JP2014013847A

JP2014013847A - 電子制御基板

Info

Publication number: JP2014013847A
Application number: JP2012150987A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kazeki; 仁志風木
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-01-23

Abstract

【課題】電磁ノイズ耐力を維持したまま、バイパスコンデンサを省略、またはバイパスコンデンサの実装数を削減することができる電子制御基板を提供する。
【解決手段】プリント基板が、少なくとも２層の導体層を含み、少なくとも２層の導体層に、それぞれ接地パターンが形成されている。プリント基板にコネクタが実装されている。コネクタは、接地パターンに接続された接地用コネクタ端子を含む。プリント基板の表面のうち、コネクタと重なる位置、またはコネクタから最も近い位置に実装された部品よりも、コネクタに近い位置に、接地用層間接続ビアが配置されている。接地用層間接続ビアは、プリント基板の、異なる導体層に形成された接地パターン同士を相互に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタが実装された電子制御基板に関する。

車載用電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、プリント基板と、プリント基板に実装されたマイコン、その他の電子部品等を有する。さらに、ＥＣＵには、他の電子装置とワイヤハーネスで接続するためのコネクタが実装されている。

特許文献１に、ワイヤハーネスのコネクタからの信号ラインと接地面との間にコンデンサを挿入した画像処理装置が開示されている。コンデンサを挿入することにより、ワイヤハーネスからの不要な電磁ノイズの輻射を抑制することができる。

特開２００９−３０２１９０号公報

ＥＣＵが、大電力の送電線や無線機、携帯電話等の外来の電磁波等に起因する電磁ノイズの影響を受けると、正常な動作が保証されなくなる場合がある。特に、電磁ノイズは、コネクタの端子部分を通ってＥＣＵの電子回路に侵入しやすい。ＥＣＵの電磁ノイズ耐力を向上させることが望まれている。ＥＣＵの電磁ノイズ耐力を向上させるために、コネクタ近傍の接地パターンと電源パターンとの間に、バイパスコンデンサが挿入される。

種々の制約により、バイパスコンデンサを無制限にコネクタに近づけて実装することはできない。例えば、ハンダパレットを用いて自動ハンダ付けを行う場合には、コネクタ端子用のスルーホールの近傍に部品を実装することが禁止される（パレットフロー要件）。プレスフィット部品を実装する場合には、プレスフィット部品の挿入位置の近傍には、部品の実装が禁止される（プレスフィット要件）。プリント基板及び実装部品のコーティングを行う場合には、コーティングされる部品を、コネクタから所定間隔を隔てて配置しなければならない（コーティング要件）。また、複数のプリント基板を多面取りする場合、Ｖカットラインの近傍には、セラミックコンデンサを実装することが禁止される（基板分割要件）。バイパスコンデンサを実装する場合には、プリント基板の表面に、バイパスコンデンサ実装用の領域を確保しなければならない。

本発明の目的は、電磁ノイズ耐力を維持したまま、バイパスコンデンサを省略、またはバイパスコンデンサの実装数を削減することができる電子制御基板を提供することである。

本発明の第１の観点によると、
少なくとも２層の導体層を含み、少なくとも２層の導体層に、それぞれ接地パターンが形成されたプリント基板と、
前記プリント基板に実装され、前記接地パターンに接続された接地用コネクタ端子を含むコネクタと、
前記プリント基板の表面のうち、前記コネクタと重なる位置、または前記コネクタから最も近い位置に実装された部品よりも、コネクタに近い位置に配置され、前記プリント基
板の、異なる導体層に形成された前記接地パターン同士を相互に接続する接地用層間接続ビアと
を有する電子制御基板が提供される。

本発明の第２の観点によると、前記接地用層間接続ビアは、前記コネクタと重なる位置に配置されている。

本発明の第３の観点によると、前記接地用層間接続ビアは、前記プリント基板の一方の表面から他方の表面まで達するスルーホールビア、表面から厚さ方向の途中まで達するブラインドビア、または表面に露出しないベリッドビアの構造を有する。

本発明の第４の観点によると、前記接地用層間接続ビアは、当該接地用層間接続ビアが接続される前記接地パターンの内部に配置される。

第１の観点による電子制御基板においては、接地用層間接続ビアにより、接地パターン間の抵抗が低くなるため、グランドが強化され、電磁ノイズ耐性が向上する。

第２の観点による電子制御基板においては、接地用層間接続ビアがコネクタと重なる位置に配置されるため、接地用層間接続ビアを配置するための専用の領域を新たに確保する必要がない。

第３の観点による電子制御基板のように、接地用層間接続ビアは、スルーホールビア、ブラインドビア、ベリッドビアのいずれの構造としてもよい。第４の観点による電子制御基板のように、接地用層間接続ビアは、接地パターンの内部に配置することが好ましい。

