(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ孔（５４）を有する金属部材（４４）に対して、前記ねじ孔に締結される柱部と該柱部の一端に連結された頭部とを有するねじ（６０）により、固定されるとともに電気的に接続される基板であって、
前記ねじ孔に対応して形成され、前記柱部が挿通されるスルーホール（１４）と、
前記スルーホールの壁面に形成された壁面部（１８ａ）と、前記壁面部に連結されるとともに前記金属部材と対向する一面（１０ａ）に形成された一面部（１８ｂ）と、前記壁面部に連結されるとともに前記一面と反対の裏面（１０ｂ）に形成され、前記頭部と接触する裏面部（１８ｃ）と、を有する第１ランド（１８）と、
樹脂材料を用いて形成され、前記一面部を被覆する被覆部（２６）と、を備え、
前記ねじによる固定状態において、前記裏面部が前記頭部に接触して前記ねじと電気的に接続され、前記被覆部が前記金属部材と接触し、前記一面に電子部品（３０）が実装される基板であって、
コア層（１２ａ）と、
前記コア層よりも柔軟性に優れており、前記コア層に積層されて前記一面をなす柔軟層（１２ｂ）と、
前記一面において前記一面部とは別に形成され、前記電子部品がはんだ接合される第２ランド（２０）と、を備え、
前記柔軟層は、ピール強度が０．９Ｎ／ｍｍ以下、引張弾性率が１０ＧＰａ以下の樹脂材料をガラスクロスに樹脂を含浸させてなることを特徴とする基板。
【請求項２】
前記一面に塗布されたソルダレジスト（２４）をさらに備え、
前記ソルダレジストの一部は、前記被覆部をなしていることを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記被覆部の少なくとも一部は、シルク印刷を用いて形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板。
【請求項４】
前記被覆部は、前記一面部の上面と側面とを一体的に被覆していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材に固定される基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載のように、ネジによりスペーサ部に固定されるとともに電気的に接続されたプリント基板が知られている。プリント基板は、ネジが挿通されたスルーホールと、ランド部と、を有している。ランド部は、スルーホールの壁面に形成された部分と、プリント基板の表面及び裏面に形成された部分と、を有している。スペーサ部は、導電性を有するとともに、プリント基板の表面側のランド部上に配置されている。スペーサ部は、内側ネジ溝が形成された貫通孔を有し、貫通孔がネジと螺合している。ネジの頭部が、プリント基板の裏面側に形成されたランド部に圧接されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成では、使用環境の温度変化により、プリント基板とスペーサ部との熱膨張係数の差に応じて、スペーサ部から表面側に形成されたランド部に対して、表面に沿う方向に摩擦力が作用する虞がある。摩擦力が作用すると、ランド部がプリント基板から剥がれる虞がある。
【０００５】
これに対し、プリント基板の表面にランド部を形成しない構成が考えられる。しかしながら、この構成では、ランド部に対して、プリント基板の厚さ方向のうち表面から裏面へ向かう方向に応力が作用した場合に、ランド部が剥がれやすい。また、表面にランド部を形成しない構成では、プリント基板におけるランド部が形成される面積が小さいため、ランド部が剥がれ易い。
【０００６】
以上により、使用環境の温度変化により、ランド部がプリント基板から剥がれる虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、使用環境の温度変化により第１ランドが剥がれることを抑制する基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として下記の実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１４】
