(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的構造物である２つの支持体の間に把持されて固定される回路基板であって、
当該回路基板は、
平面視が三角形であり、
当該三角形の一の頂点を挟む２辺に沿う帯状部分において前記支持体により把持され、
前記支持体により把持される前記帯状部分と重なるようにグランドパターンが形成されている、
回路基板。
【請求項２】
平面視が直角三角形であって、前記一の頂点は直角を為す頂点である、請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
平面視が直角二等辺三角形であって、前記一の頂点は直角を為す頂点である、請求項１又は２に記載の回路基板。
【請求項４】
直角を為す前記頂点を挟む２辺の方向に沿って回路部品が実装されている、請求項２又は３に記載の回路基板。
【請求項５】
平面視が三角形の前記回路基板は、矩形形状の回路基板であって当該矩形形状の辺の方向に沿って回路部品が実装された回路基板を当該回路基板の対角線に沿って切断することにより、作製される、請求項２ないし４のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の平面視が三角形の前記回路基板と、当該回路基板を支持する前記支持体を備えた筺体と、を有し、
前記回路基板は、当該三角形の一の頂点を挟む２辺に沿う帯状部分において前記支持体により把持され、
前記支持体により把持される前記帯状部分と重なるようにグランドパターンが形成されている、
電子装置。
【請求項７】
前記筺体のうち、平面視が三角形の前記回路基板を収容する部分以外の部分に放熱フィンが形成されている、請求項６に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板に関し、特に、筺体等の機械的構造物により把持され固定される回路基板、及び当該回路基板を用いた電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子回路を用いる装置では、電気部品が搭載された回路基板を筺体内に収容し、筺体内に設けられた内部コネクタを介して、筺体外から引き込んだ電源ラインや通信ラインと回路基板との接続が行われる。
【０００３】
通常、このような内部コネクタとしては、複数の電極を備えた多芯コネクタが用いられ、内部コネクタに求められる電極の数は、電子回路の高機能化に伴う処理情報の増大と共に増加する。一方で、装置の小型化の要求は不変であり、コネクタサイズの増大を招くことなく電極数を増加させるため、各電極の幅が縮小される。その結果、電子回路を用いる装置では、使用される内部コネクタの電極幅は１ｍｍ未満であることが多い。
【０００４】
ところで、電子回路における動作の安定性の面からは、回路基板の設けられるグランドパターンと電源からのグランドラインとの接続箇所における接触面積は、できるだけ広いことが望ましい。このため、上記のような１ｍｍ未満の電極幅を持つ多芯コネクタを用いてグランドラインを接続する場合には、グランドラインとの接触面積を確保すべく、多数の電極が使用される。しかしながら、コネクタサイズの増大を招かないように、限られた電極数の中で情報伝送に必要な電極数を確保しつつグランドライン接続のための電極数の数を増やすことは、回路設計の観点からは大きな困難を伴う。
【０００５】
また、車両の動作を制御する電子制御装置（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）のように、エンジン等からの大きな電磁輻射雑音に晒される制御装置においては、グランドライン接続における接触面積は特に広く設ける必要があり、電極幅の狭い電極を多数用いるだけでは、放射雑音の影響を十分に回避することは困難となる。
【０００６】
この場合、例えば、電源のグランドを筺体に接続し、回路基板のグランドパターンと筺体との間に幅の広い導体板等を設け、当該導体板を回路基板と筺体とにそれぞれハンダ付けして固定する方法が考えられる。しかしながら、導体板をハンダ付けする構成では、筺体から回路基板を着脱することができないことから、回路基板上の電子回路の保守が困難になるという不都合が生ずる。
【０００７】
このような不都合を回避する方法として、電源のグランドに接続された筺体内の２つの機械的構造物により、回路基板の外周部に設けられたグランドパターン部分を挟み込んで、当該回路基板を固定すると共に当該グランドパターンと電源からのグランドラインとの電気的接続を行う構成が知られている。このような構成は、例えば、筺体内に設けられた二つの導体により回路基板を挟み、当該二つの導体を連結するネジを締めることにより、当該グランドパターン部分と当該導体とを加圧接触させて実現することができる。
【０００８】
