JP7119946B2 - 電子部品モジュール - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、電子部品モジュールに関する。

例えば電気自動車では、多数の電子部品が搭載されている。また、これらの電子部品を空間効率よく車両に搭載するため、複数の電子部品を一つにまとめるモジュール化が進んでいる。特許文献１には、電気自動車の電力変換装置に用いられる電子部品モジュールが開示されている。その電子部品モジュールでは、電流センサ素子と温度センサが樹脂製の本体（モジュール本体）に埋設されているとともに、電子基板がモジュール本体に取り付けられている。パワーカードに接続されているバスバがモジュール本体を通過しており、電流センサ素子はバスバを流れる電流を計測する。温度センサはバスバの温度を計測する。電子基板には、電流センサと温度センサの計測データを処理する信号処理回路が実装されている。そのような構造により、温度センサ素子の計測データを伝送する信号線と複数の電流センサ素子の計測データを伝送する信号線を別々に配策せず、電力変換装置の筐体内のセンサ素子群のレイアウトと信号線の配策が簡素化される。

特開２０１７－０９３２２１号公報

モジュール本体に取り付けられた電子基板にも多数の電子部品が搭載されている。電子部品モジュールは装置の筐体に収容され、最終的には筐体で保護される。しかし、筐体に収容する前の電子部品モジュールでは、電子基板上の電子部品は、導電する端子が露出されたままである場合がある。このため、例えば組立時に作業者が電子基板に触れてしまうことにより、露出している電子部品の端子に異物が付着し、隣接する端子同士が短絡するおそれがある。また、電子基板が垂直に立つ向きで電子部品モジュールが筐体内に搭載されることもある。このような場合には、搭載後に導電性を有する異物が落下してくることで、電子部品の隣接する端子同士を短絡させるおそれがある。

隣接する端子の短絡を防止するため、基板が固定されるモジュール本体の縁にリブを設けることがある。リブが高いほど端子は短絡し難くなる。しかし、リブが高いほどスペースが必要となるため、空間効率が悪化する。本明細書では、空間効率よく電子部品の端子間の短絡を抑制することができる電子部品モジュールを開示する。

本明細書が開示する電子部品モジュールは、細長い形状を有しているモジュール本体と、電子基板と、第１電子部品と、第２電子部品を備えている。電子基板はモジュール本体に取り付けられている。第１電子部品は、第１間隔で配策されている第１導電端子を露出させている状態で電子基板に取り付けられている。第２電子部品は、第１間隔より広い第２間隔で配策されている第２導電端子を露出させている状態で電子基板に取り付けられている。

モジュール本体は、電子基板が取り付けられている面のモジュール本体の短手方向の縁であって電子基板に近い縁に沿って延びているリブを有している。リブの高さは、第１導電端子の位置よりも高く、第２導電端子の位置よりも低い。なお、導電端子の位置とは、リブが設けられているモジュール本体の表面から導電端子までの距離（高さ）を意味する。

組立工程では、作業者は電子部品モジュールの短手方向の端部を持ち易い。このため、電子基板からモジュール本体の短手方向の縁までの距離が短いと、組立時に作業者がモジュール本体と一緒に電子基板に触れ易い。上述した電子部品モジュールでは、電子基板との距離が短いモジュール本体の短手方向の縁にリブを設けている。このため、組立時に作業者が電子基板に触れ難くなる。

また、間隔が狭い導電端子の間に導電性の異物が挟まると短絡が発生し易くなる。異物が挟まらない程度に導電端子の間隔が広いと、異物が端子間を短絡させる可能性は低い。上述した電子部品モジュールでは、導電端子間隔が狭い電子部品（すなわち、短絡が発生し易い電子部品）の端子の位置よりも高いリブを設けている。また、導電端子間隔が広い電子部品（すなわち、短絡が発生し難い電子部品）の端子の位置よりも低くリブを設けている。このように、本明細書が開示する電子部品モジュールによれば、短絡が発生し易いほどに導電端子間隔の狭い電子部品に対してリブを設けることで、空間効率よく電子部品の端子間の短絡発生を抑制することができる。電気機器では、筐体内から除去すべき異物の最小粒径が規定されている場合が多い。上記した異物の最小粒径よりも導電端子間隔が狭い電子部品を用いる場合に、上述した電子部品モジュールは特に効果的である。なお、基板表面に設けられている回路パターンは明らかに第１導電端子の位置よりも低い。それゆえ、リブは、隣り合う回路パターンの間に異物が付着することによる短絡も防ぐことができる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の電子部品モジュール（電流センサモジュール）斜視図である。 電流センサモジュールの一部の側面図である。 図２におけるIII－IIIに沿った電流センサモジュールの断面図である。 組立工程における電流センサモジュールの状態を示す背面図である。 図２におけるＶ－Ｖに沿った電流センサモジュールの断面図である。

