(57)【要約】【課題】電子制御装置のプリント基板において、スルーホールの濡れ上り性を得られ易くすると共に、基板面積の縮小化を図った電子制御装置を提供する。【解決手段】リード端子Ｌが、プリント基板７に形成されたスルーホール７１の一端開口７１ａから他端開口７１ｂに貫通し、その他端開口７１ｂからスルーホール７１に供給された半田によって当該スルーホール７１に半田付けされる。スルーホール７１の外周側には、パターン形状の受熱部７２ａ〜７２ｄが、それぞれプリント基板７厚さ方向に距離を隔てて形成される。各受熱部７２ａ〜７２ｄにおいては、一端開口側７１ａの受熱部の面積が他端開口側７１ｂの受熱部の面積以下となるように形成され、受熱した熱が熱拡散しないように抑制された形状とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板に半田付けされるリード端子を有する端子部品を備え、
前記リード端子は、プリント基板に形成されたスルーホールの一端開口から他端開口に貫通し、その他端開口からスルーホールに供給された半田によって当該スルーホールに半田付けされた電子制御装置であって、
前記スルーホールの外周側に、パターン形状の受熱部が複数個それぞれプリント基板厚さ方向に距離を隔てて形成され、
前記の各受熱部のうち、一端開口側の受熱部の面積が、他端開口側の受熱部の面積以下であることを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
前記の各受熱部は、スルーホールのランド部形状に形成され、それぞれプリント基板内の内層を含む各配線層に位置し、それら各受熱部のうち一端開口側の受熱部の面積が、他端開口側の受熱部の面積より小さいことを特徴とする請求項１記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記の各受熱部のうち、他端開口側に形成された受熱部よりも一端開口側に位置する受熱部は、スルーホールの外周側から距離を隔てて形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に半田付けされるリード端子を有する端子部品を備えた電子制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種製品に適用されるプリント基板においては、プリント基板に形成された熱伝導性のスルーホールにリード端子（例えば脚付電子部品やコネクタ等の端子部品のリード端子）が貫挿し、そのスルーホール内に供給（例えばフロー半田槽のスポットフロー用ノズル等から供給）される半田（溶融半田）によって当該スルーホール（スルーホールに形成されるメッキ部）とリード端子とが半田付けされた構成が知られている。
【０００３】
スルーホール内に供給された後の半田の熱は、各種の放熱経路、例えばスルーホール自体（メッキ部やランド部等）を介して熱拡散する。また、リード端子の熱容量が大きい場合には、そのリード端子を介して半田の熱が拡散し易い。このような熱拡散により、スルーホールの内部の温度（半田の温度）が速く低下してしまうため、スルーホールに対する濡れ上り性（半田上り性）が得られず、スルーホールに対する半田の供給不足が生じる虞があった。
【０００４】
この濡れ上り性を高める手法としては、例えば半田付けを行う前にプリヒータ等を用いてリード端子を予熱する手法がある（例えば特許文献１）。また、プリヒータ等を用いない手法としては、プリント基板におけるスルーホールの近傍に冗長ビア（ＶＩＡ）を貫通形成しておき、その冗長ビアに例えばフロー半田槽側の熱を受熱させ、その受熱した側のプリント基板面側から反対面側に熱を伝達させる手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３４５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述のようにスルーホールの近傍に熱伝達のために冗長ＶＩＡを貫通形成した構造の場合、プリント基板に形成されたパターン配線とスルーホールとの間のレイアウトが制限されてしまうため、プリント基板の配線効率が低下し、基板面積の縮小化（小型化）等に影響を及ぼす虞があった。
