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JP5894846B2 - 車載電子制御装置の回路基板 - Google Patents

車載電子制御装置の回路基板 Download PDF

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JP5894846B2
JP5894846B2 JP2012094357A JP2012094357A JP5894846B2 JP 5894846 B2 JP5894846 B2 JP 5894846B2 JP 2012094357 A JP2012094357 A JP 2012094357A JP 2012094357 A JP2012094357 A JP 2012094357A JP 5894846 B2 JP5894846 B2 JP 5894846B2
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Description

本発明は、エンジンコントロールユニット(ECU)や自動変速機用コントロールユニットなどに好適な車載電子制御装置の回路基板に関する。
従来、外装体内に回路基板を収容して構成される電子機器において、回路基板の任意の箇所を外装体等の金属部に接続して放射ノイズを抑制する手法として、例えば特許文献1に記載のように、基板とケース間をインダクタを介して接続する手法が提案されている。
また、近年のエンジンコントロールユニットでは、耐電波性向上を目的として、外装体内に収容された基板の外周部位である基板端面の不要なパターン(プリント配線技術により形成されたパターン)を、回路を介して基板のアースパターンに接続する構成としている。
また、前記外装体と基板端面を接触させることによりボディアースへ接地できる構成としている。
特開2001−85885号公報
電子制御装置の回路基板において、例えば耐電波性向上のため、実機の動作状態での測定を行ないながら、接続する素子の種類や素子特性を調整する場合があるが、特許文献1も含めて従来の回路基板の構成では、素子の複数の組み合わせに対応するには自由度が低いという問題があった。
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、接続回路を予め複数の素子状態に対応可能な構成とし、実機測定に応じて想定される素子のバリエーションに対応することができる車載電子制御装置の回路基板を提供することにある。
上記課題を解決するための請求項1記載の発明は、車体との締結時に車体を介して接地される、上カバーおよび下ベースを備えた外装体内に収容された車載電子制御装置用回路基板であって、前記回路基板の外周部位である基板端面にプリント配線技術によって形成された第1の接地パターンと、前記第1の接地パターンの形成領域よりも内側の回路基板にプリント配線技術によって形成され、車体締結時にコネクタを介して車体接地側へ接続される第2の接地パターンと、前記基板端面より内側の回路基板に設けられ、前記第1の接地パターンと接続された回路素子用の第1のランドと、前記第1のランド近傍の回路基板に設けられ、前記第2の接地パターンと接続された回路素子用の第2のランドと、前記第1および第2のランド近傍の回路基板に設けられ、前記第1および第2の接地パターンと接続されない回路素子用の第3のランドとを備え、さらに、前記基板端面は前記第1の接地パターンとともに分割して複数の基板端面が形成され、前記複数の基板端面の分割部位近傍であって、前記分割した隣どうしの2つの基板端面のうち一方の基板端面より内側の回路基板に設けられ、前記第1の接地パターンと接続された回路素子用の第4のランドと、前記複数の基板端面の分割部位近傍であって、前記分割した隣どうしの2つの基板端面のうち他方の基板端面より内側の回路基板に設けられ、前記第1の接地パターンと接続された回路素子用の第5のランドと、前記第4および第5のランド近傍の回路基板に設けられ、前記第1および第2の接地パターンと接続されない回路素子用の第6のランドとを備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、接続する素子の組み合わせの自由度が高くなる。
(1)請求項1に記載の発明によれば、基板端面と第2の接地パターン(車体接地側)の間に接続する複数の回路素子の組み合わせの自由度を高くすることができる。このため、回路素子の構成を変更する場合に、パターンの変更無しで対応することができる。
