JP4825720B2 - プリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、電気部品が実装されるプリント配線板に関する。

移動体としての自動車には、一般に、ヘッドランプ及びテールランプ等のランプ類やスタータモータ及びエアコンディショナ用モータ等のモータ類等の多種多様な電子機器が搭載されている。これら電子機器に電力を供給するために、自動車は、ジャンクションブロックを適宜箇所に配置している。ジャンクションブロックは、多数のヒューズやリレー等の各種の電気回路ユニットを集約して構成されている。

なお、ジャンクションブロックは、ヒューズ、リレーやバスバーなどを有することもあることから、ヒューズブロック、リレーボックス、又は総称して電気接続箱とも呼ばれる。本明細書では、前述したヒューズブロック、リレーボックスやジャンクションブロックを、総称して以下電気接続箱と呼ぶ。

電気接続箱には、例えば、内部にリレーやヒューズ等の電気部品を収容した電源分配ユニットが装着される。電源分配ユニットにはバッテリ等からの電力が入力され、該電力は電源分配ユニット内に収容された電気部品を介して各電子機器等に出力される。また、これら電気部品はプリント配線板に実装されており、電源分配ユニットの小型化及び軽量化が図られている。

プリント配線板は、絶縁性の基板と、基板に設けられかつ所定の回路を形成した導体パターンと、基板を貫通し電気部品の端子が挿入される貫通孔と、貫通孔の周縁に設けられたランドとを備えている。

抵抗等の比較的小さな電気部品は、貫通孔に挿入され基板の表面側に突出した端子を基板の表面に近づくように折り曲げてプリント配線板に仮固定された後にはんだ付けされるので、はんだ付け工程において溶融したはんだが端子及び貫通孔近傍に吹き付けられても位置ずれすることなく所望の位置にはんだ付けされる。しかし、端子を折り曲げる際に端子の先端が導体パターンを損傷して導通不良を起こしたり、隣接する導体部と接続してショートする虞があった。

前述した問題を解決するために、次のようなプリント配線板が考案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなプリント配線板のランドは、ティアドロップ形状に形成されている。端子はランドの長手方向に沿って折り曲げられてランド内に配置されるので、導体パターンと接触することはない。
特開２００５−５１１３３号公報

前述したプリント配線板のランドはティアドロップ形状に形成されていた。即ち、貫通孔から離れた一端が先細った長円形状であり、端子を折り曲げる方向がかなり限定されてしまっていた。このため、製造設備の精度によっては端子がランド外にはみ出るように折り曲げられてしまうことがあり、また端子の貫通孔内でのがたつきによって折り曲げられた端子がランド外にはみ出てしまう虞があった。さらに、組立作業中に折り曲げられた端子が別部品と接触してランド外にはみ出してしまう虞もあった。そして、ランド外にはみ出した端子の先端が導体部を損傷して導体部が導通不良を起こしたり、隣接する導体部と接続してショートする虞があった。

したがって、本発明の目的は、端子による導体パターンの損傷を確実に防止することができるプリント配線板を提供することにある。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のプリント配線板は、絶縁性の基板と、該基板の表面に形成された導体パターンと、該導体パターンに続いて該基板の表面に形成されたランドと、該ランドの内側に設けられ、前記基板を貫通した貫通孔と、を備え、該基板に実装される電気部品の端子が該基板の裏面側から前記貫通孔に挿入され、該端子の先端が前記基板の表面に近づくように折り曲げられて前記ランドにはんだ付けされるプリント配線板において、前記基板のうち前記端子の折り曲げられた部分の周囲において、前記導体パターンが設けられていない非導体部が前記ランドの径方向外側に設けられ、該端子の折り曲げられた部分の先端が、該非導体部の内側に位置することを特徴としている。

請求項２に記載の本発明のプリント配線板は、請求項１に記載のプリント配線板において、前記非導体部が、前記貫通孔を中心として前記端子の先端に向かうに従って広がる略扇形状に形成されたことを特徴としている。

請求項１に記載の本発明のプリント配線板によれば、貫通孔を中心として折り曲げられた端子の先端に向かうにしたがって広がりかつ端子と導体パターンとの接触を阻止する非導体部を備えているので、端子の折り曲げ方向にずれが生じたり折り曲げられた端子が動かされても、端子は確実に非導体部内に位置付けられて導体パターンとの接触が阻止される。

