JP2009070888A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ケース体の汎用性を確保し、充填する合成樹脂の量を抑制しつつ、所望の電子部品を確実に合成樹脂中に埋没させることが可能な放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】配線基板12に対して最も突出した電子部品14aに対向する位置に亘って、ケース体13の内面の他の部分よりも電子部品14aとの間の距離が小さく硬化後の合成樹脂の少なくとも一部が付着する充填材保持部24をケース体13の内面に突出して設ける。開口部からケース体13内に充填した合成樹脂を、ケース体13を倒した状態で、配線基板12に対して最も突出した電子部品14aと電子部品14aに対向する充填材保持部24との間に保持する。ケース体13の汎用性を確保しつつ、充填する合成樹脂の量を抑制しながら、所望の電子部品14を確実に合成樹脂中に埋没させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を収容したケース体内に充填材を充填する電気機器に関する。

従来、電子部品を実装した基板を、金属製などの箱状のケース体に収容する場合には、電子部品の温度低減や外部からの水気の侵入の防止のために、ケース体内に液状の充填材として樹脂を盛り上げ、この樹脂を押し広げるように基板をケース体に取り付けた後、この樹脂を熱硬化させる製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１４１６７６号公報(第３−４頁、図１−２)

しかしながら、上述の電気機器の製造方法では、樹脂を押し広げるように基板をケース体に取り付けることから、基板の周辺部などに樹脂が充填されない部分が形成されるおそれがある。このように樹脂が充填されない部分が形成されないようにするためには、ケース体内に樹脂を予め多めに盛り上げておかなければならない。

また、上方に開口を有する箱状のケース体を組み立てる工程は複雑であり、さらには、品種が多くなってケース体の箱形状を変更する場合には、その都度金型を製作する必要があり、多品種に対応する場合には製造コストが高くなっていた。

そこで、筒状に形成したケース体に基板を軸方向に沿って収容し、ケース体の一端側の開口部から樹脂を充填した後、このケース体の開口部を閉塞した状態でこのケース体を横置きにして、この状態で樹脂を硬化させることで、比較的形成が容易で汎用性があるケース体を用いつつ、充填するために使用する樹脂量を低減する方法が考えられる。

このような方法の場合には、樹脂を開口部いっぱいまで充填すると、樹脂を硬化させる前の工程での取り扱い時に樹脂が開口部からあふれてこぼれ出るおそれがある。このため、樹脂を開口部から所定寸法だけ離した下側の位置まで充填することが好ましい。したがって、このように樹脂を充填した場合には、ケース体を横置きにした際に、ケース体内の上側に空気層が必ず形成されるので、基板に対して最も背が高い電子部品などは、ケース体を横置きにした状態で樹脂に全て埋没せずに、一部が露出することとなる。

そして、このように電子部品の一部が露出すると、電子部品の種類によっては湿気や水気の浸入により電気機器に好ましくない影響を与えるおそれがある。

一方で、ケース体を比較的大きく形成し、ケース体を横置きにした際にケース体内に形成される空気層の位置を、電子部品の高さ位置よりも上側として、電子部品を樹脂に全て埋没させることが考えられるものの、この場合には、ケース体が専用のものとなってしまい、汎用性が低下するとともに、充填する樹脂量が多くなってコストが上昇してしまうという問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ケース体の汎用性を確保し、充填する充填材の量を抑制しつつ、所望の電子部品を確実に充填材中に埋没させることが可能な電気機器を提供することを目的とする。

請求項１記載の電気機器は、筒状に形成され、少なくとも一端側に開口部を有するとともに、軸方向に沿って一対の保持部が形成されたケース体と；板状に形成され、前記筒状のケース体の内部の一対の保持部に側部が保持された状態で前記ケース体に収容される基板と；この基板に実装された電子部品と；前記開口部から前記ケース体内に充填され、前記電子部品の少なくとも一部が前記基板に対して上側となるように前記ケース体を倒した状態で硬化される充填材と；少なくとも前記基板に対して最も突出した前記電子部品に対向する位置に亘って前記ケース体の内面に突出して設けられ、前記ケース体の内面の他の部分よりも電子部品との間の距離が小さく、硬化された前記充填材の少なくとも一部が付着する充填材保持部と；を具備しているものである。

