JP5232716B2 - 配線基板のコネクタ接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、均熱プレートを備えた配線基板に係り、特に該配線基板にコネクタを接続する際の接続構造に関する。

例えば、車両に搭載される配線基板は、側辺部にコネクタを接続し、このコネクタを介してワイヤハーネスと接続する構成のものが多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。図６は、従来における配線基板のコネクタ接続構造を示す斜視図、図７（ａ）は同平面図、（ｂ）は同正面図（Ｂ−Ｂ′断面図）、（ｃ）は同側面図である。図７（ａ）に示すように、配線基板１０１の表面には、大電流用の回路パターン１０２ａ、及び小電流用の回路パターン１０２ｂが形成されている。また、配線基板１０１は、図中左側、及び右側の領域が端子接続エリア１０１ａとされ、中央の領域が部品配置エリア１０１ｂとされている。

端子接続エリア１０１ａには、複数のスルーホール１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）が３列に設けられ、各スルーホール１０３には、それぞれＬ字端子１０４（１０４ａ〜１０４ｃ）が接続されている。この際、図７（ｂ）に示すように、端部から１列目に形成されたスルーホール１０３ｃに接続されるＬ字端子１０４ｃは、符号ｈ１の高さで直角に折れ曲がり、２列目に形成されたスルーホール１０３ｂに接続されるＬ字端子１０４ｂは、符号ｈ２（＞ｈ１）に示す高さで直角に折れ曲がり、更に、３列目に形成されたスルーホール１０３ａに接続されるＬ字端子１０４ａは、符号ｈ３（＞ｈ２）に示す高さで直角に折れ曲がっている。

そして、図７（ｃ）に示すように、コネクタ１０５には、上段、中段、下段の３段構造となった貫通孔１０６（１０６ａ〜１０６ｃ）が形成され、各Ｌ字端子１０４ａ〜１０４ｃは、各挿通孔１０６ａ〜１０６ｃを貫通してコネクタ１０５の内部に突出する。更に、コネクタ１０５が配線基板１０１に固定される。従って、コネクタ１０５を用いてワイヤハーネス（図示省略）との接続が可能となる。

また、３列目に形成されたスルーホール１０３ａは大電流回路用として用いられ、大電流用の回路パターン１０２ａが接続される。更に、１列目及び２列目に形成されたスルーホール１０３ｃ、１０３ｂは小電流回路用として用いられ、小電流用の回路パターン１０２ｂが接続される。

また、部品配置エリア１０１ｂには、リレー等の各種電子部品（図示省略）が搭載され、これらの電子部品は、各回路パターン１０２ａ、１０２ｂを介して各スルーホール１０３ａ〜１０３ｃに接続される。

そして、このような従来の配線基板１０１では、コネクタ１０５を接続する側辺に端子接続エリア１０１ａを設ける必要があり、また、端子接続エリア１０１ａは、多くのスルーホール１０３にＬ字端子１０４を接続するために、それぞれ高さ（ｈ１〜ｈ３）の異なるＬ字端子１０４（１０４ａ〜１０４ｃ）が配置され、Ｌ字端子１０４が密集するので、端子接続エリア１０１ａに回路パターン１０２を形成するスペースを多く取ることができない。

特開２００６−３３３５８３号公報

上述したように、従来における配線基板では、配線基板１０１の端子接続エリア１０１ａに設けられる複数のスルーホール１０３ａ〜１０３ｃに対し、３段階に高さの異なるＬ字端子１０４ａ〜１０４ｃを接続するので、Ｌ字端子１０４ａ〜１０４ｃを接続するために多くのスペースが必要となり、多くの部品配置エリアを確保できないという問題が発生していた。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、配線基板上により多くの部品配置エリアを確保することのできる配線基板のコネクタ接続構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、内部に均熱プレートを備えた配線基板にコネクタを接続するコネクタ接続構造において、前記配線基板は、少なくとも一つの直線形状の側辺を有し、且つ、前記配線基板の中間層に形成され前記側辺から外側に突出する突起型端子を備え、前記コネクタには、前記突起型端子を挿通可能な貫通孔が形成され、前記貫通孔に前記前記突起型端子に挿通させて、前記コネクタを前記配線基板に接続したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、内部に均熱プレートを備えた配線基板にコネクタを接続するコネクタ接続構造において、前記配線基板は、少なくとも一つの直線形状の側辺を有し、且つ、前記配線基板の中間層に形成され前記側辺から外側に突出した突起型端子と、前記配線基板の表面層に形成された平板型端子と、を有し、前記コネクタは、前記平板型端子と接続する導電性の接続線を備え、且つ、前記突起型端子を挿通可能な貫通孔が形成され、前記接続線と前記平板型端子を接続し、且つ、前記貫通孔に前記前記突起型端子に挿通させて、前記コネクタを前記配線基板に接続したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記平板型端子は、前記側辺に沿って複数個配置され、前記接続線は、前記コネクタを前記配線基板に接続した際の、前記側辺の方向に向けて複数個設けられ、且つ、前記配線基板の法線方向に向けて交互に段違い配置されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記配線基板は、大電流回路及び小電流回路を備え、前記突起型端子は大電流回路の接続用端子として使用し、前記平板型端子と接続された接続線は、小電流回路の接続用端子として使用することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記均熱プレート及び前記突起型端子は、前記配線基板内部の同一層に設けられることを特徴とする。

