WO2015093232A1

WO2015093232A1 - マイコン実装用プリント基板及びそれを用いた制御装置

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Publication number: WO2015093232A1
Application number: PCT/JP2014/081023
Authority: WO
Inventors: 智也林
Original assignee: 住友電装株式会社
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2015-06-25
Also published as: JP2015115565A; CN105814975A; US20160324003A1

Abstract

　新たにプリント基板を設計・製造することなくピン配置もしくは大きさが異なるマイコンを実装することができる、新規な構造のマイコン実装用プリント基板およびそのマイコン実装用プリント基板を用いた制御装置を提供する。　マイコン３２が実装されるマイコン実装用プリント基板１８に対して、少なくとも、第一のマイコン用実装パターン６４ａと第二のマイコン用実装パターン６４ｂが形成されているようにした。また、ケース１６内に内部回路が収容されてなる制御装置１４において、内部回路が該マイコン実装用プリント基板１８を含んで構成されている。

Description

マイコン実装用プリント基板及びそれを用いた制御装置

　本発明は、異なるマイコンが実装可能なマイコン実装用プリント基板と、かかるマイコン実装用プリント基板を用いた制御装置に関するものである。

　従来から、自動車の各種電装品の制御を行うために、プリント基板にマイコンを実装したものが広く用いられている。より具体的には、例えば、特開平１１－３９２７９号公報（特許文献１）の図１に記載の如く、プリント基板にはマイコンの他にマイコンを動作させる上で欠かせないメモリ等の各種外付け部品が実装されている。そして、プリント基板上には、実装されるマイコン毎に、そのピン配置に対応するように最適設計された配線パターンが設けられ、かかる配線パターンが上記各種外付け部品に接続されて所定の機能を満たすことができるようになっている。

　しかしながら、上記の如き実装されるマイコン毎に最適設計されたプリント基板を用いて制御装置を構成し自動車の各種電装品の制御を行うことは今までは特に問題はなかったものの、東日本大震災の如き災害時のような想定外のケースにおいては、採用されているマイコンが長期間に亘って入手困難になり、そのためプリント基板すなわち制御装置の製造に支障をきたすという問題が発生していた。

　この問題に対応するためには、例えばピン配置や大きさが同じ別のマイコンに置き換えることが考えられるが、かかるマイコンも需要の増加により入手が困難となることが十分に予想されることから、好ましい解決策とは言えなかった。また、ピン配置もしくは大きさが異なる別のマイコンに置き換えることも考えられるものの、そのためには新たにプリント基板を再設計・製造する必要があり膨大な時間と労力・費用が発生するため、これも好ましい解決策とは言えなかった。

特開平１１－３９２７９号公報

　本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、新たにプリント基板を設計・製造することなくピン配置もしくは大きさが異なるマイコンを実装することができる、新規な構造のマイコン実装用プリント基板を提供することにある。

　さらに本発明は、マイコン実装用プリント基板を用いた新規な制御装置を提供することも、目的とする。

　マイコン実装用プリント基板に関する本発明の第一の態様は、マイコンが実装されるプリント基板に対して、少なくとも第一のマイコン用実装パターンと第二のマイコン用実装パターンが形成されていることを特徴とする。

　本態様のマイコン実装用プリント基板は、プリント基板に、第一のマイコン用実装パターンと第二のマイコン用実装パターンの少なくとも２つのマイコン用実装パターンが形成されており、１種類のプリント基板に少なくとも第一のマイコンと第二のマイコンの２種類のマイコンを選択的に実装することができるようになっている。すなわち、１種類のマイコンが供給不足に陥ったような場合でも、新たにプリント基板の再設計・製造を行う必要が無く、もとの１種類のプリント基板にもう１種類のマイコンを実装するだけでマイコンを置き換えることができるのである。これにより、新たにプリント基板を再設計・製造する場合に発生するであろう膨大な時間や労力や費用といった無駄をなくすと共に、供給不足といった事態を有利に防止することができる。

