JP2002335090A

JP2002335090A - 電子機器

Info

Publication number: JP2002335090A
Application number: JP2001136124A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ina; 治伊奈; Toshiki Kobayashi; 俊樹小林; Fujio Sawara; 富士夫佐原; Tomonori Ishikawa; 智則石川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2001-05-07
Publication date: 2002-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】回路基板の防湿処理を施すことなく、製品性能
及び信頼性を確保することができる電子機器を提供す
る。【解決手段】電子機器１において、電子部品７ａ，７
ｂ，７ｃを実装した回路基板５がケース４内に収納され
る。ケース４にケース４内外を連通する通気管８が形成
されており、同通気管８内に金属フィルタ１０が配置さ
れている。金属フィルタ１０は、直径０．１〜０．５ｍ
ｍ程度の細い金属ワイヤを綿状に絡めその綿状の塊を圧
縮成型してなり、同金属フィルタ１０により、ケース４
外部から侵入する空気中の水蒸気が結露され捕獲され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器に係り、
特にエンジンルーム等の過酷な環境下に搭載される電子
機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンルームのように高温・高湿、且
つ、温度・湿度の変化が激しい過酷な環境に搭載される
電子機器では、回路基板の結露による電子部品の誤動作
・故障が懸念される。その誤動作・故障を防止する対策
として、樹脂コーティングや樹脂注型等の防湿処理によ
る基板表面の保護が行われている。この具体例として、
特開平１１−２２０２６４号公報には、ケース内に軟質
樹脂材料を充填、熱硬化することにより回路基板を覆う
ようにした樹脂注型の技術が開示されている。同公報の
装置は、回路基板の防湿の他に、放熱・制振作用を有す
るが、樹脂材料等のコストがかかるため高価格となり、
また、ケース内部が樹脂で充填されるため使用部品のリ
サイクルが困難となる。近年では、高機能・小型・低コ
スト化を図るために回路基板のより一層の高密度実装化
が必要不可欠となっている。ところが、高密度実装化が
図られた回路基板において、従来の防湿処理を施す場合
には、電子部品の発熱に伴い、はんだ付け部にストレス
が加わりそのはんだ付け部が疲労することが考えられ、
耐久性等に関する信頼性の確保が困難となる。また、リ
サイクル性の要請や有機溶剤等に対する環境規制の強化
により、防湿処理を行う上での制約が増大している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
着目してなされたものであって、その目的とするところ
は、回路基板の防湿処理を施すことなく、製品性能及び
信頼性を確保することができる電子機器を提供すること
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の電子機
器では、ケースに形成した通気口において、ケース外部
から侵入する空気中の水蒸気を結露させ捕獲する金属製
のフィルタ材を配置している。このようにすると、ケー
ス外部の空気（外気）の温度・湿度変化に伴い、高温・
多湿の外気が通気口に流入した場合、通気口に配置した
フィルタ材の温度は外気の温度よりも低いので、該フィ
ルタ材を通過する際に外気に含まれる水蒸気がフィルタ
材の表面で結露する。これにより、ケース内に侵入する
水蒸気が低減され、回路基板での結露を防止することが
でき、結露に伴う回路基板の電子部品（半導体部品や受
動素子等）の誤動作や故障を回避できる。よって、回路
基板の防湿処理を施すことなく、電子機器の製品性能や
信頼性を確保することができる。

【０００５】請求項２に記載の発明では、フィルタ材
は、金属製の線材を綿状に絡めその綿状の塊を圧縮成型
してなる。このようにすると、フィルタ材において、空
気と接触する表面積を十分に確保でき、外気に含まれる
水蒸気を効率よく結露させることができる。また、この
フィルタ材は、製造が容易でコスト的にも有利である。

【０００６】請求項３に記載の発明では、フィルタ材を
円柱状または角柱状に成形したので、同フィルタ材にお
いて、空気の接触面積が増し、外気に含まれる水蒸気を
より確実に結露させることができる。