図１は、実施例による電子制御基板の平面図である。図２は、プリント基板の表面のうち、基板側コネクタが実装される領域の近傍の平面図である。図３は、プリント基板及びコネクタの部分断面図である。図４は、コネクタ、ＣＰＵ、接地パターン、及び電源パターンの平面図である。

図１に、実施例による電子制御基板の平面図を示す。プリント基板１０に、基板側コネクタ１１及び複数の電子部品１７が実装されている。基板側コネクタ１１は、樹脂製のコネクタハウジング１１Ｈと、コネクタハウジング１１Ｈに組み込まれた複数のコネクタ端子１１Ｐとを含む。コネクタハウジング１１Ｈは、例えばプリント基板１０にネジ止めされている。コネクタ端子１１Ｐは、プリント基板１０に形成されたコネクタ端子用スルーホール１３内に挿入されている。基板側コネクタ１１は、ワイヤハーネス側コネクタ５０に嵌合する。

コネクタハウジング１１Ｈと重なる位置、及びコネクタ１１の近傍に、複数の接地用層間接続ビア１５が配置されている。

図２に、プリント基板１０の表面のうち、基板側コネクタ１１（図１）が実装される領域の近傍の平面図を示す。プリント基板１０の表面に、接地パターン２０、電源パターン２１、及び配線パターン２２等の導体パターンが形成されている。プリント基板１０のもう一方の表面にも、接地パターン、電源パターン、配線パターン等の導体パターンが形成
されている。プリント基板１０として多層基板を用いる場合には、表と裏以外に、内層にも、これらの導体パターンが形成されている。

コネクタハウジング１１Ｈが実装される領域の近傍に、複数のコネクタ端子用スルーホール１３が配置されている。コネクタ端子用スルーホール１３内に、コネクタ端子１１Ｐ（図１）が挿入される。複数のコネクタ端子用スルーホール１３は、接地用スルーホール１３Ｇ、電源用スルーホール１３Ｖ、及びその他の信号用スルーホール１３Ｓ等を含む。

接地用スルーホール１３Ｇ内に挿入されたコネクタ端子１１Ｐ（図１）は、接地パターン２０に電気的に接続される。電源用スルーホール１３Ｖ内に挿入されたコネクタ端子１１Ｐ（図１）は、電源パターン２１に電気的に接続される。信号用スルーホール１３Ｓ内に挿入されたコネクタ端子１１Ｐ（図１）は、配線パターン２２に電気的に接続される。

コネクタハウジング１１Ｈと重なる領域に、接地パターン２０が形成されている。コネクタハウジング１１Ｈと重なる領域の接地パターン２０の内部に、複数の接地用層間接続ビア１５ａが配置されている。コネクタハウジング１１Ｈが実装される領域の近傍の接地パターン２０の内部にも、接地用層間接続ビア１５ｂが配置されている。

図３に、プリント基板１０及びコネクタ１１の部分断面図を示す。プリント基板１０は多層基板であり、プリント基板１０の両面、及び内部に、それぞれ導体層を有する。各導体層は、接地パターン２０、電源パターン２１（図２）、配線パターン２２（図２）を含む。導体層が、インダクタ、抵抗、キャパシタ、伝送線路等のプリント部品を含む場合もある。プリント基板１０の両面は、ソルダーレジスト３１で覆われている。

接地用スルーホール１３Ｇが、プリント基板１０を貫通する。接地用スルーホール１３Ｇ内に、接地用コネクタ端子１１ＰＧが挿入されている。接地用コネクタ端子１１ＰＧは、ハンダ２３により、プリント基板１０に固定されるとともに、接地パターン２０に電気的に接続される。他のコネクタ端子１１Ｐ（図１）も、他のコネクタ端子用スルーホール１３（図１）に挿入されており、ハンダによりプリント基板１０に固定されるとともに、電源パターン２１や配線パターン２２（図２）に電気的に接続されている。

コネクタハウジング１１Ｈの直下に、複数の接地用層間接続ビア１５ａが形成されている。接地用層間接続ビア１５ａは、プリント基板１０を貫通するスルーホール構造を有する。ここで、「接地用層間接続ビア」は、スルーホール及びその壁面にめっき等により形成された導体を含む。プリント基板１０の両面に形成された接地パターン２０、及び内部の導体層に配置された接地パターン２０が、接地用層間接続ビア１５ａにより、相互に電気的に接続される。

コネクタハウジング１１Ｈの近傍にも、スルーホール構造の接地用層間接続ビア１５ｂが配置されている。さらに、コネクタハウジング１１Ｈの近傍に、ブラインドビア構造の接地用層間接続ビア１５ｃ及びベリッドビア構造の接地用層間接続ビア１５ｄが配置されている。ブラインドビア構造の接地用層間接続ビア１５ｃは、一方の表面の接地パターン２０と、内部の導体層に配置された接地パターン２０とを接続する。ベリッドビア構造の接地用層間接続ビア１５ｄは、内部の異なる導体層に配置された複数の接地パターン２０を相互に接続する。

