JP5425555B2 - 制御ユニット - Google Patents

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本発明は、電子部品が実装されたプリント基板をケースに収容して構成される制御ユニットに関する。
特許文献1には、放熱ケース、金属基板、絶縁基板、カバーからなる制御ユニットが開示され、該制御ユニットは、放熱カバーに対して前記金属基板及び絶縁基板をねじによって順次取り付け、次いで、カバーをねじによって放熱ケースに取り付けて組み立てられる。
特開2003−011829号公報
ところで、上記のような制御ユニットにおいて、ケースとカバーとの間に接着剤を塗布して防水構造とする場合があり、従来では、接着剤の塗布領域を確保するために、放熱ケース側に設けた平面部とカバー側に設けた平面部との間に接着剤を塗布し、ケースとカバーとの間を前記接着剤で封止していた。
しかし、上記のように、平面部に接着剤を塗布して接合させる構成では、気泡の巻き込みが発生するなどして、接着強度を安定的に確保することが難しく、防水性が損なわれてしまう場合があった。
また、プリント基板に実装される電子部品の熱を、前記ケース及びカバーに対して効率良く伝熱させることができれば、高い放熱性を確保できるが、従来では、前記防水構造が放熱性の改善に充分に寄与していなかった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、接着剤を用いてケースとカバーとの間を封止する制御ユニットにおいて、接着剤による接着強度を増大させ、また、接着剤によって放熱性を改善できるようにすることを目的とする。
そのため、本発明では、ケースの内周に形成された台状部の上面に、プリント基板の縁部を載せて支持すると共に、台状部の上面のプリント基板が載せられる部分よりも外側の部分と、カバーの周縁部とを近接対向させ、該対向部分に接着剤を塗布して封止する構成とし、更に、カバーの接着剤の塗布面に、カバーの端縁に沿って連なる凸部を形成した。また、台状部の上面には、ケースの内周に沿って、台状部の内端から外方に向かって所定幅を有して陥凹する凹部を形成した。
上記発明によると、ケースに対してカバーを取り付ける際に、接着剤の馴染み性が改善されて接着強度が増すことで、防水性を向上させることができ、また、接着剤がプリント基板の周縁側に押し込まれることで、プリント基板の熱が、接着剤を介してケース・カバーに伝わるようにでき、放熱性が改善される。
本発明に係る制御ユニットの実施形態を示す斜視図である。 実施形態における制御ユニットの分解斜視図である。 実施形態のケースを示す上面図である。 実施形態においてケースにプリント基板を載せた状態を概略的に示す上面図である。 実施形態の制御ユニットの断面図である。 実施形態の制御ユニットにおける接着剤の塗布部分を示す部分拡大断面図である。 実施形態の制御ユニットにおける接着剤の塗布部分を示す部分拡大断面図である。 実施形態の制御ユニットにおけるケースの台状部の断面図である。 実施形態の制御ユニットにおける接着剤の塗布部分を示す部分拡大断面図である。
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1及び図2は、本願発明に係る制御ユニットの基本構成を示す図であり、図1は、組み立て後の制御ユニットの斜視図、図2は分解斜視図である。
図に示す制御ユニット100は、例えば、車両のエンジンルーム内に配置され、自動変速機の制御などに用いられるものであり、シャント抵抗、電源IC、駆動ICなどの電子部品201が実装されると共に、コネクタ202を一体的に備えたプリント基板200と、該プリント基板200を収容するアルミダイカスト製のケース300と、ケース300の開口部を覆うアルミ板金製のカバー400とで構成される。
前記ケース300は、有底箱状に形成され、長手方向に沿った両側面には、取り付け位置への固定用ボルトを挿通させるための貫通穴301が形成された取り付け部302が、一体的に突出形成されている。
また、ケース300の長手方向の一方端には、前記プリント基板200のコネクタ202を収容するための凹状のコネクタ収容部303が形成され、更に、底部の外表面304には、呼吸穴に介装させるフィルタ(撥水フィルタ)305の取り付け部306、放熱フィン307などが一体的に形成されている。
一方、前記カバー400は、周縁に対して中央部が外側に向けて盛り上がった長方形皿状に形成され、4隅には前記ケース300への固定用の雄ねじを挿通させるための貫通穴401が形成される。
そして、前記カバー400は、ケース300の開口端の内側に嵌め込まれ、前記貫通穴401に挿通させた雄ねじを、前記貫通穴401に位置あわせして前記ケース300に設けられた雌ねじ部308に締め付けることで、ケース300に対してカバー400が固定される。
