JP2008277591A - 電子機器用ケース構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ケース内に充填する樹脂を低減することで軽量化でき、同時に樹脂充填が不要な基板の振動対策をも実現可能な電子機器用のケースを提供する。
【解決手段】ケース内部に電子部品を搭載する複数枚の基板を備え、当該基板のうち少なくとも一つの基板１２は樹脂によりモールドされ、他の基板はモールドされない位置に配置される電子機器用ケース１０において、前記ケース内には樹脂が通り抜け可能な貫通孔を備えるカバー２０を配置し、当該カバーと樹脂モールド基板の間には所定量の樹脂が注入され、前記カバーの上面には他の非モールド基板３０を配置し、前記カバー上面と非モールド基板との間であってカバー上面には少なくとも一つの基板固着脚が備えられ、前記カバー内壁には基板系止部１８を備え、前記基板固着脚と基板系止部により非モールド基板が支持されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子部品を搭載したプリント配線基板をケースに収容し、防塵防湿或いは耐熱、振動等による機器の不具合を防止するためにケース内に樹脂を充填し、当該機器の品質向上と軽量安価で構成するケースに関し、特に車両等過酷な使用環境に用いられる電子機器のケース構造に関する。

従来より電子機器用ケースにプリント配線基板を収容し、ケース内に樹脂を充填する技術形態は周知である。例えば、特開２００５−１４２２１３号公報（特許文献１）には、放熱を目的として、ケース内に収容する配線基板上の電子部品の配置を工夫し、放熱が必要なものと、そうでないものを区分けして配置し、放熱が必要な電子部品のみを充填樹脂でモールドし、それ以外の部品はケース内を仕切ることにより樹脂を不要としている。そしてこれによって充填樹脂量を低減し、併せて電子機器としての信頼性の向上を目的としている。

また、特開２００５−３４０６９８号公報（特許文献２）では、充填樹脂量を低減する目的で所定の高さより高い電子部品を基板の一部に集約させ、ケースを浅い部分と深い部分に段階的に形成している。
特開２００５−１４２２１３号公報 特開２００５−３４０６９８号公報

しかしながら、上記何れの従来例においても、ケース内の配線基板は一枚で構成されており、近時の複雑な車両制御用の制御部を備えるケース、或いは搭載部分の制約上小型化が要求されるケース形状にあっては、複雑な基板形状や複数枚の基板が必要になっており、配線ノイズ、実相面積の都合上従来技術のように搭載部品を所望の位置に配置できることが困難になってきている。このような状況下において、軽量化と製造コスト低減のために樹脂量を低減させる構造は困難なものとなっている。また、特に車両等振動の多い製品に搭載されるケースの場合、樹脂充填で固定されない基板がある場合には、当該振動時にケースと基板との間でガタツキが生じ、経年劣化により基板にひび割れが生じることもあり、この対策が望まれている。

本発明は上記課題に鑑み、ケース内に充填する樹脂を低減することで軽量化でき、同時に樹脂充填が不要な基板の振動対策をも実現可能な電子機器用のケースを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では次のような構成とする。すなわち、請求項１においては、内部に電子部品を搭載する基板を備えると共に、当該基板上の電子部品がモールド可能な所定量を充填する樹脂を備えたケースにおいて、前記基板の上面にはカバーを配置し、当該カバーには樹脂が通り抜け可能な如く貫通孔を形成したことを特徴とする電子機器用ケースとする。

また別の構成として、ケース内部に電子部品を搭載する複数枚の基板を備え、当該基板のうち少なくとも一つの基板は樹脂によりモールドされ、他の基板はモールドされない位置に配置される電子機器用ケースにおいて、前記ケース内には樹脂が通り抜け可能な貫通孔を備えるカバーを配置し、当該カバーと樹脂モールド基板の間には所定量の樹脂が注入され、前記カバーの上面には他の非モールド基板を配置し、前記カバー上面と非モールド基板との間であってカバー上面には少なくとも一つの基板固着脚が備えられ、前記カバー内壁には基板系止部を備え、前記基板固着脚と基板系止部により非モールド基板が支持されたことを特徴とする電子機器用ケースとしてもよい。

