JP2007149747A - プリント基板をもつ電子回路装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板固定作業の簡素化とプリント基板の部品実装密度の向上とが可能で耐振動性においても問題が生じない新規なプリント基板をもつ電子回路装置を提供することをその目的としている。
【解決手段】プリント基板３は、樹脂ケース２の基板載置面２ｂから突出する基板固定ピン８ａが貫挿されるスルーホール３ａをもち、このスルーホール３ａの導電パターンと基板固定ピン８ａとははんだ付けされている。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリント基板をもつ電子回路装置に関し、詳しくは電子回路装置のカバーや冷却基板をなすベースにプリント基板を固定する構造に関する。

従来、たとえば電気自動車用モータ制御装置や、車両用DC-DCコンバータなどの車両用電子回路装置では、回路装置積載スペースの制約から装置体積縮小の要求が強かった。このため、プリント基板と、他の配線基板や回路部品冷却用の冷却板とを二階建て構造として必要スペース特に必要面積を縮小する方式が採用されている。特に重量部品や大電力部品は放熱を兼ねて金属製のベースプレートに実装乃至固定され、このベースプレート上にプリント基板を平行配置し、プリント基板をベースプレートに固定するのが一般的である。その他、プリント基板をもつ電子回路装置はケースに密閉されるのが通常であり、この場合、プリント基板はケースに固定されることになる。

このような従来のプリント基板固定構造において、ケースやベースプレートに設けた螺子孔にプリント基板の遊孔（締結孔）を貫通して螺子を締結することにより、プリント基板をこれらケースやベースプレートに固定するのが一般的であった。下記の特許文献１は、プリント基板を螺子により締結する構造の一例を記載している。また、かしめにより固定することも行われていた。
特開平７−２９７５７３号公報

しかしながら、上記した従来の螺子締結によるプリント基板固定方式では、螺子締結作業のため、プリント基板の締結孔の上方に締結作業空間が必要となり、プリント基板上の部品実装密度が低下するという問題があった。もちろん、螺子を小径化することにより、上記締結作業空間を縮小できるが、たとえば車両のエンジンに直接搭載される製品のような強振動環境などにおいては、螺子の小型化には限界があった。更に、螺子締結作業の不良等によりたとえば車両のエンジンに直接搭載される製品のような強振動環境などにおいては、螺子が緩む可能性が皆無ではないということも考えられた。

また、ケースなどに設けた金属爪を曲げてプリント基板をかしめる場合、プリント基板のかしめ領域近傍にはかしめ応力が掛かることになるため、このかしめ領域近傍に部品を実装することは好ましくなく、その結果として、螺子締結と同様、プリント基板上の部品実装密度が低下した。

更に、上記した螺子締結にしてもかしめにしてもプリント基板固定作業は部品集積度が増大するほど難しくなり、作業性が悪化した。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、プリント基板固定作業の簡素化とプリント基板の部品実装密度の向上とが可能で耐振動性においても問題が生じない新規なプリント基板をもつ電子回路装置を提供することをその目的としている。

請求項１記載のプリント基板をもつ電子回路装置は、部品の端子が貫挿されてはんだ付けされている配線端子固定用のスルーホール、及び、基板固定用孔部をもち、前記基板固定用の孔部近傍に基板固定用の導体パターンが形成されているプリント基板と、前記プリント基板の下面を載置する基板載置面、及び、前記基板載置面から立設された金属製の基板固定ピンをもつベースとを有し、前記基板固定ピンが、前記基板固定用の孔部に貫挿されるとともに前記基板固定用の導体パターンにはんだ付けされて前記プリント基板を前記ベースに固定することを特徴としている。

すなわち、この発明では、プリント基板は、ベースの基板載置面に立設された基板固定ピンが貫通する基板固定用の孔部をもち、この基板固定用の孔部にはプリント基板固定用の導電パターンが設けられ、この基板固定用の導体パターンと基板固定ピンとははんだにより接合される。このようにすれば、プリント基板の配線用の導電パターンに各電子部品の端子を電気的、機械的に接合するはんだ付け作業と同時的に行われる一連のはんだ付け工程及びはんだ付け装置によりプリント基板をベースに固定することができるため、螺子締結方式やかしめ方式において生じた上記プリント基板の部品実装密度の低下を軽減できるとともに、螺子のゆるみやかしめ過ぎやかしめが甘いといった問題も生じることがなく、プリント基板固定工程の信頼性を改善することができる。また、螺子締結作業やかしめ作業といった電子部品はんだ付け作業とはまったく異なる工程を省略することができ、製造工程の簡素化も実現することができる。なお、ベースとしては、樹脂製又は金属製のカバーや冷却用基板や配線基板や重量電子部品搭載基板を採用することができる。

