JP6007358B2 - 回路基板および車両用ブレーキ液圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子回路を有する回路基板および車両用ブレーキ液圧制御装置に関する。

車両用ブレーキ液圧制御装置の制御ユニット等に用いられる回路基板には、センサ等の電気部品の端子が接続される板状の電極部が設けられている。そして、電極部に電気部品の端子を押し付けることで、電子回路に電気部品を電気的に接続することができる。

前記した回路基板の電極部としては、基板の表面に設けられたランドにパッドをはんだ付けしたものがある。
パッドをランドにはんだ付けする場合は、ランドの表面にペースト状のはんだを塗布し、はんだ層にパッドを重ねた後に、基板を加熱するリフロー方式が用いられている。

以下の特許文献１には、パッドをランドにはんだ付けする工程において、溶融したはんだ層の表面張力がパッドに作用することで、パッドがランドの直上に移動するセルフアライメント効果について記載されている。

特許第４６１８２９８号公報

前記したように、パッドをランドにはんだ付けするときに、はんだ層のセルフアライメント効果によって、パッドをランドの直上に移動させることができるが、パッドがランドの直上に配置されると、はんだ層の表面張力がパッドに作用していない状態となる。したがって、パッドがランドの直上に配置され、かつ、はんだ層が溶融している状態で、基板に衝撃や振動が生じると、パッドがランドに対して移動し易いという問題がある。

本発明は、前記した問題を解決し、パッドをランドに精度良く重ねて接合することができる回路基板およびその回路基板を備える車両用ブレーキ液圧制御装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、基板と、前記基板に設けられた電極部と、を有する回路基板である。前記電極部は、前記基板の表面に設けられた四角形状のランドと、前記ランドの表面全体に積層されたはんだ層と、前記はんだ層の表面に接合された四角形状のパッドと、を備えている。前記電極部を平面視したときに、前記パッドの四辺が前記ランドの四辺に重なっている。また、前記電極部の表面の四隅のそれぞれには、前記はんだ層が露出した露出部が形成されており、前記各露出部が同一形状に形成されている。

本発明では、回路基板の製造工程において、ランド、はんだ層およびパッドを重ねた状態で基板を加熱すると、溶融したはんだ層のセルフアライメント効果によって、パッドがランドの直上に配置され、パッドの四辺とランドの四辺とが重なる。これにより、電極部の表面の四隅のそれぞれに同一形状の露出部が形成される。また、各露出部では、溶融したはんだ層がパッドの角部の外側に流れる。
そして、はんだ層が溶融しているときには、はんだ層の表面張力によって、各露出部からパッドに対して、パッドの対角線に沿って押圧力が均等に作用する。また、はんだ層が固まるときには、はんだ層の表面張力によって、各露出部からパッドに対して、パッドの対角線に沿って引張力が均等に作用する。
このように、本発明では、パッドがランドの直上に配置され、かつ、はんだ層が溶融している状態において、パッドの各角部に対してはんだ層から押圧力または引張力が均等に作用するため、基板に衝撃や振動が作用した場合でも、パッドがランドに対して移動するのを防ぐことができる。

前記した回路基板では、前記パッドが四角形状である場合には、四つの角部を均等に面取りすることで、パッドをはんだ層に重ねたときに、電極部の四隅のそれぞれに同一形状の露出部を形成することができる。そして、パッドの角部は、直線状のＣ面取りや円弧状のＲ面取り等に加工することができ、電極部の設計の自由度を高めることができる。

本発明の他の構成は、基板と、前記基板に設けられた電極部と、を有する回路基板である。前記電極部は、前記基板の表面に設けられた四角形状のランドと、前記ランドの表面全体に積層されたはんだ層と、前記はんだ層の表面に接合された円形状のパッドと、を備えている。前記電極部を平面視したときに、前記パッドの外周線が前記ランドの四辺に内接している。そして、前記電極部の表面の四隅のそれぞれには、前記はんだ層が露出した露出部が形成されており、前記各露出部が同一形状に形成されている。

