JP6330686B2 - 基板ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、ケースおよびこのケース内に収容された基板を有する基板ユニットに関する。
下記特許文献1等に記載されるように、電気機器を収容する車載用のケース等では、水の浸入によって収容物である電気機器の故障を防止する防水構造が施される。
特開2014−175365号公報
上記特許文献1のように、シール部材によってケース内部を密閉等する手法では、製造コストが増加してしまう。
本発明が解決しようとする課題は、内部に浸入した水が基板の実装面に到達してしまうのを抑制することができる簡易な構造の基板ユニットを提供することである。
上記課題を解決するために、請求項1の発明にかかる基板ユニットは、基板と、前記基板が支持される第一ケース体と、前記第一ケース体と一体化され、前記基板の実装面側に設けられる第二ケース体と、前記基板の実装面の反対側の面に固定された板状の部材であって、導電路を構成する導電部材と、を備え、前記第二ケース体には、前記第一ケース体と前記第二ケース体によって構築される前記基板が収容される収容空間内に突出し、前記基板の実装面に沿う面と交差する突出部が設けられ、前記突出部と前記第一ケース体の底面との間を通って、前記導電部材の一部が前記収容空間の外側に引き出されていることを特徴とする。
請求項2の発明にかかる基板ユニットは、基板と、前記基板が支持される第一ケース体と、前記第一ケース体と一体化され、前記基板の実装面側に設けられる第二ケース体と、を備え、前記第二ケース体には、前記第一ケース体と前記第二ケース体によって構築される前記基板が収容される収容空間内に突出し、前記基板の実装面に沿う面と交差する突出部が設けられ、前記突出部の一部が、前記第一ケース体に形成された排水用流路の内側に入り込んでいることを特徴とする
本発明にかかる基板ユニットでは、第二ケース体には、収容空間内に突出し、基板の実装面に沿う面と交差する突出部が設けられているため、収容空間内に浸入した水が基板側に流れるのを(水が実装面に到達するのを)抑制することができる。突出部は、第一ケース体とともに収容空間を構成する第二ケース体に形成することができるため、部品点数の増加等、構造の複雑化を招くこともない。
請求項1の発明によれば、基板の実装面の反対側の面に導電部材が固定される場合、突出部と第一ケース体の底面との間を通して導電部材の一部を外部に引き出すことができる。
請求項2の発明によれば、突出部の一部が、第一ケース体に形成された排水用流路の内側に入り込んだ構造とすれば、収容空間内に浸入した水が、突出部に誘導されることにより排水用流路から外部に排出されやすくなる。つまり、突出部は、水が基板側に流れるのを抑制する機能だけでなく、収容空間内に浸入した水を外部に排出するのを促進する機能を発揮する。
本発明の一実施形態にかかる基板ユニットの外観を模式的に示した図である。 第二ケース体を取り外した状態にある本発明の一実施形態にかかる基板ユニットの外観を模式的に示した図である。 図1のA−A線断面図である(接続部材は図示せず)。 図1のB−B線断面図である(接続部材は図示せず)。 ケース内に収容される基板ユニットの外観図である。 基板ユニットにおける電子部品(一部の端子が導電部材に電気的に接続されるもの)が実装された部分(基板およびそれに固定された導電部材)を拡大して示した図である。 基板ユニットにおける電子部品(一部の端子が導電部材に電気的に接続されるもの)が実装された部分(基板およびそれに固定された導電部材)の断面図であって、ドレイン端子およびソース端子を通過する平面で切断した断面図である。 図1のC−C線断面を模式的に示した図である。 本発明の一実施形態にかかる基板ユニッを、スリットが形成された側から見た側面図である。 第一ケース体に形成された流路を説明するための図(第一ケース体を平面方向に沿う面で切断した断面の模式図)であって、突出部を点線で図示することにより突出部と流路(第二流路部)の位置関係を示した図である。 第一流路部と第二流路部が繋がる部分を拡大して示した図であって、突出部を点線で図示することにより突出部と流路(第二流路部)の位置関係を示した図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、特に明示した場合を除き、以下の説明における高さ方向(上下方向)とは、図1等に示すZ軸に沿う方向(矢印の向く方向側を上とする)をいい、幅方向とはX軸に沿う方向をいい、前後方向とはY軸に沿う方向(矢印の向く方向側を後とする)をいい、平面方向とはXY平面に沿う方向をいうものとする。なお、これらの方向は基板ユニット1の設置方向を限定するものではないが、本実施形態にかかる基板ユニット1は、基本的には第一ケース体10が下側に、第三ケース体30が上側に位置するように配置されるものである。