ケース体は、例えば、金属などにより筒状に押し出し形成されたものなどが用いられる。

充填材は、例えば、ウレタン樹脂やシリコーン樹脂などの流動性、放熱性および絶縁性に優れた部材が用いられる。

基板は、例えば、電子部品を両面に実装した両面実装プリント配線基板などが用いられる。

充填材保持部は、例えば、基板に対して最も突出した電子部品に対向する位置全体に対向してケース体の内面に設ける。

そして、少なくとも基板に対して最も突出した電子部品に対向する位置に亘って、ケース体の内面の他の部分よりも電子部品との間の距離が小さく硬化された充填材の少なくとも一部が付着する充填材保持部をケース体の内面に突出して設けることで、開口部からケース体内に充填した充填材が、ケース体を倒した状態で、基板に対して最も突出した電子部品とこの電子部品に対向する充填材保持部との間に保持されるので、ケース体の汎用性を確保しつつ、充填する充填材の量を抑制しながら、所望の電子部品を確実に充填材中に埋没させることが可能になる。

請求項２記載の電気機器は、請求項１記載の電気機器において、充填材保持部は、ケース体と一体に設けられた厚肉部であるものである。

そして、充填材保持部をケース体と一体に設けた厚肉部とすることで、充填材保持部が容易に形成され、製造コストが抑制される。

請求項３記載の電気機器は、請求項１記載の電気機器において、充填材保持部は、ケース体と別個の部材により設けられているものである。

板状の部材は、例えば、絶縁性を有する基板などが用いられる。

そして、充填材保持部を、ケース体と別個の部材により設けることで、電子部品の形状に対応させた充填材保持部を形成することが可能になり、電子部品を、より確実に充填材中に埋没させることが可能になるとともに、ケース体の汎用性がより向上する。

請求項１記載の電気機器によれば、少なくとも基板に対して最も突出した電子部品に対向する位置に亘って、ケース体の内面の他の部分よりも電子部品との間の距離が小さく硬化された充填材の少なくとも一部が付着する充填材保持部をケース体の内面に突出して設けることで、開口部からケース体内に充填した充填材が、ケース体を倒した状態で、基板に対して最も突出した電子部品とこの電子部品に対向する充填材保持部との間に保持されるので、ケース体の汎用性を確保しつつ、充填する充填材の量を抑制しながら、所望の電子部品を確実に充填材中に埋没させることができる。

請求項２記載の電気機器によれば、請求項１記載の電気機器の効果に加えて、充填材保持部をケース体と一体に設けた厚肉部とすることで、充填材保持部を容易に形成でき、製造コストを抑制できる。

請求項３記載の電気機器によれば、請求項１記載の電気機器の効果に加えて、充填材保持部を、ケース体と別個の部材により設けることで、電子部品の形状に対応させた充填材保持部を形成でき、電子部品を、より確実に充填材中に埋没させることができるとともに、ケース体の汎用性をより向上できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１ないし図５に第１の実施の形態を示し、図１は電気機器の平面図、図２は電気機器の分解斜視図、図３は電気機器の側面断面図、図４は電気機器の正面断面図、図５は電気機器の製造方法の説明図である。

図１ないし図５に、電気機器としての放電灯点灯装置11を示し、この放電灯点灯装置11は、基板である配線基板12をケース体13に収容し、このケース体13内に充填した流体状すなわち液状の充填材である合成樹脂Ｐを硬化させて構成され、高輝度放電ランプ(ＨＩＤ)などの放電灯を点灯させるものである。

配線基板12は、四角形板状に形成され、表面、あるいは裏面に点灯回路部品である電子部品14が実装されたプリント配線基板である。また、この配線基板12には、合成樹脂Ｐが通過可能な図示しない孔部が複数穿設されている。なお、この配線基板12には、図示しないが、ケース体13に取り付けられた状態での充填時の合成樹脂Ｐの液面の位置を示すための指示線などを設けてもよい。

