JP2013206802A - 電子基板の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の基板を電気的に接続するときの作業性を向上させる。
【解決手段】対向して配置される電源用基板２と制御用基板３とを電気的に接続する電子基板の接続構造１００であって、電源用基板２に立設され、電源用基板２と制御用基板３とを電気的に接続する複数のピン２２と、各々のピン２２が挿入される複数のガイド孔４１を有し、電源用基板２に取り付けられた状態で、制御用基板３に接続可能なようにピン２２の位置を規定するピンガイド４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の電子基板を電気的に接続する接続構造に関するものである。

従来から、電子回路が設けられる一対の電子基板の間で電力や信号を授受するために、金属製のピンを実装して電気的に接続する構造が用いられている。特許文献１には、一方の基板の表面に基端がはんだ付けされ、他方の基板に先端が接続される表面実装型のバスバーを用いる構成が開示されている。

特開２０１０−３５３０４号公報

しかしながら、特許文献１のバスバーでは、一方の基板に立設されたバスバーに他方の基板を接続しようとすると、バスバーの取り付け位置や角度の誤差によって、バスバーの先端が他方の基板の取り付け位置に合致しないおそれがある。そのため、バスバーの角度を手作業で補正しながら位置を合わせたり、位置決め用の治具を用いたりする必要があり、作業性が良好ではなかった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、一対の電子基板を電気的に接続するときの作業性を向上させることを目的とする。

本発明は、対向して配置される一対の電子基板を電気的に接続する電子基板の接続構造であって、一方の電子基板に立設され、前記一方の電子基板と他方の電子基板とを電気的に接続する複数のピンと、各々の前記ピンが挿入される複数のガイド孔を有し、前記一方の電子基板に取り付けられた状態で、前記他方の電子基板に接続可能なように前記ピンの位置を規定するピンガイドと、を備えることを特徴とする。

本発明では、一方の電子基板に立設されるピンは、ピンガイドのガイド孔に挿入されることで他方の電子基板に接続可能なように位置が規定される。よって、他方の電子基板を取り付けるときに、ピンの位置を合わせるために角度を補正したり位置決め用の治具を用いたりする必要はない。したがって、一対の電子基板を電気的に接続するときの作業性が向上する。

本発明の実施の形態に係る電子基板の接続構造が適用される電子制御ユニットの分解斜視図である。 （ａ）は、ピンガイドの表面の斜視図であり、（ｂ）は、図２（ａ）におけるＰ部の拡大図である。 （ａ）は、ピンガイドの裏面の斜視図であり、（ｂ）は、図３（ａ）におけるＱ部の拡大図である。 ピンガイドのガイド孔について説明する断面図である。 一方の電子基板にピン保持部材とピンガイドとが組み付けられた状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電子基板の接続構造が適用される電子制御ユニットの斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る電子基板の接続構造（以下、単に「接続構造」と称する。）１００が適用される電子制御ユニット１について説明する。

電子制御ユニット１は、制御対象物（図示省略）に供給する電源を制御する一方の電子基板としての電源用基板２と、制御信号を送受信して制御対象物を制御する他方の電子基板としての制御用基板３と、電源用基板２と制御用基板３とを収容する筐体（図示省略）とを備える。筐体は、電源用基板２を収容する容器部と、制御用基板３を覆って容器部を閉塞する蓋部とからなる。

電子制御ユニット１は、例えば、制御対象物として車両のエンジンを制御するＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：エンジン制御装置）や、制御対象物として電動パワーステアリング装置を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御装置）などである。

電源用基板２は、アルミニウムなど放熱性の高い金属によって形成される平板状のプリント基板である。電源用基板２は、略矩形に形成され、その表面に電子回路が形成される。電源用基板２の表面には、ノイズを除去して電圧を一定に調整する円筒状のコンデンサ２１と、その他の電子部品（図示省略）とが実装される。また、電源用基板２の表面には、電源用基板２と制御用基板３とを電気的に接続する複数のピン２２が実装される。このピン２２については、接続構造１００の説明と併せて後で詳細に説明する。

