JP2014116554A

JP2014116554A - 電子制御装置

Info

Publication number: JP2014116554A
Application number: JP2012271603A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Tsubame; 哲也燕
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-26
Also published as: WO2014092063A1

Abstract

【課題】金属部材を回路基板に取付けねじを用いて固定する際、金属部材と回路基板との電気的接続信頼性を向上する電子制御装置を提供する。
【解決手段】回路基板５には、取付けねじ２４の装着用の孔部５５と、金属フレーム２２との対向面で、かつ孔部５５周囲において取付けねじ２４の頭部２４Ａよりも径小な位置に形成される複数の第１の銅箔パターンランド５１と、金属フレーム２２との対向面で、かつ孔部５５周囲において頭部２４Ａよりも径大な位置に形成される複数の第２の銅箔パターンランド５２と、を設けて、金属フレーム２２と回路基板５との電気的な接続が、第１，第２の銅箔パターンランド５１，５２及びこの銅箔パターンランド５１，５２に設けられる半田５３，５４を介して行われる。
【選択図】図３

Description

本発明は電子制御装置に関し、特に金属部材と回路基板との接続構造に関する。

従来、車両用計器など電子制御装置は、軽量化や電気的な絶縁などのために、合成樹脂材からなるモールドケースを用いる場合がある。このようなモールドケースを用いた際に、電子機器内部に金属部材を使用する必要性が生じた場合、金属部材が電気的に浮いた状態であると不要輻射や静電気により電子機器が誤作動を起こすような問題が考えられ好ましくない。そこで、このような問題を解決するために、電気的に浮いた金属部材を回路基板のグランドの信号に接続する方法をとっている。

例えば、特許文献１に開示されるものがあり、回路基板を導電性の金属フレーム（金属部材）に取付ける取付けねじ用の穴の周囲にソルダレジスト層によって互に分離して形成された複数個の小径の銅箔パターンランドを備え、上記回路基板の取付けねじ用の穴に取付けねじを装着することによって回路基板を金属フレームに取付けるとともに、上記銅箔パターンランドを介して回路基板を金属フレームに設置するように構成されるものが開示されている。

実開平１−１２０３８５号公報

しかしながら、これら回路基板を備えた電子制御装置は、該金属フレームに取付ける取付けねじ用の穴の周囲、例えば、取付けねじヘッドの外周に対応する位置に複数個の小径の銅箔パターンランドを形成し、この銅箔パターンランドに半田を設け、回路基板と金属フレームとを該取付けねじで締め付けた場合、回路基板と金属フレームとの電気的な接続を行うことができるものの、取付けねじの締め付けトルクによって、小径の銅箔パターンランド上の半田にクラックが生じることがあり、その結果、銅箔パターンランドと金属フレームの電気的接続が維持できなくなってしまう虞があった。

そこで本発明の目的は、上述した課題に着目してなされ、金属部材を回路基板に取付けねじを用いて固定する際、金属部材と回路基板との電気的接続信頼性を向上する電子制御装置を提供することにある。

本発明の電子制御装置は、導電性の金属部材と、この金属部材を実装するとともに、前記金属部材と電気的に接続する回路基板と、前記金属部材と前記回路基板とを接続する取付けねじと、を備えた電子制御装置であって、前記回路基板には、前記取付けねじの装着用の孔部と、前記金属部材との対向面で、かつ前記孔部周囲において前記取付けねじの頭部よりも径小な位置に形成される複数の第１の銅箔パターンランドと、前記金属部材との対向面で、かつ前記孔部周囲において前記頭部よりも径大な位置に形成される複数の第２の銅箔パターンランドと、を設け、前記金属部材と前記回路基板との電気的な接続が、前記第１，第２の銅箔パターンランド及びこの銅箔パターンランドに設けられる半田を介して行われることを特徴とする。

また、前記第１の銅箔パターンランドは、前記孔部から同じ距離に複数形成されることを特徴とする。

また、前記第２の銅箔パターンランドは、前記孔部から同じ距離に複数形成されることを特徴とする。

本発明は、電子制御装置に関して、金属部材を回路基板に取付けねじを用いて固定する際、金属部材と回路基板との電気的接続信頼性を向上できる。

本発明の実施の形態における車両用計器の表示例を示す図。同上実施の形態における車両用表示装置の断面を示す図。同上実施の形態における車両用表示装置の要部の断面を示す図。同上実施の形態における回路基板を示す図。

以下、本発明の実施の形態を図に従って説明する。なお、以下の説明は、本発明を車両用計器に適用した実施例を示すものである。

図１は、車両用計器の表示例を示す図であり、図２は、その断面を示す。

車両用計器は、指針表示部１と、画像表示部２と、方向指示器の状態や、前照灯のハイビーム、変速機のギアポジション、各種警告灯の表示など各種インジケータ３とを備えた複合計器であり、図２の断面図に示すように、ハウジング４内に、回路基板５と、この回路基板５に制御手段６や、バックライト７、外部接続用コネクタ８などが実装されている。