また、外装体や車体接地側からノイズが混入しても、基板端面が分割されているためノイズが回路基板の外周全域の基板端面をループすることはない。
本発明の実施例1を表し、(a)は回路基板の平面図、(b)は接続される回路の構成図、(c)は(a)の要部における、回路素子を接続していない状態の拡大構成図。 本発明の実施形態例による実現可能な回路構成図。 図1(a)の要部における、回路素子を接続した状態の拡大構成図。 本発明の実施例2を表し、(a)は回路基板の平面図、(b)は接続される回路の構成図、(c)は(a)の要部における、回路素子を接続していない状態の拡大構成図。 図4(a)の要部における、回路素子を接続した状態の拡大構成図。 本発明が適用されるエンジンコントロールユニットの構成を示す分解斜視図。 従来の回路における実現可能な回路構成図。
以下、図面を参照しながら本発明の車載電子制御装置の回路基板を自動車のエンジンコントロールユニットに適用した実施形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。
図6は、本発明の実施形態における電子制御装置10の構成を示している。図6において、電子制御装置10は、略板状ベース12と略箱状のカバー13とを液密に接合した筐体(本発明の外装体)と、図示省略の電子部品が実装され、前記筐体内の防水空間に収容される矩形状の回路基板11とから大略構成されており、図示省略しているが、エンジンルーム等に搭載されて、ベース12の底面の左右に形成された平坦な取付面12e,12fにおいて、車体側に取り付けられる。
回路基板11はいわゆるプリント配線基板であり、例えばガラスエポキシ樹脂等からなる板材の表裏面あるいはその内部に配線回路パターンが形成され、その配線回路パターンに図示省略の電子部品が半田等により電気的に接続されている。
回路基板11の矩形を形成する2つの長辺の一方側には、外部コネクタとそれぞれ接続される3つの第1、第2、第3接続口14,15,16および取付基部17を有する表面実装タイプのコネクタ18が取り付けられている。
このコネクタ18は、各接続口14,15,16が取付基部17を介して一体化された合成樹脂製のものであって、該取付基部17を介して回路基板11に複数のビス等により固定されている。
このコネクタ18は、取付基部17により連結された3つの接続口14,15,16が、ベース12とカバー13の間に形成される空間である窓部19を介して外部へ臨むようになっており、ここにおいて図示省略の外部のコネクタと接続される。
コネクタ18には、回路基板11に形成された配線回路パターンに電気的に接続された複数の雄型端子14a,15a,16aが設けられており、これら雄型端子14a,15a,16aが外部のコネクタ内の複数の雌型端子(図示省略)と接続されることで、当該外部のコネクタに接続されるセンサー類やポンプ等の所定機器と電気的に接続される。
20は、ベース12およびカバー13から成る筐体内部の防水性を確保するために部材間の接合面にシール剤を充填して設けられたシール部であり、ベース12の上面側の周縁部とカバー13の下面側の周縁部との接合面に設けられた筐体シール部20Aと、コネクタ18の外周面と筐体の窓部19の内周面との接合面に設けられたコネクタシール部20Bとを有している。
尚図示におけるシール部20は、充填したシール剤が固化したときの形状を表している。
21a,21bは、回路基板11とベース12の間に挿入される放熱部材を示している。
上記のようにベース12およびカバー13内に回路基板11、コネクタ18、シール部20、放熱部材21a,21bを収容した電子制御装置10は、カバー13の四隅に穿設された孔13a〜13dおよびベース12の本体の四隅に穿設された孔12a〜12dを介してビス22a〜22dによってビス止めされることで一体化される。
23は筐体内部の通気性を確保するための通気孔であり、カバー13を厚さ方向に貫通して形成されている。この通気孔23には防水性及び通気性の双方を併せ持つ薄膜状の通気防水膜が取り付けられており、この通気防水膜へ洗車時等に高温、高圧の水が直接吹きかけられることを防止するべく、通気孔23を防護キャップ24で覆うようになっている。
そして、電子制御装置10のベース12は、ベース12の取付面12e,12fに設けられた孔12ea,12eb、切欠部12fa,12fbを通して図示省略のビスにより車体側と締結することにより、車体側に接地(ボディアース)される。
本実施形態では、図6のように構成された電子制御装置10の回路基板11を以下のように構成した。
