JP2021182527A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動等により板ばね部材を介してはんだ部に伝わる応力を低減する電子装置を提供する。【解決手段】電子装置７０１において基板３０１は、少なくとも一部の電子素子が実装された第１面３１、及び、第１面３１の裏側の面である第２面３２を有する。接続端子２０は、導電材で柱状に形成され、基板３０１の導電層４０１と通電対象部９１とを電気的に接続する。板ばね部材１１０、１２０は、ばね性を有する導電材で形成され、ばね力により接続端子２０の外壁に当接可能な当接部１７を有する。はんだ部５は、基板３０１の第１面３１において板ばね部材１１０、１２０の固定部１４に接合されている。板ばね部材１１０、１２０は、固定部１４と当接部１７との間に、当接部１７に生じる応力が固定部に伝達されることを抑制するように、弾性によって応力を緩和する「応力緩和部１５」が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、電子装置に関する。

従来、基板上に実装され、ばね弾性により基板と通電対象の端子とを電気的に接続する部材が知られている。

例えば特許文献１に開示された板ばね部材（特許文献１では「接続端子１」）は、基板の孔部に挿入された挟持部が電子部品の外部端子を挟持するとともに、挟持部につながった接合部が基板の一方面にはんだ付けで固定されている。

特開２０１３−１６１５４１号公報

特許文献１の構造では、振動等により電子部品が動いた場合、電子部品の外部端子から板ばね部材の挟持部を介して接合部に応力が伝わり、基板にはんだ付けされたはんだ部に歪が生じることで電気的な断線不具合の原因となる。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、振動等により板ばね部材を介してはんだ部に伝わる応力を低減する電子装置を提供することにある。

本発明の電子装置は、基板（３０１−３０５）と、導電層（４０１、４０３、４０５）と、接続端子（２０）と、板ばね部材（１１０、１２０、１３０）と、はんだ部（５）とを備える。

基板は、少なくとも一部の電子素子（６１）が実装された第１面（３１）、及び、第１面の裏側の面である第２面（３２）を有する。導電層は、基板に形成されている。接続端子は、導電材で柱状に形成され、基板の導電層と通電対象部（９１）とを電気的に接続する。

板ばね部材は、導電材で形成され、ばね力により接続端子の外壁に当接可能な当接部（１７）を有する。はんだ部は、基板の第１面又は第２面において板ばね部材の固定部（１４）に接合されている。

板ばね部材は、固定部と当接部との間に、当接部に生じる応力が固定部に伝達されることを抑制するように、弾性によって応力を緩和する「応力緩和部（１５）」が設けられている。応力緩和部は、例えば板材が蛇腹折りされて構成されている。或いは、スリットや螺旋形状により応力緩和部が構成されてもよい。

本発明では、板ばね部材に応力緩和部が設けられているため、接続端子との当接部、及び、基板と接合されるはんだ部に生じる応力を低減し、断線不具合を防止することができる。

第１実施形態による電子装置の適用状態を示す全体構成図。 第１実施形態による電子装置の図１のＩＩ部に相当する部分断面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での平面視断面図。 図２のＩＶ方向矢視での側面図。 第２実施形態による電子装置の部分断面図。 第３実施形態による電子装置の部分断面図。 第４実施形態による電子装置の適用状態を示す全体構成図。 第４実施形態による電子装置の図７のＶＩＩＩ部に相当する部分断面図。 第５実施形態による電子装置の部分断面図。 第６実施形態による電子装置の部分断面図。 その他の実施形態による電子装置の、図３の一部に対応する断面図。

以下、本発明の複数の実施形態による電子装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。この電子装置は、例えば車両のブレーキ液圧制御装置において直流モータへ駆動電流を通電する回路に適用される。

（第１実施形態）
図１に、第１実施形態の電子装置７０１が適用されるブレーキ液圧制御装置９０１の全体構成を示す。ブレーキ液圧制御装置９０１は、直流モータ９１、液圧ブロック９２、ハウジング９３０、カバー９４及び電子装置７０１等が一体に構成されている。直流モータ９１は、液圧ブロック９２の内部に組み込まれた液圧ポンプを駆動する。電子装置７０１は、液圧ブロック９２に対し直流モータ９１とは反対側に設けられ、接続端子２０を介して「通電対象部」としての直流モータ１１へ通電可能である。

ハウジング９３０及びカバー９４は樹脂で形成されており、電子装置７０１の外郭を構成する。カバー９４の外周縁に形成されたフランジ部は、ハウジング９３０の開口周囲の端面に樹脂溶着等により接合されている。