開示された発明のひとつは、ねじ孔（５４）を有する金属部材（４４）に対して、ねじ孔に締結される柱部と該柱部の一端に連結された頭部とを有するねじ（６０）により、固定されるとともに電気的に接続される基板であって、ねじ孔に対応して形成され、柱部が挿通されるスルーホール（１４）と、スルーホールの壁面に形成された壁面部（１８ａ）と、壁面部に連結されるとともに金属部材と対向する一面（１０ａ）に形成された一面部（１８ｂ）と、壁面部に連結されるとともに一面と反対の裏面（１０ｂ）に形成され、頭部と接触する裏面部（１８ｃ）と、を有する第１ランド（１８）と、樹脂材料を用いて形成され、一面部を被覆する被覆部（２６）と、を備え、ねじによる固定状態において、裏面部が頭部に接触してねじと電気的に接続され、被覆部が金属部材と接触し、一面に電子部品（３０）が実装される基板であって、コア層（１２ａ）と、コア層よりも柔軟性に優れており、コア層に積層されて一面をなす柔軟層（１２ｂ）と、一面において一面部とは別に形成され、電子部品がはんだ接合される第２ランド（２０）と、を備え、柔軟層は、ピール強度が０．９Ｎ／ｍｍ以下、引張弾性率が１０ＧＰａ以下の樹脂材料をガラスクロスに樹脂を含浸させてなることを特徴とする。
【００１５】
上記構成では、第１ランドが一面に形成された一面部を有している。したがって、第１ランドに対して、基板の厚さ方向のうち一面から裏面へ向かう方向に作用する応力が作用した場合であっても、第１ランドが剥がれることを抑制することができる。また、上記構成では、第１ランドが一面部を有さない構成に較べて、基板における第１ランドが形成される面積を大きくすることができる。また、上記構成では、被覆部が、金属部材と接触している。すなわち、一面部が金属部材と接触していない。これによれば、一面部が金属部材と接触する従来構成に較べて、一面部に作用する応力を小さくすることができる。また、上記構成では、被覆部が、樹脂材料を用いて形成されている。一般的に、金属材料どうしの摩擦係数よりも、樹脂材料と金属材料との摩擦係数の方が小さい。すなわち、一面部と金属部材との摩擦係数よりも、被覆部と金属部材との摩擦係数の方が小さい。よって、金属部材から基板に作用する摩擦力を小さくし易く、一面部に作用する応力を小さくし易い。以上により、使用環境の温度変化により第１ランドが剥がれることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る電子装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の破線で示した領域の拡大断面図である。
【図３】第２ケース部の詳細構造を示す平面図である。
【図４】第２実施形態に係る電子装置における基板、第２ケース部、及びねじの詳細構造を示す拡大断面図である。
【図５】第１変形例に係る電子装置における基板、第２ケース部、及びねじの詳細構造を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、基板の一面に直交する方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する特定の方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向と示す。Ｘ方向及びＹ方向により規定される平面をＸＹ平面と示す。ＸＹ平面に沿う形状を平面形状と示す。
【００１８】
（第１実施形態）
先ず、図１〜図３に基づき、電子装置１００の概略構成、基板１０、第２ケース部４４、及びねじ６０の詳細構造について説明する。
【００１９】
電子装置１００は、基板１０と、電子部品３０と、筐体４０と、ねじ６０と、を備えている。電子装置１００としては、例えば、車両用のＥＣＵを採用することができる。
【００２０】
