JP7251971B2 - electronic controller - Google Patents
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Description
本発明は、締結部材により固定された回路基板を備える電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device having a circuit board fixed by a fastening member.
例えば、車両に搭載される電子制御装置には、電子部品を実装している回路基板が筐体に収容されているものがある。電子制御装置が配置されている環境下の温度が高くなると、電子部品と回路基板は、それぞれ、熱膨張をする。回路基板の絶縁層の熱膨張率は、電子部品の熱膨張率よりも大きい。そのため、回路基板が局所的に膨張すると、回路基板に対する電子部品の接続箇所に応力が生じ、接続信頼性に影響を与える虞がある。このような応力を軽減するために、特許文献1に開示された技術がある。 For example, some electronic control units mounted on vehicles include a circuit board on which electronic components are mounted, which is housed in a housing. When the temperature in the environment in which the electronic control device is arranged rises, the electronic components and the circuit board both thermally expand. The coefficient of thermal expansion of the insulating layer of the circuit board is greater than that of the electronic component. Therefore, when the circuit board expands locally, stress is generated at the connection points of the electronic components with respect to the circuit board, which may affect the connection reliability. There is a technique disclosed in Patent Document 1 in order to reduce such stress.
特許文献1に開示された回路基板は、多層構造の基板、即ち、複数の絶縁層から構成されている。最外層の材料は、最外層に隣接する隣接層の材料と異なっており、最外層の弾性率は、隣接層の弾性率よりも低い。そのため、弾性率の低い最外層は、熱膨張しても、全体として撓みやすくなる。回路基板と電子部品の熱膨張差によって発生した応力は、最外層に吸収される。 The circuit board disclosed in Patent Document 1 is composed of a multi-layered board, ie, a plurality of insulating layers. The material of the outermost layer is different from the material of the adjacent layers adjacent to the outermost layer, and the elastic modulus of the outermost layer is lower than the elastic modulus of the adjacent layers. Therefore, even if the outermost layer with a low elastic modulus is thermally expanded, it becomes easy to bend as a whole. The stress generated by the difference in thermal expansion between the circuit board and the electronic component is absorbed by the outermost layer.
このような回路基板を筐体に収容する際、回路基板の四隅を、ねじ等の締結部材により、筐体の内部に固定することがある。ねじは、回路基板に設けられた貫通穴を貫通して、筐体の固定面と共に回路基板を挟み込む。 When such a circuit board is accommodated in a housing, the four corners of the circuit board are sometimes fixed inside the housing by fastening members such as screws. The screws pass through through-holes provided in the circuit board, and sandwich the circuit board together with the fixing surface of the housing.
上記の通り、この回路基板の最外層の弾性率は低い。そのため、最外層のなかの、ねじの頭部から締付力を受ける部位は、圧縮されやすい。ねじの頭部により圧縮された部位と、頭部周辺の圧縮されない部位との境界部分には応力が生じる。 As described above, the modulus of elasticity of the outermost layer of this circuit board is low. Therefore, the portion of the outermost layer that receives the tightening force from the head of the screw is likely to be compressed. Stress is generated at the interface between the portion compressed by the screw head and the uncompressed portion around the head.
さらに、この回路基板を備えた電子制御装置が車両に搭載された場合、環境下の温度変化による、回路基板の膨張及び収縮が繰り返されることにより、境界部分にさらに負荷が加わる。最外層の弾性率が低くとも、ねじの締付力に対する耐久性の高い回路基板が望まれる。 Furthermore, when an electronic control device having this circuit board is mounted in a vehicle, the circuit board repeatedly expands and contracts due to temperature changes in the environment, and a further load is applied to the boundary portion. A circuit board having high durability against screw tightening force is desired even if the outermost layer has a low elastic modulus.
本発明は、締結部材の締付力に対する耐久性の高い回路基板を備えた電子制御装置の提供を課題とする。 An object of the present invention is to provide an electronic control device having a circuit board that is highly durable against the tightening force of a fastening member.
