JP5066897B2 - 電装品ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、電装品ユニットに関し、特に基板と電子部品をモールド材で被覆する技術に関する。
空気調和機を構成する室外機は一般に屋外に設置されるため、室外機の内部に取り付けられる電装品ユニットは雨水が接触しないよう、外部と遮断された空間に配置する必要があり、配置自由度が低かった。また、環境によっては潮風による腐食から電子部品を保護するために電装品ユニットをケーシングする必要があった。
このような問題を解決する手法として、特許文献1及び2に記載の技術を用いることが考えられる。特許文献1には、電子回路が形成された基板と、当該基板に装着された電子部品とを樹脂封止する技術が開示されている。また、特許文献2には、電子回路が形成された基板と、当該基板に装着された電子部品とを樹脂封止するにあたり、樹脂封止に適さない電子部品をカバーで覆ったうえで、カバー以外を樹脂封止する技術が開示されている。
特開2006−190726号公報 特開2004−111435号公報
しかしながら、特に製造コストを低減するという観点において、特許文献1及び2の技術にはなお工夫の余地があった。
そこで、本発明は、製造コストを低減できる電装品ユニットを提供することを目的とする。
本発明に係る電装品ユニットの第1の態様は、基板(1)と、前記基板上に設けられる複数の電子部品(31〜35,41,42,43)と、前記複数の電子部品及び前記基板の少なくとも一部を被覆する絶縁性のモールド材(5)と、前記モールド材を介して前記基板に取り付けられる導電性の放熱器(61,62)とを備え、前記放熱器は前記基板の法線方向において前記複数の電子部品の一部のみと対面し、前記放熱部は前記基板に平行な平行方向において前記モールド材に接触し、前記法線方向における前記モールド材の厚みは、前記放熱器と前記基板との間の方が、前記放熱器と前記平行方向で接触する部分よりも薄い。
本発明に係る電装品ユニットの第2の態様は、第1の態様にかかる電装品ユニットであって、前記基板上に設けられ、内部気圧に起因して開き、内部気体を外部に放出する防爆弁を有するコンデンサ(33)を更に備え、前記モールド材は、前記防爆弁の一部を除いて、前記コンデンサ及び前記基板の少なくとも一部を被覆する。
本発明に係る電装品ユニットの第3の態様は、第1又は第2の態様にかかる電装品ユニットであって、前記基板上に設けられる電子部品(31〜35,41,42,43)と、前記基板を外部に取り付けるための取付部品(71)を更に備え、前記モールド材は前記複数の電子部品及び前記基板の少なくとも一部及び前記取付部品の一部を被覆し、前記基板と前記取付部品とを固定する。
本発明に係る電装品ユニットの第4の態様は、第1又は第2の態様にかかる電装品ユニットであって、前記モールド材は、外部に取り付けるための取付構造(52)を有する。
本発明に係る電装品ユニットの第5の態様は、第1から第4のいずれか一つの態様にかかる電装品ユニットであって、前記基板上に設けられるコネクタ(21)と、前記コネクタと接続するリアクトル(64)とを更に備え、前記モールド材は、前記コネクタの接続部分を除いて、前記コネクタ及び前記基板を被覆し、且つ前記リアクトルを保持する保持構造(53)を有する。
本発明に係る電装品ユニットの第6の態様は、第5の態様に係る電装品ユニットであって、前記保持構造は、前記リアクトルの一部に引っ掛ける爪形状を有している。
本発明に係る電装品ユニットの第7の態様は、第1から第6のいずれか一つの態様にかかる電装品ユニットであって、前記モールド材は、前記複数の電子部品の少なくともいずれか一つの放熱を促す放熱構造(54)を有する。
本発明に係る電装品ユニットの第8の態様は、第7の態様に係る電装品ユニットであって、前記放熱構造は、櫛形のフィン形状を有している。
