JP2018157044A - 回路基板および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板の多用途化に貢献する回路基板および電子機器を提供する。【解決手段】回路基板２１の基材と、基材の第１面２１ａに配置されて、実装される電子部品２４に組み合わさって第１機能を実現する第１配線パターン４８ａと、第１面２１ａの裏側の第２面２１ｂに配置されて、実装される電子部品２４に組み合わさって第１機能から相違する第２機能を実現する第２配線パターン４８ｂと、基材を貫通し、第１配線パターン４８ａおよび第２配線パターン４８ｂを相互に接続するビア５１とを備える【選択図】図６

Description

本発明は、回路基板や、回路基板を備える電子機器に関する。

特許文献１は、リバーシブル型回路基板を開示する。回路基板の表面に、例えばフラッシュメモリーを対象とした特定機能の配線パターンが形成される。回路基板の裏面には、ワンタイムＰＲＯＭを対象とした他の機能をもつ配線パターンが形成される。要求される機能に応じて表面または裏面が選択され、その配線パターンにのみ実装部品は搭載される。

実用新案登録第３０５８８６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の回路基板では、表面および裏面で個別に機能が完結することから、回路基板の多用途化は実現されるものの、個々の回路の拡大は難しかった。回路基板の表面積は限られ、さらに効率的な回路基板の活用が要望される。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、回路基板の多用途化に貢献する回路基板および電子機器を提供することを目的とする。

本発明の第１側面によれば、基材と、前記基材の第１面に配置されて、実装される電子部品に組み合わさって第１機能を実現する第１配線パターンと、第１面の裏側の第２面に配置されて、実装される電子部品に組み合わさって第１機能から相違する第２機能を実現する第２配線パターンと、前記基材を貫通し、前記第１配線パターンおよび前記第２配線パターンを相互に接続するビアとを備える回路基板は提供される。

第２側面によれば、第１側面の構成の回路基板を備える電子機器において、前記第１面に実装されて、前記基材の表面から突出する高さを有する電子部品と、底面から前記電子部品の高さよりも低い位置で前記基材の裏面を支持するホルダーとを備える。

第３側面によれば、第２側面の構成に加えて、前記回路基板は全面で前記ホルダーの前記底面に重ねられる。

第４側面によれば、第３側面の構成に加えて、前記第１配線パターンおよび前記第２配線パターンには、前記基材の表面を二等分する対称面について対称に配置されて、導電端子に接続されるスルーホールが接続される。

第５側面によれば、第４側面の構成に加えて、前記導電端子は、前記回路基板の前記裏面を支持する支持面よりも突出する。

第６側面によれば、第５側面の構成に加えて、前記導電端子は、プレスフィット形状を有する先端を備える。

第７側面によれば、第６側面の構成に加えて、電子機器は、前記ホルダーに嵌め込まれて、前記ホルダーとの間に前記回路基板を挟み込むカバーをさらに備える。

第８側面によれば、第１〜第７側面のいずれかの構成に加えて、前記回路基板は、裏側の前記第１配線パターンまたは前記第２配線パターンで前記ホルダーに接触する。

第１側面によれば、第１面の第１配線パターンに電子部品が実装されると、電子部品および配線パターンは第１機能の回路を形成する。裏側の第２配線パターンの一部は迂回回路として機能する。それとともに、第１配線パターンの電気抵抗に基づき発生する熱は第１配線パターンから裏側の第２配線パターンに伝わって放熱される。放熱は促進される。その一方で、第２面の第２配線パターンに電子部品が実装されると、電子部品および配線パターンは第２機能の回路を形成する。裏側の第１配線パターンの一部は迂回回路として機能する。第２配線パターンの電気抵抗に基づき発生する熱は第２配線パターンから裏側の第１配線パターンに伝わって放熱される。放熱は促進される。

第２側面によれば、回路基板が裏返されて第１面でホルダーの底面に向き合わせられると、回路基板の第１面がホルダーに支持される以前に発光素子がホルダーの底面に衝突する。回路基板はホルダー内の定位置に至ることができない。両面に配線パターンを有する回路基板で、効果的に表裏の取り違いは防止される。ホルダーに対して回路基板の誤組みは防止されることができる。回路基板の表裏で個々に第１機能および第２機能は実現されることができ、回路基板の多用途化は実現される。回路基板の表面積は最大限に活用される。表裏に配線パターンが形成されると、特に表裏の取り違いが生じやすく、組み立ての現場では、こうした誤組み対策は強く要望される。

