JP2015043366A

JP2015043366A - 電子装置

Info

Publication number: JP2015043366A
Application number: JP2013174459A
Authority: JP
Inventors: 宏之酒井; Hiroyuki Sakai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2033-08-26
Also published as: JP6083357B2

Abstract

【課題】複数の電子部品を保護するために必要なゲルの充填量を低減し得る電子装置を提供する。
【解決手段】ケース２０およびカバー３０は、保護高さが部品高さを超える電子部品（回路基板１２）に対する配置面（２１ａ）と対向面（３１ａ）との距離が、保護高さに等しくなり、保護高さが部品高さ以下になる電子部品（コンデンサ１３，コイル１４）に対する配置面（２１ｂ，２１ｃ）と対向面（３１ｂ，３１ｃ）との距離が、部品高さに等しくなるように形成される。そして、ゲル４０は、各対向面３１ａ〜３１ｃに接触するまでケース２０内に充填される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電子部品がゲルにより保護される電子装置に関するものである。

従来、複数の電子部品がゲルにより保護される電子装置に関する技術として、下記特許文献１に開示される半導体装置が知られている。この半導体装置は、半導体素子等が実装されたセラミック基板を内装したケース内にシリコンゲルが充填されて構成されている。これにより、半導体素子等におけるワイヤボンディングなどの電気的接続部がシリコンゲルにより保護されるので、外部から侵入した水分に起因する上記電気的接続部の腐食等が防止される。

特開平０９−２４６４３０号公報

ところで、保護すべき電気的接続部の位置が電子部品によってそれぞれ異なる場合が多い。この場合、電気的接続部が比較的高い位置にある電子部品にあわせて筐体内にゲルを充填すると、電気的接続部が比較的低い位置にある電子部品に対してはその上方に不要なゲルが充填されていることになる。このように不要なゲルが筐体内に充填される構成では、この不要なゲルのために電子装置の軽量化が困難になるという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、複数の電子部品を保護するために必要なゲルの充填量を低減し得る電子装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載の電子装置は、複数の電子部品（１２〜１４）と、前記複数の電子部品がそれぞれ底面（２１）上に配置されて収容されるケース（２０，２０ａ）と、前記ケース内に充填されるゲル（４０）と、前記底面に対して対向するように前記ケースに組み付けられるカバー（３０，３０ａ）と、を備え、前記底面のうち前記電子部品が配置される面を配置面（２１ａ〜２１ｃ）、前記底面に対向するカバーの面（３１）のうち前記配置面に対向する面を対向面（３１ａ〜３１ｃ）、前記電子部品の電気的接続部を保護するために必要最小限となる前記ゲルの前記配置面からの高さを保護高さ（ｈａ１〜ｈｃ１）、前記電子部品を配置するために必要最小限となる前記対向面の前記配置面からの高さを部品高さ（ｈａ２〜ｈｃ２）、として電子部品ごとに定義するとき、前記ケースおよび前記カバーは、前記保護高さが前記部品高さを超える電子部品に対する前記配置面と前記対向面との距離が、前記保護高さに等しくなり、前記保護高さが前記部品高さ以下になる電子部品に対する前記配置面と前記対向面との距離が、前記部品高さに等しくなるように形成され、前記ゲルは、複数の前記対向面に接触するまで充填されることを特徴とする。
なお、特許請求の範囲および上記手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

請求項１の発明では、ケースおよびカバーは、保護高さが部品高さを超える電子部品（例えば、基板面上にボンディングワイヤが設けられる回路基板）に対する配置面と対向面との距離が、保護高さに等しくなり、保護高さが部品高さ以下になる電子部品（例えば、側面に端子が設けられるコンデンサ）に対する配置面と対向面との距離が、部品高さに等しくなるように形成される。そして、ゲルは、複数の対向面に接触するまでケース内に充填される。

これにより、電子部品が配置される配置面から対向面までの高さが電子部品ごとにその電気的接続部を充填されたゲルにより保護可能な最小の高さになる。このように形成されるケースに各対向面に接触するまで充填されたゲルにより各電気的接続部が保護されるため、電気的接続部の位置が電子部品によってそれぞれ異なる場合でも、複数の電子部品を保護するために必要なゲルの充填量を低減することができる。そして、このように不要なゲルが削減されるので、電子装置の軽量化を図ることができる。