　なお、第一のマイコン用実装パターンと第二のマイコン用実装パターンは、プリント基板の異なる層に形成されていてもよいし、同じ層に形成されていてもよい。例えば、第一のマイコン用実装パターンと第二のマイコン用実装パターンは、プリント基板の同じ層の別の場所に形成されていてもよいし、一方のパターンが他方よりも十分に小さい場合は、大きいパターンを周辺部に小さいパターンを中心部に設けることにより同じ領域内に２つのパターンを形成することもできる。また、スペースが許せば、さらに第三のマイコン用実装パターンやそれ以上の複数のマイコン用実装パターンを形成して、さらなる汎用性の向上を図ることができる。

　マイコン実装用プリント基板に関する本発明の第二の態様は、前記第一の態様に記載のマイコン実装用プリント基板において、前記第一のマイコン用実装パターンが前記プリント基板の表裏一方の面に形成されている一方、前記第二のマイコン用実装パターンが前記プリント基板の表裏他方の面に形成されているものである。

　本態様によれば、例えば第一のマイコン用実装パターンがプリント基板の表面に、一方第二のマイコン用実装パターンがプリント基板の裏面に形成されている。すなわち、第一のマイコン用実装パターンと第二のマイコン用実装パターンがプリント基板の別の面に形成されているので、同じ面に設けられているような場合に比して、パターンの設計をよりコンパクトに、またより容易に行うことが可能となる。さらに組立工程における各マイコン用実装パターンの識別性も有利に確保できる。

　マイコン実装用プリント基板に関する本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に記載のマイコン実装用プリント基板において、前記第二のマイコン用実装パターンが、第二のマイコンの搭載領域と前記第一のマイコン用実装パターンの配線パターンに接続する導通路を含んで構成されているものである。

　本態様によれば、第二のマイコン用実装パターンが、第二のマイコンの搭載領域と第一のマイコン用実装パターンの配線パターンに接続する導通路から構成されている。すなわち、マイコンを動作させる上で欠かせないメモリ等の各種外付け部品が実装される配線パターンは第一のマイコン用実装パターンの配線パターンを利用することにより、パターンの設計をさらにコンパクトに且つ容易に行うことが可能となるのである。要するに、第二のマイコン用実装パターンは単に第一のマイコン用実装パターンとのピン配置の違いを補正するように形成されているのである。

　制御装置に関する本発明の第一の態様は、ケース内に内部回路が収容されてなる制御装置において、前記内部回路が、前記第一乃至第三の何れか一つの態様に記載のマイコン実装用プリント基板を含んで構成されていることを特徴とする。

　本態様によれば、ケース内に内部回路が収容されてなる制御装置の内部回路が、本発明のマイコン実装用プリント基板を含んで構成されている。これにより、東日本大震災の如き災害時のような想定外のケースにおいても、制御装置に採用されているマイコンが容易に置き換え可能とされていることから、制御装置の供給不足といった事態を有利に防止することができる。

　本発明によれば、プリント基板に、第一のマイコン用実装パターンと第二のマイコン用実装パターンの少なくとも２つのマイコン用実装パターンが形成されていることから、１種類のマイコンが供給不足に陥ったような場合でも、新たにプリント基板の再設計・製造を行う必要が無く、もとの１種類のプリント基板にもう１種類のマイコンを実装するだけでマイコンを置き換えることができる。これにより、新たにプリント基板を再設計・製造する場合に発生するであろう膨大な時間や労力や費用といった無駄をなくすと共に、供給不足といった事態を有利に防止することができる。

本発明の第一の実施形態としてのマイコン実装用プリント基板を収容する制御装置を含んで構成されている電気接続箱の組付途中状態を示す斜視図。図１に示す電気接続箱の組付時の平面図。図１に示す制御装置の分解斜視図。図３に示すマイコン実装用プリント基板の斜視図（（ａ）プリント基板の表面に形成された第一のマイコン用実装パターンにマイコン等を実装した場合、（ｂ）プリント基板の裏面に形成された第二のマイコン用実装パターンにマイコン等を実装した場合）。本発明の第二の実施形態としてのマイコン実装用プリント基板を示す要部拡大図（（ａ）平面図、（ｂ）下面図）。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