図1および図2に示すように、本発明の一実施形態にかかる基板ユニット1は、基板41がケース1a内に収容された車載用の電気部品である。本実施形態にかかる基板ユニット1のケース1aは、第一ケース体10および第二ケース体20を有する。
第一ケース体10には、被収容物が収容される第一空間S1(本発明における収容空間に相当する)が形成される。第一ケース体10に形成された第一空間S1の上方は、第二ケース体20によって覆われる(図3、図4等参照)。つまり、第一空間S1は、第一ケース体10と第二ケース体20によって構成される空間であるともいえる。本実施形態における第一空間S1は、平面方向に平たい空間である。
本実施形態では、第一空間S1内に被収容物である基板41およびそれに固定された導電部材42(以下、基板・導電部材組40と称することもある)が収容される。
図5〜図7に示す基板・導電部材組40は、基板41および導電部材42を備える。基板41は、一方の面41a(上側の面。本発明における実装面に相当する)に導電パターンが形成されたものである。当該導電パターンが構成する導電路は制御用の導電路(回路の一部)であり、導電部材42が構成する導電路(回路の一部)よりも流れる電流が相対的に小さい。
導電部材42は、基板41の他方の面41b(下側の面)に固定された本体部421および本体部421から延びる延設部422を有する。導電部材42は、プレス加工等によって所定の形状に形成される。導電部材42の本体部421は、相対的に大きな(導電パターンによって構成される導電路よりも大きな)電流が流れる部分である電力用の導電路を構成する。なお、導電路の具体的な構成については、説明および図示を省略するが、導電部材42の本体部421は導電路を構成する複数の部分を有する。各部分は短絡しないように別個独立しており、基板41に固定されることによって一体となっている。複数の部分は、基板41に固定される前は余長部分によって繋がっており、基板41に固定された後当該余長部分が切り取られることによりそれぞれが別個独立した状態(直接接触していない状態)となる。導電部材42(本体部421)は、バスバー(バスバープレート)等とも称される。導電部材42の本体部421は、例えば絶縁性の接着剤や接着シートなどを介して、基板41の他方の面41bに固定される。これにより、基板41と導電部材42が一体化されている。
導電部材42の延設部422は、本体部421から起立するよう形成された部分である。本実施形態における延設部422は、本体部421から上方に向かって延びる部分(基端部422a)と、基端部422aの先端(上端)から屈曲し、平面方向に沿って延びる部分(先端部422b)を有する。本実施形態における導電部材42は、複数の延設部422を有する。各延設部422は、上述した本体部421の別個独立した部分のいずれかと一体である。本実施形態では、一つの別個独立した部分と一つの延設部422が繋がっている。各延設部422の先端部422bは、接続部材50を接続するための部分(入力端子部または出力端子部)となる。当該接続部材50を介して、基板・導電部材組40(導電部材42)と外部機器とが電気的に接続されることとなる。
電子部品43は、素子本体431および端子部を有する。基板・導電部材組40には複数の電子部品43が実装されている。特定の電子部品43の少なくとも一部の端子は、基板41に形成された開口411を通じて導電部材42の本体部421に電気的に接続される。このような端子の一部が導電部材42の本体部421に電気的に接続される電子部品としては、トランジスタ(FET)が例示できる。トランジスタのドレイン端子432およびソース端子433は、導電部材42の本体部421に接続され、ゲート端子434は基板41の導電パターンに接続される。このように、電子部品43のうちの少なくとも一部は、その少なくとも一部の端子が、導電部材42に対し直接電気的に接続されるものである。別の見方をすれば、全ての端子が基板41に形成された導電パターンに直接電気的に接続される電子部品43(少なくとも一部の端子が導電部材42に対し直接電気的に接続されないもの)が存在していてもよいということである。
