JP2023127765A - Electronic control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device.
自動車のエンジンルーム、自動二輪車等に搭載される電子制御装置は、振動、高圧水、薬品等が加わる劣悪な環境に搭載される。このため、車載用の電子制御装置には、例えば特許文献1に開示されているような、回路基板とハウジングの間を樹脂材料で充填する構造を採用しているものがある。
Electronic control devices installed in automobile engine compartments, motorcycles, etc. are installed in harsh environments where vibrations, high-pressure water, chemicals, etc. are present. For this reason, some vehicle-mounted electronic control devices employ a structure in which a resin material is filled between a circuit board and a housing, as disclosed in
近年、自動車、自動二輪車等に搭載される電子制御装置は高機能化され、これに伴って、電子制御装置に対するEMC(Electro Magnetic Compatibility)対策の要求が高まっている。EMC対策としては、電子制御装置のケース(筐体)を樹脂製から金属製に変更することにより、電磁ノイズを遮断する方法が考えられる。しかし、金属製のケースを採用した場合は、ケースに印加された静電気が電子部品にも印加され、電子部品が破損する恐れがある。 In recent years, electronic control devices installed in automobiles, motorcycles, etc. have become more sophisticated, and as a result, demands for EMC (Electro Magnetic Compatibility) measures for electronic control devices have increased. As a countermeasure against EMC, a method of blocking electromagnetic noise may be considered by changing the case (housing) of the electronic control device from resin to metal. However, if a metal case is used, the static electricity applied to the case may also be applied to the electronic components, potentially damaging the electronic components.
本発明の目的は、耐静電気放電性(耐ESD性)の高い電子制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electronic control device with high electrostatic discharge resistance (ESD resistance).
上記課題を解決するために、たとえば、特許請求の範囲に記載された構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一つを挙げるならば、電子部品及びコネクタが搭載された回路基板と、コネクタが装着される側のみ開口し、回路基板を収容するケースと、ケースの内部に充填された樹脂部と、を備える電子制御装置である。ケースは、ケースの内部に挿入される回路基板を挟み込んで支持する挟持部を有する金属製のケースである。回路基板は、GNDパターンと、GNDパターンに接続されたGNDパッドとを有し、GNDパッドは、ケースの挟持部に接触している。
In order to solve the above problems, for example, the configurations described in the claims are adopted.
The present application includes multiple means for solving the above problems, but to name one, it is possible to open only the circuit board on which electronic components and connectors are mounted, and the side to which the connector is attached, and to accommodate the circuit board. This is an electronic control device that includes a case and a resin part filled inside the case. The case is a metal case that has a holding part that holds and supports a circuit board inserted into the case. The circuit board has a GND pattern and a GND pad connected to the GND pattern, and the GND pad is in contact with the holding part of the case.