また、カバー400をケース300に固定したときに、前記プリント基板200の縁部が、前記ケース300とカバー400との間に挟み込まれることで、ケース300とカバー400とで構成される空間内にプリント基板200が固定されるようになっている。
図3は、プリント基板200が固定される前記ケース300の内側の形状を示す。
前記ケース300の開口端縁310よりも1段下がった台状部311が、前記コネクタ収容部303が形成される部分を除いて、開口端縁310の内周に沿って形成されている。
前記プリント基板200の外形は、前記台状部311の立ち上がり面311aで囲まれる領域よりも大きく、かつ、開口端縁310の内周よりも小さく形成され、前記台状部311にプリント基板200の周縁部を載せることで、ケース300にプリント基板200が収容されるようになっている。
ケース300の4隅に相当する前記台状部311の上面部分には、前記プリント基板200を位置決めするための壁状部312がそれぞれ突出形成されており、図4に示すように、壁状部312で4隅が囲まれる領域にプリント基板200を載せると、プリント基板200の端面に平行な方向への動きが制限され、プリント基板200はケース300(台状部311)に対して位置決めされる。
尚、前記壁状部312の前記台状部311の上面からの立ち上がり高さは、プリント基板200の厚さ以下に設定されている。
図5は、組み立て後の制御ユニット100の断面図であり、この図5に示すように、前記台状部311にプリント基板200を載せると、ケース300の深さ方向の中間付近にプリント基板200が支持される。
前記カバー400は、図5に示すように、前記台状部311に対向するようにして設けられる枠状のフランジ部402と、該フランジ部402の内周縁から所定高さHまで立ち上がって電子部品201の収容空間を形成する本体部403からなり、前記フランジ部402の4隅に前記貫通穴401が形成されている。
前記プリント基板200を壁状部312で位置決めされる台状部311の上面に載せた状態で、カバー400を被せると、カバー400のフランジ部402の外周縁が前記ケース300の開口端縁310の内周に遊嵌され、フランジ部402がプリント基板200に当接した位置で、ねじによってカバー400をケース300に固定する。
このとき、台状部311とフランジ部402との間に、プリント基板200が挟まれているため、カバー400をケース300に対して締め付け固定することで、プリント基板200がカバー400とケース300との間に挟み込まれて固定される。
ここで、前記台状部311とフランジ部402とが、プリント基板200を介さずに隙間Sを挟んで対向する部分、換言すれば、台状部311のプリント基板200が載せられる部分よりも外側で、台状部311とフランジ部402とが近接して対向する部分に、接着剤BOを塗布し、前記隙間Sを前記接着剤BOで封止し、前記カバー400とケース300との隙間からプリント基板200が収容される空間内に水が浸入することを防止している。
尚、前記接着剤BOの種類は、ケース300及びカバー400の材質、シール性、使用環境など考慮して適宜選択すればよく、含有物質や硬化特性などは限定されないが、後述するように、接着剤BOを介した放熱を図る構成であるので、熱伝導性の高いもの(伝熱性接着剤:伝熱フィラーを添加した接着剤)を用いることが好ましい。
前記接着剤BOを用いた防水構造の性能を向上させるために、前記カバー400に対して、山状凸部410及びL字状曲げ部411を形成させてある。
前記山状凸部410は、図6に示すように、前記フランジ部402の台状部311と対向する接着剤BOの塗布面であって、プリント基板200と当接しない位置に、カバー400の端縁(後述の解放端内周面315)に沿って連続的に形成されており、フランジ部402の幅方向の断面において台状部311に向けて凸となる山型に形成されている。
尚、山状凸部410の断面形状は、接着剤BOを押し広げやすく、また、空気の巻き込みの少ない形状とすることが好ましく、先端を尖った形状としたり、先端を平らな形状としたり、また、傾斜面を平らに形成したり、傾斜面を円弧状に形成してもよい。
また、前記L字状曲げ部411は、図2,図5,図6に示すように、カバー400のコネクタ202が設けられる1辺を除く3辺それぞれに、カバー400の端縁を、外側に向けてL字状に折り曲げて形成され、L字状曲げ部411は、ケース300の台状部311から開口端縁310に向けて立ち上がる解放端内周面315と隙間SSを介して平行に対向し、L字状曲げ部411の先端411aは、開口端縁310よりも低くなるように設定されている。
ここで、前記山状凸部410及びL字状曲げ部411の作用・効果を説明する。
前記接着剤BOは、台状部311にプリント基板200を載せた状態で、プリント基板200(壁状部312)よりも外側の台状部311上に塗布され、その後、カバー400のケース300に対する取り付けが行われる。