請求項１の発明では、配線基板の中間層に形成された突起型端子をコネクタに形成された貫通孔に挿通してコネクタを配線基板に接続するので、配線基板の表面で接続する接続線の本数を削減でき、配線基板内での端子を接続するエリアを縮小することができる。このため、配線基板全体を小型化することができ、ひいては設置スペースを小さくし、且つコストダウンを図ることができる。

請求項２の発明では、コネクタに設けられる接続線を外部に突出させ、この接続線の先端部を下方に屈曲させて配線基板の表面に形成された平板型端子に接続しており、スルーホールを用いる構成としていないので配線基板内での端子を接続するエリアをより一層縮小することができる。

請求項３の発明では、コネクタに設けられる複数の接続線が、配線基板の法線方向に向けて交互に段違い配置される（即ち、千鳥状に配置される）ので、複数の接続線を輻輳することなく平板状端子に接続することができる。

請求項４の発明では、配線基板１０の内部に設けられた突起型端子を大電流用回路の接続用端子として使用し、平板型端子と接続する接続線を小電流用回路の接続用端子として使用するので、大電流用回路と小電流用回路を容易に区分して配線基板内に回路パターンを配索することができる。

請求項５の発明では、均熱プレート及び突起型端子を、配線基板内の同一の層に設ける構成とするので、均熱プレート及び突起型端子を同一の工程で作製することができ、作製工数を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る配線基板のコネクタ接続構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る配線基板のコネクタ接続構造の平面図、正面図（Ａ−Ａ′断面図）、及び側面図である。 本発明の一実施形態に係る配線基板のコネクタ接続構造の、メタルプレート及び突起型端子を作製する段階を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る配線基板のコネクタ接続構造の、プリプレグを作製する段階を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る配線基板のコネクタ接続構造の、回路パターンを作製する段階を示す説明図である。 従来における配線基板のコネクタ接続構造を示す斜視図である。 従来における配線基板のコネクタ接続構造の平面図、正面図（Ｂ−Ｂ′断面図）、及び側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る配線基板のコネクタ接続構造を示す斜視図、図２（ａ）は同平面図、図２（ｂ）は同正面図（Ａ−Ａ′断面図）、図２（ｃ）は同側面図である。

図示のように、本実施形態に係る配線基板１０は、全体が矩形状をなしており、図中左端及び右端が凹形状に切り欠かれ、切り欠かれた部分の内側の辺が側辺Ｐ（直線形状の側辺）とされている。また、図１に示すように、配線基板１０の表面には、各種の電子部品２０が搭載されている。

更に、図２（ａ）に示すように、配線基板１０の左右の領域がそれぞれ端子接続エリア１０ａとされ、中央部の領域が部品配置エリア１０ｂとされている。端子接続エリア１０ａは主としてコネクタ接続用の電線を接続するための領域であり、部品配置エリア１０ｂは電子回路を構成する各種の電子部品（図１に示す電子部品２０）を配置するための領域である。

配線基板１０の内部層には金属製のメタルプレート（均熱プレート）１１が設けられ（図２（ｂ）参照）、更に、このメタルプレート１１と同一層に、メタルプレート１１と同一の材料で構成される短冊形状の突起型端子１２がほぼ等間隔で複数個（図２（ａ）に示す例では、５個）設けられている。各突起型端子１２は、その一部が側辺Ｐから外側に突出している。また、少なくとも一つの突起型端子１２にはスルーホール１３が形成され、該スルーホール１３は、配線基板１０の表面に形成される大電流回路接続用の回路パターン１４に接続される。この回路パターン１４は、部品配置エリア１０ｂ内に設けられる大電流回路用の電子部品に接続される。