【０００７】
本発明は、かかる技術的課題に鑑みてなされたものであって、電子制御装置のプリント基板において、スルーホールの濡れ上り性を得られ易くすると共に、基板面積の縮小化を図った電子制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電子制御装置は、前記の課題を解決できる創作であり、その一態様は、プリント基板に半田付けされるリード端子を有する端子部品を備え、前記リード端子は、プリント基板に形成されたスルーホールの一端開口から他端開口に貫通し、その他端開口からスルーホールに供給された半田によって当該スルーホールに半田付けされた電子制御装置であって、前記スルーホールの外周側に、パターン形状の受熱部が複数個それぞれプリント基板厚さ方向に距離を隔てて形成され、前記の各受熱部のうち、一端開口側の受熱部の面積（プリント基板において占める面積）が、他端開口側の受熱部の面積以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上示したように本発明によれば、電子制御装置のプリント基板において、スルーホールの濡れ上り性を得られ易くすると共に、基板面積の縮小化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態における電子制御装置のプリント基板の一例を示す概略断面図。
【図２】本実施形態における電子制御装置のプリント基板の一例を示す概略断面図。
【図３】本実施形態における電子制御装置のプリント基板の一例を示す概略断面図。
【図４】本実施形態における電子制御装置のプリント基板の一例を示す概略断面図。
【図５】本実施形態における電子制御装置のプリント基板の一例を示す概略断面図。
【図６】本実施形態において適用可能なフロー半田槽の一例を説明する温度プロファイル図。
【図７】本実施形態における電子制御装置の一例を示す分解斜視図。
【図８】図７のコネクタの部分拡大図（コネクタ１１）。
【図９】図７のプリント基板の分解斜視図（Ａは図２を適用した場合、Ｂは図３を適用した場合）。
【図１０】一般的な電子制御装置のプリント基板の一例を示す概略断面図。
【図１１】一般的な電子制御装置のプリント基板の一例を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態における電子制御装置は、従来のようにプリント基板のスルーホール近傍に単に冗長ＶＩＡを形成するのではなく、スルーホールの外周側にパターン形状の受熱部を複数個それぞれプリント基板厚さ方向に距離を隔てて形成したものであり、それら各受熱部においては、一端開口側の受熱部の面積（プリント基板において占める面積）が他端開口側の受熱部の面積以下となるように形成されたものであって、受熱した熱が熱拡散しないように抑制された形状であることを特徴とする。
【００１２】
従来においては、例えば図１０や図１１に示すように、プリント基板（図１０，図１１中では複数の配線層７ａ〜７ｄが積層構造で形成されたプリント基板）７のスルーホール７１の近傍に、熱伝達用の冗長ビアＶを形成（単数あるいは複数形成）した構造であり、スルーホール７１の一端開口７１ａから他端開口７１ｂ方向にリード端子Ｌが貫通した状態で、他端開口７１ｂ側からフロー半田槽Ｆの半田を供給することにより、フロー半田槽Ｆ側の熱をスルーホール７１自体に受熱させる他に、冗長ビアＶにも受熱（受熱部として機能）させ、その冗長ビアＶの熱についてプリント基板７を挟んで反対側（すなわち配線層７ａ側）に熱伝達、すなわち図１０の点線矢印で示すような熱伝達経路Ｒ１で熱伝達させて、スルーホール７１内部の一端開口７１ａ側を加温や保温する手法が採られていた。
【００１３】
しかしながら、冗長ビアＶはプリント基板７において大きな面積を占めてしまうため、単に受熱や熱伝達のために冗長ビアＶを形成することは、プリント基板７の配線効率や当該基板面積の縮小化（小型化）等の観点から、好ましくない。また、冗長ビアＶとスルーホール７１とがパターン配線等で接続（例えば図１０，図１１に示すように各配線層７ａ〜７ｄにおいてパターン形状で接続）された構造の場合のスルーホール７１で受熱した熱は、筒状の孔壁７１ｃから前記のパターン配線を介して図１１の点線矢印で示すような熱伝達経路Ｒ２で熱拡散し易いため、スルーホール７１（孔壁７１ｃ）内部を加温したり保温することはなく、その内部の温度が速く低下してしまう。これにより、スルーホール７１の濡れ上り性は悪化し、例えば図１１に示すように、スルーホール７１内部で半田供給不足の箇所が生じることになる。
