JP5413443B2

JP5413443B2 - 電子装置

Info

Publication number: JP5413443B2
Application number: JP2011271339A
Authority: JP
Inventors: 義政佐野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2031-12-12
Also published as: US20130148317A1; US8873243B2; CN103167771A; JP2013123005A

Description

本発明は、回路基板をケース内に収容してなる電子装置に関する。

従来、回路基板を車両に固定する場合において、実装された素子等を守るために、回路基板をケースに収容した後、車体に固定することが行われている。また、コストダウンを目的として、回路基板をケースに固定する際に、ねじを使用することなく固定する構造が提案されている（特許文献１、２、３）。

特開２００２−３１４２６４号公報特開２００５−３１７６９２号公報特許第２９５６５０２号公報

しかしながら、これらの構造は、基本的に上ケースと下ケースとで回路基板を挟むというものであるから、基板を保持する力が上ケースと下ケースの係合状態に影響され、遊びを持って保持される恐れがある。また、強固に挟持されておらず、不要な外力により、容易に上下のケースが離れる場合がある。このようながたつきがあると、長期間にわたって振動が加わることにより、基板や素子等の機能に悪影響を与えることになる。

さらに、これらの回路基板には、加速度センサやジャイロセンサを実装してセンサ基板としたものがある。たとえば、エアバッグＥＣＵは二方向の加速度センサを実装している。これらのセンサは回路基板上で車両に加わる運動に関するパラメータを測定するものであるから、基板と基板を収容するケースにがたつきが無い状態で保持されていなければならない。がたつきがあれば、正確な測定ができないとともに、誤検知を招き、安全装置が作動すべきでないときに作動するといった不都合が生じる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ねじを使用することなく、回路基板をがたつきなく固定可能な電子装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、電子回路が実装された回路基板と、下側に開口部を有して前記回路基板を内部に収容するケースと、上側に開口部を有する箱形形状を有して前記ケースの下側開口部を塞ぐカバーとを備えた電子装置であって、前記ケースは、対向する一対の内側面に前記回路基板の端縁部を差し込み可能な溝部が水平方向に形成され、前記溝部の一端側の側面に形成される側面開口部から前記回路基板の両側の端縁部を前記溝部にスライド挿入して前記回路基板を収容するものであり、前記カバーは、前記溝部に対して平行に配置される対向する一対の側壁の上端から突出する突起部を有し、前記突起部が前記回路基板の端縁部と前記溝部との隙間に前記回路基板の下側から入り込むことによって前記回路基板を固定することを特徴としている。

この構成によれば、回路基板はケースの対向する一対の内側面に水平方向に形成された溝部に両側の端縁部を円滑にスライドしてケース内部に収容され、下側開口部を塞ぐカバーが取り付けられた後は、カバーに覆われ保護される。また、カバーの取り付け時に、カバーの側壁の上端から突出する突起部が、回路基板の端縁部とケースの溝部との隙間に下側から入り込むことによって回路基板を固定するため、ねじを使用することなく回路基板をがたつきなく保持することができる。

請求項２に記載の発明は、ケースが、対象物への取り付け用の脚部が下端に設けられ、カバーが、ケースの内側面に吊設されることを特徴とする。

この構成によれば、ケース下端に設けられた取り付け用の脚部で車両等の対象物に固定することができ、また、カバーは、ケースに吊設されているので、脚部の寸法を適切にすることにより、カバーを車両等に触れることなく固定することができる。また、回路基板はケースだけに固定されることになるため、上部にあるケースに触れても、ケースとカバーとをずらす力が働くことがなく、回路基板に不要な力が加わることがないよう保持できる。

請求項３に記載の発明は、カバーの外側面及び前記ケースの内側面のいずれか一方に凸部が設けられると共に、他方に前記凸部と嵌合する凹部が設けられ、カバーは、凸部と凹部との嵌合によりケースに対して固定されることを特徴とする。

この構造によれば、カバーとケースとは凹凸構造により固定されるため、ねじや、接着剤等の固定部材を別途要することなく、少ない部品点数でカバーとケースとを固定することができる。