本実施例1では、図1に示すように、回路基板11の外周側の基板端面30と該基板端面30よりも内側に形成したアースパターン(ECMGND)の間に配置する、例えば耐電波性向上のための回路の素子の組み合わせの自由度を高くすることができるように構成した。
図1(a)は、回路基板11を収容した電子制御装置10の筐体のカバー13を取り外し、カバー13側から回路基板11およびベース12を見た平面図であり、回路基板11の四隅部に前記回路が配置される。
図1(a)において、コネクタ18からECMGND(アースパターン)に繋がる線は、コネクタ18内の雄型端子のいずれかが回路基板11の基板端面30よりも内側に形成したアースパターンに接続されていることを表し、コネクタ18からボディアースに繋がる線は、コネクタ18の前記アースパターン(ECMGND)に接続された雄型端子に接続された外部のコネクタの雌型端子およびワイヤーハーネスを介して車体側に接地(ボディアース)されていることを表し、ベース12の端部からボディアースに繋がる線は、ベース12の車体との締結時に車体側に接地されることを表している。
図1(b)は、回路基板11の四隅の各回路における回路図を表しており、回路素子は図中の「ランド」に、後述する図2(a)〜(d)のような組み合わせで接続される。
図1(c)は、回路基板11の四隅のうちの1箇所である図1(a)の図示X部位の基本構成を表しており、X部位以外の四隅の箇所も同様に構成されている。
図1において、31は、回路基板11の基板端面30と、該基板端面30よりわずかに内側に突出した部位に設けられた第1の接地パターンであり、比較的幅の広い右上がり傾斜のハッチで示す領域にプリント配線技術により形成されている。
32は、第1の接地パターン31の形成領域よりも内側の回路基板11に設けられた第2の接地パターン(アースパターン;図1(a),(b)のECMGND)であり、左上り傾斜のハッチで示す領域にプリント配線技術により形成されている。
33は、前記第1の接地パターン31と第2の接地パターン32の間の回路基板11のパターンなし領域(比較的幅の狭い右上り傾斜のハッチで示す領域)である。
34は、第1の接地パターン31の基板端面30よりわずかに内側に突出した部位と第2の接地パターン32の間のパターンなし領域33に設けられたパターンであり、比較的幅の広い右上り傾斜のハッチで示す領域にプリント配線技術により形成されている。
41a,41bは、基板端面30よりわずかに内側に突出した部位の第1の接地パターン31が形成されている部位に、互いに所定間隔隔てて設けられ、該接地パターン31と接続された回路素子用の第1のランドである。
42a,42bは、前記第2の接地パターン32が形成されている領域であって、前記第1のランド41a,41b側に臨む部位に、互いに所定間隔隔てて設けられ、該接地パターン32と接続された回路素子用の第2のランドである。
43a,43bは、前記パターン34が形成されている部位に、互いに所定間隔隔てて設けられ、該パターン34と接続された回路素子用の第3のランドである。
47a,47bは基板端面30に互いに所定距離隔てて設けられ、第1の接地パターン31と接続された外装体接触用のランドである。このランド47a,47bは、カバー13と接触する接点であるが、裏面(ベース12と対向する側の面)に設けてもよく、その場合はベース12と接触する接点となる。
図1(c)のような基板端面30、第1、第2の接地パターン31,32、パターンなし領域33、パターン34、ランド41a,41b,42a,42b,43a,43b,47a,47bによって、実現可能な回路構成は図2(a)〜(d)のとおりであり、実際の回路素子の実装状態を図3とともに説明する。尚、図2中の「OPEN」は、素子を接続せず開放端とすることを表している。
図3(a)〜(d)は図2(a)〜(d)の各構成に対応しており、図1(c)のハッチを除去して図示したものである。
図2(a)に対応する図3(a)は、第1の接地パターン31に接続されている第1のランド41aと、第2の接地パターン(ECMGND)32に接続されている第2のランド42aとの間に抵抗を接続し、第1のランド41bと第3のランド43a,43b間、第3のランド43a,43bと第2のランド42b間には何も接続せず開放端としている。これによって、基板端面30は抵抗を介して第2の接地パターン(ECMGND)に接続されることになる。
図2(b)に対応する図3(b)は、第1の接地パターン31に接続されている第1のランド41aと、第2の接地パターン(ECMGND)32に接続されている第2のランド42aとの間にコンデンサを接続し、第1のランド41bと第3のランド43a,43b間、第3のランド43a,43bと第2のランド42b間には何も接続せず開放端としている。これによって、基板端面30はコンデンサを介して第2の接地パターン(ECMGND)に接続されることになる。
