JP2011167025A - 電子部品の実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】実装基板の共振点が緩和されることにより、実装基板の耐振動性が向上し、また、熱による基板の線膨張により発生する基板への応力を緩和することで、基板上に実装された電子部品の耐久性が高い駆動回路内蔵のモータを提供する。
【解決手段】実装基板の外周にゴム弾性体を接続し、接続されたゴム弾性体を介してモータフレームに実装基板を固定することによって、基板上に実装された電子部品の耐久性を向上させた実装構造体。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動回路を内蔵したモータ構造に関する。

配線基板に電子部品が表面実装された実装構造体において、電子部品自身の耐熱性は向上してきており、接合材料についても耐熱性が向上してきたが、高温環境下における実装構造体の耐振動性についての耐久性には、十分とは言えない。
例えば、スロットバルブ、オイルポンプ等の駆動用モータのように、自動車の高機能化に伴い自動車のエンジンルーム内やその周辺で使用できる、駆動回路を有するコンパクトなモータの実現が望まれている。そのため、駆動用モータの構造は、モータケース内に実装基板が収納された構造が用いられる。この場合、エンジンルーム内の振動が、モータケースもしくはモータカバー等の実装基板を固定している部品を伝わり、実装基板上の電子部品にまで到達し、電子部品が破損する可能性がある。上記課題を解決するために、実装構造体の耐振動性を向上させるための検討がなされてきた。
特許文献１には、実装基板の固定方法として、モータケースとモータカバーの間に、実装基板を配置してゴム弾性体を用いて挟み込む構造が記載されている。
また、特許文献２には、実装基板もしくは基板ケースに固定された実装基板が、ダンパーを介してモータケースに取り付けられた構造が記載されている。
また、特許文献３には、実装基板の裏面に粘弾性樹脂を貼り付け、貼り付けた粘弾性樹脂を介して金属板に貼り付けた構造が記載されている。
また、特許文献４には、実装基板を収納するための基板ケースに実装基板を収納し、基板ケース内に収納された実装基板全体を、樹脂材料を用いてモールドする構造が記載されている。

特開２００９−１７７８６９号公報 特開２００５−２２４０７７号公報 特開２０００−２３６６４２号公報 特開平１０−２０１１６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明のように、実装基板の固定方法として、モータケースとモータカバーの間に、実装基板を配置して複数のゴム弾性体を用いて挟み込む構造では、モータ組立時に、まずモータケースにゴム弾性体を配置し、その後実装基板を配置し、更に実装基板の上にゴム弾性体を配置した後、モータカバーを用いて実装基板をゴム弾性体を介して、モータケースとモータカバー間に押さえ込む構造となり、多くの組立工数が必要となる。また、振動による実装基板の面方向のズレを防止する為に、実装基板上に基板位置保持用の貫通孔も必要となり、モータ作成に多くの工数が掛かる。