制御用基板３は、ガラスエポキシ樹脂などの樹脂によって形成される平板状のプリント基板である。制御用基板３は、略矩形に形成され、その裏面に電子回路が形成される。制御用基板３は、その裏面の平面部が電源用基板２の表面の平面部と対向するように配置される。制御用基板３には、各々のピン２２が接続される複数の端子部としてのスルーホール３１が形成される。

スルーホール３１は、ピン２２の先端が位置する設計上の位置に対応して形成される。スルーホール３１は、ピン２２の外形と略同一の形状に形成される。スルーホール３１には、ピン２２の先端が挿入され、フローはんだ付けによって接合される。

ここで、電源用基板２に立設されたピン２２を制御用基板３のスルーホール３１に挿入しようとすると、電源用基板２に対するピン２２の取り付け位置や角度の誤差によって、ピン２２の先端がスルーホール３１の位置に合致しないおそれがある。そこで、電子制御ユニット１では、接続構造１００を用いて、ピン２２の先端をスルーホール３１に挿入するときの作業性を向上させている。

次に、図１から図４を参照して、接続構造１００について説明する。

接続構造１００は、電源用基板２と制御用基板３とを電気的に接続するものである。つまり、接続構造１００は、対向して配置される一対の電子基板を電気的に接続するものである。

接続構造１００は、電源用基板２に立設されて電源用基板２と制御用基板３とを電気的に接続する複数のピン２２と、複数のピン２２をまとめて電源用基板２に保持するピン保持部材２５と、電源用基板２に取り付けられた状態で制御用基板３に接続可能なようにピン２２の位置を規定するピンガイド４０とを備える。

ピン２２は、その基端が電源用基板２に表面実装され、その先端が制御用基板３に挿入される金属製の棒状部材である。ピン２２の基端は、電源用基板２の表面に垂直にはんだ付けされる。ピン２２の先端は、制御用基板３のスルーホール３１に挿入されてはんだ付けされる。複数のピン２２は、ピン保持部材２５によって一体にモールドされる。

ピン保持部材２５は、複数のピン２２を保持する樹脂部材である。ピン保持部材２５は、制御用基板３と略同一の矩形に形成される。ピン保持部材２５は、ピン２２を保持するのに充分な厚さに形成される。ピン保持部材２５は、ピン２２がはんだ付けされることによって電源用基板２に固定される。ピン保持部材２５は、筐体の容器部の内面にボルト締結されて固定される。なお、ピン保持部材２５が全てのピン２２を保持するのではなく、ピン保持部材２５と他のサブ保持部材とによってピン２２を保持するようにしてもよい。

ピン保持部材２５は、制御用基板３が取り付けられた状態で当該制御用基板３が着座する着座部２６と、電源用基板２と制御用基板３とを外部の電源装置（図示省略）や制御対象物に接続するためのコネクタ２７とを有する。

着座部２６は、ピン保持部材２５における制御用基板３に臨む面の複数箇所に立設される。ピン保持部材２５では、六箇所に着座部２６が形成される（図５参照）。着座部２６には、電子制御ユニット１が組み立てられた状態で、制御用基板３が着座する。これにより、電源用基板２と制御用基板３との間隔が所定の間隔に規定される。

コネクタ２７は、ピン保持部材２５の側面に突出して設けられる複数のピンである。コネクタ２７は、電源装置から供給される電力を受け、制御対象物との間で制御信号を送受信するための端子である。コネクタ２７は、筐体の容器部の側面から外部に突出するように形成される。

ピンガイド４０は、表面４０ａが制御用基板３に臨み、裏面４０ｂが電源用基板２に臨む略平板状の樹脂部材である。ピンガイド４０は、全てのピン２２が設けられる位置にわたって略矩形に形成される。ピンガイド４０は、ピン保持部材２５を介して電源用基板２に取り付けられた状態で、電源用基板２に対するピン２２の傾斜角度を補正する。具体的には、ピンガイド４０は、ピン２２の先端部２２ａ（図４参照）を、制御用基板３におけるスルーホール３１が形成される位置に合致させる。