請求項２に記載の本発明のプリント配線板によれば、非導体部が貫通孔を中心とした略扇形状に形成されているので、非導体部を必要最低限の大きさに形成することができる。また扇形状に形成することによって貫通孔の周縁全体が非導体部で囲まれることがなく、基板の表面側で導体パターンと貫通孔に挿入された端子とを接続することができる。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明は、前記基板のうち前記端子の折り曲げられた部分の周囲において、前記導体パターンが設けられていない非導体部が前記ランドの径方向外側に設けられ、該端子の折り曲げられた部分の先端が、該非導体部の内側に位置する。従って、端子の先端による導体パターンの損傷を防止して導体パターンの導通不良を防止することができ、また、折り曲げられた端子が隣接する導体パターンと接続してショートするのを防止することができる。

請求項２に記載の本発明は、非導体部が貫通孔を中心とした略扇形状に形成されているので、非導体部を必要最低限の大きさにすることができ、導体パターンを設計する際に非導体部による制限を最小限にすることができる。さらに、貫通孔の周縁全体が非導体部で囲まれることがなく基板の表面側で導体パターンと貫通孔に挿入された端子とを接続することができるので、導体パターン設計の際の制限を緩和することができる。

以下、本発明の一実施形態にかかるプリント配線板１ａを図１ないし図５を参照して説明する。本発明の一実施形態にかかるプリント配線板１ａは、例えば、自動車に搭載される電気接続箱に収容される電源分配ユニット１０に用いられ、図２に示すようにＰＣＢ（printed circuit board）アッシー１１を構成する。

電源分配ユニット１０は、図１に示すように、ＰＣＢアッシー１１と、ＰＣＢアッシー１１を収容するケース４１とを備えている。ＰＣＢアッシー１１は、一対のプリント配線板１ａ、１ｂと導体板８とからなる平板状の基板部９（図４）と、基板部９にそれぞれ取り付けられるリレー２１、電気部品としての抵抗２２及び端子板２３と、端子板２３が取り付けられるコネクタブロック３１ａ、３１ｂとを備えている。

基板部９は、図４に示すように、一対のプリント配線板１ａ、１ｂと、一対のプリント配線板１ａ、１ｂの間に配置される導体板８とを備え、それぞれが互いに重ね合わされて一体に形成されている。一対のプリント配線板１ａ、１ｂは互いに略同一構成であるので、代表して一方のプリント配線板１ａ（以下、単にプリント配線板１ａとよぶ）について説明する。

プリント配線板１ａは、リレー２１や抵抗２２が実装されるとともに、図４に示すように、絶縁性の基板２と、基板２の表面２ａに設けられかつ所定の回路を形成した導体パターン６と、基板２を貫通した貫通孔４とを備えている。基板２は、絶縁性の合成樹脂等から形成されている。基板２は、平板状に形成されかつ平面形状が矩形状に形成されている。

導体パターン６は、銅等の導電性の金属から薄膜状に形成され、図４に示すように基板２の表面２ａに張り付けられている。導体パターン６は、平面形状が略矩形状に形成されている。なお、導体パターン６は構成する回路によって様々な形状に形成されるものであり、本発明においては導体パターン６はどんな形状に形成されていてもよい。

導体パターン６の表面（及び基板２の導体パターン６が設けられていない表面２ａ）には、熱硬化性エポキシ樹脂からなるソルダレジスト層６ａが形成されている。ソルダレジスト層６ａは、はんだ付け時に導体パターン６にはんだが付着することを防止するとともに、導体パターン６を覆うことによって絶縁層として機能しまた導体パターン６の腐食を防止する。

貫通孔４は、図４に示すように、基板２を貫通するとともに、プリント配線板１ａと重ね合わされる導体板８及び他方のプリント配線板１ｂ（以下、単にプリント配線板１ｂとよぶ）の基板２を貫通している。貫通孔４は、平面形状が略円形状に形成され、複数設けられている。貫通孔４には、それぞれ、後述するリレー２１の接続端子２１ｂ、抵抗２２の端子としてのリード線２２ｂ及び端子板２３の接続部２３ｂのいずれかが挿入される（図４は、リード線２２ｂが挿入された貫通孔４を示している）。貫通孔４の内径は、挿入される接続端子２１ｂ、リード線２２ｂ及び接続部２３ｂの外径より若干大きく形成されている。貫通孔４は所謂スルーホールであり、貫通孔４の内面全体には銅めっきによるめっき層４ａが形成されている。貫通孔４の周縁には、めっき層４ａと一体に形成されたランド７が設けられている。

