JP2013214612A - 配線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配線材が電気部品を介して橋渡結合される配線装置において、絶縁材が温度負荷変動を受けて伸縮しても、配線材と電気部品の結合部に加わる応力を低減して、配線材と電気部品の結合を保つ。
【解決手段】絶縁材１または配線材２の少なくとも一方よりなる柱部４を介して電気部品３を支持することにより、絶縁材１が熱膨張や熱収縮を生じた際に柱部４が撓んで配線材２と電気部品３の結合部に加わる応力を緩和できる。これにより、長期に亘って絶縁材１が温度負荷変動を繰り返し受けても、配線材２と電気部品３の結合の破損を回避することができる。また、電気部品３が柱部４の上部に支持されるため、絶縁材１と電気部品３の間に空間αが形成される。このため、接合時に「溶けた半田５」が毛細管現象により２つの配線材２を短絡させる不具合を回避できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁材の表面に沿って設けられた複数の配線材（少なくとも２つの配線材）が電気部品を介して橋渡結合される配線装置に関し、例えば熱変動が与えられる部位に用いて好適な技術に関する。

（背景技術）
背景技術を図１１に示す具体的な一例を用いて説明する。
図１１に示す配線装置は、絶縁材１の表面に２つの配線材２（複数の配線材２の一例）を備えている。この２つの配線材２は、絶縁材１にインサートされて固定支持されている。そして、２つの配線材２は、電気部品３（例えば、チップ型部品）を介して橋渡結合される。
なお、橋渡結合は、
・電気部品３の一方の電極を一方の配線材２に電気的且つ機械的に結合するとともに、
・電気部品３の他方の電極を他方の配線材２に電気的且つ機械的に結合するものである。

（問題点１）
絶縁材１は、環境温度の影響や受熱等の影響により、熱膨張や熱収縮が生じる。
すると、絶縁材１の熱膨張や熱収縮に伴って、図１１の矢印Ａに示すように、２つの配線材２の間隔が変化する。その結果、配線材２と電気部品３の結合部（半田５を用いる場合には、配線材２と半田５の結合箇所、および電気部品３と半田５の結合箇所）に応力（物理的な力）が発生する。
そのため、絶縁材１が温度負荷変動を繰り返して受けると、配線材２と電気部品３の結合部に応力が繰り返し発生することになり、長期に亘って使用されると配線材２と電気部品３の結合が破損する可能性があり、故障を招く要因になってしまう。

（問題点２）
また、図１１に示すように、配線材２を絶縁材１にインサートすると、電気部品３が絶縁材１の表面Ｌ０に接触する、あるいは電気部品３と絶縁材１の隙間距離が極めて小さくなる。
すると、配線材２と電気部品３の結合手段として半田５を用いる場合、接合時に「溶けた半田５」が毛細管現象により「電気部品３と絶縁材１の隙間」や「電気部品３と絶縁材１による角部」に沿って流れる可能性があり、２つの配線材２が半田５を介して短絡する懸念がある。

なお、特許文献１には、「絶縁材にインサートされた配線材」と「磁気検出部、磁電変換部、オペアンプのリード端子」を、溶接や半田によって結合する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１の技術には、絶縁材の熱膨張によって溶接や半田による結合箇所に加わる応力について何ら言及されていない。

特開２０１１−１０６３１４号公報

本発明は、少なくとも上記問題点１を解決するものであり、具体的に本発明の目的は、絶縁材が温度負荷変動を受けた際における配線材と電気部品の結合部に加わる応力を低減し、長期に亘って配線材と電気部品の結合を保つことのできる信頼性の高い配線装置を提供することにある。

本発明の配線装置は、「絶縁材の一部」または「配線材」の少なくとも一方によって形成された柱部に電気部品を支持する。即ち、電気部品は、柱部に支持されて複数の配線材を橋渡結合する。
これにより、環境温度の影響や受熱等の影響を受けて、絶縁材が熱膨張や熱収縮を生じても、電気部品を支持する柱部が変形（撓むなど）して、配線材と電気部品の結合部に加わる応力を緩和する。
その結果、長期に亘って絶縁材が温度負荷変動を繰り返し受けても、配線材と電気部品の結合の破損を回避することができ、信頼性を高めることができる。