電子部品14は、例えばコンデンサ、抵抗器、インダクタ、トランジスタ、あるいはＩＣなどであり、配線基板12上に形成された図示しないパターンなどとともに、所定の回路、ここでは図示しない放電灯を点灯させるインバータを備えた点灯回路を、配線基板12上に形成している。

ここで、電子部品14は、複数の種類を有しているため、配線基板12に対する突出寸法、すなわち高さ寸法がそれぞれ異なっている。本実施の形態では、例えば配線基板12の中央部に位置する電子部品14aの高さ寸法が他の電子部品14b，14cよりも高く設定されている。なお、各図において、電子部品14は一部のみを記載し、その配置は任意に設定可能である。

また、ケース体13は、例えばアルミニウムなどの金属を押し出し成形することで角筒状に形成されたケース本体15と、このケース本体15の両端部に取り付けられたシール部材であるパッキン16，17および蓋部18，19とを備えている。

ケース本体15は、一端部に開口部21を備えるとともに、他端部に開口部22を備えている。また、このケース本体15の内側の両側部には、配線基板12の両側部が嵌合される溝状の一対の保持部23，23が互いに対向して設けられている。さらに、ケース本体15の内面には、充填材保持部24が厚肉状に形成されている。そして、ケース本体15の四隅には、軸方向に亘って連続したねじ止め孔25がそれぞれ形成されている。

これら保持部23，23は、ケース本体15の軸方向である長手方向に沿って直線状に形成され、両端部が各開口部21，22に臨んでおり、これら保持部23，23間に配線基板12が嵌合保持されることで、ケース本体15内には、配線基板12の一主面である表面側に第１空間部27が区画されるとともに、配線基板12の他主面である裏面側に第２空間部28が区画される。なお、ここでは、第１空間部27が広く、第２空間部28が狭く形成されているものとする。

また、開口部21は、パッキン16と蓋部18とにより覆われている。パッキン16は、ケース本体15内に充填される合成樹脂Ｐの隙間からの漏れを防止するもので、弾力性および可撓性を有する部材により形成されている。また、蓋部18は、例えばケース本体15と同様の金属により形成され、ねじ止め孔25の一端側にねじ止め可能なねじS1などによりパッキン16とともにケース本体15に固定可能である。

一方、開口部22は、パッキン17と蓋部19とにより閉塞されている。パッキン17は、パッキン16と同様に、ケース本体15内に充填される合成樹脂Ｐの隙間からの漏れを防止するもので、弾力性および可撓性を有する部材により形成されている。また、蓋部19は、例えばケース本体15と同様の金属により形成され、ねじ止め孔25の他端側にねじ止め可能なねじS2などによりパッキン17とともにケース本体15に固定可能である。

充填材保持部24は、電子部品14のうち、配線基板12からの突出寸法が最も大きいもの、すなわち本実施の形態では電子部品14aに対向するケース本体15の内面から所定量突出して平面状に形成され、電子部品14aに対向する位置全体に亘って形成されている。換言すれば、充填材保持部24は、少なくとも電子部品14aの上側全体に対向する板状に形成され、電子部品14aの上側全体と所定の距離ｄ分の隙間が形成されている。この距離ｄは、他の電子部品14b，14cとケース本体15の内面との距離よりも小さく、かつ、合成樹脂Ｐの表面張力に対応して設定されている。すなわち、充填材保持部24と電子部品14aとの距離ｄは、合成樹脂Ｐがその表面張力により充填材保持部24と電子部品14aとの間に保持可能となるように設定されている。さらに、この充填材保持部24は、ケース本体15が軸方向に押し出し成形により形成されたものであるため、ケース本体15の軸方向の一端から他端に亘って連続して、軸方向に沿って直線帯状に形成されている。すなわち、充填材保持部24は、電子部品14aの上側全体だけでなく、この電子部品14aの上側に対向する位置を含むケース本体15の軸方向に連続する領域に形成されている。したがって、充填材保持部24の電子部品14aに対向する面は、電子部品14a以上の幅寸法および面積を有している。