第３側面によれば、回路基板は全面にわたって面でホルダーの底面に重ねられるので、支持の安定性は向上するとともに、回路基板の放熱性は向上する。

第４側面によれば、回路基板は、対称面で裏返されても同じ位置にスルーホールを有するので、表裏どちらでも確実にスルーホールに導電端子は挿入されることができる。

第５側面によれば、導電端子は簡単に回路基板に接続されることができる。

第６側面によれば、導電端子は、ホルダー内に回路基板を押さえ込む圧力だけで、簡単に回路基板に接続されることができる。しかも、導電端子の先端はスルーホールに圧入されることから、導電端子は回路基板の固定に寄与することができる。

第７側面によれば、回路基板は確実にホルダーに保持されることができる。導電端子は回路基板の位置ずれを防止することができる。

第８側面によれば、表側の配線パターンの電気抵抗に基づき発生する熱は裏側の配線パターンからホルダーに伝達される。熱はホルダーから放熱される。こうして放熱は促進される。

自動車のドアトリムを概略的に示す模式図である。 第１照明装置の構成を概略的に示す（Ａ）分解斜視図、（Ｂ）カバーが取り外された状態の斜視図、および（Ｃ）全体の斜視図である。 第１照明装置の拡大垂直断面図である。 第２照明装置の構成を概略的に示す（Ａ）分解斜視図、（Ｂ）カバーが取り外された状態の斜視図、および（Ｃ）全体の斜視図である。 他の実施形態に係るドアトリムを概略的に示す模式図である。 回路基板の第１面およびその裏側の第２面を概略的に示す拡大斜視図である。 一具体例に係るビアの構造を概略的に示す拡大垂直断面図である。 他の具体例に係る第１照明装置の拡大断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は自動車に搭載された照明システムの構成を概略的に示す。照明システム１１は、左右のドアトリム１２にそれぞれ埋め込まれて、点灯時にドアインサイドハンドル１３を照らし出す第１照明装置１４と、左右のドアアームレスト１５にそれぞれ埋め込まれて、点灯時にドアアームレスト１５の縁を照らし出す第２照明装置１６とを備える。第１照明装置１４および第２照明装置１６はＬＩＮ通信を介して自動車の制御ユニット（ＥＣＵ）１７に接続される。制御ユニット１７は第１照明装置１４および第２照明装置１６の点灯および消灯を制御する。ＬＩＮ通信によれば、第１照明装置１４および第２照明装置１６は制御ユニット１７との接続にあたって１本のワイヤーハーネス１８で直列または並列に接続されることができる。

図２に示されるように、第１照明装置１４は、回路基板２１を支持する角柱形のホルダー２２と、ホルダー２２に嵌め込まれて、ホルダー２２との間に回路基板２１を挟み込むカバー２３とを備える。ホルダー２２およびカバー２３は例えば絶縁性の樹脂成形体から形成される。ホルダー２２はドアトリム１２の構成材に固定される。

回路基板２１の表面には、１つの発光素子２４と、発光素子２４の発光に寄与する１以上の電子部品２５とが実装される。これら発光素子２４および電子部品２５は、後述される配線パターンに例えばはんだ付けされる。はんだ付けにあたって例えばリフロー工程が用いられる。発光素子２４は例えばＬＥＤ（発光ダイオード）素子から構成される。ＬＥＤ素子は例えば面発光する。

配線パターンは複数（ここでは４つ）のスルーホール２６を含む。スルーホール２６は、配線パターンの導電材から連続して、例えば円柱形状の空間を囲む導電壁で構成される。スルーホール２６は、回路基板２１の表面を二等分する対称面ＳＰについて面対称に配置される。回路基板２１の基材は例えば絶縁性の樹脂材料やセラミック材料から成形される。