ランド７は、銅等の導電性の金属から薄膜状に形成され、基板２の表面２ａに張り付けられている。ランド７は、平面形状が円環状に形成され、導体パターン６に連なって設けられて導体パターン６と電気的に接続されている。ランド７の表面は外部に露出され、プリント配線板１ａにリレー２１、抵抗２２及び端子板２３がはんだ付けされる際にはんだが付着する。ランド７は、貫通孔４に挿入されたリレー２１の接続端子２１ｂ、抵抗２２のリード線２２ｂ及び端子板２３の接続部２３ｂとはんだ付けされる。

導体板８は、銅等の導電性の金属から形成されている。導体板８は、平板状に形成されかつ全体の平面形状が矩形状に形成されている。導体板８の全体の平面形状は、それぞれのプリント配線板１ａ、１ｂの基板２の平面形状と略等しく形成されている。導体板８は複数に分断されて所定の回路を形成している。導体板８の互いに相対する一対の外面は、それぞれ、プリント配線板１ａ、１ｂの基板２の裏面２ｂと重ね合わされる。導体板８は、貫通孔４内に施されためっき層４ａによってプリント配線板１ａ、１ｂのランド７と電気的に接続される。

前述した構成の基板部９には、リレー２１の接続端子２１ｂ、抵抗２２のリード線２２ｂ及び端子板２３の接続部２３ｂが、プリント配線板１ｂ側からプリント配線板１ａ側に向かって貫通孔４に挿入される。そして、接続端子２１ｂ、リード線２２ｂ及び接続部２３ｂがプリント配線板１ａ側（即ち、プリント配線板１ａの基板２の表面２ａ）に突出し、後述するリレー２１のリレー本体２１ａ、抵抗２２の抵抗本体２２ａ及び端子板２３の端子部２３ａが基板部９のプリント配線板１ｂ側に配置される。

そして、リレー２１は、リレー本体２１ａが図示しない押圧手段によってプリント配線板１ｂ側からプリント配線板１ａ側に押さえられ、基板部９上に仮固定される。端子板２３は、予めコネクタブロック３１ａ、３１ｂに取り付けられてこのコネクタブロック３１ａ、３１ｂが基板部９にねじ留めされて、基板部９上に仮固定される。その後、リレー２１及び端子板２３ははんだ付けされる。

抵抗２２は、プリント配線板１ａ側に突出したリード線２２ｂが基板２の表面２ａに近づく方向かつ一つの抵抗２２のリード線２２ｂ同士が互いに近づく方向に折り曲げられて基板部９上に仮固定された後にはんだ付けされる。プリント配線板１ａは、貫通孔４を中心として折り曲げられたリード線２２ｂの先端に向かうにしたがって広がりかつ折り曲げられたリード線２２ｂと導体パターン６との接触を阻止する非導体部５を備えている。

非導体部５は、プリント配線板１ａの基板２の表面２ａに設けられている。非導体部５は、基板２の導体パターン６が設けられていない表面２ａの一部であり、非導体部５の表面には前述したソルダレジスト層６ａが形成されている。非導体部５は、図３等に示すように、抵抗２２のリード線２２ｂが挿入される貫通孔４の近傍に、ランド７と接触するように設けられている。非導体部５は、リード線２２ｂの折り曲げられる方向に沿って設けられている。非導体部５は、貫通孔４を中心する略扇形状に形成されている。非導体部５内には、折り曲げられたリード線２２ｂの全長が位置付けられる。

前述した構成の非導体部５は、導体パターン６作成工程において簡単に作成することができる。例えば、導体パターン６を作成する部分にマスキングをしてエッチングする場合には、非導体部５を作成する部分はマスキングを行わなければよい。

また、非導体部５は、近傍の導体パターン６の形状により様々な形状に形成される。例えば、扇形状に形成された非導体部５は、近傍の導体パターン６が形成されていない基板２の表面２ａと連なって、例えば図５中、左側に示された二つの非導体部５のような形状に形成されてもよい。このような形状であっても、勿論扇形状の非導体部５と同様に機能する。

リレー２１は、直方体状のリレー本体２１ａと、リレー本体２１ａの一つの外面から突出した複数の接続端子２１ｂとを備えている。接続端子２１ｂは、鋼材等の金属から形成されている。接続端子２１ｂが前述のように貫通孔４に挿入され、基板部９のプリント配線板１ａ側に突出しランド７とはんだ付けされて、リレー２１はプリント配線板１ａに実装される。

