JP2010034202A - 電子装置の基板固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成で、電子装置のケース内に基板が確実に固定された状態を維持することができる電子装置の基板固定構造を提供する。
【解決手段】電子装置１００、１００’のケース１０に固定される基板４０を係止する係止爪部２２を、基板４０の方向に押圧する傾斜面部１２ｓ、５０ｓを有する係止爪押圧部１２、５０ｔを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板固定構造に関し、特に、電子装置の基板固定構造に関するものである。

近年、車両用のモータや電動コンプレッサ等の装置に要求される動作は高度化しており、これに伴い、インバータ装置等の電子装置を介して電動装置を駆動する構成が提案されている。かかる電子装置は、ケースに固定した基板上に種々の電子部品を装着するものであるため、使用環境下において、基板をケースに確実に固定し得る構成であることが求められる。

特許文献１においては、配線板を係止するケースをカバーに確実に組み付けるために、ケースの係止爪部材の姿勢を規制するたわみ防止部材に誘い込み面を設けた構成が開示されている。
特開２００７−１２３７４９号公報

しかしながら、特許文献１で提案される構成では、確かに、ケースの係止爪部材の姿勢を規制するたわみ防止部材に誘い込み面を設けて、配線板を係止するケースをカバーに確実に組み付けんとするものではあるが、あくまでもケースの係止爪部材の姿勢を規定の状態に維持しながら、係止爪部材をたわみ防止部材に誘い込む構成を開示しているものに過ぎない。

ここに、本発明者が、より詳細に検討するに、インバータ装置等の電子装置における基板は種々の電子部品を装着するものであって、使用環境下において種々の振動が印加されるものであるため、ケースに確実に係止されて固定された状態が維持されていることが求められる。

更に、かかる基板を固定した基板は、防水等の観点からカバー内に収容されるとことが一般的であるが、組み付け時において、基板、ケース及びカバーの相対位置がばらついたとしても、かかるばらつきを吸収して、基板が確実にケースに固定された状態が維持されることも求められる。また、基板の端部の形状においても、湾曲等のばらつきが発生することがあるが、かかるばらつきを吸収して、基板が確実にケースに固定された状態が維持されることも求められる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、簡便な構成で、電子装置のケース内に基板が確実に固定された状態を維持することができる電子装置の基板固定構造を提供することを目的とする。

以上の目的を達成すべく、本発明は、係止爪部を立設するケースと、前記係止爪部に係止される基板と、を備えた電子装置の基板固定構造において、前記基板を係止した前記係止爪部を、前記基板の方向に押圧する傾斜面部を有する係止爪押圧部を備えることを第１の特徴とする。

また本発明は、かかる第１の特徴に加えて、前記係止爪部に係止される基板は、カバーの内部空間に収容され、前記係止爪押圧部の傾斜面部は、前記カバーに突設された突起部に形成されることを第２の特徴とする。

また本発明は、かかる第１の特徴に加えて、前記係止爪部に係止される基板は、カバーの内部空間に収容され、前記係止爪押圧部の傾斜面部は、前記カバーの壁部に形成されることを第３の特徴とする。

また本発明は、かかる第１から３のいずれかの特徴に加えて、前記係止爪部は、前記ケースの縦壁部の薄肉部の端部に設けられ、前記薄肉部は、前記基板と反対側の面部に陥設された凹部を有することを第４の特徴とする。

また本発明は、かかる第１から４のいずれかの特徴に加えて、前記係止爪部の前記基板への当接面は、前記基板の湾曲した端部に対応する傾斜面であることを第５の特徴とする。

また本発明は、かかる第１から４のいずれかの特徴に加えて、前記係止爪部の前記基板への当接面は、前記基板の湾曲した端部に対して線接触する曲面であることを第６の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、基板を係止した係止爪部を基板の方向に押圧する傾斜面部を有する係止爪押圧部を備えることにより、簡便な構成で、電子装置のケース内に基板が確実に固定された状態を維持することができる。

本発明の第２の特徴によれば、係止爪部に係止される基板が、カバーの内部空間に収容され、係止爪押圧部の傾斜面部は、カバーに突設された突起部に形成されることにより、突起部の位置を自由度高く設定できて、電子装置のケース内に基板が確実に固定された状態を維持することができる。

本発明の第３の特徴によれば、係止爪部に係止される基板が、カバーの内部空間に収容され、係止爪押圧部の傾斜面部は、カバーの壁部に形成されることにより、突起部を設けることなく、電子装置のケース内に基板が確実に固定された状態を維持することができる。

