JP6808374B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子装置およびその製造方法に関する。

バイクや自動車等の車両に搭載される電子装置の一つとして、バッテリーから直流電力を入力し、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）やランプ等の各種電装機器に分配する電力分配装置（ヒューズボックス）が知られている。この電力分配装置は、電装機器に過電流が流れることを防止するために、各電装機器に対応付けて設けられたヒューズを有する。近年では、ヒューズに代えて半導体スイッチを使用する電子式ヒューズボックスが開発されている。

従来、電子装置を小型化するために、上下に配置された２枚のプリント配線板を、接続端子（端子台とも呼ばれる。）を用いて電気的に接続することが行われている（例えば特許文献１参照）。

特開平２−１８１４９２号公報

しかしながら、接続端子を用いる場合、組み立てに専用の治具が必要となる上、接続端子の両端をはんだ付けする必要がある。このため、電子装置の製造工程が煩雑化し、製造コストが高くなるという課題がある。また、治具はプリント配線板の回路パターンが変更される度に新たなものを用意する必要があるため、他品種の電子装置を製造するには不向きである。さらに、電子装置の小型化（低背化）を図ることが困難である。

そこで、本発明は、容易かつ安価に製造可能であるとともに、小型化を図ることが可能な電子装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電子装置は、
第１のプリント配線板、第２のプリント配線板、および、前記第１のプリント配線板と前記第２のプリント配線板を電気的に接続するフレキシブルプリント配線板を有するフレキシブルリジッド配線板と、
上面が開口し、側面に切り欠き部が設けられた収納ケースと、
前記切り欠き部に嵌合して前記側面を閉塞する嵌合閉塞部と、前記嵌合閉塞部を貫通するように設けられた複数本の接続ケーブルとを有するワイヤーハーネスと、を備え、
前記第１のプリント配線板は、電子部品が実装された第１の実装面と、前記第１の実装面の反対側の第１の接続面とを有し、
前記第２のプリント配線板は、電子部品が実装された第２の実装面と、前記第２の実装面の反対側の第２の接続面とを有し、
前記複数本の接続ケーブルの各々は、前記第１の接続面または前記第２の接続面に電気的に接続され、
前記フレキシブルリジッド配線板は、前記第１の接続面と前記第２の接続面が対向し且つ前記複数本の接続ケーブルが前記第１のプリント配線板および前記第２のプリント配線板間の空間に配置されるように折り曲げられた状態で前記収納ケースに収納されていることを特徴とする。

また、前記電子装置において、
前記収納ケース内に充填されており、前記収納ケースに収納された前記フレキシブルリジッド配線板と、前記第１および第２のプリント配線板に実装された電子部品と、前記空間に配置された前記複数本の接続ケーブルとを封止する封止部をさらに備えてもよい。

また、前記電子装置において、
前記第１の実装面に対向する前記収納ケースの内面、および／または、前記第２の実装面に対向する前記収納ケースの内面に発泡性の絶縁部材が取り付けられていてもよい。

また、前記電子装置において、
前記第１のプリント配線板および／または第２のプリント配線板は、前記フレキシブルプリント配線板が接続された辺の両端に、前記フレキシブルリジッド配線板を挟むように設けられた突起部を有し、前記突起部は前記収納ケースの底面に当接していてもよい。

また、前記電子装置において、
前記収納ケースの内面には、前記第１および第２のプリント配線板と嵌合する固定用溝が設けられていてもよい。

また、前記電子装置において、
前記ワイヤーハーネスの前記嵌合閉塞部には、前記第１および第２のプリント配線板と嵌合する固定用溝が設けられていてもよい。

また、前記電子装置において、
一端が前記電子部品に接触し、他端が前記収納ケースの内面に接触する熱伝導部材をさらに備えてもよい。

また、前記電子装置において、
前記第１の実装面に対向する前記収納ケースの内面、および／または、前記第２の実装面に対向する前記収納ケースの内面に発泡性の絶縁部材が取り付けられており、前記熱伝導部材は、前記絶縁部材に設けられた貫通孔に挿通されていてもよい。

