JPH08288672A - 電子部品用プリント基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子部品用プリント基板をフレームなどに取
り付ける際に、ビスなどに圧接されるプリント基板上の
部位の強度を増してねじの締付トルクを大きくし、緩み
を防止する。また締付トルク管理を容易にして、確実な
取り付けを実現する。 【構成】 ねじ挿入孔の周囲の前記圧接される部位に複
数のスルーホールを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は車両のコントロールユ
ニットなどに用いられる電子制御ユニットなどの電子部
品搭載用のプリント基板に関し、より具体的にはビスな
どの取付部材によりフレームやケースなど取り付けられ
るプリント基板で、振動やヒートサイクルを受けるとき
も取付部材に緩みが発生することがない電子部品用プリ
ント基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、車両の運転はマイクロコンピュー
タなどを用いて制御されており、車両内には電子制御ユ
ニットが配置されている。従来、この電子制御ユニット
を搭載するプリント基板を例えばフレームに取り付ける
には、図８に示すようにプリント基板１０にねじ挿入孔
２０を設け、取付ねじ５０をねじ挿入孔２０を介してフ
レーム６０に設けたねじ穴６２に締め付けることにより
行っている。また図９に示すように、ねじ挿入孔２０に
カラー７０（金属製）を嵌めてからねじ止めする場合も
ある。

【０００３】より詳しく説明すると、プリント基板１０
は紙やガラス基材に樹脂（例えばエポキシ樹脂）を含侵
させて形成されており、その強度は、鋼などの金属材料
よりなるねじと比較して低い。そのためねじ挿入孔２０
の周囲でねじ頭下面に圧接される部位（以下「締付部」
と呼ぶ）に生じる、ねじの締め付けによる圧縮応力が、
プリント基板１０の材料の許容圧縮応力以下にとどまる
必要がある。この許容応力を超える力が作用するとプリ
ント基板１０を破壊してしまい、すなわち締付部が潰れ
て変形して十分な締付トルクを得ることができず、ねじ
の緩みの原因となる。

【０００４】一方ねじの締付トルクが小さ過ぎるとき
は、振動を受けたときにねじが緩んでしまう。また前述
のようにねじとプリント基板１０とは材料が異なり熱膨
張係数が異なることから、ヒートサイクルにより膨張・
収縮を繰り返すうちにねじの締付トルクが徐々に緩和さ
れてしまうことも起こり得る。

【０００５】従ってねじの締付トルクは、基板に作用す
る振動・ヒートサイクルに耐えてねじの締付力を維持す
るに足る値以上で、且つねじの締め付けにより締付部に
生じる圧縮応力が基板の許容圧縮応力以下である必要が
ある。尚、発明者達の経験に基づくこの締付トルクの許
容範囲の一例をあげれば、Ｍ３のねじで６〜８kgfcm、
Ｍ４のねじで１３〜１７kgfcm である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来技術に
あっては、締付トルクの許容範囲が非常に狭く、トルク
管理を厳密にせざるを得ないという欠点があった。

【０００７】例えば量産ラインで、ねじの締付トルクを
このように狭い許容範囲内に維持しようとする場合、ラ
イン始動時の点検はもちろん、一日数回の抜取り検査を
行うことが要求され、厳密なトルク管理が必要になり手
間がかかる。

【０００８】また図９に示すようにカラー７０を使用す
る場合は、ねじ頭下面に圧接され圧縮力を受けるのはね
じと同じ鋼などの金属材料からなるカラーであるから、
カラーの外径を拡大することによりプリント基板１０表
面の締付部面積を比較的大きくしておけば、締付部に作
用する圧縮応力を小さくすることができ、すなわち締付
トルクの上限値を大きく取ることができる。従って締付
トルクの設定範囲を広くすることができる。

【０００９】しかしこのようなカラー７０は別ピースと
して製作しなければならず、加工・組立コストの増加を
招くという欠点があった。

【００１０】従ってこの発明の目的は従来技術の上記し
た欠点を解消し、プリント基板をフレームなどの所定箇
所に例えばねじにより取り付けるとき、そのねじを締め
付ける際の締付トルクの許容範囲を、コストの増加を抑
えつつ拡大し、トルク管理を容易にすることを可能に
し、よって一層確実な取り付けを実現することができる
電子部品用プリント基板を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明に係る電子部品用プリント基板は例えば
請求項１に記載する如く、フレームまたはケースに取り
付けるための取付部材用の少なくとも１つの取付孔を備
え、その取付孔の周囲の前記取付部材が圧接する領域内
に複数のスルーホールを有するように構成した。