本発明の第４の特徴によれば、係止爪部が、ケースの縦壁部の薄肉部の端部に設けられ、薄肉部が、基板と反対側の面部に陥設された凹部を有することにより、組み付け時にいて、基板、ケース及びカバーの相対位置がばらついたとしても、かかるばらつきを吸収して、基板が確実にケースに固定された状態を維持することができる。

本発明の第５の特徴によれば、係止爪部の基板への当接面が、基板の湾曲した端部に対応する傾斜面であることにより、基板の端面が湾曲する形状ばらつきを起こしたとしても、かかるばらつきを吸収して、基板が確実にケースに固定された状態を維持することができる。

本発明の第６の特徴によれば、係止爪部の基板への当接面は、基板の湾曲した端部に対して線接触する曲面であることにより、基板の端面が湾曲する形状ばらつきを起こしたとしても、かかるばらつきを吸収して、基板が確実にケースに固定された状態を維持することができる。

以下、図面を適宜参照して、本発明の各実施形態における電子装置の基板固定構造につき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系をなす。また、ｚ軸の正方向側を上と記し、ｚ軸の負方向側を下と記すことがある。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態における電子装置の基板固定構造につき、図１から図８を参照して、詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態における電子装置の基板固定構造の上面図であり、 図２は、図１のＡ−Ａ線による模式的断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の電子装置の基板固定構造においては、電子装置１００が、縦壁部１０ｗで囲われた上面部５０ｐを有して、下方に開いた上面視で矩形状の箱状部材であるカバー１０を有する。かかるカバー１０は、典型的には、鉄やアルミ等の金属製であるが、より軽量化等を望むのであれば樹脂材を適用してもかまわない。また、カバー１０は、その４隅において、固定部１０ａが設けられ、かかる固定部１０ａには、ボルト等の締結部材３０が挿通される締結孔１０ｈが各々形成されている。

かかるカバー１０の内部空間には、樹脂製のケース２０が収容される。ケース２０は、縦壁部２０ｗで囲われるような上面視で矩形状である基本形状を有し、その４隅において、固定部２０ａが設けられ、かかる固定部２０ａには、締結部材３０が挿通される締結孔２０ｈが各々形成されている。また、ケース２０の固定部２０ａ及び締結孔２０ｈは、カバー１０の固定部１０ａ及び締結孔１０ｈに対して、各々位置整合するものである。なお、ケース２０の樹脂材としては、所定の弾性及び耐力を有し、耐熱性等を発揮するポリイミド樹脂やポリカーボネート樹脂が用い得る。

また、ケース２０の上面視における４隅には、縦壁部２０ｗから上方に立設された係止爪部２２が設けられる。かかる係止爪部２２には、制御基板４０が係止されて固定され、制御基板４０上には、図示を省略するコントローラやドライバＩＣ等の電子部品が装着される。一方で、ケース２０の下部には、図示を省略する絶縁基板が固定され、絶縁基板上には、図示を省略するトランジスタ等の半導体素子、出力端子及び入力端子等が装着される。

このように構成されたカバー１０とケース２０とは、ケース２０の固定部２０ａ及び締結孔２０ｈの上に、カバー１０の固定部１０ａ及び締結孔１０ｈを対応して位置整合させて配置し、締結部材３０を締結孔１０ｈから締結孔２０ｈに挿入していき、締結部材３０を固定体Ｂのねじ孔等に螺合することにより、固定体Ｂに対して固定され、その結果、電子装置１００が固定体Ｂに対して固定されると共に、カバー１０の内部空間は、閉じられる。ここで、固定体Ｂには、車両用のモータや電動コンプレッサ等の負荷の金属製等のケースを適用した。

また、かかる電子装置１００は、典型的にはインバータ装置であり、その動作としては、限定的なものではないが、図示を省略する電源や信号源から、制御基板４０に必要な電力や信号が供給されると、入力端子に直流電流が供給される一方で、制御基板４０上のコントローラからの制御信号が絶縁基板上の半導体素子に入力され、半導体素子は、コントローラの制御の下でスイッチング動作をしながら昇圧を行い、出力端子からから、３相交流を車両用のモータや電動コンプレッサ等の負荷に向けて出力して、負荷を駆動することになる。

さて、本実施形態における電子装置の基板固定構造においては、カバー１０は、制御基板４０に平行な上面部１０ｐの４隅において下方に突出する突起部１２を備え、かかる突起部１２は、制御基板４０の４隅に設けられた係止爪部２２を対応して押圧する。