ホルダー２２は、平面で構成されて回路基板２１の裏面を支持する底面（支持面）２７と、底面２７を囲んで底面２７よりも前方に突出する囲い壁２８とを有する。底面２７は回路基板２１の輪郭と等しい形状を有する。囲い壁２８は、底面２７に直交して上下で向き合う１対の第１壁面２９ａ、２９ｂと、底面２７に直交して、左右で向き合って上下の第１壁面２９ａ、２９ｂ同士を接続する１対の第２壁面３１ａ、３１ｂとを有する。こうして囲い壁２８の内側に底面２７に接する平たい直方体の空間は区画される。

囲い壁２８には、底面２７から特定の距離で離れる位置で底面２７に平行に広がって、底面２７の全周を囲む取り付け面３２が規定される。囲い壁２８で囲まれる空間は取り付け面３２に対して窪みを形成する。回路基板２１が窪みに収容されて、回路基板２１の裏面が底面２７に全面で重ねられると、第１壁面２９ａ、２９ｂおよび第２壁面３１ａ、３１ｂは、回路基板２１の４辺の外縁に接触し底面２７の垂直方向に回路基板２１の平行移動を案内することができる。ホルダー２２は底面２７で回路基板２１の裏面を支持する。底面２７は回路基板２１の裏面を支持する支持面として機能する。

底面２７には４本の導電端子３３が突出する。導電端子３３は例えば電源端子や信号端子を含む。導電端子３３は線形状の導電材から成形される。個々の導電端子３３はいわゆるプレスフィット形状を有する先端を備える。４つの導電端子３３の配置は回路基板２１の表面に並ぶスルーホール２６の配列を反映する。すなわち、４つの導電端子３３は、底面２７を二等分する対称面ＡＰについて面対称に配置される。回路基板２１の裏面が底面２７に重ねられると、導電端子３３はスルーホール２６を貫通する。プレスフィットの働きで導電端子３３は底面に回路基板２１を固定する。

個々の第２壁面３１ａ、３１ｂには上下２つの切り欠き３４が区画される。切り欠き３４は第２壁面３１ａ、３１ｂから凹む。切り欠き３４は、底面２７に平行であって回路基板２１の厚みに等しい距離で底面２７から離れる仮想平面よりも底面２７側で一端を仕切り、そうした仮想平面から特定の距離で開放端側に離れた位置で他端を仕切る。

カバー２３は、レンズ３６を備える化粧板３７を有する。レンズ３６は例えば化粧板３７に一体化される。カバー２３は少なくともレンズ３６の部分で光透過性を有する。化粧板３７は、ホルダー２２の上側の取り付け面３２に覆い被さる上縁域３８ａと、ホルダー２２の下側の取り付け面３２に覆い被さる下縁域３８ｂとを備える。上縁域３８ａと下縁域３８ｂとの間で化粧板３７の左右両縁には化粧板３７から後方に垂直に広がる板状の取り付け片３９が一体に形成される。取り付け片３９は１本の稜線３９ａで化粧板３７の縁に接続されて所定の弾性変形を許容する。

取り付け片３９の外面には上下２つの突出体４１が形作られる。突出体４１はホルダー２２の切り欠き３４に個々に対応する位置に配置される。カバー２３がホルダー２２に嵌め込まれると、取り付け片３９は対応する第２壁面３１ａ、３１ｂに面で接触する。突出体４１は個々に対応する切り欠き３４に進入する。突出体４１は切り欠き３４に係り合ってホルダー２２からのカバー２３の脱落を阻止する。取り付け片３９の後端３９ｂは、稜線３９ａに平行に延びて回路基板２１の表面に接触し、ホルダー２２の底面２７との間に回路基板２１を挟み込む。

図３に示されるように、ホルダー２２は、底面２７から発光素子２４の高さＨよりも低い位置で回路基板２１の裏面を支持する。ここでは、回路基板２１は全面でホルダー２２の底面２７に重ねられる。発光素子２４は回路基板２１の表面から突出する高さＨを有する。発光素子２４はレンズ３６に覆われる。発光素子２４の光はレンズ３６で広げられる。

