挟まれた形態で保持されている。プリント配線基板20には、コネクタ40を含む多数の電子部品が搭載されている。コネクタ40は、プリント配線基板20と、筺体10外の装置との、配線を接続する部品である。コネクタ40は、プリント配線基板20内の電子回路へ電源を供給し、各種信号を伝達する。プリント配線基板20は、たとえば短辺が10cm、長辺が15cm、厚みが1mm程度の大きさである。
【0014】
プリント配線基板20で、筺体10に挟み込まれた3辺には電子回路のグランドパターンが形成されている。グランドパターンは、筺体10に挟み込まれた部分で筺体10と接している。図1において、ハッチングで示す部分が、プリント配線基板20の表面で筺体10と接する部分である。
電子回路のグランドは、電子回路のグランドパターンから、筺体10に挟み込まれた部分を介して筺体10に電気的に導通する。筺体10では、固定部30、32、34、36がネジ止めで車体に装着されるので、固定部30、32、34、36から車体へ電気的に導通される。これにより電子回路のグランド電位は、車体と同電位となり、電子回路の動作が安定する。
【0015】
このような形態で、電子制御装置が振動など外力を受けた場合、筺体10に挟み込まれた部分での、図1の矢印D1の方向の外力による影響は、矢印D2の方向の外力による影響より大きい。固定部30、32、34、36からの応力が矢印D1の方向で発生しやすくなるためである。
プリント配線基板20が筺体10に挟み込まれた部分の詳細を次に説明する。
【0016】
図2は、プリント配線基板が筺体に挟まれて接触する部分を示す概略図である。
図2は、図1において線L1で示す部分の断面図であり、矢印D3の方向から見た図である。
プリント配線基板20は、多層構造であり、内層にグランド層100、102を有する。プリント配線基板20は、表面にグランドパターン110、112、114、116、118、120を有する。グランド層100、102とグランドパターン110、112、114、116、118、120の厚みは、たとえば35μm程度である。
【0017】
またグランドパターン110とグランドパターン112との間にはスルーホール130があり、スルーホール130の穴周囲の金属により、グランド層100、102とグランドパターン110、112、およびグランド層100、102とグランドパターン116、118が電気的に導通されている。
またグランドパターン112とグランドパターン114との間には、筺体の固定部と接する辺に平行にスリット140が設けられている。同様にグランドパターン118とグランドパターン120との間には、筺体の固定部と接する辺に平行にスリット142が設けられている。このスリット140、142の役割を説明する。
【0018】
図3は、電子制御装置が外力を受けない場合の、グランドパターンの状態を示す図である。
図3は、グランドパターンの断面を示す。
プリント配線基板20と筺体10とは、グランドパターン200、202、210、212、220、222で接触している。グランドパターン200と、グランドパターン202との間には、スルーホール204がある。後で詳しく説明するが、グランドパターン200と、グランドパターン202とは一体であり、中にスルーホールが存在する構成である。同様に、グランドパターン210とグランドパターン212との間にはスルーホール214があり、グランドパターン220とグランドパターン222との間にはスルーホール224がある。
【0019】
グランドパターン202とグランドパターン210との間にはスリット230がある。同様に、グランドパターン212とグランドパターン220との間にはスリット232がある。
【0020】
図4は、電子制御装置が外力を受けた場合の、グランドパターンの状態を示す図である。
電子制御装置が外力を受け、図4の矢印D4で示す方向に外力を受けて、筺体10がプリント配線基板20に対して相対的に移動した場合、グランドパターン200、202、210、212、220、222は撓むことによって、筺体10と接する側が筺体10と共に移動しやすくなる。このため、グランドパターン200、202、210、212、220、222と筺体10との摩擦が生じにくく、摩耗による黒い粉状の物質の発生が抑制される。これはグランドパターンにスリットを設けたからであり、スリットによりグランドパターンが撓みやすくなったためである。
本実施形態を、スリットを設けない形態と比較して説明する。
【0021】
図5は、電子制御装置が外力を受けた場合の、グランドパターンの比較例を示す図である。