上記構成において、カバーはケース内壁に形成されるカバー系止部によって系止されるか、カバー本体に凸形状を形成することでモールド基板から所定距離離間して形成され、当該モールド基板とカバー間に樹脂を充填可能に形成してもよいし、モールド基板の底面をヒートシンク構造としてもよい。また、カバー上面に基板接触脚を備えてもよい。

上記構成の通り、内部に電子部品を搭載する基板を備えると共に、当該基板上の電子部品がモールド可能な所定量を充填する樹脂を備えたケースにおいて、前記基板の上面にはカバーを配置し、当該カバーには樹脂が通り抜け可能な如く貫通孔を形成することでカバーの体積分のモールド樹脂を削減でき、樹脂の注入量を少なくすることで機器全体の軽量化と製造コストの低減が実現する。また、充填樹脂の注入量はカバーの任意に位置で適宜容易に決定できるので、基板上の電子部品をもれなくモールドできる。

また、ケース内部に電子部品を搭載する複数枚の基板を備え、当該基板のうち少なくとも一つの基板は樹脂によりモールドされ、他の基板はモールドされない位置に配置される電子機器用ケースにおいて、前記ケース内には樹脂が通り抜け可能な貫通孔を備えるカバーを配置し、当該カバーと樹脂モールド基板の間には所定量の樹脂が注入され、前記カバーの上面には他の非モールド基板を配置し、前記カバー上面と非モールド基板との間であってカバー上面には少なくとも一つの基板固着脚が備えられ、前記カバー内壁には基板系止部を備え、前記基板固着脚と基板系止部により非モールド基板が支持されることで前記効果に加えて、非モールド基板の固定がケース周縁に加えて基板内部の何れかで行える。当該構成により、従来基板周縁部でのみ行っていたケースと非モールド基板の接合より生じる使用時のガタツキが、基板内部の固着脚を追加したことにより抑制できるようになり、使用時の振動による非モールド基板への負担が軽減でき、品質のよい製品が提供できる。

また、カバーはケース内壁に形成されるカバー系止部によって系止されるか、カバー本体に凸形状を形成する構造により、モールド基板とカバーとの間が所定の間隔で保持され、充填樹脂量の均一化が実現する。また、モールド基板の底面をヒートシンク構造とすれば、高速スイッチング素子或いは発熱の大きいパワー系電子素子の放熱が効果的に行える。また、カバー上面に基板接触脚を備えることで、ケース内の充填樹脂が非モールド基板に接触しなくなると共に、充填樹脂注入量の設定が容易に変更できるものである。当該樹脂量は、放熱効果や樹脂による応力等を勘案し、設計内容或いは仕様に変更にも柔軟に対応で

本発明においては、ケース内に充填する樹脂量を容易に規制できるカバーを埋設し、カバーの所定位置まで樹脂を充填する。加えて当該ケースの上面に基板を配置する場合にあっては、当該基板の少なくとも１点において当該カバーと基板とを固着し、基板の振動による割れを抑制する。

本発明の実施例を図を参照しながら説明する。図１には本発明の電子機器用ケースの外形斜視図を、図２には本発明の電子機器用ケースに埋設するカバーの上面図を、図３には前記図２の斜視図を、図４には本発明の電子機器用ケースにおける組み立て後の断面図をそれぞれ示している。図１乃至図４により説明すれば、ケース１０は内部を空洞とした略四角形の外枠を形成した樹脂で構成され、この底面にはアルミニウム或いは銅等金属材料からなる放熱部材をベースにしたヒートシンク基板１２（モールド基板）が配置される。当該モールド基板１２の底面は平板上の熱伝導部分であり、ケース１０内部に露出する面にはスイッチング素子やＩＣ或いはその他パワーデバイス等の電子部品が搭載されると共に配線パターンを形成することでモールド基板１２を形成している。