このように構成される基板・導電部材組40は、上述したように第一空間S1内に収容される(図3、図4等参照)。厳密には、基板・導電部材組40のうち、延設部422を除く部分が第一空間S1内に収容される。本実施形態では、第一空間S1を構成する第一ケース体10は、枠部材11および放熱部材19を備える。枠部材11は、略方形状を呈し、その内側の領域が第一空間S1となる。放熱部材19は、熱伝導性の高い材料(銅等)で形成された平板状の部材であって、枠部材11の下側に固定される。放熱部材19は、枠部材11の下側の開口を覆うように固定される。このような枠部材11および放熱部材19により、平面方向に広がる平たい第一空間S1が形成される。枠部材11は第一空間S1の側壁を、放熱部材19は第一空間S1の底壁を構成する部材であるともいえる。導電部材42の本体部421の少なくとも一部は放熱部材19に接合される。これにより、基板・導電部材組40から発生した熱の少なくとも一部は、放熱部材19を介して外部に放出される。なお、導電部材42の本体部421と放熱部材19は、熱伝導性の高い絶縁材料を介して接合されているとよい。このように、基板・導電部材組40は、導電部材42を下にして、第一ケース体10の底面(放熱部材19)上に載置されている。つまり、基板41は、(導電部材42を介して間接的に)第一ケース体10に支持されている。
枠部材11には、土台部12およびこの土台部12から上方に向かって突出した雄ねじ部13が設けられている(図2等参照)。導電部材42の延設部422の先端部422bには、雄ねじ部13を通すことができる貫通孔が形成されている。先端部422bに形成された貫通孔に雄ねじ部13を通すとともに、接続部材50の端子51に形成された貫通孔に雄ねじ部13を通し、ナット等を雄ねじ部13に螺合させることにより、先端部422bと端子51が土台部12に押しつけられて両者が密着する。これにより、導電部材42と接続部材50が電気的に接続された状態となる(図8等参照)。接続部材50は、電線52の先端に端子51が接続されたもの等が例示できる。
第三ケース体30は、土台部12を覆うように第一ケース体10に固定される。土台部12上では、延設部422の先端部422bとともに接続部材50(端子51)の少なくとも一部が位置することとなるため、両者が第三ケース体30に覆われるということとなる。別の見方をすれば、延設部422の先端部422bと接続部材50の少なくとも一部が、第三ケース体30と第一ケース体10(枠部材11)によって構成される第二空間S2に収容されているということである。
本実施形態では、第三ケース体30における第一空間S1側には、第二空間S2に入り込んだ水が第一空間S1に浸入するのを抑制するための防水壁32が形成されている。詳細を後述するように、本実施形態では、第二ケース体20に形成された突出部24によって、第一空間S1内に浸入した水が基板41側に流れるのを抑制しているが、上記防水壁32を構築することにより、第一空間S1内に水が浸入すること自体を抑制することができる。
第一ケース体10に形成される第一空間S1の開口は、第二ケース体20に覆われる。つまり、第二ケース体20は第一ケース体10とともに第一空間S1を構成するものであって、第一空間S1の上壁を構成するものであるともいえる。第二ケース体20は、第一ケース体10の枠部材11に固定される。第二ケース体20は、土台部12を除く枠部材11の上面の少なくとも一部を覆うような形状に形成されている。第二ケース体20の外壁は、その一部が切り欠かれたような形状をしており当該切り欠かれた部分(切欠き部22)の存在により、第一ケース体10に対し第二ケース体20が固定された状態においても、延設部422を通すことができる隙間が確保される(図2等参照)。
第二ケース体20の外壁部21には、第一ケース体10に設けられた係止突起16に係合させられる係止孔211が設けられている。当該係止突起16と係止孔211の係合により両ケース体が一体化される。
第一ケース体10に対し第二ケース体20が固定された状態において、第二ケース体20の切り欠かれた部分と第一ケース体10の間には上記隙間が存在しており、当該隙間に延設部422が通される。これにより、延設部422の先端部422bは土台部12上に位置した状態となる。なお、本実施形態における第二ケース体20には、基板41と外部機器を電気的に接続するためのコネクタ部23が設けられている。
