JP5573601B2

JP5573601B2 - 基板の結露防止構造

Info

Publication number: JP5573601B2
Application number: JP2010243981A
Authority: JP
Inventors: 敏史道田
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: US20120102774A1; JP2012099557A; EP2448385A2; CN102573406A

Description

本発明は、基板の結露防止構造に関する。

従来、各種の電子装置の筐体に収容された基板にマイグレーションが発生することを防止するため、この基板の表面に結露が発生することを防止するための結露防止装置が提案されている。例えば、特許文献１には、電子ユニットのケース内において、外気を遮る位置であって、かつ、プリント配線板の表面から露出した導体の周囲の位置に、結露防止板を設けることが開示されている。この結露防止装置においては、高温の外気がケース内に侵入しても、低温環境下において冷却された結露防止板に当該外気が吹き付けられて結露を生じさせることで、当該外気の湿度が低下し、導体の結露が生じにくくなる。

あるいは、プリント配線板の表面を結露防止用の保護膜でコーティングすることで、結露を防止することも行われている。

特開平０９−１０２６７９号公報

しかしながら、上述の如き従来の結露防止装置においては、プリント配線板に多数の導体を設ける場合に、導体を結露防止板によって囲みやすい位置に集中して配置する必要がある等、基板上の電子ユニットの配置デザインに対する制約になるという問題があった。

また、プリント配線板の表面を保護膜でコーティングする方法では、コーティング剤が高価であることに加え、コーティング剤の貯留等のために特殊な設備を設ける必要があることから、電子装置の製造コストを大幅に上昇させるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基板の結露を防止することができ、基板上の電子ユニットの配置デザインに対する制約を少なくすることができ、かつ、電子装置の製造コストをコーティング剤を用いる場合に比べて低減することができる、基板の結露防止構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の基板の結露防止構造は、外気流入が可能な開口を有する筺体に収容された基板に対して、結露が発生することを防止するための、基板の結露防止構造であって、前記筐体の内部に、熱伝導性部材を設け、同一の前記熱伝導性部材を、前記筺体の内部における所定の熱源と、前記基板における前記開口の近傍領域とに、それぞれ当接させる。

また、請求項２に記載の基板の結露防止構造は、請求項１に記載の基板の結露防止構造において、前記所定の熱源は、前記基板に実装された部品であり、前記熱伝導性部材は、前記部品から発せられた熱を放熱するために、前記基板に設けられたヒートシンクを含む。

また、請求項３に記載の基板の結露防止構造は、請求項１又は２に記載の基板の結露防止構造において、前記開口は、前記基板に接続されるコネクタを前記筺体の内部に挿入するためのコネクタ挿入口である。

請求項１に記載の基板の結露防止構造によれば、同一の熱伝導性部材を、筺体の内部における所定の熱源と、基板における開口の近傍領域とに、それぞれ当接させるので、所定の熱源から放出された熱の一部が熱伝導性部材を介して基板における開口の近傍領域に伝えられ、基板の結露を防止することが出来る。また、基板に多数の導体が設けられた場合でも、当該導体の配置に左右されることなく適用でき、基板上の電子ユニットの配置デザインに対する制約を少なくすることができる。さらに、この基板の結露防止構造は、比較的安価な熱伝導性部材を用いて、かつ特殊な設備を設けることなく製造できるので、コーティング剤を用いる場合に比べて、電子装置の製造コストを低減することができる。

また、請求項２に記載の基板の結露防止構造によれば、熱伝導性部材は、所定の熱源から発せられた熱を放熱するために、基板に設けられたヒートシンクを含むので、例えば既設のヒートシンクを利用することにより、基板や筺体等の設計変更をほとんど行うことなく適用でき、基板上の電子ユニットの配置デザインに対する制約を一層少なくすることができる。また、基板の結露防止構造は、ヒートシンクを用いることにより、材料コストを一層低減できるので、電子装置の製造コストを一層低減することができる。

また、請求項３に記載の基板の結露防止構造によれば、開口は、基板に接続されるコネクタを筺体の内部に挿入するためのコネクタ挿入口であるので、高温の外気がコネクタ挿入口から筺体の内部に侵入した場合でも、基板の結露が生じにくくなる。

ナビゲーション装置を前方側から見た斜視図である。ナビゲーション装置を後方側から見た斜視図である。基板を中心とする要部の平面図である。図２に示したＡ−Ａ切断面によるナビゲーション装置の要部断面図である。熱伝導の状態を示す説明図である。

