JP2023116854A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布禁止領域Ｎ１への防湿コーティング剤の付着を防止しつつ防湿コーティング剤の塗布による電解コンデンサ２８，２９の耐振性向上を図る。
【解決手段】回路基板３の中心線Ｍに沿って一方の系統の３個の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが一列に並び、同様に他方の系統の３個の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが一列に並ぶ。２つの列の間の塗布領域Ｃ４にスプレーガンで防湿コーティング剤が吹きかけられる。防湿コーティング剤の塗布により電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが基板表面に固定され、耐振性が向上する。電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが一列に壁状に並んでいるので、塗布禁止領域Ｎ１への防湿コーティング剤の付着が抑制される。
【選択図】図３

Description

この発明は、基板表面からの突出高さが低いチップ部品と該チップ部品よりも基板表面からの突出高さが高い背高部品とを含む電子部品が回路基板に実装されてなる電子装置に関する。

電子装置の筐体内に配置される回路基板の防湿のために、防湿用コーティング剤を回路基板に塗布することがある。特許文献１には、この防湿用コーティング剤を、基板表面に起立した状態で実装された電解コンデンサの基部全周に亘って塗布することで、基板表面における電解コンデンサの振動抑制を図った構成が開示されている。

特開２００１－２２３１３０号公報

防湿用コーティング剤は、一般に、スプレーとして基板に吹きかけることで塗布されるが、上記特許文献１のように電解コンデンサの基部の全周に塗布しようとすると、作業時間が長くなり、好ましくない。特に、複数個の電解コンデンサが回路基板に設けられる場合に、それぞれの全周を回るようにスプレーガンによる塗布作業が必要であり、作業時間が長くなる。

本発明の一つの態様は、基板表面からの突出高さが低いチップ部品と該チップ部品よりも基板表面からの突出高さが高い背高部品とを含む電子部品が実装された回路基板が筐体に収容されてなる電子装置において、
複数の背高部品が列をなすように配置されており、
この部品列の片側において基板表面から背高部品の基部に亘る塗布領域に防湿用コーティング剤が吹きかけられている。

本発明の構成によれば、複数の背高部品を列とした部品列の片側で複数の背高部品に対してまとめて防湿用コーティング剤の塗布を行うことができ、効率良く背高部品の耐振性向上を図ることができる。

本発明の一実施例の電子装置であるパワーステアリング装置用電動アクチュエータ装置の分解斜視図。 展開した状態の回路基板を示す平面図。 塗布領域をハッチングで、塗布禁止領域をクロスハッチングで、それぞれ示した説明図。 スプレーガンを用いた塗布の説明図。 電解コンデンサにおけるコーティング剤付着箇所を示した斜視図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

初めに、この発明の一実施例となる電子装置の全体的構成を簡単に説明する。一実施例においては、図１に示す自動車の電動パワーステアリング装置の電動アクチュエータ装置１０１に本発明が適用される。なお、この電動アクチュエータ装置１０１の基本的な構成は、例えば特開２０２０－１４８６３９号公報に開示されているので、ここでは必要最小限の説明に留める。

図１は、電動パワーステアリング装置において図示せぬステアリング機構に操舵補助力を与える電動アクチュエータ装置１０１の分解斜視図である。この電動アクチュエータ装置１０１は、円筒形状のモータ部１と、インバータ・パワーモジュール２と、略Ｕ字形に折り曲げられた多層回路基板からなる回路基板３と、複数のコネクタを一体に集合させたコネクタ部材４と、これらのインバータ・パワーモジュール２、回路基板３、コネクタ部材４を覆うように、上記モータ部１の一端部に取り付けられるモータカバー５と、を備えている。

モータ部１は、三相交流モータが円筒状のハウジング７の内部に収容されたものであり、ハウジング７の先端面から突出した回転軸６の先端にギヤないしスプライン等の連結部６ａを有し、この連結部６ａを介してステアリング機構に連結される。モータは、三相の永久磁石型ブラシレスモータであり、ステータが三相のコイルを備え、ロータの外周面に永久磁石が配置されている。またモータは、冗長性を与えるために、２系統のコイルおよび対応する永久磁石を備えている。

