(57)【要約】【課題】  親基板と子基板との接続強度を確実に高めることができ、製造工数が少ない基板組立体を提供する。【解決手段】  基板組立体６０では、第２スルーホール７５の一部は第１スルーホール７３外に位置しているので、第１スルーホール７３に充填するはんだＳによって親基板６６と子基板６２とを接続するとき、はんだＳが第２スルーホール７５に供給され易い。したがって、第２スルーホール７５にはんだＳを確実に充填することができる。また、はんだ付けの後、第２スルーホール７５にはんだＳが充填されているかを目視で確認することができる。そのため、親基板６６と子基板６２との接続強度を確実に高めることができる。また、子基板６２の片面側から供給したはんだＳが第２スルーホール７５を通って反対側まで流れ易いので、子基板６２の両面側からはんだ付けを行う必要がなく、製造工数を少なくすることができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１スルーホール（７３、７４）を有する親基板（６６）と、
前記第１スルーホールの内壁および開口縁部に形成されている第１導電体（６７、６８）と、
前記第１スルーホールに挿入され、第２スルーホール（７５、７６）を有する子基板（６２）と、
前記子基板に実装されているサーミスタ（６１）と、
前記第２スルーホールの内壁および開口縁部に形成されている第２導電体（６９、７０）と、
前記子基板上に形成され、前記第２導電体と前記サーミスタとを接続している配線（７１、７２）と、
前記第１スルーホールに充填され、前記第１導電体と前記第２導電体とを接続しているはんだ（Ｓ）と、
を備え、
前記第２スルーホールは、少なくとも一部が前記第１スルーホール外に位置していることを特徴とする基板組立体（６０）。
【請求項２】
前記第２スルーホールの体積中心位置（Ｇ）は、前記第１スルーホール外に位置していることを特徴とする請求項１に記載の基板組立体。
【請求項３】
前記第２スルーホールは、少なくとも一部が前記第１スルーホール内に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の基板組立体。
【請求項４】
前記第１スルーホールは長穴であり、
前記第１スルーホールに挿入されている前記子基板の接続部（６４、６５）は、前記第１スルーホールの長手方向に沿って延びる板状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板組立体。
【請求項５】
前記第１導電体は、前記第１スルーホールの全周に亘って形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板組立体。
【請求項６】
前記第２導電体は、前記第２スルーホールの全周に亘って形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板組立体。
【請求項７】
前記第２スルーホールは、一つの前記第１スルーホールに対して一つ設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板組立体。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板組立体と、
前記基板組立体を固定し、燃料通路（１８）を有する通路部材（１７）に取付可能な固定部材（３１、３５）と、
前記固定部材に支持され、前記燃料通路内の燃料に浸漬可能な第１電極（３７）と、
前記第１電極に対して離間するように前記固定部材に支持され、前記燃料通路内の燃料に浸漬可能な第２電極（４４）と、
前記親基板に実装され、前記サーミスタが検出する前記燃料通路内の燃料の温度、および、前記第１電極と前記第２電極との間の電気的特性に基づき前記燃料通路内の燃料の性状を検出する回路部（５０）と、
を備えていることを特徴とする燃料性状センサ（３０）。
【請求項９】
前記第２電極は有底筒状であり、
前記子基板は、前記第２電極の開口端から当該第２電極内に挿入され、
前記サーミスタと、前記サーミスタが実装されている前記子基板の実装部（６３）は、前記第２電極内で固められた熱伝導物質（４９）に固定され、
前記親基板は、前記第２電極の前記開口端を覆うように配置され、