以下、本発明に係る基板の結露防止構造の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。なお、本発明に係る基板の結露防止構造は、任意の電子装置に適用することができるものであり、この電子装置としては、例えば、自動車に設置されるナビゲーション装置やカーステレオを挙げることができる。本実施の形態では、基板の結露防止構造をナビゲーション装置に適用した例について説明する。

（構成）
最初に、ナビゲーション装置の基本構成について説明する。図１は、ナビゲーション装置を前方側から見た斜視図、図２は、ナビゲーション装置を後方側から見た斜視図、図３は、基板を中心とする要部の平面図、図４は、図３の図２に示したＡ−Ａ切断面によるナビゲーション装置の要部断面図である。以下の説明では、図１のＸ方向を前後方向、Ｙ方向を左右方向、Ｚ方向を上下方向とする。

ナビゲーション装置１は、筺体１０の内部に各種の部品（例えば、後述するＣＰＵ６１、コンデンサ、ＥＥＰＲＯＭ、後述する受け側コネクタ６２等）を実装した基板６０（図３及び図４と後述する図５のみに図示）を収容して構成されている。この筺体１０は、樹脂材にて形成された中空の箱状体である。

この筺体１０の正面には、図１に示すように、ディスプレイ２０及び操作部３０が設けられている。ディスプレイ２０は、各種の画像を表示する表示手段であり、例えば、公知の液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイの如きフラットパネルディスプレイとして構成されている。操作部３０は、ユーザによる操作入力を受け付ける操作手段であり、例えば、ディスプレイ２０の前面に設けたタッチパネルや、ディスプレイ２０の下方に設けたボタン類やボリュームとして構成されている。

また、図１及び図２に示すように、筺体１０の左右の側面の一方には、吸気口１１が設けられており、筺体１０の左右の側面の他方には、排気口１２が設けられている。吸気口１１には吸気ファン４０が設けられており、この吸気ファン４０を介して外気を筺体１０の内部に取り込むことが可能となっている。また、排気口１２には排気ファン５０が設けられており、この排気ファン５０を介して筺体１０の内部の気体を外部へ排出することが可能となっている。

また、この筺体１０の内部には、図３に示すように、基板６０が配置されている。この基板６０は、前後方向及び左右方向に沿って水平状に配置されたプリント配線基板であり、筺体１０の内壁に設けられた図示しない取り付けステーに固定されている。この基板６０の側面上には、上述した各種の部品が設けられている。これらの部品の中には、通電されることで熱を発生して熱源になる部品が含まれており、このような部品としては、ＣＰＵ６１やコンデンサを挙げることができる。以下では、熱源がＣＰＵ６１である場合について説明するが、他の熱源となる部品についても、後述する基板６０の結露防止構造を同様に適用することができる。このＣＰＵ６１は、図３に示すように、基板６０の平面の前後方向及び左右方向のほぼ中央付近に実装されている。また、基板６０には、図４に示すように、受け側コネクタ（接栓座）６２が実装されている（図３における図示を省略する）。この受け側コネクタ６２には、挿入側コネクタ（接栓）（図示省略）が着脱自在に接続される。

また、図２に示すように、筺体１０の背面には、複数のコネクタ挿入口１３が設けられている。これら複数のコネクタ挿入口１３の各々は、筺体１０の内部に設けられた受け側コネクタ６２に対して、筺体１０の外部から挿入された挿入側コネクタを接続するための開口であり、規格によって定められた受け側コネクタ６２及び挿入側コネクタの形状に対応する形状で形成されている。このコネクタ挿入口１３に挿入側コネクタが挿入されていない状態においては、当該コネクタ挿入口１３と受け側コネクタ６２との相互間の隙間から、筺体１０の外部に外気流入が可能であり、コネクタ挿入口１３に挿入側コネクタが挿入されている状態においても、コネクタ挿入口１３と挿入側コネクタ及び受け側コネクタ６２との相互間の隙間から、筺体１０の外部に外気流入が可能である。

（構成−基板の結露防止構造）
次に、このように構成されたナビゲーション装置１における基板６０の結露防止構造について説明する。この基板６０の結露防止構造は、ナビゲーション装置１の筺体１０に収容された基板６０にマイグレーションが発生することを防止するため、この基板６０の表面に結露が発生することを防止するための構造である。

図４に示すように、筺体１０の内部には、上述した基板６０及び受け側コネクタ６２に加えて、ヒートシンク７０が設けられている。このヒートシンク７０は、ＣＰＵ６１から発せられた熱を放熱するためのもので、銅やアルミニウム等の熱伝導率の高い材質にて形成された熱伝導性部材である。このヒートシンク７０は、ここでは全体として平面方形の平板状に形成されているが、熱交換効率を高めるためのフィンを備えるものであってもよい。