本発明に係る電装品ユニットの第9の態様は、第1から第8のいずれか一つの態様にかかる電装品ユニットであって、前記複数の電子部品は、前記基板上に設けられる第1電子部品(35)と、前記基板のうち前記第1電子部品が設けられた面に設けられ、前記法線方向で前記第1電子部品の少なくとも一部と重なる第2電子部品(41,43)とを有し、前記モールド材は、絶縁性を有し、前記第1電子部品と前記第2電子部品とから成る間隙を充填する
本発明に係る電装品ユニットの第1の態様によれば、導電性の放熱器と電子部品が設けられた基板との間でモールド材が絶縁材の機能を兼任するので、別途に絶縁材が設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
本発明に係る電装品ユニットの第2の態様によれば、防爆弁の一部はモールド材が被覆されていないので、その部分のモールド材の強度が低下する。従って、コンデンサの内部圧力が高まったときに動作する防爆弁の保護機能を確保することができる。
本発明に係る電装品ユニットの第3の態様によれば、モールド材を用いて取付部品と基板とを固定するので、取付部品と基板とを固定する工程や部品が不要となり、製造コストを低減できる。
本発明に係る電装品ユニットの第4の態様によれば、別途に取付部品を作成する必要がないので、製造コストを低減することができる。
本発明に係る電装品ユニットの第5の態様によれば、他の電子部品に比べて重量の重いリアクトルであっても、モールド材によって保持して基板に装着できるので、例えば別途に設けられたリアクトルをハーネス等で基板に接続する場合と比べて、電装品ユニットを小型化でき、ひいては製造コストを低減できる。また、リアクトルと基板を別個に取り付ける必要がないので、電装品ユニットの配置自由度を向上することができる。
本発明に係る電装品ユニットの第6の態様によれば、請求項5に記載の電装品ユニットの実現に寄与する。
本発明に係る電装品ユニットの第7の態様によれば、モールド材で放熱構造を形成するので、別途に放熱器を設ける必要がない。従って、製造コストを低減することができる。
本発明に係る電装品ユニットの第8の態様によれば、請求項7に記載の電装品ユニットの実現に寄与する。
本発明に係る電装品ユニットの第9の態様によれば、第1電子部品と第2電子部品との間が絶縁性のモールド材で充填されているので、第1電子部品と第2電子部品間の距離を短縮して配置でき、電装品ユニットを小型化でき、ひいては製造コストを低減できる。
以下、本発明に係る実施の形態について図を参照して説明する。なお、同一符号は同一又は相当部分を示し、重畳する説明は省略する。
(第1の実施の形態)
図1は第1の実施の形態に係る電装品ユニットの断面図である。本電装品ユニットは、基板1と、コネクタ2と、挿入型電子部品31,32と、表面実装型電子部品41と、ベアチップ42と、伝熱部材61と、放熱部品62とを備えている。
基板1には図示せぬ電子回路(配線等)が形成されている。
挿入型電子部品31,32は、それぞれ自身に取り付けられたリード端子を基板1のスルーホール(図示せず)に挿入して半田付けし、基板1に実装する電子部品である。
コネクタ2は図示せぬ外部装置と電気的に接続するためのものである。図1においては、一例としてコネクタ2が挿入型電子部品として基板1に実装されている。
表面実装型電子部品41及びベアチップ42は、基板1の片面のみを用いて実装することができる。表面実装型電子部品41は、例えばリフロー半田を用いて基板1に実装されている。ベアチップ42は、例えばワイヤボンディング技術により基板1に実装されている。なお、ワイヤボンディング技術に限らず、TAB(Tape Automated Bonding)技術やフリップチップボンディング技術等で実装されてもよい。
モールド材5は、例えば熱硬化性樹脂であって、基板1と、コネクタ2と、挿入型電子部品31,32と、表面実装型電子部品41と、ベアチップ42とを一体で被覆している。なお、コネクタ2の外部装置との接続部は被覆されていない。
このような構成は、例えば、コネクタ2、挿入型電子部品31,32、表面実装型電子部品41、ベアチップ42が実装された基板1を、モールド材5の形状を型取った金型に搭載し、モールド材5を流し込んで熱硬化させて実現することができる。なお、以下の説明において、モールド材5による被覆方法は、モールド材5の形状を型取った金型を用いて実現されるものとし、繰り返し説明することを避ける。