図2(c)に対応する図3(c)は、第1の接地パターン31に接続されている第1のランド41aと、第2の接地パターン(ECMGND)32に接続されている第2のランド42aとの間にコンデンサを接続し、第1の接地パターン31に接続されているランド41bとパターン34に接続されている第3のランド43bの間に抵抗を接続し、第3のランド43aと第2の接地パターンに接続されている第2のランド42bの間に抵抗を接続している。これによって、基板端面30は2つの抵抗の直列体とコンデンサとの並列回路を介して第2の接地パターン(ECMGND)32に接続されることになる。
図2(d)に対応する図3(d)は、第1の接地パターン31に接続されているランド41bとパターン34に接続されている第3のランド43bの間に抵抗を接続し、第3のランド43aと第2の接地パターンに接続されている第2のランド42bの間にコンデンサを接続し、第1のランド41aと第2のランド42aの間には何も接続せず開放端としている。これによって、基板端面30は抵抗およびコンデンサを直列に介して第2の接地パターン(ECMGND)32に接続されることになる。
上記のように、接続される回路素子の組み合わせのバリエーションに対応することができ、組み合わせの自由度が高い。このため、回路素子の構成を変更する場合にパターンを変更することなく対応することができる。
これに対し、従来の、基板端面と基板のアースパターンの間に例えば耐電波性向上のための回路を接続する手法では、接続可能な回路構成は例えば図7の組み合わせとなっていた。
図7(a)は基板端面に形成されたパターンと基板のアースパターン(ECMGND)の間に接続されるランドを表しており、回路素子はこのランドに図7(b)〜(d)のような組み合わせで接続される。
図7(b)は抵抗のみ、図7(c)はコンデンサのみ、図7(d)は抵抗およびコンデンサの並列回路となっている。図7からわかるように、従来の構成は、1つの素子による回路か、又は2つの素子による並列回路のみに対応できるものであった。
このため例えば、実機の動作状態での測定を行いながら、接続する素子の種類や素子特性を調整して電波チューニングを実施する際、図7の構成では素子の複数の組み合わせに対応するには自由度が低かった。また、基板パターン決定後に該当回路の素子構成を変更する場合に、新しい構成によってはパターン変更を要する場合があり、場合によっては本変更を行ったことにより更なる素子変更の必要が生じる恐れもあり、開発工数やコストの上で問題となる可能性があった。
本発明では接続する素子の組み合わせの自由度が高く、上記のような電波試験時にチューニングを実施する際のバリエーションが増加するので、不適合発生時の基板変更リスクを回避することができる。
尚、前記図1(c)に示す接地パターンやランド等は、回路基板11のカバー13に対向する側の面に構成するに限らず、ベース12に対向する側の面に構成しても前記と同様の作用、効果が得られる。
また、前記第1〜第3のランド41a,41b,42a,42b,43a,43bを、第1の接地パターン31と第2の接地パターン32(ECMGND)を結ぶ線方向に個数を増設すれば、回路素子の並列数を増やすことができる。
また、前記第1〜第3のランド41a,41b,42a,42b,43a,43bを、第1の接地パターン31と第2の接地パターン32(ECMGND)を結ぶ線と直交する方向に個数を増設すれば、回路素子の直列数を増やすことができる。
これによって、接続される回路素子の組み合わせの自由度がさらに高められる。
本実施例2では、実施例1の構成に加え、さらに図4に示すように基板端面を4分割して基板端面30a〜30dとし、それら基板端面30a〜30dの互いに隣接する基板端面間に抵抗等の素子から成る回路を接続するように構成した。
図4において図1と同一部分は同一符号をもって示している。
図4(a)は、回路基板11を収容した電子制御装置10の筐体のカバー13を取り外し、カバー13側から回路基板11およびベース12を見た平面図であり、回路基板11の四隅部と、分割され互いに隣接する基板端面間とに、例えば耐電波性向上のための回路が各々配置される。
図4(b)は、互いに隣接する基板端面30a−30b間、30b−30c間、30c−30d間、30d−30a間(ここのみ図示省略している)に接続される各回路の回路図を表しており、回路素子は図中の「ランド」に、後述する図5(a)〜(d)のような組み合わせで接続される。
