JP7366676B2

JP7366676B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP7366676B2
Application number: JP2019177200A
Authority: JP
Inventors: 孝久三浦; 順一郷古
Original assignee: メイコーエンベデッドプロダクツ株式会社
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2023-10-23
Anticipated expiration: 2039-09-27
Also published as: JP2021057396A

Description

本発明は電子機器に関する。

電子部品が搭載された回路基板をケースに収容する技術に関連して、上面が開放された凹部を有する、いわゆるバスタブ状のケースに回路基板を収容する構造が知られている。
このような電子機器に関連する技術として、特許文献１がある。この電子回路基板の収容ケースは、互いに凹部を向かい合わせにして配置した二つのケースの間に電子回路基板を挟み、これら二つのケースおよび電子回路基板を貫通するねじによって四隅を締め付けることにより、一体に組立てた構造となっている。

また、電子機器に関連する特許文献２に記載されたアースプレート取付構造にあっては、筐体を構成する板と印刷配線基板との間に金属製のアースプレートを挟み、これらを貫通するねじによって一体に締め付けた構造となっている。
また、電子機器に関連する特許文献３に記載されたプリント基板は、バスタブ状をなす樹脂ケース内に収容され、突起と貫通孔との嵌合、および、樹脂ケース内に絶縁樹脂を充填することによって取り付けられている。

特開２００１－２４４６５６号公報実開平５－６２０７７号公報特開２００５－２９１１６２号公報

ところで、電子機器として、回路基板にＳｏＣ（System on a Chip）と呼ばれる半導体装置を実装したものがある。
この種の電子機器は、例えば車載用電子機器に使用されることがあり、車載用という用途における、繰り返し振動を受ける過酷な使用条件では、前記ＳｏＣと回路基板とのはんだ付け部へのクラック発生防止の見地から、振動に伴って回路基板の各所に生じる変位（振動振幅）をできるだけ小さくすることや、これを格納するケースが十分な強度を有することが望ましい。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、電子機器を構成する回路基板が振動等による外力を受けた場合の変位を小さくすることを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明にかかる電子機器は、電子部品を搭載した回路基板をバスタブ状ケースに収容した電子機器であって、前記回路基板とケースとの間に配置された金属板と、前記回路基板と金属板、および金属板とケースとを固定するねじと、前記金属板とケースとの間に充填された樹脂とを有し、前記金属板には、ケースと金属板との間に前記樹脂を充填する際に気体を抜くための貫通孔が形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、回路基板が振動した際の変位を小さくすることができる。

本発明の最小構成例を示すもので、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は、基板と直交する断面の模式図である。本発明の一実施形態の一部の構成を示す分解斜視図である。本発明の一実施形態の全体の構成を示す分解斜視図である。

本発明の最小構成に係る電子機器の例について、図１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
この電子機器は、電子部品を搭載した回路基板１をバスタブ状のケース２に収容した基本構成を有する。前記回路基板１とケース２との間には、金属板３が配置され、前記回路基板１と金属板３、および金属板３とケース２とはねじ（図示例は雄ねじを有するボルトを示す）４によって連結されている。前記金属板３とケース２との間を含む前記ケース２の内部には、樹脂５が充填されている。
前記金属板３には、ケース２と金属板３との間に前記樹脂を充填する際に気体を抜くための貫通孔６が形成されている。

以上のように構成された電子機器にあっては、回路基板１が金属板３とともにケース２に固定されることにより、補強されている。またケース２の内部に樹脂５が充填されているから、回路基板１、金属板３、ケース２の間に樹脂５が充填されていて、これらが一体化されることとなり、振動等の外力を受けた場合の回路基板１およびこれに搭載された電子部品や回路導体、および、これらを接続するはんだ付け部分、さらには、ケース２、金属板３の振動を抑制することができる。

また前記金属板３には、貫通孔６が厚さ方向へ貫通しているから、ケース２の下から上（金属板３の厚さ方向）へ気体、液体が流通することができ、加熱等によって流動状態となった樹脂５を前記ケース２内に充填するに際して、樹脂５の流動とともに巻き込まれた空気、あるいは、加熱状態の樹脂５から放出される気体を前記貫通孔６を介して上方へ逃がすことができ、ケース２内に充填された樹脂５が固化した後、その内部への予期しない空隙の発生、樹脂５の充填不良、さらには、樹脂５の充填不良に起因して回路基板１、ケース２、および金属板３への外力による変位（振動等によるびびりの発生）をできるだけ小さくすることができる。

図２および３を参照して、本発明の一実施形態を説明する。なお図中図１と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
符号１０は、平面視が略長方形状をなす回路基板であって、半導体素子等の電子部品が搭載されている。また前記回路基板１０には、前記電子部品を接続する回路パターン、ジャンパ線等の導体が設けられている。また前記回路基板１０には、前記回路パターンに接続される、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格等のコネクタ１１、および、前記電子部品等に電源を供給するコネクタ１２が実装されている。