前記カバー400のケース300に対する取り付け作業において、カバー400がケース300に近づくに従って、前記フランジ部402の山状凸部410が、台状部311上に塗布されている接着剤BOを押し潰し、更に、山状凸部410が連なる方向の両側に向けて接着剤BOを押し分けるように作用する。
従って、接着剤BOの塗布時に接着剤BO中に気泡が混じっていても、前記山状凸部410の押し潰し動作が、気泡を両脇に向けて押し出すように作用し、気泡が残ったままで接着されてしまうことを抑制できる。これにより、プリント基板200とカバー400及びケース300との接着部(図6の接着剤BOのハッチング部)における気泡(空気層)を可及的に排除し、プリント基板200に実装された電子部品201の熱を、気泡を介さず密に充填された接着剤BOを介して放熱させることができ、放熱効率が向上する。
このように、フランジ部402に山状凸部410を設けることで、接着剤BOの馴染み性の改善が図られ、ケース300とカバー400との間の接着剤BOによる封止性能、引いては、防水性能更には放熱効率が高まる。
また、前記山状凸部410によってケース300の周縁に向けて押し出される接着剤BOは、前記L字状曲げ部411と解放端内周面315との隙間SSに入り込み、前記L字状曲げ部411と解放端内周面315との間も接着剤BOで封止されることになる。
このため、台状部311とフランジ部402とが近接して対向する部分に連続して、L字状曲げ部411と解放端内周面315との間も接着剤BOで封止され、封止距離(外部から接着剤BOの塗布部分を経由してプリント基板200の収容空間に至る最小距離)が長くなり、これによっても、ケース300とカバー400との間の接着剤BOによる封止性能、引いては、防水性能を高めることができる。
また、板金製のカバー400に前記L字状曲げ部411を設ければ、L字状曲げ部411を設けた部分の剛性が増し、特に、曲げモーメントが大きくなるカバー400の長手方向に沿った両側に前記L字状曲げ部411を形成すれば、長手方向での剛性が増し、板厚を厚くすることなく、必要充分な剛性を備えるようにできる。但し、前記L字状曲げ部411は、放熱構造上は必須ではなく、単純な切断形状等でも放熱効果は発揮される。
更に、前記山状凸部410による接着剤BOの押し潰しによって、接着剤BOはプリント基板200側にも押し込まれ、カバー400のフランジ部402とプリント基板200との隙間や、プリント基板200とケース300の台状部311との隙間にも入り込むことになる。
プリント基板200は、カバー400のフランジ部402とケース300の台状部311との間に挟み込まれることで、フランジ部402及び台状部311に密着し、該密着部分を介してプリント基板200の熱がカバー400やケース300に伝達される。
ここで、プリント基板200の変形・撓みなどによって、フランジ部402や台状部311との間に隙間が生じる場合があるが、接着剤BOを山状凸部410のプリント基板200側の傾斜面によってプリント基板200側に押し込むようにすれば、前記隙間に接着剤BOを充填させることができる。
これにより、カバー400のフランジ部402とプリント基板200とが接着剤BOを介して密着し、また、プリント基板200とケース300の台状部311とが接着剤BOを介して密着し、プリント基板200から、ケース300及びカバー400に対する伝熱性が改善され、プリント基板200に実装される電子部品201の熱を、ケース300及びカバー400を介して効率良く放熱させることができる。
尚、プリント基板200をケース300に接地させる場合、前記壁状部312の内側でプリント基板200の角部が台状部311に載せられる部分を接地部位とすれば、山状凸部410によって押し出される接着剤BOの流れが、前記壁状部312で遮られ、接地部分に接着剤BOが入り込むことを抑制でき、接地性能を確保することができる。本実施形態では、プリント基板200の角部を接地部位としたが、これに限られず、他の部位でも同様な効果が得られる。
また、プリント基板200の角部は、カバー400のフランジ部402の2辺、更に、ケース300の台状部311の2辺で挟まれた領域となり、他の領域に比べて放熱性能が高くなるので、電子部品201の中で専用の放熱手段を備えず、かつ、発生熱量の多い部品を、プリント基板200の角部に配置すれば、プリント基板200全体の放熱を効率良く行える。
また、図7に示すように、カバー400のフランジ部402とケース300の台状部311との間に挟み込まれる、プリント基板200の周縁部に、複数の放熱用のスルーホール210を形成し、このスルーホール210に対して熱伝導物質を充填しておけば、プリント基板200の表裏に温度差がある場合、前記スルーホール210を介して熱を伝導させ、プリント基板200の表裏における温度差の抑制を図ることができる。また、プリント基板200が多層の場合、内層に伝達された熱を前記スルーホール210によってカバー400及びケース300に放熱できる。
尚、前記スルーホール210に充填させる熱伝導物質としては、半田、グリス、接着剤BOなどを用いることができる。