請求項1による発明によれば、最外層の弾性率が前記最外層に隣接する隣接層の弾性率よりも低い回路基板と、
この回路基板に設けられた貫通穴を貫通している締結部材と、
この締結部材の締結面と共に前記回路基板を挟み込み前記回路基板を固定している固定面と、を有する、電子制御装置において、
前記最外層のなかの、前記締結部材の前記締結面に対して接触する接触部には、前記回路基板の厚み方向に延びて前記最外層の厚みを保持するため金属製の保持体が設けられており、
この保持体の一端は、前記最外層の表面から突出していると共に前記締結部材の前記締結面に当接しており、
前記保持体の他端は、少なくとも前記最外層と前記隣接層との境界まで達し、
前記最外層のなかの、前記接触部の表面には、前記貫通穴を囲う環状の環状部が設けられ、この環状部には、前記保持体が一体に形成され、
前記保持体は、前記貫通穴の中心を中心とする同心円状に連続に形成されている、ことを特徴とする電子制御装置が提供される。
According to the invention according to claim 1, a circuit board in which the modulus of elasticity of the outermost layer is lower than that of an adjacent layer adjacent to the outermost layer;
a fastening member passing through a through hole provided in the circuit board;
In an electronic control device having a fastening surface of the fastening member and a fixing surface that sandwiches the circuit board and fixes the circuit board,
A contact portion of the outermost layer that contacts the fastening surface of the fastening member is provided with a metal holder that extends in the thickness direction of the circuit board and retains the thickness of the outermost layer. and
one end of the holder protrudes from the surface of the outermost layer and contacts the fastening surface of the fastening member;
the other end of the holder reaches at least the boundary between the outermost layer and the adjacent layer;
An annular portion surrounding the through hole is provided on the surface of the contact portion in the outermost layer, and the holding body is formed integrally with the annular portion,
The electronic control device is characterized in that the holder is continuously formed concentrically around the center of the through hole .
請求項2に記載のごとく、好ましくは、前記保持体は、ビアである。
As claimed in claim 2 , preferably the retainers are vias.
請求項3に記載のごとく、好ましくは、前記ビアの他端は、前記最外層と前記隣接層との境界に位置している。
Preferably, the other end of the via is positioned at the boundary between the outermost layer and the adjacent layer.
請求項1では、電子制御装置の回路基板は、締結部材により固定されている。回路基板の最外層の弾性率は、最外層に隣接する隣接層の弾性率よりも低い。最外層は、締結部材の締結面に対して接触する接触部を有している。接触部には、回路基板の厚み方向に延びて最外層の厚みを保持するため金属製の保持体が設けられている。保持体の一端は、最外層の表面から突出していると共に締結部材の締結面に当接しており、保持体の他端は、少なくとも最外層と隣接層との境界まで達している。 In claim 1, the circuit board of the electronic control unit is fixed by the fastening member. The modulus of elasticity of the outermost layer of the circuit board is lower than the modulus of elasticity of the adjacent layers adjacent to the outermost layer. The outermost layer has a contact portion that contacts the fastening surface of the fastening member. The contact portion is provided with a metallic holder that extends in the thickness direction of the circuit board and holds the thickness of the outermost layer. One end of the holder protrudes from the surface of the outermost layer and contacts the fastening surface of the fastening member, and the other end of the holder reaches at least the boundary between the outermost layer and the adjacent layer.
即ち、回路基板の最外層のなかの接触部は、金属製の保持体により補強されている。そのため、回路基板は、締結部材から締付力を受けても、圧縮されにくくなり、回路基板の厚みは保持される。回路基板は、最外層の弾性率が低く、かつ、締結部材の締付力に対する耐久性が高い。
加えて、最外層の接触部の表面には、貫通穴を囲う環状の環状部が設けられている。この環状部には、保持体が設けられている。最外層の接触部は、保持体に加えて、さらに環状部により補強される。回路基板の耐久性はさらに高まる。
That is, the contact portion in the outermost layer of the circuit board is reinforced by a metallic holder. Therefore, even if the circuit board receives a tightening force from the fastening member, the circuit board is less likely to be compressed, and the thickness of the circuit board is maintained. The circuit board has a low elastic modulus of the outermost layer and high durability against the tightening force of the fastening member.
In addition, an annular portion surrounding the through-hole is provided on the surface of the contact portion of the outermost layer. The annular portion is provided with a holding body. The contact portion of the outermost layer is reinforced by the annular portion in addition to the holding body. The durability of the circuit board is further increased.
請求項2では、保持体は、ビアである。そのため、回路基板に実装される電子部品のための導電パターンを形成する時に、保持体を合わせて形成することができる。加工コストを抑えて、保持体を有する回路基板を製造することができる。
In claim 2 , the holder is a via. Therefore, when forming the conductive pattern for the electronic component to be mounted on the circuit board, the holder can be formed together. A circuit board having a holder can be manufactured with reduced processing costs.