　先ず、図１及び図２には、電気接続箱１０が示されている。電気接続箱１０は、本体１２と、本体１２とは別体で本発明に係る制御装置１４を含んで構成されている。制御装置１４は、ＥＣＵ等の車両の電子制御ユニットであり、本体１２に取り付けられ電気接続されることで、本体１２から電源供給を受け、また、本体１２内に実装されている図示しないリレー等の電子部品の制御を行う。なお、本発明における電気接続箱１０とは、ジャンクションブロックやヒューズボックス、リレーボックス等を含む。

　図３に示されているように、制御装置１４は、合成樹脂から形成されたケース１６の内部に本発明の第一の実施形態としての内部回路たるマイコン実装用プリント基板１８が収容された構造とされている。ケース１６は、一方の開口する略矩形箱体形状のアッパケース２０およびロアケース２２が、互いの開口部分を他方で覆蓋した状態で重ね合されて、互いにロックアーム２４ａとロック２４ｂからなるロック部２４によってロック固定された中空箱体構造とされている。そして、ケース１６の上面２６および下面２８は、本体１２の取付面３０（図１参照）よりも一回り小さな矩形状とされており、制御装置１４の本体１２への取付状態において、ケース１６の上面２６が取付面３０への重ね合わせ面とされている。なお、以下の説明において、上方とは、図３中の上方、下方とは、図３中の下方を言うものとする。

　ケース１６内に収容されたマイコン実装用プリント基板１８は、図３に示されているように、矩形の板形状を有しており、マイコン実装用プリント基板１８の中央部分には、マイコン３２に加えてマイコン３２を動作させる上で欠かせないメモリ３４等の各種外付け部品が適宜に実装されている。またマイコン実装用プリント基板１８にはその他に、本体１２の図示しないプリント基板に設けられた本体側コネクタ３６（図２参照）と接続する制御装置側コネクタ３８と、後述する側方接続型コネクタ４４、が実装されている。そしてマイコン実装用プリント基板１８に設けられた図示しない配線パターンによって、メモリ３４等の各種外付け部品や制御装置側コネクタ３８や後述する側方接続型コネクタ４４がマイコン３２に対して電気接続されるようになっている。なお、制御装置側コネクタ３８は、マイコン実装用プリント基板１８の一方の側縁部４０ａに沿って延在しており、マイコン実装用プリント基板１８がケース１６内に収容された状態で、アッパケース２０に貫設された開口穴４２を通じて、ケース１６の上面２６上に突出されている。一方、側方接続型コネクタ４４は、マイコン実装用プリント基板１８の一方の側縁部４０ａに直交する側縁部４０ｂに沿って延在しており、マイコン実装用プリント基板１８がケース１６内に収容された状態で、アッパケース２０に貫設された切欠部４６を通じて、ケース１６の側面に突設されており、かかる側方接続型コネクタ４４に対して図示しないコネクタが接続されるようになっている。

　そして、図１～３に示されているように、ケース１６において、制御装置側コネクタ３８が突設されている側縁部４８ａの対辺となる側縁部４８ｂ（図２中、右側）には、両端部分に略矩形ブロック形状の一対の回動部５０，５０が外方に向かって突設されている。

　上述の如き構造とされた本体１２と制御装置１４の組み付けは、例えば特開２０１０－２００５０３号公報に示されているような公知の手法を用いて行う。すなわち、先ず、図１に示すように、制御装置１４の上面２６を本体１２の取付面３０と対向させた向きで、回動部５０，５０を、本体１２の支持部５２，５２に挿入する。これにより、回動部５０，５０と支持部５２，５２によるヒンジが形成される。次に、回動部５０，５０を回転中心として制御装置１４を回動させることによって、制御装置１４が本体１２の取付面３０に重ね合わされることとなる。その結果、制御装置１４に設けられた制御装置側コネクタ３８が、本体１２の取付面３０に突出された本体側コネクタ３６の内部に挿し入れられて、本体１２の図示しないプリント基板と制御装置１４のマイコン実装用プリント基板１８が電気的に接続されるようになっている。そして、制御装置１４において、回動部５０，５０と反対の側縁部４８ａ側に設けられたロックアーム５４と本体１２に設けられたロック５６が係合することによって、制御装置１４が本体１２に固定されて、組み付けが完了する。