基板１０は、一面１０ａと、一面１０ａと反対の裏面１０ｂと、を有している。一面１０ａ及び裏面１０ｂは、Ｚ方向と直交する平面である。本実施形態では、基板１０としてプリント基板を採用している。基板１０は、下記の第２ケース部４４に固定されている。
【００２１】
基板１０は、基材１２、第１スルーホール１４、第２スルーホール１６、第１ランド１８、第２ランド２０、配線パターン２２、ソルダレジスト２４、被覆部２６を有している。基材１２は、基板１０の電気絶縁層である。図２に示すように、基材１２は、コア層１２ａと、コア層１２ａよりも柔軟性に優れた柔軟層１２ｂと、を有している。柔軟層１２ｂは、コア層１２ａよりも弾性率が低くされている。コア層１２ａと柔軟層１２ｂとは、Ｚ方向に積層されている。
【００２２】
本実施形態において、コア層１２ａは、１層とされ、基材１２における中心に配置されている。柔軟層１２ｂは、２層とされ、コア層１２ａをＺ方向の両側から挟むように配置されている。一方の柔軟層１２ｂが一面１０ａをなし、他方の柔軟層１２ｂが裏面１０ｂをなしている。
【００２３】
コア層１２ａとしては、例えば、ピール強度が０．９Ｎ／ｍｍより大きい樹脂材料、引張弾性率が１０ＧＰａより大きい樹脂材料を採用することができる。柔軟層１２ｂとしては、例えば、ピール強度が０．９Ｎ／ｍｍ以下の樹脂材料、引張弾性率が１０ＧＰａ以下の樹脂材料を採用することができる。本実施形態において、コア層１２ａ及び柔軟層１２ｂは、ガラスクロスに樹脂を含浸させてなるプリプレグを用いて形成されている。ガラスクロスに含浸させる樹脂は、コア層１２ａと柔軟層１２ｂとで異なる材料を用いている。
【００２４】
第１スルーホール１４は、基板１０をＺ方向に貫通している。本実施形態において、第１スルーホール１４の平面形状は、略円形状とされている。第１スルーホールは、特許請求の範囲に記載のスルーホールに相当する。
【００２５】
第２スルーホール１６は、挿入実装型の電子部品３０を基板１０に実装するために形成されている。第２スルーホール１６は、基板１０をＺ方向に貫通している。
【００２６】
第１ランド１８は、ねじ６０と電気的に接続される基板１０の電極であって、金属材料を用いて形成されている。第１ランド１８は、壁面部１８ａと、一面部１８ｂと、裏面部１８ｃと、を有している。壁面部１８ａは、第１スルーホール１４の壁面に形成されている。一面部１８ｂは、壁面部１８ａと連結されるとともに、一面１０ａに形成されている。裏面部１８ｃは、壁面部１８ａと連結されるとともに、裏面１０ｂに形成されている。一面部１８ｂ及び裏面部１８ｃの平面形状は、第１スルーホール１４を囲む略円環形状とされている。
【００２７】
第２ランド２０は、電子部品３０と電気的に接続される基板１０の電極である。第２ランド２０は、金属材料を用いて形成されている。本実施形態において、基板１０は、複数の第２ランド２０を有している。複数の第２ランド２０のうち、少なくとも１つの第２ランド２０が、一面１０ａにおいて一面部１８ｂとは別に形成されている。一面１０ａに形成される第２ランド２０としては、第２ランド２０の全体が一面１０ａに形成されていてもよく、第２ランド２０の一部が一面１０ａに形成されていてもよい。
【００２８】
本実施形態において、基板１０は、一面１０ａにのみ形成された第２ランド２０と、裏面１０ｂにのみ形成された第２ランド２０と、第２スルーホール１６に対応して形成された第２ランド２０と、を有している。第２スルーホール１６に対応して形成された第２ランド２０では、第２スルーホール１６の壁面に形成された部分、及び、両面１０ａ，１０ｂに形成された部分が一体に形成されている。
【００２９】
配線パターン２２は、基板１０の配線である。配線パターン２２は、金属材料を用いて形成されている。複数の配線パターン２２が両面１０ａ，１０ｂに形成されている。複数の配線パターン２２のうち一部は、第１ランド１８又は第２ランド２０と接続されている。
【００３０】
ソルダレジスト２４は、配線パターン２２の電気絶縁性を確保するため及び基板１０を保護するための部材である。ソルダレジスト２４は、樹脂材料を用いて形成されている。ソルダレジスト２４は、両面１０ａ，１０ｂにおいて、裏面部１８ｃ及び第２ランド２０が形成されていない箇所に塗布されている。本実施形態において、ソルダレジスト２４の一部は、一面部１８ｂ上にも形成され、被覆部２６としても機能する。