好適な態様において、前記配線端子固定用のスルーホールの内周面に形成される導電パターンと同一工程にて前記基板固定用の孔部の内周面に前記導電パターンが形成され、前記プリント基板固定のためのはんだ付け工程は、前記配線端子固定のためのはんだ付け工程と連続してあるいは同時に行われ、前記配線端子固定用のスルーホールの導電パターンに前記基板固定ピンを接合するはんだは、前記基板固定用の孔部の両端開口にて前記基板固定用の孔部よりも前記基板固定用の孔部の径方向外側に張り出す一対の張り出し部を有する。

すなわち、この態様によれば、基板固定用の孔部が、通常の配線端子固定用のスルーホールと同じく、内周面に導電パターンが形成されたいわゆるスルーホールとされる。このようにすれば、基板固定用の導体パターンと基板固定ピンとがスルーホール内に流し込まれたはんだにより強固に接合されるとともに、このスルーホールの両端開口においてはんだの表面張力によりプリント基板の面方向に張り出したはんだの一対の張り出し部が更に、基板固定ピンの長軸方向へのプリント基板の変位を押さえる機能をもつことができるため、プリント基板の面方向及び厚さ方向の両方の変位を良好に規制することが可能となり、プリント基板の強固な固定が可能となる。更に、基板固定用の導体パターンの製造工程及び基板固定用のはんだ付け工程は、通常の配線端子固定用の導電パターンの製造工程及び配線端子固定用のはんだ付け工程と、同一装置を用いて同時あるいは連続的に行うことができるため、作業工程を短縮することもできる。

好適な態様において、前記ベースプレートの前記基板載置面は、前記基板固定ピンの周囲を囲んで前記はんだの張り出し部を収容する溝部を有する。このようにすれば、基板固定用のはんだの上記一対の張り出し部のうち、ベース側の張り出し部をこの溝部に収容することができる。

好適な態様において、前記ベースは、前記基板固定ピンが圧入乃至インサート成形された樹脂成形品からなる。このようにすれば、ベースとしてケースやカバーのような軽量樹脂部品を採用することができ、装置重量を低減することができる。

好適な態様において、前記基板固定ピン及び基板固定用の孔部は略角形の前記プリント基板の４隅に設けられている。このようにすれば、プリント基板の支持が良好となる。

好適な態様において、前記基板固定用の孔部の導電パターンは浮遊電位とされている。これにより、この基板固定用の孔部を、配線用の導電パターンが無い位置に自由に配置することができる。

好適な態様において、前記基板固定ピンは、前記部品の端子よりも長軸方向に対して直角方向において大きな断面積をもつ。これにより、プリント基板をベースに強固に固定することができる。

本発明のプリント基板をもつ電子回路装置の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。なお、下記の説明にて、上下方向は便宜的に設定したものに過ぎないことに留意されたい。

（実施例１）
実施例１のプリント基板をもつ電子回路装置を図１、図２を参照して以下に説明する。図１はこの電子回路装置の斜視図、図２はこの電子回路装置の平面図である。

１は電子回路装置、２は本発明で言うベースをなす樹脂ケース、３はプリント基板、４ａ、４ｂは外部コネクタ、５は樹脂製あるいは金属製のカバーである。樹脂ケース２は、上端が開口されたプリント基板３及びこのプリント基板３に実装された部品を収容する凹部６を有している。外部コネクタ４ａ、４ｂは、樹脂ケースと一体に成形されており、凹部６外にて上端面から立設されている。この実施例では、外部コネクタ４ａは通信及び制御用のコネクタであり、４ｂはパワーコネクタである。カバー５は凹部６の開口を閉鎖するための蓋板である。