このヒートシンク７０は、基板６０の上下の側面のうち、ＣＰＵ６１が実装されている側の側面に配置されており、ＣＰＵ６１に対して当接した状態で、基板６０に対して固定されている。より具体的には、ヒートシンク７０は、ＣＰＵ６１に対して平行に配置されており、その一方の側面が、ＣＰＵ６１の一方の側面のほぼ全面に対して当接されている。なお、このヒートシンク７０は、このようにＣＰＵ６１に当接されると同時に、基板６０に実装された他の部品（他の熱源）にも当接させてもよい。

また、ヒートシンク７０の各隅部の近傍には、図３に示すように、基板６０に対して一体に延出された取り付けステー８０が形成されており、図３、４に示すように、この取り付けステー８０を基板６０にネジ８１にてネジ止めすることで、ヒートシンク７０が基板６０に対して固定されると共に、ヒートシンク７０が基板６０に対して当接されている。

ここで、ヒートシンク７０が基板６０に対して当接される領域（上記取り付けステー８０を形成する領域）は、その少なくとも一つの領域が、基板６０の中で結露が発生しやすい領域となるように決定されている。このように結露が発生しやすい領域としては、基板６０に外気が触れる可能性が高い領域を挙げることができ、例えば、基板６０におけるコネクタ挿入口１３の近傍領域（一例として、コネクタ挿入口１３から数ｃｍ以内に存在する領域)が該当する。このため、図３においては、想像線で示すコネクタ挿入口１３の近傍領域に、取り付けステー８０Ａが形成されており、この取り付けステー８０Ａの位置で、ヒートシンク７０が基板６０に対して当接されている。

（作用）
次に、上述のように構成された基板６０の結露防止構造の作用について説明する。図５は、熱伝導の状態を示す説明図である。

まず、ナビゲーション装置１の電源がＯＮされてから所定時間経過後、通電されたＣＰＵ６１から熱が放出される。ここで、ＣＰＵ６１から放出された熱の一部は、基板６０における当該ＣＰＵ６１との当接領域に伝えられる。これにより、基板６０におけるＣＰＵ６１との当接領域及びその領域の周囲の温度が上昇する。

一方、ＣＰＵ６１から放出された熱の他の一部は、当該ＣＰＵ６１とヒートシンク７０との当接面を介してヒートシンク７０に伝えられ、当該ヒートシンク７０の高い熱伝導性によって、基板６０におけるコネクタ挿入口１３の近傍領域に効率良く伝導される。そして、この熱は、当該ヒートシンク７０と基板６０との当接面を介して基板６０に伝えられるので、基板６０におけるコネクタ挿入口１３の近傍領域及びその領域の周囲の温度が上昇する。

以上のことから、この基板６０の結露防止構造においては、例えば、基板６０が低温環境下に晒された場合において、高温の外気がコネクタ挿入口１３を介して筺体１０の内部に侵入し、この外気が基板６０におけるコネクタ挿入口１３の近傍領域に吹き付けられた場合でも、ＣＰＵ６１からヒートシンク７０を介して基板６０に伝えられた熱により、当該基板６０のコネクタ挿入口１３の近傍領域が温められていることから、外気による基板６０の結露が生じにくくなる。よって、マイグレーションの発生を効果的に防止することができる。

（効果）
このように本実施の形態によれば、基板６０の結露防止構造は、同一の熱伝導性部材を、筺体１０の内部におけるＣＰＵ６１と、基板６０におけるコネクタ挿入口１３の近傍領域とに、それぞれ当接させるので、ＣＰＵ６１から放出された熱の一部が熱伝導性部材を介して基板６０におけるコネクタ挿入口１３の近傍領域に伝えられ、基板６０の結露を防止することが出来る。基板６０に多数の導体が設けられた場合でも、当該導体の配置に左右されることなく適用でき、ナビゲーション装置１の基板６０における電子ユニットの配置デザインに対する制約を少なくすることができる。また、この基板６０の結露防止構造は、比較的安価な熱伝導性部材を用いて、かつ特殊な設備を設けることなく製造できるので、コーティング剤を用いる場合に比べて、ナビゲーション装置１の製造コストを低減することができる。