ハウジング９３０の内部には、高さ方向に液圧ブロック９２側とカバー９４側とを隔てる隔壁９３４が形成されている。隔壁９３４の液圧ブロック９２側には、ソレノイドバルブ６７が収容されている。ソレノイドバルブ６７は、内部に収容されたソレノイドコイルへの通電により動作し、液圧ポンプの流路の開閉や弁部の開度調節を行う。

隔壁９３４のカバー９４側には、電子装置７０１の基板３０１が収容されている。また、ハウジング９３０の外面における液圧ブロック９２と干渉しない位置に、外部からの電源線や信号線が接続されるコネクタ９３８が形成されている。コネクタ９３８は、基板３０１に接続された複数の端子６８を有している。

第１実施形態の電子装置７０１は、基板３０１、導電層４０１、接続端子２０、一対の板ばね部材１１０、１２０、はんだ部６８等を備える。以下、第１〜第６実施形態の電子装置の符号は、「７０」に続く３桁目に実施形態の番号を付す。また、基板及び導電層の符号は、その実施形態に特有の構成の場合、「３０」及び「４０」に続く３桁目に実施形態の番号を付し、前出の実施形態と実質的に同一の構成の場合、前出の実施形態に用いられた符号を援用する。

基板３０１は、ガラスエポキシやセラミック等の絶縁性材料で形成され、少なくとも一部の電子素子が実装された第１面３１、及び、第１面３１の裏側の面である第２面３２を有する。「少なくとも一部の電子素子」として具体的には、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のスイッチング素子６１が第１面３１に実装されている。第１実施形態では、第２面３２が「通電対象部」としての直流モータ９１に面するように配置されている。

第１実施形態では、導電層４０１は、基板３０１の第１面３１に配線パターンとして形成され、スイッチング素子６１の端子が接続されている。板ばね部材１１０、１２０は、はんだ部５を介して基板３０１の導電層４０１に接合されている。なお、図１では、板ばね部材１１０、１２０とスイッチング素子６１との位置関係を模式的に示している。図３に示された位置関係、すなわち、図２の視方向で板ばね部材１１０、１２０の真後にスイッチング素子６１が配置された位置関係は、正確には図１に反映されていない。

接続端子２０は、図１における下端が直流モータ９１に接続されており、基板３０１に形成されたスルーホール３６１を貫通して基板３０１の上方に延びている。図１における接続端子２０の上端付近の箇所は、一対の板ばね部材１１０、１２０に挟持されるとともに、導電性の板ばね部材１１０、１２０を介して導電層４０１に導通する。これにより、接続端子２０は、基板３０１の導電層４０１と直流モータ９１とを電気的に接続する。

コネクタ９３８に入力される信号によりスイッチング素子６１がオンすると、外部の電源から接続端子２０を通って直流モータ９１に駆動電流が通電される。信号によりスイッチング素子６１がオフすると、電源から直流モータ９１への通電が遮断される。

次に図２〜図４を参照し、板ばね部材１１０、１２０周辺の詳細な構成について説明する。図２、図４において基板３０１の上面が、スイッチング素子６１が実装された第１面３１であり、基板３０１の下面が第２面３２である。導電層４０１は、第１面３１上に配線パターンとして形成され、図３に示すようにスイッチング素子６１の端子が接続されている。接続端子２０は銅等の導電材で円柱状に形成され、図２、図４の下方に設けられた直流モータ９１から上方に延びている。

接続端子２０は、基板３０１の導電層４０１と直流モータ９１とを板ばね部材１１０、１２０を介して電気的に接続する。基板３０１は、接続端子２０が第２面３２側から第１面３１側に貫通可能なスルーホール３６１を有している。スルーホール３６１の内径は、接続端子２０の外径よりも大きい。そのため、接続端子２０の外壁とスルーホール３６１の内壁との間に隙間が生じる。

接続端子２０を挟んで対向するように、銅等の導電材で形成された一対の板ばね部材１１０、１２０が設けられている。一対の板ばね部材１１０、１２０は実質的に同じものであり、図２には各部の符号を両方の板ばね部材１１０、１２０に分けて記す。板ばね部材１１０、１２０は、銅板等の長手方向の一端を固定部１４、他端を開放端部１８とし、その中間部を複数回折り曲げて形成されている。そして、固定部１４側から順に応力緩和部１５、延伸部１６、当接部１７及び開放端部１８が構成される。