以下、かかる電子装置の基板固定構造ににつき、更に図３から図６をも参照して、詳細に説明する。

図３は、本実施形態における電子装置の基板固定構造の部分拡大分解断面図であり、図４は、図３のＸ矢視図であって、ケースの縦壁部のみを示している。図５は、本実施形態における電子装置の基板固定構造の部分拡大断面図であり、図６は、本実施形態における電子装置の基板固定構造の部分拡大断面図であって、図５における状態よりも制御基板と係止爪部との位置関係が偏位した状態を示す。

図３及び図４に示すように、ケース２０には、縦壁部２０ｗから上方に係止爪部２２が立設されているが、より詳細には、縦壁部２０ｗから上方に薄肉部２４が延在し、この薄肉部２４の上端部に、係止爪部２２が形成されている。また、薄肉部２４におけるｘ軸の正方向側の背面部２４ｓおいては、背面部２４ｓから陥設される凹部２４ｃが、ｙ軸の方向にわたって延在して設けられている。ここに、ケース２０の縦壁部２０ｗの板厚ｔ１よりも、薄肉部２４の板厚ｔ２は薄く、現実的には、１ｍｍから２ｍｍ程度の範囲の値に設定される。また、ケース２０の縦壁部２０ｗの幅Ｗ１よりも、薄肉部２４の幅Ｗ２は狭く、現実的には、３ｍｍから５ｍｍ程度の範囲の値に設定される。また、薄肉部２４の長さＬは、現実的には、９ｍｍから１１ｍｍ程度の範囲の値に設定される。

一方で、カバー１０の上面部１０ｐの４隅において下方に突出して設けられた突起部１２は、ｘ軸の負方向側において係止爪押圧部として機能する傾斜面部１２ｓを有する。かかる傾斜面部１２ｓは、突起部１２の下方に向かうに従って、係止爪部２２の背面部２４ｓから遠ざかるように傾斜するものである。

さて、かかるカバー１０に設けられた突起部１２を用いて、縦壁部２０ｗに設けられた係止爪部２２を押圧するには、特に、図３に示すように、制御基板４０の端部４０ｅを係止爪部２２に対向させた状態で、かかる制御基板４０及び係止爪部２２の上方に、カバー１０を位置させて、カバー１０の突起部１２の傾斜面部１２ｓを、係止爪部２２の背面部２４ｓ側から下降させていって、これらカバー１０の突起部１２の傾斜面部１２ｓと係止爪部２２の背面部２４ｓとを当接しながら下降させていく。

次に、ケース２０の固定部２０ａ及び締結孔２０ｈの上に、カバー１０の固定部１０ａ及び締結孔１０ｈを対応して位置整合して、固定部１０ａ、２０ａ同士を当接した状態にすると、図４に示すように、制御基板４０の端部４０ｅを係止爪部２２に係止させた状態で、係止爪部２２が制御基板４０の端部４０ｅを押圧するように、カバー１０の突起部１２の傾斜面部１２ｓが、係止爪部２２の背面部２４ｓを力Ｆで押圧する。

そして、かかる状態を維持しながら、締結孔１０ｈから締結孔２０ｈに挿入した締結部材３０を固定体Ｂのねじ孔等に螺合して、カバー１０とケース２０とが固定体Ｂに対して固定され、係止爪部２２が制御基板４０の端部４０ｅを押圧するように、突起部１２が係止爪部２２の背面部２４ｓを力Ｆで押圧したまま、突起部１２、係止爪部２２及び制御基板４０の位置関係も固定される。この際、係止爪部２２は、制御基板４０の端部４０ｅ側に傾斜され得るが、その傾斜角αは、薄肉部２４の耐力の２％から３％程度の値になるように設定されており、薄肉部２４が破損されることはない。

一方で、カバー１０の突起部１２と、係止爪部２２と、制御基板４０の端部４０ｅとの間における量産時の位置決めのばらつきや、制御基板４０等の寸法のばらつき等に起因して、カバー１０とケース２０とが固定体Ｂに対して固定された際に、図５に示すように、係止爪部２２は、制御基板４０の端部４０ｅとは反対側に傾斜されることもあり得る。ここで、かかる場合であっても、薄肉部２４におけるｘ軸の正方向側の背面部２４ｓおいては、背面部２４ｓから陥設される凹部２４ｃが設けられているため、薄肉部２４は、凹部２４ｃを脆弱部として、制御基板４０の端部４０ｅとは反対側に自由度高く湾曲され得て、薄肉部２４を破損することなく、位置決め等のばらつきを吸収する。

さて、縦壁部２０ｗに設けられた係止爪部２２に関し、制御基板４０の端部４０ｅが平板状であるとすれば、係止爪部２２の端部４０ｅとの当接面は、かかる端部４０ｅと平行な平面状であれば足りるが、更に種々の変形例も可能であり、以下、かかる変形例につき、更に図７及び図８をも参照して、詳細に説明する。

