JP6071239B2 - 車載用電子機器の防湿構造 - Google Patents

Description

本発明は、車載用電子機器の防湿構造に関し、特にイオンマイグレーションの原因となる結露を防止する構造の車載用電子機器の防湿構造に関する。

イオンマイグレーションは、プリント配線基板からなる配線板等に形成された電極等の導体の間に水分の存在下で電気的バイアス電圧が印加されたときに電気分解反応が生じて金属が析出し、析出した金属によって配線板に形成されている電極等の導体間が短絡する現象である。このようなイオンマイグレーションが車載の電子機器に発生すると、配線板に実装されている電子部品が損傷する。このためイオンマイグレーションの原因となる結露を防止する必要がある。従って車載用電子機器においては、結露防止のための防湿構造が従来より開発されている。

図４は特許文献１に記載された従来の車載用電子機器１００の防湿構造を示す。車載用電子機器１００においては、相互に組み付けられた上ケース１１１及び下ケース１１３によってケース１１０が形成され、下ケース１１３上にプリント配線基板等の配線板１２０が支持されることにより配線板１２０がケース１１０内に収納されている。

配線板１２０には、ＩＣチップ、チップコンデンサ等の電子部品１２１が複数実装されている。複数の電子部品１２１は配線板１２０に形成された電極にリードが接続されて配線板１２０に実装されており、配線板１２０の電極、電子部品１２１のリードがケース１１０内で露出した状態となっている。このように配線板１２０における電子部品１２０の実装部分は電子部品搭載部１１５となっており、この電子部品搭載部１１５に対しての防湿が必要となる。

ケース１１０には、配線板１２０上の電子部品と相手コネクタとを接続するための外接コネクタ１３０が組み付けられている。外接コネクタ１３０は相手コネクタが嵌合するコネクタハウジング１３１と、コネクタハウジング１３１に取り付けられた複数のリード端子１３３とを備えている。それぞれのリード端子１３３は相手端子接続部１３３ａ及び基板接続部１３３ｂを長さ方向の両端部に備え、相手端子接続部１３３ａがコネクタハウジング１３１に挿入され、基板接続部１３３ｂがコネクタハウジング１３１から抜き出されて配線板１２０を貫通している。この基板接続部１３３ｂが配線板１２０に形成された電極に半田付けされる。

外接コネクタ１３０を相手コネクタと嵌合可能とするため、ケース１１０には外接コネクタ１３０を収容するための開口部１１７が形成されており、この開口部１１７が外気と連通するため、外接コネクタ１３０が外気に曝された状態となる。

開口部１１７に対する電子部品搭載部１１５の防湿効果を高めるため、ケース１１０の内部に仕切り壁１４０が設けられる。仕切り壁１４０は外接コネクタ１３０の配置部分の周囲を囲むように上ケース１１１から垂れ下がって設けられるものであり、上ケース１１１の内壁から配線板１２０に向かって下方に延設された状態となっている。仕切り壁１４０は外気が当たることによって外気に含まれた水蒸気を結露させるものであり、この結露によってケース１１０内に侵入する外気の湿度を低下させることが可能となっている。

以上の仕切り壁１４０を設けた構造において、電子部品１２１からの発熱をケース１１０の外部に排出する必要がある。このため仕切り壁１４０の下端と配線板１２０の上面との間に隙間１５０が設けられている。隙間１５０は外接コネクタ１３０の長さに合わせるように、仕切り壁１４０及び配線板１２０の長さ（図４における図面貫通方向の長さ）に沿って連続的に形成されている。この隙間１５０の寸法は、ケース１１０内の熱をケース１１０の外に放熱するように１．５〜１ｍｍ程度に設定されている。

このような従来の防湿構造では、ケース１１０内における配線板１２０の電子部品搭載部１１５と、外部機器との接続のために外気に曝される外接コネクタ１３０側との間に仕切り壁１４０を設け、仕切り壁１４０に結露させることにより外気の湿度を低くしてケース１１０内の電子部品搭載部１１５への結露を防止するものである。これによりイオンマイグレーションを抑制している。

特許第４２７１３９５号公報

従来の車載電子機器の防湿構造では、ケース１１０の内部に仕切り壁１４０を設けて防湿効果を得ているが、外接コネクタ１３０が長い場合には、仕切り壁１４０と配線板１２０との間の隙間１５０も長くなるため、防湿効果の有効性に限界が生じている。一方、外接コネクタ１３０が短く、これにより仕切り壁１４０と配線板１２０との間の隙間１５０も短い場合には、ケース１１０内の熱の放熱性に支障が生じる。