図4(c)は、分割された基板端面30a−30b間の回路を含む図4(a)の図示Y部位の基本構成を表しており、Y部位以外の基板端面30b−30c間、30c−30d間、30d−30a間の箇所も同様に構成されている。
図4において、31aは、基板端面30aと、該基板端面30aより内側に突出した部位に設けられた第1の接地パターンであり、31bは、基板端面30bと、該基板端面30bより内側に突出した部位に設けられた第1の接地パターンであり、比較的幅の広い右上がり傾斜のハッチで示す領域にプリント配線技術により形成されている。
32は、第1の接地パターン31a,31bの形成領域よりも内側の回路基板11に設けられた第2の接地パターン(アースパターン;図4(a)のECMGND)であり、左上り傾斜のハッチで示す領域にプリント配線技術により形成されている。
33は、前記第1の接地パターン31a,31bと第2の接地パターン32の間の回路基板11のパターンなし領域(比較的幅の狭い右上り傾斜のハッチで示す領域)である。
35は、基板端面30a,30bおよび該基板端面より内側に突出した部位に設けられた第1の接地パターン31a,31bに対向し、それらから所定距離隔てた部位のパターンなし領域33に設けられたパターンであり、比較的幅の広い右上り傾斜のハッチで示す領域にプリント配線技術により形成されている。
44a,44bは、基板端面30aより内側に突出した部位の第1の接地パターン31aが形成されている部位に、互いに所定間隔隔てて設けられ、該接地パターン31aと接続された回路素子用の第4のランドである。
45a,45bは、基板端面30bより内側に突出した部位の第1の接地パターン31bが形成されている部位に、互いに所定間隔隔てて設けられ、該接地パターン31bと接続された回路素子用の第5のランドである。
46a,46bは、パターンなし領域33に設けられたパターン35の、前記ランド44a,44bに対向する側の端部とランド45a,45bに対向する側の端部とに設けられ、前記接地パターン31a,31b,32と接続されない回路素子用の第6のランドである。
図4(c)のような基板端面30a,30b、第1、第2の接地パターン31a,31b,32、パターン35、パターンなし領域33、ランド44a,44b,45a,45b,46a,46bによって、実現可能な回路構成は図2(a)〜(d)のとおりであり、実際の回路素子の実装状態を図5とともに説明する。
図5(a)〜(d)は図2(a)〜(d)の各構成に対応しており、図4(c)のハッチを除去して図示したものである。
図2(a)に対応する図5(a)は、基板端面30aに設けられている第1の接地パターン31aに接続されている第4のランド44bと、基板端面30bに設けられている第1の接地パターン31bに接続されている第5のランド45aとの間に抵抗を接続し、その他のランド44a−46a間、46b−45b間には何も接続せず開放端としている。これによって、分割された基板端面30a−30b間は抵抗を介して接続されることになる。
図2(b)に対応する図5(b)は、基板端面30aに設けられている第1の接地パターン31aに接続されている第4のランド44bと、基板端面30bに設けられている第1の接地パターン31bに接続されている第5のランド45aとの間にコンデンサを接続し、その他のランド44a−46a間、46b−45b間には何も接続せず開放端としている。これによって、分割された基板端面30a−30b間はコンデンサを介して接続されることになる。
図2(c)に対応する図5(c)は、基板端面30aに設けられている第1の接地パターン31aに接続されている第4のランド44bと、基板端面30bに設けられている第1の接地パターン31bに接続されている第5のランド45aとの間にコンデンサを接続し、基板端面30aに設けられている第1の接地パターン31aに接続されている第4のランド44aとパターン35に接続されている第6のランド46aの間に抵抗を接続し、パターン35に接続されている第6のランド46bと、基板端面30bに設けられている第1の接地パターン31bに接続されている第5のランド45bの間に抵抗を接続している。これによって、分割された基板端面30a−30b間は2つの抵抗の直列体とコンデンサとの並列回路を介して接続されることになる。