（ａ）配線装置の要部上視図、（ｂ）ｉ−ｉ線に沿う配線装置の要部断面図である（実施例１）。 （ａ）配線装置の要部上視図、（ｂ）配線装置の要部断面図である（実施例２）。 （ａ）配線装置の要部上視図、（ｂ）配線装置の要部断面図である（実施例３）。 （ａ）配線装置の要部上視図、（ｂ）配線装置の要部断面図である（実施例４）。 （ａ）配線装置の要部上視図、（ｂ）配線装置の要部断面図である（実施例５）。 （ａ）配線装置の要部上視図、（ｂ）配線装置の要部断面図である（実施例６）。 （ａ）配線装置の要部上視図、（ｂ）配線装置の要部断面図である（実施例７）。 配線装置の成形時の説明図である（実施例８）。 配線装置の要部断面図である（実施例９）。 配線装置の要部断面図である（実施例１０）。 配線装置の要部断面斜視図である（背景技術）。

図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
本発明の配線装置は、表面Ｌ０（平面に限定しない）を備える絶縁性の絶縁材１（樹脂、セラミック等）と、この絶縁材１の表面Ｌ０に沿って設けられる導電性の配線材２とを備える。
そして、複数の配線材２が電気部品３（コンデンサ、抵抗体、ダイオード、導電性バーなど、限定されるものではない）を介して橋渡結合される構造を採用する。

ここで、本発明では、
・絶縁材１の表面Ｌ０に対して電気部品３が搭載される方向を上とし、
・絶縁材１の表面Ｌ０に対して電気部品３が搭載される方向と異なる方向を下とする。
なお、この上下方向は、搭載方向（実装方向）に関わらないことは言うまでも無い。
そして、電気部品３は、「絶縁材１の一部」または「配線材２」の少なくとも一方によって形成されて、絶縁材１の表面Ｌ０より上方へ向かう柱部４の上部に支持される。即ち、電気部品３は、柱部４の上部に支持されて複数の配線材２を橋渡結合する。

以下において本発明が適用された具体的な一例（実施例）を図面を参照して説明する。実施例は、具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
なお、実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一機能物には同一符号を付して説明するものである。

［実施例１］
図１を参照して実施例１を説明する。
この実施例は、車両に搭載される装置に本発明を適用するものである。
具体的に、電子スロットル、電動ＥＧＲバルブ、電動スワール流コントロールバルブ、電動タンブル流コントロールバルブ、シフトバイワイヤ等に用いられる電動式の回転アクチュエータに本発明を適用するものである。
さらに具体的に説明すると、回転アクチュエータにおける２つの部材（例えば固定部材とシャフト）の相対回転を非接触で検出する磁気型の回転角センサにおいて、磁気検出を行う磁気センサ（ホール素子を用いたホールＩＣ、ＭＲ素子を用いたＭＲセンサ等）を搭載する配線装置に本発明を適用するものである。

具体的一例として、電動式の回転アクチュエータは、電動モータや減速装置を収容するハウジングと、このハウジングの開口部を閉塞するカバーとを備える。
そして、上述した磁気センサがカバーに搭載される場合、カバーの一部が配線装置として用いられる。

この実施例の配線装置は、表面Ｌ０を備える絶縁性の絶縁材１と、この絶縁材１の表面Ｌ０に沿って設けられる導電性の配線材２とを備え、複数（図面では２つ）の配線材２が電気部品３を介して橋渡結合される。

絶縁材１は、絶縁材料によって設けられるものであり、素材は限定されるものではない。具体的な一例を開示すると、この実施例の絶縁材１は電動式の回転アクチュエータのカバーを形成する樹脂材料（例えば、ＰＢＴ等）によって設けられている。

配線材２は、銅等の導電性の金属によって設けられるものであり、表面にニッケル等のメッキが設けられるものであっても良いし、メッキが無いものであっても良い。具体的な一例としてこの実施例の配線材２は、薄板金属（導電性金属）をプレス加工により所定の配線形状に形成したターミナル端子である。
この配線材２は、絶縁材１に固定されるものであり、具体的な一例として配線材２の一部が絶縁材１にインサートされて配線材２が絶縁材１に固定されるものである。

電気部品３は、リード線を有しないチップ型部品（略矩形のブロック形状を呈して両端部に電極を有する部品）である。具体的な一例としてこの実施例の電気部品３は、磁気センサの近傍に取り付けられて、ノイズ除去や発振防止を行うチップコンデンサである。

この電気部品３は、上述したように、２つの配線材２を橋渡結合するものである。即ち、２つの配線材２は、電気部品３を介して橋渡結合される。
具体的には、図１における
・一方の配線材２と、電気部品３の一方の電極とが半田５を用いて電気的に接続されるとともに、
・他方の配線材２と、電気部品３の他方の電極とが半田５を用いて電気的に接続される。
その結果、図１に示す２つの配線材２が、電気部品３によって電気的且つ機械的に結合される。