第１実施形態に係る電子装置の概略構成を示す断面図である。第１実施形態の変形例に係る電子装置の概略構成を示す断面図である。第２実施形態に係る電子装置の概略構成を示す断面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明に係る電子装置を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る電子装置１０の概略構成を示す断面図である。
本実施形態に係る電子装置１０は、たとえば自動車に搭載されて各種機器を制御する制御装置であって、筐体１１内に各種の電子部品が収容されて構成されている。

図１に示すように、電子装置１０は、主に、筐体１１を構成する合成樹脂製のケース２０およびカバー３０と、筐体１１内に収容される各種の電子部品と、各電子部品にて電気的接続部（電位発生部分）を保護するゲル４０とを備えている。本実施形態では、各種の電子部品として、例えば、回路基板１２、コンデンサ１３、コイル１４が筐体１１内に収容されている。回路基板１２には、トランジスタのチップ１２ａがボンディングワイヤ１２ｂを介して基板面上の所定の配線パターンに電気的に接続されている。また、コンデンサ１３は、その側面に設けられる端子１３ａにてリード１５ａの端部に電気的に接続されている。また、コイル１４は、コイル端に接続されて側面から引き出される端子１４ａにてリード１５ｂの端部に電気的に接続されている。

ケース２０は、合成樹脂により上方が開口する略箱状に形成されており、その底壁の一部が各電子部品の放熱を促すための金属製（例えば、アルミニウム製）のベース５０により構成されている。ケース２０の底面２１の一部を構成する合成樹脂部分には、補強用のリブ等が設けられている。また、ケース２０の側壁２２にはインサート成形されたリード１５ａ，１５ｂ等の一部が露出している。本実施形態では、ケース２０の底面２１のうち、回路基板１２が配置される金属部分の面を第１配置面２１ａ、コンデンサ１３が配置される合成樹脂部分の面を第２配置面２１ｂ、コイル１４が配置される合成樹脂部分の面を第３配置面２１ｃ、と定義する。本実施形態では、配置面２１ｂおよび配置面２１ｃが同一平面に位置しており、底面２１に設けられるリブにより他の配置面と区分けされるようにそれぞれ区画されている。

カバー３０は、その外縁が側壁２２の上面に組み付けられることでケース２０の開口を閉塞し、この閉塞時に下面３１が底面２１に対して対向するように形成されている。また、カバー３０は、下面３１のうち各配置面２１ａ〜２１ｃに対向する面をそれぞれ対向面３１ａ〜３１ｃとするとき、各対向面３１ａ〜３１ｃと対抗する配置面２１ａ〜２１ｃとの距離がそれぞれ異なるように凸凹状に形成される。

より詳細にカバー３０の形状について説明するため、電子部品の電気的接続部を保護するために必要最小限となるゲル４０の配置面からの高さを保護高さとし、電子部品を配置するために必要最小限となる対向面の配置面からの高さを部品高さと定義する。本実施形態では、カバー３０は、保護高さが部品高さを超える電子部品に対する配置面と対向面との距離が、保護高さに等しくなるように形成され、保護高さが部品高さ以下になる電子部品に対する配置面と対向面との距離が、部品高さに等しくなるように形成される。

具体的には、回路基板１２は、ボンディングワイヤ１２ｂが基板面上に位置することから保護高さｈａ１が部品高さｈａ２を超えるため、配置面２１ａと対向面３１ａとの距離が、保護高さｈａ１に等しくなるように形成される。また、コンデンサ１３は、側面に設けられる端子１３ａにて電気的に接続されることから保護高さｈｂ１が部品高さｈｂ２未満になるため、配置面２１ｂと対向面３１ｂとの距離が、部品高さｈｂ２に等しくなるように形成される。また、コイル１４は、側面に設けられる端子１４ａにて電気的に接続されることから保護高さｈｃ１が部品高さｈｃ２未満になるため、配置面２１ｃと対向面３１ｃとの距離が、部品高さｈｃ２に等しくなるように形成される。

特に、対向面３１ｂおよび対向面３１ｃは、配置面２１ｂおよび配置面２１ｃが同一平面に位置するようにそれぞれ配置されている。

また、カバー３０には、外縁近傍（例えば四隅）に、複数の貫通孔３２が形成されている。各貫通孔３２は、カバー３０がケース２０に組み付けられたとき、少なくとも１つがゲル４０を注入する注入孔として機能し、残りがゲル注入時の空気穴として機能する。