伝熱部材61は、金属(例えば銅)によって構成される部材であり、ベアチップ42が発生する熱を効率よく放熱部品62に伝達するためのものである。伝熱部材61は、ベアチップ42が実装されている基板1の面とは反対の面で、ベアチップ42の略直下の部分にモールド材5を介して、例えばねじ止めされている。なお、伝熱部材61をねじ止めにより基板1に取り付ける場合であれば、基板1に設けられたねじ穴(図示せず)はモールド材5によって被覆されない。
放熱部品62はベアチップ42が発生する熱を外気に放熱する部品(例えば液冷ジャケットやヒートシンク)であり、伝熱部材61、モールド材5をこの順で介して基板1と、例えばねじ止めされている。なお、伝熱部材61及び放熱部品62からなる部分を導電性の放熱器と把握することができる。
ここで、ベアチップ42が実装されている基板1の裏面部分には、通常、基板面積を有効利用するために例えば配線パターンが形成されており、金属製の伝熱部材61を取り付ける場合は、基板1と伝熱部材61との間に絶縁材を設ける必要がある。
第1の実施の形態に係る電装品ユニットにおいては、導電性の伝熱部材61とベアチップ42が設けられた基板1との間でモールド材5が絶縁材の機能を兼任するので、別途に絶縁材が設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
なお、導電性の伝熱部材61は必ずしも必要ではない。放熱部品62の表面が導電性の材料(例えば金属)により構成されている場合は、本構成が適用できる。
なお、一般的にモールド材5の熱伝導係数は金属製の伝熱部材61に比べて小さいため、モールド材5のうち、伝熱部材61と基板1との間に介在する部分の厚みは、他の部分に比べて薄いことが望ましい。但し、基板1と伝熱部材61との間の絶縁性を保持する必要があることは言うまでもない。
(第2の実施の形態)
図2(a)〜(c)は第2の実施の形態に係る電装品ユニットの一部の断面図である。本電装品ユニットは、基板1と、電解コンデンサ33と、モールド材5とを備えている。なお、基板1上には他の電子部品が実装されているが、第2の実施の形態の本質とは異なるため、図示を省略している。
図2(a)〜(c)に示すように、電解コンデンサ33は例えば挿入型電子部品である。即ち、電解コンデンサから取り出されたリード線が基板1のスルーホールを貫通しており、当該リード線が半田付けされて基板1に実装されている。そして、電解コンデンサ33の上部には、内部の電解液がガス化して内部気圧が高まったときに、電解コンデンサが爆発することを防ぐ防爆弁が設けられている。防爆弁は、内部圧力に起因して開き、内部のガスを外部に放出する。
モールド材5は電解コンデンサ33の防爆弁の機能を確保する構造51を有して、基板1と電解コンデンサ33とを一体で被覆している。
そして、図2(a)〜(c)は、防爆弁の機能を確保する構造51として、それぞれ異なる構造を例示している。
図2(a)を参照して、モールド材5は、電解コンデンサ33の上部(防爆弁)を除いて基板1及び電解コンデンサ33を一体で被覆している。防爆弁上にはモールド材5が被覆されていないので、防爆弁の機能を確保することがきる。
図2(b)を参照して、モールド材5は、電解コンデンサ33の上部(防爆弁)の一部を除いて基板1及び電解コンデンサ33を被覆している。例えば、電解コンデンサ33の上部を被覆するモールド材5には、長尺上のスリットや複数の孔が設けられている。即ち、防爆弁の一部はモールド材5が被覆されていないので、その部分のモールド材5の強度が低下する。よって、電解コンデンサ33の内部圧力が高まったときにモールド材5も含めて防爆弁を開くことができ、防爆弁の機能を確保することができる。
図2(c)を参照して、電解コンデンサ33の上部(防爆弁)を被覆するモールド材5の厚みは、他の部分に比べて薄く形成されている。防爆弁上を被覆するモールド材5の厚みは薄いので、この部分の強度を低くすることができる。よって、電解コンデンサ33の内部圧力が高まったときにモールド材5も含めて防爆弁を開くことができ、防爆弁の機能を確保することができる。