また、当該ケース１０内壁には、例えば数mm〜数cmの所定寸法の高さで後述のカバー２０の取付位置を規制するカバー系止部１４が形成されている。当該カバー系止部１４は、前記非モールド基板１２の各電子素子の端子１６を埋設してもよい。また、ケース１０内の４辺の内、少なくとも２辺に備えるのが望ましい。

当該カバー系止部１４には、図２と図３に示すカバー２０が系止している。当該カバー２０は樹脂製で上面と下面を貫通する如く複数のスリット２２が形成されている。当該カバー１０の作用は、ケース内に充填される樹脂の量を減少させることで機器自体を軽量化する点にある。なお、上記構成におけるカバー２０は例えばＰＢＴまたはＰＰＳで、充填樹脂４０はエポキシが用いられている。

当該ケース１０を用いた機器の組み立て手順としては、ケース１０の底面にモールド基板１２を装着し、当該モールド基板１２の上面には電子部品を備えると共にケース１２内に備えられた各端子とワイヤー或いはリード等を介して電気的な接合を行う。当該電気的な接合は、主には超音波溶接であったり半田付けでなされる。その後ケース１０内にカバー２０を埋設する。このとき前述の如く、カバー２０はカバー系止部１４により支持され、モールド基板１２と所定間隔離間して位置決めされる。そして充填樹脂を前記スリット２２より注入し、所定量注入後硬化させる。以上により従来のケース構造と比較して充填樹脂を減少でき、軽量化も同時に実現する。

なお、上記実施例においては、カバー系止部１４をケース１０内壁に形成しているが、当該系止部はカバー２０に備えてもよい。即ち、カバー２０は樹脂製であるために変形加工が容易であり、例えばカバーの四辺周縁部分を下方向に延長する凸部を設けたり、或いはカバー２０の下面のいずれかの位置に任意の数下向きに突起（凸部）を設けることは容易に行え、前期実施例のカバー系止部１４の変形例とすることができる。また、前記実施例ではモールド基板の底面をヒートシンクとしているが、さほど放熱が必要ではない部品を搭載する場合には一般的なプリント配線基板であってもよい。この場合ではケース１０は有底状のものを使用できるのは勿論である。また、前記スリット２２は、カバー２０の上面と下面が通り抜け可能な形状であればよく、少なくとも一つの貫通孔が設けてあればよいが、樹脂を充填しやすくするには注入孔とは別にエア抜き用の別孔があるのが望ましく、この点を考慮すればカバーには少なくとも２つ以上の貫通孔があるのが望ましい。

次に本発明の第２の実施例について述べる。第２の実施例においては、前記第１の実施例で述べた構成部分は同一若しくは相当分であり、説明は省略する。本発明の第２の実施例として、前記第１の実施例で使用した図１乃至図３に加え、図５と図６及び図７を基に説明する。図５は本発明の第２の実施例とする非モールド基板の上面図を、図６は本発明の第２の実施例とする電子機器用ケースにおける組み立て後の断面図を、図７は組み立て前の斜視図をそれぞれ示している。各図において、第１の実施例において述べたカバー２０の上面、即ち樹脂充填されない面には、前記モールド配線基板１２とは別の配線基板が配置される。当該配線基板は、ケース１０内に埋設されるが、充填樹脂４０による充填はなされず、ケース１０内の大気に対して解放されている。本実施例においては、当該非モールド基板３０はケース１０内壁に形成される基板系止部１８により支持されている。より具体的には、ケース１０の対抗する２辺内壁には第１の実施例において述べたカバー系止部１４を備え、他の対抗する２辺に基板系止部１８を形成している。本実施例においては、モールド基板１２の各部品から導出される電気的端子を前記基板系止部１８にインサート成形し、当該基板系止部１８から突出する金属端子を非モールド基板３０周縁のスルーホールへ挿入し、当該金属端子を半田付けすることにより、モールド基板１２と非モールド基板３０との電気的接合を行っている。