指針表示部１は、回路基板５に実装されたムーブメント（モータ）１１を駆動源にして回動する指針１２と、この指針１２の指示対象となる数値や目盛りからなる指標部１３が印刷された表示板１４とからなる。なお、指針表示部１は、バックライト７によって指標部１３や指針１２が照明可能に設けられる。この場合、指針表示部１は、外部通信用コネクタ８を介して入力される車速情報と、制御手段６による演算処理や駆動命令によって、ムーブメント１１が作動し、指針１２による指標部１３の指示位置によって、車両の走行速度値を表示することができる。

画像表示部２は、制御手段６による駆動制御によって、所望の計測値や警報などの車両情報を画像にて表示する表示パネル２１を設けている。この場合、表示パネル２１によって積算走行距離や燃費などの車両情報を表示する。なお、表示パネル２１は、画面切換え可能に構成され、車両情報の他にも、時刻や温度情報なども表示出力できる。

また、表示パネル２１は、図示しない可撓性配線を介して回路基板５の制御手段６等に接続される。前記可撓性配線は、画像信号を表示パネル２１へ送信するための信号伝送線路としての役割を担う。なお、表示パネル２１は、液晶表示素子を用いたものを適用でき、バックライト用の光源とともに、導電性の金属フレーム（金属部材）２２を用いて保持される。また、表示パネル２１は、表示板１４と回路基板５との間に位置して、表示板１４の切り欠き開口部から表示領域が臨めるようにして設けられ、この場合、合成樹脂からなるスペーサ２３によって回路基板５との所定距離をおいて保持される。

金属フレーム２２は、電気亜鉛めっき鋼板などを適用でき、表示パネル２１の表示領域外における表示パネル２１の端部を抑えて囲むような枠体形状であり、表示板１４と、表示パネル２１との間に介在するとともに、回路基板５へ実装することで、表示板１４側からの静電気を回路基板５の接地端子へ伝えることができるように、接地接続される。

この金属フレーム２２と回路基板５の配線パターンとの接地接続構造については、図３に示すように、取付けねじ２４を用いてなされる。

取付けねじ２４は、回路基板５と金属フレーム２２から延びて形成される脚部２５とを挟み込むようにスペーサ２３に螺着される。この際、回路基板５の銅箔パターンランド５１，５２に形成された半田５３，５４と、脚部２５とが電気的に接続される。

なお、銅箔パターンランド５１，５２は、回路基板２５の取付けねじ２４が挿通するための孔部５５から近傍、特に、取付けねじ２４の頭部２４Ａの径よりも近くに形成され、スペーサ２３の接触面２３Ａと、頭部２４Ａとで脚部２５と半田５３を介して挟み込まれる第１の銅箔パターン５１が複数設けられ、また、回路基板５の孔部５５から頭部の径よりも遠くに形成され脚部２５に接する半田５４が形成される第２の銅箔パターン５２が複数設けられる。

銅箔パターンランド５１，５２は、この場合、図４に示すように、取付けねじ２４用の孔部５５の中心から同心円上で、点線にて示す頭部２４Ａの径５Ａよりも近くに複数設けられる第１の銅箔パターンランド５１と、この外側に同心円上に複数設けられる第２の銅箔パターンランド５２とからなり、小さな円形状にて形成される。従って、レジスト層５６を避けて銅箔パターンランド５１，５２上に形成される半田５３，５４の高さ寸法を一定にし易く、また複数設けることで、接触面積を確保することができる。

ハウジング４は、表示パネル２１や、回路基板５、表示板１４などを保持して収納するもので、指針表示部１や画像表示部２、インジケータ３の表示を臨むことができるアクリルなどの透光性の合成樹脂からなる表側ケース４１と、各部品を保持するとともに、回路基板５などを覆い隠す遮光性の合成樹脂からなる裏側ケース４２とを設けている。この場合、ハウジング４は電気的絶縁部材からなる。

回路基板５は、メータ用プリント基板として、銅箔パターンが印刷形成された硬質配線板であり、前述したムーブメント１１、バックライト７、表示パネル２１、制御手段６などの電子部品を実装している。この場合、回路基板５は、表示板１４に対して所定間隔離間して平行に設けられ、裏側ケース４２にビス止め固定される。

制御手段６は、外部接続用コネクタ８や回路基板５の配線を介して入力される車両情報などに基づいて、上述したムーブメント１１や、表示パネル２１、各種インジケータ３用光源を駆動制御して表示出力させるもので、所定のプログラムを記憶部に格納したマイクロコンピュータを適用できる。