前記した本発明の他の構成では、回路基板の製造工程において、パッドの外周線とランドの四辺とが内接すると、電極部の表面の四隅のそれぞれに同一形状の露出部が形成され、各露出部では溶融したはんだ層がパッドの外側に流れる。
これにより、はんだ層が溶融しているときには、各露出部からパッドに対して押圧力が均等に作用する。また、はんだ層が固まるときには、各露出部からパッドに対して引張力が均等に作用する。
したがって、本発明の他の構成では、パッドがランドの直上に配置され、かつ、はんだ層が溶融している状態において、パッドに対してはんだ層から四方向に押圧力または引張力が均等に作用する。そのため、基板に衝撃や振動が作用した場合でも、パッドがランドに対して移動するのを防ぐことができる。

本発明の他の構成は、基板と、前記基板に設けられた電極部と、を有する回路基板である。前記電極部は、前記基板の表面に設けられた四角形状のランドと、前記ランドの表面全体に積層されたはんだ層と、前記はんだ層の表面に接合された四角形状のパッドと、を備えている。前記電極部を平面視したときに、前記パッドの四辺が前記ランドの四辺に重なる。また、前記電極部の表面の四辺のそれぞれには、前記はんだ層が露出した露出部が形成され、前記各露出部は各辺の中間部に形成されており、前記各露出部が同一形状に形成されている。

前記した本発明の他の構成では、回路基板の製造工程において、パッドの四辺とランドの四辺とが重なると、電極部の表面の四辺のそれぞれに同一形状の露出部が形成され、各露出部では溶融したはんだ層がパッドの外側に流れる。
これにより、はんだ層が溶融しているときには、各露出部からパッドの各辺の中間部に対して押圧力が均等に作用する。また、はんだ層が固まるときには、各露出部からパッドの各辺の中間部に対して引張力が均等に作用する。
したがって、本発明の他の構成では、パッドがランドの直上に配置され、かつ、はんだ層が溶融している状態において、パッドの各辺の中間部に対してはんだ層から押圧力または引張力が均等に作用する。そのため、基板に衝撃や振動が作用した場合でも、パッドがランドに対して移動するのを防ぐことができる。

なお、前記した回路基板は、車両用ブレーキ液圧制御装置に適用することができる。車両用ブレーキ液圧制御装置は、ブレーキ液路が形成された基体と、前記基体に取り付けられた電子制御ユニットと、を有し、前記電子制御ユニットが前記回路基板を備えている。

本発明の回路基板および車両用ブレーキ液圧制御装置では、パッドがランドの直上に配置され、かつ、はんだ層が溶融しているときに、パッドに対して四方向から押圧力または引張力が均等に作用するため、基板に衝撃や振動が作用した場合でも、パッドがランドに対して移動するのを防ぐことができる。したがって、本発明では、パッドをランドに対して精度良く重ねて接合することができる。

第一実施形態の車両用ブレーキ液圧制御装置を示した分解斜視図である。 （ａ）は第一実施形態の電極部を示した平面図、（ｂ）は第一実施形態の回路基板および圧力センサを示した側面図である。 第一実施形態の電極部を示した図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。 第一実施形態の電極部において、パッドをはんだ層に接合する前の状態を示した斜視図である。 （ａ）は第一実施形態における電極部の他の構成を示した平面図、（ｂ）は第二実施形態の電極部を示した平面図である。 第三実施形態の電極部を示した図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。

［第一実施形態］
第一実施形態では、本発明の回路基板を備えた電子制御ユニットを有する車両用ブレーキ液圧制御装置について説明する。
以下の説明では、最初に車両用ブレーキ液圧制御装置の全体構成を説明した後に、回路基板について詳細に説明する。

図１に示す車両用ブレーキ液圧制御装置Ｕは、自動二輪車、自動三輪車、オールテレーンビークル（ＡＴＶ）、自動四輪車等の車両に好適に用いられる。
車両用ブレーキ液圧制御装置Ｕは、車輪ブレーキの各ホイールシリンダに付与するブレーキ液圧を適宜制御することで、アンチロックブレーキ制御、車両の挙動を安定化させる横滑り制御およびトラクション制御等を実行し得るものである。
なお、車両用ブレーキ液圧制御装置Ｕは、エンジン（内燃機関）のみを動力源とする自動車のほか、モータを併用するハイブリッド自動車やモータのみを動力源とする電気自動車・燃料電池自動車等にも搭載することができる。