ホルダー２２にはコネクター４３が確立される。コネクター４３は雌コネクターとして構成される。コネクター４３は、雄コネクターを受け入れる空間４４を区画する。空間４４には個々の導電端子３３が突出する。導電端子３３は、底面２７で突出し底面２７に垂直に延びる第１線形部３３ａと、第１線形部３３ａから屈曲して、空間４４内で底面２７に平行に延びる第２線形部３３ｂとを有する。導電端子３３はホルダー２２に埋め込まれる。埋め込みにあたって例えばインサート成型が用いられる。コネクター４３にはワイヤーハーネス１８に結合される雄コネクターが挿入される。雄コネクターはコネクター４３に着脱自在に結合されればよい。

図４に示されるように、第２照明装置１６は第１照明装置１４と同様に構成される。ただし、第２照明装置１６では、レンズ３６に代えてカバー４５に導光管４６が結合される。導光管４６は断面円形の管として形成される。導光管４６は、例えば、線方向に光を誘導するとともに、各断面の径方向に光を放射する。導光管４６は線形の照明を提供する。導光管４６以外の構成は第１照明装置１４と同様である。

図５に示されるように、第１照明装置１４および第２照明装置１６は個別に自動車の制御ユニット（ＥＣＵ）１７に接続されてもよい。第１照明装置１４および第２照明装置１６は個別にワイヤーハーネス４７で制御ユニット１７に接続される。ここでは、制御ユニット１７は個別の配線を通じて個々に第１照明装置１４および第２照明装置１６の点灯および消灯を制御する。

図６に示されるように、回路基板２１は表裏に配線パターン４８ａ、４８ｂを有する。配線パターン４８ａ、４８ｂは例えば銅やアルミニウムといった導電材から形成される。配線パターン４８ａ、４８ｂの形成にあたって例えばめっき工程が用いられればよい。ここでは、回路基板２１の第１面２１ａにＬＩＮ通信用の電子部品２５に対応して配線パターン４８ａが配置される。第１面２１ａの裏側の第２面２１ｂ（どちらか一方が表であって他方が裏であればよい）に直接駆動用の電子部品２５に対応して配線パターン４８ｂが配置される。回路基板２１がＬＩＮ通信の照明システム（図１）に用いられる場合には、回路基板２１の第１面２１ａに発光素子２４および電子部品２５が実装され、第２面２１ｂの配線パターン４８ｂは無実装で維持される。第２面２１ｂに部品は実装されない。回路基板２１が直接駆動の照明システム（図５）に用いられる場合には、回路基板２１の第２面２１ｂに発光素子２４および電子部品２５は実装される。このとき、第１面２１ａの配線パターン４８ａは無実装に維持される。第１面２１ａに部品は実装されない。

回路基板２１は、表側の配線パターン４８ａと裏側の配線パターン４８ｂとを相互に接続するビア５１を有する。回路基板２１の第１面２１ａ（表側）に発光素子２４および電子部品２５が実装されると、第２面２１ｂ（裏側）の配線パターン４８ｂの一部は迂回回路として機能する。回路基板２１の第２面２１ｂ（表側）に発光素子２４および電子部品２５が実装されると、第１面２１ａ（裏側）の配線パターン４８ａの一部は迂回回路として機能する。いずれの場合でも回路基板２１は裏側の配線パターン４８ａ、４８ｂでホルダー２２に接触する。

図７に示されるように、ビア５１は、前述のスルーホール２６と同様に、表側の配線パターン４８ａおよび裏側の配線パターン４８ｂから連続して例えば円柱形状の空間を囲む導電壁５２で構成される。導電壁５２の形成にあたって、表側の配線パターン４８ａから裏側の配線パターン４８ｂまで回路基板２１の基材５３を貫通する貫通孔５４が穿たれる。その他、ビア５１は、こうした中空の導電壁ではなく中実の導電円柱体として構成されてもよい。

次に本実施形態の作用を説明する。組み立てにあたって回路基板２１の第１面２１ａまたは第２面２１ｂは選択される。選択された第１面２１ａまたは第２面２１ｂに発光素子２４および電子部品２５は実装される。こうして形成された回路基板２１はホルダー２２に組み込まれる。組み込みにあたって回路基板２１はホルダー２２の囲い壁２８に位置合わせされる。回路基板２１の第２面２１ｂはホルダー２２の底面２７に向き合わせられる。個々の導電端子３３に対応してスルーホール２６は位置決めされる。囲い壁２８の内側に回路基板２１が押し込まれると、第１壁面２９ａ、２９ｂや第２壁面３１ａ、３１ｂに沿って回路基板２１の移動は案内される。導電端子３３は対応するスルーホール２６を突き抜ける。導電端子３３とスルーホール２６との間に導電接続は確保される。プレスフィットの働きで回路基板２１はホルダー２２に固定される。