図2(d)に対応する図5(d)は、基板端面30aに設けられている第1の接地パターン31aに接続されている第4のランド44aとパターン35に接続されている第6のランド46aの間にコンデンサを接続し、パターン35に接続されている第6のランド46bと、基板端面30bに設けられている第1の接地パターン31bに接続されている第5のランド45bの間に抵抗を接続し、その他のランド44b−45a間には何も接続せず開放端としている。これによって、分割された基板端面30a−30b間はコンデンサおよび抵抗を直列に介して接続されることになる。
上記のように、接続される回路素子の組み合わせのバリエーションに対応することができ、組み合わせの自由度が高い。このため、回路素子の構成を変更する場合にパターンを変更することなく対応することができる。
また、例えば、車体接地側から、例えばハーネス→コネクタ18→回路基板の第2の接地パターン(図1のX部位の回路の第2の接地パターン32)→前記第1〜第3のランド41a,41b,42a,42b,43a,43bに接続される回路素子→基板端面(図1(c)の30、図4(c)の30a)に形成される第1の接地パターン(図1(c)の31、図4(c)の31a)の経路でノイズが混入したとしても、基板端面は分割されているため、ノイズは分割により分離された2つの基板端面(図4のY部位の30a,30b)間に設けられた第4〜第6のランド44a,44b,45a,45b,46a,46b間に接続される回路素子によって抑制され、回路基板の外周全域の基板端面30a〜30dをループすることはない。
尚、前記図4(c)に示す接地パターンやランド等は、回路基板11のカバー13に対向する側の面に構成するに限らず、ベース12に対向する側の面に構成しても前記と同様の作用、効果が得られる。
また、前記第4〜第6のランド44a,44b,45a,45b,46a,46bを、第1の接地パターン31a,31bと第2の接地パターン32(ECMGND)を結ぶ線方向に個数を増設すれば、回路素子の並列数を増やすことができる。
また、前記第4〜第6のランド44a,44b,45a,45b,46a,46bを、第1の接地パターン31a,31bと第2の接地パターン32(ECMGND)を結ぶ線と直交する方向に個数を増設すれば、回路素子の直列数を増やすことができる。
これによって、接続される回路素子の組み合わせの自由度がさらに高められる。
10…電子制御装置
11…回路基板
12…ベース
13…カバー
14,15,16…接続口
17…取付基部
18…コネクタ
19…窓部
20…シール部
30,30a〜30d…基板端面
31,31a,31b…第1の接地パターン
32…第2の接地パターン
33…パターンなし領域
34,35…パターン
41a,41b…第1のランド
42a,42b…第2のランド
43a,43b…第3のランド
44a,44b…第4のランド
45a,45b…第5のランド
46a,46b…第6のランド
47a,47b…ランド

Claims (1)

  1. 車体との締結時に車体を介して接地される、上カバーおよび下ベースを備えた外装体内に収容された車載電子制御装置用回路基板であって、
    前記回路基板の外周部位である基板端面にプリント配線技術によって形成された第1の接地パターンと、
    前記第1の接地パターンの形成領域よりも内側の回路基板にプリント配線技術によって形成され、車体締結時にコネクタを介して車体接地側へ接続される第2の接地パターンと、
    前記基板端面より内側の回路基板に設けられ、前記第1の接地パターンと接続された回路素子用の第1のランドと、
    前記第1のランド近傍の回路基板に設けられ、前記第2の接地パターンと接続された回路素子用の第2のランドと、
    前記第1および第2のランド近傍の回路基板に設けられ、前記第1および第2の接地パターンと接続されない回路素子用の第3のランドとを備え、
    さらに、前記基板端面は前記第1の接地パターンとともに分割して複数の基板端面が形成され、
    前記複数の基板端面の分割部位近傍であって、前記分割した隣どうしの2つの基板端面のうち一方の基板端面より内側の回路基板に設けられ、前記第1の接地パターンと接続された回路素子用の第4のランドと、
    前記複数の基板端面の分割部位近傍であって、前記分割した隣どうしの2つの基板端面のうち他方の基板端面より内側の回路基板に設けられ、前記第1の接地パターンと接続された回路素子用の第5のランドと、
    前記第4および第5のランド近傍の回路基板に設けられ、前記第1および第2の接地パターンと接続されない回路素子用の第6のランドと
    を備えたことを特徴とする車載電子制御装置の回路基板。
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