図4と同様に、矢印D4で示す方向に外力を受けて、筺体10がプリント配線基板に対して相対的に移動した場合、スリットがないグランドパターン300は撓みにくく、ほとんど動かない。そのためグランドパターン300と筺体10との接触部分では、筺体10がグランドパターン300上を動くので、摺動により摩擦が生じ、黒い粉状の物質の発生が避けられない。このような物質の発生は、プリント配線基板20に実装された電子回路の動作に好ましくない。
本実施形態は、グランドパターンにスリットを設けたことにより、筐体10がグランドパターンに接触したままグランドパターンが撓んで動くので、グランドパターンと筺体10との摩擦が生じにくいという作用があり、その効果として摩耗による黒い粉状の物質の発生が抑制される。
【0022】
次に、プリント配線基板の表面に形成されるグランドパターンの構成例を説明する。以下に説明する構成例は固定部30の付近のグランドパターンで代表して説明するが、他の固定部32、34、36の付近でも同様である。
【0023】
≪第1実施形態≫
図6は、プリント配線基板の表面であって、筐体と挟まれて接触する箇所における、グランドパターンの第1実施形態を説明する図である。
プリント配線基板20の表面で、筐体と挟まれて接触する箇所にグランドパターン400、402、404、406を備える。
【0024】
グランドパターン400、402、404、406は、筺体10の固定部30付近で、長方形の形状で分割して備える。グランドパターン400、402、404、406の長方形の長辺は、固定部30が接続する辺に平行に配置されている。
すなわち、グランドパターン400、402、404の列と、グランドパターン406の列との間に、スリット420が設けられている。グランドパターン400、402、404、406は、たとえば短辺1mm、長辺3mm程度である。スリット420は、たとえば1mm程度である。
【0025】
このようなグランドパターン400、402、404、406は、図6に示す矢印D1の方向の振動に対して撓みやすくなり、摩耗が抑制される。グランドパターン400、402、404、406は、矢印D1の方向の長さが長いほど撓みにくくなるので、筺体10との摩擦が増加し、好ましくない。従って、グランドパターン400、402、404、406を長方形にした場合、短辺が矢印D1の方向となるほうが効果は大きい。
【0026】
第1実施形態の効果は、筐体10がプリント配線基板20を挟んで保持した状態において、固定部30が位置するプリント配線基板20の辺に対して、平行にスリット420を設けてある構成に起因する。
なおこのようなスリット420を設ける効果は、グランドパターン400、402、404を一体にして連続させ、さらにグランドパターン406の列のグランドパターンを一体にして連続させた構成でも実現できる。
またスリットの数は任意である。
【0027】
またグランドパターン400、402、404、406は、図6で示すように、固定部30と接続する部分の幅W1の範囲内で配置される。この範囲は、固定部30と接続する部分の一方の端から延長した線L2と、他方の端から延長した線L3との範囲内である。
この構成により、スリット420は、筐体10がプリント配線基板20を挟んで保持した状態において、固定部30が位置するプリント配線基板20の辺に対して、固定部30が筺体10に接続する部分の両端を垂直に延長した範囲内に位置する。スリット420の部分はグランド電位を筺体10へ伝達しないので、小さいほうがプリント配線基板20のグランド電位が安定する。スリット420の部分を、振動による摩耗が大きくなる部分に限定することにより、無駄なスリット加工を省け、かつ、筐体10とグランドパターンとの接続も確保し、グランド電位を安定させることが可能となる。
【0028】
また、グランドパターン400、402、404、406には中央にスルーホール410を有する。スルーホール410の直径はたとえば0.6mm程度である。
スルーホール410は、穴周囲の金属により内層のグランド層と接続する。グランドパターン400、402、404、406はスルーホール410を介してグランド電位に保たれる。
グランドパターンが、グランドパターン400、402、404、406に分割されているので、筐体10と接触する箇所の表面積が小さくなり、摩耗が発生しにくい。さらにスルーホール410によりパターンが撓みやすくなると共に、スルーホール410に摩耗により発生した物質を落とすことができるという効果も生じる。