また、特許文献２に記載の発明のように、実装基板がダンパーを介して取り付けられるような構造である場合、ダンパーと接している実装基板部分については、外部振動は抑制されるものの、実装基板全体としては、外部からの振動に対してダンパーから離れた部分において共振が大きく実装基板上の電子部品の信頼性が低くなる。また、両面実装基板を基板ケースに固定する場合、やはりダンパーを用いて複数の部分を固定する構造が提案されているが、ダンパーと接している実装基板部分については、外部振動は抑制されるものの、実装基板全体としては、外部からの振動に対してダンパーから離れた部分において共振が大きく、実装基板上の電子部品の信頼性が低い。
そして、特許文献３に記載の発明のように、実装基板の基板材料の耐振動性を向上させる構造では、両面実装が出来ず、コンパクトなモータ構成を実現することが困難である。また、基板素材の価格も高くなり、更に片面実装しかできないので大きな基板サイズが必要となり、非常に高価になる。
更に、特許文献４に記載の発明のように、実装基板そのものを、樹脂によりモールドすると、モールド材料のコストが掛かり、また、樹脂モールドすることにより、樹脂材料を塗布して硬化させるための生産タクト及び工数が必要となる。そして、実装基板上の電子部品については、モータの使用環境の温度変化によるモールド樹脂材料の膨張及び収縮による外部応力の影響を受け、電子部品の接合部位の耐熱衝撃性が著しく低下する課題がある。
本発明は、以上のような課題を解決するものであり、実装基板の外周にゴム弾性体を接続し、ゴム弾性体を介して実装基板をモータフレームに固定することで、コンパクトで耐振動性の高い実装構造体を内蔵するモータを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、実装構造体を内蔵するモータにおいて、実装基板の外周にゴム弾性体が接続されている実装構造体であって、前記、実装構造体がモータフレームに固定された構造をとることを特徴とする。
同構成によれば、外部の振動がモータフレームを伝わり実装基板に伝達するのを、実装基板とモータフレーム間に設置されたゴム弾性体により吸収することで低減することが出来、振動により基板上に実装された電子部品が劣化したり、基板と電子部品の接合強度が低下することを低減することが出来る。また、基板の外周がゴム弾性体を介してモータフレームと接しているので、基板に面方向のズレ防止用の位置決め用の貫通孔等を設けることなく、振動による基板の面方向への位置ズレは発生しない。
更に、温度変化による実装基板の膨張収縮により発生する基板への応力についても、ゴム弾性体の部分で吸収することが出来、基板上に実装された電子部品の接合部に掛かる、温度変化に起因して発生する応力を緩和でき、耐熱衝撃性の高い実装基板を実現できる。
請求項２記載の発明は、実装基板の外周にゴム弾性体が接続されている実装構造体であって、前記、実装構造体の基板の形状が円板状であり、尚且つ基板を固定している部分のモータフレームの形状が円筒状である構造をとることを特徴とする。
同構成によれば、基板の保持構造部分が円形状であることより、ゴム弾性体が接触している部分の基板の振動を低減するだけではなく、基板を部分的にゴム弾性体を用いて防振した構造に比べ、基板全体として、共振を低く抑えることができ、振動により基板上に実装された電子部品が劣化したり、電子部品の接合強度が低下することを低減することが出来る。
請求項３記載の発明は、実装基板の外周にゴム弾性体が接続されている実装構造体であって、前記、ゴム弾性体の熱伝導率が基板の熱伝導率より高いことを特徴とする。
同構成によれば、実装基板の電子部品の温度がモータフレームの温度より高い場合、実装基板上の電子部品の熱が、ゴム弾性体を介してモータフレームへ放熱することができ、電子部品の温度上昇を抑えることが可能となり、電子部品の信頼性を向上できる。
請求項４記載の発明は、実装基板の外周にゴム弾性体が接続されている実装構造体であって、前記、ゴム弾性体に基板のコーティング材を用いたことを特徴とする。
同構成によれば、実装基板の耐振動性だけでは無く耐食性及び電子部品の放熱性を向上でき、また、別部品で形成されたゴム弾性体を使用する必要が無く、電子部品の信頼性を向上できる。

本発明によれば、実装基板の共振点が緩和されることにより耐振動性が向上し、また、熱による基板の線膨張により発生する、基板への応力を緩和することで、基板上に実装された電子部品の耐久性の低下を低減できる。

基板をゴム弾性体によりモータフレームに固定した状態を示す図 基板の外周にゴム弾性体を接続した状態を示す実装構造体の平面図 基板をゴム弾性体によりモータフレームに固定した状態を示す断面図 基板をコーティング材によりモータフレームに固定した状態を示す断面図 本発明の実装構造体を備えたモータの一例の概略構成を示した断面図

以下、本発明の実施形態に係るモータの構造について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る実装基板の固定方法を示した図である。電子部品４が両面に実装された基板１はゴム弾性を有するリング状のシリコーンゴム成形体２を基板１の外周に装着し、モータフレーム３にシリコーンゴム成形体２の弾性により固定された構造をとっている。
自動車のエンジンルームのような振動の大きい、温度差の大きい環境における使用においても、モータフレーム３の振動が、基板１の外周に装着されたシリコーンゴム成形体２により吸収され、基板１の振動が低減でき、このことにより、基板１上に実装された電子部品４が振動により劣化したり、電子部品４と基板１の接合強度が低下することを低減することが出来る。また、基板１の外周がシリコーンゴム成形体２を介してモータフレーム４と接しているので、振動による基板１の面方向への位置ズレは発生しない。
振動による基板１の縦方向のズレについては、モータフレーム３に形成された位置決用突起１０により制限され、更にシリコーンゴム成形体２の弾性によっても保持されることによりズレが発生しない。また、シリコーン成形体２の代わりに、シリコーンＲＴＶのような接着力を有するゴム弾性体を基板１の外周に塗布し、モータフレーム３に固定することにより、基板１の縦方向のズレは更に防止できる。

そして、温度差が大きい環境での使用において、温度に応じて基板１は膨張または収縮を行ない寸法が変化するが、シリコーンゴム成形体２の弾性により、寸法変化を吸収することで、基板１に掛かる温度差による応力を低減できる。これにより、基板１上に実装された電子部品４の接合部に掛かる、温度変化に起因して発生する応力を緩和でき、実装基板１の耐熱衝撃性を向上できる。