連結部６ａとは反対側となるハウジング７の一端部は、外周縁の一部が半径方向へ延びた馬蹄型の輪郭を有する底壁部７ａとして構成されており、この底壁部７ａを覆うように、該底壁部７ａに対応した馬蹄型の輪郭を有するモータカバー５が取り付けられる。そして、底壁部７ａとモータカバー５との間に構成される空間内に、インバータ・パワーモジュール２と回路基板３とコネクタ部材４とが回転軸６の軸方向に重ねて収容されている。ここで、モータの各コイルの両端部は、それぞれコイル端子部９として底壁部７ａを貫通してモータカバー５側へ突出しており、それぞれインバータ・パワーモジュール２の対応する端子にＴＩＧ溶接等で接続される。

インバータ・パワーモジュール２は、モータを駆動する２つのインバータモジュール２Ａと、コイルの中性点リレーとなるリレーモジュール２Ｂと、を含み、これら三者が回転軸６を囲む略Ｕ字形をなすように配置されている。そして、これらのインバータモジュール２Ａおよびリレーモジュール２Ｂが、押さえ部材２Ｃを介してモータ部１の端面に固定されている。また、これらのインバータモジュール２Ａおよびリレーモジュール２Ｂは、複数のピン状の端子１０を備えている。これらの端子１０は、回転軸６の軸方向に沿って回路基板３へ向かって延びており、回路基板３のスルーホール１１を貫通した上で個別のはんだ付けによって回路基板３の配線に導通接続される。

コネクタ部材４は、回転軸６の軸方向に沿った同じ方向を指向する３つのコネクタを備えている。詳しくは、中央に位置する電源用コネクタ４ａと、ステアリング機構側に配置されるセンサ類（例えば舵角センサやトルクセンサなど）からの信号が入力されるセンサ入力用コネクタ４ｂと、車内の他の制御機器との間で通信（例えばＣＡＮ通信）を行うための通信用コネクタ４ｃと、を備えている。これらのコネクタ４ａ，４ｂ，４ｃは、モータカバー５の開口部８を通して外部へ突出している。

回路基板３は、多層のプリント配線基板、例えば８層の金属箔層（例えば銅箔層）を備えたいわゆる８層構造のプリント配線基板から構成されている。この多層プリント配線基板は、片面もしくは両面に金属箔層を備えた例えばガラスエポキシからなる何層かの基材をプリプレグ（接着剤層）を介して積層し、かつ加熱加圧して一体化することにより構成されている。そして、所望の回路パターンが、各金属箔層のエッチングならびに積層方向に延びるビアの形成によって構成されている。

回路基板３は、略Ｕ字形に折り曲げた形でもってハウジング７の底壁部７ａとコネクタ部材４との間に配置される。回路基板３は４本のねじ１２を介してハウジング７に固定される。またコネクタ部材４は４本のねじ１３を介して回路基板３に固定される。

図２は、回路基板３を展開した状態で示している。回路基板３は、インバータ・パワーモジュール２を介したモータの駆動のために相対的に大きな電流が流れる電子部品群を実装したパワー系基板となる第１リジッド部２１と、相対的に小さな電流が流れる制御系電子部品を実装した制御系基板となる第２リジッド部２２と、両者間の基材の層数を削減したフレキシブル部２３と、を備えている。そして、回路基板３は、これらの第１リジッド部２１と第２リジッド部２２とが回転軸６の軸方向に互いに重なり合った形となるようにフレキシブル部２３が撓み変形した状態でもって、筐体となるハウジング７とモータカバー５との間に収容されている。折り曲げ状態となった第１リジッド部２１と第２リジッド部２２とは、各々に実装された電子部品が互いに接触しない程度の距離だけ離れているとともに、各々平面状態を保ちつつ互いに平行となった状態でもって支持されている。

図２に示すように回路基板３に配置される多数の電子部品は、主に折り曲げ状態で内側となる回路基板３の第１面３Ａに、リフローはんだ付けによって表面実装されている。すなわち、多層印刷基板からなる回路基板３の表層の金属箔層に各々の電子部品を接続するためのランド部を形成しておき、ソルダレジストの塗布を行った後に、これらのランド部に、マスキングを用いた印刷技術によりクリームはんだを印刷する。そして、電子部品をそれぞれ所定箇所に搭載した後、炉内で回路基板３を加熱し、はんだを溶融させることで、はんだ付けする。なお、一部の電子部品は第１面３Ａとは反対側となる第２面に搭載されているが、これらも同時にリフローはんだ付けされる。