【００１４】
一方、本実施形態は、スルーホールの外周側に、受熱した熱が熱拡散しないように抑制されたパターン形状で熱伝導性の受熱部（例えば銅等の熱伝導性材料から成る受熱部）を複数個形成、例えば図１に示すようにスルーホール７１（孔壁７１ｃ）の外周側における一端開口７１ａ側，他端開口７１ｂ側に、それぞれ受熱部７２ａ，７２ｄを形成したものであって、他端開口７１ｂ側（すなわち熱源であるフロー半田槽Ｆ側）に位置する受熱部７２ｄよりも一端開口７１ａ側に位置する受熱部７２ａの面積（プリント基板７において占める面積）を、当該受熱部７２ｄの面積以下となるようにしたものである。このような構造によれば、受熱部７２ｄで受熱した熱は、孔壁７１ｃ等を介して一端開口７１a側の受熱部７２ａに熱伝達されることになるが、受熱部７２ａ（および孔壁７１ｃ）は面積が受熱部７２ｄの面積以下に狭められた形状であって、パターン配線等にも接続されていないため、図１１に示すような熱拡散が抑制され、点線矢印で示すような熱伝達経路Ｒ３で熱伝達することになる。これにより、図１１に示すような構造と比較すると、受熱部７２ｂおよび孔壁７１ｃの熱でスルーホール７１内部の全域が加温や保温されることになり、そのスルーホール７１内部の温度の低下が抑制される。これにより、所望の濡れ上り性が得られ、例えばスルーホール７１内部に対する半田供給不足の改善を図ることが可能となる。
【００１５】
本実施形態においては、以上示したように熱拡散を抑制した形状の受熱部を備えた構造であれば、例えば電子制御装置やプリント基板等に係る分野の周知技術を適宜適用して種々の形態に変更することができ、それぞれ有用な作用効果を奏することが可能である。
【００１６】
＜スルーホールおよび受熱部＞
例えば、図２に示すように、スルーホール７１（孔壁７１ｃ）の外周側で、プリント基板７内の内層を含む各配線層７ａ〜７ｄに対して、パターン形状の受熱部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄをそれぞれ形成する構造が挙げられる。この図２の受熱部７２ａ〜７２ｄは、それぞれプリント基板７厚さ方向に距離を隔てて位置し、フロー半田槽Ｆ側の受熱部７２ｄから受熱部７２ｃ，７２ｂ，７２ａの順に各面積が段階的に小さくなるように形成されている。この構造では、受熱部７２ｄで受熱した熱は、図１と同様に熱伝達経路Ｒ３で熱伝達する他に、受熱部７２ｄから７２ｃ，７２ｂ，７２ａの順に点線矢印で示すような熱伝達経路Ｒ４で熱伝達する。また、熱伝達経路Ｒ４においては、その熱伝達経路Ｒ４に位置する各受熱部７２ｃ，７２ｂ，７２ａの面積が段階的に小さくなるため、受熱部７２ｄで受熱した熱が段階的に集束しながら伝達、すなわち熱拡散が段階的に抑制されながら熱伝達することになる。
【００１７】
前記の各受熱部７２ａ〜７２ｄは、パターン成形技術によって種々のパターン形状に形成することができるものであり、各受熱部７２ｃ，７２ｂ，７２ａの面積が受熱部７２ｄの面積よりも小さければ良い。したがって、図１，図２に示した受熱部７２ａ〜７２ｄのようにスルーホール７１の外周側から連続したパターン形状に限定されるものではなく、当該外周側から断続的なパターン形状に形成、例えば図３に示すようにスルーホール７１の外周側から距離を隔てて位置し当該外周側を包囲するリング状の受熱部７２ｃ，７２ｂ，７２ａを形成しても良い。この構造では、受熱部７２ｄで受熱した熱は、図２と同様に熱伝達経路Ｒ３で熱伝達する他に、受熱部７２ｄから７２ｃ，７２ｂ，７２ａの順に点線矢印で示すような熱伝達経路Ｒ５で熱伝達する。また、熱伝達経路Ｒ５においては、その熱伝達経路Ｒ５に位置する各受熱部７２ｃ，７２ｂ，７２ａの面積が狭小であるため、受熱部７２ｄで受熱した熱が各受熱部７２ｃ，７２ｂ，７２ａで集束した状態で伝達、すなわち熱拡散が抑制された状態で熱伝達することになる。