上記のようなグランドパターン部分を挟み込む方法は、グランドライン接続部分の接触面積を広くとることができ、かつ、上記ネジを緩めることにより筺体から回路基板を着脱することも可能となるので、上記不都合を解消することができる。
【０００９】
しかしながら、電子装置に用いる回路基板は、当該回路基板上への部品実装を自動機械により行う都合等から矩形形状であることが一般的であり、このような矩形形状の回路基板の外周部を挟み込む場合には、当該回路基板での機械的損傷を招きやすい。例えば、回路基板の外周の１辺のみを挟み込む場合には、矩形の回路基板が片持ち状態で固定されることから共振振動が生じた場合に破損に至る可能性がある。また、例えば、回路基板外周の対向する２辺をそれぞれ挟み込む場合には、上記共振振動の問題は軽減されるものの、筺体素材と回路基板素材との間の線膨張係数差により回路基板に応力が加わることで更なる機械的損傷の原因となり得る。また、挟み込み箇所が２つに分離されることにより、それぞれの挟み込み箇所に適切な挟み込み力（把持力）を生じさせるべく、機械構造物に設けるべきネジの数も増加し、筺体組み立ての時間が長くなってコスト高ともなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の如く、回路基板を２つの機械的構造物の間に把持して固定する従来の電子装置は、熱膨張や機械的振動等に起因する当該回路基板の機械的損傷の防止及び生産コストの低減の観点から、なお改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一の態様は、機械的構造物である２つの支持体の間に把持されて固定される回路基板であって、当該回路基板は、平面視が三角形であり、当該三角形の一の頂点を挟む２辺に沿う帯状部分において前記支持体により把持され、前記支持体により把持される前記帯状部分と重なるようにグランドパターンが形成されている。
本発明の他の態様によると、平面視が直角三角形であって、前記一の頂点は直角を為す頂点である。
本発明の他の態様によると、平面視が直角二等辺三角形であって、前記一の頂点は直角を為す頂点である。
本発明の他の態様によると、直角を為す前記頂点を挟む２辺の方向に沿って回路部品が実装されている。
本発明の他の態様によると、前記三角形の回路基板は、矩形形状の回路基板であって当該矩形形状の辺の方向に沿って回路部品が実装された回路基板を当該回路基板の対角線に沿って切断することにより、作製される。
本発明の他の態様は、平面視が三角形の前記回路基板と、当該回路基板を支持する前記支持体を備えた筺体と、を有する電子装置である。
本発明の他の態様によると、前記電子装置は、前記筺体のうち平面視が三角形の前記回路基板を収容する部分以外の部分に放熱フィンが形成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る回路基板を用いた電子装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す電子装置の内部の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る回路基板の製造に用いられる矩形形状の回路基板の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施形態では、一例として、車両に搭載されて当該車両の動作を制御する制御装置である電子装置に用いられる回路基板を示しているが、本発明に係る回路基板は、本用途に限られるものではなく、車両制御を行う制御装置以外の、他の装置、機器等にも同様に適用し得る。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る回路基板を用いた電子装置の構成を示す図である。本実施形態に示す電子装置は、例えば、車両に搭載されて当該車両の動作を制御する制御装置である。ただし、本発明は、そのような制御装置に限られるものではなく、車両制御を行う制御装置以外の、他の機械、機器等にも同様に適用し得る。
【００１５】
図１Ａは、本電子装置１０の上面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す電子装置１０の断面を示すＳＳ矢視図である。
電子装置１０は、例えば車両に搭載されて当該車両のエンジン制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）であり、導電性のベース１００ａとカバー１００ｂとにより構成される筺体１００と、本発明の一実施形態に係る回路基板１０２とを有している（図１Ｂ）。筺体１００は、当該筺体が搭載される車両の車体のうち導電性を有する部分に取り付けられ（不図示）、当該車体を介して電源のグランド端子（不図示）に接続されている。
【００１６】