ここで、回路基板３に実装される電子部品としては、基板表面からの突出高さが低いチップ部品と該チップ部品よりも基板表面からの突出高さが高い背高部品とを含んでいる。チップ部品は、ＣＰＵ２５やＭＯＳ－ＦＥＴ２６あるいは回転センサ２７に代表され、扁平な樹脂パッケージを有する部品である。背高部品は、電解コンデンサ２８，２９に代表されるように、取付面の寸法（矩形であればその一辺の長さ、円形であれば直径）に対して基板表面からの突出高さが相対的に大きい（つまり両者の比が１よりも大）部品である。電解コンデンサ２８は、矩形のケースを有するコイル３０と組み合わされてフィルタ部を構成している。電解コンデンサ２９は、電源コンデンサ部として、Ｕ，Ｖ，Ｗの三相に対応した３つの電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃを含んでいる。なお、フィルタ部のコイル３０は比較的に大型の部品であるが、扁平形状であり、かつ電解コンデンサ２８，２９よりも突出高さが低いことから、耐振性は特に問題とならず、従って背高部品には分類されない。

上述したように、モータは、冗長性を与えるために、２系統のコイルおよび対応する永久磁石を備えている。これに対応して、モータを駆動する制御・駆動回路も冗長性を有するように２系統の回路を含んでいる。回路基板３においては、２系統の回路が同様の特性を有するように、図２に示す回路基板３の長手方向に沿った中心線Ｍを挟んでほぼ対称となるように、個々の系統の構成部品ならびに配線パターンが対となった形で配置されている。従って、回路基板３全体としては、２つのフィルタ部（コイル３０および電解コンデンサ２８）および電解コンデンサ部となる計６個の電解コンデンサ２９を備えている。

電解コンデンサ２８，２９は、いわゆるアルミ電解コンデンサであって、図５に例示するように、円筒形のアルミニウム製ケースを有するコンデンサ本体３１と、表面実装のためにコンデンサ本体３１の一端部に取り付けられた合成樹脂製の台座３２と、を備えている。台座３２は、四角形の底面を有する板状の座部３２ａと、この座部３２ａの４つの角部のそれぞれに設けられた計４つの支持片３２ｂと、を備えている。４つの支持片３２ｂの内側に円筒形のコンデンサ本体３１が嵌合しており、起立状体にコンデンサ本体３１が支持されている。なお、図示しない一対の端子が台座３２の下部から導出されており、この一対の端子が回路基板３のランド部にはんだ付けされることによって電解コンデンサ２８，２９が回路基板３上に取り付けられている。

図２に示すように、各系統の電源コンデンサ部における３個の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃは、中心線Ｍに沿うような形で一列に並んで配置されている。隣接する２つの電解コンデンサ２９の間（つまり、電解コンデンサ２９Ａと電解コンデンサ２９Ｂの間，および、電解コンデンサ２９Ｂと電解コンデンサ２９Ｃとの間）の隙間は十分に小さく設定されている。そして、一方の系統の３個の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃと、他方の系統の３個の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃと、が中心線Ｍを挟んで互いに対向するように対称に配置されている。換言すれば、６個の電解コンデンサ２９が２列に並ぶように配列されている。中心線Ｍを挟んで対向する２つの電解コンデンサ２９の間には、他の電子部品（チップ部品等）は存在しない。また中心線Ｍを挟んで対向する２つの電解コンデンサ２９の間の間隔は、回路基板３の長手方向の端部に位置する２つの電解コンデンサ２９Ａの間隔が最も大きく、電解コンデンサ２９Ｂ、電解コンデンサ２９Ｃの順に間隔が小さくなっていくが、いずれも比較的に小さく、例えば２つの電解コンデンサ２９Ａの間にも電解コンデンサ２９の１個分程度のスペースがあるだけである。

また、フィルタ部の電解コンデンサ２８については、一方の系統の電解コンデンサ２８と他方の系統の電解コンデンサ２８とが中心線Ｍを挟んで対称に配置されており、従って、中心線Ｍと直交する方向に２つの電解コンデンサ２８が列をなすように並んでいる。この電解コンデンサ２８は、それぞれコイル３０とＭＯＳ－ＦＥＴ２６との間に配置されている。