【００１２】ここで「取付部材」とは、プリント基板に
設けられた取付孔の周りの部位に圧接しながら、自ら取
付孔に挿入されつつ取付対象物（プリント基板が取り付
けられる相手方。前記したケースやフレーム。）と係合
してプリント基板を所定位置に固定する部材、およびプ
リント基板に設けられた取付孔の周りの部位に圧接しな
がら、取付孔に挿入された取付対象物側の所定部材と係
合してプリント基板を所定位置に固定する部材、の両者
を含む。

【００１３】請求項２にあっては、前記フレームまたは
ケースは車両の適宜箇所に取り付けられるもので、車両
の電子制御ユニットを搭載すると共に、前記フレームま
たはケースに取り付けられるようにした。

【００１４】請求項３にあっては、前記複数のスルーホ
ールが、前記取付孔の周りの少なくとも１つの任意の円
周上に配置されるように構成した。

【００１５】請求項４にあっては、前記複数のスルーホ
ールが、前記取付孔の周りの少なくとも１つの任意の円
周上に等間隔を置いて配置されるように構成した。

【００１６】請求項５にあっては、前記取付部材がね
じ、前記取付孔がねじ挿入孔であるように構成した。

【００１７】

【作用】請求項１のように構成された電子部品用プリン
ト基板にあっては、プリント基板の取付孔の周囲の取付
部材が圧接する領域内に複数のスルーホールを有するの
で、取付部材により加わる力をスルーホールが負担し、
比較的大きな力に耐えることができる。従って取付力の
許容範囲を拡大することができ、フレームやケースへの
プリント基板の取付作業を容易にすることができる。ま
たこのスルーホールは基板に実装される電子部品のリー
ドが挿入されるスルーホールと全く同じ構造であるか
ら、別段の部品や工程を必要とせずに容易に作成するこ
とができる。

【００１８】ここで「取付力」とは、プリント基板をフ
レームやケースへ取り付ける際に取付部材に加える力で
あり、その力によりプリント基板の締付部においてプリ
ント基板を押し潰そうとする力が作用するものである。
例えば取付部材がねじの場合、ねじの締付トルクが取付
力である。

【００１９】請求項２のように構成された電子部品用プ
リント基板にあっては、前記フレームまたはケースは車
両の適宜箇所に取り付けられるもので、車両の電子制御
ユニットを搭載すると共に、前記フレームまたはケース
に取り付けられるようにしたので、車両の機関の運転や
車両の走行に伴い発生する振動及びヒートサイクルに耐
えて取付部材の取付力を維持することができる。従って
振動及びヒートサイクルの影響が大きく作用する車両搭
載用のプリント基板であって、その取り付けにより厳密
な取付力管理が要求されるときも、取付力の許容範囲を
拡大して取付作業を容易にすることができる。

【００２０】請求項３のように構成された電子部品用プ
リント基板にあっては、前記複数のスルーホールが、前
記取付孔の周りの少なくとも１つの任意の円周上に配置
されるようにしたことから、取付部材により加わる力を
各スルーホールが均一に効率よく負担することになるの
で、全体として大きな力に耐えることができる。従って
取付力の許容範囲をより拡大することができ、プリント
基板の取付作業を一層容易にすることができる。

【００２１】請求項４のように構成された電子部品用プ
リント基板にあっては、前記複数のスルーホールが、前
記取付孔の周りの少なくとも１つの任意の円周上に等間
隔を置いて配置されるようにしたことから、取付部材に
より加わる力を各スルーホールがより均一に効率よく負
担することになるので、全体として大きな力に耐えるこ
とができる。従って取付力の許容範囲をより拡大するこ
とができ、プリント基板の取付作業をより一層容易にす
ることができる。

【００２２】請求項５のように構成された電子部品用プ
リント基板にあっては、前記取付部材がねじ、前記取付
孔がねじ挿入孔であるように構成したので、プリント基
板を取付ねじによりフレームやケースに取り付けると
き、ねじの締付トルクの許容範囲を拡大することがで
き、トルク管理を容易にして取付作業を容易にすること
ができる。