図面を参照して実施例の電流センサモジュール２（電子部品モジュールの一例）について説明する。図１は、電流センサモジュール２の斜視図である。電流センサモジュール２は、ハイブリッド車等の電力変換装置内に搭載される。以下、Ｘ軸は車両前後方向、Ｙ軸は車幅方向、Ｚ軸は車両上下方向を示す。電流センサモジュール２の形状についての理解を助けるため、図１では、Ｚ軸負側の方向（すなわち、車両下側）からみた斜視図を示している。

電流センサモジュール２は、樹脂製のモジュール本体４と、電子基板６を有している。モジュール本体４は、Ｘ軸方向に細長い形状である。モジュール本体４は、中央部に４個の長孔形状の開口４Ｈを有している。

電流センサモジュール２は、モジュール本体４に４個の開口４Ｈを有しており、夫々に、バッテリに接続されるバスバ（不図示）を挿通させ、夫々のバスバを流れる電流値を検知する。電流センサモジュール２では、バッテリの電流値が大きいため電流を４本のバスバに分流し、それぞれのバスバを流れる電流値を小さくする。

電子基板６は、４本のビス８でモジュール本体４に取り付けられている。図示はしていないが、電子基板６は表面には回路パターンが印刷されている。電子基板６は、Ｘ軸方向負側の略正方形形状を有する正方形部分と、正方形部分のＸ軸正側の辺の一部からＸ軸方向に延びる細長の長方形部分を有している。長方形部分のＺ軸方向の高さは、正方形部分のＺ軸方向の高さの略半分である。電子基板６の長方形部分のＺ軸負側には、８個の縦向きの長孔６Ｈが設けられている。長孔６Ｈは、Ｘ軸方向に沿って一列に設けられている。長孔６Ｈは、モジュール本体４の開口４ＨのＺ軸正側に２個ずつ一対で配置されている。

一対の長孔６Ｈの間で複数のセンサ端子１０が電子基板６の表面側に露出している。センサ端子１０については後述する。一方、電子基板６の正方形部分には、コネクタ１２が取り付けられている。コネクタ１２は、Ｘ軸正側に複数のコネクタ端子１４を有している。コネクタ端子１４は、電子基板６の表面側に露出している。

図２を用いて電流センサモジュール２の詳細について説明する。図２は、電流センサモジュール２のＸ軸方向負側の一部を拡大した側面図である。先に述べたように、モジュール本体４の開口４Ｈには、バッテリのバスバ１１が紙面奥側から挿通する。モジュール本体４には、磁性体で作られているコア１３が埋設されている。コア１３は、Ｃ字形状を有しており中空の部分にバスバ１１を挿通させている。コア１３は、Ｃ字形状のギャップがＺ軸方向正側となるように配置されている。このギャップには、バスバに流れる電流がコア１３に発生させる磁束を検知するホール素子９が配置されている。ホール素子９は、素子を貫通した磁束に応じた電流値を出力する。

ホール素子９は、一対の長孔６Ｈの一方から見える位置で電子基板６の裏面に取り付けられている。先に述べた複数のセンサ端子１０は、ホール素子９から延びている。複数のセンサ端子１０は、電子基板６の裏面から長孔６Ｈを貫通し、電子基板６の表面側に露出している。

一対の長孔６Ｈの他方には別の電子部品１５が露出している。電子部品１５は、電子基板６の裏面に取り付けられており、その一部が長孔６Ｈから露出している。複数のセンサ端子１０は、電子部品１５に接続されている。センサ端子１０は、一対の長孔６Ｈの一方を通過し、一対の長孔６Ｈの間を通り、電子部品１５に接続されている。

電子部品１５は電子基板６に印刷された回路パターンと導通している。回路パターンは電子部品１５とコネクタ端子１４を電気的に接続している。ホール素子９の出力は、センサ端子１０、電子部品１５、回路パターン（不図示）、コネクタ端子１４を通じてコネクタ１２に伝達される。コネクタ１２に達したホール素子９の出力は、コネクタ１２にＺ軸負側から接続されるハーネス（不図示）を通じて、外部の機器へ伝達される。ホール素子９は、第１電子部品の一例に相当し、コネクタ１２は、第２電子部品の一例に相当する。