本発明によれば、耐静電気放電性の高い電子制御装置を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide an electronic control device with high resistance to electrostatic discharge.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be made clear by the following description of the embodiments.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書および図面において、実質的に同一の機能または構成を有する要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In this specification and the drawings, elements having substantially the same functions or configurations are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る電子制御装置の構成を示す分解図である。図2は、第1の実施形態に係る電子制御装置が備える回路基板の構造を示す正面図である。
図1及び図2に示すように、電子制御装置100は、電子部品1と、コネクタ2と、回路基板3と、ケース4と、シール部材5とを備えている。電子制御装置100は、自動車、自動二輪車等に搭載される車載用の電子制御装置である。ただし、電子制御装置100は、車載用以外の用途でも使用可能である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded view showing the configuration of an electronic control device according to the first embodiment. FIG. 2 is a front view showing the structure of a circuit board included in the electronic control device according to the first embodiment.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
コネクタ2は、回路基板3に搭載されている。コネクタ2は、回路基板3の一辺に近接した位置に搭載されている。以降の説明では、回路基板3の一部であって、かつ、コネクタ2が搭載された部分を、コネクタ搭載部と記載する。コネクタ2は、回路基板3に形成される電気回路と外部機器(不図示)とを電気的に接続するものである。コネクタ2は、上記電気回路の配線パターンに接続される複数の端子21と、これらの端子21を支持する絶縁性のハウジング22とを有している。各々の端子21は、金属等の導電材料によって構成され、回路基板3に半田付け等によって接続される。ハウジング22は、樹脂等の絶縁材料によって構成され、コネクタ2の本体部を形成している。コネクタ2は、例えば、インサート成形によって製造される。また、コネクタ2は、図示しないコネクタと雄雌の関係で着脱可能に構成される。
回路基板3は、例えば、プリント配線基板等によって構成される矩形の基板である。回路基板3の4つの角部は、丸みを付けた形状、すなわちラウンド形状に形成されている。回路基板3には、上述したコネクタ2の他に、電子部品1が搭載されている。電子部品1は、例えば、ADAS用又はAD用の電子制御装置に搭載される動作周波数の高いCPUなどの半導体チップを樹脂等で封止したパッケージ構造を有する半導体部品である。なお、回路基板3には、電子部品1以外の電子部品(不図示)も複数実装される。
The
回路基板3には、GND(グランド)配線を形成するGNDパターン6aと、このGNDパターン6aに接続されるGNDパッド6bとが形成されている。GNDパターン6aは、上記電気回路を形成する配線パターンの一部を構成する。また、GNDパターン6aは、コネクタ2が有する複数の端子21のうち、GND用の端子21を介して車両のアースに電気的に接続される。なお、図1及び図2においては、GNDパターン6aの一部のみ表示している。
On the
GNDパッド6bは、ケース4に対する回路基板3の挿入方向(以下、「基板挿入方向」ともいう。)において、コネクタ2が装着される側と反対側に配置されている。コネクタ2が装着される側とは、ケース4の開口40が存在する側であり、コネクタ2が装着される側と反対側とは、ケース4の壁4eが存在する側である。GNDパッド6bは、回路基板3の両面に配置されている。この場合、回路基板3は、両面プリント配線板等によって構成される。GNDパッド6bを回路基板3の両面に配置することにより、回路基板3のパッド形成部を挟持部8で支持した場合に、GNDパッド6bと挟持部8とをより確実に接触させることができる。また、GNDパッド6bは、基板挿入方向と直交する方向の両側に配置されている。具体的には、GNDパッド6bは、コネクタ2の側から見て最も遠い回路基板3の角部に配置されている。これにより、回路基板3の配線パターンのレイアウトを決めるときの自由度を高めることができる。GNDパッド6bは、例えば銅めっきによって形成されるパッドである。この場合、GNDパッド6bは、銅箔が露出した部分となる。GNDパッド6bの厚さ(めっき厚)は、パッドの剥がれ等による導通不良を抑制するという観点では、20μm以上150μm以下が好ましい。
The
ケース4は、電子部品1が搭載された回路基板3を保護するために、回路基板3を収容する金属製のケースである。金属製のケース4を採用すると、電磁ノイズを遮断する効果が得られる。ケース4は、回路基板3を収容するための空間を形成する5つの壁4a,4b,4c,4d,4eによって直方体形状に形成されている。ケース4は、回路基板3をケース4の内部に挿入するために、コネクタ2が装着される側のみ開口している。ケース4の開口40は、ケース4の壁4eと対向する位置に形成されている。また、ケース4の開口40は、この開口40を通してケース4内に回路基板3を挿入することにより、コネクタ2のハウジング22によって閉じられるようになっている。ケース4の内部には樹脂部11が充填される。樹脂部11は、例えば熱硬化性樹脂によって構成される。樹脂部11は、ケース4内に収容される電子部品1、回路基板3、及びコネクタ2の一部を樹脂材料によって封止する部分である。樹脂部11は、導電性のフィラーを含有している。
