(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路基板上にリード部品やコネクタ、表面実装部品を実装し、この電気回路基板をケースハウジングに収納する電子制御機器の実装構造において、
前記電気回路基板を、互いに独立した制御基板とパワー基板に２分割し、
前記ケースハウジングを、制御基板を収納する第１ハウジングとパワー基板を収納する第２ハウジングに２分割して、第１ハウジング及び第２ハウジングの形状を上下開放形にし、
前記第１ハウジングに、前記コネクタキャップに嵌合した外部コネクタのリセプタクル接触子に接続するタブ接触子を垂直に配置し、
前記第２ハウジングには、所定のタブ接触子に対応したリセプタクル接触子と、所定のタブ接触子に対応した貫通孔とを垂直に配置し、
これら第１ハウジングと第２ハウジングは垂直方向に重ねて一体化する構造でかつどちらか一方に外部コネクタを嵌合して端子接続するコネクタキャップを有し、
前記第１ハウジングと第２ハウジングの一体化において前記タブ接触子，貫通孔およびリセプタクル接触子の配置を選択することで、外部コネクタと制御基板間を直接接続する信号線，外部コネクタと制御基板間をパワー基板を経由して接続する信号線，外部コネクタとパワー基板間を直接接続する信号線，制御基板とパワー基板間を直接接続する信号線とを選択的に形成することを特徴とする電子制御機器の実装構造。
【請求項２】
請求項１記載の電子制御機器の実装構造において、
第２ハウジングにハウジングランス部を具備した挿入孔を設け、該挿入孔にリセプタクル接触子を挿入することを特徴とする電子制御機器の実装構造。
【請求項３】
請求項１記載の電子制御機器の実装構造において、
制御基板とタブ接触子、パワー基板とリセプタクル接触子とを、ワイヤボンディングか、接続子の溶接あるいはハンダ付けにより接続したことを特徴とする電子制御機器の実装構造。
【請求項４】
請求項１記載の電子制御機器の実装構造において、
必要に応じて第２ハウジングの形状をパワー基板の一部が露出するように構成することを特徴とする電子制御機器の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路基板上にリード部品やコネクタ、表面実装部品を実装し、この電気回路基板をケースハウジングに収納した、小規模な電子制御機器の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小規模な電子制御機器では、一枚の電気回路基板上にリード部品やコネクタ、表面実装部品をスルーホール実装技術や表面実装技術を用いて混載実装し、電気回路上の入力部，制御部，出力部，電源部を構成し、この基板を金属製あるいはプラスチック製のケースに収納する実装構造をとっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成の従来技術によれば、近年急速に発展してきた表面実装技術や電気回路基板技術により、電子制御機器の回路制御部においては、電気回路パターンの微細化や電気部品の小型化が進展し、電気回路基板上の面積比に占める割合が小さくなってきたのに対し、主に電力上や発熱、接続信頼性上の要求から、電子制御機器の入出力部や電源部においては電気部品の小型化や表面実装化が難しく、また、電気回路パターンの微細化が難しいために電気回路基板上に占める割合が相対的に大きくなりつつあり、電子制御ユニットの小型化と低価格化の両立が難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は、以上の問題点に鑑み、組立作業を複雑化することなく、かつ無駄なコストをかけることなく基板面積を縮小する構成を得て、低価格に電子制御ユニットの小型化を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、電気回路基板をそれぞれ特性，構造を異にし、また部品の実装方法も異にすることが自在な２つの基板に分割し、それぞれを分割したハウジングに収納し、分割したハウジングの一体化により基板同士の電気的な接続を果たすようにする。
【０００６】