配線基板１０の表面には、各端子接続エリア１０ａに設けられる側辺Ｐに沿って複数のパッド（平板型端子）１５がほぼ等間隔で設けられており、各パッド１５は小電流回路接続用の回路パターン１６に接続される。この回路パターン１６は、部品配置エリア１０ｂ内に設けられる小電流回路用の電子部品に接続される。

更に、側辺Ｐには、この側辺Ｐとほぼ同一の長さを有するコネクタ１７が取り付けられ、該コネクタ１７を介して、配線基板１０とワイヤハーネス（図示省略）が接続される。

コネクタ１７は、図２（ｃ）に示すように、複数（図では５個）の矩形状の貫通孔２１が形成され、更に、複数本（図では１２本）の金属製の接続線２２が設けられている。この接続線２２は、図２（ａ）に示すように、コネクタ１７の図中左側の端面から外側に突出し、その先端部が図２（ｂ）に示すように下方に向けて屈曲している。また、各接続線２２は、図２（ｃ）に示すように、千鳥状に配置されている。即ち、配線基板１０の法線方向に向けて交互に段違い配置されている。そして、各接続線２２の先端部は、後述するように、パッド１５に接続される。

コネクタ１７の２つの側面には、それぞれ固定孔２３が形成されたブラケット１８が設けられている。そして、配線基板１０に設けられた突起型端子１２をコネクタ１７に形成された貫通孔２１に通して、コネクタ１７を配線基板１０に装着し、更に、ブラケット１８に形成された固定孔２３、及び配線基板１０に形成された固定孔２４を通るようにネジ１９を挿通して、コネクタ１７を配線基板１０に固定する。その結果、貫通孔２１を経てコネクタ１７内に導入された突起型端子１２を、該コネクタ１７を介して接続されるワイヤハーネス（図示省略）と接続するための端子として使用することができる。

そして、各突起型端子１２はスルーホール１３を介して、配線基板１０の表面に形成された大電流回路接続用の回路パターン１４に接続されるので、突起型端子１２を用いて大電流回路への接続が可能となる。

また、各接続線２２の先端部を、複数設けられた各パッド１５上に配置して両者を接触させ、半田付けして固定する。従って、コネクタ１７に設けられた接続線２２を、該コネクタ１７を介して接続されるワイヤーハーネスと接続するための端子として使用することができる。そして、各パッド１５は配線基板１０の表面に形成された小電流回路接続用の回路パターン１６に接続されるので、パッド１５を用いて小電流回路への接続が可能となる。

次に、上述した配線基板を製造する手順を、図３〜図５を参照して説明する。まず、メタルプレート１１及び突起型端子１２の材料となる金属板２５を、エッチング、或いはプレス加工により、図３に示す如くの形状に加工する。具体的には、「Ｈ」形状のメタルプレート（均熱プレート）１１と、左右にそれぞれ５個ずつ設けられる短冊形状の突起型端子１２を形成する。なお、図３に示す例では、メタルプレート１１と突起型端子１２を切り離す構成としているが、後述するように使用用途に応じて、メタルプレート１１と少なくとも１つの突起型端子１２を接続する構成とすることも可能である。

次いで、図４に示すように、金属箔を備えたプリプレグ３１を金属板２５の片面或いは両面に積層し、このプリプレグ３１を加熱プレスすることにより、配線基板１０の外形を作製する。更に、スルーホール１３、及び固定孔２４を穿設し、その後、メタルプレート１１及び突起型端子１２周辺のリブ２６をプレス、或いはルータ等により切断する。

その後、プリプレグ３１の表面に回路パターンをマスキングし、エッチングして所望する回路を形成する。その結果、図５に示すように、回路パターン１４，１６、スルーホール１３、及びパッド１５が形成された配線基板１０が形成されることになる。

このようにして、本実施形態に係る配線基板のコネクタ接続構造では、配線基板１０の中間層に設けられその一部が外部に突出した突起型端子１２を、コネクタ１７に形成された貫通孔２１に通して、配線基板１０にコネクタ１７を接続するので、従来のように配線基板１０の表面で、大電流回路用の接続線（図７に示したＬ字端子１０４ａ）と大電流回路接続用の回路パターンを接続する必要が無い。従って、大電流回路用の接続線を接続するためのスペースを割愛することができ、端子接続エリア１０ａを小さくすることができる。

また、コネクタ１７の端面より突出した接続線２２の先端部を下方に屈曲させてパッド１５に接触させ、半田で接続するので、従来のようにスルーホール（図７の１０３ａ〜１０３ｃ）を用いる必要がなく、端子接続エリア１０ａをより一層小さくすることができる。