この実施例の配線装置は、車両に搭載されるため、種々の温度変化（例えば、エンジンからの受熱や環境温度の変化等）を受ける。
このように、配線装置が温度変化を受けると、温度変化によって絶縁材１が熱膨張や熱収縮を生じる。
すると、絶縁材１の熱膨張や熱収縮に伴って、図１（ｂ）の矢印Ａに示すように、２つの配線材２の間隔が変化し、配線材２と電気部品３の半田箇所（結合部）に応力（物理的な力）が発生し、故障（配線材２と電気部品３の断線）を招く要因になってしまう。

（実施例１の特徴技術１）
そこで、この実施例の配線装置は、柱部４を介して電気部品３を支持するように設けられている。
ここで、図１（ｂ）に示すように、
・絶縁材１の表面Ｌ０に対して電気部品３が搭載される方向を上と称し、
・絶縁材１の表面Ｌ０に対して電気部品３が搭載される方向と異なる方向を下と称して、
以下を説明する。
なお、この実施例で用いる上下方向は、説明のための方向であり、搭載方向を限定するものでないことは言うまでもない。

柱部４は、「絶縁材１の一部」または「配線材２」の少なくとも一方によって形成されるものであり、電気部品３は絶縁材１の表面Ｌ０より上方へ向かう柱部４の上部に支持される。
具体的に、この実施例の柱部４は、図１（ｂ）に示すように、絶縁材１の一部と配線材２の両方を用いて形成される。

このように、柱部４を介して電気部品３を支持することにより、環境温度の影響や受熱等の影響を受けて、絶縁材１が熱膨張や熱収縮を生じても、電気部品３を支持する柱部４が撓んで熱膨張や熱収縮を吸収する。このため、配線材２と電気部品３の結合部（半田箇所）に加わる応力を緩和することができる。
その結果、長期に亘って絶縁材１が温度負荷変動を繰り返し受けても、配線材２と電気部品３の断線を回避することができ、配線装置の信頼性（即ち、回転角センサの長期信頼性）を高めることができる。

（実施例１の特徴技術２）
配線材２と電気部品３は、上述したように、半田５を用いて電気的に接続される。
一方、電気部品３は、上述したように、柱部４の上部に支持された状態で２つの配線材２を橋渡結合する。

このため、図１（ｂ）に示すように、２つの配線材２の間で、且つ絶縁材１と電気部品３との間には、空間αが形成される。この空間αが毛細管現象の発生を防ぐ。
このため、接合時に「溶けた半田５」が毛細管現象により２つの配線材２を短絡させる不具合が生じない。その結果、配線装置の信頼性（即ち、回転角センサの長期信頼性）を高めることができる。

［実施例２］
図２を参照して実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において上記実施例１と同一符号は同一機能物を示すものである。
この実施例２は、柱部４を配線材２のみで形成するものである。
このように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

［実施例３］
図３を参照して実施例３を説明する。
この実施例３は、「柱部４を成す絶縁材１の幅Ｗ１」を「絶縁材１に支持される配線材２の幅Ｗ２」より大きく設けるものである（Ｗ１＞Ｗ２）。
このように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

［実施例４］
図４を参照して実施例４を説明する。
この実施例４は、「絶縁材１に支持される配線材２の一部（配線材２の下側）」が「柱部４を成す絶縁材１」にインサートされるものである。
このように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

［実施例５］
図５を参照して実施例５を説明する。
この実施例５は、配線材２のうち、電気部品３に接続される部位の近傍のみに柱部４を設けたものである。
このように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

［実施例６］
図６を参照して実施例６を説明する。
この実施例６は、上記実施例５と同様、配線材２のうち、電気部品３に接続される部位の近傍のみに柱部４を設けたものである。
さらにこの実施例６は、柱部４を成す部位の配線材２に曲折部βを形成したものである。

具体的な一例として、柱部４を成す部位の配線材２に、断面が略コ字形状（あるいは略Ｕ字形状）を呈する曲折部βを設けたものである。
このように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
また、曲折部βを用いて配線材２が上方へ立ち上がるため、柱部４（配線材２が上方へ立ち上がる範囲）によって大きな応力吸収効果が期待できる。

［実施例７］
図７を参照して実施例７を説明する。
この実施例７は、上記実施例６と同様、柱部４を成す部位の配線材２に曲折部βを設けたものである。
具体的な一例として、柱部４を成す部位の配線材２に、断面が略クランク形状を呈する曲折部βを設けたものである。
このように設けても、実施例１および実施例６と同様の効果を得ることができる。

［実施例８］
図８を参照して実施例８を説明する。
この実施例８は、柱部４の製造方法の一例を示すものである。
具体的な一例として、この実施例８の柱部４は、
・柱部４を成す絶縁材１の幅をＷ１、
・絶縁材１に支持される配線材２の幅をＷ２、
とした場合、図８に示すように、
Ｗ１＝Ｗ２
の関係に設けられる。