前記回路基板１０には、ねじ４を挿通するため、ねじ４より大きな内径を有する孔１３が厚さ方向へ貫通して複数形成されている。図２の例では、回路基板１０の周縁部に沿う複数箇所、および周縁部から離れた中央部（中央部の孔１３は、図示を省略する）に形成されている。さらに、前記回路基板１０の四隅における、ケース２０の四隅に形成された円柱状部２１と重なる位置には、これらの円柱状の輪郭に対応する切り欠き部１４が各々形成されている。

前記ケース２０は、例えば、樹脂のモールドにより形成されたもので、四隅に前記円柱状部２１を有し、底部２２の周囲を側壁部２３Ａ～２３Ｄで囲んだ形状をなしている。また側壁部２３Ａ～２３Ｄの一つ（２３Ａ）には、前記コネクタ１１の輪郭に対応した形状の切り欠き２４と、前記コネクタ１２の輪郭に対応した形状の切り欠き２５とが形成されている。なおこれらの切り欠き２４、２５は、前記回路基板１０を上方から挿入して組立てることを可能とするため、上部が開口した形状をなしている。

前記ケース２０の底部２２の複数箇所には、前記ねじ４、４Ａがねじ込まれる突起２６、２６Ａが上方に突出して設けられている。これらの突起２６、２６Ａには、ねじ４、４Ａの雄ねじに対応する雌ねじが形成される。なお、ねじ４、４Ａとしてタッピングボルトを採用し、突起２６、２６Ａへの雌ねじの形成を省略しても良い（タッピングボルトを用いた場合、これをねじ込む操作にともない、タッピングボルトの雄ねじにより突起２６、２６Ａの内周が切り込まれ、雌ねじが形成される）。

また前記突起２６は、ケース２０の側壁部２３Ａ～２３Ｄに近い位置、すなわち、外力を受けた場合に生じる撓み（変位）が小さい位置に配置され、突起２６Ａは、底部２２の中央に近い位置、すなわち、外力を受けた場合に生じる撓み（変位）が大きい位置に配置されている。なお突起２６、２６Ａは、金属板３０とケース２０の底部２２との間の隙間を確保する機能を持つ。すなわち突起２６、２６Ａの高さは、金属板３０をケース２０の底部２２から浮かせるべき高さに応じた寸法に設定されている。
また前記底部２２には、強度を高めるためのリブ２２ａが縦、横、斜め方向へ向かう筋状に突出して設けられている。

前記ケース２０の上には、金属板３０が設けられている。この金属板３０は、例えば、厚さ１．６ｍｍの鋼板、アルミニウム板であって、電子機器に求められる強度と、軽量化の要求とを勘案してその厚さが選択される。
前記金属板３０の周囲には、その縁を垂直に折り曲げてなるリブ３１Ａ～３１Ｄが形成されて強度が高められている。
また前記金属板３０の縁より内側（縁から離れていて外力による変位が大きい位置）には、金属板３０の帯状の領域に切れ目を入れて垂直に折り曲げることによりリブ３１Ｅ、３１Ｆが形成されている。またリブ３１Ｅ、３１Ｆを折り曲げることによって、母材となる鋼板、アルミニウム板が切り抜かれた跡がスリット３２となっている。

前記金属板３０における、リブ３１Ｂにより補強された端部に近い位置、およびリブ３１Ｄより補強された端部に近い位置には、それぞれ、金属板３０を打ち抜いて、複数の貫通孔３３が形成されている。この貫通孔３３は、金属板３０とケース２０の底部２２との間に樹脂を充填する際に気体を上方に逃がすためのもので、リブ３１Ｂ、３１Ｄに近い位置に配置することによって、貫通孔３３の存在による金属版３０の強度低下を最小限に抑制するよう配慮されている。

前記金属板３０には、平面視において、前記ケース２０の突起２６と重なる配置でボルト穴３４が設けられている。これらのボルト穴３４は、前記ねじ４を挿通させて前記回路基板１０と共締めするため、ねじ４より大きな内径を有する。
前記リブ３１Ｅと３１Ｆとの間には、金属板３０の一部に切れ目を入れて凸状に折り返した折り曲げ部３０ａが設けられ、さらに、この折り曲げ部３０ａには、ケース２０の略中央部の突起２６Ａに重なる位置で貫通するボルト穴３４Ａが設けられている。このボルト穴３４Ａは、ねじ４Ａより大きな内径を有する。
また、金属板３０の中央寄りの位置に配置された前記ボルト穴３４Ａの近傍には、回路基板１０と共締めされるねじ４Ｂがねじ込まれる突起３５が配置されている。この突起３５には、ねじ４Ｂの雄ねじに対応する雌ねじが形成される。なお、ねじ４Ｂとしてタッピングボルトを採用し、突起３５への雌ねじの形成を省略しても良い（タッピングボルトを用いた場合、これをねじ込む操作により、突起３５の内周にねじが切られる）。