このため、相対的に部品配置エリア１０ｂを大きくすることができ、配線基板１０上により多くの電子部品を搭載することができる。また、搭載する電子部品が同一であれば、配線基板１０全体を小型化することができ、配線基板１０を電気接続箱（図示省略）内に収納する場合には、電気接続箱全体の小型化、低コスト化を図ることができる。

更に、図２（ｃ）に示したように、コネクタ１７に取り付けられる接続線２２は、千鳥状に配置されるので、接続線２２の本数が多くなった場合であっても、各接続線２２の先端部を輻輳することなく整然として各パッド１５に接続することができる。

また、メタルプレート１１と突起型端子１２は、配線基板１０内の同一の層に設けられ、図３に示したように同一の金属板２５から作製されるので、メタルプレート１１の積層工程と同一の工程で突起型端子１２を作製することができ、突起型端子１２を別途作製する工程が不要であり、作製工数を低減することができる。

また、突起型端子１２を大電流回路に接続し、パッド１５を小電流回路に接続する構成とすることができるので、配線基板１０内に大電流用の電子部品、及び小電流用の電子部品を設け、且つ、これらの電子部品に回路パターンを容易に配索することができる。

以上、本発明の配線基板のコネクタ接続構造を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上述した実施形態では、メタルプレート１１と突起型端子１２を切り離し、メタルプレート１１を熱拡散の目的で使用し、突起型端子１２を大電流回路の接続用端子として使用する例を説明したが、メタルプレート１１を少なくとも一つの突起型端子１２に接続し、メタルプレート１１を電極として使用することも可能である。

本発明は、メタルプレートを有する配線基板を小型化する上で極めて有用である。

Ｐ 側辺
１０ 配線基板
１０ａ 端子接続エリア
１０ｂ 部品配置エリア
１１ メタルプレート（均熱プレート）
１２ 突起型端子
１３ スルーホール
１４ 回路パターン（大電流回路接続用）
１５ パッド（平板型端子）
１６ 回路パターン（小電流回路接続用）
１７ コネクタ
１８ ブラケット
１９ ネジ
２０ 電子部品
２１ 貫通孔
２２ 接続線
２３，２４ 固定孔
２５ 金属板
２６ リブ
３１ プリプレグ
１０１ 配線基板
１０１ａ 端子接続エリア
１０１ｂ 部品配置エリア
１０２ａ，１０２ｂ 回路パターン
１０３ａ〜１０３ｃ スルーホール
１０４ａ〜１０４ｃ Ｌ字端子
１０５ コネクタ
１０６ａ〜１０６ｃ 貫通孔

Claims (5)

1. 内部に均熱プレートを備えた配線基板にコネクタを接続するコネクタ接続構造において、
   前記配線基板は、少なくとも一つの直線形状の側辺を有し、且つ、前記配線基板の中間層に形成され前記側辺から外側に突出する突起型端子を備え、
   前記コネクタには、前記突起型端子を挿通可能な貫通孔が形成され、
   前記貫通孔に前記前記突起型端子に挿通させて、前記コネクタを前記配線基板に接続したことを特徴とする配線基板のコネクタ接続構造。
2. 内部に均熱プレートを備えた配線基板にコネクタを接続するコネクタ接続構造において、
   前記配線基板は、少なくとも一つの直線形状の側辺を有し、且つ、前記配線基板の中間層に形成され前記側辺から外側に突出した突起型端子と、前記配線基板の表面層に形成された平板型端子と、を有し、
   前記コネクタは、前記平板型端子と接続する導電性の接続線を備え、且つ、前記突起型端子を挿通可能な貫通孔が形成され、
   前記接続線と前記平板型端子を接続し、且つ、前記貫通孔に前記前記突起型端子に挿通させて、前記コネクタを前記配線基板に接続したことを特徴とする配線基板のコネクタ接続構造。
3. 前記平板型端子は、前記側辺に沿って複数個配置され、
   前記接続線は、前記コネクタを前記配線基板に接続した際の、前記側辺の方向に向けて複数個設けられ、且つ、前記配線基板の法線方向に向けて交互に段違い配置されることを特徴とする請求項２に記載の配線基板のコネクタ接続構造。
4. 前記配線基板は、大電流回路及び小電流回路を備え、前記突起型端子は大電流回路の接続用端子として使用し、前記平板型端子と接続された接続線は、小電流回路の接続用端子として使用することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の配線基板のコネクタ接続構造。
5. 前記均熱プレート及び前記突起型端子は、前記配線基板内部の同一層に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の配線基板のコネクタ接続構造。

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