前記第２スルーホールは、前記親基板に対し前記第２電極とは反対側に位置していることを特徴とする請求項８に記載の基板組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板組立体、およびこの基板組立体を用いた燃料性状センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、はんだ付けによって電気的および機械的に接続された複数の基板からなる基板組立体が知られている。特許文献１に開示された基板組立体では、親基板が有する第１スルーホールに子基板が挿入され、第１スルーホールに充填されたはんだによって親基板と子基板とが接続されている。子基板は、第１スルーホール内に埋没する位置に第２スルーホールを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４５２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された基板組立体では、第２スルーホールが第１スルーホール内に埋没しているので、はんだを第２スルーホール内に供給し難く、また第２スルーホール内にはんだが充填されているかを確認することができない。そのため、親基板と子基板との接続強度を確実に高めることができない。
【０００５】
特に鉛フリーはんだを使用する場合、子基板の片面側から供給したものが第２スルーホールを通って反対側まで流れ難いので、子基板の両面側からはんだ付けを行う必要があり、製造工数がかかる。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、親基板と子基板との接続強度を確実に高めることができ、製造工数が少ない基板組立体およびこの基板組立体を用いた燃料性状センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明による基板組立体は、第１スルーホールを有する親基板と、第１スルーホールに挿入され、少なくとも一部が第１スルーホール外に位置している第２スルーホールを有する子基板とを備えることを特徴としている。
【０００７】
したがって、第１スルーホールに充填するはんだによって親基板と子基板とを接続するとき、はんだが第２スルーホールに供給され易いので、はんだを第２スルーホールに確実に充填することができる。また、はんだ付けの後、はんだが第２スルーホールに充填されているかを目視で確認することができる。そのため、親基板と子基板との接続強度を確実に高めることができる。
【０００８】
また、子基板の片面側から供給したはんだが第２スルーホールを通って反対側まで流れ易いので、子基板の両面側からはんだ付けを行う必要がなく、製造工数を少なくすることができる。さらに、子基板の両面側からはんだ付けを行うことに起因して第２スルーホール内にボイドが発生する問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による基板組立体が適用された燃料性状センサを備える燃料供給系統の概略構成図である。
【図２】図１の燃料性状センサの断面図である。
【図３】図２の子基板およびサーミスタを示す図である。
【図４】図２の燃料性状センサの各電極間の静電容量と、燃料のエタノール濃度と、燃料の温度との関係を示す特性図である。
【図５】図２の矢印Ｖ部分の拡大図である。
【図６】図２の親基板を矢印ＶＩ方向に見た図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態による燃料性状センサを図面に基づき説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による基板組立体が適用された燃料性状センサは、図１に示す車両用の燃料供給系統に設けられている。燃料供給系統１０は、図示しない内燃機関に燃料を供給するシステムであり、燃料タンク１１、燃料ポンプ１２、燃料配管１３、デリバリパイプ１４、インジェクタ１５および電子制御装置１６等を備えている。燃料タンク１１内の燃料は、燃料ポンプ１２により燃料配管１３を経由しデリバリパイプ１４に圧送される。デリバリパイプ１４内の燃料は、インジェクタ１５から内燃機関の吸気管内や気筒内に噴射される。電子制御装置１６は、インジェクタ１５の作動を制御する。燃料性状センサ３０は、燃料配管１３を構成する通路部材１７に設置されている。
【００１１】
燃料タンク１１内には、例えばエタノールとガソリンとが混合されたエタノール混合ガソリン等が給油される。このエタノール混合ガソリンのエタノール濃度は０〜１００［％］の間で適宜選択可能である。したがって、燃料タンク１１内の燃料のエタノール濃度は、給油時点を境に変動する可能性がある。燃料性状センサ３０は、通路部材１７内を流れる燃料のエタノール濃度を検出する。電子制御装置１６は、エタノール濃度に応じて燃料噴射量や燃料噴射時期などを制御することにより、内燃機関を最適条件で作動させる。この最適条件は、内燃機関の排気中の有害物質量が可及的に少なくなること等を考慮し設定される。
