JP6469059B2

JP6469059B2 - 電子装置及び回路基板

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Publication number: JP6469059B2
Application number: JP2016185334A
Authority: JP
Inventors: 淳史倉内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2036-09-23
Also published as: JP2018049975A

Description

本発明は、回路基板に関し、特に、複数の個別基板を相互に連結して所望の動作を行うように構成した回路基板に関する。

車両制御を行う電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）では、目的とする機能毎に、特定のセンサと特定の制御対象との組み合わせに対して専用設計された制御回路が用いられており、車両内には、エンジン制御ＥＣＵ、ブレーキ制御ＥＣＵ、操舵制御ＥＣＵ等のように、専用化された様々なＥＣＵが存在している。また、同一の機能を目的とするＥＣＵであっても、車種などによっては、異なる回路構成の制御回路が用いられることがあるため、ＥＣＵの品種が更に増加して、生産コストや設計コストが上昇する傾向にある。

ＥＣＵの製造に係るコストを低減する方法としては、例えば、複数の車種間で共通する回路を実装したベース基板と、複数の車種間で異なる制御回路を実装した機能別基板とを、ＥＣＵの筐体内に各々個別に搭載する方法が知られている（特許文献１）。このような手法によれば、品種固有の機能が搭載された機能別基板のみを品種ごとに変更することにより、多種多様な品種に対応することができ、また、ベース基板については、複数の品種間で共用することができるため、回路基板の生産コストや設計コストを低減することができる。

しかしながら、特許文献１に記載された車載用ＥＣＵでは、複数の基板を搭載するための専用の筐体が新たに必要となり、また、当該筐体において、収容する基板の枚数に相当する個数のコネクタを該筐体内に設けて、各コネクタ間を接続する必要があるため、該筐体の製造コストが高価なものとなり得る。また、特許文献１の上記ベース基板と機能別基板とは、筐体内に上下方向に離間して平行配置される構成となるため、該筐体のサイズが大型化しやすく、また、各基板の間隙に熱が籠りやすいため、筐体のサイズや放熱性能の観点からも改善の余地がある。

特開２００１−１４５２３３号公報

このような背景から、多種多様な品種に対応可能な回路基板であっても、筐体の製造コストや筐体サイズに影響を与えない構成を備えた回路基板の実現が望まれている。

本発明の一の態様は、回路基板と、当該回路基板を内部に収容する筐体と、を備える電子装置である。前記回路基板は、複数の個別基板を連結して構成される回路基板である。該回路基板は、一の個別基板の側端面に形成された凸部と、他の個別基板の側端面に形成された凹部とが、嵌合して形成される両個別基板の連結部を備え、前記一の個別基板の表面に形成された第１の配線パターンと、前記他の個別基板の表面に形成された第２の配線パターンであって、前記第１の配線パターンと機能が同一の第２の配線パターンとが、前記連結部を介して隣接して配置されており、前記筐体は、少なくとも２つの支持体からなり、当該２つの支持体によって前記回路基板を挟持して固定し、前記第１の配線パターンの少なくとも一部と、前記第２の配線パターンの少なくとも一部とが、前記支持体の一部と接触して、第１の配線パターン及び第２の配線パターンが電気的に接続される。
本発明の他の態様によると、前記第１の配線パターン及び前記第２の配線パターンは、該回路基板を構成する電気回路のグランド電位に接続される配線パターンである。
本発明の他の態様によると、前記回路基板は、前記凸部の表面に形成され前記一の個別基板内に形成された電気回路に電気的に接続される第１の端子群と、前記凹部の表面に形成され、前記他の個別基板内に形成された電気回路に電気的に接続される第２の端子群とが、前記嵌合によって互いに電気的に接続されている。
本発明の他の態様によると、前記第１の端子群及び第２の端子群は、電源電位に接続された端子を含む。
本発明の他の態様によると、前記第１の配線パターン及び第２の配線パターンの一部と、前記第１の端子群及び第２の端子群を構成する少なくとも一つの端子とが、前記回路基板を構成する絶縁層を挟んで相対向するように配置されている。