ベース１００ａとカバー１００ｂとは、２つのネジ１０８ａ、１０８ｂにより互いに固定されて平面視が略三角形の内部空洞を形成し、当該内部空洞内に回路基板１０２を収容する。また、カバー１００ｂには、上記内部空洞部分を構成する以外の、図１Ａにおける図示左右両側の略三角形の領域に、放熱フィン１１２ａ、１１２ｂが形成されている。また、図１Ａの図示上側には、回路基板１０２に設けられた２つのコネクタ１１０ａ、１１０ｂの一部が、筺体１００の外部に露出している。
【００１７】
図２は、図１Ｂに示す電子装置１０のＴＴ矢視図である。
回路基板１０２は、図示下部の頂点２００の頂角を直角とする平面視が直角三角形の平板であり、当該頂角が直角である頂点２００を挟む２辺に沿って略Ｖ字形状のグランドパターン２０２が形成されている。また、回路基板１０２上には、種々の回路部品が実装されて、所定の機能を有する電子回路を構成されている。当該電子回路は、コネクタ１１０ａ、１１０ｂを介して、外部の電源（不図示）からの電力供給と他装置（不図示）との間での情報伝送が行われる。
【００１８】
図２において、回路基板１０２の頂点２００を挟む２辺に沿う帯状部分として点線とハッチングにより示したＶ字形状部分は、ベース１００ａとカバー１００ｂとにより把持される把持部分２０４を示している。すなわち、図１ＢのＳＳ矢視図においてその矩形断面が示されている回路基板１０２の図示左右の端部近傍が、それぞれ平面視Ｖ字形状の把持部分２０４の２つの腕の一部分に対応しており、当該把持部分２０４が、カバー１００ｂの平面視Ｖ字形状の支持部１０４ａ（図示斜線部分）と、これに対向するベース１００ａの平面視Ｖ字形状の支持部１０４ｂ（図示斜線部分）との間で把持されている。
【００１９】
回路基板１０２は、ベース１００ａとカバー１００ｂとを固定するネジ１０８ａ、１０８ｂを締結することにより、支持部１０４ａと１０４ｂとの間に加圧された状態で把持される。すなわち、ネジ１０８ａ、１０８ｂは、２つの支持体であるベース１００ａとカバー１００ｂとを、互いに締結して当該支持体による回路基板１０２上の把持領域（把持部分）２０４を加圧する締結部である。
【００２０】
回路基板１０２上のグランドパターン２０２と把持部分２０４とは互いに重なり合っており（図２）、この重なり部分において、グランドパターン２０２と支持部１０４ｂとが接触して、互いに電気的に接続される。これにより、グランドパターン２０２は、筺体１００の一部である支持部１０４ｂと、筺体１００が取り付けられた導電性の車体部分（不図示）とを介して電源のグランド端子（不図示）に接続される。
【００２１】
なお、グランドパターン２０２は、回路基板１０２の表面（図２における図示の面を表面とする）ではなく裏面に設けてもよく、この場合には、グランドパターン２０２は支持部１０４ａと接触して、電源のグランド端子への電気的接続が確保される。また、回路基板１０２の表面に形成したグランドパターン２０２に加えて、回路基板１０２の裏面にも別のグランドパターンを設けて、当該別のグランドパターンも支持部１０４ａと接触させて、電源のグランド端子へのより面積の広い電気的接続を確保するものとしてもよい。
【００２２】
回路基板１０２には、頂点２００を挟む２辺に沿って、集積回路部品２１０、２１２、２１４、トランジスタ等の半導体部品２１６、コンデンサや抵抗値等のチップ部品２１８、抵抗器やダイオード等のアキシャル形部品２２０が、実装されている。すなわち、略矩形形状の集積回路部品２１０〜２１２や半導体部品２１６やチップ部品２１８については、それらの矩形パッケージの各辺が頂点２００を挟む２辺に沿うように、及び又はアキシャル形部品２２０については、それらの形状の軸が頂点２００を挟む２辺のいずれか少なくとも一方の方向に沿うように、実装されている。
【００２３】
このような回路基板１０２は、例えば、矩形形状の回路基板を当該矩形形状の対角線に沿って切断することで作製されるものとすることができる。より具体的には、例えばそのような矩形形状の回路基板上において当該矩形形状の一の対角線を挟んで区画される２つの直角三角形の領域のそれぞれに配線パターンを形成すると共に回路部品を実装し、当該対角線に沿って当該矩形形状の回路基板を切断して作製することができる。
【００２４】
図３は、回路基板１０２の作製に用いられる矩形形状の回路基板の一例を示す図である。回路基板３００は、例えば平面視が正方形の回路基板であり、対角線３０２により区画される２つの直角二等辺三角形の領域３０４ａ、３０４ｂのそれぞれに、回路基板３００の正方形の中心に関して対称に、配線パターンが形成されると共に回路部品が実装されている。回路基板１０２は、例えばこのように作製された回路基板３００を対角線３０２に沿って切断することで作製されるものとすることができる。
【００２５】
このように、回路基板１０２を矩形形状の回路基板３００から切り出して作製することで、回路基板３００への配線パターン及び回路部品の実装は、回路基板３００の直交する２辺を２軸（Ｘ軸及びＹ軸）とする座標系を用いて、周知の一般的な配線パターン設計用ＣＡＤ装置や回路部品自動実装装置を用いて、安価に行うことができる。