【００１２】
図２に示すように、通路部材１７は、燃料通路１８を有する有底筒状のハウジング１９、ハウジング１９の筒部２０に接続する第１接続管２１、および、筒部２０のうち第１接続管２１とは反対側に接続する第２接続管２２からなる。燃料性状センサ３０は、ハウジング１９に取り付けられている。
【００１３】
以下、燃料性状センサ３０の構成を図２および図３に基づき説明する。
燃料性状センサ３０は、支持部材３１、電極ホルダ３５、第１電極３７、第２電極４４、基板組立体６０および回路部５０を備えている。基板組立体６０は、子基板６２、サーミスタ６１および親基板６６などから構成されている。支持部材３１および電極ホルダ３５は、特許請求の範囲に記載の「固定部材」に相当する。
【００１４】
支持部材３１は、樹脂製であり、回路ケース部３２、コネクタ部３３および電極保持部３４から一体に形成されている。回路ケース部３２は、箱状に形成され、ハウジング１９の開口側の端部に取り付けられている。回路ケース部３２内には回路部５０が収容されている。コネクタ部３３は、親基板６６に接続する複数の端子３６を内包している。端子３６は、回路部５０を図１の電子制御装置１６や図示しない電源等に接続可能である。電極保持部３４は、回路ケース部３２の底部からハウジング１９内に突き出すように円筒状に形成されている。
【００１５】
第１電極３７は、支持部材３１の電極保持部３４から燃料通路１８内に延びるように筒状に形成されている。第１電極３７は、支持部材３１の成形時に電極保持部３４に埋め込まれる。第１電極３７の基端部３８は、図示しない端子を介して親基板６６に接続している。第１電極３７の先端部４０は、燃料通路１８内の燃料に浸漬される。先端部４０は、第１接続管２１と第２接続管２２とを結ぶ直線上に空く通孔４１、４２を有する。第１電極３７とハウジング１９との間の隙間は、Ｏリング４３により液密に封止されている。
【００１６】
第２電極４４は、第１電極３７の内側に位置する筒状の電極ホルダ３５から燃料通路１８内に延びるように有底筒状に形成されている。第１電極３７と第２電極４４とは同軸上に配置されている。第２電極４４は、電極ホルダ３５の成形時に当該電極ホルダ３５に埋め込まれる。電極ホルダ３５は、支持部材３１に熱かしめによって固定されている。樹脂製の電極ホルダ３５は、第２電極４４を第１電極３７から絶縁しつつ固定している。第２電極４４の基端部４５は、端子４６を介して親基板６６に接続している。第２電極４４の先端部４７は、燃料通路１８内の燃料に浸漬される。先端部４７が形成する底部は、第２電極４４内部空間を燃料通路１８から隔離している。第２電極４４と第１電極３７との間の隙間は、Ｏリング４８により液密に封止されている。
【００１７】
燃料通路１８内を燃料が流れるとき第１電極３７と第２電極４４との間には燃料が満たされる。このとき、第１電極３７および第２電極４４は、燃料を誘電体とするコンデンサを構成する。
子基板６２は、サーミスタ６１が実装されている実装部６３と、実装部６３から親基板６６側に延びている一対の接続部６４、６５とを有する。子基板６２の実装部６３は、第２電極４４の開口端から先端部４７内に挿入されている。
【００１８】
サーミスタ６１は、チップ型であり、温度に応じて電気抵抗が変化する抵抗体を有する。サーミスタ６１は、熱伝導物質４９が充填された第２電極４４の先端部４７内に位置し、子基板６２の実装部６３に実装されている。サーミスタ６１と子基板６２の実装部６３とは、第２電極４４内で固められた熱伝導物質４９に固定されている。
【００１９】
親基板６６は、回路ケース部３２内で第２電極４４の開口端を塞ぐように配置され、回路ケース部３２に固定されている。
回路部５０は、親基板６６に実装された複数の電子部品からなる。回路部５０は、第１電極３７と第２電極４４との間の充放電により電極間の静電容量を算出する。また、回路部５０は、サーミスタ６１の電気抵抗に基づき燃料通路１８内の燃料の温度を算出する。電極間の静電容量は、燃料のエタノール濃度および燃料の温度によって変化する。回路部５０は、上記特性を利用し、図４に示す関係から電極間の静電容量Ｃと燃料の温度Ｔとに基づき燃料のエタノール濃度Ｄを算出する。
【００２０】
次に、基板組立体６０の構成を図２、図３、図５〜図７に基づき詳しく説明する。なお、便宜上、後述のはんだＳは、図２および図５には図示せず、図７だけに図示している。