また、前記電子装置において、
前記電子装置は、直流電源から入力した直流電力を１つ以上の電装機器に分配する電力分配装置であってもよい。

また、前記電子装置において、
前記第１の実装面に実装された電子部品は、前記電装機器に直流電力を供給するか否かの切り替えを行うための半導体スイッチであり、
前記第２の実装面に実装された電子部品は、前記半導体スイッチを制御するための制御ＩＣであるようにしてもよい。

また、前記電子装置において、
前記ワイヤーハーネスは、前記複数本の接続ケーブルの端部を束ねるコネクタ部をさらに有してもよい。

本発明に係る電子装置の製造方法は、
第１のプリント配線板、第２のプリント配線板、および、前記第１のプリント配線板と前記第２のプリント配線板を電気的に接続するフレキシブルプリント配線板を有するフレキシブルリジッド配線板を用意する工程と、
上面が開口し、側面に切り欠き部が設けられた収納ケースを用意する工程と、
嵌合閉塞部と、前記嵌合閉塞部を貫通するように設けられた複数本の接続ケーブルとを有するワイヤーハーネスを用意する工程と、
前記第１のプリント配線板の第１の実装面および前記第２のプリント配線板の第２の実装面に電子部品を実装する工程と、
前記複数本の接続ケーブルの各々を、前記第１の実装面の反対側の第１の接続面または前記第２の実装面の反対側の第２の接続面に電気的に接続する工程と、
前記第１の接続面と前記第２の接続面が対向し且つ前記複数本の接続ケーブルが前記第１のプリント配線板および前記第２のプリント配線板間の空間に配置されるように前記フレキシブルリジッド配線板を折り曲げる工程と、
前記折り曲げられたフレキシブルリジッド配線板を前記収納ケースに収納するとともに、前記ワイヤーハーネスの前記嵌合閉塞部を前記切り欠き部に嵌合させて前記側面を閉塞させる工程と、
を備えることを特徴とする。

また、前記電子装置の製造方法において、
前記収納ケース内に封止樹脂を注入して、前記収納ケースに収納された前記フレキシブルリジッド配線板と、前記第１のプリント配線板および前記第２のプリント配線板間の空間に配置された前記複数本の接続ケーブルとを封止する工程をさらに備えてもよい。

本発明に係る電子装置では、第１のプリント配線板と第２のプリント配線板がフレキシブルプリント配線板により電気的に接続されたフレキシブルリジッド配線板を用いるとともに、このフレキシブルリジッド配線板が、第１のプリント配線板の第１の接続面と第２のプリント配線板の第２の接続面が対向し且つワイヤーハーネスの複数本の接続ケーブルが第１のプリント配線板および第２のプリント配線板間の空間に配置されるように折り曲げられた状態で収納ケースに収納されている。これにより、容易かつ安価に製造可能であるとともに、小型化を図ることが可能な電子装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電子装置１の斜視図である。 収納ケース２０内に収納されたフレキシブルリジッド配線板１０等が封止部４０により封止された電子装置１の斜視図である。 折り曲げられた状態におけるフレキシブルリジッド配線板１０の側面図である。 折り曲げられた状態におけるフレキシブルリジッド配線板１０の斜視図である。 実施形態に係る収納ケース２０の斜視図である。 実施形態に係るワイヤーハーネス３０の斜視図である。 絶縁部材５１，５２が内面に設けられた収納ケース２０の平面図である。 実施形態の変形例に係る電子装置１の側面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。なお、図１および図８では封止部４０は図示していない。

実施形態に係る電子装置１は、バッテリー等の直流電源から入力した直流電力を１つまたは複数の電装機器（エンジン制御ユニット，ランプ等）に分配する電力分配装置である。より詳しくは、電子装置１は、半導体スイッチを利用して電力分配を制御する電子式ヒューズボックスである。ただし、本発明に係る電子装置は、電力分配装置に限られるものではない。