第二ケース体20には突出部24が設けられている(図3、図4等参照)。突出部24は、第一空間S1内に突出する突起である。具体的には、第二ケース体20の上壁から下方に向かって突出する突起である。本実施形態における第二ケース体20は、少なくとも、幅方向両側の外壁部21より内側に前後方向に延びる突出部24を有する。
当該突出部24は、基板41の実装面である一方の面41aに沿う面X(一方の面41aをそのまま延長させた面)と交差する。つまり、突出部24の先端縁は、基板41の一方の面41aよりも下方に位置する。また、突出部24と第一ケース体10の底面(放熱部材19の上面)との間には、導電部材42の一部を通すことができる隙間が存在する。つまり、上記延設部422を外部に引き出すための隙間が存在する。基板・導電部材組40は、基板41が上側で導電部材42が下側に位置するようにして第一ケース体10の底面上に載置される構造であるため、突出部24を基板41の一方の面41a(上側の面)に交差するように形成しても、導電部材42の一部を外部に引き出すことができる。
このような突出部24が形成されていれば、第一空間S1内に浸入した水が基板41側に流れるのを抑制することができる。つまり、本実施形態における突出部24は、水が基板41側に流れるのを抑制(阻止)する止水壁として機能する。当該突出部24は、その先端縁が基板41の実装面より下方に位置するように形成されているから、基板41の実装面に水が付着し、短絡等の不具合が生じてしまうのを抑制することができる。
このように、第一空間S1内には基板・導電部材組40(延設部422の一部を除く)が、第二空間S2内には延設部422の一部(先端部422b)と接続部材50の一部(端子51)が収容される。本実施形態におけるケース1aには、基板・導電部材組40が収容された第一空間S1内に凝結等によって発生した水や外部から入り込んだ水を排水するための構造が設けられている。当該排水構造の構成は以下の通りである。なお、以下で説明する排水構造は、ケース1aの幅方向右側前方に設けられたものについて説明するが、このような排水構造が幅方向左側前方、幅方向右側後方、幅方向左側後方に設けられていてもよい。
図9〜図11等を参照して排水構造を説明する。第一ケース体10には、第一空間S1から延びる排水用流路60が形成されている。排水用流路60は、第一流路部61および第二流路部62を含む。第一流路部61は、両端が出口(第一出口71、第二出口72)に繋がった(外部に開放された)流路である。第二流路部62は、一端が第一空間S1に、他端が第一流路部61の途中部位(第一出口71と第二出口72の間)に繋がった流路である。
第一流路部61の第一出口71は、ケース1aの幅方向中央側に設けられている。第一出口71の高さは、第一流路部61の一方端の高さと同じである。より具体的には、第一ケース体10と第三ケース体30の境界部分と同じ高さに位置する(図1、図2等参照)。第一流路部61は、第一出口71から幅方向外側(右側)に向かって延び、途中で後方に向かうように屈曲している。つまり、第一流路部61は、幅方向に沿って延びる第一の部分611と、前後方向に沿って延びる第二の部分612を有する(図10等参照)。第一の部分611と第二の部分612の境界部、すなわち第一流路部61の屈曲した部分の近傍に、第二流路部62と繋がった部分が位置する。つまり、第一流路部61の第二の部分612における第一の部分611側に、第二流路部62との境界部分が存在する。第一流路部61は、第二流路部62が繋がる部分と第一出口71との間に、第二流路部62側に屈曲した部分(第一屈曲部61c)を含むものであるといえる。
第一流路部61の第二出口72は、ケース1aの前後方向中央側に設けられている。第二の部分612は、第一ケース体10(枠部材11)に形成された空間部613に繋がっている。当該空間部613が第二出口72に繋がっている(図9〜図11等参照)。つまり、本実施形態における第一流路部61は、第一の部分611、第二の部分612および空間部613から構成されるものである。つまり、排水用流路60は、水が流れることが可能な領域であれば溝のような細長い形状でない部分を含んでいてもよい(空間613のようなまとまった領域を含んでいてもよい)。第一の部分611および第二の部分612は、上方が開口した溝であり、当該開口を覆うように第二ケース体20が設けられる。空間部613は、第三ケース体30に覆われる部分である。