【0029】
≪第2実施形態≫
次に、第2実施形態について説明する。
図7は、プリント配線基板の表面であって、筐体と挟まれて接触する箇所における、固定部付近の応力を説明する図である。
プリント配線基板20は、固定部30の付近で特に多くの応力を受ける。固定部30で電子制御装置が車体に固定されるからである。
応力は、固定部30のネジが通る穴を中心に、半径方向である図7の矢印D5、D6、D7で示す方向へかかる。そのため、応力の方向に対応したグランドパターン配置とすることが好ましい。
【0030】
図8は、プリント配線基板の表面であって、筐体と挟まれて接触する箇所における、グランドパターンの第2実施形態を説明する図である。
第2実施形態では、グランドパターン500、502、504、506、508、510は、長方形であり、固定部30の穴の中心に対して、図8の矢印D8で示す方向である円弧状に配置される。すなわち、グランドパターン500、502、504、506、508、510の円弧状の列と、グランドパターン512などの円弧状の列との間に、円弧状のスリット520が設けられている。
【0031】
これにより、固定部30にかかる応力に対して、グランドパターン500、502、504、506、508、510、512が撓みやすくなり、摩耗が抑制される。
なお、グランドパターン500、502、504、506、508、510、512は、第1実施形態と同様に、固定部30と接続する部分の幅W1の範囲内で配置される。
また、グランドパターン500、502、504、506、508、510、512には第1実施形態と同様に、スルーホールが形成されている。スルーホールは図8では省略する。
【0032】
≪第3実施形態≫
次に、第3実施形態について説明する。
図9は、プリント配線基板の表面であって、筐体と挟まれて接触する箇所における、グランドパターンの第3実施形態を説明する図である。
【0033】
第3実施形態では、グランドパターン600、602、604、606、608は、丸形または円形に形成される。グランドパターン600、602、604、606、608の直径は、たとえば2mm程度である。
丸型であるので、グランドパターン600、602、604、606、608は、電子制御装置がどの方向から振動など外力を受けても、撓みやすくなる。そのため、方向によらず摩耗が抑制される。
【0034】
なお、グランドパターン600、602、604、606、608は、第1実施形態と同様に、固定部30と接続する部分の幅W1の範囲内で配置される。
また、グランドパターン600、602、604、606、608には第1実施形態と同様に、スルーホール610が形成されている。
また、グランドパターン600、602、604、606の列と、グランドパターン608などの列との間に、スリット620が設けられている、とみなすことができる。
【0035】
以上説明したように、本実施形態では、電子制御装置は、電子部品を実装するプリント配線基板20と、基板を挟んで保持する筐体10と、を備える。プリント配線基板20は、内層に電子部品と接続するグランド層と、表面に、グランド層と電気的に接続し、筐体と挟まれて接触する箇所にスリットを備える、グランドパターンと、を有する。
【0036】
本実施形態によれば、グランドパターンにスリットが設けられているため、外力を受けてもグランドパターンが撓みやすくなり、グランドパターンの摩耗を抑制することができる。本実施形態による電子制御装置は、受ける振動が激しいECUなどの車載装置に使用すれば、特に効果を発揮する。
【0037】
なお本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。たとえば角がある形状は必要に応じて丸く形成される。
【符号の説明】
【0038】
10・・・筺体、20・・・プリント配線基板、30、32、34、36・・・固定部、40・・・コネクタ、100、102・・・グランド層、110、112、114、116、118、120、200、202、210、212、220、222、300、400、402、404、406、500、502、504、506、508、510、512、600、602、604、606、608・・・グランドパターン、140、142、230、232、420、520、620・・・スリット、130、204、214、224、410、610・・・スルーホール。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9