本発明の実施形態に係る回路基板の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る回路基板を個別基板に分離した構成を示す図である。本発明の実施形態に係る回路基板を備えた電子装置の構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る回路基板１００の構成を示す図である。本実施形態に係る回路基板１００は、例えば車両に搭載される電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）において用いられる回路基板であるが、これに限らず、本発明の回路基板の構成は、広く一般の回路基板に適用することができる。

図１は、本実施形態に係る回路基板１００の概略構成を示す斜視図である。回路基板１００は、２枚の個別基板１００ａと個別基板１００ｂとから構成されており、２つの個別基板１００ａ、１００ｂが連結する連結部１０３において、各個別基板の連結と分離が可能なように構成されている。

また、個別基板１００ａ、１００ｂの各々は、例えば、横幅（連結部１０３の延在方向）が略同一の矩形状の平板であって、上側絶縁層１１０ａ、１１０ｂと、中間絶縁層１１２ａ、１１２ｂと、下側絶縁層１１４ａ、１１４ｂと、からなる３つの絶縁層が積層された多層基板（例えば多層プリント配線基板）である。なお、以下、図１における上側絶縁層１１０ａ、１１０ｂの図示上面を回路基板１００のオモテ面と称し、下側絶縁層１１４ａ、１１４ｂの図示下面を回路基板１００のウラ面と称す。

個別基板１００ａには、コネクタ１０２が搭載されており、当該コネクタ１０２を介して外部装置（例えば、外部の電源装置など）などと電気的に接続されて、電源などからの電力供給や他装置（不図示）との間の情報伝送が行われる。なお、個別基板１００ａには、電源回路、入出力回路などの複数の品種間で共用可能な汎用性の高い電気回路が実装されている。

また、個別基板１００ｂには、複数の品種において、各品種の要求仕様毎に固有の機能を有する電子回路が実装される。車両に搭載される電子装置の場合、例えば、トランスミッション系の構成が異なる複数の車種において、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を制御する個別基板１００ｂ、または、ＤＣＴ（Dual Clutch Transmission）制御を行う個別基板１００ｂなどを各々標準品として準備しておけば、当該個別基板１００ｂの交換のみで、様々な仕様の回路基板を即座に実現することができる。

また、回路基板１００のオモテ面側（すなわち、上側絶縁層１１０ａ、１１０ｂの図示上面側）には、コネクタ１０２を挟んで対向する２辺に沿うように、例えばアルミニウムなどの導電性材料で構成され、グランド電位に電気的に接続されるグランドパターン１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂが形成されている。個別基板１００ａのグランドパターン１０４ａ及び１０５ａと、個別基板１００ｂのグランドパターン１０４ｂ及び１０５ｂとは、各個別基板が連結された際に、連結部１０３を介して１つの直線パターンを構成するように隣接して配置されるように構成されている。なお、個別基板１００ａ、１００ｂのオモテ面側には、グランドパターン１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂのほか、種々の導電パターンや電気部品なども形成され得るが、図を簡略化して理解を容易にするため、図１、２においてはこれらの図示を省略している。

図２は、本実施形態に係る回路基板１００を、図１に示す連結部１０３において、個別基板１００ａと１００ｂとに分離した状態を示す斜視図である。ここで、個別基板１００ａの側端面である連結面２０３ａには、当該連結面２０３ａの垂直方向に突出する凸部２２２ａが形成されている。また、個別基板１００ｂの側端面である連結面２０３ｂには、前記凸部２２２ａと対向する位置に凹部２２２ｂが形成されている。そして、凸部２２２ａと凹部２２２ｂとが嵌合し、個別基板１００ａと個別基板１００ｂとが連結されることによって、単一の回路基板１００として機能する。