ゲル４０は、各電子部品の電気的接続部を保護する機能を有するものであり、本実施形態では、例えば、フッ素ゲル、シリコンゲル、フロロシリコンゲルなどが採用されている。

このように構成される電子装置１０の製造方法について、以下に説明する。
まず、回路基板１２、コンデンサ１３、コイル１４等の各種電子部品を用意して、ケース２０内に収容する。なお、回路基板１２では、チップ１２ａをワイヤボンディングによるボンディングワイヤ１２ｂを介して所定の配線パターンに電気的に接続する処理等が予めなされている。次に、コンデンサ１３の端子１３ａとリード１５ａとの電気的接続やコイル１４の端子１４ａとリード１５ｂとの電気的接続など、各種電子部品に対する電気的接続処理を行う。続いて、ケース２０の開口を閉塞するようにカバー３０をケース２０に組み付ける。

そして、カバー３０の貫通孔３２からゲル４０を注入する。この注入により、ゲル４０が各配置面２１ａ〜２１ｃと各対向面３１ａ〜３１ｃとの間を含め隅々まで流動して、各対向面３１ａ〜３１ｃに接触するまでケース２０内に充填される。そして、充填されたゲル４０を加熱して硬化させることで、各電子部品の電気的接続部がゲル４０により覆われて封止される。これにより、図１に示す電子装置１０が完成する。

以上説明したように、本実施形態に係る電子装置１０では、ケース２０およびカバー３０は、保護高さが部品高さを超える電子部品（回路基板１２）に対する配置面（２１ａ）と対向面（３１ａ）との距離が、保護高さに等しくなり、保護高さが部品高さ以下になる電子部品（コンデンサ１３，コイル１４）に対する配置面（２１ｂ，２１ｃ）と対向面（３１ｂ，３１ｃ）との距離が、部品高さに等しくなるように形成される。そして、ゲル４０は、各対向面３１ａ〜３１ｃに接触するまでケース２０内に充填される。

これにより、電子部品が配置される配置面から対向面までの高さが電子部品ごとにその電気的接続部を充填されたゲル４０により保護可能な最小の高さになる。このように形成されるケース２０に各対向面３１ａ〜３１ｃに接触するまで充填されたゲル４０により各電気的接続部が保護されるため、電気的接続部の位置が電子部品によってそれぞれ異なる場合でも、複数の電子部品を保護するために必要なゲル４０の充填量を低減することができる。そして、このように不要なゲルが削減されるので、電子装置１０の軽量化を図ることができる。

また、このように不要なゲルを削減できるため、ボンディングワイヤ１２ｂの上方に位置するゲル４０が少なくなる。これにより、ボンディングワイヤ１２ｂの上方に位置するゲル４０の振動等に起因するボンディングワイヤ１２ｂへの影響が抑制されるので、ボンディングワイヤ１２ｂの信頼性を向上させることができる。

カバー３０は、全ての配置面２１ａ〜２１ｃが同一平面に位置するように各対向面３１ａ〜３１ｃがそれぞれ配置されて形成されてもよい。

図２は、第１実施形態の変形例に係る電子装置１０ａの概略構成を示す断面図である。
上記第１実施形態の変形例として、ケース２０ａの底面２１は、図２に例示する電子装置１０ａのように、例えば配置面２１ａ〜２１ｃが互いに同一平面に位置しないように、凸凹状に形成されてもよい。すなわち、ケース２０ａの底面２１およびカバー３０ａの対向面３１は、保護高さが部品高さを超える電子部品に対する配置面と対向面との距離が保護高さに等しくなるように形成され、保護高さが部品高さ以下になる電子部品に対する配置面と対向面との距離が部品高さに等しくなるように、ともに凸凹状に形成されてもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る電子装置について、図３を用いて説明する。図３は、第２実施形態に係る電子装置１０ｂの概略構成を示す断面図である。
本第２実施形態では、ゲル４０の上面（水面）４０ａを一定にするため、ケース２０に代えてケース２０ｂを採用する点が主に上記第１実施形態と異なる。このため、第１実施形態と実質的に同様の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

図３に示すように、ケース２０ｂは、配置面２１ａとゲル４０の上面４０ａとの距離が、保護高さｈａ１に等しくなり、配置面２１ｂと上面４０ａとの距離が、保護高さｈｂ１に等しくなり、配置面２１ｃと上面４０ａとの距離が、保護高さｈｃ１に等しくなるように形成されている。また、カバー３０ｂは、その下面３１を構成する各対向面３１ａ〜３１ｃが同一平面に位置するように平坦状であり、下面３１とゲル４０の上面４０ａと間に所定の隙間Ｓが介在するように形成されている。

