JP6147359B2 - 電子部品の固定構造 - Google Patents
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Description
回路基板が周囲から伝わる振動により加振されると、回路基板に固定されている大型で質量が大きい電子部品、例えばトランスに大きな荷重が加わる。トランスは、トランスを構成するリードフレームの先端が回路基板にはんだ付けされることで、固定される。
しかし、厳しい振動環境下では、リードフレームが破損したり、はんだ部分に亀裂が入り、トランスが回路基板から外れてしまうおそれがある。
そこで、回路基板を収容する空間に樹脂製ゲル材を充填し、回路基板への振動を低減する手法が提案されている(特許文献1,2)。
そこで、本発明は、コストを削減するとともに、振動に対して回路基板に固定された電子部品の電子接続端子の破損等のおそれを低減できる固定構造を提供することを目的とする。
電気接続端子が配列される第1の側壁と直交する第2の側壁に支持体を設けることで、支持体が電子部品を支持するため、電気接続端子の破損等を防止することができる。また、支持体の高さH3を、上記の高さH2以上とすることで、支持体は重心からの振動を受けることができる。さらに、支持体における、第1の側壁に沿う方向の長さLを上記の高さH3以上とすることで、支持体は電子部品から加わる応力に対抗でき、電子部品に対する支持剛性を高くできる。
また、電子部品の第2の側壁は、回路基板に、弾性接着剤を用いた接着で支持体により支持されるため、コストを削減できる。
本発明の固定構造は、電気接続端子が、リードフレームからなる電子部品に適用することができる。
接着剤のみからなる支持体を用いることで、支持体は弾性を有するため、電子部品の振動を効率よく低減させることができる。
支持体が補剛材を備えることで、電子部品に対する支持剛性をさらに向上させることができる。
[第1実施形態]
回路部20は、回路基板21(図2)を構成要素の一つとし、モータ11に供給する駆動信号を生成するためのスイッチング素子や、モータ11を駆動制御するICチップなどの回路素子を有する。
旋回スクロール122は、ロータ112に固定されたシャフト113に対して偏心して結合される。
本実施形態では、質量が大きい電子部品として、回路基板21に複数のリードフレーム(電気接続端子)55を介して固定されるトランス(電子部品)50を例に挙げ説明する。
本発明をするにあたり、発明者らは、回路基板21に固定されたトランス50に対し加振試験を実施した。その結果、リードフレーム55が配列されるトランス50の第1の側壁(側壁51a,51c)に沿う方向Xに対する固有値は、リードフレーム55が配列されないトランス50の第2の側壁(側壁51b,51d)に沿う方向Yに対する固有値よりも小さいことを知見した。固有値が小さいと加振される周波数が小さい場合でも共振するため、リードフレーム55やはんだ部分に大きな荷重がかかる。
この結果から、方向Xの振動に対する、トランス50の固有値を大きくすることで、リードフレーム55の破損等のおそれを低減できると考え、本発明に至った。
回路基板21には、車両の図示しないバッテリから供給される電圧(例えば12V)を制御用の低電圧(例えば5V)に変換するトランス50、電動圧縮機10の動作制御を行なうCPU、モータ11を駆動制御するICチップなどの回路素子が実装されている。回路基板21の表裏両面に回路素子が配置される。
トランス50は、図3に示すように、ハウジング51と、電圧を変換するコイル53と、リードフレーム55とを備える。
ハウジング51は、側壁51a〜51dと下壁51eを備え、枡状をなしている。
側壁51bおよび側壁51dは、側壁51aおよび側壁51cに直交している。
ハウジング51の内部には、コイル53が収納されている。
側壁51aと、側壁51aに対向する側壁51cには、それらの下方から方向Yに突出するリードフレーム55が設けられている。
リードフレーム55は、方向Xに複数配列されている。リードフレーム55は、はんだ付けにより、対応する回路配線に電気的に接続される。また、リードフレーム55が回路基板21にはんだ付けされることで、トランス50は回路基板21に固定される。
このとき、リードフレーム55は、側壁51a,51cから方向Yに突出している部分、回路基板21に対し垂直に起立している部分、および回路基板21に固定されている部分に分けることができ、起立している部分は回路基板21に対し傾斜していてもよい。