固定部１４は、基板３０１の第１面３１においてはんだ付けにより導電層４０１に接合される。つまり、はんだ部５は、基板３０１の第１面３１において板ばね部材１１０、１２０の固定部１４に接合されている。

延伸部１６と開放端部１８とは当接部１７を頂点とするＶ字状をなしている。一対の板ばね部材１１０、１２０の固定部１４が基板３０１に接合されたとき、自由状態では当接部１７同士の間隔が接続端子２０の外径よりも小さくなるように設定される。そのため、一対の板ばね部材１１０、１２０の当接部１７同士の間隔を少し拡げた状態で接続端子２０が挿着される。このとき、当接部１７はばね力Ｆにより接続端子２０の外壁に当接し、板ばね部材１１０、１２０が両側から接続端子２０を挟持する。これにより、板ばね部材１１０、１２０と接続端子２０との間で導通可能となる。

固定部１４と延伸部１６との間には、比較的短いピッチで蛇腹折りされた応力緩和部１５が形成されている。図２に示す構成例では、応力緩和部１５は、第１要素１５１及び第２要素１５２を含む。固定部１４から直接、延伸部１６につながる場合の折曲数を１とすると、応力緩和部１５があることで折曲数が３になる。応力緩和部１５は、当接部１７に生じる応力が固定部１４に伝達されることを抑制するように、弾性によって応力を緩和する。

ここで、車両の振動等により直流モータ９１が振動し、接続端子２０から板ばね部材１１０、１２０に応力が伝わる状況を想定する。例えば特許文献１（特開２０１３−１６１５４１号公報）の従来技術のように応力緩和部が設けられていない構成では、はんだ部に応力が伝わり、歪が生じることで電気的な断線不具合の原因となる。

なお、特許文献１には本明細書の用語に対し紛らわしい用語が使われているため、誤解を防ぐように注記しておく。特許文献１における「接続端子１」は本明細書の「板ばね部材１１０、１２０」に対応し、特許文献１における「電子部品の端子２０」は本明細書の「接続端子２０」に対応する。

従来技術に対し第１実施形態の電子装置７０１は、板ばね部材１１０、１２０の固定部１４と当接部１７との間に応力緩和部１５が設けられている。したがって、接続端子２０との当接部１７、及び、基板３０１と接合されるはんだ部５に生じる応力を低減し、断線不具合を防止することができる。

また、第１実施形態では、板ばね部材１１０、１２０は導電層４０１とはんだ付けされているため、回路に過電流が流れたとき、はんだ部５が溶けて接合が外れ、ヒューズの機能を果たすことも可能である。

次に、第１実施形態に対し導電層や板ばね部材等の構成が異なる第２〜第６実施形態について、第１実施形態の図２に対応する部分断面図を参照して説明する。第２〜第６実施形態の平面視断面図及び側面図は、第１実施形態の図３、図４に対し細部を除いて同一であるか、或いは、図３、図４から容易に類推されるものであるため省略する。また、電子装置の適用状態を示す全体構成図について、第４実施形態以外は図１を援用して参照し、第４実施形態のみ図７を参照する。

（第２実施形態）
図５に示す第２実施形態の電子装置７０２では、基板３０２は、スルーホール３６２の内径が接続端子２０の外径と同程度の大きさに形成されている。接続端子２０は、スルーホール３６２に圧入されて基板３０２に固定される。つまり、圧入後の状態では、接続端子２０はスルーホール３６２に締まり嵌めの状態で嵌合している。

第１実施形態と同様に、一対の板ばね部材１１０、１２０は、基板３０２の第１面３１上に形成された導電層４０１とはんだ部５を介して電気的に接続されている。接続端子２０は、はんだ部５に接続された板ばね部材１１０、１２０の当接部１７を介して導電層４０１と導通可能である。このように第２実施形態では、スルーホール３６２と板ばね部材１１０、１２０とにより、スルーホール３６２による接続端子２０の固定機能、及び、板ばね部材１１０、１２０による接続端子２０との電気的接続機能が分担される。

（第３実施形態）
図６に示す第３実施形態の電子装置７０３では、基板３０３は、スルーホール３６３の内側面と第１面３１とに跨って導電層４０３が形成されている。導電層４０３のうち第１面３１に形成される部分にはスイッチング素子６１の端子が接続されている。スルーホール３６３内の導電層４０３は全周にわたって均一に形成されてもよく、周方向に不均一に、或いは断続的に形成されてもよい。なお、図６に示す導電層４０３はさらに第２面３２にも跨っているが、導電層４０３は第２面３２に跨って形成されなくてもよい。