なお、図８では、具体的な一例として、
Ｗ１＝Ｗ２
の関係に設ける例を示すが、
Ｗ１≧Ｗ２
の関係であれば良い。

このように、
Ｗ１≧Ｗ２
の関係を満足することにより、図８に示すように、成形時において、絶縁材１を形成する際に用いられる成形型Ｘを、絶縁材１に対して真上に引き抜くことができる。
これにより、絶縁材１の成形時における工程数の増加を防ぐことができ、柱部４を設けることによるコスト上昇を防ぐことができる。

［実施例９］
図９を参照して実施例９を説明する。
この実施例９は、電気部品３を橋渡結合させる２つの柱部４の間の絶縁材１に、配線材２の下面Ｌ１より下方へ窪む凹部γを設けるものである。
具体的な一例として、この実施例９の凹部γは、
・断面形状が矩形形状を呈するものであり、
・凹部γの下端位置Ｌ２が絶縁材１の表面Ｌ０と同じレベルに設けられるものである。

この実施例９に示すように、２つの柱部４の間に、絶縁材１による凹部γを設けることにより、接合時に「溶けた半田５」が２つの柱部４の間に流れても、「溶けた半田５」が絶縁材１による凹部γに流れ込むため、半田５が２つの配線材２を短絡させない。これにより、配線装置の信頼性（即ち、回転角センサの長期信頼性）を高めることができる。

［実施例１０］
図１０を参照して実施例１０を説明する。
この実施例１０は、上記実施例９と同様、２つの柱部４の間の絶縁材１に、配線材２の下面Ｌ１より下方へ窪む凹部γを設けるものである。
そして、この実施例１０の凹部γは、
・断面形状がＶ字形状を呈するものであり、
・凹部γの下端位置Ｌ２が絶縁材１の表面Ｌ０より下方に設けられるものである。
このように設けても、実施例９と同様の効果を得ることができる。

上記の実施例では、電気部品３の具体例としてチップコンデンサを用いたが、限定されるものではなく、チップ抵抗体、チップインダクタンス、チップＬＥＤ、チップダイオード、チップバリスタなど他のチップ型部品であっても良い。あるいは、複数の配線材２を電気的に接続する導電性バーであっても良い。

上記の実施例では、配線材２と電気部品３との結合手段として半田５を用いる例を示したが、限定されるものではなく、溶接（スポット溶接等）、ろう付けなど、他の結合手段を用いても良い。

上記の実施例では、具体的な一例として、非接触の回転角センサに本発明を適用する例を示したが、限定されるものではなく、共通の絶縁材１に支持された複数の配線材２に電気部品３が橋渡結合される全ての配線装置に本発明を適用しても良い。

１ 絶縁材
２ 配線材
３ 電気部品
４ 柱部
Ｌ０ 絶縁材の表面

Claims (5)

1. 表面（Ｌ０）を備える絶縁性の絶縁材（１）と、この絶縁材（１）の表面（Ｌ０）に沿って設けられる導電性の配線材（２）とを備え、
   複数の前記配線材（２）が電気部品（３）を介して橋渡結合される配線装置において、
   前記絶縁材（１）の表面（Ｌ０）に対して前記電気部品（３）が搭載される方向を上とし、
   前記絶縁材（１）の表面（Ｌ０）に対して前記電気部品（３）が搭載される方向と異なる方向を下とした場合、
   前記電気部品（３）は、前記絶縁材（１）の一部または前記配線材（２）の少なくとも一方によって形成されて、前記絶縁材（１）の表面（Ｌ０）より上方へ向かう柱部（４）に支持されることを特徴とする配線装置。
2. 請求項１に記載の配線装置において、
   前記配線材（２）と前記電気部品（３）は、半田（５）を用いて電気的に接続されることを特徴とする配線装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の配線装置において、
   前記柱部（４）を成す部位における前記配線材（２）は、前記絶縁材（１）と前記電気部品（３）との間に曲折部（β）を備えることを特徴とする配線装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の配線装置において、
   前記柱部（４）を成す前記絶縁材（１）の幅をＷ１、
   前記絶縁材（１）に支持される前記配線材（２）の幅をＷ２、
   とした場合、
   Ｗ１≧Ｗ２
   の関係を満足することを特徴とする配線装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の配線装置において、
   前記電気部品（３）を橋渡結合させる２つの前記柱部（４）の間の前記絶縁材（１）には、前記配線材（２）の下面（Ｌ１）より下方へ窪む凹部（γ）が設けられることを特徴とする配線装置。

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