そこで、本発明は適切な防湿性能と放熱性能とを両立させることが可能な車載電子機器の防湿構造を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、電子部品が搭載された配線板と、この配線板が収納されるケースと、前記配線板と外部回路とを接続すると共に前記ケースの外部に露出される外部露出部と、この外部露出部と前記配線板の電子部品搭載部とを前記ケース内で区画する仕切り壁とを備え、前記仕切り壁の一部に前記外部露出部と前記電子部品搭載部との間を連通する空気流通路を設けた車載電子機器の防湿構造であって、前記ケースに前記仕切り壁との間で前記配線板を挟むようにサブ仕切り壁を設け、前記サブ仕切り壁の一部に前記配線板の下側における前記外部露出部と前記電子部品搭載部との間を連通する空気流通路を更に設け、前記配線板の上側における空気流通路は、前記仕切り壁に形成した内外流通穴であり、かつ、前記配線板の下側における空気流通路は、前記サブ仕切り壁に形成したサブ内外流通穴であることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車載用電子機器の防湿構造であって、前記外部露出部が、相手コネクタが嵌合するフード部を有するコネクタハウジングと、このコネクタハウジングに一体に設けられてリード端子を固定するリード端子固定壁と、このリード端子固定壁に固定され一側が前記フード部内に突設され他側が前記コネクタハウジングの背面側から前記配線板に接続されるリード端子とで形成される外接コネクタであり、前記仕切り壁が、前記コネクタハウジングの両側面に対向して前記ケースと前記配線板との間にそれぞれ設けられた一対の側壁と、これらの側壁の一側同士を連結すると共に前記コネクタハウジングの背面側に対向して前記ケースと前記配線板との間に設けられた背面壁とで形成され、前記空気流通路は、前記側壁と前記背面壁との連続部分に設けられたラビリンス状の内外流通ラビリンスまたは前記背面壁の前記配線板側に設けた内外流通穴であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の車載用電子機器の防湿構造であって、
前記ケースが前記配線板を支持する基板支持壁を有する下ケースと、この下ケース上に支持され前記配線板の上部を覆う上ケースとで形成され、前記仕切り壁が前記上ケースの内壁から前記下ケース側に向けて前記配線板まで延設されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車載用電子機器の防湿構造であって、前記側壁と前記背面壁との連続部分に設けられたラビリンス状の内外流通ラビリンスは、前記一対の側壁の端末にそれぞれ形成された凹部と、前記背面壁の両側から同方向に折り曲げられて前記凹部内にそれぞれ隙間を有して挿入される凸壁とで形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、外部露出部と配線板の電子部品搭載部とをケース内で区画する仕切り壁を設けているため、仕切り壁に外気が当たって水蒸気が結露し、この結露によりケース内に侵入する外気の湿度を低下させることができ、電子部品搭載部で露出しているリードや電極等の導体への結露を防止することができる。これによりイオンマイグレーションを防止することができる。また、仕切り壁の一部に外部露出部と電子部品搭載部との間を連通する空気流通路を設け、かつ、サブ仕切り壁の一部に配線板の下側における外部露出部と電子部品搭載部との間を連通する空気流通路を更に設け、配線板の上側における空気流通路は、仕切り壁に形成した内外流通穴であり、配線板の下側における空気流通路は、サブ仕切り壁に形成したサブ内外流通穴であるため、電子部品搭載部の熱を外部に放熱する良好な放熱性を備えた構造とすることができる。以上により適切な防湿性能と放熱性能とを両立させることができる。

請求項２記載の発明によれば、仕切り壁が外接コネクタの両側面に対向する一対の側壁と、一対の側壁を連結する背面壁とによって形成されることにより、外部露出部である外接コネクタが仕切り壁に囲まれるため、外部露出部を外接コネクタとし、この外接コネクタをケースに設けた構造であっても、外接コネクタの周囲の仕切り壁に結露させて外気の湿度を低下させる良好な防湿性能を有したものとすることができる。

また、空気流通路を一対の側壁と背面壁との連続部分に設けられたラビリンス状の内外流通ラビリンスまたは背面壁の配線板側に設けた内外流通穴としているため、これらの内外流通ラビリンスまたは内外流通穴によって電子部品搭載部の熱を外部に放熱することができ、良好な放熱性能を有したものとすることができる。これにより適切な防湿性能と放熱性能とを両立させることができる。