凹部６の底部（不図示）には、金属製のベースプレートがインサート成形等により固定されており、このベースプレートには種々のパワー部品（不図示）が固定されている。樹脂ケース２には、配線用金属片がインサート成形されており、外部端子となる配線用金属片の端部は、外部コネクタ４ａ、４ｂに配置されている。プリント基板３と接続される配線用金属片の端部は配線端子７として、凹部６内に多数立設されている。上記したパワー部品の端子のうち、プリント基板３側に接続されるべきたとえば制御端子や検出用端子はそれぞれ配線端子７に接続され、配線端子７を通じてプリント基板３に接続されている。上記したパワー部品の端子のうち、大電流が流れるパワー端子は、配線用金属片により相互に接続されたり、外部コネクタ４ｂまで延長されて外部コネクタ４ｂの端子をなす配線用金属片に接続されている。

各配線端子７は、従来同様、プリント基板３の各スルーホールに個別に貫挿されてプリント基板３の上面側に突出しており、これらスルーホールに設けたプリント基板３の不図示の導電パターンにはんだ付けされている。なお、プリント基板３には種々の回路部品が実装されているが、図１、図２では図示省略されている。

次に、この実施例の要部をなすプリント基板３の固定について、以下に説明する。

この実施例では、角形ピン状の金属片からなる基板固定ピン８a〜８dが樹脂ケース２の側壁部から上方へ突設されている。ただし、基板固定ピン８ａ〜８ｄの先端は、樹脂ケース２の凹部６内に収まっている。基板固定ピン８ａ〜８ｄは、プリント基板３の四隅に設けた基板固定用の孔部である角形スルーホールに貫挿され、角形スルーホールに設けた導電パターンにはんだにより接合されている。基板固定ピン８ａと角形スルーホールの導電パターンとの接合状態を図３に拡大図示する。基板固定ピン８b〜８ｄと角形スルーホールの導電パターンとの接合状態は図３と同じである。

２aは、凹部６を囲む樹脂ケース２の側壁部であり、側壁部２aには凹部６の開口近傍にてプリント基板３を載置するための基板載置面２bが形成されている。基板固定ピン８ａは、基板載置面２ｂから上方へ突設され、プリント基板３の基板固定用の孔部である角形スルーホール３aを貫通している。２cは基板固定ピン８ａ〜８ｄを囲んで基板載置面２ｂから凹設された溝部である。

角形スルーホール３aの内周面、及び、この角形スルーホール３ａを囲むプリント基板３の両面のはんだ付け領域には導電パターン（図３では図示省略）が設けられている。９は、プリント基板３を樹脂ケース２に固定するためのはんだであり、はんだ９は、基板固定ピン８ａとこの導電パターンとを接合している。はんだ９は、その濡れ性により、角形スルーホール３ａの両側開口においてプリント基板３の主面と平行方向へ張り出して角形スルーホール３ａの両側開口を覆っている。１０は、プリント基板３に実装された各種部品や凹部６内に収容された部品をシールするゲルである。なお、この実施例では、基板固定ピン８ａ〜８ｄは、樹脂ケース２にインサート成形により固定されている。

角形スルーホール３ａの一端開口において、角形スルーホール３ａの周囲に形成される基板固定ピン８ａとはんだ接合するための導電パターン１１の形状を図４に示す。なお、角形スルーホール３ａは、図４に示すように実際には面取りされて略楕円形状となっている。

（製造方法）
この実施例では、角形スルーホール３ａの周囲の配線端子７を固定するためのスルーホールの内周面に形成される導電パターンと同一工程にて基板固定用の孔部である角形スルーホール３ａの内周面及び近傍に導電パターン１１が形成され、同じく、プリント基板固定のためのはんだ付け工程は、配線端子７を固定するためのはんだ付け工程と連続してあるいは同時に行われる。たとえば、噴流はんだ工程を用いれば同時に行うことができる。

（効果）
このようにすれば、プリント基板３の配線用の導電パターンに各電子部品の端子を電気的、機械的に接合するはんだ付け作業と同時的に行われる一連のはんだ付け工程及びはんだ付け装置によりプリント基板をベースに固定することができるため、螺子締結方式やかしめ方式において生じた上記プリント基板の部品実装密度の低下を軽減できるとともに、螺子のゆるみやかしめ過ぎやかしめが甘いといった問題も生じることがなく、プリント基板固定工程の信頼性を改善することができる。また、螺子締結作業やかしめ作業といった電子部品はんだ付け作業とはまったく異なる工程を省略することができ、製造工程の簡素化も実現することができる。なお、ベースとしては、樹脂製又は金属製のカバーや冷却用基板や配線基板や重量電子部品搭載基板を採用することができる。