すなわち、本発明は、電気回路基板上にリード部品やコネクタ、表面実装部品を実装し、この電気回路基板をケースハウジングに収納する電子制御機器の実装構造において、前記電気回路基板を、互いに独立した制御基板とパワー基板に２分割し、前記ケースハウジングを、制御基板を収納する第１ハウジングとパワー基板を収納する第２ハウジングに２分割して、第１ハウジング及び第２ハウジングの形状を上下開放形にし、前記第１ハウジングに、前記コネクタキャップに嵌合した外部コネクタのリセプタクル接触子に接続するタブ接触子を垂直に配置し、前記第２ハウジングには、所定のタブ接触子に対応したリセプタクル接触子と、所定のタブ接触子に対応した貫通孔とを垂直に配置し、これら第１ハウジングと第２ハウジングは垂直方向に重ねて一体化する構造でかつどちらか一方に外部コネクタを嵌合して端子接続するコネクタキャップを有し、前記第１ハウジングと第２ハウジングの一体化において前記タブ接触子，貫通孔およびリセプタクル接触子の配置を選択することで、外部コネクタと制御基板間を直接接続する信号線，外部コネクタと制御基板間をパワー基板を経由して接続する信号線，外部コネクタとパワー基板間を直接接続する信号線，制御基板とパワー基板間を直接接続する信号線とを選択的に形成することを特徴とする。
【０００８】
第２ハウジングにおけるリセプタクル接触子の設置の手法としては、第２ハウジングにハウジングランス部を具備した挿入孔を設け、該挿入孔にリセプタクル接触子を挿入する手法がある。
制御基板とタブ接触子、パワー基板とリセプタクル接触子との接続はワイヤボンディングや、接触子を溶接あるいはハンダ付けする手法が有る。
【０００９】
さらに、上記構成において、必要に応じて第２ハウジングの形状をパワー基板の一部が露出するように構成すると良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の一実施の形態を電子制御機器の外観を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は本実施の形態の要部分解斜視図であり、図１のＢ−Ｂ線で２分割したものである。
【００１１】
図において、１は制御基板、２はパワー基板であり、制御基板１は、この電子制御機器３の回路制御部と小電力で表面実装化が可能な入出力部を搭載し、パワー基板２は制御基板１に電力を供給する電源部や信号入力の変動を整流・調節する入力インターフェス部やパワー出力部等の回路を搭載する。
このように、電気回路基板を２分割することで、制御基板１にはリード部品実装用のスルーホールは不要になり、またパワー出力用の太いパターンが不要になるので、回路制御部のパターンの引き回し自由度が大きくなり、表面実装技術やベアチップ実装技術、電気回路パターンの微細化技術や高多層化基板を用いて高密度実装を行えば、基板面積の小型化が可能になる。
【００１２】
また、入力インターフェース部やパワー出力部，電源部には、通常、電気回路パターンの微細化はあまり必要とされないのでパワー基板２には安価な片面あるいは両面パターンの基板が使用できる。また、回路制御部を別基板としているので、一枚基板構成の時と比べれば、当然パワー基板２の基板外形は小さくすることができる。
【００１３】
本実施の形態では、放熱部材の削減を狙って、パワー基板２には金属基板を採用している。このように、基板面積の小型化と共に、要求特性の異なる２枚の基板に分割することで、電気回路パターンを微細化した高価な高多層基板の使用量を減らすことができ、また制御基板においては電源部やパワー出力部等の回路パターンを考慮せずにパターンをより微細化することができるので、基板面積の縮小と低コスト化が両立できる。
【００１４】
４は前記制御基板１を収納する第１ハウジング、５は前記パワー基板２を収納する第２ハウジングであり、これら第１ハウジング４と第２ハウジング５は垂直方向に重ねて一体化する構造である。６は第２ハウジング５に設けた外部コネクタ用のコネクタキャップである。
また、本実施の形態においては、第２ハウジング５には、パワー基板２の電気回路面の裏面が露出するように穴５ａを開けてある。これにより、放熱効率が上がり、放熱部材の削減が出来る。
【００１５】
７は外部コネクタとしての外部ハーネスコネクタであり、該外部ハーネスコネクタ７は前記コネクタキャップ６に嵌合する。この外部ハーネスコネクタ７は図示せぬ電子制御ユニットと接続される入出力線を束ね、それぞれの入出力線に接続したリセプタクル接触子８が内蔵してある。
前記第１ハウジング４と第２ハウジング５の形状は上下開放形である。９は第１ハウジング４の上面を覆うカバーである。
【００１６】
１０は前記第１ハウジング４に垂直に配置したタブ接触子であり、該タブ接触子１０は前記外部ハーネスコネクタ７のリセプタクル接触子８に接続する。
１１は前記第２ハウジング５に垂直に配置したリセプタクル接触子、１２は第２ハウジング５に垂直に配置した貫通孔である。