【００２６】
上記のように構成された電子装置１０は、平面視が三角形の回路基板１０２の一の頂点２００を挟む２辺に沿ったＶ字形状部分（把持部分２０４）を、筺体１００のベース１００ａとカバー１００ｂとにより挟んで把持する構成となっているため、頂点２００を挟む２辺の方向に沿って連続に又は不連続に把持部分２０４の面積の全体を大きく確保することができるので、任意の方向に印加される衝撃に対して回路基板１０２を安定に保持することができる。
【００２７】
また、上記のように把持部分２０４の面積を大きく確保することができるので、把持部分２０４と重なるグランドパターン２０２の近傍に発熱量の大きい回路部品を配置することで、当該回路部品が発する熱を筺体１００を介して外部へ効率良く放熱することができる。
【００２８】
また、把持部分２０４がＶ字形状であることにより、筺体１００と回路基板１０２との間の線膨張係数差に起因して環境温度の変化時に回路基板１０２に加わる応力は、頂点２００に対向する辺の部分を最大として頂点２００に向かって減少し、従来のように矩形形状の回路基板の対向する２辺を把持して当該２辺間の全体にわたって最大応力が発生する構成に比べて、回路基板１０２に加わる応力を低減することができる。
【００２９】
また、同様に、回路基板１０２を部分的に見た場合の、振動印加時に発生する撓み振動の部分的な共振振動数は、頂点２００に対向する辺の部分を最小として頂点２００に向かって増加していく結果、回路基板１０２全体としての機械的振動のＱ値は小さくなるので、従来のように矩形形状の回路基板の１辺を把持する構成や対向する２辺を把持する構成に比べて、回路基板１０２の耐振動性を大幅に向上することができる。
【００３０】
また、筺体１００を一般的な矩形形状とすれば、三角形の回路基板１０２の実装部分以外の部分に放熱フィン１１２ａ、１１２ｂを形成するための領域を容易に確保することができ、筺体１００の放熱効果を高めることができる。
【００３１】
さらに、回路基板１０２の頂点２００の頂角を直角としたため、回路基板１０２を、周知の一般的な配線パターンＣＡＤ装置や部品自動実装装置を用いて作製された矩形形状の回路基板から切り出して、安価に作製することができる。また、回路基板の各辺から所定距離内の直近部分は、一般に、配線パターンを配置することのできない領域とされるが、直角三角形の回路基板１０２は、矩形形状の回路基板を対角線に沿って切断して作製することができるので、頂点２００に対向する辺（矩形形状の回路基板）の直近まで配線パターンを設けることができ、回路基板１０２の基板面積の利用率（配線領域として使用可能な面積の基板全体面積に対する比）を高めることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、把持部分２０４が一つの連続するＶ字形状であるものとして図示したが、これに限らず、把持部分２０４は、略Ｖ字形状を為すように複数の部分に分割されているものとしてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、回路基板１０２を直角二等辺三角形として、正方形の回路基板３００から切り出して作製されるものとしたが、これに限らず、回路基板１０２は、単に三角形であれば、上述した熱膨張係数差に起因する応力の低減効果と機械的振動に対する耐振動性の向上効果を奏することができる。また、回路基板１０２を、二等辺三角形でない直角三角形としても、応力低減効果と耐振動性向上効果に加えて、上述した一般のＣＡＤ装置及び部品自動実装装置を用いることによるコスト低減効果を奏するものとすることができる。この場合（すなわち、回路基板１０２が二等辺三角形でない直角三角形でない場合）には、回路基板１０２は、長方形の回路基板から切り出して作製されるものとなる。
【００３４】
また、本実施形態では、（回路基板３００を用いることにより）頂点２００を挟む直交する２辺の方向に沿って回路部品が自動実装装置により実装されるものとして記載したが、一部の回路部品については、一般に行われているように、手作業等により上記２辺の方向と異なる方向に沿って回路基板１０２上に実装されるものとすることもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１０・・・電子装置、１００・・・筺体、１００ａ・・・ベース、１００ｂ・・・カバー、１０２・・・回路基板、１０４ａ、１０４ｂ・・・支持部、１０８ａ、１０８ｂ・・・ネジ、１１０ａ、１１０ｂ・・・コネクタ、１１２ａ、１１２ｂ・・・放熱フィン、２００・・・頂点、２０２・・・グランドパターン、２０４・・・把持部分、２１０、２１２、２１４・・・集積回路部品、２１６・・・半導体部品、２１８・・・チップ部品、２２０・・・アキシャル形部品。
【図１】
0006475502.tif 000002
【図２】
0006475502.tif 000003
【図３】
0006475502.tif 000004