請求項４に記載の発明は、カバーの突起部が、根元に括れ部を有することを特徴とする。この構造によれば、カバーの取り付け時に、根元に設けられた括れにより、突起部の強度が弱くなっているため、カバーの突起部が、より変形しやすくなり、より確実に、回路基板とケースの溝部の下側の内壁との間に侵入し、回路基板をケースの溝部の上側の内壁に押止するため、回路基板をがたつきなく保持することができる。

請求項５に記載の発明は、ケースが、溝部の下側の内壁に、ケース内側方向に向かって下方に傾斜するテーパ部を設けられたことを特徴とする。この構造によれば、カバーの取り付け時に、カバーの突起部が、より確実に、回路基板とケースの溝部の下側の内壁との間に導かれて侵入し、回路基板をケースの溝部の上側の内壁に押止するため、回路基板をがたつきなく保持することができる。

請求項６に記載の発明は、回路基板が、カバーの突起部先端を溝部の奥部側に案内するガイド部を、下面に設けられたことを特徴とする。この構造によれば、カバーの取り付け時に、カバーの突起部が、より確実に、溝部の奥部側に変形し、回路基板とケースの溝部の下側の内壁との間に侵入して、回路基板をケースの溝部の上側の内壁に押止するため、回路基板をがたつきなく保持することができる。

請求項７に記載の発明は、カバーが、突起部の根元に隣接して基板固定用凸部が設けられ、回路基板は、基板固定用凸部と嵌合可能な基板固定用凹部が設けられ、カバーの突起部が回路基板の端縁部と溝部との隙間に回路基板の下側から入り込んだ状態で、基板固定用凸部と基板固定用凹部とが嵌合するように構成されたことを特徴とする。この構造によれば、カバーが、回路基板の水平方向の動きを押さえ、回路基板をより強固に保持することができる。

請求項８に記載の発明は、回路基板が、加速度センサまたはジャイロセンサを実装したものであることを特徴とする。この構成によれば、電子装置をエアバッグＥＣＵや、センサ基板、ＥＳＣ−ＥＣＵ等とすることができる。

本発明の実施形態の電子装置を示す断面図である。本発明の実施形態の電子装置を示す斜視図である。ケースの溝部付近を示す拡大図である。カバー側壁の突起部と凸部とを示す斜視図である。本発明の実施形態の電子装置の組み付け方法を示す分解斜視図である。カバーと回路基板との関係を示す模式図である。回路基板の固定構造の変形例を示す断面図である。カバーの変形例における突起部付近を示す図である。（ａ）はカバーの凸部の一変形例を示す斜視図及び平面図であり、（ｂ）は別の変形例を示す斜視図及び平面図である。カバーの凸部の別の変形例を示す斜視図である。回路基板の固定構造の変形例を示す斜視図（ａ，ｂ）と断面図（ｃ）である。

以下、本発明の電子装置の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。

本実施形態の電子装置１は、ケース２と、カバー３と、回路基板４とからなる。図１は断面図であり、図２の電子装置全体を示す模式図をＡ方向から見て、後述の脚部を除いては、ほぼ中央で切断したものである。

ケース２は、樹脂製であり、回路基板４をスライドさせて収め保持する一対の溝部８と、カバー３を嵌着するための下面開口部５と、回路基板４を挿入するための側面開口部６と、電子装置１全体を取り付け、固定するための脚部７を有している。溝部８には、拡大図である図３に示すように、中空である溝９と上側内壁１０と下側内壁１１とがある。上側内壁１０は、下側内壁１１より大きな面積を有している。下側内壁１１の溝開口部付近は、ケース２内側方向に向かって下方に傾斜するテーパ状となっており、後述のカバー３の突起部１４が侵入しやすい形状となっている。下面開口部５の内側面には、樹脂製のカバー３を固定するための複数の凹部１２が設けられている。ケース２とカバー３の樹脂としてＰＰ（ポリプロピレン）を使用した。