電子装置１は、図１〜図３に示すように、フレキシブルリジッド配線板１０と、収納ケース２０と、ワイヤーハーネス３０と、封止部４０とを備えている。

フレキシブルリジッド配線板１０は、図３および図４に示すように、プリント配線板１１（第１のプリント配線板）、プリント配線板１２（第２のプリント配線板）、および、プリント配線板１１とプリント配線板１２を電気的に接続するフレキシブルプリント配線板１３を有する。プリント配線板１１およびプリント配線板１２は、硬質の基材を有するリジッドプリント配線板であり、例えばガラスエポキシ基板である。フレキシブルプリント配線板１３は、可撓性を有し、ポリイミドやＰＥＴ等からなるフィルム基材を有するフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）である。フィルム基材には、プリント配線板１１とプリント配線板１２とを電気的に接続するための配線（図示せず）が設けられている。

フレキシブルリジッド配線板１０は、フレキシブルプリント配線板１３で折り曲げられ、収納ケース２０に収納されている。図３に示すように、プリント配線板１１およびプリント配線板１２間には、ワイヤーハーネス３０の接続ケーブル３２を収納するための空間Ｓが形成されている。

プリント配線板１１は、電子部品１４が実装された実装面１１ａ（第１の実装面）と、実装面１１ａの反対側の接続面１１ｂ（第１の接続面）とを有する。電子部品１４は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴ等の半導体スイッチである。この半導体スイッチは、電子装置１が直流電源から入力した直流電力を電装機器に供給するか否かの切り換えを行う。

プリント配線板１２は、電子部品１５，１６が実装された実装面１２ａ（第２の実装面）と、実装面１２ａの反対側の接続面１２ｂ（第２の接続面）とを有する。電子部品１５は、例えば平滑コンデンサである。電子部品１６は、例えば、半導体スイッチをオン／オフ制御するための制御ＩＣである。

収納ケース２０は、図５に示すように、上面が開口し、側面に切り欠き部２１が設けられている。この収納ケース２０は、例えば、マグネシウムまたはアルミニウム等の金属からなる。また、収納ケース２０の内面には、プリント配線板１１，１２と嵌合する固定用溝２２が設けられている。

次に、ワイヤーハーネス３０について図６を参照して説明する。

ワイヤーハーネス３０は、嵌合閉塞部３１と、この嵌合閉塞部３１を貫通するように設けられた複数本の接続ケーブル３２と、複数本の接続ケーブル３２の端部を束ねるコネクタ部３３とを有する。

嵌合閉塞部３１は、収納ケース２０と嵌合するとともに、収納ケース２０の側面を閉塞する。図６に示すように、嵌合閉塞部３１の側面には嵌合溝３１ｂが設けられている。図１および図２に示すように、嵌合溝３１ｂが収納ケース２０の切り欠き部２１に嵌合することで、嵌合閉塞部３１は、収納ケース２０の、切り欠き部２１が設けられた側面を閉塞する。なお、嵌合閉塞部３１は、収納ケース２０の液密性を確保するため、例えばゴム等の弾性材料からなることが好ましい。

嵌合閉塞部３１には、図６に示すように、プリント配線板１１，１２と嵌合する固定用溝３１ａが設けられている。各プリント配線板１１，１２の端部が固定用溝３１ａおよび固定用溝２２に嵌合することで、プリント配線板１１，１２を収納ケース２０内の所定の位置にしっかりと固定し、空間Ｓを安定的に確保することができる。

各接続ケーブル３２は、嵌合閉塞部３１を貫通するように設けられており、一端が接続面１１ｂまたは接続面１２ｂにはんだ等により電気的に接続され、他端がコネクタ部３３に収納されている。より詳しくは、複数本の接続ケーブル３２の各々は、プリント配線板１１の接続面１１ｂまたはプリント配線板１２の接続面１２ｂに電気的に接続されている。