　次に、図４を用いて、本発明の第一の実施形態としてのマイコン実装用プリント基板１８の使用方法について詳述する。図４に示されているように、マイコン実装用プリント基板１８は、ガラスエポキシ樹脂などの公知の絶縁材料で形成された略矩形平板状の絶縁基板５８と、その表面６０及び裏面６２にそれぞれ設けられた第一のマイコン用実装パターン６４ａと第二のマイコン用実装パターン６４ｂと、を含んで構成されている。すなわち、マイコン実装用プリント基板１８の表面６０と裏面６２にはピン配置が異なる第一のマイコン３２ａと第二のマイコン３２ｂがそれぞれ実装可能とされており、それ故それぞれのピン配置に対応するように最適設計された実装パターン６４ａ，６４ｂが設けられているのである。従って、図４ (ａ) に示されているように、マイコン実装用プリント基板１８の表面６０に設けられた第一のマイコン用実装パターン６４ａに対して、第一のマイコン３２ａをはじめとして、メモリ３４等の各種外付け部品や制御装置側コネクタ３８や側方接続型コネクタ４４を実装して用いることができる一方、図４ (ｂ) に示されているように、マイコン実装用プリント基板１８の裏面６２に設けられた第二のマイコン用実装パターン６４ｂに対して、第二のマイコン３２ｂをはじめとして、メモリ３４等の各種外付け部品や制御装置側コネクタ３８や側方接続型コネクタ４４を実装して用いることもできるようになっているのである。それ故、通常の使用時には、表面６０に設けられた第一のマイコン用実装パターン６４ａに主たるマイコンである第一のマイコン３２ａをはじめとして各種外付け部品やコネクタ３８，４４を実装して使用する一方、例えば災害時等に第一のマイコン３２ａが供給不足に陥ったような場合には、裏面６２に設けられた第二のマイコン用実装パターン６４ｂに予備のマイコンである第二のマイコン３２ｂをはじめとして各種外付け部品やコネクタ３８，４４を実装して使用することができるのである。

　このように、予めマイコン実装用プリント基板１８の裏面６２に予備のマイコンである第二のマイコン３２ｂを実装可能な第二のマイコン用実装パターン６４ｂを設けておくことにより、新たにマイコン実装用プリント基板の再設計・製造を行わなくとも、マイコン３２を容易に置き換えることができるのである。これにより、新たにマイコン実装用プリント基板を再設計・製造する場合に発生するであろう膨大な時間や労力や費用といった無駄をなくすと共に、供給不足といった事態を有利に防止することができるのである。

　また、本実施形態では、第一のマイコン用実装パターン６４ａと第二のマイコン用実装パターン６４ｂがそれぞれマイコン実装用プリント基板１８の表裏の別の面に形成されていることから、例えば同じ表面６０に設けられているような場合に比して、実装パターンの設計をより容易に且つよりコンパクトに行うことが可能となる。加えてマイコン等の実装工程において、各マイコン３２ａ，３２ｂを実装する面が異なることから、各マイコン用実装パターン６４ａ，６４ｂを容易に識別することができるので、各マイコン３２ａ，３２ｂを誤ったマイコン用実装パターンに実装することを有利に防止できる。

　次に、図５を用いて、本発明の第二の実施形態としてのマイコン実装用プリント基板６６について詳述するが、上記実施形態と同様な構造とされた部材および部位については、図中に、上記実施形態と同一の符号を付することにより、それらの詳細な説明を省略する。すなわち、かかるマイコン実装用プリント基板６６は、第二のマイコン用実装パターン６８ｂが、第二のマイコン３２ｂの搭載領域７０ｂとパッド部７２ｂと第一のマイコン用実装パターン６８ａの配線パターン７６ａに接続する導通路７８ｂを含んで構成されている点に関して、上記実施形態と異なる実施形態を示すものである。

　図５ (ａ) に示されているように、マイコン実装用プリント基板６６の表面６０に設けられた第一のマイコン用実装パターン６８ａは、第一のマイコン３２ａの搭載領域７０ａと、パッド部７２ａと、第一のマイコン３２ａの端子８０ａ１～１６を裏面６２の第二のマイコン３２ｂの対応する端子８０ｂ１～１６にスルーホール８２を介して接続するための導通路７８ａと、第一のマイコン３２ａの端子８０ａ１～１６に各種外付け部品や各種コネクタ３８，４４を接続するための配線パターン７６ａと、を含んで構成されている。要するに、マイコン実装用プリント基板６６の表面６０には、前実施形態のマイコン実装用プリント基板１８の表面６０に設けられた第一のマイコン用実装パターン６４ａと同様のパターンが形成されているのである。