第１ハウジング４とタブ接触子１０は圧入もしくは一体モールドの技術により一体化する。第２ハウジング５とリセプタクル接触子１１は、通常、コネクタによく使われるハウジングランスの手法を用いて一体化する。すなわち、本実施の形態では、第２ハウジング５に設けた挿入孔がハウジングランス部を具備しており、この挿入孔にリセプタクル接触子を押し込むことで、第２ハウジング５に設けたハウジングランス部がリセプタクル接触子１１の切り欠き部に嵌まり込んで結合し、固定が行われる。
【００１７】
上述したタブ接触子１０，貫通孔１２，リセプタクル接触子１１の対応を選択し、外部ハーネスコネクタ７と制御基板１間を直接接続する信号線，外部ハーネスコネクタ７と制御基板１間をパワー基板２を経由して接続する信号線，外部コネクタとパワー基板間を直接接続する信号線，制御基板とパワー基板間を直接接続する信号線とを選択的に形成する。
【００１８】
パワー基板２を経由する信号線としては、信号入力の変動があり、整流・調節する必要のある入力線や、この電子制御機器３のパワー出力を外部に伝えるパワー出力線がある。
本実施の形態では、第１ハウジング４において、パワー基板２を介して外部ハーネスコネクタ７と制御基板１とを接続する信号線や、パワー基板２と制御基板１とを接続する信号線を形成するタブ接触子１０は第１ハウジング４の中心側の列に設置し、外部ハーネスコネクタ７と制御基板１とを直接接続する信号線を形成するタブ接触子は外側の列に設置する。
【００１９】
一方、第２ハウジング５に設けられる挿入孔の中心側の列には、制御基板１とパワー基板２を接続する役割を果たすリセプタクル接触子１１や、外部ハーネスコネクタ７とパワー基板２とを直接接続するリセプタクル接触子１１を納める挿入孔を設置し、外側の列には外部ハーネスコネクタ７と制御基板１とを直接接続する信号線を形成するタブ接触子を通す貫通孔１２を設置する。なお、本実施の形態では、リセプタクル接触子１１の挿入孔と前記貫通孔１２は同じ構成にしておき、リセプタクル接触子１１を挿入するか否かで役割を決定するようにしてある。
【００２０】
なお、外部ハーネスコネクタ７においても、パワー基板２を介した信号線やパワー基板２に接続する信号線を形成するタブ接触子１０に対応したリセプタクル接触子８を内側列に、制御基板１と直接接続する信号線を形成するタブ接触子１０に対応したリセプタクル接触子８を外側列に配置できるようにしておく。
図４〜図６は本実施の形態の組立手順を説明するための要部切取斜視図、図７は図６のＡ部の拡大斜視図である。
【００２１】
まず、先に述べた方法でタブ接触子１０を一体化した第１ハウジング４に制御基板１を液状接着剤を用いて搭載固定し、ワイヤボンディングにより制御基板１とタブ接触子１０とを接続する（図４）。
さらに、先に述べた方法でリセプタクル接触子１１を組み込んだ第２ハウジング５にパワー基板２をやはり液状接着剤を用いて搭載固定し、ワイヤボンディングによりパワー基板２とリセプタクル接触子１１を接続する（図５）。
【００２２】
次に、図４と図５に示した半組立品の第１ハウジング４と第２ハウンジング５を垂直方法に重ねて組み立て、液状接着剤を用いて一体化固定する。
この時、第１ハウジング４の外側列のタブ接触子１０は、第２ハウジング５と電気的に接続されず貫通孔１２を貫通する。
一方、第１ハウジング３の内側列のタブ接触子１０は、第２ハウジング５のリセプタクル接触子１１に接触しながら貫通する。
【００２３】
以上説明したように、制御基板１とタブ接触子１０、パワー基板２とリセプタクル接触子１１とはそれぞれボンディングワイヤで接続されているため、制御基板１とパワー基板２の電気的接続は、第１ハウジング４と第２ハウジング５を組み立てる際、タブ接触子１０がリセプタクル接触子１１に挿入・接触することで完了する（図６，図７）。
【００２４】
こうして、組み立てられた電子制御機器３の第２ハウジング５のコネクタキャップ６に外部ハーネスコネクタ７を嵌合すると、外側列のタブ接触子１０は外部ハーネスコネクタ７の外側列のリセプタクル接触子８に直接接続され、内側列のタブ接触子１０は第２ハウジング５内のリセプタクル接触子１１と電気的に接続した状態で外部ハーネスコネクタ７の内側列のリセプタクル接触子８に接続される。
【００２５】