封止部４０は、防水性および耐振動性の向上や、はんだの酸化等を防止するために、収納ケース内２０に充填された封止材である。この封止部４０は、例えば、ウレタン樹脂またはエポキシ樹脂を硬化させてなるものである。封止部４０は、図２に示すように、収納ケース２０に収納されたフレキシブルリジッド配線板１０と、プリント配線板１１，１２に実装された電子部品１４，１５，１６と、プリント配線板１１およびプリント配線板１２間の空間Ｓに配置された複数本の接続ケーブル３２とを封止する。

電子装置１では、プリント配線板１１とプリント配線板１２がフレキシブルプリント配線板１３により電気的に接続されたフレキシブルリジッド配線板１０を用いる。そして、図１および図３に示すように、フレキシブルリジッド配線板１０が、プリント配線板１１の接続面１１ｂとプリント配線板１２の接続面１２ｂが対向し且つワイヤーハーネス３０の複数本の接続ケーブル３２がプリント配線板１１およびプリント配線板１２間の空間Ｓに配置されるように折り曲げられた状態で収納ケース２０に収納されている。すなわち、フレキシブルリジッド配線板１０は、フレキシブルプリント配線板１３で屈曲して、側面視して略コの字状に折り畳まれた状態で収納ケース２０に収納されている。そして、ワイヤーハーネス３０の複数本の接続ケーブル３２は、図１に示すように、プリント配線板１１およびプリント配線板１２間の空間Ｓに配置されている。

上記のように、本実施形態に係る電子装置１では、プリント配線板１１とプリント配線板１２は接続端子ではなくフレキシブルプリント配線板１３により電気的に接続される。このため、本実施形態によれば、接続端子を用いる場合に比べて、容易かつ安価に電子装置１を製造できるようになる。

さらに、実施形態に係る電子装置１では、フレキシブルリジッド配線板１０が、プリント配線板１１の接続面１１ｂとプリント配線板１２の接続面１２ｂが対向し且つ複数本の接続ケーブル３２がプリント配線板１１およびプリント配線板１２間の空間Ｓに配置されるように折り曲げられた状態で収納ケース２０に収納されている。ワイヤーハーネス３０の多数の接続ケーブル３２がフレキシブルリジッド配線板１０を屈曲させて形成される空間Ｓに配置されるため、多数の接続ケーブル３２の収納空間を別途確保する必要がない。よって、本実施形態によれば、電子装置１の小型化を図ることができる。

さらに、１枚のプリント配線板のみを用いる場合と比較して電子装置１では２枚のプリント配線板を用いるため、プリント配線板一枚当たりの面積が小さくなる。これにより、嵌合閉塞部３１からプリント配線板１１，１２の接続孔（特にプリント配線板の周縁部に存在する接続孔）までの距離が短くなることから、ワイヤーハーネス３０の接続ケーブル３２の長さを短くすることができる。よって、本実施形態によれば、電子装置１（接続ケーブル３２）の軽量化および低抵抗化を図ることができる。

上記のように、本実施形態によれば、容易かつ安価に製造可能であるとともに、軽量化および小型化を図ることが可能な電子装置を提供することができる。

なお、プリント配線板１１およびプリント配線板１２は、図４に示すように、突起部１１ｃ，１２ｃを有してもよい。突起部１１ｃ，１２ｃは、フレキシブルプリント配線板１３が接続された辺の両端に、フレキシブルプリント配線板１３を挟むように設けられている。突起部１１ｃ，１２ｃは、フレキシブルプリント配線板１３が接続された辺よりも突出している。このため、フレキシブルリジッド配線板１０が収納ケース２０に収納された状態で突起部１１ｃ，１２ｃは収納ケース２０の底面に当接する。したがって、フレキシブルプリント配線板１３が収納ケース２０から過度の応力を受けることを防止することができる。なお、プリント配線板１１およびプリント配線板１２の両方に突起部１１ｃ，１２ｃが設けられる場合に限られず、プリント配線板１１およびプリント配線板１２の一方のみに突起部が設けられてもよい。