The
シール部材5は、ケース4とコネクタ2との間をシールする部材である。シール部材5は、ケース4の開口形状に合わせて長方形の環状に形成されている。シール部材5は、ケース4の開口縁とこれに対応するコネクタ2のハウジング22とによって挟み込まれることにより、シール機能を発揮する。
The
図3は、第1の実施形態に係る電子制御装置が備えるケースの構造を説明する斜視図である。
図3に示すように、ケース4は、回路基板3の挿入をガイドする基板挿入ガイド7と、この基板挿入ガイド7にガイドされてケース4の内部に挿入される回路基板3を挟み込んで支持する挟持部8とを有している。基板挿入ガイド7及び挟持部8は、ケース4の両側に位置する2つの壁4c,4dの内面に形成されている。基板挿入ガイド7及び挟持部8は、金属製のケース4と一体構造で形成されている。このため、基板挿入ガイド7及び挟持部8は、どちらも導電性を有する。
FIG. 3 is a perspective view illustrating the structure of a case included in the electronic control device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 3, the
基板挿入ガイド7は、一対のガイドレール7a,7bによって構成されている。一対のガイドレール7a,7bの一端部は、ケース4の開口40の近傍でテーパ形状に開け拡げられている。これにより、一対のガイドレール7a,7bの間に回路基板3を挿入しやすくなる。
The
挟持部8は、ケース4に対する回路基板3の挿入方向において、コネクタ2が装着される側と反対側に配置されている。つまり、挟持部8は、基板挿入方向でGNDパッド6bと同じ側に配置される。挟持部8は、一対のガイドレール7a,7bの内側に配置されるとともに、基板挿入ガイド7よりも突き出して配置されている。挟持部8の突き出し寸法は、回路基板3をケース4に収容したときに、GNDパッド6bが形成されている部位(以下、「パッド形成部」ともいう。)が挟持部8によって挟み込まれるように、回路基板3のGNDパッド6bの位置に合わせて設定されている。
The holding
挟持部8は、一対の挟持片8a,8bによって構成されている。ケース4の高さ方向において、挟持片8aはガイドレール7aの内側に配置され、挟持片8bはガイドレール7bの内側に配置されている。ガイドレール7aの内側は、ガイドレール7bと対向する側であり、ガイドレール7bの内側は、ガイドレール7aと対向する側である。また、挟持部8は、回路基板3を受け入れる入口部分にテーパ9a,9bを有している。テーパ9aは挟持片8aに形成され、テーパ9bは挟持片8bに形成されている。このように挟持部8がテーパ9a,9bを有することにより、基板挿入ガイド7に沿ってケース4内に挿入される回路基板3を挟持部8(一対の挟持片8a,8bの間)にスムーズに導き入れることができる。
The clamping
第1の実施形態に係る電子制御装置100を組み立てる場合は、ケース4の基板挿入ガイド7に沿って回路基板3をケース4内に挿入することにより、回路基板3のパッド形成部が挟持部8によって挟み込まれる。このとき、回路基板3のGNDパッド6bは挟持部8に接触した状態になる。このため、ケース4に静電気が印加された場合、この静電気は、ケース4の挟持部8と、回路基板3のGNDパターン6a及びGNDパッド6bと、コネクタ2のグランド用の端子21とを介して、最終的に車両のアースに放電される。よって、ケース4に静電気が印加された場合でも、回路基板3上の電子部品1等に静電気が印加されることがない。したがって、電子部品1等の破損を防止することができる。その結果、耐静電気放電性の高い電子制御装置100を提供することができる。
When assembling the
また、第1の実施形態に係る電子制御装置100では、回路基板3のGNDパッド6bと、回路基板3のパッド形成部を支持する挟持部8とが、コネクタ搭載部とは反対側に配置されている。これにより、シール部材5から遠い回路基板3の端部が挟持部8によって支持される。このため、電子制御装置100の耐震性を向上させることができる。
Furthermore, in the
なお、基板挿入ガイド7及び挟持部8は、必ずしもケース4と一体構造でなくてもよいが、電子制御装置100の製造を容易にするためには、一体構造であることが好ましい。また、挟持部8は、少なくとも、回路基板3のGNDパッド6bと接触(接続)する部分が導電性を有し、この導電性を有する部分を介して、GNDパッド6bとケース4とを電気的に接続する構成になっていればよい。また、基板挿入ガイド7については、必ずしも導電性を有する必要はない。以上の点は、後述する他の実施形態についても同様である。
Note that the
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係る電子制御装置の構成を示す斜視図である。図5は、図4に示す電子制御装置のA-A位置における断面構造を説明する図である。
第2の実施形態に係る電子制御装置100は、ケース4に形成された基板挿入ガイド7と、回路基板3を支持する挟持部8との寸法関係に特徴がある。具体的には、基板挿入ガイド7が回路基板3の挿入をガイドするガイド幅をt1(mm)とし、挟持部8が回路基板3を挟み込んで支持する挟持幅をt2(mm)とした場合、挟持幅t2はガイド幅t1よりも狭い。挟持幅t2は、一対のガイドレール7a,7b間の寸法で規定され、ガイド幅t1は、一対の挟持片8a,8b間の寸法で規定される。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of an electronic control device according to the second embodiment. FIG. 5 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the electronic control device shown in FIG. 4 at the AA position.