車両用ブレーキ液圧制御装置Ｕは、金属製の略直方体の基体１を有している。基体１には、圧力センサ２、電磁弁３、リザーバ５、ポンプ６、モータ７等の各種部品が組み付けられる。また、基体１の一面１ａには電子制御ユニット８が取り付けられる。

基体１の内部には、ブレーキ液の液圧路が形成されている。また、基体１には、圧力センサ２、電磁弁３、リザーバ５、ポンプ６、モータ７等が装着される穴が形成されている。さらに、基体１には、マスタシリンダに通じる配管が接続される入口ポート、ホイールシリンダに至る配管が接続される出口ポートが形成されている。なお、基体１の穴同士は、直接に、あるいは基体１の内部に形成された液圧路を介して互いに連通している。

圧力センサ２は、基体１の液圧路内のブレーキ液圧を測定する電気部品である。圧力センサ２は、図２（ｂ）に示すように、円筒状のセンサハウジング２ａを有している。センサハウジング２ａの基部は、基体１の一面１ａに形成された取付穴１ｂに挿入されている。また、センサハウジング２ａの先端部は取付穴１ｂから突出している。

圧力センサ２の先端面２ｂには、四本の端子２ｃが突出している。端子２ｃは、金属製の円筒状の部材であり、先端部は半球状に閉じられている。四本の端子２ｃは正方行列状に配置されている（図２（ａ）参照）。

端子２ｃの内部には、コイルばねが圧縮状態で収容されている。端子２ｃの先端部は、コイルばねの押圧力によって、センサハウジング２ａの先端面２ｂから突出する方向に付勢されている。

センサハウジング２ａ内には、液圧路内のブレーキ液圧を測定する検出部（図示せず）が収容されている。検出部は、ブレーキ液圧の測定値を電気信号に変換し、その電気信号を、端子２ｃを通じて出力する。

電子制御ユニット８は、図１に示すように、回路基板１０と、回路基板１０を収容するハウジング９と、を備えている。
ハウジング９は、基体１の一面１ａから突出する電磁弁３や圧力センサ２等の電気部品を覆った状態で、基体１の一面１ａに固着される合成樹脂製の箱体である。
ハウジング９の内部空間の裏側（基体１側）の領域には、電磁弁３や圧力センサ２等の電気部品が収容される。また、ハウジング９の内部空間の表側の領域には、回路基板１０が収容される。

回路基板１０は、圧力センサ２等の各種センサから得られた情報や、予め記憶させておいたプログラムに基づいて、電磁弁３やモータ７等の電気部品の作動を制御する。

回路基板１０は、合成樹脂製の長方形の基板１１を有している。図２（ａ）に示すように、基板１１の面には、半導体チップなどの電子部品（図示せず）が取り付けられるとともに、各電子部品を電気的に接続する配線１２がプリントされることで、電子回路１３が設けられている。

電子回路１３には、図２（ｂ）に示すように、圧力センサ２の各端子２ｃが接続される電極部２０が設けられている。電極部２０は、基板１１の一面１１ａ（基体１側の面）に設けられている。

図２（ａ）に示すように、四つ一組の電極部２０に対して、圧力センサ２の各端子２Ｃが接続される。四つの電極部２０は正方行列状に配置されている。そして、各電極部２０の表面に各端子２ｃの先端部がそれぞれ押し付けられることで、電子回路１３に圧力センサ２が電気的に接続される（図２（ｂ）参照）。