【００２３】

【実施例】以下、添付図面を参照してこの発明の実施例
を説明する。

【００２４】図１はこの実施例のプリント基板のねじ挿
入孔付近の構造を示す斜視図、図２はその挿入孔に取付
ねじを挿入し、フレームにプリント基板を取り付けた状
態を示す断面図、図３はスルーホールの拡大断面図であ
る。

【００２５】尚、この実施例のプリント基板は車両の電
子制御ユニットに用いられるもので、搭載する機関の運
転時に発生する振動や車両の走行に伴い路面より入力さ
れる振動など、様々な大きさ、周波数の振動を受ける。
また車両が搭載する機関などが発生する熱や車両が存在
・走行する環境の変化などより生ずるヒートサイクル
は、比較的大きな影響をプリント基板に与える。

【００２６】図１において、プリント基板１０は紙やガ
ラス基材にエポキシ樹脂を含侵させ、銅箔を接着した銅
張積層板を用い、通常の方法により製造されたものであ
って、図示しない領域に銅箔配線パターン、実装される
電子部品のリードが挿入されるスルーホール（貫通孔）
などを有する。プリント基板１０の適宜位置、例えば矩
形の基板にあっては基板の四隅など、には取付ねじを挿
入するねじ挿入孔が設けられる。図１および図２にその
中の１つのねじ挿入孔２０を示すが、他も同様の構成で
ある。図２に示すようにねじ挿入孔２０にはビス５０
（前記した取付ねじ）が挿入され、そのビス５０がフレ
ーム６０のねじ穴に締め付けられることにより、プリン
ト基板１０がフレーム６０に取り付けられ、固定され
る。プリント基板１０を取付・固定されたフレーム６０
は、車両の適宜箇所、例えばコンソールボックス内に取
り付けられる。

【００２７】ここでねじ挿入孔２０の周囲にはねじ挿入
孔と同心円上に、スルーホール３０が互いに等間隔を置
きつつ１０個穿設される。これらスルーホール３０は図
１及び図２に示すように、前記した締付部１４（取付ね
じ５０の締付時にねじ頭の下となり圧接される部位）に
設けられる。これらスルーホール３０は電子部品のリー
ドの挿入用、あるいは層間接続用のものではなく、それ
らと配線接続されずに孤立して設けられるものである
が、それらと同じ構造の内径０．３〜０．７mm程度のも
のであり、それらと同じく、穴あけ工程、メッキ工程、
露光工程、印刷工程などの各工程を経て形成される。

【００２８】図３に各スルーホールの構造を示すが、こ
れらは銅メッキされた一般的な構造のものであるので、
簡単な説明に止める。１０個のスルーホールは同一の構
造である。

【００２９】スルーホール３０はプリント基板１０の表
面に銅箔の層３４、さらにその表面に銅メッキの層３６
を備えている。銅箔の層３４は基材に当初から接着され
ていたもので、例えば１８〜３５μｍの厚みを有する。
銅メッキ層はスルーホール３０の全体に及んでおり、ス
ルーホール３０の内壁全面は、銅メッキ層３６と連続す
る銅メッキ層３２により覆われているが、この銅メッキ
層はメッキ工程で形成されるもので２０〜３０μｍ程度
の厚みを有する。

【００３０】以上のようにねじ挿入孔２０の周囲にスル
ーホール３０を備えた場合、プリント基板１０に比べて
高い許容応力を有する各スルーホール３０の銅箔層３
４、銅メッキ層３６，３２が突っ張り部材の役割を担
い、ビス５０の締付トルクＴによりプリント基板１０の
締付部１４に発生する圧縮力Ｆは、１０個のスルーホー
ル３０によって支えられることになる。

【００３１】従ってビス５０の締め付けにより締付部１
４に生じる応力が、スルーホール３０の銅箔層３４、銅
メッキ層３６，３２の許容応力の範囲内である限り、プ
リント基板１０の許容応力を超えて締付トルクＴを大き
くすることができる。具体的には、例えば前記したよう
に締付トルクの許容範囲がＭ３のねじで６〜８kgfcm、
Ｍ４のねじで１３〜１７kgfcm であったものが、Ｍ３の
ねじで６〜１８kgfcm、Ｍ４のねじで１３〜３５kgfcm
などとなり、締付トルクの許容範囲が拡大され、締付ト
ルクを大きくすることができる。