請求項３記載の発明によれば、仕切り壁が上ケースの内壁から下ケース側に向けて配線板まで延設されているため、結露を上ケースと下ケースとの間で行うことができ、ケース内に侵入する外気に対する確実な結露が可能となる。

請求項４記載の発明によれば、内外流通ラビリンスが一対の側壁の端末にそれぞれ形成された凹部と、背面壁の両側から同方向に折り曲げられて凹部内にそれぞれ隙間を有して挿入される凸壁とによって形成されるため、内外流通ラビリンスによる外気の流通が円滑となる。また、凹部と凸壁との間の隙間の大きさを調整することができるため、外気に対する適応性が向上する。

本発明の一実施形態の車載用電子機器の防湿構造を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態における空気流通路の構造を平面から示す断面図である。 本発明の一実施形態における空気流通路の構造を示す一部破断斜視図である。 従来の車載用電子機器の防湿構造を示す縦断面図である。

以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。図１は本発明の一実施形態の防湿構造が適用された車載用電子機器１の縦断面図、図２は横断面図、図３は一部破断斜視図である。

車載用電子機器１はケース２と、プリント配線基板等の配線板４と、仕切り壁５とを備えている。

ケース２は共に絶縁性樹脂により形成された上ケース２１及び下ケース２２を備えている。配線板４は上ケース２１及び下ケース２２を相互に組み付けた空間内に配置されるものであり、下ケース２２には複数の基板支持壁２３が所定間隔を有して立ち上がり状に形成されており、配線板４はこの基板支持壁２３に載置されて支持される。上ケース２１は下ケース２２の上部に組み付けられるものであり、基板支持壁２３に支持された配線板４の上部を覆うようになっている。

配線板４には、ＩＣチップ、チップコンデンサ等の電子部品４１が複数実装されている。複数の電子部品４１は配線板４に形成された電極にリード４２が接続されて配線板４に実装されている。この場合、配線板４の電極及び電子部品４１のリード４２はケース２内で露出した状態となっている。このような配線板４における電子部品４１の実装部分は電子部品搭載部２５となっている。

ケース２には、外接コネクタ７が組み付けられる。外接コネクタ７は配線板４と外部回路としての相手コネクタ（図示省略）とを接続するものである。相手コネクタとの接続を可能とするため、ケース２における外接コネクタ７の配置部位には、相手コネクタを挿入するための開口部２６が形成されており、外接コネクタ７は開口部２６を通じてケース２の外部に露出される。このような実施形態では、外接コネクタ７は配線板４と外部回路（相手コネクタ）と接続すると共にケース２の外部に露出される外部露出部９となっている。

外接コネクタ７は相手コネクタが嵌合するフード部７２を有したコネクタハウジング７１と、コネクタハウジング７１に取り付けられた複数のリード端子７３とを有している。この場合、コネクタハウジング７１の背面はリード端子固定壁７４となっており、それぞれのリード端子７３はリード端子固定壁７４を貫通することによりコネクタハウジング７１に固定されている。

それぞれのリード端子７３は相手端子接続部７５及び基板接続部７６を長さ方向の両端部に備えており、相手端子接続部７５がリード端子固定壁７４からコネクタハウジング７１に挿入されてフード部７２内に突設され、基板接続部７６がリード端子固定壁７４を通じてコネクタハウジング７１から抜き出されて配線板４方向に屈曲されている。屈曲した基板接続部７６の先端部は配線板４を貫通しており、配線板４の貫通部分が配線板４の電極に半田付けされる。これにより外接コネクタ７と配線板４とが電気的に接続される。

仕切り壁５は電子部品搭載部２５と外部露出部９である外接コネクタ７とをケース２内で区画するものである。仕切り壁５は開口部２６を除いた外接コネクタ７の周囲を囲むように設けられるものであり、図２に示すように、外接コネクタ７の両側面７７に対向した一対の側壁５１、５２と、一対の側壁５１、５２を連結してコネクタハウジング７１の背面側（リード端子固定壁７４）に対向した背面壁５３とによって形成されている。

図１に示すように、仕切り壁５の全体は上ケース２１の内壁（下面壁）２１ａから下ケース２２側に向けて延設されており、その下端部が配線板４まで延設されることにより配線板４の上方に臨んでいる。これにより仕切り壁５を構成する一対の側壁５１，５２及び背面壁５３は、いずれもケース２と配線板４との間に設けられて外接コネクタ７をケース２内で区画している。