抵抗２２は、略円柱状の抵抗本体２２ａと、抵抗本体２２ａの長手方向の両端から突出した一対のリード線２２ｂとを備えている。リード線２２ｂは、スズめっきされた銅等の金属から形成されている。リード線２２ｂが前述のように貫通孔４に挿入されてプリント配線板１ａ側に突出し、このリード線２２ｂが折り曲げられてランド７とはんだ付けされて、抵抗２２はプリント配線板１ａに実装される。

端子板２３は、導電性の板金等から形成され、複数設けられている。端子板２３は、基板部９と、電源分配ユニット１０に取り付けられるヒューズや電気接続箱のワイヤハーネスのコネクタとを電気的に接続する。端子板２３は、長手方向の一端に設けられかつ電源分配ユニット１０外に露出される端子部２３ａと、長手方向の他端に設けられかつ基板部９と電気的に接続される接続部２３ｂとを備えている。接続部２３ｂが前述のように貫通孔４に挿入され、基板部９のプリント配線板１ａ側に突出しランド７とはんだ付けされて、端子板２３は基板部９と電気的に接続される。端子部２３ａは、ヒューズの接続端子やワイヤハーネスのコネクタの端子金具等と電気的に接続される。

コネクタブロック３１ａ、３１ｂは、絶縁性の合成樹脂等から形成されている。コネクタブロック３１ａ、３１ｂは、基板部９のプリント配線板１ｂ側にねじ留めされて固定されている。コネクタブロック３１ａ、３１ｂは、基板部９の幅方向の両端部（図１中、上下方向）にそれぞれ配置され、基板部９の長手方向全体に亘って設けられている。

一方のコネクタブロック３１ａ（図１中、上側）は、略平板状に形成された本体部と、本体部を貫通した端子孔と、本体部の長手方向の両端に設けられかつ本体部から立設された立設部とを備えている。一方のコネクタブロック３１ａは、端子孔に端子板２３の端子部２３ａを通した状態で本体部が基板部９の表面に対して直交しかつ本体部が基板部９の長手方向に平行になるように配置される。

他方のコネクタブロック３１ｂ（図１中、下側）は、略平板状に形成された本体部と、本体部を貫通した端子孔とを備えている。他方のコネクタブロック３１ｂは、端子孔に端子板２３の端子部２３ａを通した状態で本体部が基板部９の表面に対して直交しかつ本体部が基板部９の長手方向に平行になるように配置される。

ケース４１は、図１に示すように、上ケース４２と、下ケース４３とを備えている。上ケース４２は、上壁と、上壁の周縁に連なる周壁とを備え、扁平な箱状に形成されている。上壁は、上壁を貫通して設けられかつ一方のコネクタブロック３１ａの端子孔を通った端子板２３の端子部２３ａが挿入される複数の露出孔と、ヒューズ装着部４４と、コネクタフード４５とを備えている。ヒューズ装着部４４は、上壁の長手方向の一端に設けられている。ヒューズ装着部４４にはヒューズが装着され、このヒューズは露出孔に挿入された端子部２３ａと電気的に接続される。

コネクタフード４５は、上壁の長手方向の他端に設けられている。コネクタフード４５は、フード状に形成され、上壁に連なりかつ周壁と反対方向に突設されている。コネクタフード４５内には、露出孔に挿入された端子板２３の端子部２３ａが突出する。コネクタフード４５には電源分配ユニット１０の上側（図１中、上側）からワイヤハーネスのコネクタが取り付けられ、端子板２３は該コネクタの端子金具を介して外部と電気的に接続される。

下ケース４３は、略平坦な底壁と、底壁の周縁に連なる周壁と、周壁と連なる複数の隔壁とを備えて、箱状に形成されている。底壁は、底壁を貫通して設けられかつ他方のコネクタブロック３１ｂの端子孔を通った端子板２３の端子部２３ａが挿入される複数の露出孔と、周壁の一部と隔壁とから形成されるコネクタフード４６とを備えている。

コネクタフード４６は、底壁の長手方向に沿って複数が並んで設けられている。コネクタフード４６は、フード状に形成され、取り付けられる上ケース４２から離れる方向に突設されている。コネクタフード４６内には、露出孔に挿入された端子板２３の端子部２３ａが突出する。コネクタフード４６には電源分配ユニット１０の下側（図１中、下側）からワイヤハーネスのコネクタが取り付けられ、端子板２３は該コネクタの端子金具を介して外部と電気的に接続される。

