JP2009071111A - 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。
【解決手段】放電灯点灯装置は、筒状に形成され、一端側に開口部を有するとともに、一対の保持部23、23が形成されたケース体12と、ケース体の内部の一対の保持部に収容される基板13と、この基板に実装された電子部品32、33と、開口部からケース体内に充填され、硬化される充填材である合成樹脂と、基板面に対して最も上側に突出した電子部品33aの頂部側に貼着されたシート材としての絶縁テープ34を具備している。突出電子部品の頂部に絶縁テープを貼着して絶縁テープ内面側の隙間に合成樹脂が侵入して突出電子部品の外表面が充填材によって覆われる。これにより、合成樹脂Pの使用量を低減しつつ、突出電子部品を確実に合成樹脂に埋没させることが可能になる。
【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。

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、樹脂の液面が開口部から所定寸法だけ離した下側に位置するように充填することが好ましい。

しかし、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、一部が上側に露出するおそれがある。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が、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基板面に対して上側となるように前記ケース体を配置して前記ケース体内の上側に空間を残した状態で硬化される充填材と；前記電子部品のうち前記基板面に対して最も上側に突出した電子部品の頂部側に貼着され、この突出電子部品の外表面との間に形成された隙間内に前記充填材が侵入するように設けられたシート材と；を具備していることを特徴とする。

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。

基板は、例えば、複数の電子部品が実装された回路基板であり、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。

充填材は、例えば、ウレタン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熱硬化性の部材が用いられる。

一対の保持部は、ケース内側に設けられた基板を所定の位置に保持する部分であり、基板を保持可能な構成であればよい。

シート材は、基板面に対して最も突出した突出電子部品の頂部に貼着されて、シート材の内面側と突出電子部品の外表面側との間に隙間が形成されるように設けられるものである。シート材は、電気部品材料としての強度、耐熱性を有していればよく、その形状も帯状のテープや矩形状フィルムなど、所望の形状が許容される。

そして、基板面に対して最も突出した突出電子部品に頂部にシート材を貼着してシート材の内面側に隙間を形成しているので、ケース体内に充填した充填材が、ケース体を基板面に対して上側となるように配置した状態で、シート材内面側の隙間に充填材が侵入して突出電子部品の外表面を確実に覆うこととなる。充填材は、その使用量を減らすために硬化前の充填材の液面が突出電子部品の頂部高さとなるように充填することが好ましいが、誤差などによって液面が突出電子部品の頂部よりも低くなる可能性がある。このような場合であっても、シート材内面側の隙間に充填材が侵入して突出電子部品の外表面が充填材によって覆われるので、充填材の使用量を低減しつつ、突出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は、請求項１記載の電気機器において、前記シート材の少なくとも一端が前記突出電子部品に隣接する他の電気部品に貼着していることを特徴とする。

請求項２によれば、シート材の一端が隣接する他の電気部品にも貼着しているので、シート材内面側の隙間が当該他の電気部品の外表面との間にも形成され、当該他の電気部品を含めて充填材に確実に覆われることとなる。

請求項３は、請求項１または２記載の電気機器において、前記シート材が絶縁性テープからなることを特徴とする。

請求項３によれば、シート材によって電気部品の絶縁性能を一層向上させることが可能となる。

本発明の電気機器によれば、基板面に対して最も突出した突出電子部品の頂部にシート材を貼着してシート材の内面側に隙間を形成しているので、シート材内面側の隙間に充填材が侵入して突出電子部品の外表面が充填材によって覆われ、充填材の使用量を低減しつつ、突出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。

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および図２に第１の実施の形態を示し、図１は電気機器の分解斜視図、図２は電気機器の製造方法の説明図である。

図１および図２の電気機器は、放電灯点灯装置11であり、この放電灯点灯装置11は、ケース体12に基板13を収納して構成され、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。

ケース体12は、例えばアルミニウムなどの金属の押し出し成形などにより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。