上述したように、空間部613は第二出口72に繋がっている。本実施形態では、当該第二出口72となる孔(空間)が第三ケース体30に形成されている。具体的には、第三ケース体30に形成されたスリット311の一部が、当該第二出口72として機能する。スリット311は、ロック片部312を変形可能とする(片持ち状とする)ために形成されるものであり、当該スリット311を、排水用の第二出口72として利用している(図9等参照)。
第一ケース体10を構成する枠部材11の外縁の少なくとも一部には、段差が形成されている。具体的には、第一流路部6(第一の部分611、第二の部分612、空間部613)の底面よりも低くなるように凹んだ段差部15が形成されている。また、第一ケース体10を構成する枠部材11には、上方に向かって突出した突起である支持突起14が形成されている。当該支持突起14の上面が上記土台部12となる。支持突起14の外面には、外側に向かって突出したロック突起141が形成されている。支持突起14の外面は段差部15の上下方向に沿う面と同一(面一)である。枠部材11には、側方から見て、支持突起14の根元部分の一部が抉られたような溝(横溝613a)が形成されている。当該横溝613aは空間部613の一部である(図2、図9等参照)。
第三ケース体30は、その外壁部31の内側の面を、上記支持突起14の外面から段差部15の上下方向に沿う面に対向させるようして枠部材11に押しつけることで、外壁部31に形成されたロック片部312がロック突起141に接触して弾性変形する。さらに第三ケース体30を枠部材11に押しつけると、ロック片部312が元の形状に戻り、ロック片部312に形成された貫通孔にロック突起141が嵌まり込む。これにより、第三ケース体30が第一ケース体10(枠部材11)に固定される。第三ケース体30が第一ケース体10に固定された状態において、第三ケース体30の外壁部31における先端側の一部は、段差部15に入り込む。つまり、第三ケース体30の外壁部31における先端側の一部の内側の面は、段差部15の上下方向に沿う面に密接し、第三ケース体30の外壁部31の先端(先端縁31a)の少なくとも一部は、枠部材11に設けられた第一流路部61の空間部613(横溝613a)がスリット311に連なる部分、すなわち第二出口72よりも低い位置に位置する。
より具体的には、第三ケース体30の外壁部31におけるスリット311(ロック片部312)が形成された部分の先端縁31aは、第二出口72よりも低い位置に位置する。さらに別の見方をすれば、ケース1aの幅方向外側の面における、第一ケース体10と第三ケース体30の境界部分(前後方向に沿う境界線)は、第二出口72よりも低い位置に位置するということである。スリット311は、第三ケース体30の外壁部31の先端から上下方向に延びるように形成されているため、スリット311の上側の一部が第一流路部61の空間部613(横溝613a)と重なる構造となる(図9等参照)。
第一流路部61の第一出口71は、第一ケース体10と第二ケース体20の境界部分と同じ高さに形成されている(図1、図2等参照)。一方、第一流路部61の第二出口72は、第一ケース体10と第三ケース体30の境界部分よりも高い位置に位置する(図9等参照)。より具体的には、第一ケース体10と第二ケース体20の境界部分(両ケース体の隙間)から浸入しようとする水はそのまま第一出口71から内部に浸入するおそれがある一方、第一ケース体10と第三ケース体30の境界部分(両ケース体の隙間)から浸入しようとする水は段差部15によって遮られることとなる。つまり、第二出口72を通じて水が浸入するおそれは、第一出口71を通じて水が浸入するおそれよりもかなり低いということである。
第二流路部62は、第一空間S1と第一流路部61とを繋ぐ流路である。当該第二流路部62は屈曲している。具体的には、第一流路部61から浸入した水が真っすぐ流れる第一の部分621と、そこから屈曲して第一空間S1に向かう第二の部分622とを含む。第一の部分621と第二の部分622の境界部分は屈曲(第二屈曲部62c)している(図10、図11等参照)。本実施形態では、第一の部分621は幅方向に沿い、第二の部分622は前後方向に沿う。このように、第一流路部61から第二流路部62に浸入した水がそのまま真っすぐ流れて第一空間S1に到達しないような構造とすることで、第二流路部62を通じた第一空間S1内への水の浸入が抑制される。