【０００７】請求項４に記載の発明では、フィルタ材
に、親水性多孔質中空糸を混入させた。このようにする
と、金属製の線材（金属ワイヤ）の表面での結露により
生じた水滴（結露水）が親水性多孔質中空糸に吸着さ
れ、結露水が再蒸発するのを防止することができる。

【０００８】請求項５に記載の発明では、ケース上部の
内壁にフィンを突設した。ここで、水蒸気は乾き空気よ
り軽いため、ケース内の水蒸気はケース上部で結露しや
すい。従って、ケース上部の内壁にフィンを設けること
により、ケース内壁の表面積が増しその表面で確実に結
露させることができる。その結果、回路基板における結
露を防止することができ、結露に伴う電子部品の誤動作
や故障を回避できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。図１には、本実施の形
態における車載用電子機器１の平面図を示し、図２に
は、図１のＡ−Ａ線での縦断面図を示す。この車載用電
子機器１は、エンジン制御等を行うための電子機器（コ
ンピュータ）であって、防水型となっている。

【００１０】図２に示すように、電子機器１は、ケース
本体２及び蓋３からなるケース４と、ケース４内に収納
される回路基板５と、ケース４の側面（図２の右側面）
に配置されるコネクタ６とを備える。

【００１１】回路基板５はガラスエポキシ等からなり、
同回路基板５上には、半導体部品７ａ，７ｂや受動素子
７ｃ等の各種電子部品が実装されている。また、回路基
板５上にコネクタ６が載置されており、コネクタ側面か
ら延びる複数のコネクタピン６ａが回路基板５に接続さ
れている。このコネクタ６により、回路基板５に形成さ
れる電子回路と、外部機器（電源、センサ、アクチュエ
ータ等）とが電気的に接続される。

【００１２】ケース４のケース本体２は、箱型をなし、
例えばアルミダイカストにて成形される。このケース本
体２の下面側は開口しており、回路基板５は、ケース本
体２の開口部に配置され、ネジ等を用いてケース本体２
に固定される。ケース本体２の開口部は、回路基板５の
外側から平板状の蓋３にて塞がれている。また、ケース
本体２と蓋３との間、ケース４とコネクタ６との間に
は、図示しないシール部材が介在されており、同シール
部材によって各部材間が密閉されている。なお、電子機
器１は、図２のようにケース本体２の開口部を下に向け
た状態で車両のエンジンルームに搭載され使用される。

【００１３】さらに、ケース本体２の上面には、円管状
の通気管８が設けられ、同通気管８はケース内方に延び
ている。この通気管８を通してケース４の通気が行われ
るようになっている。図１及び図２に示すように、通気
管８の上端には、その開口部を塞ぐように疎水性膜から
なるフィルタ９が装着されている。このフィルタ９は、
ポリオレフィン等の疎水性ポリマーを用いて製造されて
おり、同フィルタ９によりケース４外部からケース４内
に侵入してくる水滴が阻止される。また、図２に示すよ
うに、通気管８内にはフィルタ材としての金属フィルタ
１０が収納され、この金属フィルタ１０は、通気管８の
下端に形成した突起１１により脱落しないようになって
いる。本実施の形態では、通気管８内の空洞が通気口に
相当する。

【００１４】金属フィルタ１０は、金属製の線材（具体
的には、直径０．１〜０．５ｍｍのステンレス鋼等から
なる金属ワイヤ）を均一に絡めて球状とし、さらにその
球状の塊をプレス機等で圧縮することにより、円柱状に
成形されている。この金属フィルタ１０は、ケース４外
部から侵入する空気中の水蒸気を結露させるために用い
られる。そのため、金属フィルタ１０は、表面積、熱容
量が大きい方がより好ましい。また、ケース４外部の空
気（外気）の温度が変化する過渡状態では、外気とケー
ス４内の空気（内気）との温度差により圧力差が生じ、
金属フィルタ１０を通してケース４内の通気が行われ
る。この温度変化の過渡時において、ケース４に過大な
圧力が加わると製品性能が悪化する虞があるため、金属
フィルタ１０における圧力損失は小さいほど好ましい。
なお、金属フィルタ１０の適正形状、充填率（金属フィ
ルタ１０の体積に対する金属ワイヤの占める割合）、材
質等は、電子機器１の製品サイズや構造等に応じて適宜
決定される。また、図１及び図２に示すように、本実施
の形態のケース４において、通気管８の数は１つである
が、この通気管８を複数としてもよい。