押し出し成形のケース本体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を備えた中空筒状の堅牢な構造体であるが、共通金型にて切り出し長さを変更するだけで容易にサイズ調整が可能であり、汎用性に優れ、製造コストを抑制可能な部品である。また、このケース本体15の内側の両側部には、基板13の両側部が嵌合される一対の保持部としての溝部23，23が互いに対向して設けられている。これら溝部23，23は、軸方向である長手方向全体に亘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、これら溝部23，23間に基板13が嵌合・保持されることで、ケース本体15内には、基板13の一主面である表面側に第１空間部25が区画されるとともに、基板13の他主面である裏面側に第２空間部26が区画される。本実施の形態では、第１空間部25が広く、第２空間部26が狭く形成されている。

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内に充填される充填材である合成樹脂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。

蓋部18の外面側には端子台51がねじ等の手段によって取付けられている。端子台51の主面側には４つのリード線挿入孔52、52が設けられている。

ここで、合成樹脂Ｐは、例えばウレタン、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の部材で、かつ、熱硬化性の部材とする。

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。

また、基板13は、四角形板状の基板本体31と、この基板本体31の表面、あるいは裏面に実装された点灯回路部品である電子部品32、33ａ、33bなどを備えている。

基板本体31は、例えばガラスエポキシなどの絶縁性の部材により形成されている。基板本体31の端部には、その長手方向へ突出するスペーサ42が取付けられており、基板本体31の端部とパッキン17との間で連通部を形成している。すなわち、スペーサ42の先端がパッキン17に接触することで、基板本体31の端部とパッキン17とが所定の距離だけ離間され、基板13の端部に連通部が区画される。スペーサ42は、基板本体31に略直交する方向、すなわち基板本体31の厚み方向に沿って面方向を有する板状に形成されており、溝部23，23よりも大きく形成され、基板本体31の側方に一主面が向けられている。さらに、これらスペーサ42は、例えば基板本体31の両側部から所定の距離分幅方向の中心側に位置し、溝部23，23が形成されたケース本体15の内面の両側部に当接することで、基板13の幅方向位置をケース体12に対して位置決め可能に構成されている。

また、電子部品32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、基板本体31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、基板本体31上に形成している。なお、各図において、電子部品32、33ａ、33bは一部のみを記載し、その配置は任意に設定可能である。

この電子部品のうち基板13の一主面に対して最も上側（第１空間部25側）に突出した電子部品33ａの頂部にはシート材としての合成樹脂製の絶縁テープ34が貼着されている。そして、絶縁テープ34の一端は、突出電子部品33ａに隣接する２番目に突出高さの大きい電子部品33bの下方部位に貼着され、絶縁テープ34の他端は、突出電子部品33ａの電子部品33ｂとは反対側の下方部位に貼着されている。本実施形態においては、突出電子部品33ａおよび隣接する２番目に突出高さの大きい電子部品33bはいずれもインダクタ部品である。絶縁テープ34は、２つの電子部品33ａ、33ｂよりもやや幅広な寸法を有しており、これら２つの電子部品33ａ、33ｂを包み込むように貼着している。そして、絶縁テープ34の内面側（粘着層側）には、２つの電子部品33ａ、33bの外表面との間に隙間が形成されている。

次に、上記第１の実施の形態の放電灯点灯装置11の製造方法を説明する。なお、図２においては、説明の便宜上、端子台51を省略している。

まず、図２(a)に示すように、開口部22にパッキン17と蓋部19とを固定して開口部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保持し、各電子部品32を実装した基板13の基板本体31の両側部をケース本体15の溝部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、基板13をケース本体15内に軸方向に沿って収納する。

このとき、スペーサ42の先端がパッキン17に接触することで、基板本体31の端部とパッキン17との間に連通部が形成されるとともに、ケース本体15の内部において、基板本体31の表面側に第１空間部25が、裏面側に第２空間部26が、それぞれ区画される。