側壁51bと、側壁51bに対向する側壁51dの外側には、それぞれ支持体60が設けられている。
なお、トランス50の高さはH1、トランス50の重心高さはH2と表記する。トランスの重心高さH2はリードフレーム55も含めて算出される。
本実施形態では、接着剤62が硬化することで支持体60を形成する。
支持体60は、主としてトランス50の方向Xの支持剛性を向上させるために設けられる。
接着剤62は、側壁51bおよび側壁51dの方向Yの全域に設けることで、回路基板21と側壁51bおよび回路基板21と側壁51dを接合する。
また、接着剤62は、高さ方向Zにおいて、側壁51b,51dと接合される支持体60の高さH3が、回路基板21からのトランス50の重心高さH2以上(H3≧H2)となるように設ける。
また、接着剤62は、支持体60の方向Xにおける長さLが高さH3以上(L≧H3)となるように設けられる。
支持体60が形成されると、側壁51bおよび側壁51dはそれぞれ回路基板21に固定される。
接着剤62としては、温度に対する耐久性や電気絶縁性を有する、電子部品用接着剤を用いる。接着剤62は、例えば電子部品用シリコーン接着材(Dow Corning(R) SE 738 White,東レダウコーニング株式会社製)を用いることができる。なお、接着剤62が硬化して形成された支持体は弾性を有する。
次に、本実施形態においてトランス50に設けられた支持体60の作用効果について説明する。
車両に搭載されている電動圧縮機10に組み込まれている回路基板21には、車両のエンジンの振動、駆動源の振動、あるいは電動圧縮機10自体の振動等が加わるため、回路基板21や電子部品が加振される。電子部品の中でも、大型で質量が大きい部品、例えばトランス50に加わる荷重は大きいため、リードフレーム55が破損したり、はんだ部分に亀裂が発生したりするおそれがある。
本実施形態では、リードフレーム55が配列される側壁51aおよび側壁51cと直交する、側壁51bおよび51dが回路基板21に接着で支持体60により支持されている。
振動によりトランス50が加振されると、トランス50は支持体60により方向Xおよび方向Yへの振動が規制される。そのため、リードフレーム55やはんだ部分にかかる荷重を低減できる。
本実施形態の支持体60は、側壁51b(51d)と接する高さH3が、重心高さH2以上となるように設けられている。
トランス50は、リードフレーム55を支点として、重心が振れるモードで振動する。そのため、支持体60の高さH3をトランス50の重心高さH2以上とすることで、支持体60は重心からの振動を受けることができる。
したがって、支持体60が側壁51bと接する高さH3が重心高さH2以上とすることで、リードフレーム55やはんだ部分にかかる荷重を低減できる。
本実施形態の支持体60は、方向Yに延在し、トランス50を支持する方向(方向X)の長さLが、支持体60が側壁51b(51d)と接する高さH3以上となるように設けられている。
支持体60と回路基板21間には、振動により支持体60がトランス50から受ける応力に対抗できる面積が必要となる。
そのため、支持体60の長さLを高さH3以上とすることで、トランス50からの応力に対抗でき、トランス50に対する支持剛性を高くできる。
なお、長さLと高さH3が等しい場合、支持体60はトランス50からの応力に対抗でき、かつ、余分な接着剤62を使用しないため、最も好ましい。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態は、トランス50の側壁51b,51dに沿う方向Yに、予め補剛材71を設ける点で、第1実施形態と相違する。
以下、第1実施形態で説明した構成との相違点を中心に説明する。第1実施形態で説明した構成と同様の構成には同じ符号を付している。
本実施形態では、図4に示すように、側壁51bおよび51dと、回路基板21との間に補剛材71を配置した後に、接着剤62を設ける。
補剛材71は、横断面が直角三角形である三角柱の部材であり、接着剤62より剛性の大きい部材を用いる。
補剛材71は、直角をなす一方の面が側壁51bまたは側壁51dと接し、他方の面が回路基板21と接するように、接着剤62を介して、方向Yに沿ってそれぞれ固定する。接着剤62が硬化すると、支持体74が形成される。
支持体74は、高さ方向Zにおいて、側壁51b,51dと接する接着樹脂の高さH3がトランス50の重心高さH2以上(H3≧H2)となるように設ける。