【００１５】さらに、本実施の形態では、図２に示すよ
うに、ケース４内部の天井面には複数のフィン１２が下
方に向けて突設されている。同フィン１２は、板状をな
し、図１に示すように、コネクタ６の長手方向と平行と
なるように配置されている。なお、本実施の形態では、
フィン１２とケース本体２とは一体的に成形されてお
り、部品点数の削減や組み付けコストの低減が図られて
いる。

【００１６】以上のように構成した電子機器１の作用を
説明する。電子機器１が搭載されるエンジンルーム内
は、温度・湿度が急激に変化する。この温度・湿度変化
の過渡状態において、ケース４、回路基板５、コネクタ
６等の構成部品の表面温度がケース４内の空気温度（内
気温度）に対し相対的に低くなり、かつ、部品表面温度
と内気温度との間に内気の露点が達した場合、内気中の
水蒸気が部品表面で結露する。本実施の形態の電子機器
１では、温度・湿度の過渡状態において、ケース４外部
から侵入する水蒸気を金属フィルタ８で結露させるとと
もに、内気に含まれる水蒸気をフィン１２で結露させる
ようにしている。これら部位で強制的に結露させること
により、水蒸気を捕獲（トラップ）し、回路基板５での
結露を防止している。

【００１７】次に、外気が０℃から５０℃に上昇する過
渡状態を例にとり、その過渡状態での作用を詳述する。
外気温度が上昇すると、その上昇に伴いケース４及びコ
ネクタ６の外壁の熱伝達と内外気の自然対流とにより熱
移動と流れとを生じ、通気管８からは外気の流入と拡散
とにより水蒸気が侵入する。

【００１８】ここで、図３に、上記温度上昇の過渡状態
における、ケース４外部から流入した通気管８での空気
温度（外気温度）と、通気管８に配設された金属フィル
タ１０の温度（フィルタ温度）と、回路基板５の温度
（基板温度）との関係を示す。なお、図３において、０
℃〜５０℃の温度変化に応じて外気の湿度を０％〜９５
％に変化させた場合の外気の露点を破線で示している。
図３に示すように、温度上昇の過渡状態では、フィルタ
温度は通気管８に侵入する湿り空気（外気）よりも低く
い。湿り空気（外気）の露点よりもフィルタ温度が低い
と、外気が金属フィルタ１０を通過する際にその表面
（金属ワイヤの表面）で結露する。つまり、外気に含ま
れていた水蒸気が金属フィルタ１０にて捕獲（トラッ
プ）される。そのため、ケース４内部には、外気中の水
蒸気は殆ど侵入しない。その結果、温度上昇の過渡時に
おいて、基板温度はフィルタ温度よりも低温であるが、
金属フィルタ１０にて強制的に結露させることによりケ
ース４内に侵入する水蒸気が低減され、回路基板５にお
ける結露が防止される。

【００１９】なお、温度・湿度変化は、電子機器１の搭
載位置等の使用環境によって異なる。従って、実際に起
こりうる温度・湿度変化を考慮し、図３のように、過渡
状態の全域において、外気温度とフィルタ温度との中間
に露点が位置するように、金属フィルタ１０の配置位
置、適正形状、金属ワイヤ占有率（充填率）等を決定す
るとよい。

【００２０】次に、外気が５０℃から０℃に低下する過
渡状態での作用を詳述する。外気温度が低下する場合、
その温度低下に伴いケース４、回路基板５、コネクタ６
等の構成部品の温度が下がり、ケース４内の空気（内
気）の温度も低下する。この構成部品及び内気における
温度の勾配によって内気の自然対流が生じ、かつ、水蒸
気は乾き空気より軽いため、内気中の水蒸気はケース４
上部に移動する。

