JP2018032770A

JP2018032770A - 基板固定構造

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Publication number: JP2018032770A
Application number: JP2016164744A
Authority: JP
Inventors: 慎祐安藤; Shinsuke Ando; 中村　正和; Masakazu Nakamura; 正和中村
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2018-03-01
Also published as: US20180063983A1

Abstract

【課題】回路基板の固定を確実にできる基板固定構造を提供する。
【解決手段】樹脂製のホルダ１と、ホルダ１に保持された金属製のターミナル２２と、ターミナル２２に接続された回路基板３と、を備え、ターミナル２２は、基端部２２ｂと、基端部２２ｂから延在し回路基板３にはんだ固定された固定部２２ｄと、基端部２２ｂから延在し回路基板３の背面に当接して回路基板３を支持する支持部２２ｃとを有しており、固定部２２ｄと支持部２２ｃとは、回路基板３の平面方向で分離している。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂製のホルダと、金属製のターミナルに接続された回路基板とを備えた基板固定構造に関する。

従来の基板固定構造として、ホルダに回路基板をネジ固定したり、ホルダに設けた金属爪を回路基板にかしめ固定したりする技術が用いられてきた（特許文献１の背景技術参照）。

一方、他の基板固定構造として、特許文献１の発明は、ピン状の金属片からなるターミナル（文献では基板固定ピン）をホルダ（文献では樹脂ケース）にインサート成形で固定し、このターミナルの端部を回路基板に設けたスルーホールに挿入して、はんだ付けしている。

また、特許文献２の発明は、回路基板の配線となる金属板が折曲げられたターミナル（文献では外部接続端子）にＬ字状又は十字状の凸部を設け、この凸部を他の回路基板の背面に当接させて他の回路基板を支持している。

特開２００７−１４９７４７号公報特開平１０−３０３５２２号公報

しかしながら、従来のように回路基板をネジ固定やかしめ固定する方法は、ネジ固定領域やかしめ領域に係る応力による影響を回避するために、これらの領域には電子部品を実装することができず、基板実装密度が低下してしまう。

一方、特許文献１のように回路基板にターミナルをはんだ付けすれば、基板実装密度を増加させることができるが、ホルダを構成する樹脂の熱膨張係数が、ターミナルを構成する金属の熱膨張係数よりも大きいため、ターミナルが傾倒する方向に熱応力が作用し易く、はんだ部分に応力が集中して破断するおそれがある。

特許文献２のようにターミナルの凸部を回路基板の背面に当接させて支持するだけでは、回路基板の固定が十分ではない。仮に、ターミナルを回路基板にはんだ付けした場合でも、凸部を介してターミナルにはんだ熱（はんだに印加された熱）が逃げやすく、はんだの溶解が不十分となって回路基板の固定不良が発生するおそれがある。

そこで、回路基板の固定を確実にできる基板固定構造が望まれている。

基板固定構造の特徴構成は、樹脂製のホルダと、前記ホルダに保持された金属製のターミナルと、前記ターミナルに接続された回路基板と、を備え、前記ターミナルは、基端部と、前記基端部から延在し前記回路基板にはんだ固定された固定部と、前記基端部から延在し前記回路基板の背面に当接して前記回路基板を支持する支持部とを有しており、前記固定部と前記支持部とは、前記回路基板の平面方向で分離している点にある。

本構成のように、回路基板にはんだ固定された固定部と回路基板を支持する支持部とを共に基端部から延出させれば同一の部材で加工できるので、部品点数や加工コストを節約できる。しかも、特許文献１のように固定部だけでなく、回路基板の背面に当接して回路基板を支持する支持部を備えているので、回路基板を安定させた状態で固定することができる。その結果、例えば熱膨張によって回路基板に位置ずれさせる外力が作用した場合でも、固定部に作用する曲げ力を支持部で受け止めるので、はんだ部分に破断が生じ難い。