次にホルダー２２にカバー２３は嵌め込まれる。ホルダー２２の囲い壁２８の内側にカバー２３の取り付け片３９は位置合わせされる。取り付け片３９の上下端は囲い壁２８の第１壁面２９ａ、２９ｂに案内される。カバー２３がホルダー２２に向かって押し込まれると、取り付け片３９は内側に弾性変形しながら第２壁面３１ａ、３１ｂの切り欠き３４に突出体４１を進入させる。取り付け片３９の後端３９ｂが回路基板２１の表面に当たると、突出体４１は切り欠き３４に係り合う。こうしてカバー２３はホルダー２２に取り付けられる。回路基板２１はホルダー２２とカバー２３との間に挟まれる。

本実施形態では、第１面２１ａの配線パターン４８ａに発光素子２４および電子部品２５が実装されると、発光素子２４、電子部品２５および配線パターン４８ａはＬＩＮ通信の照明システム用に第１機能の回路を形成する。第２面２１ｂの配線パターン４８ｂの一部は迂回回路として機能する。それとともに、配線パターン４８ａの電気抵抗に基づき発生する熱は配線パターン４８ａから裏側の配線パターン４８ｂに伝わって放熱される。放熱は促進される。その一方で、第２面２１ｂの配線パターン４８ｂに発光素子２４および電子部品２５が実装されると、発光素子２４、電子部品２５および配線パターン４８ｂは直接駆動の照明システム用に第２機能の回路を形成する。第１面２１ａの配線パターン４８ａの一部は迂回回路として機能する。配線パターン４８ｂの電気抵抗に基づき発生する熱は配線パターン４８ｂから裏側の配線パターン４８ａに伝わって放熱される。放熱は促進される。

回路基板２１が裏返されて第１面２１ａでホルダー２２の底面２７に向き合わせられると、回路基板２１の第１面２１ａがホルダー２２に支持される以前に発光素子２４がホルダー２２の底面２７に衝突する。回路基板２１はホルダー２２内の定位置に至ることができない。両面に回路配線を有する回路基板２１で、効果的に表裏の取り違いは防止される。ホルダー２２に対して回路基板２１の誤組みは防止されることができる。回路基板２１の表裏で個々に回路配線は形成されることができ、回路基板２１の多用途化は実現される。回路基板２１の表面積は最大限に活用される。表裏に配線パターン４８ａ、４８ｂが形成されると、特に表裏の取り違いが生じやすく、組み立ての現場では、こうした誤組み対策は強く要望される。

照明装置１４、１６では回路基板２１は全面でホルダー２２の底面２７に重ねられる。回路基板２１は全面にわたって面でホルダー２２の底面２７に重ねられるので、支持の安定性は向上するとともに、回路基板２１の放熱性は向上する。

配線パターン４８ａ、４８ｂには、回路基板２１の表面を二等分する対称面ＳＰについて対称に配置されて、導電端子３３に接続されるスルーホール２６が接続される。回路基板２１は、対称面ＳＰで裏返されても同じ位置にスルーホール２６を有するので、表裏どちらでも確実にスルーホール２６に導電端子３３は挿入されることができる。

導電端子３３は、回路基板２１の裏面２１ｂ（または２１ａ）を支持する底面２７（支持面）よりも突出する。導電端子３３は簡単に回路基板２１に接続されることができる。

導電端子３３は、プレスフィット形状を有する先端を備える。導電端子３３は、ホルダー２２内に回路基板２１を押さえ込む圧力だけで、簡単に回路基板２１に接続される。しかも、導電端子３３の先端はスルーホール２６に圧入されることから、導電端子３３は回路基板２１の固定に寄与することができる。

カバー２３は、ホルダー２２に嵌め込まれて、ホルダー２２との間に回路基板２１を挟み込む。回路基板２１は確実にホルダー２２に保持される。導電端子３３は回路基板２１の位置ずれを防止する。