仕切り壁５には、電子部品搭載部２５と外部露出部９となっている外接コネクタ７との間を連通する空気流通路１０が設けられている。空気流通路１０は第１空気流通路１１及び第２空気流通路１２を有しており、これらの第１及び第２空気流通路１１、１２が仕切り壁５に形成されている。

図２に示すように第１空気流通路１１は、仕切り壁５の一対の側壁５１、５２と背面壁５３との連続部分に設けられた内外流通ラビリンス１３によって形成されている。

次に、内外流通ラビリンス１３の構造を説明する。仕切り壁５の一対の側壁５１、５２の端末（図２における左端）には、それぞれの側壁５１、５２の本体部から分岐する分岐壁５１ａ、５２ａが上下方向（図２の紙面貫通方向）に延びるように一体に形成されており、側壁５１、５２の本体部と分岐壁５１ａ、５２ａとの間が断面Ｕ字形の凹部５４となっている。一方、背面壁５３の両側は一対の側壁５１、５２の方向に折り曲げられて凸壁５５となっている。この凸壁５５は上下方向（紙面貫通方向）に延びた状態で左右の側壁５１、５２の凹部５４と対向している。そして、背面壁５３の両側の凸壁５５を左右一対の側壁５１、５２における凹部５４に隙間５６を有して挿入することにより、空気が流通可能なラビリンス状の流通路が一対の側壁５１，５２と背面壁５３との間の上下方向の連続部分に設けられて内外流通ラビリンス１３を形成している。

このような内外流通ラビリンス１３は、一対の側壁５１、５２と背面壁５３との連続部分に上下方向に沿って連続するように設けられており、電子部品搭載部２５と外部露出部９（外接コネクタ７）との間で空気の出入りが可能となっている。これにより内外流通ラビリンス１３は電子部品搭載部２５の熱をケース２の外部に放熱することができる。

図３に示すように第２空気流通路１２は、仕切り壁５の背面壁５３における下端部に形成された複数の内外流通穴１４によって形成されている。複数の内外流通穴１４は背面壁５３の下端部を貫通しており、これにより複数の内外流通穴１４は背面壁５３の配線板４側に設けられている。複数の内外流通穴１４は一定間隔で背面壁５３に形成されており、それぞれの内外流通穴１４を通じて電子部品搭載部２５と外部露出部９（外接コネクタ７）との間で空気の出入りが可能となっている。これにより内外流通穴１４は電子部品搭載部２５の熱をケース２の外部に放熱することができる。

この実施形態においては、図１に示すように仕切り壁５に加えてサブ仕切り壁５８がケース２に設けられている。サブ仕切り壁５８は仕切り壁５との間で配線板４を挟むように設けられるものであり、下ケース２２から配線板４に向けて立ち上がり状に形成されている。サブ仕切り壁５８の配線板４側（上端側）には、仕切り壁５側の内外流通穴１４と同様の第３空気流通路としてのサブ内外流通穴１６が形成されている。これにより配線板４の下側における電子部品搭載部２５と外部露出部９（外接コネクタ７）との間で空気の出入りが可能となっており、配線板４の下側における電子部品搭載部２５の熱をケース２の外部に放熱するようになっている。サブ仕切り壁５８は電子部品４１が配線板４の下面にも実装されるため、これに対応するものであり、配線板４の下面に電子部品４１が実装されない場合には省略することが可能である。

以上の実施形態においては、配線板４の電子部品搭載部２５とケース２の外部に露出した外接コネクタ７との間に仕切り壁５を設けているため、外気が仕切り壁５に当たることにより外気に含まれている水蒸気が仕切り壁５に結露する。この結露によりケース２内に侵入する外気の湿度を低下させることができるため、電子部品搭載部２５で露出しているリードや電極等の導体への結露を防止することができる。これによりイオンマイグレーションを防止することができる。

これに加えて、電子部品搭載部２５と外接コネクタ７とを区画する仕切り壁５に対して内外流通ラビリンス１３及び内外流通穴１４を設けているため、外接コネクタ７のサイズや電子部品搭載部２５を収納したケース２の内部容積、必要となる放熱能力に応じた対応が可能となっている。すなわち内外流通ラビリンス１３の凹部５４と凸壁５５との間の隙間５６の大きさ及び内外流通穴１４の大きさや数を増減させることにより、外接コネクタ７のサイズ、電子部品搭載部２５を収納するケース２の内部容積、放熱能力に合わせることが可能となるものであり、これにより電子部品搭載部２５からの熱をケース２の外部に円滑に放熱することができる。