電極部２０は、図３（ａ）に示すように、基板１１の一面１１ａに設けられたランド２１（図４参照）と、ランド２１上に重ねられたはんだ層２２と、はんだ層２２上に重ねられたパッド２３と、を備えている。電極部２０は、パッド２３をランド２１上にはんだ付けすることで形成されている。
電極部２０は、図３（ｂ）に示すように、平面視したときに正方形に形成されている。また、電極部２０の表面の四隅のそれぞれには、露出部２４が形成されている。露出部２４では、はんだ層２２が表面側に露出している。

ランド２１は、図４に示すように、基板１１の一面１１ａにプリントされた正方形の金属箔である。ランド２１には、基板１１の一面１１ａにプリントされた配線１２が接続されている。
ランド２１の表面全体がはんだ層２２によって覆われている。すなわち、ランド２１の表面には、正方形のはんだ層２２が重ねられている。そして、はんだ層２２を平面視したときに、はんだ層２２の四辺がランド２１の四辺に重なっている。

パッド２３は、図３（ｂ）に示すように、四角形状の金属板である。なお、第一実施形態の四角形状とは、四つの角部が面取りされている形状も含んでいる。
パッド２３は、はんだ層２２の表面に重ねられている。そして、パッド２３を平面視したときに、パッド２３の四辺がはんだ層２２およびランド２１の四辺に重なっている。また、パッド２３の四辺の各側面は、はんだ層２２の各側面の表側に露出している。

パッド２３は、正方形の金属板の四つの角部を均等に面取りしたものである。金属板の角部を面取りする前の状態では、金属板の各辺の長さがランド２１の各辺の長さと同一である。第一実施形態のパッド２３の角部２３ａは、パッド２３の一辺に対して直線状に切削されている。このように、パッド２３の角部２３ａはＣ面取りされている。

パッド２３をはんだ層２２に重ねた状態では、パッド２３の各角部２３ａがはんだ層２２の各角部よりも小さいため、電極部２０の表面の四隅のそれぞれに、はんだ層２２が露出した露出部２４が形成される。
パッド２３の各角部２３ａは均等に面取りされているため、各露出部２４は平面視したときに同一形状の直角二等辺三角形に形成されている。
パッド２３をランド２１にはんだ付けするときに、各露出部２４にはんだ層２２の一部が流入しており、パッド２３の各角部２３ａの外側にはんだ層２２の一部が配置されている（図３（ａ）参照）。

次に、図３（ａ）に示す回路基板１０の製造工程において、リフロー方式のはんだ付けによって電極部２０を形成する手順について説明する。

まず、図４に示すように、基板１１の一面１１ａに設けられたランド２１の表面全体にペースト状のはんだを塗布して、ランド２１の表面全体にはんだ層２２を積層する。さらに、はんだ層２２の表面にパッド２３を重ねる。なお、パッド２３の四辺とランド２１の四辺とがそれぞれ同じ方向に配置されるように、パッド２３をはんだ層２２の表面に配置する。

続いて、ランド２１、はんだ層２２およびパッド２３を重ねた状態で、基板１１を加熱する。これにより、はんだ層２２が溶融し、はんだ層２２の表面にパッド２３が浮いた状態となる。
このとき、図３（ｃ）に示すように、溶融したはんだ層２２の表面張力がパッド２３に作用することで、パッド２３がランド２１の直上に移動するセルフアライメント効果が生じる。これにより、図３（ｂ）に示すように、パッド２３を平面視したときに、パッド２３の四辺がはんだ層２２およびランド２１の四辺に重なる。また、パッド２３の各角部の外側の四箇所には、平面視したときに同一形状の露出部２４が形成される。

また、各露出部２４では、溶融したはんだ層２２の表面張力によって、はんだ層２２がパッド２３の角部２３ａの側面に沿って上方に流れる。これにより、図３（ａ）に示すように、各露出部２４の上部にはんだ層２２の一部が流入し、パッド２３の各角部２３ａの側方にはんだ層２２の一部が配置される。
各露出部２４内のはんだ層２２は、図３（ｂ）に示すように、平面視したときに同一形状であり、かつ、各露出部２４内のはんだ層２２の容積も同一である。