さらに、本構成では、固定部と支持部とを回路基板の平面方向で分離させている。つまり、固定部とは異なる位置で支持部により回路基板を支持しているので、特許文献２のように支持部を介してはんだ熱が逃げるといった不都合を防止することができる。その結果、はんだの溶解が適正なものとなって、回路基板を良好に固定することができる。

他の特徴構成は、前記固定部は、直線部と当該直線部から折曲げられた曲げ部とを有している点にある。

本構成のように固定部に直線部から折曲げられた曲げ部を形成すれば、はんだ熱の基端部への伝導が曲げ部によって抑制され、はんだの溶解が適正なものとなって回路基板をより良好に固定することができる。

他の特徴構成は、前記基端部の少なくとも一部は、前記ホルダにインサート成形されており、前記基端部の前記ホルダの内部に存在する部分には、貫通孔及び／又は溝部が形成されている点にある。

本構成のように、ターミナルのホルダの内部に存在する部分に貫通孔や溝部を形成すれば、この貫通孔等に樹脂が入り込むので、ターミナルがホルダに強固に固定される。その結果、ターミナルによる回路基板の固定が確実なものとなる。

他の特徴構成は、前記ターミナルは複数設けられており、夫々の前記ターミナルにおける前記貫通孔及び／又は前記溝部の中心は、前記回路基板の平面と平行な同一平面上にある点にある。

ホルダを構成する樹脂の熱膨張係数とターミナルを構成する金属の熱膨張係数とは異なるため、ターミナルが傾倒する方向に熱応力が作用するおそれがある。このとき、樹脂が入り込む貫通孔等は、ターミナルが熱膨張し始める起点となる。そこで、本構成のように、複数のターミナルに設けられた貫通孔等の中心を回路基板の平面と平行な同一平面上に設定すれば、ターミナルの熱膨張の起点を同じ高さに揃えることができる。その結果、熱膨張によるターミナルの寸法変化量を等しくすることが可能となるので、回路基板が撓むことなく、はんだ部分の破断を防止することができる。

他の特徴構成は、前記支持部は複数設けられており、夫々の前記支持部の間に前記固定部が設けられている点にある。

本構成のように、支持部の間に固定部を配置すれば、固定部の両側を支持部で支持することとなるので、支持バランスが向上し、回路基板をより良好に固定することができる。

車両用センサの概略側面図である。導電部材の斜視図である。図１のIII−III矢視図である。別実施形態に係る導電部材の斜視図である。別実施形態に係る回路基板の平面図である。

以下に、本発明に係る基板固定構造の実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、車両に用いられる車両用センサＸの基板固定構造の一例を説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

車両用センサＸは、トランスミッションの位置検出センサや回転速度センサ、ブレーキペダルの荷重検出センサや、車載モータの電流センサなどで構成され、検出素子の検出信号をＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニット）に出力する。

図１には、本実施形態に係る車両用センサＸの概略側面図（部分断面図）が示されている。図２には、車両用センサＸの内部にある導電部材２の斜視図が示されている。図３には、車両用センサＸの内部にある回路基板３の平面図が示されており、導電部材２に接続される電子部品の図示を省略している。

図１に示すように、車両用センサＸは、樹脂製のホルダ１と、ホルダ１に保持されるようにインサート成形された金属製の導電部材２と、導電部材２に電気接続され、絶縁基板上に電子部品（不図示）が実装された回路基板３と、を備えている。本実施形態における回路基板３は、導電部材２を介してホルダ１に固定されている。なお、ホルダ１を構成する樹脂はナイロンなどが用いられ、導電部材２を構成する金属は銅などが用いられているが特に限定されない。