The
上述のように挟持幅t2をガイド幅t1よりも狭くした場合は、一対のガイドレール7a,7bによって回路基板3の位置を規制しながら、回路基板3のパッド形成部を一対の挟持片8a,8b間に導くことができる。このため、回路基板3のパッド形成部を挟持部8にスムーズに差し込むことができる。また、挟持幅t2を狭くすることで、回路基板3のGNDパッド6bを挟持部8に確実に接触させることができる。これにより、ケース4に静電気が印加された場合、静電気がGNDパッド6bに流れやすくなる。したがって、電子制御装置100の耐ESD信頼性を向上させることができる。
When the clamping width t2 is made narrower than the guide width t1 as described above, the position of the
(第3の実施形態)
図6は、第3の実施形態に係る電子制御装置の断面構造を説明する図である。
第3の実施形態に係る電子制御装置100は、ケース4における挟持部8の形状と、回路基板3の形状とに特徴がある。具体的には、挟持部8には、上述したテーパ9a,9bの他に、テーパ10a,10bが形成されている。テーパ9a,9bは、回路基板3を受け入れる入口部分に形成され、テーパ10a,10bは、その入口部分と反対側の終端部に形成されている。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of an electronic control device according to a third embodiment.
The
一方、回路基板3の端部3aは、上述したテーパ10a,10bの形状に沿うように楔状に形成されている。回路基板3の端部3aは、基板挿入方向において、コネクタ搭載部と反対側に位置している。そして、この楔状をなす回路基板3の端部3aが、挟持部8のテーパ10a,10bに突き当てられている。これにより、回路基板3のパッド形成部を挟持部8(一対の挟持片8a,8bの間)に挿入しやすくなる。また、回路基板3の端部3aと挟持部8のテーパ10a,10bとの突き当てにより、回路基板3を精度よく位置決めすることができる。したがって、回路基板3のGNDパッド6bをより確実に挟持部8に接触させることができる。
On the other hand, the
また、回路基板3のパッド形成部の厚み寸法を、挟持部8の挟持幅t2(図5参照)よりも大きく設定した場合でも、回路基板3の端部3aの楔形状を利用して、回路基板3のパッド形成部を挟持部8に圧入することができる。回路基板3のパッド形成部を挟持部8に圧入した構造を採用すれば、回路基板3のGNDパッド6bを挟持部8に確実に接触させ、かつ、この接触状態を安定的に維持することができる。したがって、電子制御装置100の耐ESD信頼性をより一層向上させることができる。
Furthermore, even if the thickness of the pad forming portion of the
(第4の実施形態)
図7は、第4の実施形態に係る電子制御装置の構成を示す斜視図である。図8は、図7に示す電子制御装置のB-B位置における断面構造を説明する図である。
図7及び図8に示すように、電子制御装置100のケース4には、加締め部12が形成されている。そして、一対の挟持片8a,8bの間に差し込まれた回路基板3のパッド形成部は、ケース4の外部から挟持部8を加締めて加締め部12を形成することにより、挟持部8に加締め固定されている。これにより、電子制御装置100に振動等が加わった場合でも、GNDパッド6bと挟持部8を常に接触した状態に保持することができる。したがって、電子制御装置100の耐ESD信頼性をより一層向上させることができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of an electronic control device according to the fourth embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating the cross-sectional structure of the electronic control device shown in FIG. 7 at the BB position.
As shown in FIGS. 7 and 8, the
(第5の実施形態)
図9は、第5の実施形態に係る電子制御装置が備える回路基板の構造を示す正面図である。
図9に示す第5の実施形態では、回路基板3のGNDパッド6bが、ケース4に対する回路基板3の挿入方向において、コネクタ2が装着される位置の近傍に配置され、これに応じてケース4の挟持部8(不図示)もコネクタ搭載部の近傍に配置されている。このようにGNDパッド6bと挟持部8をコネクタ2の近くに配置することにより、GNDパッド6bからGND用の端子21までの距離が短くなる。このため、ケース4に印加された静電気がGNDパターン6aを流れるときに、周辺部品に及ぼすノイズの影響を小さく抑えることができる。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a front view showing the structure of a circuit board included in the electronic control device according to the fifth embodiment.