図３は、図２に示した回路基板３について、防湿コーティング剤を塗布した領域をハッチングを施して示した説明図である。ここでは要部である第１リジッド部２１のみを示す。防湿コーティング剤の塗布は、図示例では、回路基板３をハウジング７に組み付ける前に、展開状態で行われる。防湿コーティング剤を塗布した領域は、例えば、領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に大別される。また、図３には、さらに、防湿コーティング剤の付着が好ましくない領域（塗布禁止領域と呼ぶ）をクロスハッチングを施して示してある。この塗布禁止領域は、主に、後工程ではんだ付けが必要な箇所や接触による電気的導通が必要な箇所等に対応する。図示例では、インバータモジュール２Ａおよびリレーモジュール２Ｂの複数の端子１０に対応したスルーホール１１の周囲（符号Ｎ１，Ｎ２で示す）やグラウンド配線の一部となる回路基板３取付用のねじ１２，１３が通る取付孔の周囲（符号Ｎ３で示す）が塗布禁止領域となっている。またフレキシブル部２３全体も塗布禁止領域（符号Ｎ４で示す）となっている。

防湿コーティング剤の塗布領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の中で、領域Ｃ１（図示せず）は、第２リジッド部２２におけるＣＰＵ２５や他の小型の部品を覆うように第２リジッド部２２に広く設けられている。領域Ｃ２は、第１リジッド部２１の中心部において回転センサ２７を覆う比較的小さな範囲に設けられている。これらの領域Ｃ１，Ｃ２は、背高部品の耐振性を意図したものではなく、防湿コーティング剤の本来の目的である防湿および部品保護のために設けられている。これに対し、塗布領域Ｃ３，Ｃ４の防湿コーティング剤は、防湿に加えて背高部品である電解コンデンサ２８，２９の固定（耐振性向上）を目的として設けられている。

塗布領域Ｃ３は、中心線Ｍと直交する方向に列をなすように並んだ２つの電解コンデンサ２８に対して、これら電解コンデンサ２８の列の片側において基板表面から電解コンデンサ２８の基部に亘る範囲に防湿用コーティング剤をスプレーガンで吹きかけることにより形成されており、図３に示すように、ＭＯＳ－ＦＥＴ２６やフレキシブル部２３寄りの小型部品を部分的に覆う範囲に設けられている。

このように防湿コーティング剤を電解コンデンサ２８の列の片側に塗布することで、矩形の台座３２の少なくとも１つの辺が防湿コーティング剤を介して回路基板３に堅固に固定されることとなり、背高部品である電解コンデンサ２８の耐振性が向上する。この塗布領域Ｃ３での塗布は、スプレーガンを用いて一回で行うことができ、２個の電解コンデンサ２８をまとめて直線的な塗布で処理できるので、作業効率が高い。また、台座３２の全周には防湿コーティング剤が存在せず、少なくとも一部の辺が露出したままとなるので、電解コンデンサ２８の防爆のためのガス放出経路が確保される。つまり台座３２の矩形の底面の一辺に沿って防湿用コーティング剤が吹きかけられており、この辺とは反対側となる辺には防湿用コーティング剤が付着していない。

塗布領域Ｃ４は、２列に並んだ計６個の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃに対して、２列の部品列に挟まれた領域に設けられている。２列の部品列の間の全体が塗布領域Ｃ４となっている。従って、一方の列の３個の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃについて、部品列の片側において基板表面から電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃの基部に亘る範囲に防湿用コーティング剤が吹きかけられており、同様に他方の列の３個の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃについても、部品列の片側において基板表面から電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃの基部に亘る範囲に防湿用コーティング剤が吹きかけられている。

例えば、図４に示すように、単一のスプレーガン３５を２列の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃの列の間に配置し、中心線Ｍと並行にスプレーガン３５を動かしながら帯状に塗布していくことで、塗布領域Ｃ４を形成することができる。従って、６個の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃに対する防湿コーティング剤の塗布作業をまとめて簡単に行うことができる。