ピンガイド４０は、制御用基板３に向けて立設される複数の立設部４０ｃと、立設部４０ｃの内部に形成されて各々のピン２２が挿入される複数のガイド孔４１と、ピン２２が挿入された状態でピン保持部材２５に係合して相対位置を規定する第一の爪部としての爪部４５と、着座部２６との間に制御用基板３を保持する第二の爪部としての爪部４６と、電源用基板２に実装されたコンデンサ２１を保持するコンデンサ保持部４８とを有する。

立設部４０ｃは、制御用基板３に近付くにつれて外径が小さくなるように形成される。立設部４０ｃの先端部４０ｄには、制御用基板３が取り付けられた状態で制御用基板３が着座する。これにより、制御用基板３を複数の箇所で支持することが可能となる。なお、この構成に代えて、制御用基板３が取り付けられた状態で立設部４０ｃの先端部４０ｄが制御用基板３に当接しないように形成し、着座部２６のみで制御用基板３を支持するようにしてもよい。

ガイド孔４１は、図４に示すように、ピンガイド４０の表面４０ａから制御用基板３に向けて立設される立設部４０ｃの内周に形成される。ガイド孔４１は、その内周に形成され、電源用基板２側から制御用基板３側に近付くにつれて狭くなり、制御用基板３側がピン２２の外形と略同一となるテーパ部４２と、ピン２２が挿入される端部の内周から外周に向けて曲面状に形成される曲面部４３とを有する。ガイド孔４１は、立設部４０ｃの先端部４０ｄにおいて、制御用基板３のスルーホール３１の位置に合致するように形成される。

テーパ部４２は、ピンガイド４０の裏面４０ｂ側からピン２２が挿入されると、ピン２２と当接しながらピン２２の先端部２２ａがスルーホール３１の位置に合致するように傾斜角度を補正する。テーパ部４２は、裏面４０ｂ側が最も大きく開口している。よって、ピン２２の取り付け位置や角度に誤差がある場合に、ガイド孔４１に容易に挿入できるようになっている。

曲面部４３は、ガイド孔４１における裏面４０ｂ側の入口に形成される。曲面部４３は、ピンガイド４０の裏面４０ｂとテーパ部４２とを滑らかに連結する曲面である。曲面部４３は、ガイド孔４１の入口を外周に大きく拡げる。よって、ピン２２の取り付け位置や角度に誤差がある場合に、テーパ部４２が単独で設けられる場合と比較して、ピン２２をガイド孔４１に更に容易に挿入できるようになる。

爪部４５は、図１及び図３（ａ）に示すように、ピンガイド４０の裏面４０ｂから電源用基板２に向けて突設される。爪部４５は、少なくとも対向する二箇所に形成され、ピン保持部材２５に係合したときにその一部又は全部を挟み込むように保持する。ピンガイド４０では、五箇所に爪部４５が形成され、ピン保持部材２５の一部を挟み込むように保持する。

爪部４５は、ガイド孔４１にピン２２が挿入されてピンガイド４０がピン保持部材２５に対して所定の位置まで近接したときに、ピン保持部材２５に形成される係合部（図示省略）に係合する。これにより、ピンガイド４０がピン保持部材２５に対して固定される。なお、爪部４５がピン保持部材２５に係合する構成に代えて、爪部４５が電源用基板２に係合する構成としてもよい。

一方、爪部４６は、図１及び図２（ａ）に示すように、ピンガイド４０の表面４０ａから制御用基板３に向けて突設される。爪部４６は、少なくとも対向する二箇所に形成され、制御用基板３に係合したときにその一部又は全部を挟み込むように保持する。ピンガイド４０では、三箇所に爪部４６が形成され、制御用基板３の長手方向の全体を挟み込むように保持する。

爪部４６は、ピンガイド４０の上方から制御用基板３が取り付けられる際に、制御用基板３がピン保持部材２５の着座部２６に着座するのと同時に制御用基板３に係合する。これにより、制御用基板３が着座部２６と爪部４６との間に固定される。