バックライト７は、指針１２、表示板１４の指標部１３などを透過照明するための発光ダイオードを適用でき、制御手段６による制御によって、駆動制御される。なお、制御手段６は、バックライト７に対してパルス幅変調制御を用いて調光でき、最適な輝度にて照明することができる。

外部接続用コネクタ８は、ハウジング４の裏側ケース４２の穴を介して制御手段６と車体側の電子ユニットとを接続するハーネス８１と接続する接続部材である。これら外部接続用コネクタ８やハーネス８１を介して、車両用計器の電源接続や車両情報の受信（有線通信）がなされる。また、外部接続用コネクタ８は、接地信号線用の端子を含み、各電子部品だけでなく、金属フレーム２２や第１，第２銅箔パターンランドを車両用計器外に接地接続することができる。

以上の車両用計器によれば、車両情報を表示制御するための制御手段６を実装する回路基板５と、表示パネル２１の保持部材としてだけでなく接地接続可能な金属フレーム２２とを設けることができる。

かかる車両用計器は、導電性の金属フレーム２２と、この金属フレーム２２を実装するとともに、金属フレーム２２と電気的に接続するための配線パターンを設けた回路基板５と、金属フレーム２２と前記回路基板とを接続する取付けねじ２４と、を備えた電子制御装置であって、回路基板５には、取付けねじ２４の装着用の孔部５５と、金属フレーム２２との対向面で、かつ孔部５５周囲において取付けねじ２４の頭部２４Ａよりも径小な位置に形成される複数の第１の銅箔パターンランド５１と、金属フレーム２２との対向面で、かつ孔部５５周囲において頭部２４Ａよりも径大な位置に形成される複数の第２の銅箔パターンランド５２と、を設けて、金属フレーム２２と回路基板５との電気的な接続が、第１，第２の銅箔パターンランド５１，５２及びこの銅箔パターンランド５１，５２に設けられる半田５３，５４を介して行われる。

従って、金属フレーム２２と回路基板５とが取付けねじ２４によって接続される際に、スペーサ２３の接触面２３Ａと取付けねじ２４の頭部２４Ａとによって挟み込まれて第１の銅箔パターンランド５１上の半田５３が、変形しつつ接合される。また、回路基板５と金属フレーム２２の脚部２５とによって挟み込まれる第２の銅箔パターンランド５２の半田５４は、半田５３に比べて大きな圧力が加わらないため、半田５３よりも変形しないまま金属フレーム２２と回路基板５との電気的接続をなすことができる。

そのため、半田５３，５４は、変形量の異なる少なくとも二種の状態となるため、振動をともなう環境にて長時間使用した場合にあっても、電気的接続状態を保持し、信頼性の高い接地構造になる。特に、取付けねじ２４から遠い位置に設けられ、取付けねじ２４による締め付けトルクの影響を受けにくい第２の銅箔パターンランド５２の半田５４は、加わるストレスが比較的小さいため、電気的接続の信頼性維持に期待でき有効である。

また、第１の銅箔パターンランド５１は、孔部５５から同じ距離に複数形成され、同様に第２の銅箔パターンランド５２は、孔部５５から同じ距離に複数形成されることによって、取付けねじ２４による締め付けによって加わる半田５３，５４への圧力を均等に分散して、大きな変形が起こらないようにできる。また、接触面積を大きく確保できるため導電性を高めることができる。

なお、本発明の車両用表示装置を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。

本発明は、電子制御装置に関して、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載される車両用計器やモニタとして好適である。

１指針表示部
２画像表示部
２１表示パネル
２２金属フレーム（金属部材）
２３スペーサ
２３Ａ接触面
２４取付けねじ
２４Ａ頭部
３インジケータ
４ハウジング
５回路基板
５１第１の銅箔パターンランド
５２第２の銅箔パターンランド
５３，５４半田
５５孔部
６制御手段
７バックライト
８外部接続用コネクタ

Claims

導電性の金属部材と、
この金属部材を実装するとともに、前記金属部材と電気的に接続する回路基板と、
前記金属部材と前記回路基板とを接続する取付けねじと、
を備えた電子制御装置であって、
前記回路基板には、
前記取付けねじの装着用の孔部と、
前記金属部材との対向面で、かつ前記孔部周囲において前記取付けねじの頭部よりも径小な位置に形成される複数の第１の銅箔パターンランドと、
前記金属部材との対向面で、かつ前記孔部周囲において前記頭部よりも径大な位置に形成される複数の第２の銅箔パターンランドと、
を設け、
前記金属部材と前記回路基板との電気的な接続が、前記第１，第２の銅箔パターンランド及びこの銅箔パターンランドに設けられる半田を介して行われることを特徴とする電子制御装置。
前記第１の銅箔パターンランドは、前記孔部から同じ距離に複数形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
前記第２の銅箔パターンランドは、前記孔部から同じ距離に複数形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子制御装置。