スルーホール３６３の内径は、導電層４０３の内壁が接続端子２０の外壁に当接する程度の大きさに形成されている。そのため接続端子２０は、外壁がスルーホール３６３内の導電層４０３に導通可能に当接している。つまり第３実施形態では、接続端子２０は、板ばね部材１１０、１２０を介してではなく、直接に導電層４０１と直流モータ９１とを電気的に接続する。

基板３０３の第１面には、電子素子との導通とは関係なく、はんだ付けのための非導通金属層４９が形成されている。一対の板ばね部材１１０、１２０は、固定部１４が非導通金属層４９にはんだ付けされ、はんだ部５を介して基板３０３に接合される。接続端子２０は、一対の板ばね部材１１０、１２０に挟持されて固定される。このように第３実施形態では、スルーホール３６３内の導電層４０３と板ばね部材１１０、１２０とにより、導電層４０３による接続端子２０との電気的接続機能、及び、板ばね部材１１０、１２０による接続端子２０の固定機能が分担される。

（第４実施形態）
図７に、第４実施形態の電子装置７０４が適用されるブレーキ液圧制御装置９０４の全体構成を示す。第４実施形態では、スイッチング素子６１が実装された第１面３１が「通電対象部」としての直流モータ９１に面するように配置されている。接続端子２０の基板３０４側の端部は、基板３０４の第１面３１よりも直流モータ９１側（図７の下側）に位置するため、基板３０４のスルーホールは不要である。一対の板ばね部材１１０、１２０は、基板３０４の第１面３１よりも直流モータ９１側で接続端子２０に当接している。

図８に、第１実施形態の図２に相当する電子装置７０４の部分断面図を示す。基板３０４にスルーホールが無く、図８における接続端子２０の上端が基板３０４の下方に位置すること以外の構成は、第１実施形態の電子装置７０１と実質的に同じである。このように第４実施形態は、基板３０４の第１面３１側に通電対象部９１が設けられた装置構成において有効に適用される。

（第５、第６実施形態）
図９に示す第５実施形態の電子装置７０５では、基板３０５は、第３実施形態と同様にスルーホール３６５の内側面と第１面３１とに跨って導電層４０５が形成されている。第３実施形態と異なる点として、スルーホール３６５内の導電層４０５は、スルーホール３６５の中心を通る仮想平面Ｓに対して少なくとも片側（図９の左側）の内側面に形成されていればよい。第３実施形態と同様に、図９に示す導電層４０５はさらに第２面３２にも跨っているが、導電層４０５は第２面３２に跨って形成されなくてもよい。スルーホール３６５の内径は、接続端子２０の外径よりも大きく形成されており、接続端子２０はスルーホール３６５内で径方向に移動可能である。

第５実施形態の電子装置７０５は、一つの板ばね部材１１０を備える。板ばね部材１１０は、基板３０５の第１面３１上に形成された導電層４０１とはんだ部５を介して電気的に接続されている。板ばね部材１１０は、仮想平面Ｓに対して導電層４０５が形成されたスルーホール３６５の内側面の反対側（図９の右側）から、接続端子２０の外壁を導電層４０５に押し当てるように設けられている。

ここで、接続端子２０の直流モータ９１側の端部は直流モータ９１に保持されている。基板３０５に対しカバー９４側、すなわち直流モータ９１とは反対側の点に板ばね部材１１０のばね力Ｆが加わったとき、スルーホール３６における第１面３１側の開口エッジ部Ｐにおいて押圧力が強く作用する。電気的接続の観点から接続端子２０と導電層４０５との接点は一箇所でかまわない。このように第５実施形態では、一つの板ばね部材１１０で接続端子２０との電気的接続機能を実現することができる。

図１０に示す第６実施形態の電子装置７０６は、第５実施形態の電子装置７０５に対しさらに第２面３２側に、もう一つの板ばね部材１３０が追加されている。第２面３２側に電子素子が実装されていない場合、ばね部材１３０の固定部１４は、基板３０５上の非導通金属層４９にはんだ付けにより接合される。基板３０５の上下で板ばね部材１１０、１３０が接続端子２０を押圧することで、基板３０５に対する接続端子２０の位置にばらつきがあっても、接続端子２０の外壁を安定して導電層４０５に押し当てることができる。