コンデンサ保持部４８は、図２及び図３に示すように、ピンガイド４０の表面４０ａに矩形に開口する開口部４８ａと、開口部４８ａの対向する二辺から開口部４８ａを覆うように立設される一対の立設部４８ｂとを有する。コンデンサ保持部４８は、開口部４８ａから突出したコンデンサ２１の側面の外周に立設部４８ｂが当接して保持する。これにより、後述するフローはんだ付けを行うために電子制御ユニット１を引っくり返した場合に、制御用基板３に実装された大型部品であるコンデンサ２１が脱落することが防止される。

次に、図５及び図６を参照して、接続構造１００が適用される電子制御ユニット１の組み立て手順について説明する。

まず、電源用基板２とピン保持部材２５とを組み立てる。具体的には、電源用基板２の表面に形成された端子部に、ピン保持部材２５に保持された各々のピン２２の基端をはんだ付けする。この状態で、電源用基板２と一体となったピン保持部材２５を、筐体の容器部に収容してボルト締結しておく。

ピン保持部材２５に保持されたピン２２を電源用基板２に直接はんだ付けする構成に代えて、他のサブ保持部材に保持されたピン２２の基端を電源用基板２にはんだ付けし、当該サブ保持部材のピン２２に、ピン保持部材２５に保持されたピン２２を溶接するようにしてもよい。

次に、図５に示すように、ピンガイド４０を組み付ける。具体的には、電源用基板２に立設されたピン２２の先端部２２ａが、対応するガイド孔４１に挿入されるようにピンガイド４０をピン保持部材２５の上方から下ろしてゆく。ピン２２がガイド孔４１に挿入され、ピンガイド４０の爪部４５がピン保持部材２５に係合したら、ピンガイド４０の組み付けが完了する。

ここで、ピンガイド４０のガイド孔４１には、テーパ部４２と曲面部４３とが形成される。そのため、例えば、ピン２２の取り付け角度に誤差がある場合、そのピン２２の先端部２２ａは、まず曲面部４３と接触してガイド孔４１のテーパ部４２に挿入されるように傾斜角度が補正される。そして、ピン２２は、テーパ部４２の内周に当接しながら徐々に傾斜角度が補正され、先端部４０ｄから突出するときには、制御用基板３のスルーホール３１に合致する位置になるように傾斜角度が補正される。

次に、図６に示すように、制御用基板３を組み付ける。具体的には、制御用基板３を上方から下ろしてゆき、ピン保持部材２５の着座部２６に着座するように押し込む。このとき、ピンガイド４０が取り付けられたことによって、既に各々のピン２２の先端部２２ａがスルーホール３１の位置に合致しているため、制御用基板３を容易に取り付けることができる。

制御用基板３が着座部２６に着座すると、同時に、爪部４６が制御用基板３に係合する。これにより、制御用基板３の組み付けが完了する。

以上のように、電源用基板２に立設されるピン２２は、ピンガイド４０のガイド孔４１に挿入されることで制御用基板３に接続可能なように位置が規定される。よって、制御用基板３を取り付けるときに、ピン２２の位置を合わせるために角度を補正したり位置決め用の治具を用いたりする必要はない。したがって、電源用基板２と制御用基板３とを電気的に接続するときの作業性が向上する。

制御用基板３が組み付けられた後、電子制御ユニット１は、制御用基板３が下側となるように引っくり返されて、フローはんだ付けが行われる。これにより、スルーホール３１に挿入されたピン２２が制御用基板３にはんだ付けされ、電源用基板２と制御用基板３とが電気的に接続される。

このとき、ピンガイド４０は、爪部４５の係合によってピン保持部材２５に固定されている。また、制御用基板３は、爪部４６の係合によってピン保持部材２５とピンガイド４０との間に保持されている。よって、電子制御ユニット１を引っくり返しても、ピンガイド４０や制御用基板３が脱落することはない。