ここで、各々３個の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃの列を挟んで塗布領域Ｃ４と反対側には塗布禁止領域Ｎ１が位置しているが、３個の電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが壁状をなすように連続して配置されているので、スプレーガン３５による塗布作業中に、電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃによって防湿コーティング剤の飛沫が遮られ、塗布禁止領域Ｎ１に防湿コーティング剤が付着することがない。換言すれば、電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃの列を挟んで塗布禁止領域とは反対側となる側に防湿コーティング剤の塗布を行うことで、塗布禁止領域における意図しない防湿コーティング剤の付着を回避できる。

このように防湿コーティング剤を電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃの列の片側に塗布することで、矩形の台座３２の少なくとも１つの辺が防湿コーティング剤を介して回路基板３に堅固に固定されることとなり、背高部品である電解コンデンサ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃの耐振性が向上する。この塗布領域Ｃ４での塗布は、スプレーガン３５を用いて一回で行うことができ、６個の電解コンデンサ２９をまとめて直線的な塗布で処理できるので、作業効率が高い。また、台座３２の全周には防湿コーティング剤が存在せず、少なくとも一部の辺が露出したままとなるので、電解コンデンサ２９の防爆のためのガス放出経路が確保される。つまり台座３２の矩形の底面の一辺に沿って防湿用コーティング剤が吹きかけられており、この辺とは反対側となる辺には防湿用コーティング剤が付着していない。

図５は、部品列の片側から防湿コーティング剤がスプレーガンによって吹きかけられた電解コンデンサ２８，２９を示した斜視図であり、電解コンデンサ２８，２９の一方の側に防湿コーティング剤が付着しており、矩形をなす台座３２の１つの辺に沿って台座３２と基板表面との境界を覆う防湿コーティング剤層３７が形成される。また台座３２とコンデンサ本体３１との接触部にも同様に防湿コーティング剤層３８が形成される。つまり、台座３２とコンデンサ本体３１との接触部も塗布領域Ｃ３，Ｃ４に含まれている。従って、防湿コーティング剤の塗布によって台座３２が回路基板３に堅固に支持されると同時に、コンデンサ本体３１が台座３２に堅固に支持されることとなり、例えば車両走行中の加振入力による電解コンデンサ２８，２９の振動が抑制される。

以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例では、背高部品として台座３２を備えた電解コンデンサ２８，２９を例に説明したが、この発明は、電解コンデンサ以外の背高部品や台座３２を具備しない電解コンデンサにも適用が可能である。また電動アクチュエータ装置１０１以外の電子装置であってもよい。また、ハウジングに回路基板を取り付けた後に防湿コーティング剤の塗布を行うものであってもよい。

３…回路基板、７…ハウジング、２８，２９…電解コンデンサ、３１…コンデンサ本体、３２…台座、３５…スプレーガン、Ｃ３，Ｃ４…塗布領域、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３…塗布禁止領域。

Claims (7)

1. 基板表面からの突出高さが低いチップ部品と該チップ部品よりも基板表面からの突出高さが高い背高部品とを含む電子部品が実装された回路基板が筐体に収容されてなる電子装置において、
   複数の背高部品が列をなすように配置されており、
   この部品列の片側において基板表面から背高部品の基部に亘る塗布領域に防湿用コーティング剤が吹きかけられている、電子装置。
2. 上記背高部品は、基板表面に起立した状態に取り付けられた電解コンデンサである、
   請求項１に記載の電子装置。
3. 上記電解コンデンサは、円筒形のコンデンサ本体と、底面が矩形をなす合成樹脂製の台座と、からなり、上記コンデンサ本体と上記台座との接触部の少なくとも一部を上記塗布領域が含んでいる、
   請求項２に記載の電子装置。
4. 上記台座の矩形の底面の一辺に沿って上記防湿用コーティング剤が吹きかけられており、この辺とは反対側となる辺には上記防湿用コーティング剤が付着していない、
   請求項３に記載の電子装置。
5. 上記背高部品の列を挟んで上記塗布領域とは反対側の基板表面に、上記防湿用コーティング剤の付着が好ましくない領域が存在する、
   請求項１～４のいずれかに記載の電子装置。
6. 複数の背高部品がそれぞれ列をなす２列の部品列を備え、
   これら２列の部品列に挟まれて上記塗布領域が位置する、
   請求項１～５のいずれかに記載の電子装置。
7. ２列の部品列に挟まれた領域の全体に上記防湿用コーティング剤が吹きかけられている、
   請求項６に記載の電子装置。

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