更に、基板１上にフォトレジストやコーティング材が塗布される場合において、基板１の膨張収縮によるフォトレジストやコーティン材に掛かる応力も緩和でき、フォトレジストやコーティング材が温度変化により基板１から剥離したり割れたりすることを低減できる。
また、ゴムブッシュやダンパー等で部分的に基板１を保持するような構造では、ブッシュが接触している部分の振動を吸収することは可能であるが、ブッシュから離れた部位では共振が大きくなり、その部位で実装された電子部品４の信頼性が低下するが、実装基板１の形状を円板状として、尚且つ基板１を固定している部分のモータフレーム３の形状が円筒状である構造をとることで、円板状の基板１の全周がシリコーンゴム成形体２を介してモータフレーム３に接続されることより、基板１全体の共振を低く抑えることができ、振動により基板１上に実装された電子部品４が劣化したり、基板１と電子部品４の接合強度が低下することを低減することが出来る。例えば、基板１全体の共振を低減させる為に、基板１全面がゴム弾性を有する成形体で覆う、もしくは樹脂材料を用いてモールドを行うことも可能であるが、その場合、成形体もしくはモールド樹脂材料の温度による膨張収縮の影響により、基板１上に実装された電子部品４にも温度変化に応じた応力が掛かり、基板１と電子部品４の接合強度の低下が発生し、熱衝撃に対する耐久性が低下する。
更に、モータ駆動時の電子部品４の温度が、モータフレーム３の温度より高い場合、シリコーンゴム成形体２の熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋのものを用い、基板１の熱伝導率を０．４５Ｗ／ｍ・Ｋより高くすることで、電子部品４の熱をシリコーンゴム成形体２を介してモータフレーム３へ放熱することが可能となる。これにより、電子部品４の温度上昇を抑えることが可能となり、電子部品４の信頼性を向上させることができる。

例えば、図４に示すように、シリコーンゴム成形体２の代わりに、熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋで、基板１の熱伝導率よりも高いシリコーンコーティング材６を、基板１全体にディッピィングによって、１００μｍ程度塗布することで、基板１上に実装された電子部品４の熱の放熱性を更に高めることが可能であり、また、基板１及び基板１上に実装された電子部品４の耐食性も向上し、信頼性の高い実装基板の実現を可能とする。

本発明の駆動回路を内蔵するモータの一例を図５に示す。
図５に示すモータは、ロータ８の周囲にステータ７が配された、インナーロータ型のブラシレスＤＣモータである。ロータ８を貫通するシャフト５が一対の軸受け９によって回転自在に支持されている。ロータ８はマグネット１１を保持している。ステータ７のコアに巻かれたコイル１２に給電し、ロータ８の回転を制御する為の電子部品４が実装された基板１が、シリコーンゴム２によりモータフレーム３に固定されている。
本発明のモータを自動車のエンジンルーム内に配置しても、振動及び温度差による実装基板の信頼性が低下して、モータの制御に不具合を生じることはない。
なお、図５に示すモータは、一例に過ぎず、本発明の駆動回路を内蔵するモータはこれに限定されない。

本発明の利用分野は特に制限はないが、自動車のエンジンルーム等の高温及び高振動環境下で用いられる駆動回路を内蔵するモータとして、特に好ましく利用できる。

１ 基板
２ ゴム弾性体
３ モータフレーム
４ 電子部品
５ シャフト
６ コーティング材
７ ステータ
８ ロータ
９ 軸受け
１０ 位置決用突起
１１ マグネット
１２ コイル

Claims (4)

1. 駆動回路を内蔵するモータにおいて、実装基板の外周にゴム弾性体を接続し、接続されたゴム弾性体を介してモータフレームに接触させて実装基板を支持したことを特徴とする実装構造体。
2. 駆動回路を内蔵するモータにおいて、実装基板の形状が円板状であり、実装基板が固定される部分のモータフレームの形状が円筒形であることを特徴とする請求項１記載の実装構造体。
3. 実装基板上に配置された電子部品のモータ駆動時の最高温度がモータフレームの温度より高く、実装基板に接続されているゴム弾性体の熱伝導率が基板の熱伝導率より高いことを特徴とする請求項１記載の実装構造体。
4. 駆動回路を内蔵するモータにおいて、実装基板の外周に接続されたゴム弾性体が、基板に塗布されたコーティング材であることを特徴とする請求項１記載の実装構造体。

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