また、電源用基板２に実装されたコンデンサ２１は、ピンガイド４０のコンデンサ保持部４８によって保持されている。よって、コンデンサ２１もまた、電子制御ユニット１を引っくり返したときに脱落することはない。

なお、コンデンサ２１を電源用基板２に直接実装する構成に代えて、ピン保持部材２５に保持されたピン２２にコンデンサ２１を溶接して電気的に接続するようにしてもよい。

フローはんだ付けが行われて電源用基板２と制御用基板３とが複数のピン２２によって電気的に接続された後、筐体の容器部に蓋部が取り付けられて閉塞される。以上の組み立て手順によって、電子制御ユニット１が完成する。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

電源用基板２に立設されるピン２２は、ピンガイド４０のガイド孔４１に挿入されることで制御用基板３に接続可能なように位置が規定される。よって、制御用基板３を取り付けるときに、ピン２２の位置を合わせるために角度を補正したり位置決め用の治具を用いたりする必要はない。したがって、電源用基板２と制御用基板３とを電気的に接続するときの作業性が向上する。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１００ 接続構造（電子基板の接続構造）
１ 電子制御ユニット
２ 電源用基板（一方の電子基板）
３ 制御用基板（他方の電子基板）
２１ コンデンサ
２２ ピン
２５ ピン保持部材
２６ 着座部
３１ スルーホール（端子部）
４０ ピンガイド
４０ｃ 立設部
４０ｄ 先端部
４１ ガイド孔
４２ テーパ部
４３ 曲面部
４５ 爪部（第一の爪部）
４６ 爪部（第二の爪部）
４８ コンデンサ保持部

Claims (9)

1. 対向して配置される一対の電子基板を電気的に接続する電子基板の接続構造であって、
   一方の電子基板に立設され、前記一方の電子基板と他方の電子基板とを電気的に接続する複数のピンと、
   各々の前記ピンが挿入される複数のガイド孔を有し、前記一方の電子基板に取り付けられた状態で、前記他方の電子基板に接続可能なように前記ピンの位置を規定するピンガイドと、を備えることを特徴とする電子基板の接続構造。
2. 前記他方の電子基板は、各々の前記ピンが接続される複数の端子部を有し、
   前記ピンガイドは、前記一方の電子基板に取り付けられた状態で、前記ピンの先端部を前記端子部が形成される位置に合致させることを特徴とする請求項１に記載の電子基板の接続構造。
3. 前記ガイド孔は、その内周に形成され、前記一方の電子基板側から前記他方の電子基板側に近付くにつれて狭くなり、前記他方の電子基板側が前記ピンの外形と略同一となるテーパ部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子基板の接続構造。
4. 前記ガイド孔は、前記ピンが挿入されるその端部に曲面部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の電子基板の接続構造。
5. 前記一方の電子基板に立設された前記複数のピンをまとめて前記一方の電子基板に保持するピン保持部材を更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の電子基板の接続構造。
6. 前記ピンガイドは、前記ピンが挿入された状態で前記ピン保持部材又は前記一方の電子基板に係合して相対位置を規定する第一の爪部を有することを特徴とする請求項５に記載の電子基板の接続構造。
7. 前記ピン保持部材は、前記他方の電子基板が取り付けられた状態で当該他方の電子基板が着座する着座部を有し、
   前記ピンガイドは、前記着座部との間に前記他方の電子基板を保持する第二の爪部を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の電子基板の接続構造。
8. 前記ピンガイドは、前記他方の電子基板に向けて立設されて内部に前記ガイド孔が形成される複数の立設部を有し、
   前記立設部の先端部には、前記他方の電子基板が取り付けられた状態で当該他方の電子基板が着座することを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の電子基板の接続構造。
9. 前記第一の電子基板は、電源を制御する電源用基板であり、
   前記第二の電子基板は、制御対象物を制御する制御用基板であり、
   前記ピンガイドは、前記電源用基板に電気的に接続されたコンデンサを保持するコンデンサ保持部を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の電子基板の接続構造。

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