また、第二流路部62は、第一空間S1内の水をスムーズに排出する作用を発揮させつつ、第一空間S1への水の浸入を抑制する作用を発揮させる必要がある。したがって、第二流路部62における第一流路部61に臨む流路側開口624の大きさを、第一空間S1に臨む空間側開口623の大きさよりも小さく設定している(図11等参照)。これにより、第一空間S1内の水は第二流路部62に浸入しやすく、第一流路部61の水は第二流路部62に浸入しにくい構造となる。
そして、本実施形態では、突出部24の幅方向両側の一部が当該第二流路部62内に入り込んでいる(図10、図11等参照)。具体的には、突出部24の幅方向両側の一部は、第二流路部の空間側開口を通じて第二流路部内に入り込んでいる。第一空間S1内に浸入した水は、基板41側への移動が突出部24によって制限される。そのため、当該水は、突出部24と第一ケース体10(枠部材11)の内壁面との間の隙間を流れる。換言すれば、突出部24と第一ケース体10(枠部材11)の内壁面との間に形成される流路を流れる。そして、その先は、排水用流路60を構成する第二流路部62に繋がっているから、そのまま水が外部に排出されることとなる。つまり、本実施形態における突出部24は、基板41側に水が流れないようにするための止水壁として機能するだけでなく、第一ケース体10とともに、排水用流路60に水を導くための部材としても機能する。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、上記実施形態にかかる基板ユニット1は、第一ケース体10、第二ケース体20、第三ケース体30を備えるものであることを説明したが、ケース1aを構成するケース体の数や各ケース体の具体的な形状等は適宜変更可能である。
また、上記実施形態にかかる基板ユニット1は、ケース1a内に基板・導電部材組40が収容されたものであることを説明したが、第一空間S1に収容される収容物は基板41単体であってもよい。また、第二空間S2に収容される収容物もどのようなものであってもよい。第二空間S2が設けられていない構成としてもよい。
上記実施形態では、基板41の幅方向外側に突出部24が設けられていることを説明したが、基板41の外側であれば、突出部24が設けられる位置や、その大きさ(長さ)は適宜変更可能である。例えば、基板41の周囲を囲むように突出部24が設けられていてもよい。
1 基板ユニット
1a ケース
10 第一ケース体
11 枠部材
19 放熱部材
20 第二ケース体
24 突出部
30 第三ケース体
40 基板・導電部材組
41 基板
41a 一方の面(実装面)
41b 他方の面
42 導電部材
60 排水用流路
61 第一流路部
62 第二流路部
71 第一出口
72 第二出口
S1 第一空間(収容空間)
S2 第二空間
X 基板の一方の面(実装面)に沿う面

Claims (2)

  1. 基板と、
    前記基板が支持される第一ケース体と、
    前記第一ケース体と一体化され、前記基板の実装面側に設けられる第二ケース体と、
    前記基板の実装面の反対側の面に固定された板状の部材であって、導電路を構成する導電部材と、
    を備え、
    前記第二ケース体には、前記第一ケース体と前記第二ケース体によって構築される前記基板が収容される収容空間内に突出し、前記基板の実装面に沿う面と交差する突出部が設けられ、
    前記突出部と前記第一ケース体の底面との間を通って、前記導電部材の一部が前記収容空間の外側に引き出されていることを特徴とする基板ユニット。
  2. 基板と、
    前記基板が支持される第一ケース体と、
    前記第一ケース体と一体化され、前記基板の実装面側に設けられる第二ケース体と、
    を備え、
    前記第二ケース体には、前記第一ケース体と前記第二ケース体によって構築される前記基板が収容される収容空間内に突出し、前記基板の実装面に沿う面と交差する突出部が設けられ、
    前記突出部の一部が、前記第一ケース体に形成された排水用流路の内側に入り込んでいることを特徴とす基板ユニット。
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