カバー３は、上面が開口した箱形形状であり、ケース２に嵌着される一対の側壁３１の外側面に複数の凸部１３を有している。一対の側壁３１はケース２の下面開口部５に挿入できるよう、下面開口部５とほぼ同じ寸法に設定されている。したがって、凸部１３は側壁３１の外側面より突出してケース２の下面開口部５に干渉する位置関係となる。本実施形態では、凸部１３は図４（ａ）に示すようにドーム状に突出するものとして、凹部１２はこれに対応する椀状のものとした。

突起部１４はカバー３の開口部に４箇所設けられており、組み立て前の部品状態では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように側壁３１の稜に沿って延び、断面は直角三角形状を有している。図１では、つぶれた状態の突起部１４がケースの溝９に侵入し、回路基板４と下側内壁１１との間に入り込み回路基板４を上側内壁１０に対し圧迫している。

回路基板４は、電子部品（不図示）が実装され、外部に接続するためのコネクタ１５を有するプリント配線基板である（以下単に基板と称する）。ケース２の一対の溝部８に収められ保持されている。

次に、本実施形態の電子装置１の組立方法について、図５の分解斜視図を参照しつつ説明する。まず、基板４をケース２の側面開口部６から、コネクタ１５が側面開口部６から露出されるような向きで両端部をケース２の一対の溝部８の溝９内に挿入しスライドさせる。ここで、溝内で基板がスライドできるということは、基板４の厚さに対し、溝９の幅の寸法に余裕があり、遊びがあるということを意味する。遊びが小さければ、基板４と溝９の上側内壁１０、下側内壁１１との間に摩擦が生じてスライドしずらくなり、工数がかかることになる。ある程度大きな遊びがあると短時間に挿入することができるようになる。そこで、本実施形態では工数を少なくする観点から、基板の厚さ１．６ｍｍに対し、溝９の幅（上側内壁１０と下側内壁１１との間隔）を２．３ｍｍとし、基板４が円滑にスライドできるよう、ある程度がたつきのある設定とした。

次に、カバー３を開口部を上にした状態で、ケース２の下方より下面開口部５に挿入し、所定の力にて押圧し、嵌着し、図２の形とする。挿入時に、凸部１３は、カバー３の側壁３１が樹脂の弾性によりたわむことにより、ケース２の下面開口部５に入ることができ、カバー３はケース２の開口部５内に挿入される。さらに挿入されると、側壁３１の外側面に設けられたドーム状に突出する凸部１３が、ケース２の椀状の凹部１２にはまり込み、樹脂の弾性によるたわみは解消される。同時に凸部１３と凹部１２との凹凸構造により固定されるため、カバー３は押圧が解除された後も下方に落下することがない。このため、突起部１４はカバーを支える必要はなく、突起部１４が完全に圧壊して、カバー３を保持できなくても問題はない。なお、カバー３の厚さは１．２〜２ｍｍとした。

凸部１３が凹部１２にはまり込むとき、同時にカバー３の側壁３１に設けられた突起部１４は基板４に接触し、さらに突起部１４は変形しつつ圧壊し、溝９内に侵入し、図１に示した状態となる。下側内壁１１の開口部付近は、テーパ状となり、圧壊した突起部１４が侵入しやすいような形状となっている。侵入した突起部１４は、溝９の下側内壁１１と基板４との間を押し広げるよう作用し、基板４を上側内壁１０に押止し、遊びを吸収する。

このため、以後の基板４は、溝９内でがたつくことがない。したがって、基板４が、加速度を測定する加速度センサやロール角やヨーレートを測定するジャイロセンサ等が実装されたものであっても、がたつきに起因する検知誤差は発生しないものとすることができる。

また、図６に示すように、カバー３は封止部１６を有し、基板４のコネクタ１５のある側において、基板４の端面を封止するようにコネクタ側に突出している。これにより密閉性が向上するほか、組み立て時に、基板４が挿入方向において正確に位置決めされる。また、図５に示すように、水平方向にも突出して溝部８を覆い異物等の侵入を防いでいる。カバー３を組み付けた電子装置１は、ＥＣＵ等として脚部７をボルト等により車体の所定の箇所に取り付け、コネクタを接続することにより設置が終了する。