【００２１】図４には、上記温度低下の過渡状態におけ
る、ケース４内での空気温度（内気温度）と、ケース４
上部に配設したフィン１２の温度（フィン温度）と、基
板温度との関係を示す。また、図４において、内気の露
点を破線で示している。図４に示すように、外気温降下
で生ずる内気・構成部品の温度勾配により内気は自然対
流を起こし、かつ、水蒸気は乾き空気より軽いため、ケ
ース４上面内壁に結露しやすい。この領域にフィン１２
を配設したことにより、表面積の拡大と、内気温度勾配
の増大との相乗効果をもたらし、より確実に水蒸気をこ
の領域で結露させることが可能となる。これにより、回
路基板５の結露を防止できる。

【００２２】このように本実施の形態は、下記の特徴を
有する。（１）電子機器１では、密閉されたケース４内に回路基
板５を収納し、同ケース４の通気管８内に、ケース４外
部から侵入する空気中の水蒸気を結露させ捕獲する金属
フィルタ１０を配置した。このようにすると、外気にお
ける温度・湿度変化に伴い、高温・多湿の外気が通気管
８に流入した場合、通気管８に配置した金属フィルタ１
０の温度は外気の温度よりも低いため、外気に含まれる
水蒸気が金属フィルタ１０の表面で結露する。これによ
り、ケース４内に侵入する水蒸気が低減され、回路基板
５における結露を防止することができ、結露に伴う回路
基板５の電子部品（半導体部品７ａ，７ｂや受動素子７
ｃ等）の誤動作や故障（結露リーク）を回避できる。よ
って、電子機器１は、回路基板５の防湿処理を施すこと
なく、従来のように回路基板自体に樹脂コーティングや
樹脂注型を施した電子機器と等価な防湿性能が確保でき
る。また、電子機器１では、回路基板５の防湿処理を施
す必要がないので、回路基板５の高密度実装化を図るこ
とができ、さらに、電子機器１のリサイクル性等を向上
することができる。

【００２３】（２）金属フィルタ１０は、直径０．１〜
０．５ｍｍ程度の細い金属ワイヤを球状に絡め、その球
状の塊を圧縮成型してなる。この場合、金属フィルタ１
０において、空気と接触する表面積を十分に確保でき、
外気に含まれる水蒸気を効率よく結露させることができ
る。また、この金属フィルタ１０は、製造が容易でコス
ト的にも有利である。

【００２４】（３）通気管（円管）８に配置する金属フ
ィルタ１０をその管内形状に合わせて円柱状とすること
により、同金属フィルタ１０において、空気との接触面
積が増し、より確実に結露させることができる。

【００２５】（４）ケース４内部の天井面にフィン１２
を突設することにより、ケース４内部の天井面での表面
積が増しその表面で内気中の水蒸気を確実に結露させる
ことができる。これにより、回路基板５における結露を
防止することができ、電子部品７ａ〜７ｃ等の誤動作・
故障を回避できる。

【００２６】なお、上記以外に次の形態にて具体化でき
る。上記実施の形態において、フィルタ材としての金属
フィルタ１０を、金属ワイヤを球状に絡めて圧縮成形す
るものであったが、これに限定されるものではない。例
えば、フィルタ材は、金網を複数枚重ねた構造や、複数
の金属チップ（小片）を金網間に閉じ込めた構造として
もよいし、ハニカム状の構造としてもよい。要は、フィ
ルタ材は、空気を通過させる際に空気との接触面積を確
保できる構造であればよい。

【００２７】上記実施の形態では、金属フィルタ１０は
円柱状であったが、これに限るものではなく、例えば角
柱状としてもよい。勿論、円柱状や角柱状の柱状とする
必要はなく、板状の金属フィルタとしてもよい。この板
状の金属フィルタを用いる場合、通気管８において複数
枚の金属フィルタを重ねて配置するとよい。