【００３２】この実施例においては取付部材をビスとし
たので、量産ラインでプリント基板をフレームやケース
などへ自動的に取り付けるときも、安価なビスを用いつ
つ確実かつ容易にトルク管理を行い、プリント基板の取
り付けを的確に行うことができる。

【００３３】尚、取付部材はビスに限られず、ボルトな
ど他種のねじでも良いことは言うまでもない。またねじ
以外のピンのようなものでもよく、要はプリント基板の
取付孔に挿入されつつケースやフレームと係合され、か
つ所定部位を取付孔周囲に圧接してプリント基板を固
定、取り付けるものであれば良い。

【００３４】またこの実施例ではスルーホールが銅箔層
及び銅メッキ層からなる例を示したが、銅メッキ層のみ
からなるものでも良い。

【００３５】図４はこの発明の第２の実施例を示す、ね
じ挿入孔２０付近の断面図、及び図５はそのねじ挿入孔
２０にビス５０を挿入し、フレーム６０にプリント基板
１０を取り付けた状態を示す断面図である。この実施例
では各スルーホール３０にはんだ４０が充填されてお
り、プリント基板１０の表面側で表面張力により盛り上
がって高さＨを有する。すなわち電子部品を実装したプ
リント基板１０が、はんだ槽で浸漬はんだ付法によりは
んだ付けされる際に、スルーホール３０も溶融はんだの
供給を受けてはんだ４０で充填される。残余の構成は第
１実施例と同様である。

【００３６】この実施例は上記のように構成したので、
各スルーホール３０において銅箔層３４、銅メッキ層３
６，３２に加えて、はんだ４０が、プリント基板１０の
締付部１４に発生する圧縮力（前述した図２中の
「Ｆ」）に対する突っ張り部材として作用する。または
んだ４０の盛り上がり部分（高さＨ）がビス５０の頭下
面に対峙するから、金属と金属の係合を実現することが
できる。従ってより強い締付トルクに耐えることがで
き、締付トルクの許容範囲がより拡大される。

【００３７】図６はこの発明の第３の実施例を示す、ね
じ挿入孔２０付近の平面図である。この実施例ではねじ
挿入孔２０の周囲の締付部１４に、スルーホール３０の
列を二重（一点鎖線で示した円周８０上及び円周８２
上）に配置した。残余の構成は第１の実施例と同様であ
る。

【００３８】第３実施例は上記のように構成したので、
締付部１４の強度がより増し、締付トルクＴの許容範囲
をより広くすることができる。また各スルーホール３０
を第２実施例のように、はんだ４０を充填して構成して
もよく、その場合締付トルクＴの許容範囲をより一層広
くすることができる。

【００３９】尚、スルーホールの数、配置パターンは上
記したものに限られず、スルーホールの構造（銅箔層の
有無、はんだの有無など）、使用する取付部材の種類
（例えばＭ３のビスを使うか、それともＭ４のビスを使
うか）などに応じて、様々の組み合わせを取り得る。ま
たスルーホール３０の相互の間隔は必ずしも等間隔でな
くてよく、例えば図７に示す例では、一対のスルーホー
ル（２つのスルーホール３０からなる）を４組、同一円
周８０上に配置した。またスルーホールの配置パターン
は円周状に限られない。

【００４０】尚、以上で車両の電子制御ユニットに用い
られるプリント基板を例にとって説明したが、他の用途
のプリント基板にも妥当する。

【００４１】

【発明の効果】請求項１のように構成された電子部品用
プリント基板にあっては、プリント基板の取付孔の周囲
の取付部材が圧接する領域内に複数のスルーホールを有
するので、取付部材により加わる力をスルーホールが負
担し、比較的大きな力に耐えることができる。従って取
付力の許容範囲を拡大することができ、フレームやケー
スへのプリント基板の取り付けを確実に行えると共に、
その作業の自由度を大きくして容易にすることができる
（厳密な取付力管理を緩和できる）。またこのスルーホ
ールは基板に実装される電子部品のリードが挿入される
スルーホールと全く同じ構造であるから、別段の部品や
工程を必要とせずに容易に形成でき、コストの増加を回
避することができる。