In the fifth embodiment shown in FIG. 9, the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。たとえば、上述した実施形態では、本発明の内容を理解しやすいように詳細に説明しているが、本発明は、上述した実施形態で説明したすべての構成を必ずしも備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を、他の実施形態の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、これを削除し、または他の構成を追加し、あるいは他の構成に置換することも可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. For example, in the embodiments described above, the content of the present invention is explained in detail to make it easier to understand, but the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described in the embodiments described above. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment. Furthermore, it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to delete some of the configurations of each embodiment, add other configurations, or replace them with other configurations.
1…電子部品、2…コネクタ、3…回路基板、3a…端部、4…ケース、5…シール部材、6a…GNDパターン、6b…GNDパッド、7…基板挿入ガイド、8…挟持部、9a,9b,10a,10b…テーパ、11…樹脂部、12…加締め部、40…開口、100…電子制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記コネクタが装着される側のみ開口し、前記回路基板を収容するケースと、
前記ケースの内部に充填された樹脂部と、
を備える電子制御装置であって、
前記ケースは、前記ケースの内部に挿入される前記回路基板を挟み込んで支持する挟持部を有する金属製のケースであり、
前記回路基板は、GNDパターンと、前記GNDパターンに接続されたGNDパッドとを有し、
前記GNDパッドは、前記ケースの前記挟持部に接触している
電子制御装置。 A circuit board equipped with electronic components and connectors,
a case that is open only on the side where the connector is attached and houses the circuit board;
a resin part filled inside the case;
An electronic control device comprising:
The case is a metal case having a holding part that holds and supports the circuit board inserted into the case,
The circuit board has a GND pattern and a GND pad connected to the GND pattern,
The GND pad is in contact with the holding part of the case. Electronic control device.
請求項1に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to claim 1, wherein the holding portion and the GND pad are arranged on a side opposite to a side to which the connector is attached in a direction in which the circuit board is inserted into the case.
請求項1に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to claim 1, wherein the holding portion and the GND pad are arranged near a position where the connector is attached in a direction in which the circuit board is inserted into the case.
前記挟持部が前記回路基板を挟み込んで支持する挟持幅は、前記基板挿入ガイドが前記回路基板の挿入をガイドするガイド幅よりも狭い
請求項1又は2に記載の電子制御装置。 The case has a board insertion guide that guides insertion of the circuit board,
The electronic control device according to claim 1 or 2, wherein a holding width at which the holding portions hold and support the circuit board is narrower than a guide width at which the board insertion guide guides insertion of the circuit board.
請求項1、2又は4に記載の電子制御装置。 5. The electronic control device according to claim 1, wherein an end of the circuit board opposite to the connector mounting portion is formed into a wedge shape.
請求項1、2、4又は5に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to claim 1, wherein the holding portion has a taper at an entrance portion for receiving the circuit board and/or at an end portion opposite to the entrance portion.
請求項1~6のいずれか一項に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to any one of claims 1 to 6, wherein a portion of the circuit board where the GND pad is formed is press-fitted into the holding portion.
請求項1~6のいずれか一項に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to any one of claims 1 to 6, wherein a portion of the circuit board on which the GND pad is formed is crimped and fixed to the holding portion.
請求項1~8のいずれか一項に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to any one of claims 1 to 8, wherein the GND pad is arranged at a corner of the circuit board.
請求項1~9のいずれか一項に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to any one of claims 1 to 9, wherein the GND pads are arranged on both sides of the circuit board.
請求項1~10のいずれか一項に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to any one of claims 1 to 10, wherein the resin portion contains a conductive filler.
請求項1~11のいずれか一項に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to any one of claims 1 to 11, wherein the GND pad has a thickness of 20 μm or more and 150 μm or less.
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2022031652A Pending JP2023127765A (en) | 2022-03-02 | 2022-03-02 | Electronic control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023127765A (en) |
-
2022
- 2022-03-02 JP JP2022031652A patent/JP2023127765A/en active Pending
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