【００３１】
被覆部２６は、一面部１８ｂを被覆する部材である。被覆部２６は、樹脂材料を用いて形成されている。本実施形態では、ソルダレジスト２４における一面部１８ｂ上に塗布された部分が、被覆部２６とされている。被覆部２６は、一面部１８ｂ全体を被覆している。被覆部２６の厚さはほぼ均一とされ、被覆部２６における一面部１８ｂと反対側の表面はＸＹ平面に沿う平面とされている。本実施形態において、被覆部２６の厚さは、２０μｍ程度とされている。被覆部２６を形成する樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂を採用することができる。
【００３２】
被覆部２６の形成方法、すなわちソルダレジスト２４の形成方法は、基材１２に対して第１ランド１８、第２ランド２０、及び配線パターン２２を形成した後、ソルダレジスト２４を両面１０ａ，１０ｂにおける全体に塗布する。そして、基板１０において、裏面部１８ｃ及び第２ランド２０が形成されている部分に塗布されたソルダレジスト２４を除去する。これにより、一面部１８ｂ上に被覆部２６を形成することができる。
【００３３】
電子部品３０は、基板１０とともに電子回路を形成している。電子部品３０としては、例えば、ダイオード、コイル、コンデンサ、抵抗、マイコン、ＡＳＩＣを採用することができる。電子部品３０は、第２ランド２０とはんだ接合されている。
【００３４】
筐体４０は、基板１０と、電子部品３０と、ねじ６０と、を収容する。すなわち、筐体４０は、電子装置１００における他の部材を収容する。筐体４０は、第１ケース部４２と第２ケース部４４とを有している。第１ケース部４２及び第２ケース部４４は、開口する箱状をなしている。第１ケース部４２及び第２ケース部４４の各開口が互いに閉塞され、他の部材を収容する内部空間４６が形成されている。第１ケース部４２及び第２ケース部４４は、図示しない箇所でねじ締結等により互いに固定されている。第１ケース部４２及び第２ケース部４４は、アルミ等の金属材料を用いて形成されている。第２ケース部４４は、特許請求の範囲に記載の金属部材に相当する。
【００３５】
図１及び図３に示すように、第２ケース部４４は、底部４８と、側壁部５０と、突出部５２と、を有している。底部４８は、厚さ方向がＺ方向と平行な平板状をなし、一面１０ａとの対向面４８ａを有している。側壁部５０は、底部４８を取り囲むように底部４８の外周端に形成され、底部４８からＺ方向のうち第１ケース部４２に向かう方向に延設されている。本実施形態において、底部４８の平面形状は矩形状とされている。また、側壁部５０の平面形状は、内周端及び外周端が矩形とされた環状をなしている。
【００３６】
突出部５２は、対向面４８ａから突出している。本実施形態において、突出部５２は、側壁部５０と一体に形成されている。詳しくは、４つの突出部５２が、側壁部５０の内周端の各角部に形成されている。突出部５２の平面形状は、矩形状とされている。なお、図３では、突出部５２の平面形状を明確にするために、突出部５２と側壁部５０との境界を破線で示している。
【００３７】
突出部５２は、ＸＹ平面に沿う突出先端面５２ａを有している。突出先端面５２ａには、基板１０が配置されている。これにより、Ｚ方向における底部４８と基板１０との間に、空間が形成されている。この空間に、裏面１０ｂに実装された電子部品３０が配置されている。
【００３８】
突出部５２は、ねじ６０と締結されるねじ孔５４を有している。ねじ孔５４は、突出先端面５２ａから所定深さを有して凹むように形成され、壁面がねじ切りされている。ねじ孔５４は、ねじ６０による固定状態において、第１スルーホール１４と対応するように形成されている。言い換えると、ねじ孔５４は、Ｚ方向からの投影視において、少なくとも一部が第１スルーホール１４と重なるように形成されている。本実施形態において、ねじ孔５４の最大径は、第１スルーホール１４の径よりも小さくされている。