基板組立体６０は、子基板６２、サーミスタ６１、親基板６６、第１導電体６７、６８、第２導電体６９、７０、配線７１、７２、および、はんだＳから構成されている。
【００２１】
親基板６６は、厚み方向に貫通する第１スルーホール７３、７４を有する。第１スルーホール７３、７４は、当該第１スルーホール７３、７４同士を結ぶ直線方向に長手方向が一致する長穴である。第１スルーホール７３、７４の両端部は、角が丸みを帯びるように形成されている。
第１導電体６７、６８は、第１スルーホール７３、７４の縁部および内壁の全周に亘って形成されている銅箔である。第１導電体６７、６８は、図示しない配線によって回路部５０に接続されている。
【００２２】
子基板６２の接続部６４、６５は、第１スルーホール７３、７４の長手方向に延びる板状であり、第１スルーホール７３、７４に第２電極４４側から挿入され、親基板６６から回路ケース部３２の開口側に突き出している。接続部６４、６５は、第１スルーホール７３、７４の長手方向の中央において、厚み方向すなわち第１スルーホール７３、７４の短辺方向に貫通する第２スルーホール７５、７６を有する。
【００２３】
第２導電体６９、７０は、第２スルーホール７５、７６の縁部および内壁の全周に亘って形成されている銅箔である。第２導電体６９は、子基板６２上に形成された配線７１によってサーミスタ６１に接続されている。また、第２導電体７０は、子基板６２上に形成された配線７２によってサーミスタ６１に接続されている。
第１スルーホール７３内に充填されたはんだＳは、第１導電体６７と第２導電体６９とを接続している。また、第１スルーホール７４内に充填されたはんだＳは、第１導電体６８と第２導電体７０とを接続している。
【００２４】
本実施形態による基板組立体６０は、特に第２スルーホール７５、７６に特徴がある。上記特徴は、第２スルーホール７５と第２スルーホール７６とで共通であり、以下、代表して第２スルーホール７５について説明する。
第２スルーホール７５は、次の（１）〜（６）の特徴を有している。
（１）第２スルーホール７５の一部は第１スルーホール７３外に位置している。
（２）第２スルーホール７５の体積中心位置Ｇは第１スルーホール７３外に位置している。つまり、第２スルーホール７５は、体積の半分以上が第１スルーホール７３外に出ている。
（３）第２スルーホール７５の一部は第１スルーホール７３内に位置している。
（４）第２スルーホール７５は、一つの第１スルーホール７３に対して一つ設けられている。
（５）第２スルーホール７５は、親基板６６に対して第２電極４４とは反対側に位置している。つまり、第２スルーホール７５は、第１スルーホール７３に充填するはんだＳの供給側に位置している。
（６）第２スルーホール７５は、第１スルーホール７３に充填するはんだＳの供給点に隣接している。つまり、上記供給点から第１スルーホール７３の端部をまわって上記供給点とは反対側に至るはんだ供給経路よりも、上記供給点から第２スルーホール７５を通って上記供給点とは反対側に至るはんだ供給経路のほうが短くなるように、第２スルーホール７５が配置されている。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態による基板組立体６０では、第２スルーホール７５の一部は第１スルーホール７３外に位置しているので、第１スルーホール７３に充填するはんだＳによって親基板６６と子基板６２とを接続するとき、はんだＳが第２スルーホール７５に供給され易い。したがって、第２スルーホール７５にはんだＳを確実に充填することができる。また、はんだ付けの後、第２スルーホール７５にはんだＳが充填されているかを目視で確認することができる。そのため、親基板６６と子基板６２との接続強度を確実に高めることができる。
【００２６】
また、子基板６２の片面側から供給したはんだＳが第２スルーホール７５を通って反対側まで流れ易いので、子基板６２の両面側からはんだ付けを行う必要がなく、製造工数を少なくすることができる。さらに、子基板６２の両面側からはんだ付けを行うことに起因して第２スルーホール７５内にボイドが発生する問題を解消することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、第２スルーホール７５は体積の半分以上が第１スルーホール７３外に出ているので、はんだＳが第２スルーホール７５に充填されているかを確認し易い。