ねじ止め孔25は、ケース本体15が押し出し成形により形成されたものであるため、ケース本体15の軸方向の一端から他端に亘って連続して溝状に形成されている。

そして、合成樹脂Ｐは、例えばウレタン樹脂、あるいはシリコーン樹脂などの流動性、絶縁性および放熱性を有する液状原料の部材であるとともに熱硬化性の部材であり、かつ、内部に放熱性などを向上する部材を含んでいる。

次に、上記第１の実施の形態の作用を説明する。

放電灯点灯装置11を組み立てる際には、まず、図５(a)に示すように、開口部22にパッキン17と蓋部19とをねじS2(図２)により固定して開口部22を閉塞したケース本体15を、開口部21を上側とした状態で、すなわち縦置きの状態で保持し、各電子部品14を実装した配線基板12の両側部をケース本体15の保持部23，23に嵌合させ、ケース本体15の軸方向へと摺動させて挿入することで、配線基板12をケース本体15内に収容する。

この状態で、図５(b)に示すように、ここでは開口部21から合成樹脂ＰをノズルＮにより第１空間部27へと注入すると、この第１空間部27へと流れ込んだ合成樹脂Ｐの一部が、配線基板12の各孔部を介して第２空間部28へと回り込む。

なお、合成樹脂Ｐを第２空間部28へと注入した場合でも、同様の作用により合成樹脂Ｐが各孔部を介して第１空間部27へと回り込むものの、充填材保持部24を確実に合成樹脂Ｐ内に埋没させるためには、この充填材保持部24が形成されている側、本実施の形態では、第１空間部27に合成樹脂Ｐを充填することが好ましい。

このとき、合成樹脂Ｐは、例えば配線基板12に設けた指示線の位置に合わせて充填する。すなわち、後工程での取扱性を考慮して、硬化させる前の流体状の合成樹脂Ｐがケース本体15の移動など、製造工程における取り扱いの際などに開口部21からあふれて、こぼれ出したりしないように、開口部21よりも所定寸法下側の位置まで充填するようにし、開口部21いっぱいまで充填しないようにする。

さらに、図５(c)に示すように、ケース本体15内に合成樹脂Ｐが充填されると、パッキン16および蓋部18により開口部21を覆い、ねじS1(図２)によりパッキン16および蓋部18をケース本体15に固定する。

そして、この状態で、図５(d)に示すように、配線基板12が水平状となって電子部品14の一部が配線基板12の上側となるように、本実施の形態では、第１空間部27側が上側となるようにケース体13を横倒しにする。

このとき、合成樹脂Ｐが流動し、この合成樹脂Ｐの液面が、電子部品14aの上端と略同位置で、かつ、他の電子部品14b，14c全体を埋没させる高さ位置となり、液面とケース本体15の内面との間に空間部Ａが形成される。また、電子部品14aの近傍では、合成樹脂Ｐが、その粘性によって充填材保持部24側に残ることで、電子部品14aと充填材保持部24との間は、合成樹脂Ｐで満たされている。

また、合成樹脂Ｐの液面が、電子部品14aの上面よりも若干下側の位置となった場合であっても、充填材保持部24の図５(d)中の両側方の位置で、表面張力の作用によって充填材保持部24の両側面に向かって円弧面状となるように湾曲して充填材保持部24に付着した状態を維持し、充填材保持部24と電子部品14aとの間に保持させることができる。

この状態で、図５(e)に示すように、所定温度下で所定時間熱処理することで合成樹脂Ｐを硬化させることで、硬化された合成樹脂Ｐにより全ての電子部品14を覆った状態とし、放電灯点灯装置11を完成する。