ホルダ１は、円柱状の本体部１１と、本体部１１から縮径して延出した円筒状の筒状部１２と、筒状部１２に隣接して本体部１１から径外方向に突出形成されたフランジ部１３とを有している。ホルダ１の本体部１１には、蓋部材４が圧入、螺合などによって固定され、回路基板３が密封されている。また、本体部１１の軸方向中央（図１の上下方向中央）には、車両の各種部品を収容するハウジング（不図示）に車両用センサＸの蓋部材４の側を挿入した際、蓋部材４の内部に水が侵入しないように密封するシール部材Ｓが装着されたシール溝１１ａが形成されている。

筒状部１２は、ホルダ１のうち回路基板３とは反対側に位置しており、回路基板３の制御回路（不図示）に駆動用電力を供給すると共に制御回路からの検出信号が出力されるコネクタ（不図示）が接続される。この筒状部１２の内部には、コネクタに接続される導電部材２の一端部２ａが露出した状態で収容されている。また、フランジ部１３には、車両のハウジングにボルト等によって締結固定される孔部１３ａが貫通形成されている。

図２に示すように、導電部材２は、電気信号が伝送される複数（本実施形態では３本）の第一導電部材２Ａ、第二導電部材２Ｂ、および第三導電部材２Ｃが互いに分離して構成されている。複数の導電部材２Ａ〜２Ｃは、一端部２ａがコネクタに接続され、他端部２ｂが回路基板３にはんだ付けで固定されている（図１参照）。

複数の導電部材２Ａ〜２Ｃは、ピン状に形成された第一部分２０の他端部２ｂが回路基板３に固定されており、これら他端部２ｂが回路基板３の電子部品に電気接続され、電気信号が伝送される。この第一部分２０は、他端部２ｂ側から、直線部２０ａ、直線部２０ａから円弧状に湾曲した湾曲部２０ｂ、直線部２０ａより拡径した拡径部２０ｃ、拡径部２０ｃと同一の幅で連なりホルダ１にインサート成形されるインサート部２０ｄの順で構成されている。つまり、導電部材２Ａ〜２Ｃの他端部２ｂとホルダ１との間には、直線部２０ａと直線部２０ａから折曲げられた湾曲部２０ｂとが形成されている。また、ホルダ１から露出した拡径部２０ｃには導電部材２をプレス加工する際のパイロット穴２０ｃ１が設けられ、インサート部２０ｄには、貫通孔２０ｄ１又は溝部２０ｄ２が形成されている。

複数の導電部材２Ａ〜２Ｃのうち、両端に位置する第一導電部材２Ａおよび第三導電部材２Ｃは、第一部分２０から接続部２１を介して一体化された平板状の第二部分２２（ターミナルの一例）を有している。この第二部分２２は、接続部２１に接続されてホルダ１にインサート成形されるインサート部２２ａ（基端部、ホルダ１の内部に存在する部分の一例）と、インサート部２２ａと同一の幅で連なりホルダ１から露出した露出部２２ｂ（基端部の一例）と、露出部２２ｂから二又状に延出した二又部２２ｃ（支持部の一例）と、露出部２２ｂから延出し、二又部２２ｃより小径でピン状の小径部２２ｄ（固定部の一例）と、で構成されている。

ホルダ１の内部に存在するインサート部２２ａには、貫通孔２２ａ１が形成されており、第一導電部材２Ａおよび第三導電部材２Ｃの貫通孔２２ａ１の中心は、回路基板３の平面と平行な同一平面上に位置している。また、第一導電部材２Ａおよび第三導電部材２Ｃの貫通孔２２ａ１の中心は、導電部材２Ａ〜２Ｃにおける第一部分２０のインサート部２０ｄの貫通孔２０ｄ１又は溝部２０ｄ２の中心に対して同一平面上に位置している。