図７は、本実施形態における電子装置の基板固定構造の変形例の部分拡大断面図であり、図８は、本実施形態における電子装置の基板固定構造の別の変形例の部分拡大断面図である。

図７に示すように、制御基板４０の端部４０ｅの形状がばらついて、下方に角度βで湾曲することが見込まれるとすれば、係止爪部２２における当接面の形状を、対応して傾斜する傾斜面部２２ｔに設定してもよい。かかる構成によれば、係止爪部２２の傾斜面部２２ｔと制御基板４０の端部４０との当接面積が増えるため、制御基板４０における湾曲した端部４０ｅを、より確実に係止することができる。

また、図８に示すように、同様に、制御基板４０の端部４０ｅの形状がばらついて、下方に湾曲することが見込まれるとすれば、係止爪部２２における当接面の形状を、制御基板４０の端部４０ｅに向けて凸に湾曲する曲面部２２ｃに設定することもできる。かかる構成によれば、係止爪部２２の曲面部２２ｃと制御基板４０の端部４０とが、線接触的に当接するため、制御基板４０における湾曲した端部４０ｅをスムースに係止爪部２２の当接面へと導入することができて、より確実に係止することができる。

以上の構成によれば、基板４０を係止した係止爪部２２を基板の方向に押圧する傾斜面部１２ｓを有する係止爪押圧部１２を備えることにより、簡便な構成で、電子装置１００のケース２０内に基板４０が確実に固定された状態を維持することができる。また、係止爪押圧部１２の傾斜面部１２ｓが、カバー１０に突設された突起部１２に形成されることにより、突起部１２の位置を自由度高く設定できて、電子装置１００のケース２０内に基板４０が確実に固定された状態を維持することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態における電子装置の基板固定構造につき、更に図９から図１１をも参照して、詳細に説明する。

図９は、本実施形態における電子装置の基板固定構造の上面図であり、図１０は、図９のＢ−Ｂ線による模式的断面図である。また、図１１は、本実施形態における電子装置の基板固定構造の部分拡大断面図であり、位置関係は、図５と同様である。

本実施形態においては、第１の実施形態における構成に対して、ケースに傾斜壁部を設けたことが主たる相違点であり、残余の構成は同様である。よって、本実施形態においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同様な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。

図９及び図１０に示すように、本実施形態の電子装置の基板固定構造においては、電子装置１００’が、下方に開いた上面視で矩形状の箱状部材であるカバー５０を備え、かかるカバー５０は、縦壁部５０ｗで囲われた上面部５０ｐを有して、その４隅において、締結孔５０ｈが各々形成され固定部５０ａが設けられるものであるが、上面部５０ｐと縦壁部５０ｗとの間には、上面部５０ｐから縦壁部５０ｗに向かって下降する傾斜壁部５０ｔが設けられている。

かかるカバー５０の内部空間には、縦壁部２０ｗから上方に立設された４隅の係止爪部２２を有するケース２０が収容され、かかる係止爪部２２には、制御基板４０が係止されて固定される。なお、係止爪部２２を有する縦壁部２０ｗの構成は、凹部２４ｃを有する薄肉部２４の構成等、第１の実施形態のものと同様である。

さて、本実施形態における電子装置の基板固定構造においては、カバー５０が、傾斜壁部５０ｔの係止爪部２２側の面において係止爪押圧部として機能する傾斜面部５０ｓを備え、かかる傾斜面部５０ｓは、制御基板４０の４隅に設けられた係止爪部２２を対応して押圧する。

より詳細には、図１１に示すように、カバー５０の傾斜壁部５０ｔの係止爪部２２側の面において設けられた傾斜面部５０ｓは、上面部５０ｐから縦壁部５０ｗに向かうに従って、係止爪部２２の背面部２４ｓから遠ざかるように傾斜するものである。

かかるカバー５０を用いて、縦壁部２０ｗに設けられた係止爪部２２を押圧するには、制御基板４０の端部４０ｅを係止爪部２２に対向させた状態で、かかる制御基板４０及び係止爪部２２の上方に、カバー５０を位置させて、カバー５０の傾斜壁部５０ｔに設けられた傾斜面部５０ｓを、係止爪部２２の背面部２４ｓ側から下降させていき、更に、カバー５０の傾斜壁部５０ｔに設けられた傾斜面部５０ｓと係止爪部２２の背面部２４ｓとを当接しながら下降させていく。