請求項3では、ビアの他端は、最外層と隣接層との境界に位置している。そのため、回路基板に対する必要十分な補強と、保持体の加工コストを両立することができる。
In claim 3 , the other end of the via is positioned at the boundary between the outermost layer and the adjacent layer. Therefore, it is possible to achieve both the necessary and sufficient reinforcement of the circuit board and the processing cost of the holder.
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
<実施例>
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
<Example>
図1(a)及び図1(b)を参照する。電子制御装置10は、電子部品21が実装された回路基板20と、この回路基板20を収容可能なケース30と、このケース30の開口を塞ぎケース30と共に回路基板20を封止するためのカバー11と、を有している。ケース30は、直方体状を呈し、上面が開口している。ケース30には、回路基板20に実装されたコネクタを露出させるための開口部30aが設けられている。
Please refer to FIGS. 1(a) and 1(b). The
ケース30の内壁31の角には、回路基板20を支持可能な4つの支持部32が設けられている。各々の支持部32の上面32a(固定面32a)には、第1のねじ穴33が設けられている。回路基板20の角には、第1の貫通穴22が設けられている。各々の第1のねじ40(締結部材40)は、回路基板20の第1の貫通穴22を貫通すると共に、第1のねじ穴33に対して締結可能である。
Four
ケース30の開口の縁には、カバー11と当接可能なフランジ部34が設けられている。フランジ部34の角には、第2のねじ穴35が設けられている。カバー11の角には、第2の貫通穴11aが設けられている。第2のねじ12は、カバー11の第2の貫通穴11aを貫通すると共に、第2のねじ穴35に対して締結可能である。
A
ケース30のフランジ部34の内周側には、シール材13が設けられている。シール材13は、ケース30に対するカバー11の組み付け時に接着材の役割を兼ねている。
A
以下、後方左側の第1のねじによる締結構造について説明する。なお、他の第1のねじによる締結構造も、後方左側の締結構造と同一である。 A fastening structure using the first screw on the rear left side will be described below. The fastening structure using the other first screw is also the same as the fastening structure on the rear left side.
図2(a)及び図2(b)を参照する。回路基板20は、第1のねじ40の頭部42の締結面43と、支持部32の上面32aとにより挟み込まれている。回路基板20の第1の貫通穴22には、第1のねじ40の軸部41が貫通している。
Please refer to FIGS. 2(a) and 2(b). The
回路基板20は、多層基板であり、例えば、5つの絶縁層から構成される。5つの絶縁層は、第1のねじ40の頭部42に当接している第1の外層51(最外層51)と、支持部32の上面32aに当接している第2の外層52(最外層52)と、第1の外層51に隣接している第1の内層53(隣接層53)と、第2の外層52に隣接している第2の内層54(隣接層54)と、第1の内層53と第2の内層54とに挟まれている第3の内層55と、を有している。
The
第1の内層53~第3の内層55は、それぞれ、ガラス織布等の無機繊維と、エポキシ樹脂で構成されている。第1の外層51及び第2の外層52は、それぞれ、ガラス織布等の無機繊維と、熱硬化性樹脂組成物と、から構成されている。熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、低弾性化剤とを含有している。第1の外層51の弾性率は、第1の内層53の弾性率よりも低い。同様に、第2の外層52の弾性率は、第2の内層54の弾性率よりも低い。
Each of the first
第1の外層51の表面51aには、第1の導電層61が形成されている。第1の外層51と第1の内層の境界には、第2の導電層62が形成されている。同様に、互いに隣接する層の境界には、第3の導電層63~第5の導電層65が形成されている。第2の外層52の表面52aには、第6の導電層66が形成されている。
A first
回路基板20には、例えば、第1の外層51~第2の外層52を貫通しているスルーホール23や、第1の導電層61及び第2の導電層62とを導電可能にするブラインドビアホール24(レーザービア24)が設けられている。
The
さらに、回路基板20には、例えば、半田ボール25aを有する半導体チップ25が実装されている。その他、BGA等の電子部品を含め、種々の部品が回路基板に実装されている。実装されている電子部品の詳細な説明は省略する。
Further, a
図2(a)及び図3(a)を参照する。第1の外層51の表面51aには、第1の貫通穴22を囲う環状の第1の環状部71が設けられている。第1の環状部71は、第1の導電層61の一部であり、銅箔により形成されている。第1の環状部71の外径R1は、ねじの頭部42の外径R2よりも大きい(R1>R2)。
Please refer to FIGS. 2(a) and 3(a). A first
さらに、第1の外層51には、第1の外層51の厚みを保持するための複数の第1の保持体72が設けられている。この第1の保持体72は、第1の環状部71のなかの、第1のねじ40の頭部42の締結面43に対して接触している接触部56に設けられている。この第1の保持体72は、第1の貫通穴22を中心として、放射状に設けられている。
Further, the first