更に、プリント基板200とケース300の台状部311との隙間に対する接着剤BOの充填を、より積極的に行わせるために、台状部311に凹部を設けるようにすることができる。尚、プリント基板200の端部は、電子部品の搭載不可能なエリアであり、放熱エリアとして有効活用が可能である。
図8は、台状部311のプリント基板200が載せられる部分を、ケース300の長手方向と平行に断面した図であり、ケース300の長手方向の両端では、前記台状部311は、プリント基板200を支持する基準高さに形成されるが、両端から中央部に近づくに従って台状部311の高さを減じることで、両端から中央部に近づくに従って深さを増す円弧状に凹む凹部321を形成してある。
前記凹部321の中央の最も深い部分には、その底面からプリント基板200を支える支柱332を突出形成させてある。
前記支柱332の上面の高さは、ケース300の長手方向の両端における前記台状部311の高さと同じか、僅かに低い高さに設定され、プリント基板200の長手方向の中央をケース300側に押し付ける力(図8の矢印α方向の力)が加わった場合に、前記支柱332がプリント基板200を支え、プリント基板200に大きな撓みが発生しないようにしてある。
図9は、前記図8のA−A断面図であり、前記凹部321の幅Wは、台状部311の立ち上がり面311aからプリント基板200の端面を超えるように、換言すれば、台状部311とプリント基板200とが対向する幅以上に設定されている。
上記のような凹部321を形成してあれば、接着剤BOがカバー400の取り付け時に前記山状凸部410によって押し潰され、プリント基板200側に向けて押されたときに、凹部321によって形成されるプリント基板200と台状部311との間の隙間に入り込む。
即ち、前記凹部321を備えない場合は、プリント基板200の変形・撓みなどによって不定に発生する隙間に接着剤BOが入り込むことになるが、上記のように凹部321を形成してプリント基板200と台状部311との間に所定の隙間が形成されるようにしてあれば、接着剤BOを一定してプリント基板200と台状部311との間に入り込ませることができ、プリント基板200と台状部311との間に接着剤BOの層を形成することができる。
これにより、プリント基板200から接着剤BOに伝達された熱を、接着剤BOの層から直接的に放熱させることが可能となり、更に、接着剤BOからケース300に伝熱させることで、制御ユニット100の放熱性能をより改善できる。
特に、図9に示すように、前記凹部321とスルーホール210とを組み合わせれば、プリント基板200のカバー400側の面における熱を、スルーホール210を介してプリント基板200と台状部311との間の接着剤BOの層に伝達させ、接着剤BOの層及びケース300から放熱させることができ、これにより、プリント基板200の表裏に温度差が発生することを抑制し、かつ、プリント基板200の熱をより効率良く放熱させることができる。
尚、凹部321を円弧状に凹ませる形状に限定するものではなく、台形状、三角状等でも同様な作用・効果が得られ、また、複数の凹部321を並べて形成させてもよい。
また、凹部321の深さは、凹部321,カバー400,ケース300などの形状や、接着剤BOの熱伝導率,シール性,粘性等に応じて適宜設定するとよい。
100…制御ユニット、200…プリント基板、210…スルーホール、300…ケース、311…台状部、321…凹部、332…支柱、400…カバー、402…フランジ部、410…山状凸部、411…L字状曲げ部、BO…接着剤

Claims (4)

  1. 電子部品が実装されるプリント基板と、前記プリント基板を収容するケースと、前記ケースの開口部を覆うカバーとを有してなる制御ユニットであって、
    前記ケースの内周に形成された台状部の上面に、前記プリント基板の縁部を載せて支持し、前記台状部の上面の前記プリント基板が載せられる部分よりも外側の部分と、前記カバーの周縁部とを近接対向させ、該対向部分に接着剤を塗布して封止する構成とし、かつ、前記カバーの接着剤の塗布面に、前記カバーの端縁に沿って連なる凸部を形成し、
    前記台状部の上面に、前記ケースの内周に沿って、前記台状部の内端から外方に向かって所定幅を有して陥凹する凹部を形成したことを特徴とする制御ユニット。
  2. 前記所定幅は、前記台状部の上面と前記プリント基板とが対向する幅以上に設定されたことを特徴とする請求項1記載の制御ユニット。
  3. 前記凹部には、前記プリント基板に向けて突出して、前記プリント基板を支える支柱が形成されたことを特徴とする請求項1又は2記載の制御ユニット。
  4. 前記凹部の深さは、前記ケースの内周に沿って、前記凹部の両端から中央に近づくに従って増大することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の制御ユニット。
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