(第3の実施の形態)
図3(a),(b)は第3の実施の形態に係る電装品ユニットの断面図である。まず、図3(a)に示す電装品ユニットについて説明する。本電装品ユニットは、基板1と、コネクタ2と、挿入型電子部品31,32と、表面実装型電子部品41と、取付部品71とを備えている。
取付部品71は、基板1の端部でモールド材5によって基板1と固定されており、当該取付部品71を用いて本電装品ユニットを外部に取り付けることができる。取付部品71は、基板1に垂直な断面で例えば略S字状の形状を有しており、取付部品71に設けられたねじ孔(図示せず)を介してねじ72により外部に取り付けることができる。
モールド材5は、コネクタ2の接続部を除いて、基板1と、コネクタ2と、挿入型電子部品31,32と、表面実装型電子部品41と、取付部品71のうち基板1と接する部分の周囲とを一体で被覆している。
以上のように、取付部品71と基板1とがモールド材5によって固定されているので、取付部品71と基板1とを固定する工程や部品が不要となり、製造コストを低減することができる。また、取付部品71により電装品ユニットを容易に外部に取り付けることができるので、電装品ユニットを搭載する製品の生産性を向上することができる。なお、取付部品71の形状は略S字形状に限らない。例えば、外部に引っ掛けるための爪形状であってもよい。
次に、図3(b)に示す電装品ユニットについて説明する。本電装品ユニットは図3(a)に示す電装品ユニットと比較して、取付部品71の機能をモールド材5が兼用している。具体的に、モールド材5はコネクタ2の接続部分を除いて、コネクタ2と、挿入型電子部品31,32と、表面実装型電子部品41とを一体で被覆すると共に、外部と引っ掛けるための爪形状の取付構造52を有している。また、当該取付構造52の部分に外部と固定するためのねじ穴を設けていても良い。
従って、本電装品ユニットによれば、取付部品71が不要となるので、さらに製造コストを低減することができる。なお、取付構造52の形状は爪形状に限らず、例えばS字形状であってもよいし、外部と固定する方法もねじ止めに限らない。
(第4の実施の形態)
図4(a)、(b)は第4の実施の形態に係る電装品ユニットの断面図である。通常、他の電子部品に比べて重量の重いリアクトルはハーネス等を介して基板と電気的に接続し、リアクトルは別個に外部に取り付けている。第4の実施の形態ではこのリアクトルを基板1に実装することができる。
まず、図4(a)に示す電装品ユニットについて説明する。リアクトル64は、例えば挿入型電子部品であり、リード線を介して基板1と電気的に接続されている。リアクトル64は、一例として、他の電子部品(コネクタ2等)が実装されている面ではなく、その裏面に実装されている。
そして、モールド材5がリアクトル64と基板1との間及びリアクトル64の側面を被覆している。なお、リアクトル64と基板1との間に介在するモールド材5は絶縁材として機能するとともに、リアクトル64による接触から基板1を保護している。即ち、基板1のうち、リアクトル64の位置に対応する部分にも電子回路等を形成することができる。また、モールド材5によってリアクトル64を基板1に固定することができるので、ハーネスを介してリアクトル64と基板1を接続する必要がなく、製造コストを低減することができる。また、リアクトル64を別個に外部に固定する必要がないので、本電装品ユニットの配置自由度を向上することができる。
次に、図4(b)に示す電装品ユニットについて説明する。コネクタ21はリアクトル64と電気的に接続するための接続部品であり、例えば挿入型電子部品として基板1に実装されている。
モールド材5はコネクタ2,21の接続部を除いて、基板1と、コネクタ2,21、挿入型電子部品31,32、表面実装型電子部品41とを一体で被覆している。また、モールド材5は、後述するリアクトル64の突部と嵌合する(引っ掛ける)爪形状のリアクトル保持構造53を有している。