はんだ層２２が溶融しているときには、はんだ層２２の表面張力によって、各露出部２４からパッド２３に対して、パッド２３の対角線に沿って押圧力が均等に作用する（図３（ｃ）参照）。すなわち、パッド２３の四つの角部２３ａからパッド２３の中心部に向けて、矢印Ｐ１の方向に押圧力が均等に作用する。

また、基板１１が冷却され、はんだ層２２が固まるときには、はんだ層２２の表面張力によって、各露出部２４からパッド２３に対して、パッド２３の対角線に沿って引張力が均等に作用する（図３（ｃ）参照）。すなわち、パッド２３の中心部から四つの角部２３ａに向けて、矢印Ｐ２の方向に引張力が均等に作用する。

そして、はんだ層２２が固まることで、はんだ層２２がランド２１の表面に接合されるとともに、パッド２３がはんだ層２２の表面に接合される。これにより、パッド２３がはんだ層２２によってランド２１に接合される。

以上のような回路基板１０では、図３（ｂ）に示すように、パッド２３がランド２１の直上に配置され、かつ、はんだ層２２が溶融している状態では、パッド２３の各角部２３ａに対して、各露出部２４内のはんだ層２２から押圧力または引張力が均等に作用する。そのため、パッド２３をランド２１にはんだ付けするときに、基板１１に衝撃や振動が作用した場合でも、パッド２３がランド２１に対して移動するのを防ぐことができる。

以上、本発明の第一実施形態について説明したが、本発明は前記第一実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
第一実施形態の回路基板１０では、図３（ｂ）に示すように、パッド２３の四つの角部２３ａを直線状に面取り（Ｃ面取り）しているが、図５（ａ）に示すように、パッド２３の各角部２３ａを円弧状に均等に面取り（Ｒ面取り）することで、露出部２４を形成してもよい。このように、パッド２３の角部２３ａの形状は限定されないため、電極部２０の設計の自由度を高めることができる。

また、第一実施形態では、四角形状のパッド２３の四つの角部を面取りしているが、パッドは、ランド２１の四辺に重なる四辺を有する形状であればよく、例えば、八角形状のパッドを用いることもできる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態の回路基板は、前記した第一実施形態の回路基板１０と略同様な構成であり、図５（ｂ）に示すように、パッド２５の形状が異なっている。

第二実施形態のパッド２５は、円形状の金属板であり、電極部２０を平面視したときに、パッド２５の外周線がランド２１の四辺に内接するように、ランド２１に対してパッド２５が配置されている。そして、電極部２０の表面の四隅のそれぞれに同一形状の露出部２６が形成されている。

第二実施形態の電極部２０では、はんだ層２２が溶融しているときには、各露出部２６からパッド２５に対して押圧力が均等に作用する。また、はんだ層２２が固まるときには、各露出部２６からパッド２５に対して引張力が均等に作用する。
なお、各露出部２６からパッド２５に対して、ランド２１の対角線に沿って押圧力および引張力が均等に作用する

したがって、第二実施形態の電極部２０では、パッド２５がランド２１の直上に配置され、かつ、はんだ層２２が溶融している状態では、パッド２５に対して各露出部２６内のはんだ層２２から四方向に押圧力または引張力が均等に作用する。そのため、基板１１に衝撃や振動が作用した場合でも、パッド２５がランド２１に対して移動するのを防ぐことができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態の回路基板は、前記した第一実施形態の回路基板１０と略同様な構成であり、図６（ａ）に示すように、露出部２８の形状および位置が異なっている。

第三実施形態の電極部２０では、図６（ｂ）に示すように、パッド２７の四辺のそれぞれに半円形状の凹部２７ａが形成されている。各凹部２７ａは平面視したときに同一形状に形成されている。
したがって、パッド２７の四辺をランド２１の四辺に重ねると、電極部２０の表面の四辺のそれぞれに露出部２８が形成される。各露出部２８は電極部２０の各辺の中間部に形成され、各露出部２８は平面視したときに同一形状に形成されている。