二又部２２ｃは、インサート部２２ａおよび露出部２２ｂと同一平面上に配置されており、回路基板３の背面に当接して回路基板３を支持する当接部２２ｃ１が端部に２箇所形成されている。これら二又部２２ｃの間には、小径部２２ｄが二又部２２ｃと同一平面上に配置されており、小径部２２ｄの先端部２２ｄ１が回路基板３にはんだ付けで固定されている（図３参照）。本実施形態では、小径部２２ｄの先端部２２ｄ１は、回路基板３の電子部品に電気接続されずに、回路基板３を固定する機能のみを有している。図２〜図３に示すように、固定部としての第一導電部材２Ａおよび第三導電部材２Ｃにおける第二部分２２の小径部２２ｄと、支持部としての第二部分２２の二又部２２ｃとを回路基板３の平面方向で分離させている。

また、図２に示すように、小径部２２ｄは、先端部２２ｄ１の側から、直線部２２ｄ２、直線部２２ｄ２から円弧状に湾曲した湾曲部２２ｄ３（曲げ部の一例）の順で構成されている。つまり、第一導電部材２Ａおよび第三導電部材２Ｃにおける小径部２２ｄの先端部２２ｄ１とホルダ１との間には、直線部２２ｄ２と直線部２２ｄ２から折曲げられた湾曲部２２ｄ３とが形成されている。本実施形態では、第一部分２０および小径部２２ｄの湾曲部２０ｂ，２２ｄ３を、回路基板３の背面と当接しないように離間させている（図１参照）。なお、上述した第一部分２０および小径部２２ｄの湾曲部２０ｂ，２２ｄ３は、円弧状に形成させずにコの字状に形成して屈曲形成させても良い。また、第一導電部材２Ａおよび第三導電部材２Ｃの第一部分２０における拡径部２０ｃより回路基板３の側を省略して、第二部分２２の小径部２２ｄを回路基板３の電子部品に電気接続させても良い。

上述したように、回路基板３にはんだ固定された固定部としての第一導電部材２Ａおよび第三導電部材２Ｃにおける第二部分２２の小径部２２ｄと、回路基板３を支持する第一導電部材２Ａおよび第三導電部材２Ｃにおける第二部分２２の二又部２２ｃとを、同一のターミナル部材で構成している。その結果、部品点数や加工コストを節約できる。しかも、回路基板３の背面に当接して回路基板３を支持する二又部２２ｃを備えているので、回路基板３を安定させた状態で固定することができる。その結果、熱膨張などによって回路基板３に位置ずれさせる外力が作用した場合でも、小径部２２ｄに作用する曲げ力を二又部２２ｃで受け止めるので、はんだ部分に破断が生じ難い。

本実施形態では、小径部２２ｄとは異なる位置で二又部２２ｃにより回路基板３を支持しているので、二又部２２ｃを介してはんだ熱が逃げるといった不都合を防止することができる。その結果、はんだの溶解が適正なものとなって、回路基板３を良好に固定することができる。また、回路基板３にはんだ付けされる導電部材２Ａ〜２Ｃの第一部分２０と第一導電部材２Ａおよび第三導電部材２Ｃの第二部分２２の小径部２２ｄとをピン状に形成しているので、熱容量が小さく、はんだ熱が逃げ難い。しかも、導電部材２Ａ〜２Ｃの第一部分２０と第一導電部材２Ａおよび第三導電部材２Ｃの第二部分２２の小径部２２ｄとに湾曲部２０ｂ，２２ｄ３を形成すれば、はんだ熱の拡径部２０ｃや露出部２２ｂへの伝導が湾曲部２０ｂ，２２ｄ３によって抑制され、回路基板３をより良好に固定することができる。

また、本実施形態における湾曲部２０ｂ，２２ｄ３は、回路基板３から離間させているので、回路基板３に当接することなく、二又部２２ｃの回路基板３に対する支持機能を損なうことがない。