この後、外部から入力された電力を高周波交流電力に変換する点灯回路の出力により放電灯が点灯される。

以上のように、ケース体13を縦置きとして開口部21から合成樹脂Ｐをケース体13内に充填し、このケース体13を横倒しにして合成樹脂Ｐを硬化させる際には、後工程での取扱性などを考慮して、合成樹脂Ｐをケース体13内に充填するから、硬化させるためにケース体13を横倒しにすると、電子部品の上方に、合成樹脂Ｐが充填されない空間部が形成されてしまう。

そこで、本実施の形態では、配線基板12に対して最も突出した電子部品14aに対向する位置に亘って、ケース体13のケース本体15の内面の他の部分よりも電子部品14aとの間の距離が小さく硬化された合成樹脂Ｐの少なくとも一部が付着する充填材保持部24をケース本体15の内面に突出して設けることで、ケース体13内に充填した合成樹脂Ｐが、硬化させるためにケース体13を倒した状態で、電子部品14aと充填材保持部24との間に保持される。

したがって、ケース体13に充填材保持部24を形成するだけで、ケース体の厚み方向(図１中の上下方向)の寸法を配線基板からの電子部品の突出寸法に対して大きくしたり、逆に電子部品との間に隙間が形成されにくいようにケース体の厚み方向の寸法を小さくしたりすることなく、すなわち、ケース体13の汎用性を確保しつつ、充填する合成樹脂Ｐの量を抑制しながら、所望の電子部品14、本実施の形態では電子部品14aを確実に合成樹脂Ｐ中に埋没させることができる。

そして、電子部品14を合成樹脂Ｐ中に完全に埋没させて電子部品14の合成樹脂Ｐからの露出部分をなくすことにより、湿気や水気の浸入による配線基板12や電子部品14への好ましくない影響を防止でき、放電灯点灯装置11の信頼性を向上できる。

さらに、比較的高価な合成樹脂Ｐの充填量を抑制できるため、コストを抑制できるとともに、放電灯点灯装置11の重量の必要以上の増加も防止できる。

また、充填材保持部24を、ケース体13のケース本体15と一体に形成した厚肉部とすることにより、ケース体13の製造時に充填材保持部24を同時に形成でき、製造コストを抑制できる。

具体的には、ケース本体15を押し出し成形により形成する場合には、充填材保持部24を、ケース本体15の押し出し成形時の押し出し方向である軸方向に沿って、ケース本体15の両端部間に亘って連続した直線状とすることで、このケース本体15の押し出し成形時に充填材保持部24を同時に形成でき、製造性が容易となる。

そして、配線基板12は、放電灯を点灯させる点灯回路部品を実装したことで、このような放電灯点灯装置に対しても対応させて用いることができる。

次に、図６に第２の実施の形態を示し、図６は電気機器の平面図である。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、合成樹脂Ｐを、ケース体13を横倒しにした状態で充填材保持部24の電子部品14aに対向する面と略等しくなるように、ケース体13内に充填するものである。

そして、この第２の実施の形態でも、電子部品14a全体を確実に合成樹脂Ｐ中に埋没させることができ、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

次に、図７ないし図９に第３の実施の形態を示し、図７は電気機器の平面図、図８は電気機器の分解斜視図、図９は電気機器の側面断面図である。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態の充填材保持部24に代えて、充填材保持部として、板状の部材である保持部形成体としての板体31が設けられているものである。

この板体31は、例えば絶縁性を有する部材である基板(ガラスエポキシ板)の端材などにより形成され、ケース本体15の内面の電子部品14aに対向する位置(図８の想像線に示す)に、例えば両面テープ、あるいは接着剤などを介して貼り付けられている。

すなわち、板体31は、本実施の形態では、電子部品14aの図７に示す上側の面と略等しい形状(略等しい面積)に形成された四角形状の板材である。

そして、上記第１の実施の形態と同様に、合成樹脂Ｐを、ケース体13を横倒しにした状態で、電子部品14aの上端よりも若干下側の位置で、かつ、他の電子部品14b，14c全体を埋没させる高さ位置に液面が位置するように充填すると、合成樹脂Ｐが表面張力により保持されるなど、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、ケース体13のケース本体15と別体の板体31により充填材保持部を形成することで、ケース本体15自体に何らの加工を施すことなく充填材保持部を形成できるので、ケース体13の汎用性を、より向上できるだけでなく、板体31の形状を電子部品14aのみに対応させて、この板体31に対応する位置のみに部分的に設けることが可能になり、合成樹脂Ｐの充填量を最小限に抑制しつつ、電子部品14aを、より確実に充填材中に埋没させることができる。