【００１８】
以上示したように本実施形態に基づいて各受熱部が形成された構造であれば、プリント基板においてスルーホールから距離を隔てて各種ビアを形成しても良い。例えば図４，図５に示すように、プリント基板７に冗長ビアＶが形成されていても、各受熱部７２ｃ，７２ｂ，７２ａは冗長ビアＶに対して非接続状態であるため、図１０に示したような熱拡散は起こらないものと言える。
【００１９】
なお、受熱部は、スルーホールのランド部のようなリング状に形成することが一例として挙げられるが、そのリング状に限られるものではなく、例えば矩形状，楕円状等の各種形状であっても良い。前記のようにリング状に形成された各受熱部７２ｃ，７２ｂ，７２ａの場合、例えば各リングの周方向に断続したパターン形状であっても、前述のように受熱部７２ｄで受熱した熱について集束した状態および熱拡散を抑制した状態で伝達することになる。
【００２０】
フロー半田槽Ｆ側に位置する受熱部７２ａの場合は、フロー半田槽Ｆの熱を直接的に受熱するものであるため、たとえ図４，図５に示すように受熱部７２ａが冗長ビアＶやパターン配線等（図示省略）と接続された構造であっても、一端開口７１ａ側の各受熱部７２ｃ，７２ｂ，７２ａが冗長ビアＶに対して非接続状態であれば、熱拡散は十分抑制されるものと言える。なお、前記のような受熱部とパターン配線との接続においては、適宜設定することができる。例えば、受熱部７２ａをランド部形状にしたり、そのランド部形状の受熱部７２ａとリード端子Ｌとの間の半田において所謂フィレットを形成し、半田の接合状態を向上させることが挙げられる。また、パターン配線のラインと受熱部７２ａとの間において、所謂ティアドロップとも称されるパターンフィレットを形成しても良い。
【００２１】
また、受熱部７２ａは、フロー半田槽Ｆの熱を多く受熱するために大きく形成することが考えられるが、例えば他の隣接するリード端子や当該リード端子用のパターン配線と接しない範囲（ブリッジ現象が起こらない範囲）で適宜設定することが挙げられる。
【００２２】
さらに、受熱部においては、熱伝導性を有しプリント基板に対してパターン形状で形成できるものであれば各種材料（銅等）を適用することができ、例えばスルーホールと同じ材料を適用して形成することが挙げられる。また、スルーホールの形状（孔壁等の形状）は、目的とするリード端子等に応じて適宜設定されるものであり、例えば孔壁内壁面の断面形状は、円形，矩形，楕円等の各種形状に設定することが可能である。
【００２３】
＜半田供給＞
スルーホールに対する半田供給では、一般的に知られているフロー半田槽（例えば６ｍｍ×６ｍｍ〜１０ｍｍ程度のスポットフロー用ノズルを備えたもの）を適用して行うことが可能である。このフロー半田槽を用いた場合（例えばＰｂフリーの半田（合金組成：Ｓｎ／Ａｇ３．０／Ｃｕ０．５）を用いた場合）の一例としては、図６に示すような温度プロファイルに基づいて使用される機器が知られており、所定温度のプリヒート工程により、半田中の余分な溶剤を飛ばし、リード端子やプリント基板に対する熱衝撃を緩和することが挙げられる。このプリヒート工程の温度においては、スルーホールの濡れ上り性を考慮して活性温度限界まで上げることにより、半田とプリント基板と接触した際に当該半田の温度低下が少なく、濡れ上り性が良好になることが知られており、プリヒート推奨温度が１００〜１２０℃（はんだ付面で１００〜１２０℃）のフロー半田槽が存在する。また、推奨半田温度を２４５〜２６０℃とするフロー半田槽が知られているが、ブリッジ現象の低減やスルーホールの濡れ上り性を考慮して適宜設定することが好ましい。
【００２４】
＜電子制御装置の一例＞
以下、本実施形態に係る電子制御装置を自動車用電子制御装置に適用した一例について、図７〜図９に基づいて説明する。なお、図１〜図５に示したものと同様なものについては、同一符号等を用いて、その詳細な説明を適宜省略する。
【００２５】