また、図７に示すように、収納ケース２０の内面２０ａに発泡性の絶縁部材５１が取り付けられていてもよい。同様に、収納ケース２０の内面２０ｂに発泡性の絶縁部材５２が取り付けられていてもよい。ここで、収納ケース２０の内面２０ａは、プリント配線板１１の実装面１１ａに対向する面であり、内面２０ｂは、プリント配線板１２の実装面１２ａに対向する面である。絶縁部材５１，５２は、軽量な絶縁材料からなり、例えば発泡ゴムである。また、絶縁部材５１，５２が難燃性の絶縁材料からなるようにしてもよい。

なお、絶縁部材は収納ケース２０の内面２０ａおよび内面２０ｂのいずれか一方のみに設けられてもよい。このように発泡性の絶縁部材を設けることで、絶縁部材の体積分だけ封止樹脂の量を減らすことができ、電子装置１の軽量化を図ることができる。

（変形例）
次に、図８を参照して変形例に係る電子装置について説明する。本変形例では、図８に示すように、電子部品１４，１６から放熱された熱を収納ケース２０に伝えるための熱伝導部材６１，６２が設けられている。熱伝導部材６１は、一端が電子部品１４に接触し、他端が収納ケース２０の内面２０ａに接触している。熱伝導部材６２は、一端が電子部品１６に接触し、他端が収納ケース２０の内面２０ｂに接触している。熱伝導部材６１，６２は、例えば、アルミニウム、銅等の熱伝導率の高い金属からなる。このように熱伝導部材を設けることで、半導体スイッチ等の発熱部品から発せられる熱を、効率的に収納ケースに伝導させて外部環境に放熱することができる。

なお、本変形例に係る電子装置に、図７で説明した発泡性の絶縁部材を適用してもよい。これにより、絶縁部材が熱伝導率の低い材料からなる場合であっても、放熱性を確保することができるとともに、絶縁部材の体積分だけ封止樹脂の量を減らすことができる。また、絶縁部材５１，５２に貫通孔を設け、熱伝導部材６１，６２が絶縁部材５１，５２の貫通孔に挿通されるようにしてもよい。

（電子装置１の製造方法）
次に、電子装置１の製造方法について説明する。

まず、フレキシブルリジッド配線板１０、収納ケース２０およびワイヤーハーネス３０を用意する。

次に、プリント配線板１１の実装面１１ａに電子部品１４を実装し、プリント配線板１２の実装面１２ａに電子部品１５，１６を実装する。そして、複数本の接続ケーブル３２の各々を、接続面１１ｂまたは接続面１２ｂに電気的に接続する。

次に、接続面１１ｂと接続面１２ｂが対向し且つ複数本の接続ケーブル３２がプリント配線板１１およびプリント配線板１２間の空間Ｓに配置されるようにフレキシブルリジッド配線板１０を折り曲げる。

次に、折り曲げられたフレキシブルリジッド配線板１０を収納ケース２０上方の開口から収納ケース２０に収納するとともに、ワイヤーハーネス３０の嵌合閉塞部３１を収納ケース２０の切り欠き部２１に嵌合させて収納ケース２０の側面を閉塞させる。

次に、収納ケース２０上方の開口から収納ケース２０内に封止樹脂（ポッティング樹脂）を注入して、収納ケース２０に収納されたフレキシブルリジッド配線板１０と、プリント配線板１１，１２に実装された電子部品１４，１５，１６と、プリント配線板１１およびプリント配線板１２間の空間Ｓに配置された複数本の接続ケーブル３２とを封止する。封止樹脂としては、例えばウレタン樹脂またはエポキシ樹脂を用いる。