この状態で、図２(b)に示すように、ここでは開口部21からノズルＮなどにより合成樹脂Ｐを第１空間部25へと注入すると、この第１空間部25へと流れ込んだ合成樹脂Ｐの一部が、基板13とケース体12の内面との隙間、あるいは、基板13下方端部側の連通部などを介して第２空間部26へと回り込む。

なお、合成樹脂Ｐを第２空間部26へと注入した場合でも、同様の作用により合成樹脂Ｐが第１空間部25へと回り込む。

さらに、図２(c)に示すように、合成樹脂Ｐが所定量、ここでは合成樹脂Ｐの液面がケース本体15の高さ寸法の半分程度の位置まで充填されると、パッキン16および蓋部18により開口部21を覆い、これらパッキン16および蓋部18をケース本体15に固定する。このとき、基板13から導出されたリード線を蓋部18の図示しない挿通孔を介して端子台51に接続する。

次いで、この状態で、図２(d)に示すように、ケース体12を、開口部21，22が水平方向に向くように、換言すれば、基板13の面方向が上下方向、ここで基板13の一主面側の第１空間部25が上側、第２空間部26が下側となるように倒す。

このとき、液状の合成樹脂Ｐは、自重により下側の第２空間部26の全てを充填するように流動し、基板13が合成樹脂Ｐに埋没する。そして、合成樹脂Ｐの流動によって合成樹脂Ｐの液面が、突出電子部品33aの頂部と略同位置で、他の電子部品32、33bの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が形成される。

また、突出電子部品33aの頂部近傍では、絶縁テープ34の内面側と電子部品33aの外表面との間に形成された隙間内に合成樹脂Ｐが侵入する。このとき、合成樹脂Ｐの液面が突出電子部品33aの頂部よりも若干下側の位置となった場合であっても、絶縁テープ34の内面側の隙間内に侵入した合成樹脂Ｐはその粘性または表面張力の作用によって隙間内にとどまり、この液面から突出した絶縁テープ34に向かって円弧面状となるように液面が湾曲した状態を維持して突出電子部品33aの外表面に充填材に合成樹脂Ｐを覆うことができる。

そして、この状態で、図２(e)に示すように、ケース体12を所定温度、例えば８０℃下で所定時間、例えば１時間熱処理することで合成樹脂Ｐを硬化させて、放電灯点灯装置11を完成する。

この後、基板13に接続したリード線により、端子台51を介して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、本実施形態の電気機器としての放電灯点灯装置11は、基板13を軸方向に沿って保持した筒状のケース体12を、開口部21を上側とし開口部22を閉塞した状態で、この開口部21から液状の合成樹脂Ｐを所定量注入した後、開口部21を閉塞して基板13の面方向が上下方向に向く状態にケース体12を倒して合成樹脂Ｐを硬化させることにより、合成樹脂Ｐの使用量を抑制しつつ基板13の両主面を確実に合成樹脂Ｐに埋没させることができる。

特に、突出電子部品33aの頂部にシート材としての絶縁テープ34を貼着して絶縁テープ34の内面側に隙間を形成しているので、ケース体12内に充填した充填材としての合成樹脂Pが、ケース体12を基板13の一主面に対して上側となるように配置した状態で、絶縁テープ34内面側の隙間に合成樹脂Pが侵入して突出電子部品33aの外表面が確実に覆われる。合成樹脂Pは、コストおよび重量を低減するためにその使用量を減らすことが望ましく、硬化前の合成樹脂Pの液面が突出電子部品33aの頂部高さとなるように充填する。しかし、充填作業時における目視管理の誤差、製造ばらつきなどによって液面が突出電子部品33aの頂部よりも低くなる可能性がある。本実施形態の放電灯点灯装置11は、このような場合であっても、絶縁テープ34内面側の隙間に合成樹脂Pが侵入して突出電子部品33aの外表面が合成樹脂Pによって覆われるので、合成樹脂Pの使用量を低減しつつ、突出電子部品33aを確実に合成樹脂P中に埋没させることが可能になる。

