特開 2015-233028 電子制御装置

(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】