同様に、第2の外層52の表面52aには、第1の貫通穴22を囲う第2の環状部81が設けられている。第2の環状部81には、第2の保持体82が設けられている。第2の環状部81及び第2の保持体82についての詳細な説明は省略する。
Similarly, the
図2(a)及び図2(b)を参照する。第1の保持体72は、第1の導電層61及び第2の導電層62とを導電可能にするためのブラインドビアホール(レーザービア)である。第1の保持体72は、回路基板20の厚み方向に延びており、レーザにより形成された凹部75の底から露出している底部76(他端76)と、底部76の縁から締結面43側へ延びている周壁部77と、周壁部77の上端に形成されている表層部78(一端78)と、を有している。底部76は、第2の導電層62の一部である。表層部78は、第1の導電層61の一部である。
Please refer to FIGS. 2(a) and 2(b). The
なお、第1の保持体72は、例えば、凹部75を埋めるように形成されたフィルドビアであってもよい。即ち、第1の保持体72は、一端78(表層部78)が、第1の外層51の表面51aから突出していると共にねじの締結面43に当接しており、かつ、他端76(底部76)が、少なくとも第1の外層51と第1の内層53との境界57まで達している部材であればよい。他端76は、例えば、第1の内層53の内部まで達していても良い。
In addition, the
同様に、第2の保持体82も第1の保持体72と同様のブラインドビアホール(レーザービア)である。説明は省略する。
Similarly, the
第1の保持体72の変形例について説明する。実施例と同一の構成については、符号を流用すると共に、説明を省略する。
A modification of the
図3(b)を参照する。変形例1では、第1の環状部71には、第1の貫通穴22を中心として、半径方向に隣接した3つの第1の保持体72から構成される一群の保持体79Aが設けられている。この一群の保持体79Aは、第1の貫通穴22の周方向に断続的に10個設けられている。
Please refer to FIG. In Modified Example 1, the first
図3(c)を参照する。変形例2では、第1の環状部71には、第1の貫通穴22を囲う2つの環状の第1の保持体72B、第1の保持体72Cが設けられている。第1の保持体72Bの半径は、第1の保持体Cの半径よりも小さい。
See FIG. 3(c). In Modification 2, the first
実施例の効果について説明する。 Effects of the embodiment will be described.
図4(a)を参照する。比較例の電子制御装置100の回路基板110には、上記の環状部71、81及び保持体72、82が設けられていない。他の構成については、実施例による電子制御装置10と同一である。
Please refer to FIG. The
回路基板110は、ねじの頭部42の締結面43及び支持部32の上面32aにより挟み込まれている。回路基板20の第1の外層51の弾性率は、第1の内層53の弾性率は低い。そのため、第1の外層51のなかのねじの頭部42から締付力を受ける部位は、圧縮されやすい。ねじの頭部42により圧縮された部位51aと、頭部42周辺の圧縮されない部位51bとの境界51cには応力が生じる。この回路基板110を備えた電子制御装置100が車両に搭載された場合、環境下の温度変化による、回路基板110の膨張及び収縮が繰り返されることにより、境界境界51cにさらに応力が加わる。第1の外層51と同様に、弾性率の低い第2の外層52も、支持部32の上面32aから圧縮されて、第2の外層に応力が生じる。
The
図3(a)及び図4(b)を参照する。実施例による電子制御装置10の回路基板20において、第1の外層51には、第1の外層51の厚みを保持するための第1の保持体72が設けられている。第1の保持体72は、第1の外層51のなかの、第1のねじ40の締結面43に対して接触する接触部56に設けられている。
Please refer to FIGS. 3(a) and 4(b). In the
そのため、第1の保持体72によって、第1のねじ40の頭部42に対して接触している接触部56は、補強されている。第1の外層51と同様に、第2の外層52の表面52aには、第2の保持体82が設けられている。以上より、回路基板20は、第1の外層51及び第2の外層52の弾性率が低く、かつ、第1のねじ40の締付力に対する耐久性が高い。
Therefore, the
加えて、第1の外層51の表面51aには、第1の貫通穴22を囲う環状の第1の環状部71が設けられている。そのため、接触部56は、さらに補強されている。回路基板20の耐久性はさらに高まる。同様に、第2の外層52の表面52aには、第1の貫通穴22を囲う環状の第2の環状部81が設けられているため、第2の外層52側も補強されている。
In addition, the
加えて、第1の環状部71は、第1の導電層61(図2(a)参照)の一部である。第1の保持体72は、第1の導電層61と第2の導電層62を導電可能にするためのブラインドビアホール24(レーザービア)である。そのため、回路基板20に実装される電子部品21(図1参照)のための導電パターンを形成する時に、第1の環状部71、及び、第2の保持体82も形成することができる。第2の環状部81及び第2の保持体82も同様に形成できる。加工コストを抑えて、保持体72、82及び環状部71、81を有する回路基板20を製造することができる。
In addition, the first
加えて、第1の保持体72の底部76(他端)は、第1の外層51と第2の外層52との境界に位置している。回路基板20に対する必要十分な補強と、第1の保持体72の加工コストを両立することができる。
In addition, the bottom portion 76 (the other end) of the first holding
図3(a)及び図3(b)を参照する。加えて、第1の保持体72は、第1の貫通穴22を中心として、放射状に設けられている。即ち、第1の保持体72は、第1の貫通穴22を中心に、偏ることなく均一に配置されている。ねじの頭部42の締付面から各々の第1の保持体72に加わる締付力を分散させることができる。
Please refer to FIGS. 3(a) and 3(b). In addition, the