　一方、図５ (ｂ) に示されているように、マイコン実装用プリント基板６６の裏面６２に設けられた第二のマイコン用実装パターン６８ｂは、第二のマイコン３２ｂの搭載領域７０ｂと、パッド部７２ｂと、第二のマイコン３２ｂの端子８０ｂ１～１６を表面６０の第一のマイコン３２ａの対応する端子８０ａ１～１６にスルーホール８２を介して接続する導通路７８ｂ、を含んで構成されている。なお、上記対応する端子というのは同じ機能を有する端子のことであり、具体的には、図５ (ｂ) において端子８０ｂ１～１６の横の括弧内に併記されている端子番号（８０ａ１～１６）の端子を指す。ここで、例えば、端子８０ｂ５，８０ｂ１６は電源に接続されるＶＣＣ端子、端子８０ｂ８，８０ｂ１３はグランドに接続されるＶＳＳ端子となっている。

　要するに、本実施形態においては、第二のマイコン用実装パターン６８ｂは、第二のマイコン３２ｂの端子８０ｂ１～１６を第一のマイコン３２ａの対応する端子８０ａ１～１６に接続しているだけであり、各種外付け部品や各種コネクタ３８，４４及びそれらと第二のマイコン３２ｂの端子８０ｂ１～１６を接続するための配線パターンは、マイコン実装用プリント基板６６の表面６０に設けられた第一のマイコン用実装パターン６８ａの配線パターン７６ａで代用されるようになっているのである。それ故、第二のマイコン用実装パターン６８ｂの設計については容易且つコンパクトに行うことが可能となるのである。

　以上、本発明の実施形態について説明してきたが、かかる実施形態における具体的な記載によって、本発明は、何等限定されるものでない。本実施形態ではいずれも第一のマイコン用実装パターン６４ａ，６８ａと第二のマイコン用実装パターン６４ｂ、６８ｂはマイコン実装用プリント基板１８，６６の異なる面に形成されていたが、第一のマイコン用実装パターンと第二のマイコン用実装パターンを、マイコン実装用プリント基板の同じ面の別の場所に形成するようにしてもよい。さらに、一方のマイコン用実装パターンが他方よりも十分に小さい場合は、大きいパターンを周辺部に小さいパターンを中心部に設けることにより同じ領域内に両方のマイコン用実装パターンを形成することもできる。また、スペースが許せば、マイコン実装用プリント基板の表裏両面又は片面を用い、さらに第三のマイコン用実装パターンやそれ以上の複数のマイコン用実装パターンを形成して、さらなる汎用性の向上を図ることもできる。

１４：制御装置、１６：ケース、１８，６６：マイコン実装用プリント基板（内部回路）、３２：マイコン、３２ｂ：第二のマイコン、６０：表面、６２：裏面、６４ａ，６８ａ：第一のマイコン用実装パターン、６４ｂ，６８ｂ：第二のマイコン用実装パターン、７０ａｂ：搭載領域、７６ａ：配線パターン、７８ａｂ：導通路

Claims

　マイコンが実装されるプリント基板に対して、
　少なくとも第一のマイコン用実装パターンと第二のマイコン用実装パターンが形成されている
ことを特徴とするマイコン実装用プリント基板。
　前記第一のマイコン用実装パターンが前記プリント基板の表裏一方の面に形成されている一方、
　前記第二のマイコン用実装パターンが前記プリント基板の表裏他方の面に形成されている請求項１に記載のマイコン実装用プリント基板。
　前記第二のマイコン用実装パターンが、第二のマイコンの搭載領域と前記第一のマイコン用実装パターンの配線パターンに接続する導通路を含んで構成されている請求項１又は２に記載のマイコン実装用プリント基板。
　ケース内に内部回路が収容されてなる制御装置において、
　前記内部回路が、請求項１～３の何れか１項に記載のマイコン実装用プリント基板を含んで構成されている
ことを特徴とする制御装置。