リアクトル64には、先端にコネクタ21と接続されるべきコネクタ22を有するリード線64aが取り付けられている。そして、リアクトル64は、基板1と平行な方向に張り出した突部を有している。そして、当該突部が爪形状のリアクトル保持構造53と嵌合して、リアクトル64が固定されている。
このような構成は、基板1上にコネクタ2,21,挿入型電子部品31,32,表面実装型電子部品41を実装した上で、コネクタ2,21の接続部を除いて、リアクトル保持構造53を有するモールド材5を形成し、最後にリアクトル64を基板1に取り付け、コネクタ21,22を相互に接続することで実現される。
以上のように、リアクトル64をリアクトル保持構造53及びコネクタ21,22により保持することができる。
また、リアクトル保持構造53はこれに限らず、図4(c)に示すような構造であってもよい。図4(c)は、リアクトル64及びリアクトル保持構造53を示す図である。リアクトル64は、基板1と平行な方向に張り出した矩形状の鍔部を有している。
モールド材5はリアクトル64と基板1との間に介在し、リアクトル64の鍔部と嵌合する(引っ掛ける)爪形状のリアクトル保持構造53を有している。より具体的には、リアクトル保持構造53の爪形状はリアクトル64が有する矩形状の鍔部のうち3つの側面において嵌合することができる。即ちリアクトル64を基板1と平行(図4において矢印の方向)にスライドさせてリアクトル保持構造53に嵌合させる。なお、リアクトル64を取り付けた後にリアクトル64がスライド方向(矢印の方向)に動かないように、リアクトル64の鍔部の側面に凸部を設け、リアクトル保持構造53の内面に当該凸部と嵌合する凹部を設けていても良い。
よって、図4(c)に示す構造であれば、リアクトル64の保持力を向上することができる。また、図4(b)、(c)に示す構造であれば、重量の重いリアクトル64を最後に取り付けることができるので、それまでの工程を容易に行うことができ、生産性を向上することができる。
(第5の実施の形態)
図5は第5の実施の形態に係る電装品ユニットの断面図である。本電装品ユニットにおいては、モールド材5が放熱構造54を有している。放熱構造54は、基板に実装される電子部品から発生する熱を放熱するためのものである。
基板1には、パワーモジュール34が実装されている。パワーモジュール34は例えば複数のパワーデバイスから成り、一般に発熱量が大きい。また、図5においては挿入型電子部品32も他の電子部品に比べて発熱量が大きいものとして、パワーモジュール34及び挿入型電子部品32にはそれぞれ放熱構造54が形成されている。
放熱構造54は、パワーモジュール34及び挿入型電子部品32の上部において、例えば櫛形のフィン形状(いわゆるヒートシンクの形状)を有している。従って、パワーモジュール34及び挿入型電子部品32が発生する熱をモールド材5の放熱構造54から放熱することができる。
但し、モールド材5は金属などに比べて熱伝導係数が小さいため、金属ほどの放熱効果は期待できない。しかしながら、モールド材5に熱伝導係数の高い樹脂を用いることで、放熱効果が期待できる。この場合は、改めて放熱器を設ける必要がないため、製造コストを低減することができる。
(第6の実施の形態)
図6は第6の実施の形態に係る電装品ユニットの断面図である。本電装品ユニットにおいては、モールド材5の絶縁性を利用して3次元実装における電装品ユニットの小型化を実現するものである。
具体的に、表面実装型電子部品41,43が基板1上に実装されており、それらの上方に挿入型電子部品35が実装されている。即ち、挿入型電子部品31は、基板1のうち表面実装型電子部品41,43が実装された面に実装され、基板1に垂直な方向で表面実装型電子部品41,43の少なくとも一部と重なっている。
なお、挿入型電子部品の上方に挿入型電子部品を実装してもよいが、表面実装型電子部品は基板からの高さが低いため、電装品ユニットの小型化という観点では表面実装型電子部品の上方に挿入型実装部品を実装することが好ましい。