以上の構造とすることにより、この実施形態では、適切な防湿性能と放熱性能とを両立させることが可能となる。

本発明は以上の実施形態に限定されることなく種々変形が可能である。上記実施形態では、外部露出部９を外接コネクタ７としているが、外部露出部９としては、配線板４と外部回路とを接続してケース２の外部に露出される構造であれば、回路基板等の外接コネクタ７以外の部材であっても良い。

また、上記実施形態では、仕切り壁５に内外流通ラビリンス１３及び内外流通穴１４を設けているが、内外流通ラビリンス１３だけを設けた構造としても良い。

また、内外流通穴１４は成形加工性の点から仕切り壁５における背面壁５３の下端部に設けられているが、背面壁５３の下端部以外の部位に設けても良い。

また、上ケース２１及び下ケース２２によってケース２を形成しているが、ケース２としては配線板４を収納するものであれば、上ケース２１及び下ケース２２の間に中間ケースを設けた等の他の構造であっても良い。

１ 車載用電子機器
２ ケース
４ 配線板
５ 仕切り壁
７ 外接コネクタ
９ 外部露出部
１０ 空気流通路
１３ 内外流通ラビリンス（空気流通路）
１４ 内外流通穴（空気流通路）
２１ 上ケース
１６ サブ内外流通穴（空気流通路）
２１ａ 内壁
２２ 下ケース
２３ 基板支持壁
２５ 電子部品搭載部
４１ 電子部品
５１、５２ 側壁
５３ 背面壁
５４ 凹部
５５ 凸壁
５６ 隙間
７１ コネクタハウジング
７２ フード部
７３ リード端子
７４ リード端子固定壁

Claims (4)

1. 電子部品が搭載された配線板と、この配線板が収納されるケースと、前記配線板と外部回路とを接続すると共に前記ケースの外部に露出される外部露出部と、この外部露出部と前記配線板の電子部品搭載部とを前記ケース内で区画する仕切り壁とを備え、
   前記仕切り壁の一部に前記外部露出部と前記電子部品搭載部との間を連通する空気流通路を設けた車載電子機器の防湿構造であって、
   前記ケースに前記仕切り壁との間で前記配線板を挟むようにサブ仕切り壁を設け、前記サブ仕切り壁の一部に前記配線板の下側における前記外部露出部と前記電子部品搭載部との間を連通する空気流通路を更に設け、
   前記配線板の上側における空気流通路は、前記仕切り壁に形成した内外流通穴であり、かつ、前記配線板の下側における空気流通路は、前記サブ仕切り壁に形成したサブ内外流通穴であることを特徴とする車載用電子機器の防湿構造。
2. 請求項１記載の車載用電子機器の防湿構造であって、
   前記外部露出部が、相手コネクタが嵌合するフード部を有するコネクタハウジングと、このコネクタハウジングに一体に設けられてリード端子を固定するリード端子固定壁と、このリード端子固定壁に固定され一側が前記フード部内に突設され他側が前記コネクタハウジングの背面側から前記配線板に接続されるリード端子とで形成される外接コネクタであり、
   前記仕切り壁が、前記コネクタハウジングの両側面に対向して前記ケースと前記配線板との間にそれぞれ設けられた一対の側壁と、これらの側壁の一側同士を連結すると共に前記コネクタハウジングの背面側に対向して前記ケースと前記配線板との間に設けられた背面壁とで形成され、
   前記空気流通路は、前記側壁と前記背面壁との連続部分に設けられたラビリンス状の内外流通ラビリンスまたは前記背面壁の前記配線板側に設けた内外流通穴であることを特徴とする車載用電子機器の防湿構造。
3. 請求項１または請求項２記載の車載用電子機器の防湿構造であって、
   前記ケースが前記配線板を支持する基板支持壁を有する下ケースと、この下ケース上に支持され前記配線板の上部を覆う上ケースとで形成され、
   前記仕切り壁が前記上ケースの内壁から前記下ケース側に向けて前記配線板まで延設されていることを特徴とする車載用電子機器の防湿構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車載用電子機器の防湿構造であって、
   前記側壁と前記背面壁との連続部分に設けられたラビリンス状の内外流通ラビリンスは、前記一対の側壁の端末にそれぞれ形成された凹部と、前記背面壁の両側から同方向に折り曲げられて前記凹部内にそれぞれ隙間を有して挿入される凸壁とで形成されていることを特徴とする車載用電子機器の防湿構造。

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