次に、ケース２０の固定部２０ａ及び締結孔２０ｈの上に、カバー５０の固定部５０ａ及び締結孔５０ｈを対応して位置整合して、固定部５０ａ、２０ａ同士を当接すると、制御基板４０の端部４０ｅを係止爪部２２に係止させた状態で、係止爪部２２が制御基板４０の端部４０ｅを押圧するように、カバー５０の傾斜壁部５０ｔに設けられた傾斜面部５０ｓが、係止爪部２２の背面部２４ｓを力Ｆで押圧する。

そして、かかる状態を維持しながら、締結孔５０ｈから締結孔２０ｈに挿入した締結部材３０を固定体Ｂのねじ孔等に螺合して、カバー５０とケース２０とが固定体Ｂに対して固定すると、係止爪部２２が制御基板４０の端部４０ｅを押圧するように、カバー５０の傾斜壁部５０ｔに設けられた傾斜面部５０ｓが、係止爪部２２の背面部２４ｓを力Ｆで押圧したまま、カバー５０、係止爪部２２及び制御基板４０の端部４０ｅの位置関係も固定される。

以上の構成によれば、基板４０を係止した係止爪部２２を基板の方向に押圧する傾斜面部５０ｓを有する係止爪押圧部５０ｔを備えることにより、簡便な構成で、電子装置１００’のケース２０内に基板４０が確実に固定された状態を維持することができる。また、係止爪押圧部５０ｔの傾斜面部５０ｓが、カバー５０の傾斜壁部５０ｔに形成されることにより、第１の実施形態における突起部１２を設けることなく、電子装置１００’のケース２０内に基板４０が確実に固定された状態を維持することができる。

なお、本実施形態においても、第１の実施形態の変形例で説明した傾斜面や曲面の当接面を有する係止爪部を適用できることはもちろんである。

また、本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明においては、簡便な構成で、簡便な構成で、電子装置のケース内に基板が確実に固定された状態を維持することができる電子装置の基板固定構造を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から車両等の電子装置に広範に適用され得るものと期待される。

本発明の第１の実施形態における電子装置の基板固定構造の上面図である。 図１のＡ−Ａ線による模式的断面図である。 本実施形態における電子装置の基板固定構造の部分拡大分解断面図である。 図３のＸ矢視図である。 本実施形態における電子装置の基板固定構造の部分拡大断面図である。 本実施形態における電子装置の基板固定構造の部分拡大断面図である。 本実施形態における電子装置の基板固定構造の変形例の部分拡大断面図である。 本実施形態における電子装置の基板固定構造の別の変形例の部分拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態における電子装置の基板固定構造の上面図である。 図９のＢ−Ｂ線による模式的断面図である。 本実施形態における電子装置の基板固定構造の部分拡大断面図である。

符号の説明

１０……カバー
１０ａ…固定部
１０ｈ…締結孔
１０ｐ…上面部
１０ｗ…縦壁部
１２……突起部
１２ｓ…傾斜面部
２０……ケース
２０ａ…固定部
２０ｈ…締結孔
２０ｗ……縦壁部
２２……係止爪部
２２ｃ…曲面部
２２ｔ…傾斜面部
２４……薄肉部
２４ｃ…凹部
２４ｓ…背面部
３０……締結部材
４０……制御基板
４０ｅ…端部
５０……カバー
５０ａ…固定部
５０ｈ…締結孔
５０ｐ…上面部
５０ｓ…傾斜面部
５０ｔ…傾斜壁部
５０ｗ…縦壁部
１００…電子装置
１００’…電子装置

Claims (6)

1. 係止爪部を立設するケースと、前記係止爪部に係止される基板と、を備えた電子装置の基板固定構造において、
   前記基板を係止した前記係止爪部を、前記基板の方向に押圧する傾斜面部を有する係止爪押圧部を備える電子装置の基板押圧構造。
2. 前記係止爪部に係止される基板は、カバーの内部空間に収容され、前記係止爪押圧部の傾斜面部は、前記カバーに突設された突起部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の基板押圧構造。
3. 前記係止爪部に係止される基板は、カバーの内部空間に収容され、前記係止爪押圧部の傾斜面部は、前記カバーの壁部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の基板押圧構造。
4. 前記係止爪部は、前記ケースの縦壁部の薄肉部の端部に設けられ、前記薄肉部は、前記基板と反対側の面部に陥設された凹部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子装置の基板押圧構造。
5. 前記係止爪部の前記基板への当接面は、前記基板の湾曲した端部に対応する傾斜面であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子装置の基板押圧構造。
6. 前記係止爪部の前記基板への当接面は、前記基板の湾曲した端部に対して線接触する曲面であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子装置の基板押圧構造。

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