上記回路基板１０、金属板３０は、下記の工程にしたがってケース２０内に組み込まれる。
ケース２０の底部２２に金属板３０を配置し、ボルト穴３４、３４Ａを突起２６、２６Ａに位置合わせする。
次いで、ねじ４Ａを突起２６Ａにねじ込み、ケース２０に金属板３０を固定する。

次いで、金属板３０の上に回路基板１０を重ねるとともに、孔１３をボルト穴３４，３４Ａに位置決めし、さらに、コネクタ１１、１２をケース２０の切り欠き２４、２５に収まるように挿入する。
次いで、ねじ４を孔１３、ボルト穴３４に通して突起２６にねじ込み、また、ボルト４Ｂを回路基板１０の略中央部の孔（図示略）を通して突起３５にねじ込むと、回路基板１０と金属板３０、さらには、回路基板１０と金属板３０とケース２０とが一体に結合される。

さらに、ケース２０に金属板３０、回路基板１０をねじ止めした後、ケース２０の上から樹脂を充填する。この充填により、ケース２０の底と金属板３０との間、および回路基板１０の上からケース２０の縁までの全部に樹脂が充填される。ここで、ケース２０の底部２２と金属板３０との間に存在する気体（空気、および樹脂に含まれていた揮発性物質）は、金属板３０の貫通孔３３（金属板を貫通する各種の孔の総称）、あるいは、スリット３２を経由して上方へ逃げることができ、樹脂の充填不良が防止される。なお、図３の符号５０は、前記ケース２０内に樹脂を充填した結果内側に形成される樹脂成形体を示す。

上記構成の電子機器は、回路基板１０、ケース２０が金属板３０によって補強され、また、金属板３０は、リブ３１Ａ～３１Ｆによって強度が高められているから、より強固に回路基板１０、ケース２０を補強することができる。
またケース２０の内部には、樹脂が充填されているので、回路基板１０，金属板３０の振動を抑制することができる。
すなわち、ケース２０、金属板３０の板厚を小さくしても、外力（振動）を受けた場合の変位を小さくすることができ、以て回路基板１０の損傷、あるいは、はんだ付け箇所へのクラックへの発生を防止することができる。

なお、一実施形態の電子機器のケース２０の開口された上面は、実際の使用に際し、板状の蓋を被せて円柱状部２１にねじで固定し、あるいは、この電子機器による制御の対象となる機器、例えば自動車等の一部をなす板金部品等に取り付けられる。

また一実施形態にあっては、ケース２０としてアルミニウムダイキャスト製のものを採用するようなコストの高い素材を用いることや、金属板３０として板厚の大きい鋼板やアルミニウム板を用いることによる重量増加を招くことがない。すなわち、金属板３０にリブ３１Ａ～３１Ｆを形成する構造の採用による、重量増加を伴わずに強度を向上することができるとともに、金属板３０を貫通する貫通孔３３を形成することにより、重量軽減を図りつつ、樹脂の充填不良を防止する効果を得ることができる。

なお、一実施形態では、回路基板１０と金属板３０とをねじ４Ｂにより連結し、金属板３０とケース２０とをねじ４Ａにより連結したが、これらを一本のねじで一体に連結（いわゆる共締め）しても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、電子機器、特に、移動体に搭載される電子機器に適用することができる。

１回路基板
２ケース
３金属板
４、４Ａ、４Ｂねじ
５樹脂
６貫通孔
１０回路基板
１１、１２コネクタ
１３孔
１４切り欠き部
２０ケース
２１円柱状部
２２底部
２２ａリブ
２３Ａ～２３Ｄ側壁部
２４、２５切り欠き
２６、２６Ａ突起
３０金属板
３０ａ折り曲げ部
３１Ａ～３１Ｆリブ
３２スリット
３３貫通孔
３４、３４Ａボルト穴
３５突起

Claims

電子部品を搭載した回路基板をバスタブ状ケースに収容した電子機器であって、
前記回路基板とケースとの間に配置された金属板と、
前記回路基板と金属板、および金属板とケースとを固定するねじと、
前記金属板とケースとの間に充填された樹脂と、
を有し、
前記金属板には、ケースと金属板との間に前記樹脂を充填する際に気体を抜くための貫通孔が形成され、
前記金属板には、一部を面と交差する方向へ曲げることによって複数の補強リブが形成され、
前記貫通孔は、複数の前記補強リブの間であって、前記金属板とケースとの複数のねじ止め箇所の間に配置された、
電子機器。
前記複数のねじ止め箇所は、前記回路基板の振動による変位が小さい箇所である、請求項１記載の電子機器。
前記回路基板と金属板とを固定するねじは、回路基板の振動による変位が大きい箇所と小さい箇所との両方でこれらを固定する、
請求項１又は２に記載の電子機器。
前記金属板とケースとを固定するねじは、ケースの振動による変位が大きい箇所と小さい箇所との両方でこれらを固定する、
請求項１～３のいずれかに１項に記載の電子機器。
前記ねじは、前記回路基板と金属板とケースとに、平面視にて同一箇所で交差してこれらを一体に連結する請求項１～４のいずれか１項に記載の電子機器。