第三実施形態の電極部２０では、はんだ層２２が溶融しているときには、各露出部２８からパッド２７の各辺の中間部に対して、各辺に直交する方向に押圧力が均等に作用する（矢印Ｐ１）。また、はんだ層２２が固まるときには、各露出部２８からパッド２７の各辺の中間部に対して、各辺に直交する方向に引張力が均等に作用する（矢印Ｐ２）。

したがって、第三実施形態の電極部２０では、パッド２７がランド２１の直上に配置され、かつ、はんだ層２２が溶融している状態において、パッド２７の各辺の中間部に対して、各露出部２８内のはんだ層２２から各辺に直交する方向に押圧力または引張力が均等に作用する。そのため、基板１１に衝撃や振動が作用した場合でも、パッド２７がランド２１に対して移動するのを防ぐことができる。

なお、第三実施形態の電極部２０において、パッド２７の凹部２７ａの形状、すなわち、露出部２８の形状は限定されるものではなく、四角形や三角形の凹部（露出部）を形成してもよい。

なお、前記した第一実施形態から第三実施形態では、本発明の回路基板を車両用ブレーキ液圧制御装置に適用しているが、本発明の回路基板は、各種装置の制御装置に適用することができる。

また、第一実施形態から第三実施形態において、パッドに対して四方向から均等に押圧力または引張力が作用するのであれば、パッドおよび露出部の形状は限定されるものではない。

１ 基体
２ 圧力センサ
２ａ センサハウジング
２ｃ 端子
３ 電磁弁
８ 電子制御ユニット
９ ハウジング
１０ 回路基板
１１ 基板
１２ 配線
１３ 電子回路
２０ 電極部
２１ ランド
２２ はんだ層
２３ パッド
２３ａ 角部
２４ 露出部（第一実施形態）
２５ パッド（第二実施形態）
２６ 露出部（第二実施形態）
２７ パッド（第三実施形態）
２７ａ 凹部
２８ 露出部（第三実施形態）
Ｕ 車両用ブレーキ液圧制御装置

Claims (5)

1. 基板と、前記基板に設けられた電極部と、を有する回路基板であって、
   前記電極部は、
   前記基板の表面に設けられた四角形状のランドと、
   前記ランドの表面全体に積層されたはんだ層と、
   前記はんだ層の表面に接合されたパッドと、を備え、
   前記電極部を平面視したときに、前記パッドの四辺が前記ランドの四辺に重なり、
   前記電極部の表面の四隅のそれぞれには、前記はんだ層が露出した露出部が形成されており、
   前記各露出部が同一形状に形成されていることを特徴とする回路基板。
2. 前記パッドは、四角形状であり、四つの角部が均等に面取りされていることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
3. 基板と、前記基板に設けられた電極部と、を有する回路基板であって、
   前記電極部は、
   前記基板の表面に設けられた四角形状のランドと、
   前記ランドの表面全体に積層されたはんだ層と、
   前記はんだ層の表面に接合された円形状のパッドと、を備え、
   前記電極部を平面視したときに、前記パッドの外周線が前記ランドの四辺に内接し、
   前記電極部の表面の四隅のそれぞれには、前記はんだ層が露出した露出部が形成されており、
   前記各露出部が同一形状に形成されていることを特徴とする回路基板。
4. 基板と、前記基板に設けられた電極部と、を有する回路基板であって、
   前記電極部は、
   前記基板の表面に設けられた四角形状のランドと、
   前記ランドの表面全体に積層されたはんだ層と、
   前記はんだ層の表面に接合されたパッドと、を備え、
   前記電極部を平面視したときに、前記パッドの四辺が前記ランドの四辺に重なり、
   前記電極部の表面の四辺のそれぞれには、前記はんだ層が露出した露出部が形成され、前記各露出部は各辺の中間部に形成されており、
   前記各露出部が同一形状に形成されていることを特徴とする回路基板。
5. ブレーキ液路が形成された基体と、
   前記基体に取り付けられた電子制御ユニットと、を有する車両用ブレーキ液圧制御装置であって、
   前記電子制御ユニットは、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回路基板を備えていることを特徴とする車両用ブレーキ液圧制御装置。

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