また、支持体74は、方向Xにおける長さLが高さH3以上(L≧H3)となるように設ける。
本実施形態では、接着剤62より剛性の高い補剛材71を含む支持体74によりトランス50を支持する。そのため、接着剤62のみからなる支持体60のみで支持する場合に比べ、支持体74でトランス50を支持した場合の方が、トランス50に対する支持剛性を向上させることができる。
また、支持体74は、高さ方向Zにおいて、高さH3がトランス50の重心高さH2以上(H3≧H2)となるように設けられ、さらに、方向Xにおける長さLが高さH3以上(L≧H3)となるように設けられているので、第1実施形態と同様に、リードフレーム55やはんだ部分にかかる荷重を低減できる。
補剛材71を設けずに、粘度の低い接着剤62を設けた場合、接着剤62は隙間Gに入り込み、回路基板21と下壁51e間を埋めた状態で硬化する。
硬化した接着剤62は、周囲の温度変化によって、膨張および収縮し、下壁51eを押し上げ、リードフレーム55やはんだ部分に応力を加える。
この温度変化が繰り返されると、その度に応力が加わるため、リードフレーム55やはんだ部分が疲労し、破損や亀裂を生じさせる。
本実施形態では、補剛材71を設けることで、隙間Gに接着剤62が入り込むことを防止できる。そのため、粘度の低い接着剤62を用いる場合でも、隙間Gへの接着剤62の侵入を防止しつつ、支持体74を形成することができる。
本発明は、電気接続端子が回路基板21に対して起立して接続されている電子部品に適用することができる。
また、本実施形態では支持体60,74を側壁51bおよび側壁51dの両側に設けたが、どちらか一方にだけに設けた場合でも、加振時にリードフレーム55やはんだ部分にかかる荷重を低減できる。
電気接続端子が配列される電子部品の第1の側壁と、電気接続端子が配列されない電子部品の第2の側壁が直交する例を示したが、第1の側壁と第2の側壁とが交差している電子部品に本発明を適用することも、もちろん可能である。つまり、第1の側壁と第2の側壁とがなす角度は、必ずしも90度でなくともよい。
11 モータ
12 圧縮機構
13 ハウジング
20 回路部
21 回路基板
50 トランス(電子部品)
51 ハウジング
51a〜51d 側壁
51e 下壁
53 コイル
55 リードフレーム(電気接続端子)
60 支持体
62 接着剤
71 補剛材
74 支持体
111 ステータ
112 ロータ
113 シャフト
121 固定スクロール
122 旋回スクロール
G 隙間
X 方向
Y 方向
Z 高さ方向
Claims (11)
- 電子部品が備える複数の電気接続端子を介して回路基板に固定される固定構造であって、
前記電気接続端子が配列される前記電子部品の第1の側壁と直交する少なくとも1つの第2の側壁は、前記回路基板に、弾性接着剤を用いた接着で支持体により支持され、
前記支持体は、前記電子部品の前記第2の側壁と接する高さH3が、前記回路基板から前記電子部品の重心位置までの高さH2以上であり、
前記支持体における、前記第1の側壁に沿う方向の長さLが、前記高さH3以上である、
ことを特徴とする固定構造。 - 前記電気接続端子が、リードフレームからなる、
請求項1に記載の固定構造。 - 前記支持体は、前記弾性接着剤のみからなる、
請求項1または2に記載の固定構造。 - 前記長さLが、前記高さH3と等しい、
請求項1から3のいずれか1項に記載の固定構造。 - 前記支持体は、前記弾性接着剤と、前記弾性接着剤により前記回路基板に固定される補剛材と、からなる、
請求項1、2、4のいずれか1項に記載の固定構造。 - 前記支持体は、前記弾性接着剤と、前記弾性接着剤により覆われるようにして前記回路基板に固定される補剛材と、からなる、
請求項1、2、4のいずれか1項に記載の固定構造。 - 前記補剛材は、横断面が直角三角形である三角柱の部材である、
請求項5または6に記載の固定構造。 - 前記電子部品はトランスである、
請求項1から7のいずれか1項に記載の固定構造。 - 前記第2の側壁には、前記電気接続端子が配列されない、
請求項1から8のいずれか1項に記載の固定構造。 - 前記第2の側壁の数は2であり、2つの前記第2の側壁がそれぞれ前記支持体により支持される、
請求項1から9のいずれか1項に記載の固定構造。 - 前記回路基板は、車載用電動圧縮機に組み込まれている、
請求項1から10のいずれか1項に記載の固定構造。
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