回路基板２１は、表側（ここでは第１面２１ａ）の配線パターン４８ａと裏側（ここでは第２面２１ｂ）の配線パターン４８ｂとを相互に接続するビア５１を有する。表側の配線パターン４８ａに発光素子２４が実装される際に、裏側の配線パターン４８ｂの一部は迂回回路として機能する。それとともに、配線パターン４８ａの電気抵抗に基づき発生する熱は表側の配線パターン４８ａから裏側の配線パターン４８ｂに伝わって放熱される。放熱は促進される。

回路基板２１は、裏側の配線パターン４８ａでホルダー２２に接触する。配線パターン４８ａの電気抵抗に基づき発生する熱は配線パターン４８ｂからホルダー２２に伝達される。熱はホルダー２２から放熱される。こうして放熱は促進される。

図８は他の実施形態に係る第１照明装置１４ａを概略的に示す。第１照明装置１４ａのホルダー２２は、底面５６から発光素子２４の高さＨよりも低い位置Ｓに位置する段差面５７で回路基板２１の裏面を支持する。段差面５７から連続して囲い壁２８が形成される。段差面５７は例えば回路基板２１の外縁に沿って回路基板２１を受け止める。回路基板２１の裏面２１ｂと底面５６との間には空間が区画される。その他の構成は前述の第１照明装置１４と同様である。

回路基板２１が裏返されて第１面２１ａでホルダー２２の底面５６に向き合わせられると、回路基板２１の第１面２１ａが段差面５７に支持される以前に発光素子２４がホルダー２２の底面５６に衝突する。回路基板２１はホルダー２２内の定位置に至ることができない。両面に回路配線を有する回路基板２１で、効果的に表裏の取り違いは防止される。ホルダー２２に対して回路基板２１の誤組みは防止されることができる。

１４…電子機器（第１照明装置）、１４ａ…電子機器（第１照明装置）、１６…電子機器（第２照明装置）、２１…回路基板、２１ａ…第１面（表面または裏面）、２１ｂ…第２面（裏面または表面）、２２…ホルダー、２３…カバー、２４…電子部品（発光素子）、２６…スルーホール、２７…支持面としての底面、４８ａ…第１配線パターン（または第２配線パターン）、４８ｂ…第２配線パターン（または第１配線パターン）、５１…ビア、５３…基材、５６…底面、Ｈ…高さ、ＳＰ…（回路基板の）対称面。

Claims (8)

1. 基材と、
   前記基材の第１面に配置されて、実装される電子部品に組み合わさって第１機能を実現する第１配線パターンと、
   第１面の裏側の第２面に配置されて、実装される電子部品に組み合わさって第１機能から相違する第２機能を実現する第２配線パターンと、
   前記基材を貫通し、前記第１配線パターンおよび前記第２配線パターンを相互に接続するビアと
   を備えることを特徴とする回路基板。
2. 請求項１に記載の回路基板を備える電子機器において、
   前記第１面に実装されて、前記基材の表面から突出する高さを有する電子部品と、
   底面から前記電子部品の高さよりも低い位置で前記基材の裏面を支持するホルダーと
   を備えることを特徴とする電子機器。
3. 請求項２に記載の電子機器において、前記回路基板は全面で前記ホルダーの前記底面に重ねられることを特徴とする電子機器。
4. 請求項３に記載の電子機器において、前記第１配線パターンおよび前記第２配線パターンには、前記基材の表面を二等分する対称面について対称に配置されて、導電端子に接続されるスルーホールが接続されることを特徴とする電子機器。
5. 請求項４に記載の電子機器において、前記導電端子は、前記回路基板の前記裏面を支持する支持面よりも突出することを特徴とする電子機器。
6. 請求項５に記載の電子機器において、前記導電端子は、プレスフィット形状を有する先端を備えることを特徴とする電子機器。
7. 請求項６に記載の電子機器において、前記ホルダーに嵌め込まれて、前記ホルダーとの間に前記回路基板を挟み込むカバーをさらに備えることを特徴とする電子機器。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子機器において、前記回路基板は、裏側の前記第１配線パターンまたは前記第２配線パターンで前記ホルダーに接触することを特徴とする電子機器。