前述のユニット組み立て工程内で、第２ハウジング５に挿入するリセプタクル接触子１１や外部ハーネスコネクタ７に挿入するリセプタクル接触子８の配置やパワー基板２とタブ接触子１０との接続に用いるワイヤボンディング場所の配置組み合わせを選択することにより、外部ハーネスコネクタ７と制御基板１間とを直接接続する信号線，外部ハーネスコネクタ７と制御基板１間とをパワー基板２を経由して接続する信号線，外部ハーネスコネクタ７とパワー基板２間を直接接続する信号線，制御基板１とパワー基板２間を直接接続する信号線とを選択的に形成することができる。
【００２６】
その組み合わせ方を述べれば、
前述のように制御基板１とタブ接触子１０間とをワイヤボンディングで接続しておくと、タブ接触子１０は第２ハウジング５内を貫通してコネクタキャップ内に突出しているので、外部ハーネスコネクタ７の所定の位置にリセプタクル接触子８を挿入しておけば、タブ接触子１０とリセプタクル接触子８が嵌合・接触するので、外部ハーネスコネクタ７と制御基板１間とを直接接続する信号線を形成できる。
【００２７】
また、外部ハーネスコネクタ７と第２ハウジング５内の所定の位置にそれぞれリセプタクル接触子８，１１を挿入し、リセプタクル接触子１１とパワー基板２上の回路間をワイヤボンディングで接続し、そのリセプタクス接触子１１と嵌合するタブ接触子１０と制御基板１間はワイヤボンディングで接続せずにおき、この回路と先のものとは別のリセプタクル接触子１１とをワイヤボンディングで接続し、そのリセプタクル接触子１１と嵌合するタブ接触子１０と制御基板１間をワイヤボンディングで接続しそのタブ接触子１０に対応する位置には外部ハーネスコネクタ７のリセプタクル接触子８を挿入しなければ、外部ハーネスコネクタ７と制御基板１間とをパワー基板２を経由して接続する信号線を形成できる。
【００２８】
外部ハーネスコネクタ７と第２ハウジング５内の所定の位置にそれぞれリセプタクル接触子８，１１を挿入し、リセプタクル接触子１１とパワー基板２上の回路間をワイヤボンデングで接続し、そのリセプタクル接触子１１と嵌合するタブ接触子１０と制御基板１間はワイヤボンディングで接続せずにおけば、外部ハーネスコネクタ７とパワー基板２間を直接接続する信号線を形成することができる。
【００２９】
パワー基板２と第２ハウジング５内のリセプタクル接触子１１とをワイヤボンディングで接続し、そのリセプタクル接触子１１と嵌合するタブ接触子１０と制御基板１間をワイヤボンディングで接続し、そのタブ接触子１０に対応する位置に外部ハーネスコネクタ７のリセプタクル接触子８を挿入しなければ制御基板１とパワー基板２間を直接接続する信号線を形成することができる。
【００３０】
以上により、電子制御機器３は外部ハーネスコネクタ７からハーネスを通して全体のシステムと接続される。
以下、この接続状態における、各信号の入出力経路を説明する。
電子制御機器３とシステムが接続すると、変動のある信号入力はまずタブ接触子１０→リセプタクル接触子１１→パワー基板２というように伝わり、パワー基板２内でインターフェース処理を受けた後、リセプタクル接触子１１→タブ接触子１０→制御基板１と伝えられる。
【００３１】
変動のない信号入力はタブ接触子１０→制御基板１と伝えられる。
制御基板１からの信号出力は、タブ接触子１０→外部ハーネスコネクタ７へと伝えられる。
電子制御機器３のパワー出力は制御基板１からの制御信号がタブ接触子１０→リセプタクル接触子１１→パワー基板２と伝わり、パワー基板２内の出力回路を駆動してパワー出力を発生させ、そのパワー出力はリセプタクル接触子１０→外部ハーネスコネクタ７へと伝えられ外部に取り出される。
【００３２】
また、電子制御機器３を駆動する電力は外部電源からの電圧を外部ハーネスコネクタ７→タブ接触子１０→リセプタクル接触子１１→パワー基板２へと伝わり、パワー基板２内で所定の電圧に調節されリセプタクル接触子１１→タブ接触子１０→制御基板１へと供給される。
なお、本実施の形態では、タブ接触子１０と制御基板１，リセプタクル接触子６とパワー基板２との接続方法としてワイヤボンディングを用いたが、接続子を溶接したり半田付けする接続方法を用いてもよく、これによれば断面積の太い接続子を使用することで、大電流を流すことが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く、本発明によれば、電気回路基板上にリード部品やコネクタ、表面実装部品を実装し、この電気回路基板をケースハウジングに収納する電子制御機器の実装構造において、前記電気回路基板を、互いに独立した制御基板とパワー基板に２分割し、前記ケースハウジングを、制御基板を収納する第１ハウジングとパワー基板を収納する第２ハウジングに２分割し、これら第１ハウジングと第２ハウジングは垂直方向に重ねて一体化する構造でかつどちらか一方に外部コネクタを嵌合して端子接続するコネクタキャップを有し、前記第１ハウジングと第２ハウジングの一体化において各信号線を選択的に接続する接触子を具備するので、電気回路基板をそれぞれ特性，構造を異にし、また部品の実装方法も異にすることが自在な２つの基板に分割し、それぞれを分割したハウジングに収納し、分割したハウジングの一体化により基板同士の電気的な接続を果たすことができる。