図４に、コネクタ１１、中央処理装置（ＣＰＵ）３０、接地パターン２０、及び電源パターン２１の平面図を示す。プリント基板１０にコネクタ１１及びＣＰＵ３０が実装されている。プリント基板１０の表面に、接地パターン２０及び電源パターン２１が形成されている。なお、図３に示したように、接地パターン２０及び電源パターン２１は、内部の
導体層や、背面の導体層にも配置されている。

コネクタハウジング１１Ｈと重なる領域、及びその近傍に、それぞれ接地用層間接続ビア１５ａ及び１５ｂが配置されている。ＣＰＵ３０の近傍にも、接地用層間接続ビア１５ｅが配置されている。

接地用層間接続ビア１５ａ〜１５ｄ（図３、図４）が、異なる導体層に配置された接地パターン２０を相互に接続する。このため、接地パターン２０同士を接続する抵抗を低減させることができる。これにより、グランドが強化され、電磁ノイズ耐性を高めることができる。また、プリント基板１０に実装された複数の電子部品を流れる電流同士が、フレームグランドを介して相互に影響を及ぼし合うことを抑制することができる。

コネクタハウジング１１Ｈの近傍の電源パターン２１の内部に、層間接続ビア１６ａが形成されている。ＣＰＵ３０の近傍の電源パターン２１の内部に、層間接続ビア１６ｂが形成されている。層間接続ビア１６ａ、１６ｂは、異なる導体層に配置された電源パターン２１を相互に接続する。このように、接地パターン２０の他に、電源パターン２１にも層間接続ビア１６ａ、１６ｂを設けることにより、電源ラインを強化することができる。

接地用層間接続ビア１５ａ（図３、図４）は、コネクタハウジング１１Ｈと重なる位置に配置されている。一般的に、コネクタハウジング１１Ｈの近傍には、パレットフロー要件、プレスフィット要件、コーティング要件、基板分割要件等の種々の制約により、電子部品の実装が禁止される領域（実装禁止領域）が設けられる。接地用層間接続ビア１５ｂ（図３、図４）、接地用層間接続ビア１５ｃ、１５ｄ（図３）は、この実装禁止領域に配置される。すなわち、接地用層間接続ビア１５ｂ〜１５ｄは、コネクタハウジング１１Ｈから最も近い位置に実装された部品よりも、コネクタハウジング１１Ｈに近い位置に配置される。このように、接地用層間接続ビア１５ａ〜１５ｄは、本来、電子部品等が実装されない領域に配置される。このため、接地用層間接続ビア１５ａ〜１５ｄを配置するための専用の領域を新たに確保する必要がない。

また、グランド強化によって、電磁ノイズ耐性が高くなっているため、バイパスコンデンサを実装する必要がないか、またはバイパスコンデンサの実装数を削減することができる。このため、電子部品の実装効率を高めることができる。さらに、プリント基板の小型化を図ることが可能になる。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

１０プリント基板
１１基板側コネクタ
１１Ｈコネクタハウジング
１１Ｐコネクタ端子
１１ＰＧ接地用コネクタ端子
１３コネクタ端子用スルーホール
１３Ｇ接地用スルーホール
１３Ｖ電源用スルーホール
１５接地用層間接続ビア
１５ａコネクタハウジングと重なる接地用層間接続ビア
１５ｂコネクタハウジングの近傍のスルーホール構造の接地用層間接続ビア
１５ｃブラインドビア構造の接地用層間接続ビア
１５ｄベリッドビア構造の接地用層間接続ビア
１５ｅ接地用層間接続ビア
１６ａ、１６ｂ電源パターン用の層間接続ビア
１７電子部品
２０接地パターン
２１電源パターン
２２配線パターン
２３ハンダ
３０中央処理装置（ＣＰＵ）
３１ソルダーレジスト

Claims

少なくとも２層の導体層を含み、少なくとも２層の導体層に、それぞれ接地パターンが形成されたプリント基板と、
前記プリント基板に実装され、前記接地パターンに接続された接地用コネクタ端子を含むコネクタと、
前記プリント基板の表面のうち、前記コネクタと重なる位置、または前記コネクタから最も近い位置に実装された部品よりも、コネクタに近い位置に配置され、前記プリント基板の、異なる導体層に形成された前記接地パターン同士を相互に接続する接地用層間接続ビアと
を有する電子制御基板。
前記接地用層間接続ビアは、前記コネクタと重なる位置に配置されている請求項１に記載の電子制御基板。
前記接地用層間接続ビアは、前記プリント基板の一方の表面から他方の表面まで達するスルーホールビア、表面から厚さ方向の途中まで達するブラインドビア、または表面に露出しないベリッドビアの構造を有する請求項１または２に記載の電子制御基板。
前記接地用層間接続ビアは、当該接地用層間接続ビアが接続される前記接地パターンの内部に配置される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子制御基板。