【００４２】請求項２のように構成された電子部品用プ
リント基板にあっては、前記フレームまたはケースは車
両の適宜箇所に取り付けられるようにしたので、振動や
ヒートサイクルの影響が大きい車両搭載用のプリント基
板であって、その取り付けに一層厳密な取付力管理が要
求されるときも、取付力の許容範囲を拡大して取付作業
を容易にし、よってプリント基板の確実な取り付けを実
現できる。

【００４３】請求項３のように構成された電子部品用プ
リント基板にあっては、前記複数のスルーホールが、前
記取付孔の周りの少なくとも１つの任意の円周上に配置
されるようにしたので、取付部材により加わる力を均一
に効率よくスルーホールにより負担することができ、全
体として大きな力に耐えることができる。従ってプリン
ト基板の取り付けを一層確実に行えると共に、取付力の
許容範囲をより拡大することができ、取付力管理を容易
にする。従ってプリント基板の取付作業をより一層容易
・確実にすることができる。

【００４４】請求項４のように構成された電子部品用プ
リント基板にあっては、前記複数のスルーホールが、前
記取付孔の周りの少なくとも１つの任意の円周上に等間
隔を置いて配置されるようにしたので、取付部材により
加わる力をより均一に効率よくスルーホールにより負担
することができ、全体として大きな力に耐えることがで
きる。従ってプリント基板の取り付けをより一層確実に
行えると共に、取付力の許容範囲をより拡大することが
でき、取付力管理を容易にする。従ってプリント基板の
取付作業をより一層容易・確実にすることができる。

【００４５】請求項５のように構成されたプリント基板
にあっては、前記取付部材がねじ、前記取付孔がねじ挿
入孔であるように構成したので、プリント基板を取付ね
じによりフレームやケースに取り付けるとき、ねじの締
付トルクの許容範囲を拡大することができ、トルク管理
を容易にすることができる。従って締付トルク不足によ
るねじの緩み、または締付トルク過多による締付部の潰
れやへたりに基因するねじの緩みの発生を確実に防止す
ることができ、振動やヒートサイクルに対してもねじが
緩むことがない。またカラーなどの部品が不要となりコ
ストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電子部品用プリント基板のねじ
挿入孔付近の構造を示す斜視図である。

【図２】ねじ挿入孔に取付ねじを挿入し、フレームにプ
リント基板を取り付けた状態を示す断面図である。

【図３】図１及び図２に示されるスルーホールの拡大断
面図である。

【図４】この発明の第２の実施例を示す、プリント基板
のねじ挿入孔付近の構造を示す断面図である。

【図５】この発明の第２の実施例を示す、図２と同様
の、ねじ挿入孔に取付ねじを挿入し、フレームにプリン
ト基板を取り付けた状態を示す断面図である。

【図６】この発明の第３の実施例を示す、プリント基板
のねじ挿入孔付近の平面図である。

【図７】図１及び図６と同じくねじ挿入孔付近を示し、
スルーホールの別の配置例を説明する平面図である。

【図８】従来技術を示す、図２と同様の断面図である。

【図９】別の従来技術を示す、図２と同様の断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 電子部品用プリント基板 １４ 取付部 ２０ ねじ挿入孔 ３０ スルーホール ４０ はんだ ５０ ビス（ねじ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 和則 宮城県角田市佐倉字宮谷地４番地３ 株式 会社電子技研角田事業所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームまたはケースに取り付けるため
   の取付部材用の少なくとも１つの取付孔を備え、その取
   付孔の周囲の取付部材が圧接する領域内に複数のスルー
   ホールを有することを特徴とする電子部品用プリント基
   板。
2. 【請求項２】 前記フレームまたはケースは車両の適宜
   箇所に取り付けられるもので、車両の電子制御ユニット
   を搭載すると共に、前記フレームまたはケースに取り付
   けられることを特徴とする請求項１に記載の電子部品用
   プリント基板。
3. 【請求項３】 前記複数のスルーホールが、前記取付孔
   の周りの少なくとも１つの任意の円周上に配置されるこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部
   品用プリント基板。
4. 【請求項４】 前記複数のスルーホールが、前記取付孔
   の周りの少なくとも１つの任意の円周上に等間隔を置い
   て配置されることを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載の電子部品用プリント基板。
5. 【請求項５】 前記取付部材がねじ、前記取付孔がねじ
   挿入孔であることを特徴とする請求項３または請求項４
   に記載の電子部品用プリント基板。