本実施形態では、ホルダ１にインサート成形される第二部分２２の貫通孔２２ａ１の中心と第一部分２０の貫通孔２０ｄ１又は溝部２０ｄ２の中心とは、回路基板３の平面と平行な同一平面上に設定されている。その結果、回路基板３から同じ高さに樹脂が回り込むため、導電部材２の熱膨張の起点を同じ高さに揃えることができる。つまり、熱膨張による導電部材２の寸法変化量を等しくすることが可能となるので、回路基板３が撓むことなく、はんだ部分の破断を防止することができる。

本実施形態のように、第二部分２２の二又部２２ｃの間にはんだ固定される小径部２２ｄを配置すれば、小径部２２ｄの両側を二又部２２ｃで支持することとなるので、支持バランスが向上し、回路基板３をより良好に固定することができる。また、図３に示すように、本実施形態では、第二部分２２の二又部２２ｃが、複数の導電部材２Ａ〜２Ｃの中央に位置する第二導電部材２Ｂに対して線対称に配置しているので、回路基板３の傾倒を確実に抑制することができる。

［その他の実施形態］
（１）上述した実施形態では、導電部材２Ａ〜２Ｃを３本で構成したが、図４〜図５に示すように、導電部材２Ａ〜２Ｆを６本で構成しても良い。この場合、例えば２つのセンサ素子からの信号を出力することができる。図４〜図５の実施形態では、第四導電部材２Ｄおよび第六導電部材２Ｆを、第二導電部材２Ｂと同様の構成としている。また、第五導電部材２Ｅは、第一導電部材２Ａの小径部２２ｄを省略している。この場合、回路基板３を６箇所の二又部２２ｃで支持できるので、回路基板３をより安定させた状態で固定することができる。
（２）上述した実施形態における第一導電部材２Ａの構成、第二導電部材２Ｂの構成、第五導電部材２Ｅの構成を、適宜組み合わせても良い。また、上述したように、第一導電部材２Ａの第一部分２０における拡径部２０ｃより回路基板３の側を省略して、第二部分２２の小径部２２ｄを回路基板３の電子部品に電気接続させる構成を組み合わせても良い。
（３）上述した実施形態では、導電部材２Ａ〜２Ｆに湾曲部２０ｂ，２２ｄ３を設けたが、湾曲部２０ｂを設けずに、直線状に形成しても良い。
（４）導電部材２Ａ〜２Ｆのパイロット穴２０ｃ１や貫通孔２２ａ１，２０ｄ１又は溝部２０ｄ２は、適宜省略しても良い。

本発明の基板支持構造は、車両用センサなどに内蔵された回路基板の支持構造として利用可能である。

１ホルダ
３回路基板
２２第二部分（ターミナル）
２２ａインサート部（基端部、ホルダの内部に存在する部分）
２２ａ１貫通孔
２２ｂ露出部（基端部）
２２ｃ二又部（支持部）
２２ｄ小径部（固定部）
２２ｄ２直線部
２２ｄ３湾曲部（曲げ部）

Claims

樹脂製のホルダと、
前記ホルダに保持された金属製のターミナルと、
前記ターミナルに接続された回路基板と、を備え、
前記ターミナルは、基端部と、前記基端部から延在し前記回路基板にはんだ固定された固定部と、前記基端部から延在し前記回路基板の背面に当接して前記回路基板を支持する支持部とを有しており、
前記固定部と前記支持部とは、前記回路基板の平面方向で分離している基板固定構造。
前記固定部は、直線部と当該直線部から折曲げられた曲げ部とを有している請求項１に記載の基板固定構造。
前記基端部の少なくとも一部は、前記ホルダにインサート成形されており、
前記基端部の前記ホルダの内部に存在する部分には、貫通孔及び／又は溝部が形成されている請求項１又は２に記載の基板固定構造。
前記ターミナルは複数設けられており、
夫々の前記ターミナルにおける前記貫通孔及び／又は前記溝部の中心は、前記回路基板の平面と平行な同一平面上にある請求項３に記載の基板固定構造。
前記支持部は複数設けられており、夫々の前記支持部の間に前記固定部が設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の基板固定構造。