このように、合成樹脂Ｐの使用量を抑制しつつ基板13を確実に合成樹脂Ｐに埋没させることができるため、製造性が向上するとともに、電子部品32などの発熱を合成樹脂Ｐにより確実に放熱でき、電子部品32などの絶縁性を確保でき、かつ、外部からの水気の侵入などをも防止できるなど、信頼性を向上できる。

また、ケース体12を倒す際に、ケース体12の内面との距離が近い側の基板13の主面、すなわち裏面側を下側とすることで、より少ない合成樹脂Ｐの使用量で基板13の両主面を確実に埋没させることができる。

さらに、合成樹脂Ｐの使用量を抑制できるため、製造時に開口部21を上側に向けた状態でケース体12に振動が加わった場合でも、合成樹脂Ｐがケース体12からこぼれることも防止できる。

そして、注入する合成樹脂Ｐの量を調整することで、使用量を抑制しつつ基板13の両主面だけでなく電子部品32をも確実に埋没させることができる。

また、電子部品32として耐熱性部品を用いれば、電子部品32を合成樹脂Ｐに完全に埋没させなくてもよいから、合成樹脂Ｐの使用量を、より抑制できる。

さらに、放電灯を点灯させるインバータ点灯回路などの点灯回路部品としての電子部品32を実装した基板13をケース体12に収納して、このケース体12内にて基板13を合成樹脂Ｐに確実に埋没させた放電灯点灯装置11を構成することができ、放電灯点灯装置11の放熱性および絶縁性を確保して、信頼性を向上できる。

次に、本発明の第２の実施形態を図３を参照して説明する。なお。図３において図１および図２と同一の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図３は、本発明の第２の実施の形態を示す電気機器としての放電灯点灯装置11の側面断面図である。

本実施形態の放電灯点灯装置11は、ケース体12の一対の保持部である溝部23、23の近傍に厚肉部24をそれぞれ設けたことを特徴としている。溝部23、23は、基板13の両側縁がスライド挿入されて基板13を保持するものであるが、溝部23、23には基板13を挿入しやすくするために若干の隙間が形成されるように設計されている。この隙間によって、一方の溝部23に基板13の一側縁が挿入された状態のまま他方の溝部23には基板13の他側縁が挿入されずに、基板13の主面がケース体12の対向内面に対して傾斜したまま配置される可能性がある。図３では、このときの基板13’を破線で示す。この状態のまま合成樹脂Pを充填すると、基板13の傾斜に伴って電子部品32の高さがずれるため、電子部品32が液面から不所望に突出するおそれがある。

このように基板13が溝部23、23から外れて挿入されることを防止するため、溝部23、23の近傍に厚肉部24が設けられている。この厚肉部24は、基板13’の一側縁が挿入された状態において、一側縁を中心として基板13’の他側縁が揺動可能な範囲に干渉する位置に設けられているため、傾斜状態の基板13’が溝部23、23に挿入されることがない。

なお、上記各実施の形態において、ケース体12に注入する充填材は、液状で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分解斜視図である。 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側面断面図である。

符号の説明

11…電気機器としての放電灯点灯装置、12…ケース体、13…基板、21…開口部、23…一対の保持部、32…電子部品、34…シート材としての絶縁テープ、33a…突出電子部品、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基板面に対して上側となるように前記ケース体を配置して前記ケース体内の上側に空間を残した状態で硬化される充填材と；
   前記電子部品のうち前記基板面に対して最も上側に突出した電子部品の頂部側に貼着され、この突出電子部品の外表面との間に形成された隙間内に前記充填材が侵入するように設けられたシート材と；
   を具備していることを特徴とする電気機器。
2. 前記シート材は、少なくとも一端が前記突出電子部品に隣接する他の電気部品に貼着していることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
3. 前記シート材は、絶縁性テープからなることを特徴とする請求項１または２記載の電気機器。

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