また、本実施形態では、第２スルーホール７５の一部は第１スルーホール７３内に位置しているので、第２スルーホール７５が第１スルーホール７３から離間し過ぎることに起因してはんだが第２スルーホール７５に供給され難くなることを回避可能である。
【００２８】
また、本実施形態では、第１スルーホール７３は長穴であり、子基板６２の接続部６４は、第１スルーホール７３の長手方向に沿って延びる板状である。そのため、接続部６４の強度を十分に確保することができる。
また、本実施形態では、第１導電体６７は第１スルーホール７３の全周に亘って形成され、第２スルーホール７５は、一つの第１スルーホール７３に対して一つ設けられている。したがって、はんだ付けのとき、はんだＳを供給点から第１スルーホール７３の端部をまわって反対側まで供給可能である。子基板６２の両面側からはんだ付けを行うことなく確実に親基板６６と子基板６２とを接続することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、第２導電体６９は第２スルーホール７５の全周に亘って形成されているので、親基板６６と子基板６２とを接続するとき、はんだＳが第２スルーホール７５に供給され易い。
また、本実施形態では、子基板６２は第２電極４４内で固められた熱伝導物質４９により固定され、親基板６６は第２電極４４の開口端を塞ぐように配置され、第２スルーホール７５は、親基板６６に対して第２電極４４とは反対側に位置している。つまり、子基板６２を熱伝導物質４９で固定した後、親基板６６を子基板６２に被せ、親基板６６から突き出した子基板６２の接続部６４にはんだＳを供給するとき、はんだＳが第２スルーホール７５に供給され易い。
【００３０】
また、本実施形態では、はんだＳの供給点から第１スルーホール７３の端部をまわって上記供給点とは反対側に至るはんだ供給経路よりも、上記供給点から第２スルーホール７５を通って上記供給点とは反対側に至るはんだ供給経路のほうが短くなるように、第２スルーホール７５が配置されている。そのため、はんだＳが子基板６２の両面側から同時に第２スルーホール７５内に流入することに起因して第２スルーホール７５内にボイドが発生する問題を解消することができる。
【００３１】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、第２スルーホールの体積中心位置は、第１スルーホール内に位置していてもよい。
本発明の他の実施形態では、第２スルーホールの全部が第１スルーホール外に位置していてもよい。
本発明の他の実施形態では、第２スルーホールは、一つの第１スルーホールに対し複数設けられてもよい。
本発明の他の実施形態では、第１スルーホールは、長穴である必要はない。
本発明の他の実施形態では、第１導電体は、第１スルーホールの全周に亘って形成されていなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、第２導電体は、第２スルーホールの全周に亘って形成されていなくてもよい。
【００３２】
本発明の他の実施形態では、基板組立体は、燃料性状センサ以外の装置に適用されてもよい。
本発明の他の実施形態では、燃料性状センサは、エタノール以外のアルコールとガソリンとが混合されたアルコール混合ガソリンのアルコール濃度を検出するものであってもよい。
本発明の他の実施形態では、燃料性状センサは、燃料のアルコール濃度に限らず、例えば燃料の酸化状態等の他の性質を検出するものであってもよい。
本発明の他の実施形態では、燃料性状センサは、電極間の静電容量に限らず、例えば電極間の抵抗値等の他の電気的特性に基づき燃料のエタノール濃度を検出してもよい。
【００３３】
本発明の他の実施形態では、第１電極および第２電極は、筒状でなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、燃料性状センサは、燃料配管に限らず、燃料供給系統の別の箇所に設けられてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３４】
６０・・・基板組立体
６１・・・サーミスタ
６２・・・子基板
６６・・・親基板
６７、６８・・・第１導電体
６９、７０・・・第２導電体
７１、７２・・・配線
７３、７４・・・第１スルーホール
７５、７６・・・第２スルーホール
Ｓ・・・はんだ
【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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