前述した構成のケース４１は、下ケース４３の周壁に上ケース４２の周壁が重なるように取り付けられてケース状に組み立てられ、内部にＰＣＢアッシー１１を収容する。

前述した構成の電源分配ユニット１０を組み立てる際には、まず、基板部９の貫通孔４にプリント配線板１ｂ側からプリント配線板１ａ側に向かって、リレー２１の接続端子２１ｂ、抵抗２２のリード線２２ｂ及び予めコネクタブロック３１ａ、３１ｂに取り付けられた端子板２３の接続部２３ｂを挿入して、リレー２１、抵抗２２及び端子板２３を基板部９上に載置する。

リレー２１及び端子板２３を、前述のように基板部９上に仮固定する。抵抗２２は、プリント配線板１ａ側に突出したリード線２２ｂを折り曲げて基板部９上に仮固定する。折り曲げられたリード線２２ｂは、図３及び図４に示すように、非導体部５内に位置付けられる。非導体部５は貫通孔４を中心とした扇形状に形成されており、リード線２２ｂが製造工程の精度により所定の方向から多少ずれて折り曲げられたり折り曲げられた後で動かされても確実に非導体部５内に位置付けられる（図３中、一点鎖線で示す）。リード線２２ｂは導体パターン６と接触せず、導体パターン６を傷つけることがない。

続いて、周知のフロー方式によってはんだ付けを行う。プリント配線板１ａのランド７及び貫通孔４に挿入された接続端子２１ｂ、リード線２２ｂ及び接続部２３ｂに向かってはんだ漕から溶融したはんだを吹き付けて、リレー２１、抵抗２２及び端子板２３をランド７にはんだ付けしてプリント配線板１ａに実装して、ＰＣＢアッシー１１を組み立てる。

ＰＣＢアッシー１１に下ケース４３と上ケース４２とを取り付け、ヒューズ装着部４４にヒューズを取り付けて、電源分配ユニット１０を組み立てる。このような電源分配ユニット１０には、複数の端子板２３のうち一つの端子板２３ｃにバッテリ等からの電力が入力され、該電力は電源分配ユニット１０内に収容されたリレー２１、抵抗２２やヒューズ等を介して他の端子板２３ｄの一部から各電子機器等に出力される。

本実施形態においては、貫通孔４を中心として折り曲げられたリード線２２ｂの先端に向かうにしたがって広がりかつリード線２２ｂと導体パターン６との接触を阻止する非導体部５を備えているので、リード線２２ｂの折り曲げ方向にずれが生じたり折り曲げられたリード線２２ｂが動かされても、リード線２２ｂは確実に非導体部５内に位置付けられて導体パターン６との接触が阻止される。したがって、リード線２２ｂの先端による導体パターン６の損傷を防止して導体パターン６の導通不良を防止することができ、また、折り曲げられたリード線２２ｂが隣接する導体パターン６と接続してショートするのを防止することができる。

非導体部５が貫通孔４を中心とした略扇形状に形成されているので、非導体部５を必要最低限の大きさにすることができ、導体パターン６を設計する際に非導体部５による制限を最小限にすることができる。さらに、貫通孔４の周縁全体が非導体部５で囲まれることがなくプリント配線板１ａの基板２の表面２ａ側で導体パターン６と貫通孔４に挿入されたリード線２２ｂとを接続することができるので、導体パターン６設計の際の制限をさら緩和することができる。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態にかかるプリント配線板を備えたＰＣＢアッシーが用いられた電源分配ユニットを示す正面図である。 図１に示されたＰＣＢアッシーの背面図である。 図２に示されたＡ部の拡大図である。 図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図２に示された非導体部と異なる形状の非導体部を示す正面図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ プリント配線板
２ 基板
２ａ 表面
４ 貫通孔
５ 非導体部
６ 導体パターン
２２ 抵抗（電気部品）
２２ｂ リード線（端子）

Claims (2)

1. 絶縁性の基板と、
   該基板の表面に形成された導体パターンと、
   該導体パターンに続いて該基板の表面に形成されたランドと、
   該ランドの内側に設けられ、前記基板を貫通した貫通孔と、を備え、
   該基板に実装される電気部品の端子が該基板の裏面側から前記貫通孔に挿入され、該端子の先端が前記基板の表面に近づくように折り曲げられて前記ランドにはんだ付けされるプリント配線板において、
   前記基板のうち前記端子の折り曲げられた部分の周囲において、前記導体パターンが設けられていない非導体部が前記ランドの径方向外側に設けられ、該端子の折り曲げられた部分の先端が、該非導体部の内側に位置することを特徴とするプリント配線板。
2. 前記非導体部が、前記貫通孔を中心として前記端子の先端に向かうに従って広がる略扇形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。

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