JP5204185B2 - 制御モジュール製造方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、バイクや自転車、洗濯機等に搭載される電流制御モジュールについての制御モジュール製造方法に関する。
大型の電池が搭載された電動バイクや電動自転車には、電池の電圧や温度をモニタするための制御モジュールが用いられている。また、洗濯機等にも電流を制御する制御モジュールが用いられている。このような制御モジュールは、水がかかる可能性があるため、防水性が求められている。このため、プリント基板を樹脂で封止する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、防水性をさらに高めるため、図３に示すように、プリント基板と共に実装されている電子部品を樹脂（充填材）で封止する制御モジュール１００も知られている。このような制御モジュール１００は、電気絶縁性のケース１０１に配線１０２、電子部品１０３が実装された制御基板１０４を載置し、液状の充填材１０５を注入する。なお、充填材１０５は防水性・電気絶縁性を有している。なお、湿気の要因となるボイド発生を防止するため充填材１０５の注入は減圧チャンバ（不図示）内において減圧下で行われる。なお、電子部品１０３としてアルミ電界コンデンサを用いる場合、その性質上減圧下に保持すると不具合が生じる。このため、常圧下で充填材１０５の注入を行う必要がある。
特開平２−２８９９３号公報（第１図）
上述したような減圧チャンバを用いた制御モジュール製造方法では、次のような問題があった。すなわち、充填材１０５の封止は、電子部品１０３の中で最も大型の電子部品に合わせるため、ケース１０１の縁いっぱいまで充填材を注入する必要がある。このため、次工程等への搬送する際に、充填材１０５がケース１０１から溢れる虞があった。また、封止が必要ない部分Ｇまで充填材１０５を注入する必要があるため、軽量化の障害になったり、材料コストが余計にかかる等の問題があった。
そこで、樹脂量を削減することができるとともに、次工程への搬送を容易にすることができる制御モジュール製造方法を提供することを目的としている。
電子部品が実装された基板を上面に開口部を有するケースに配置し、このケース内に充填材を注入し、前記電子部品のうち、前記基板を基準にして高い電子部品に対応し上に凸の凹部を有する板状に形成され、その凹部の底部に開口孔が形成されるとともに、前記開口部を覆う治具により前記充填材をその表面側から押圧し、前記充填材を硬化させて前記ケースと前記充填材とを一体化する。
電子部品が実装された基板を上面に開口部を有するケースに配置し、前記電子部品のうち、前記基板を基準にして高い電子部品に対応し上に凸の凹部を有する板状に形成され、その凹部の底部に開口孔が形成されるともに、前記開口部を覆う治具を配置し、前記ケースと前記治具との間に前記充填材を注入し、前記充填材を硬化させて前記ケースと前記充填材とを一体化する。
一実施の形態に係る制御モジュール製造方法により製造された制御モジュールが用いられる電池パックを模式的に示す斜視図。 同制御モジュールを模式的に示す縦断面図。 制御モジュールの一例を模式的に示す縦断面図。
図１は第１の実施形態に係る制御モジュール製造方法により製造された制御モジュール２０が用いられる電池パック１０を模式的に示す斜視図、図２は制御モジュール２０を模式的に示す縦断面図である。
図１中１０は、電動自転車等に搭載される電池パックを示している。電池パック１０は、筐体１１と、筐体１１内に収容された複数の電池１２と、これら電池１２の電圧・温度管理を行う制御モジュール２０と、制御モジュール２０からの情報を外部に伝達するインターフェース部１３とを備えている。なお、図１中１４はリード線を示している。
図２に示すように、制御モジュール２０は、電気絶縁性の材質で形成され、上部に開口部２１ａを有するケース２１を備えている。ケース２１には、制御基板３０と、この制御基板３０と外部との間で電流・信号の入出力を行うケーブル４０とが取り付けられ、制御基板３０及びケーブル４０とは充填材５０により封止されている。充填材５０は例えば、ウレタンを用いる。なお、充填材５０はウレタンに限らず、防水性を有する熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を用いることができる。
制御基板３０は、プリント基板等の基板本体３１と、この基板本体３１の上面に実装された電子部品３２と、アルミ電界コンデンサ３３とを備えている。アルミ電界コンデンサ３３は電子部品３２に対して基板本体３１を基準にして高く形成されている。
制御モジュール２０の製造方法について説明する。最初に、ケース２１に、制御基板３０及びケーブル４０を取り付ける。
次に、充填材ノズル７０から液状の充填材５０をケース２１内に注入する。充填材５０は、電子部品３２を十分に覆うとともに、アルミ電界コンデンサ３３の高さには足りない量を注入する。