さらに、板体31の大きさを、電子部品14aよりも若干大きく設定すれば、板体31を貼り付ける際に電子部品14aに対向する位置に容易に取り付けでき、板体31の取り付けの作業性が向上する。

しかも、板体31は、例えば基板の端材などの比較的安価な部材により容易に形成できるため、製造コストが必要以上に増加することもない。

次に、図１０に第４の実施の形態を示し、図１０は電気機器の平面図である。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第４の実施の形態は、上記第３の実施の形態において、合成樹脂Ｐを、ケース体13を横倒しにした状態で板体31の電子部品14aに対向する面と略等しくなるように、ケース体13内に充填するものである。

そして、この第４の実施の形態でも、電子部品14a全体を確実に合成樹脂Ｐ中に埋没させることができ、上記第３の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、上記各実施の形態において、充填材保持部は、板状に形成する他に、例えば電子部品14aの上側全体に対向する位置に複数のリブを互いに平行に順次形成するようにしても、同様の作用効果を得ることができる。すなわち、充填材保持部は、少なくとも電子部品14aの上面に対向する位置に亘って、かつ、電子部品14aとの間に合成樹脂Ｐを保持するように設けられていれば、その形状は任意に設定できる。但し、上記第１の実施の形態のように、押し出し成形により形成されたケース本体15と一体に形成する場合には、ケース本体15の押し出し成形方向である軸方向に沿って、ケース本体15の両端部間に亘って連続した直線状になるように形成することが、製造性の面から好ましい。

さらに、ケース体13に注入する充填材は、充填時に流動性を有し、硬化後に絶縁性および放熱性などを有するものであれば、上記合成樹脂Ｐに限定されるものではない。

そして、電気機器は、放電灯を点灯させる点灯回路部品を用いた放電灯点灯装置に限らず、その他の電力変換装置や、別の電気機器などにも適用することもでき、同様の作用効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態を示す電気機器の平面図である。 同上電気機器の分解斜視図である。 同上電気機器の側面断面図である。 同上電気機器の正面断面図である。 同上電気機器の製造方法の説明図である。 本発明の第２の実施の形態を示す電気機器の平面図である。 本発明の第３の実施の形態を示す電気機器の平面図である。 同上電気機器の分解斜視図である。 同上電気機器の側面断面図である。 本発明の第４の実施の形態を示す電気機器の平面図である。

符号の説明

11 電気機器としての放電灯点灯装置
12 基板である配線基板
13 ケース体
14 電子部品
21 開口部
23 保持部
24 充填材保持部
31 充填材保持部としての板体
Ｐ 充填材である合成樹脂

Claims (3)

1. 筒状に形成され、少なくとも一端側に開口部を有するとともに、軸方向に沿って一対の保持部が形成されたケース体と；
   板状に形成され、前記筒状のケース体の内部の一対の保持部に側部が保持された状態で前記ケース体に収容される基板と；
   この基板に実装された電子部品と；
   前記開口部から前記ケース体内に充填され、前記電子部品の少なくとも一部が前記基板に対して上側となるように前記ケース体を倒した状態で硬化される充填材と；
   少なくとも前記基板に対して最も突出した前記電子部品に対向する位置に亘って前記ケース体の内面に突出して設けられ、前記ケース体の内面の他の部分よりも電子部品との間の距離が小さく、硬化された前記充填材の少なくとも一部が付着する充填材保持部と；
   を具備していることを特徴とする電気機器。
2. 充填材保持部は、ケース体と一体に設けられた厚肉部である
   ことを特徴とする請求項１記載の電気機器。
3. 充填材保持部は、ケース体と別個の部材により設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の電気機器。

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