また、前記カバー２０の上面には複数の基板接触脚２４と基板固着脚２６を形成しており、これらによってカバー２０と非モールド基板３０との間に所定間隔を保持している。そして基板固着脚２６の先端には半田部２８が配置され、非モールド基板３０の所定位置に当接し熱を加えることで当該基板固定脚２６と非モールド基板３０とが機械的に接合される。これにより、従来はケース１０と非モールド基板３０との固定が非モールド基板３０の周縁部のみでなされていたのに対して、基板の内部においても接合が可能になり、機器の振動による基板の割れ等不具合が解消される。

以上の構成において、基板接触脚２４と基板固着脚２６の数および位置は前記実施例に限定されるものではなく、当該各脚はカバー２０ではなく非モールド基板３０側に設けても同一の効果を奏する。また、基板固定脚２６の先端には半田部２８を設けているが、これは例えば接着剤等で代替え可能なものである。その他の構造において、前記第１の実施例と同一部分については第１の実施例に従い変更可能である。

上記構成は主に車両用の制御部について説明しているが、他の分野、例えば産業機器用のコントローラや民生用電化製品において使用される場合にあっても、防塵防水、対振動対策が必要な分野のケースにおいても使用可能であるのは勿論である。

本発明の電子機器用ケースの外形斜視図 本発明の電子機器用ケースに埋設するカバーの上面図 図２の斜視図 本発明の第１の実施例とする電子機器用ケースにおける組み立て後の略断面図 本発明の第２の実施例とする非モールド基板の上面図 本発明の第２の実施例とする電子機器用ケースにおける組み立て後の略断面図 本発明の第２の実施例の組み立て斜視図

符号の説明

１０ ケース
１２ ヒートシンク基板（モールド基板）
１３ 金属端子
１４ カバー系止部
１６ 端子
１８ 基板系止部
２０ カバー
２２ スリット
２４ 基板接触脚
２６ 基板固着脚
２８ 半田部
３０ （非モールド）基板
３２ スルーホール
４０ 樹脂

Claims (7)

1. 内部に電子部品を搭載する基板を備えると共に、当該基板上の電子部品がモールド可能な所定量を充填する樹脂を備えたケースにおいて、前記基板の上面にはカバーを配置し、当該カバーには樹脂が通り抜け可能な如く貫通孔を形成したことを特徴とする電子機器用ケース。
2. カバーはケース内壁に形成されるカバー系止部によって系止されるか、カバー本体に凸形状を形成することで基板から所定距離離間して形成され、当該基板とカバー間に樹脂を充填可能に形成したことを特徴とする請求項１に記載の電子機器用ケース構造。
3. 基板の底面をヒートシンク構造としたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器用ケース構造。
4. ケース内部に電子部品を搭載する複数枚の基板を備え、当該基板のうち少なくとも一つの基板は樹脂によりモールドされ、他の基板はモールドされない位置に配置される電子機器用ケースにおいて、前記ケース内には樹脂が通り抜け可能な貫通孔を備えるカバーを配置し、当該カバーと樹脂モールド基板の間には所定量の樹脂が注入され、前記カバーの上面には他の非モールド基板を配置し、前記カバー上面と非モールド基板との間であってカバー上面には少なくとも一つの基板固着脚が備えられ、前記カバー内壁には基板系止部を備え、前記基板固着脚と基板系止部により非モールド基板が支持されたことを特徴とする電子機器用ケース。
5. カバーはケース内壁に形成されるカバー系止部によって系止されるか、カバー本体に凸形状を形成することでモールド基板から所定距離離間して形成され、当該モールド基板とカバー間に樹脂を充填可能に形成したことを特徴とする請求項４に記載の電子機器用ケース構造。
6. モールド基板の底面をヒートシンク構造としたことを特徴とする請求項４に記載の電子機器用ケース構造。
7. カバー上面に基板接触脚を備えることを特徴とする請求項４に記載の電子機器用ケース構造。

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