そして、このように形成されるケース２０ｂに対して各種電子部品（１２〜１４）を収容した後に、規定の位置までゲル４０を注入する。その後、ケース２０ｂの開口を閉塞するようにカバー３０ｂをケース２０ｂに組み付けるとともに、ゲル４０が硬化することで、図３に示す電子装置１０ｂが完成する。

このようにしても、上記第１実施形態と同様に、配置面から対向面までの高さが電子部品ごとにその電気的接続部を充填されたゲル４０により保護可能な最小の高さになるため、複数の電子部品を保護するために必要なゲル４０の充填量を低減することができる。これにより、電子装置１０ｂの軽量化を図ることができるだけでなく、ボンディングワイヤ１２ｂの信頼性を向上させることができる。

特に、カバー３０ｂをケース２０ｂに組み付ける前にケース２０ｂ内にゲル４０を注入（充填）するため、上記第１実施形態のように貫通孔３２を介してゲル４０を注入する必要もないので、ゲル４０の注入作業を容易に実施することができる。

なお、本発明は上記各実施形態および変形例に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
（１）本発明は、自動車の制御装置を構成する電子装置として採用されることに限らず、ケース内に収容される複数の電子部品が充填されるゲルにより保護される構成の電子装置として採用されてもよい。

（２）ケース内に収容される電子部品として、回路基板１２、コンデンサ１３およびコイル１４が採用されることに限らず、他の機能を有する電子部品、例えば、ゲル４０にて電気的接続部の保護が必要な電子部品が採用されてもよい。

１０，１０ａ，１０ｂ…電子装置
１２…回路基板（電子部品）
１３…コンデンサ（電子部品）
１４…コイル（電子部品）
２０，２０ａ，２０ｂ…ケース２１…底面
２１ａ〜２１ｃ…配置面
３０，３０ａ，３０ｂ…カバー３１…下面
３１ａ〜３１ｃ…対向面
４０…ゲル
ｈａ１〜ｈｃ１…保護高さ
ｈａ２〜ｈｃ２…部品高さ

Claims

複数の電子部品（１２〜１４）と、
前記複数の電子部品がそれぞれ底面（２１）上に配置されて収容されるケース（２０，２０ａ）と、
前記ケース内に充填されるゲル（４０）と、
前記底面に対して対向するように前記ケースに組み付けられるカバー（３０，３０ａ）と、
を備え、
前記底面のうち前記電子部品が配置される面を配置面（２１ａ〜２１ｃ）、前記底面に対向するカバーの面（３１）のうち前記配置面に対向する面を対向面（３１ａ〜３１ｃ）、前記電子部品の電気的接続部を保護するために必要最小限となる前記ゲルの前記配置面からの高さを保護高さ（ｈａ１〜ｈｃ１）、前記電子部品を配置するために必要最小限となる前記対向面の前記配置面からの高さを部品高さ（ｈａ２〜ｈｃ２）、として電子部品ごとに定義するとき、
前記ケースおよび前記カバーは、
前記保護高さが前記部品高さを超える電子部品に対する前記配置面と前記対向面との距離が、前記保護高さに等しくなり、前記保護高さが前記部品高さ以下になる電子部品に対する前記配置面と前記対向面との距離が、前記部品高さに等しくなるように形成され、
前記ゲルは、複数の前記対向面に接触するまで充填されることを特徴とする電子装置。
前記カバーは、全ての前記配置面が同一平面に位置するように前記各対向面がそれぞれ配置されて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。
前記カバーには、前記ゲルを注入する注入孔（３２）が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
複数の電子部品（１２〜１４）と、
前記複数の電子部品がそれぞれ底面（２１）上に配置されて収容されるケース（２０ｂ）と、
前記ケース内に充填されるゲル（４０）と、
前記底面に対して対向するように前記ケースに組み付けられるカバー（３０ｂ）と、
を備え、
前記底面のうち前記電子部品が配置される面を配置面（２１ａ〜２１ｃ）、前記電子部品の電気的接続部を保護するために必要最小限となる前記ゲルの前記配置面からの高さを保護高さ（ｈａ１〜ｈｃ１）、として電子部品ごとに定義するとき、
前記ゲルの上面と前記カバーとの間には所定の隙間（Ｓ）が形成され、
前記ケースは、前記配置面と前記ゲルの上面（４０ａ）との距離が、前記保護高さに等しくなるように形成されることを特徴とする電子装置。