基板４の保持について説明すると、溝部８はケース２内に設けられており、すなわち溝９の上側内壁１０と下側内壁１１とは共にケース２のものであるので、基板４はケース２だけに保持され、カバー３は、保持においては、がた取りのための部材としてのみ作用する。本実施例と異なる構造、たとえば、上ケースと下ケースで基板をサンドイッチして、下ケースで固定して設置する構造では、上ケースに比較的小さな力が不要に作用しても、基板に力が加わることになるが、本実施例では、基板４をケース２のみに収め、カバー３はケース内側にケース２の凹部１２とカバー３の凸部１３とにより吊り下げられる構造とし、カバー３は、溝９と基板４の遊びを埋めるために使われるだけなので、ケース２を強固な筐体とすることにより、基板４に対し容易に不要な力が及ばない構造とできる。

以上、説明したことから明らかなように、本実施形態によれば、電子回路が実装された回路基板４と、下側に開口部５を有して回路基板４を内部に収容するケース２と、上側に開口部を有する箱形形状を有してケース２の下側開口部５を塞ぐカバー３とを備えた電子装置１であって、ケース２は、対向する一対の内側面に回路基板４の端縁部を差し込み可能な溝部８が水平方向に形成され、溝部８の一端側の側面に形成される側面開口部６から回路基板４の両側の端縁部を溝部８にスライド挿入して回路基板４を収容するものであり、カバー３は、溝部８に対して平行に配置される対向する一対の側壁３１の上端から突出する突起部１４を有し、突起部１４が回路基板４の端縁部と溝部８との隙間に回路基板４の下側から入り込むことによって回路基板４を固定する。

よって、回路基板４はケース２の対向する一対の内側面に水平方向に形成された溝部８に両側の端縁部を円滑にスライドしてケース２内部に収容され、下側開口部５を塞ぐカバー３が取り付けられた後は、カバー３に覆われ保護される。また、カバー３の取り付け時に、カバー３の側壁３１の上端から突出する突起部１４が、回路基板４の端縁部とケース２の溝部８との隙間に下側から入り込むことによって回路基板４を固定するため、ねじを使用することなく回路基板４をがたつきなく保持することができる。

また、ケース２が、対象物への取り付け用の脚部７が下端に設けられ、カバー３が、ケース２の内側面に吊設される。よって、ケース２下端に設けられた取り付け用の脚部７で車両等の対象物に固定することができ、また、カバー３は、ケース２に吊設されているので、脚部７により、カバー３を車両等に触れることなく固定することができる。また、回路基板４はケース２だけに固定されることになるため、上部にあるケース２に触れても、ケース２とカバー３とをずらす力が働くことがなく、回路基板４に不要な力が加わることがないよう保持できる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることはいうまでもない。

たとえば、図７のように、基板の下面に断面が三角状に見える金属製のガイドプレート１７を実装して設け、テーパ部で突起部１４を溝９の奥部側の方向にガイドするようにしてもよい。また、ガイドプレート１７の代りに、基板下面にランドを設けて、はんだをテーパ状に盛るようにしてもよい。

突起部１４は４箇所としたが、適宜増やすか、または、辺の全面に設けて２箇所としてもよい。また、図８（ａ）、（ｂ）のように、カバー３の突起部１４の根元に括れ部１８を設けて突起部１４が、溝９の方向に変形しやすくしてもよい。

凸部１３はドーム状としたが、図９（ａ）のように、平面視で半円状に見えるものや、図９（ｂ）のように、挿入しやすいように平面視で三角形状に見える四面体形状のものであってもよい。このとき凹部１２は対応する形状とする。また、複数の列とし半ピッチずつずらすよう配置してもよい。また、樹脂の弾性を利用して、図１０のような、凸部１３が、よく見られるフック状のスナップフィット構造を構成するようなものであってもよい。このとき凹部１２は凸部１３の形状に対応したものとする。凸部１３の両脇に切り込み部を設けることにより、カバー３とケース２との着脱を容易なものとし、基板４の故障解析時や、製品のライフサイクルにおいて分解が必要な場合にも容易にカバーを外すことができる。