なお、個別基板１００ａの上記凸部２２２ａは、上記中間絶縁層１１２ａが当該連結面２０３ａに対して垂直方向に突出することによって構成されている。また、個別基板１００ｂの当該凹部２２２ｂは、上記上側絶縁層１１０ｂ及び下側絶縁層１１４ｂが、中間絶縁層１１２ｂよりも連結面１０３ｂに対して垂直方向に突出することによって構成されている。

また、前記凸部２２２ａの上面、すなわち、中間絶縁層１１２ａのオモテ面側の面には、複数の端子２２０ａ、２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄ、２２０ｂで構成される端子群が形成されている。この端子群のうち両端に位置する端子である端子２２０ａ、２２０ｂは、例えば電源電位に接続された端子であって、端子２２０ａ、２２０ｂの各々で異なる電圧を供給することができる。また、端子２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄは、例えば個別基板１００ａを構成する電気回路のうち、センサ信号や制御信号を伝送する信号線に接続された端子である。

さらに、当該凹部２２２ｂの内面、すなわち、上側絶縁層１１０ａのウラ面側の面には、後述するように、複数の端子３２０ａ、３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄ、３２０ｂで構成される端子群（図３（ｂ））が形成されている。凹部２２２ｂに形成された当該端子群は、凸部２２２ａと凹部２２２ｂとの嵌合によって、凸部２２２ａに形成された上記端子２２０ａ、２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄ、２２０ｂと各々接触し、これにより、個別基板１００ａを構成する電気回路の一部と個別基板１００ｂを構成する電気回路の一部とが電気的に接続される。なお、上記凸部２２２ａ及び凹部２２２ｂの各端子は、各々対向する位置に形成されているため、例えば、各個別基板１００ａ、１００ｂの横端部（コネクタ１０２を挟んで対向する２辺）の位置を揃えて上記嵌合を行うことにより、凸部２２２ａ及び凹部２２２ｂに形成された各端子群を容易に電気的に接続することができる。

図３（ａ）は、本実施形態に係る回路基板１００を備えた電子装置３００の平面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＳ−Ｓ断面矢視図であって、上記凸部２２２ａ及び凹部２２２ｂが嵌合する近傍を通過する断面の概略図である。

電子装置３００を構成する筐体３０１は、カバー３０１ａとベース３０１ｂとの２つの支持体から構成されており、カバー３０１ａとベース３０１ｂとは、４つのネジ３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄにより互いに固定されて内部空洞を形成し、当該内部空洞に、本実施形態に係る上記回路基板１００を収容する。なお、筐体３０１を構成するカバー３０１ａ及びベース３０１ｂは、例えば金属等の導電性材料（例えば、アルミニウム）とすることができる。

上記回路基板１００は、電子装置３００において、２つの支持体であるカバー３０１ａとベース３０１ｂとにより、当該回路基板１００の厚さ方向を挟持されて固定される。そして、回路基板１００は、カバー３０１ａとベース３０１ｂとを固定するネジ３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄが各々締結されることにより、カバー３０１ａ及びベース３０１ｂと当接する回路基板のオモテ面及びウラ面の端部を、図示上下方向（すなわち、回路基板１００の厚さ方向）に加圧して挟持される。

ここで、本電子装置３００では、上記挟持により、導電性材料で構成されたカバー３０１ａが、回路基板１００上のオモテ面に形成されたグランドパターン１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂと当接し、当該カバー３０１ａを介して各グランドパターンを電気的に相互に接続する。これにより、回路基板１００上に構成される電子回路のグランドを、電子装置３００の外部に設けられた電源のグランドに接続することができる。また、各グランドパターンがカバー３０１ａによって機械的に固定されることによって、回路基板１００を構成する電子部品などで発生した熱を、当該グランドパターンを通じて筐体外に容易に放熱することができる。

また、図３（ｂ）に示されるように、電源電位に接続される上記端子２２０ａ、２２０ｂは、個別基板１００ｂのオモテ面側に形成されたグランドパターン１０４ｂ、１０５ｂ、上側絶縁層１１０ｂを挟んで対向するように配置されている。これにより、電源電位に接続される上記端子２２０ａ、２２０ｂとグランドパターン１０４ｂ、１０５ｂとは容量結合して、バイパスコンデンサを構成するため、電源―グランド間に専用のバイパスコンデンサを新たに設けることなく、外来ノイズの強い回路基板を実現することができる。