続いて端子の間隔について説明する。図２及び図３では、理解しやすいように、短絡の可能性がある端子（センサ端子１０とコネクタ端子１４）と電子基板６をハッチングで示している。複数のセンサ端子１０と複数のコネクタ端子１４は、電子基板６の表面に露出している。複数のセンサ端子１０はピッチＰ１で配策されている。すなわち、ホール素子９は、ピッチＰ１で配策されているセンサ端子１０を露出させている状態で電子基板６に取り付けられている。コネクタ端子１４は、ピッチＰ２で配策されている。図２に示すように、コネクタ端子１４のピッチＰ２は、センサ端子１０のピッチＰ１よりも広い。すなわち、コネクタ１２は、ピッチＰ１より広いピッチＰ２で配策されているコネクタ端子１４を露出させている状態で電子基板６に取り付けられている。

端子間に導電性の異物が挟まると、異物に電流が流れて短絡が発生する。すなわち、センサ端子１０では、ピッチＰ１以上の径を有する導電性の異物が隣り合うセンサ端子１０に挟まると、異物に電流が流れて短絡するおそれがある。また、コネクタ端子１４では、ピッチＰ２以上の径を有する導電性の異物が隣り合うコネクタ端子１４に挟まると、異物に電流が流れて短絡するおそれがある。先に述べたように、コネクタ端子１４のピッチＰ２は、センサ端子１０のピッチＰ１よりも広い。すなわち、センサ端子１０は、コネクタ端子１４より短絡が発生しやすい。

センサ端子１０の短絡を防止するため、モジュール本体４にはリブ４ａ、４ｂが設けられている。図１と図２を参照しつつリブ４ａ、４ｂについて説明する。リブ４ａは、モジュール本体４のＺ軸方向正側の縁に設けられており、リブ４ｂは、Ｚ軸方向負側の縁のＸ軸負側の一部に設けられている。リブ４ａ、４ｂは、モジュール本体４の縁からＹ軸正側に立ち上がっているとともに、縁に沿ってモジュール本体４の長手方向に沿って延びている。

図２に示すように、リブ４ａが設けられているモジュール本体４の縁は、電子基板６から短手方向（すなわち、Ｚ軸方向）の距離が短い。また、リブ４ｂが設けられているモジュール本体４の縁も同様に、電子基板６からの短手方向の距離が短い。別言すれば、リブ４ａと４ｂは、モジュール本体４の短手方向の縁であって電子基板６に近い縁に沿って延びている。

図３を用いてリブ４ａの高さについて説明する。図３は、図２におけるIII－IIIに沿った電流センサモジュール２の断面図である。図３は、複数のセンサ端子１０と複数のコネクタ端子１４をそれぞれ並び方向に横断する断面を示している。先に述べたように、コネクタ端子１４のピッチＰ２は、センサ端子１０のピッチＰ１よりも広い。また、図３に示すように、ピッチの広いコネクタ端子１４の位置は、ピッチの狭いセンサ端子１０の位置よりも電子基板６の表面から離れている。別言すれば、コネクタ端子１４の位置は、センサ端子１０の位置よりも、モジュール本体４の表面４ｃからの距離（高さ）が長い。モジュール本体４のリブ４ａの高さ（モジュール本体４の表面４ｃからの高さ）は、センサ端子１０よりも寸法Ｈ１高く、コネクタ端子１４よりも寸法Ｈ２低い。リブ４ａは、ピッチの狭いセンサ端子１０の位置よりも高く、ピッチの広いコネクタ端子１４の位置よりも低い。すなわち、リブ４ａは、短絡が発生しやすいセンサ端子１０の位置よりも高く、短絡が発生し難いコネクタ端子１４の位置よりも低い。リブ４ｂについても、高さはリブ４ａと同じであるため、説明を省略する。

図４を用いて電流センサモジュール２の組立工程における向きについて説明する。図４は、組立工程における電流センサモジュール２の状態を示す背面図である。組立工程において、作業者は電流センサモジュール２の短手方向（すなわち、Ｚ軸方向）を指１６ａと１６ｂで掴む。先に述べたようモジュール本体４のＺ軸正側の縁は電子基板６からのＺ軸方向の距離ｄ１が短い。一方、モジュール本体４のＺ軸負側の縁は電子基板６からのＺ軸方向の距離ｄ２が長い。従って、組立工程では、作業者の指１６ａは電子基板６に触れ易く、指１６ｂは電子基板６に触れ難い。すなわち、作業者の指１６ａが電子基板６に触れ易いモジュール本体４の縁にリブを設けることで、電子部品の端子間への異物付着による短絡を抑制することができる。