上記の工程を経て実施形態に係る電子装置１を製造することができる。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１ 電子装置
１０ フレキシブルリジッド配線板
１１，１２ プリント配線板
１１ａ，１２ａ 実装面
１１ｂ，１２ｂ 接続面
１１ｃ，１２ｃ 突起部
１３ フレキシブルプリント配線板
１４，１５，１６ 電子部品
２０ 収納ケース
２０ａ、２０ｂ 内面
２１ 切り欠き部
２２ 固定用溝
３０ ワイヤーハーネス
３１ 嵌合閉塞部
３１ａ 固定用溝
３１ｂ 嵌合溝
３２ 接続ケーブル
３３ コネクタ部
４０ 封止部
５１，５２ 絶縁部材
６１，６２ 熱伝導部材
Ｓ （プリント配線板間の）空間

Claims (6)

1. 一方が開口した収納ケースと、
   前記収納ケース内に収納されるプリント回路板と、
   前記プリント回路板に接続される複数本の接続ケーブルと、を備え、
   前記プリント回路板は、第１プリント配線板、前記第１プリント配線板の実装面に実装された第１電子部品、第２プリント配線板、前記第２プリント配線板の実装面に実装された第２電子部品、および、前記第１プリント配線板と前記第２プリント配線板を電気的に接続するフレキシブル配線板を有し、
   前記複数本の接続ケーブルの各々は、前記第１プリント配線板における前記実装面の反対側の接続面、または前記第２プリント配線板における前記実装面の反対側の接続面に接続され、
   前記プリント回路板は、前記第１プリント配線板の前記接続面と前記第２プリント配線板の前記接続面が対向するように前記第１プリント配線板の辺部および前記第２プリント配線板の辺部において前記フレキシブル配線板が折り曲げられた状態で前記収納ケース内に収納され、前記フレキシブル配線板が前記収納ケース内の前記開口と対向する底面に近接対向した状態で配置される電子装置。
2. 前記収納ケースは、前記収納ケースの側壁部に前記開口に連通するように形成されたケーブル挿通孔を有し、
   前記ケーブル挿通孔に嵌合して前記収納ケースに取り付けられる閉塞部材を備え、
   前記複数本の接続ケーブルの各々は、前記閉塞部材の貫通孔を通って前記第１プリント配線板と前記第２プリント配線板の間に配置され、前記第１プリント配線板の前記接続面または前記第２プリント配線板の前記接続面に接続される請求項１に記載の電子装置。
3. 前記収納ケースは、前記ケーブル挿通孔と対向する側壁部の内面に、前記開口から前記底面まで延びて形成された二つの第１支持溝を有し、
   前記閉塞部材は、前記収納ケースの内側に配置される面に、前記収納ケースの前記開口側から前記底面側に延びて形成された二つの第２支持溝を有し、
   前記第１および第２プリント配線板の端部がそれぞれ、前記第１支持溝および前記第２支持溝に挿入され、前記第１および第２プリント配線板が前記収納ケース内において支持される請求項２に記載の電子装置。
4. 前記第１および第２プリント配線板は、前記辺部の両端にそれぞれ形成された突起部を有し、
   前記プリント回路板が前記収納ケース内に収納された状態において、前記突起部が前記収納ケース内の底面に当接する請求項１〜３のいずれかに記載の電子装置。
5. 前記第１および第２プリント配線板の前記実装面にそれぞれ対向する前記収納ケースの内面に設けられた複数の熱伝導部材を備え、
   前記複数の熱伝導部材の各々は、前記第１電子部品または前記第２電子部品に接触する請求項１〜４のいずれかに記載の電子装置。
6. 前記第１および第２プリント配線板の前記実装面にそれぞれ対向する前記収納ケースの内面に設けられた複数の絶縁部材を備え、
   前記複数の熱伝導部材はそれぞれ、前記絶縁部材に形成された貫通孔内に配置されている請求項５に記載の電子装置。

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