【００３９】
第２ケース部４４は、ねじ６０を介して、基板１０と機械的に接続されるとともに電気的に接続される。本実施形態において、第２ケース部４４は、基板１０に対して基準電位を与えるグランドとされている。
【００４０】
ねじ６０は、基板１０を第２ケース部４４に固定しつつ、第１ランド１８を第２ケース部４４に電気的に接続するための部材である。ねじ６０は、金属材料を用いて形成されている。ねじ６０は、柱部６２と、頭部６４と、を有している。
【００４１】
柱部６２は、Ｚ方向に延設された柱状の部材であって、第１スルーホール１４に挿通されている。柱部６２の平面形状は、略円形状とされている。柱部６２の平面形状における径は、第１スルーホール１４の径よりも小さくされている。柱部６２の側面と壁面部１８ａとは、接触していない。
【００４２】
柱部６２のＺ方向における一端は、頭部６４と連結されている。柱部６２における頭部６４と反対の端部から所定距離までの部分は、ねじ孔５４と締結可能に外周面がねじ切りされている。柱部６２がねじ孔５４と締結することで、ねじ６０が第２ケース部４４と機械的に接続されるとともに電気的に接続される。Ｚ方向からの投影視において、柱部６２の平面形状における中心は、頭部６４の平面形状における中心と、ほぼ一致している。
【００４３】
頭部６４は、平面形状が第１スルーホール１４の平面形状よりも大きくされ、裏面１０ｂ上に配置されている。頭部６４は、Ｚ方向において裏面１０ｂとの対向面６４ａを有している。ねじ６０による固定状態において、被覆部２６は突出先端面５２ａと接触し、且つ、対向面６４ａは裏面部１８ｃと接触している。これにより、ねじ６０が基板１０と電気的に接続され、ひいては基板１０が第２ケース部４４と電気的に接続される。
【００４４】
次に、上記した電子装置１００の効果について説明する。
【００４５】
本実施形態では、第１ランド１８が一面部１８ｂを有している。したがって、第１ランド１８に対して、Ｚ方向のうち一面１０ａから裏面１０ｂへ向かう方向に応力が作用した場合であっても、第１ランド１８が剥がれることを抑制することができる。また、本実施形態では、第１ランド１８が一面部１８ｂを有さない構成に較べて、基板１０における第１ランド１８が形成される面積を大きくすることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、一面部１８ｂが被覆部２６により被覆され、被覆部２６が第２ケース部４４と接触している。すなわち、一面部１８ｂが第２ケース部４４と接触していない。これによれば、一面部１８ｂが第２ケース部４４と接触する従来構成に較べて、一面部１８ｂに作用する応力を小さくすることができる。
【００４７】
また、本実施形態では、被覆部２６が、樹脂材料を用いて形成されている。一般的に、金属材料どうしの摩擦係数よりも、樹脂材料と金属材料との摩擦係数の方が小さい。すなわち、一面部１８ｂと第２ケース部４４との摩擦係数よりも、被覆部２６と第２ケース部４４との摩擦係数の方が小さい。よって、第２ケース部４４から基板１０に作用する摩擦力を小さくし易く、一面部１８ｂに作用する応力を小さくし易い。
【００４８】
以上により、使用環境の温度変化により第１ランド１８が剥がれることを抑制することができる。
【００４９】
本実施形態では、被覆部２６がソルダレジスト２４の一部とされている。すなわち、基板１０のソルダレジスト２４の一部が、被覆部２６としても機能する。これによれば、被覆部２６がソルダレジスト２４と異なる部材とされた構成に較べて、コストを抑制することができる。
【００５０】
ところで、電子部品３０と第２ランド２０とを接合するはんだには、使用環境の温度変化により、電子部品３０と基板１０との熱膨張係数の差に応じて応力が作用する。本実施形態では、電子部品３０とはんだ接合された第２ランド２０は、柔軟層１２ｂに形成されている。柔軟層１２ｂは、電子部品３０の変形に応じて変形し易く、はんだに作用する応力を緩和することができる。したがって、はんだ寿命を長くすることができる。
【００５１】