図５を用いて搭載後の電流センサモジュール２の向きについて説明する。図５は、電流センサモジュール２の車両搭載後の状態を示す断面図である。図５に示すように、電子基板６が垂直に立つ向きで電流センサモジュール２は電力変換器ケース１８内に搭載される。電流センサモジュール２は、電力変換器ケース１８により上方を覆われている。この電力変換器は組立工程では様々な向きで作業される。例えば、図５とはＺ軸方向で逆転した向き、すなわち天地逆転した向きで作業されることもある。その場合、電力変換器内の異物２０は自重により電力変換器ケース１８の方へ落下する。落下した異物２０は、電力変換器ケース１８の内側の面に残る。

その後、電力変換器は正規の向きで車両に搭載される。その際、電力変換器ケース１８の内側の面に残っていた異物２０ａは、自重により電流センサモジュール２へ落下する。先に述べたように、電流センサモジュール２のモジュール本体４は、リブ４ａを有している。先に述べたように、リブ４ａは、電子基板６の表面に露出したピッチの狭いセンサ端子１０（図３参照）の位置よりも高い。当然に、リブ４ａは、電子基板６よりも高い。図５に示すように、リブ４ａは、落下する異物２０ａがピッチの狭いセンサ端子１０や電子基板６の回路パターンに付着することを防ぐことができる。コネクタ端子１４（図３参照）に異物２０ａが付着するおそれはあるが、先に述べたように、コネクタ端子１４は、ピッチが広いため、短絡が発生し難い。

ここで、組立工程で混入し得る異物２０の径について説明する。電流センサモジュール２の組立工程において電力変換器ケース１８内から除去すべき異物２０の最小粒径が、例えば０．６ｍｍである場合、組立工程では最大０．５ｍｍの径の異物２０が混入し得る。従って、センサ端子１０のピッチＰ１が０．５ｍｍである場合には、０．５ｍｍの径の異物２０がセンサ端子１０に接触すると短絡が発生し得る。このような場合に、本明細書が開示する電子部品モジュールによれば、電力変換器ケース内で許容される径の異物が端子間短絡（センサ端子１０の短絡）を生じさせる可能性を低減できる。一方、許容される径の異物では短絡が生じる可能性が低いコネクタ端子１４を保護するほどにはリブ４ａは高くない。短絡が発生し易いほどに導電端子間隔の狭い電子部品を保護する程度には高く、短絡が発生し難い程度に導電端子間隔が広い電子部品を保護するほどには高くないリブを設けることで、空間効率よく電子部品の短絡発生を抑制することができる。

実施例の留意点を以下に述べる。実施例の電流センサモジュール２は、４個のホール素子９（第１電子部品）を有しているが、本明細書が開示する技術は、４個の第１電子部品を有する場合に限定さない。第１電子部品の数は、１個であっても、４個より多数であってもよい。電子部品はホール素子９やコネクタ１２に限られない。また、リブの形状は、取り付けられる電子部品や、周辺部品により異なる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：電流センサモジュール
４：モジュール本体
４ａ、４ｂ：リブ
４ｃ：表面
４Ｈ：開口
６：電子基板
６Ｈ：長孔
８：ビス
９：ホール素子
１０：センサ端子
１１：バスバ
１２：コネクタ
１３：コア
１４：コネクタ端子
１５：電子部品
１６ａ、１６ｂ：指
１８：電力変換器ケース
２０、２０ａ：異物
Ｐ１、Ｐ２：端子間ピッチ
Ｈ１、Ｈ２：寸法
ｄ１、ｄ２：距離

Claims (1)

1. 細長い形状を有しているモジュール本体と、
   前記モジュール本体に取り付けられている電子基板と、
   第１間隔で配策されている第１導電端子を露出させている状態で前記電子基板に取り付けられている第１電子部品と、
   前記第１間隔より広い第２間隔で配策されている第２導電端子を露出させている状態で前記電子基板に取り付けられている第２電子部品と、
   を備え、
   前記モジュール本体は、前記電子基板が取り付けられている面の前記モジュール本体の短手方向の縁であって前記電子基板に近い縁に沿って延びているリブを有しており、
   前記リブの高さは、前記第１導電端子の位置よりも高く、前記第２導電端子の位置よりも低い、電子部品モジュール。

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