上述したように、本実施形態の回路基板１００は、一の個別基板１００ａの側端面に形成された凸部２２２ａと、他の個別基板１００ｂの側端面に形成された凹部２２２ｂとが、嵌合して形成される両個別基板の連結部１０３を備え、前記一の個別基板１００ａの表面に形成された第１の配線パターン１０４ａ、１０５ａと、前記他の個別基板１００ｂの表面に形成された第２の配線パターン１０４ｂ、１０５ｂであって、前記第１の配線パターンと機能が同一の第２の配線パターン１０４ｂ、１０５ｂとが、前記連結部１０３を介して隣接して配置されている。この構成により、多数の品種間で共用できる個別基板１００ａと、品種毎に固有の機能の実行する個別基板１００ｂとを、それぞれ連結・分離できるように構成することにより、仕様変更を行う場合に単一の回路基板を仕様毎に個別に設計及び生産する場合に比べて、設計コスト及び生産コストを低減することができる。

また、変更対象の回路を実装した個別基板１００ｂを、他の仕様に対応するように回路が構成された別の個別基板に交換するだけでよいため、仕様変更を容易に行うことができる。さらに、何れかの個別基板に故障が生じた場合にも、当該回路基板のみを交換するだけでよいため、交換作業をスムーズに行うことができ、交換作業に掛かるコストも抑えることができる。

さらに、本実施形態の回路基板１００は、複数の個別基板で構成されているものの、各個別基板が連結して単一の回路基板として機能するため、単一の回路基板しか収容できない汎用の筐体とも整合性が高く、上記特許文献１のように、専用の筐体を新たに設計及び製造する必要もない。

また、本実施形態の回路基板１００において、個別基板１００ａ、１００ｂに形成されたグランドパターン１０４ａ、１０４ｂの組と、グランドパターン１０５ａ、１０５ｂの組をそれぞれ略一直線上に並ぶように配置することにより、隣接配置された各個別基板グランドパターンを、筐体を構成するカバー２０１ａなどによって簡便に接続することができる。さらに、各グランドパターンをそれぞれ略一直線上に並ぶように配置することによって、回路基板１００の端部に、当該回路基板１００と筐体３０１とを熱的に結合する均一な放熱経路が確保できるため、回路基板１００の放熱性能を高めることができる。

なお、本実施形態の回路基板１００は、２つの個別基板１００ａ、１００ｂにより構成するものとしたが、個別基板の数はこれに限らず、さらに細かく３つ以上の個別基板を使用して回路基板を構成することもできる。これにより、更に細かな仕様変更にも柔軟に対応して即座に制御装置を組み上げることができる。

また、本実施形態の回路基板１００では、電源回路、入力回路などの複数の車種で共用可能な汎用性の高い電気回路を個別基板１００ａに実装し、各品種固有の機能を実行する電子回路を個別基板１００ｂに実装したが、このような実装形態に限らず、例えば、品種固有の機能を実行する電子回路をコネクタ１０２が搭載された個別基板１００ａに実装し、共用可能な汎用性の高い電気回路を個別基板１００ｂに実装する構成としてもよい。

さらに、本実施形態の回路基板１００では、個別基板１００ａの連結面２０３ａに凸部２２２ａを形成し、個別基板１００ｂの連結面２０３ｂに凹部２２２ｂを設けたが、連結面２０３ａ側に凹部を設け、連結面２０３ｂ側に凸部を設けるような構成としてもよい。