本実施形態では、柔軟層１２ｂに第１ランド１８の一面部１８ｂが形成されているため、柔軟層１２ｂが変形し易く、第１ランド１８が基板１０から剥がれ易い。これに対し、基板１０は被覆部２６を有しているため、第１ランド１８が剥がれることを抑制することができる。
【００５２】
以上により、はんだ寿命を長くしつつ、第１ランド１８が剥がれることを抑制することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した電子装置１００と共通する部分についての説明は割愛する。
【００５４】
図４に示すように、ソルダレジスト２４とは別に、一面部１８ｂ上に被覆部２６が形成されている。被覆部２６は、シルク印刷を用いて形成されている。本実施形態では、シルク印刷により、基板１０にアドレス等を印字する。そのため、被覆部２６を形成する工程と、基板１０に印字する工程と、をシルク印刷により同時に実施する。これによれば、印字工程とは別に、被覆部２６を形成する工程を設ける必要がない。
【００５５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５６】
上記実施形態では、被覆部２６全体がソルダレジスト２４の一部とされた例、及び、被覆部２６がシルク印刷のみを用いて形成された例を示したが、これに限定されるものではない。図５に示す第１変形例のように、被覆部２６が、ソルダレジスト２４の一部により構成された部分と、シルク印刷により形成された部分と、を有する例を採用することもできる。
【００５７】
第１変形例では、基板１０にソルダレジスト２４を塗布した後、シルク印刷によりインクをソルダレジスト２４に塗布する。これにより、より厚い被覆部２６を形成することができる。被覆部２６の厚さを厚くすることにより、第１ランド１８が剥がれることを効果的に抑制することができる。
【００５８】
上記実施形態では、第１ケース部４２が金属材料を用いて形成された例を示したが、これに限定するものではない。第１ケース部４２が樹脂材料を用いて形成された例を採用することもできる。
【００５９】
上記実施形態では、基材１２がコア層１２ａと柔軟層１２ｂとを有する例を示したが、これに限定するものではない。基板１０がフレキシブル基板である例を採用することもできる。これによれば、基材１２がコア層１２ａと柔軟層１２ｂとを有する構成と、同等の効果を奏することができる。
【００６０】
上記実施形態では、電子装置１００が筐体４０を備え、第２ケース部４４が筐体４０の構成要素とされた例を示したが、これに限定するものではない。電子装置１００は、基板１０と、ねじ６０と、基板１０がねじ６０により固定されるとともに電気的に接続される金属部材と、を備える構成であれば採用することができる。電子装置１００において、第１ケース部４２が設けられていない例を採用することもできる。
【００６１】
上記実施形態では、頭部の６４の対向面６４ａが裏面部１８ｃと接触する例を示したが、これに限定するものではない。ねじ６０がワッシャーを有し、ワッシャーを含む頭部６４が裏面部１８ｃと接触することで、ねじ６０と基板１０とが電気的に接続される例を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１０…基板、１０ａ…一面、１０ｂ…裏面、１２…基材、１２ａ…コア層、１２ｂ…柔軟層、１４…第１スルーホール、１６…第２スルーホール、１８…第１ランド、１８ａ…壁面部、１８ｂ…一面部、１８ｃ…裏面部、２０…第２ランド、２２…配線パターン、２４…ソルダレジスト、２６…被覆部、３０…電子部品、４０…筐体、４２…第１ケース部、４４…第２ケース部、４６…内部空間、４８…底部、５０…側壁部、５２…突出部、５２ａ…突出先端面、５４…ねじ孔、６０…ねじ、６２…柱部、６４…頭部、６４ａ…対向面、１００…電子装置
【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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