特に、基板固定用の孔部である角形スルーホール３ａの内周面にも、通常の配線端子７を固定するためのスルーホールと同様、導電パターンが形成されるため、プリント基板３と基板固定ピン８ａ〜８ｄとを簡単かつ強固に接合することができる。なお、この実施例では、基板固定用の孔部である角形スルーホール３ａの周囲の導電パターン１１は浮遊電位とされている。また、基板固定ピン８ａ〜８ｄは、配線端子７よりも長軸方向に対して直角方向において大きな断面積をもち、これによりプリント基板３と樹脂ケース２との接合強度を十分に確保することができる。上記金属片たとえば配線端子７や基板固定ピン８ａ〜８ｄは、銅製であり、表面は半田付け性アップのためスズメッキされている。

（変形態様）
変形態様を図５、図６に示す。この変形態様は、基板固定ピン８ａを樹脂ケース２に圧入したものであり、図５は圧入前を、図６は圧入後を示す。

（変形態様）
その他、基板固定ピン８ａ〜８ｄの樹脂ケース２への固定方法として、たとえばかしめなど従来公知の各種方法を採用することができることは当然である。

実施例１の電子回路装置を示す斜視図である。 実施例１の電子回路装置の平面図である。 図１のA-A線矢視断面図である。 図１の要部拡大部分平面図である。 変形態様を示す図１の一部拡大側面図である。 変形態様を示す図１の一部拡大側面図である。

符号の説明

１ プリント基板をもつ電子回路装置
２a 側壁部
２b 基板載置面
２c 溝部
２ 樹脂ケース
３a 角形スルーホール
３ プリント基板
４ａ 外部コネクタ
４ｂ 外部コネクタ
５ カバー
６ 凹部
７ 配線端子
８a〜８d 基板固定ピン
１１ 導電パターン

Claims (7)

1. 配線端子が貫挿されてはんだ付けされている配線端子固定用のスルーホール、及び、基板固定用孔部をもち、前記基板固定用の孔部近傍に基板固定用の導体パターンが形成されているプリント基板と、
   前記プリント基板の下面を載置する基板載置面、及び、前記基板載置面から立設された金属製の基板固定ピンをもつベースと、
   を有し、
   前記基板固定ピンは、
   前記基板固定用の孔部に貫挿されるとともに前記基板固定用の導体パターンにはんだ付けされて前記プリント基板を前記ベースに固定することを特徴とするプリント基板をもつ電子回路装置。
2. 請求項１記載のプリント基板をもつ電子回路装置の製造方法において、
   前記配線端子固定用のスルーホールの内周面に形成される導電パターンと同一工程にて前記基板固定用の孔部の内周面に前記導電パターンが形成され、
   前記プリント基板固定のためのはんだ付け工程は、前記配線端子固定のためのはんだ付け工程と連続してあるいは同時に行われ、
   前記配線端子固定用のスルーホールの導電パターンに前記基板固定ピンを接合するはんだは、前記基板固定用の孔部の両端開口にて前記基板固定用の孔部よりも前記基板固定用の孔部の径方向外側に張り出す一対の張り出し部を有するプリント基板をもつ電子回路装置の製造方法。
3. 請求項１記載のプリント基板をもつ電子回路装置において、
   前記ベースプレートの前記基板載置面は、前記基板固定ピンの周囲を囲んで前記はんだの張り出し部を収容する溝部を有するプリント基板をもつ電子回路装置。
4. 請求項１記載のプリント基板をもつ電子回路装置において、
   前記ベースは、前記基板固定ピンが固定された樹脂成形品からなるプリント基板をもつ電子回路装置。
5. 請求項４記載のプリント基板をもつ電子回路装置において、
   前記基板固定ピン及び基板固定用の孔部は略角形の前記プリント基板の４隅に設けられているプリント基板をもつ電子回路装置。
6. 請求項４記載のプリント基板をもつ電子回路装置において、
   前記基板固定用の孔部の導電パターンは、浮遊電位とされているプリント基板をもつ電子回路装置。
7. 請求項１記載のプリント基板をもつ電子回路装置において、
   前記基板固定ピンは、前記部品の端子よりも長軸方向に対して直角方向において大きな断面積をもつプリント基板をもつ電子回路装置。

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