【００３４】
これにより、組立作業を複雑化することなく、かつ無駄なコストをかけることなく基板面積を縮小することが可能となり、低価格に電子制御ユニットの小型化を実現するという効果がある。
また、上記構成において、前記接触子として、タブ接触子とリセプタクル接触子を用いると、嵌合により接続するので、制御基板とパワー基板を接続する際に特別な加工が不要となり、組み立てを容易にするという効果がある。
【００３５】
また、タブ接触子とリセプタクル接触子を用いる構成において、第１ハウジングの形状を上下開放形にし、前記第１ハウジングにおいて、前記コネクタキャップに嵌合した外部コネクタの端子に接続するタブ接触子を垂直に配置すれば、タブ接触子を圧入して第１ハウジングに一体化する場合、圧入作業がし易く、またタブ接触子を第１ハウジングと一体成形する場合には、一体成形用の金型内でタブ接触子を固定しやすいので、第１ハウジングとタブ接触子を一体化した部品を作りやすく、例えばタブ接触子を制御基板の通る開口に対し水平に配置する場合より、部品コストを低く抑えることができる。
【００３６】
同様に、第２ハウジングの形状を上下開放形にし、前記第２ハウジングにおいて、所定のタブ接触子に対応したリセプタクル接触子と、所定のタブ接触子に対応した貫通孔とを垂直に配置することで、上記タブ接触子の構成に対応でき、かつリセプタクル接触子の設置がし易くなるという効果がある。
さらに、リセプタクル接触子の設置において、第２ハウジングにハウジングランス部を具備した挿入孔を設け、該挿入孔にリセプタクル接触子を挿入するようにすると、ワンタッチでリセプタクル接触子と第２ハウジングを一体化でき、組み立てコストを低減するという効果がある。
【００３７】
なお、これらタブ接触子，貫通孔およびリセプタクル接触子の配置を選択することで、外部コネクタと制御基板間を直接接続する信号線，外部コネクタと制御基板間をパワー基板を経由して接続する信号線，外部コネクタとパワー基板間を直接接続する信号線，制御基板とパワー基板間を直接接続する信号線とを選択的に形成するので、容易な設定で、外部コネクタと制御基板の信号の入出力を直接できるとともに、インターフェース処理を必要とする入力信号はパワー基板を経由して制御基板へ入力し、またパワー出力は制御基板からの出力信号を元にパワー基板内で出力処理を行ってから出力する構成が実現するという効果がある。
【００３８】
なお、制御基板とタブ接触子、パワー基板とリセプタクル接触子との接続に接触子を溶接あるいはハンダ付けする手法を用いれば、該接続子に断面積の太いものを使用することで、大電流を流すことのできる構成を提供するという効果がある。
さらに、上記構成において、必要に応じて第２ハウジングの形状をパワー基板の一部を露出すれば、放熱効率が上がり、放熱部材を削減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を電子制御機器の外観を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の要部分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態の組立手順を説明するための要部切取斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態の組立手順を説明するための要部切取斜視図である。
【図６】本発明の一実施の形態の組立手順を説明するための要部切取斜視図である。
【図７】図６のＡ部の拡大斜視図である。
【符号の説明】
１  制御基板
２  パワー基板
３  電子制御機器
４  第１ハウジング
５  第２ハウジング
６  コネクタキャップ
７  外部ハーネスコネクタ
８  リセプタクル接触子
９  カバー
１０  タブ接触子
１１  リセプタクル接触子
１２  貫通孔
【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１】
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