図７に示す電子制御装置１は、車体側に取り付けられる略板状のケース２と略箱状のカバー３とを、それぞれシール材４，４ａを介して液密に接合してなる筐体５と、この筐体５内部の保護空間に収容されて発熱性電子部品や非発熱性電子部品等の各種電子部品６を実装したプリント基板７と、により大略構成されており、エンジンルーム（図示省略）等に搭載され、ケース２に設けたブラケット８，９により車体側に取り付けられる。電子部品６、特に発熱性電子部品とケース２内面の間には、放熱グリス１０が介在される。
【００２６】
プリント基板７は、図１〜図５に示したように複数の配線層７ａ〜７ｄを有する多層構造であり、その上面（カバー３側の面）の配線層７ａには、コンデンサ，コイル等のような比較的発熱しない、もしくは例えばヒートシンク等の特段の放熱処置を必要としない非発熱性の電子部品６が実装され、下面（ケース２側の面に位置する配線層７ｄ）には演算処理装置，トランジスタ，ＩＣ等の比較的発熱し易い発熱性の電子部品（図示省略）が実装されている。このプリント基板７は、例えばガラスエポキシ樹脂等からなる板材の表裏面あるいはその内部の各配線層７ａ〜７ｄにおいて、所望の回路パターンのパターン配線（図示省略）が形成され、このパターン配線に各種電子部品６が半田等によりそれぞれ電気的に接続されている。また、プリント基板７の周縁側の一部には、外部機器のコネクタと接続されるコネクタ１１（コネクタ１１のリード端子Ｌの詳細は後述する）が取り付けられている。このコネクタ１１は、取付基部１２を介して回路基板７に固定されていている。コネクタ１１は、車両側のコネクタと接続される。
【００２７】
ケース２は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料によって略板状、より詳しくは周縁が僅かに立ち上がる浅い箱状に一体形成されている。具体的には、ほぼ矩形状の底壁２ａの外周縁（各側辺）に側壁２ｂが立設され、全体が上方へ開口するように構成されている。側壁２ｂの四隅には、カバー３を取付固定するカバー固定部１３が形成されていて、該カバー固定部１３にカバー３がネジ１４で取り付けられる。このカバー３においては、当該カバー３の肉厚方向に貫通した貫通孔３ａが設けられ、その貫通孔３ａに所謂呼吸フィルタ３ｂが取り付けられる。また、プリント基板７は、ケース２の底壁２ａの内壁面側の周縁部に立設された基板固定部１５の上端面にネジ１６で取り付けられる。
【００２８】
放熱グリス１０は、回路基板７の下面に取り付けられた発熱性の電子部品６とケース２内面との間に介在されていて、発熱性の電子部品６の発熱をケース２側に伝達し、ケース２の外面に設けた放熱フィン１７等から外部に放熱する。
【００２９】
ここで、コネクタ１１について説明すると、例えば図８に示すように多数のリード端子Ｌを備えており、その各リード端子Ｌの下端が、それぞれプリント基板７に貫通形成したスルーホール７１に対し、一端開口７１ａ側（配線層７ａ側）から他端開口７１ｂ側（配線層７ｄ側）に貫装されている。このように各リード端子Ｌが貫装された状態で、フロー半田槽を用いて他端開口からスルーホール７１に半田供給することにより、当該スルーホール７１にリード端子Ｌが半田付けされる。
【００３０】
前記のスルーホール７１の外周側における各配線層７ａ〜７ｄには、図１〜図５に示した何れかのパターン形状（ランド部形状）の受熱部７２ａ〜７２ｄが形成され、これら受熱部７２ａ〜７２ｄをスルーホール７１のランド部として機能させることができる。これら受熱部７２ａ〜７２ｄは、図２，図３に示すようなパターン形状で形成した場合、それぞれ図９に示すように各配線層７ａ〜７ｄにおけるスルーホール７１の外周側に位置するように形成されることになる。
【００３１】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【符号の説明】
【００３２】
１…電子制御装置
１１…コネクタ
７…プリント基板
７ａ〜７ｄ…配線層
７１…スルーホール
７１ａ…一端開口
７１ｂ…他端開口
７１ｃ…孔壁
７２ａ〜７２ｄ…受熱部
１１…コネクタ
Ｌ…リード端子
Ｒ３〜Ｒ５…熱伝達経路
Ｓ…半田
Ｖ…ビア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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