また、本実施形態の回路基板１００では、導電性材料の上記カバー３０１ａによってグランドパターン間を電気的に接続する構成としたが、このような実施形態に限らない。上記カバー３０１ａが導電性材料などで構成されていないような場合には、グランドパターン１０４ａ、１０５ａと、グランドパターン１０５ａ、１０５ｂとの間を、例えば、導電性材料で構成されるショートバーなどで接続することもできる。この場合においても、グランドパターン１０４ａ、１０５ａと、グランドパターン１０５ａ、１０５ｂとが近接して配置されているため、配線抵抗が生じることなく、簡便に各グランドパターン間を接続することができる。また、上記連結面２０３ａ、２０３ｂに、各グランドパターンに接続された端子を設けて、個別基板１００ａ、１００ｂが連結された際に、グランドパターン１０４ａ、１０５ａと、グランドパターン１０５ａ、１０５ｂとが電気的に接続されるような構成としてもよい。

なお、本実施形態の回路基板１００では、上記グランドパターン１０４ａ、１０５ａ、１０５ａ、１０５ｂは、回路基板１００のオモテ面側のみに設けたが、これに限らず、例えば回路基板１００のウラ面側（すなわち、下側絶縁層１１４の図示下面側）において、オモテ面側の上記グランドパターン１０４ａ、１０５ａ、１０５ａ、１０５ｂと対向する位置などにグランドパターンを追加して設けてもよい。また、個別基板１００ａ及び１００ｂの凸部２２２ａ及び凹部２２２ｂに形成される上記電極群についても同様に、中間絶縁層１１２ａのウラ面側や下側絶縁層１１４ａのオモテ面側に新たな電極群を追加して設けることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。

１００・・・回路基板、１００ａ、１００ｂ・・・個別基板、１０２・・・コネクタ、１０３・・・連結部、１０３ａ、１０３ｂ・・・連結面、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂ・・・グランドパターン、１１０ａ、１１０ｂ・・・上側絶縁層、１１２ａ、１１２ｂ・・・中間絶縁層、１１４ａ、１１４ｂ・・・下側絶縁層、２２０ａ、２２０ｂ、２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄ・・・端子、３００・・・電子装置、３０１・・・筐体、３０１ａ・・・カバー、３０１ｂ・・・ベース、３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄ・・・ネジ、３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄ・・・端子。

Claims

回路基板と、当該回路基板を内部に収容する筐体と、を備える電子装置であって、
前記回路基板は、
複数の個別基板を連結して構成される回路基板であって、
一の個別基板の側端面に形成された凸部と、他の個別基板の側端面に形成された凹部とが、嵌合して形成される両個別基板の連結部を備え、
前記一の個別基板の表面に形成された第１の配線パターンと、前記他の個別基板の表面に形成された第２の配線パターンであって前記第１の配線パターンと機能が同一の第２の配線パターンとが、前記連結部を介して隣接して配置されており、
前記筐体は、少なくとも２つの支持体からなり、当該２つの支持体によって前記回路基板を挟持して固定し、
前記第１の配線パターンの少なくとも一部と、前記第２の配線パターンの少なくとも一部とが、前記支持体の一部と接触して、第１の配線パターン及び第２の配線パターンが電気的に接続される、
電子装置。
請求項１に記載された電子装置において、
前記第１の配線パターン及び前記第２の配線パターンは、前記回路基板を構成する電気回路のグランド電位に接続される配線パターンである、
電子装置。
請求項１または２に記載された電子装置において、
前記回路基板は、前記凸部の表面に形成され前記一の個別基板内に形成された電気回路に電気的に接続される第１の端子群と、前記凹部の表面に形成され、前記他の個別基板内に形成された電気回路に電気的に接続される第２の端子群とが、前記嵌合によって互いに電気的に接続されている、
電子装置。
請求項３に記載された電子装置において、
前記第１の端子群及び第２の端子群は、電源電位に接続された端子を含む、
電子装置。
請求項４に記載された電子装置において、
前記回路基板の前記第１の配線パターン及び第２の配線パターンの一部と、前記第１の端子群及び第２の端子群を構成する少なくとも一つの端子とが、前記回路基板を構成する絶縁層を挟んで相対向するように配置されている、
電子装置。