JP5066897B2 - 電装品ユニット - Google Patents

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. 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、請求項１に記載の電装品ユニット。
3. 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、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. 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、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）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、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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