カバー３に、図１１（ａ）、（ｂ）のように、突起部１４とは別に突起部１４の根元に隣接して基板固定用凸部１９を設けておき、図１１（ｃ）のように基板４は基板固定用凸部１９と嵌合する基板固定用凹部２０または貫通穴を設けておき基板４の水平方向の動きを押さえるようにしてもよい。

また、下側内壁１１にテーパ部を設けるとしたが、溝９と基板４の隙間と圧壊する体積を勘案し、カバー３の突起部１４が十分に侵入して、がた取りの機能が果たせる場合は、下側内壁１１のテーパ部がなくてもよい。

実施形態では、ケース２に椀状の凹部１２を設け、カバー３の側壁３１の外側面にドーム状の凸部１３を設けるとしたが、ケース２の下面開口部５の内側面にドーム状の凸部を設け、カバー３の側壁３１の外側面に椀状の凹部または凸部に対応する貫通穴を設ける構成としてもよい。

実施形態では、ケース２およびカバー３の材質は、ＰＰ（ポリプロピレン）であったが、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）や、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＳ樹脂等やこれらのポリマーアロイ等の樹脂が利用できる。樹脂は導電グレードであってもよく、ガラス繊維や炭素繊維等の充填材を含んでいてよい。また、ケース２とカバー３の材質は、互いに異なる材質であってもよい。

１電子装置
２ケース
３カバー
４基板（回路基板、プリント配線基板）
５下面開口部
６側面開口部
７脚部
８溝部
９溝
１０上側内壁
１１下側内壁
１２凹部
１３凸部
１４突起部
１５コネクタ
１６封止部
１７ガイドプレート
１８括れ部
１９基板固定用凸部
２０基板固定用凹部
３１側壁

Claims

電子回路が実装された回路基板と、下側に開口部を有して前記回路基板を内部に収容するケースと、上側に開口部を有する箱形形状を有して前記ケースの下側開口部を塞ぐカバーとを備えた電子装置であって、
前記ケースは、対向する一対の内側面に前記回路基板の端縁部を差し込み可能な溝部が水平方向に形成され、前記溝部の一端側の側面に形成される側面開口部から前記回路基板の両側の端縁部を前記溝部にスライド挿入して前記回路基板を収容するものであり、
前記カバーは、前記溝部に対して平行に配置される対向する一対の側壁の上端から突出する突起部を有し、前記突起部が前記回路基板の端縁部と前記溝部との隙間に前記回路基板の下側から入り込むことによって前記回路基板を固定することを特徴とする電子装置。
前記ケースは、対象物への取り付け用の脚部が下端に設けられ、
前記カバーは、前記ケースの内側面に吊設されることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
前記カバーの外側面及び前記ケースの内側面のいずれか一方に凸部が設けられると共に、他方に前記凸部と嵌合する凹部が設けられ、
前記カバーは、前記凸部と前記凹部との嵌合により前記ケースに対して固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
前記カバーの前記突起部は、根元に括れ部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子装置。
前記ケースは、前記溝部の下側の内壁に、ケース内側方向に向かって下方に傾斜するテーパ部が設けられたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回路基板の電子装置。
前記回路基板は、前記カバーの前記突起部先端を前記溝部の奥部側に案内するガイド部が下面に設けられたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子装置。
前記カバーは、前記突起部の根元に隣接して基板固定用凸部が設けられ、
前記回路基板は、前記基板固定用凸部と嵌合可能な基板固定用凹部が設けられ、
前記カバーの前記突起部が前記回路基板の端縁部と前記溝部との隙間に前記回路基板の下側から入り込んだ状態で、前記基板固定用凸部と前記基板固定用凹部とが嵌合するように構成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電子装置。
前記回路基板は、加速度センサまたはジャイロセンサを実装したものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電子装置。