そして、モールド材5は表面実装型電子部品41,43及び挿入型電子部品35のそれぞれの間を充填しているとともに、コネクタ2の接続部を除いて、基板1と、コネクタ2と、挿入型電子部品31,35と、表面実装型電子部品41,43とを一体で被覆している。絶縁体であるモールド材5によって、表面実装型電子部品41,43及び挿入型電子部品35のそれぞれの間隔を短くすることができる。従って、電装品ユニットを小型化することができる。また、基板1の面積を有効活用することができるので、小さい基板1を用いることができ、ひいては製造コストを低減することができる。
第1の実施の形態に係る電装品ユニットの断面図である。 第2の実施の形態に係る電装品ユニットの断面図である。 第3の実施の形態に係る電装品ユニットの断面図である。 第4の実施の形態に係る電装品ユニットの断面図である。 第5の実施の形態に係る電装品ユニットの断面図である。 第6の実施の形態に係る電装品ユニットの断面図である。
符号の説明
1 基板
2,21 コネクタ
31,32,35 挿入型電子部品
33 電解コンデンサ
34 パワーモジュール
41 表面実装型電子部品
42 ベアチップ
5 モールド材
52 取付構造
53 リアクトル保持構造
54 放熱構造
71 取付部品
61 伝熱部材
62 放熱部品
64 リアクトル

Claims (9)

  1. 基板(1)と、
    前記基板上に設けられる複数の電子部品(31〜35,41,42)と、
    前記複数の電子部品及び前記基板の少なくとも一部を被覆する絶縁性のモールド材(5)と、
    前記モールド材を介して前記基板に取り付けられる導電性の放熱器(61,62)と
    を備え、
    前記放熱器は前記基板の法線方向において前記複数の電子部品の一部のみと対面し、前記放熱部は前記基板に平行な平行方向において前記モールド材に接触し、
    前記法線方向における前記モールド材の厚みは、前記放熱器と前記基板との間の方が、前記放熱器と前記平行方向で接触する部分よりも薄い、電装品ユニット。
  2. 記基板上に設けられ、内部気圧に起因して開き、内部気体を外部に放出する防爆弁を有するコンデンサ(33)を更に備え、
    前記モールド材は、前記防爆弁の一部を除いて、前記コンデンサ及び前記基板の少なくとも一部を被覆する、請求項1に記載の電装品ユニット。
  3. 記基板を外部に取り付けるための取付部品(71)を更に備え、
    前記モールド材は前記複数の電子部品及び前記基板の少なくとも一部及び前記取付部品の一部を被覆し、前記基板と前記取付部品とを固定する、請求項1又は2に記載の電装品ユニット。
  4. 前記モールド材は、外部に取り付けるための取付構造(52)を有する、請求項1又は2に記載の電装品ユニット。
  5. 記基板上に設けられるコネクタ(21)と、
    前記コネクタと接続するリアクトル(64)
    を更に備え、
    前記モールド材は、前記コネクタの接続部分を除いて、前記コネクタ及び前記基板を被覆し、且つ前記リアクトルを保持する保持構造(53)を有する、請求項1から4のいずれか一つに記載の電装品ユニット。
  6. 前記保持構造は、前記リアクトルの一部に引っ掛ける爪形状を有している、請求項5に記載の電装品ユニット。
  7. 前記モールド材は、前記複数の電子部品の少なくともいずれか一つの放熱を促す放熱構造(54)を有する、請求項1から6のいずれか一つに記載の電装品ユニット。
  8. 前記放熱構造は、櫛形のフィン形状を有している、請求項7に記載の電装品ユニット。
  9. 前記複数の電子部品は、
    前記基板上に設けられる第1電子部品(35)と、
    前記基板のうち前記第1電子部品が設けられた面に設けられ、前記法線方向で前記第1電子部品の少なくとも一部と重なる第2電子部品(41,43)
    を有し、
    前記モールド材は、絶縁性を有し、前記第1電子部品と前記第2電子部品とから成る間隙を充填する、請求項1から8のいずれか一つに記載の電装品ユニット。
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