なお、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例及び変形例に限定されるものではない。回路基板を固定するための締結構造は周知の技術を採用できる。例えば、ねじとねじ穴に代えて、ボルトとナットを採用してもよい。締結部材の締結面に座金を設けてもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the examples and modifications as long as the functions and effects of the present invention are exhibited. A well-known technique can be adopted for the fastening structure for fixing the circuit board. For example, bolts and nuts may be employed instead of screws and threaded holes. A washer may be provided on the fastening surface of the fastening member.
本発明の電子制御装置は、四輪車に好適である。 The electronic control unit of the present invention is suitable for four-wheeled vehicles.
10…電子制御装置
20…回路基板
21…電子部品
22…第1の貫通穴(貫通穴)
30…ケース
32…支持部、32a…上面(固定面)
33…第1のねじ穴
40…第1のねじ(締結部材)
42…頭部
43…締結面
51…第1の外層(最外層)、51a…表面
52…第2の外層(最外層)、52a…表面
53…第1の内層(隣接層)
54…第2の内層(隣接層)
55…第3の内層
56…接触部
57…境界
71…第1の環状部
72…第1の保持体
75…凹部
76…底部(他端)
77…周壁部
78…表層部(一端)
81…第2の環状部
82…第2の保持体
R1…外径(環状部)
R2…外径(頭部)
DESCRIPTION OF
30...
33...
42...
54... Second inner layer (adjacent layer)
55... Third
77... Surrounding
81... Second
R2... Outer diameter (head)
Claims (3)
この回路基板に設けられた貫通穴を貫通している締結部材と、
この締結部材の締結面と共に前記回路基板を挟み込み前記回路基板を固定している固定面と、を有する、電子制御装置において、
前記最外層のなかの、前記締結部材の前記締結面に対して接触する接触部には、前記回路基板の厚み方向に延びて前記最外層の厚みを保持するため金属製の保持体が設けられており、
この保持体の一端は、前記最外層の表面から突出していると共に前記締結部材の前記締結面に当接しており、
前記保持体の他端は、少なくとも前記最外層と前記隣接層との境界まで達し、
前記最外層のなかの、前記接触部の表面には、前記貫通穴を囲う環状の環状部が設けられ、この環状部には、前記保持体が一体に形成され、
前記保持体は、前記貫通穴の中心を中心とする同心円状に連続に形成されている、ことを特徴とする電子制御装置。 a circuit board in which the modulus of elasticity of the outermost layer is lower than that of an adjacent layer adjacent to the outermost layer;
a fastening member passing through a through hole provided in the circuit board;
In an electronic control device having a fastening surface of the fastening member and a fixing surface that sandwiches the circuit board and fixes the circuit board,
A contact portion of the outermost layer that contacts the fastening surface of the fastening member is provided with a metal holder that extends in the thickness direction of the circuit board and retains the thickness of the outermost layer. and
one end of the holder protrudes from the surface of the outermost layer and contacts the fastening surface of the fastening member;
the other end of the holder reaches at least the boundary between the outermost layer and the adjacent layer;
An annular portion surrounding the through hole is provided on the surface of the contact portion in the outermost layer, and the holding body is formed integrally with the annular portion,
The electronic control device according to claim 1, wherein the holder is continuously formed concentrically around the center of the through hole .
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