【００２８】上記実施の形態では、金属フィルタ１０を
圧縮成形する際に、金属ワイヤを絡めて球状の塊として
いたが、この塊の形状は適宜変更できる。つまり、金属
たわしのように金属ワイヤを絡め綿状の塊としたものを
圧縮成形するものであればよい。

【００２９】また、上記実施の形態において、金属フィ
ルタ１０を圧縮成形する際に、親水性多孔質中空糸を混
入させてもよい。この親水性多孔質中空糸は、再生セル
ロース（レーヨン）、酢酸セルロース（アセテート）等
からなるマカロニ状の繊維であり、その側面には１μｍ
以内の小孔が無数に開いている。従って、親水性多孔質
中空糸は、その表面積が大きいため、金属ワイヤの表面
での結露により生じた水滴（結露水）を効率よく吸着で
き、結露水の再蒸発を防止することができる。また、こ
の金属フィルタの具体的な製造方法としては、親水性多
孔質中空糸を螺旋状に金属ワイヤの回りに巻きつけた
後、該金属ワイヤを綿状に絡め、その綿状の塊を所定の
形状に圧縮成形する。このようにすれば、金属ワイヤに
対し親水性多孔質中空糸を均一に混入できるので、水滴
の再蒸発を防止する上で好ましいものとなる。

【００３０】上記実施の形態において、ケース４はアル
ミダイカストにて成形していたが、これに限ることな
く、他の金属あるいは樹脂にて成形してもよい。ここ
で、鉄板等を用いたプレス加工にてケースを成形する場
合、上記実施の形態のように、フィン１２をケース本体
２と一体的に成形することができない。この場合、ケー
ス４を成形した後に、その内壁にフィンを組み付ける構
成としてもよい。また、フィン１２は、コネクタ６の長
手方向に平行に延びる板状のフィンであったが、これに
限るものでなく、棒状のフィンとしてもよい。さらに、
フィン１２は、ケース４内部の天井面に形成するもので
あったが、ケース４内における上部での側面に形成して
もよい。要は、ケース４上部の内壁にフィンを突設する
ものであればよい。

【００３１】上記実施の形態において、通気管８は、ケ
ース４上部から下方に向けて延設されていたが、これに
限定するものではない。例えば、ケース側面等に設けて
もよい。ただし、上記実施の形態のように、所定長さを
有する通気管８をケース４上部から下方に向けて延設す
ると、空気よりも軽い水蒸気がケース４内に入り難くな
るので、実用上好ましいものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態における電子機器の平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線での縦断面図。

【図３】温度上昇の過渡状態における外気温度、フィル
タ温度、基板温度の関係を示す図。

【図４】温度低下の過渡状態における内気温度、フィン
温度、基板温度の関係を示す図。

【符号の説明】

１…電子機器、２…ケースを構成するケース本体、３…
ケースを構成する蓋、４…ケース、５…回路基板、８…
通気管、１０…フィルタ材としての金属フィルタ、１２
…フィン。

フロントページの続き (72)発明者佐原富士夫愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者石川智則愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 4E360 AB12 AB34 CA02 ED27 FA09 GA24 GA29 GB92 GC02 5E322 AA01 BA01 BC02 EA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉されたケース内に電子部品を実装し
た回路基板を収納するとともに、前記ケースにケース内
外を連通する通気口を形成した電子機器であって、前記通気口に、ケース外部から侵入する空気中の水蒸気
を結露させ捕獲する金属製のフィルタ材を配置したこと
を特徴とする電子機器。
【請求項２】前記フィルタ材は、金属製の線材を綿状
に絡めその綿状の塊を圧縮成型してなることを特徴とす
る請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】前記フィルタ材を、円柱状または角柱状
に成形したことを特徴とする請求項２に記載の電子機
器。
【請求項４】前記フィルタ材に、親水性多孔質中空糸
を混入させたことを特徴とする請求項２又は３に記載の
電子機器。
【請求項５】前記ケース上部の内壁にフィンを突設し
たことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電
子機器。