（その他の実施形態）
（ａ）接続端子は円柱状のものに限らない。例えば図１１に示す電子装置７０９では、平角線に相当する角柱状の接続端子２９が、基板３０９に形成された矩形のスルーホール３６９を貫通して用いられている。なお、図１１のみに用いられる符号については、特許請求の範囲における参照符号としての記載を省略する。

（ｂ）上記実施形態では、板ばね部材１１０、１２０の応力緩和部１５は、板材が蛇腹折りされて構成されている。上記実施形態に図示された構成に対し、蛇腹折りの一要素の相対的長さや折曲数は適宜変更されてよい。また、蛇腹折りの他、スリットや螺旋形状により応力緩和部が構成されてもよい。

（ｃ）基板の第１面３１に実装される電子素子は、スイッチング素子に限らず、コンデンサ、コイル、抵抗等の素子であってよい。また、電子素子は、第１面３１に加えて第２面３２に実装されてもよい。

（ｄ）本発明の電子装置は、ブレーキ液圧制御装置に限らず、車両の電動パワーステアリングシステムにおける操舵アシストモータの制御装置など、接続端子を用いて「通電対象部」へ通電するあらゆる装置に適用可能である。通電対象部はモータに限らず各種の負荷や部品であってよい。特に車両に搭載される電子装置では、振動による応力がはんだ部に伝わりやすいため、本発明が有効に適用される。

本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１１０、１２０・・・板ばね部材、
１４・・・固定部、 １５・・・応力緩和部、 １７・・・当接部、
２０、２９・・・接続端子、
３０１−３０５・・・基板、 ３１・・・第１面、 ３２・・・第２面、
４０１、４０３、４０５・・・導電層、 ５・・・はんだ部、
６１・・・スイッチング素子（電子素子）、
７０１−７０６・・・電子装置、
９１・・・直流モータ（通電対象部）。

Claims (8)

1. 少なくとも一部の電子素子（６１）が実装された第１面（３１）、及び、前記第１面の裏側の面である第２面（３２）を有する基板（３０１−３０５）と、
   前記基板に形成された導電層（４０１、４０３、４０５）と、
   導電材で柱状に形成され、前記基板の前記導電層と通電対象部（９１）とを電気的に接続する接続端子（２０）と、
   導電材で形成され、ばね力により前記接続端子の外壁に当接可能な当接部（１７）を有する一つ以上の板ばね部材（１１０、１２０、１３０）と、
   前記基板の前記第１面又は前記第２面において前記板ばね部材の固定部（１４）に接合されたはんだ部（５）と、
   を備え、
   前記板ばね部材は、前記固定部と前記当接部との間に、前記当接部に生じる応力が前記固定部に伝達されることを抑制するように、弾性によって応力を緩和する応力緩和部（１５）が設けられている電子装置。
2. 前記基板（３０１、３０２、３０３、３０５）の前記第２面が前記通電対象部側に面しており、
   前記基板は、前記接続端子が前記第２面側から前記第１面側に貫通可能なスルーホール（３６１、３６２、３６３、３６５）を有している請求項１に記載の電子装置。
3. 前記板ばね部材は、前記基板の前記第１面上に形成された前記導電層（４０１）と前記はんだ部を介して電気的に接続されており、
   前記接続端子は、前記はんだ部に接続された前記板ばね部材の前記当接部を介して前記導電層と導通可能である請求項２に記載の電子装置。
4. 前記接続端子は前記スルーホール（３６２）に締まり嵌めの状態で嵌合している請求項３に記載の電子装置。
5. 前記導電層（４０３、４０５）は、少なくとも前記スルーホール（３６３、３６５）の内側面と前記第１面とに跨って形成されており、
   前記接続端子は、外壁が前記スルーホール内の前記導電層に導通可能に当接している請求項２に記載の電子装置。
6. 前記スルーホール内の前記導電層（４０５）は、前記スルーホールの中心を通る仮想平面に対して少なくとも片側の内側面に形成されており、
   前記板ばね部材（１１０、１３０）は、前記仮想平面に対して前記導電層が形成された前記スルーホールの内側面の反対側から、前記接続端子の外壁を前記導電層に押し当てるように設けられている請求項５に記載の電子装置。
7. 前記基板（３０４）の前記第１面が前記通電対象部側に面しており、
   前記板ばね部材は、前記基板の前記第１面よりも前記通電対象部側で前記接続端子に当接している請求項１に記載の電子装置。
8. 前記板ばね部材（１１０、１２０）は、前記接続端子を挟んで対向するように一対設けられている請求項１〜５、７のいずれか一項に記載の電子装置。

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