また、熱伝導性部材は、ＣＰＵ６１から発せられた熱を放熱するために、基板６０に設けられたヒートシンク７０を含むので、例えば既設のヒートシンク７０を利用することにより、基板６０や筺体１０等の設計変更をほとんど行うことなく適用でき、ナビゲーション装置１の基板６０における電子ユニットの配置デザインに対する制約を一層少なくすることができる。また、基板６０の結露防止構造は、ヒートシンク７０を用いることにより、材料コストを一層低減できるので、ナビゲーション装置１の製造コストを一層低減することができる。

また、開口は、基板６０に接続されるコネクタを筺体１０の内部に挿入するためのコネクタ挿入口１３であるので、高温の外気がコネクタ挿入口１３から筺体１０の内部に侵入した場合でも、基板６０の結露が生じにくくなる。

〔実施の形態に対する変形例〕
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。

（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、上述の内容に限定されるものではなく、発明の実施環境や構成の細部に応じて異なる可能性があり、上述した課題の一部のみを解決したり、上述した効果の一部のみを奏することがある。

（筺体の内部に設けられた所定の熱源について）
また、上述の実施の形態では、筺体１０の内部に設けられた所定の熱源は、基板６０上に設けられたＣＰＵ６１等の部品と説明したが、これに限られない。例えば、筺体１０の内部において、基板６０に実装されていないスピーカアンプ等の部品であってもよい。あるいは、筺体１０の外部に設けられたヒータ等の機器から放出された熱が筺体１０に伝熱される場合に、当該熱によって筺体１０の側壁が温められる場合には、当該側壁を熱源として利用してもよい。

（熱伝導性部材について）
また、上述の実施の形態では、熱伝導性部材はヒートシンク７０であると説明したが、熱伝導率の高い部材であればよく、例えば、銅板やアルミニウム板であってもよい。また、熱伝導性部材は複数の部材を組み合わせたものでもよく、例えば、ＣＰＵ６１の形状に対応した大きさの既設のヒートシンク７０に対して、さらに銅板やアルミニウム板を接続し、この銅板やアルミニウム板を基板６０における開口の近傍領域に接続することで、これらヒートシンク７０及び銅板やアルミニウム板を介して、熱源の熱を基板６０に伝導してもよい。また、熱伝導性部材の固定方法は、上述したネジ止め以外にも、接着や溶接等により行うこともでき、あるいは、基板６０に対しては少なくとも当接されていればよく、必ずしも固定しなくてもよい。

（外気流入が可能な開口について）
また、上述の実施の形態では、外気流入が可能な開口は、コネクタ挿入口１３であると説明したが、これに限られず、例えば、筺体１０の側面に設けられた吸気口１１又は排気口１２であってもよく、あるいは筺体１０の正面に設けられた図示しないＤＶＤディスク等を挿入するための挿入口であってもよい。

（基板の結露防止構造について）
また、上述の実施の形態では、基板６０の結露防止構造は、ヒートシンク７０を、筺体の内部におけるＣＰＵ６１と、基板６０におけるコネクタ挿入口１３の近傍領域とに、それぞれ当接させたものであると説明したが、この基板６０の結露防止構造とその他の結露防止構造等とを組み合わせてもよい。例えば、基板６０におけるコネクタ挿入口１３の近傍領域のうち、設置スペースの制約によってヒートシンク７０と当接させることができない領域（図５に示す基板６０における受け側コネクタ６２との当接領域）については、結露防止用の保護膜によってコーティングしてもよく、この場合においても、従来よりコーティング剤の使用量を低減できるので、ナビゲーション装置１の製造コストを低減することができる。

１ナビゲーション装置
１０筺体
１１吸気口
１２排気口
１３コネクタ挿入口
２０ディスプレイ
３０操作部
４０吸気ファン
５０排気ファン
６０基板
６１ＣＰＵ
６２受け側コネクタ
７０ヒートシンク
８０、８０Ａ取り付けステー
８１ネジ

Claims

外気流入が可能な開口を有する筺体に収容された基板に対して、結露が発生することを防止するための、基板の結露防止構造であって、
前記筐体の内部に、熱伝導性部材を設け、
同一の前記熱伝導性部材を、前記筺体の内部における所定の熱源と、前記基板における前記開口の近傍領域とに、それぞれ当接させた、
基板の結露防止構造。
前記所定の熱源は、前記基板に実装された部品であり、
前記熱伝導性部材は、前記部品から発せられた熱を放熱するために、前記基板に設けられたヒートシンクを含む、
請求項１に記載の基板の結露防止構造。
前記開口は、前記基板に接続されるコネクタを前記筺体の内部に挿入するためのコネクタ挿入口である、
請求項１又は２に記載の基板の結露防止構造。