次に、治具６０とケース２１の開口部２１ａを蓋するように設置する。なお、治具６０は、円板状に形成された治具本体６１と、この治具本体６１の中央部に上に凸に形成された凹部６２と、治具本体６１の外周にわたって形成された鍔部６３とを備えている。凹部６２は、上述したアルミ電界コンデンサ３３に対応し、充填材５０により封止された際に、アルミ電界コンデンサ３３の頂部３３ａと凹部６２の底部６２ａとの間に十分に充填材５０が入るような隙間Ｓが形成されている。さらに、治具６０の材質は、ウレタンに対しての離型性に優れたポリプロピレンが好ましい。
このような治具６０を充填材５０が注入されたケース２１に被せると、治具本体６１の下面が充填材５０の表面に当接し、その圧力で充填材５０の一部が凹部６２に流入する。ここで、治具６０を叩く等して振動させると円滑に充填材５０が凹部６２の底部６２ａ側に向けて流れ込む。そして、最終的には凹部６２の内部全体に充填材５０が充填される。なお、アルミ電界コンデンサ３３と凹部６２との隙間を適正に設定することで毛細管現象により充填材５０の充填を行うこともできる。
そして、治具６０を取り付けた状態で次工程、例えば硬化炉（不図示）へ搬送する。治具６０はケース２１の開口部２１ａを蓋しているので、硬化前の充填材５０であっても溢れることがなく、容易に搬送を行うことができる。
最終的に、充填材５０を硬化炉において過熱し、熱硬化させる。なお、充填材５０の硬化方法は熱硬化に限定されるものではなく、紫外線照射による硬化でも良い。これにより、背の高いアルミ電界コンデンサ３３のみを厚く封止し、背の低いその他の電子部品３２を薄く封止することとなる。
なお、充填材５０と治具６０とは、互いに離型しやすい材質を適宜選択することが好ましい。また、治具６０の凹部６２の底部６２ａに充填時に閉じ込められた空気を逃がすための開口孔６２ｂを設けるようにしても良い。
上述したように、本実施形態に係る制御モジュール製造方法によれば、治具６０を用いて背の高い電子部品のみを厚く封止し、背の低い電子部品は薄く封止することができるため、使用する樹脂量を削減して軽量化を図ることができる。また、ケースから充填材が溢れることを防止できるため、次工程への搬送を容易にすることが可能となる。
なお、上述した実施形態では、充填材５０を注入してから治具６０を配置するようにしたが、治具６０を設置してから熱可塑性樹脂を注入して硬化炉を用いずに硬化させ封止するようにしてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］電子部品が実装された基板を上面に開口部を有するケースに配置し、
このケース内に充填材を注入し、
前記電子部品のうち、前記基板を基準にして高い電子部品に対応し上に凸の凹部を有するとともに、前記開口部を覆う治具により前記充填材をその表面側から押圧し、
前記充填材を硬化させることを特徴とする制御モジュール製造方法。
［２］前記充填材を注入する際に、前記治具を振動させることを特徴とする［１］に記載の制御モジュール製造方法。
［３］前記治具は、その凹部の底部に開口孔が形成されていることを特徴とする［１］に記載の制御モジュール製造方法。
［４］前記治具と前記充填材とは、互いに離型しやすい材質で形成されていることを特徴とする［１］に記載の制御モジュール製造方法。
［５］電子部品が実装された基板を上面に開口部を有するケースに配置し、
前記電子部品のうち、前記基板を基準にして高い電子部品に対応し上に凸の凹部を有するとともに、前記開口部を覆う治具を配置し、
前記ケースと前記治具との間に前記充填材を注入し、
前記充填材を硬化させることを特徴とする制御モジュール製造方法。
１０…電池パック、２０…制御モジュール、２１…ケース、３０…制御基板、３１…基板本体、３２…電子部品、３３…アルミ電界コンデンサ、５０…充填材、６０…治具、６１…治具本体、６２…凹部、７０…充填材ノズル。

Claims (4)

  1. 電子部品が実装された基板を上面に開口部を有するケースに配置し、
    このケース内に充填材を注入し、
    前記電子部品のうち、前記基板を基準にして高い電子部品に対応し上に凸の凹部を有する板状に形成され、その凹部の底部に開口孔が形成されるとともに、前記開口部を覆う治具により前記充填材をその表面側から押圧し、
    前記充填材を硬化させて前記ケースと前記充填材とを一体化することを特徴とする制御モジュール製造方法。
  2. 前記充填材を注入する際に、前記治具を振動させることを特徴とする請求項１に記載の制御モジュール製造方法。
  3. 前記治具と前記充填材とは、互いに離型しやすい材質で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の制御モジュール製造方法。
  4. 電子部品が実装された基板を上面に開口部を有するケースに配置し、
    前記電子部品のうち、前記基板を基準にして高い電子部品に対応し上に凸の凹部を有する板状に形成され、その凹部の底部に開口孔が形成されるともに、前記開口部を覆う治具を配置し、
    前記ケースと前記治具との間に前記充填材を注入し、
    前記充填材を硬化させて上記ケースと上記充填材とを一体化することを特徴とする制御モジュール製造方法。
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