JPH07109871B2 - 制御ユニットモジュール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は制御ユニットモジュールに関し、特に水湿環境
化で使用される回転機に取付けられる制御ユニットモジ
ュールに関する。

（ロ）従来の技術 一般的に水湿環境化で使用される回転機に取付けられる
制御ユニットモジュールの制御基板は耐湿処理が施され
ている（特開昭60−158693号公報参照）。その理由とし
て、制御基板上に水滴が付着するとその水滴により、制
御基板上に実装した電子部品のリード端子間、あるいは
導体パターン間で短絡し、制御回路の誤動作、故障等の
不具合の発生を防止するためである。

上記した制御基板上には、抵抗、コンデンサ、マイクロ
コンピュータおよび発熱を有するトライアック等から成
る制御回路が実装されており、外部からの入力信号を受
けると、信号に基づいて回転機の駆動モータ等の外部負
荷の動作を制御する。

第７図乃至第10図は上述した制御ユニットモジュールを
特に水湿環境化で用いられる洗濯機に取付けた場合の構
造を示し、以下に簡単に説明する。

（119）は前記基板（118）を収納する長方形箱状の枠部
材であり、合成樹脂にて形成される。前記枠部材（11
9）に於いて、（120）…は該枠部材（119）の短手方向
側壁（119a）（119b）に沿って底面より突出形成された
ボス状の下受け部であり、両端部と中央寄りに計６ケ所
設けられ、この内、短手方向一側壁（119a）に沿うもの
には、他側壁（119b）に向かうリブ（121）…を連接し
ている。（122）（122）は前記基板（118）の浮き上が
りを上方から押さえるために前記短手方向一側壁（119
a）に形成された上受け部である。

（123）（123）は前記枠部材（119）の短手方向他側壁
（119b）に沿って底面より突出形成された弾性係止片で
ある。

（126）…は前記枠部材（119）を前記前面パネル（160
a）の裏面に設けたボス（127）…に螺子止めするための
螺子穴である。

前記枠部材（119）の外底面に於いて、（128）は該枠部
材（119）の長手方向端部（前記固定部（124）の位置す
る方）に設けられ、内方へ向けて開口する嵌合凹所であ
り、前記薄形スイッチ（116）の端部より突出させた嵌
合片（129）を嵌合する。（130）（130）は前記枠部材
（119）の長手方向他端部近傍の両側に設けられた係合
爪であり、前記薄形スイッチ（116）の他端部近傍の両
側縁より突出させた係合片（131）（131）を係合させ
る。

尚、前記下受け部（120）…、上受け部（122）（12
2）、掛止片（123）（123）、固定部（124）、螺子穴
（126）…、嵌合凹所（128）および係合爪（130）（13
0）は全て前記枠部材（119）の成形時に一体に設けられ
る。

枠部材（119）内にはウレタン樹脂等の耐湿剤となるコ
ーティング剤（132）が注入されており、基板（118）お
よび基板（118）上に実装された電子部品はコーティン
グ剤（132）によって完全被覆され、水滴等の水分によ
る不具合を防止している。

こうして、コーティング処理を施した制御基板（118）
および薄形スイッチ（116）をユニット化し、前記薄形
スイッチ（116）を前記前面パネル（160a）の操作釦
（図示しない）に近接対向させて、前記枠部材（119）
を複数カ所で螺子止めし、回転機に取付けられている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上述した制御基板には一般的にプリント基板が主に用い
られている。回転機の主要部を駆動制御するための回路
が形成されるプリント基板は、回転機への取付けの収納
スペースを最小限小型化にするためにできるだけ小さく
する様に設計されるのが一般的である。しかし、近年で
は回転機の高級化に伴う多機能化によりプリント基板上
に実装される回路素子および電子部品数は増加する反面
回転機の小型化あるいは洗濯機の衣類投入口を大きくす
ることが望まれているため、プリント基板の大きさにあ
る程度の制限があった。従って本来、部品配置およびパ
ターン配線を考慮して行うべきところ考慮できずに基板
上にパターン配線を形成し部品を実装していた。

その結果、 自己ノイズに対して非常に弱くなり、ノ
イズによる誤動作が発生する問題があった。

上記したように基板サイズの大きさに制約があるた
め、多数の電子部品等を接続する配線パターンの引回し
線が細くなり断線が発生し制御基板自体が不良となる場
合が数多くある。

回転機の主要部と接続するためのリード線をプリン
ト基板上の定めた位置から導出させるのが困難となり、
例えばプリント基板上に実装された比較的高い電子部品
の近傍に多数のリード線が導出され取付け作業が困難と
なる問題があった。

また、従来の制御ユニットモジュールでは、制御基板
（プリント基板）上に多数のディスクリート部品等より
なる電子部品が半田付け実装されているので、半田接続
点数が非常に多くなると共に半田接続後における後処理
工程が煩雑となり作業性が低下する問題があった。

更に従来の制御ユニットモジュールでは、制御基板上に
実装した電子部品の接続部を水湿から保護するために基
板およびほとんどの電子部品をウレタン樹脂で完全被覆
する構造となり、制御ユニットモジュールの重量が重く
なる。その結果、モジュールにスイッチ手段が一体形成
される場合において、回転機にモジュールをネジ固定し
たとしても経時変化するとモジュール自体の重みでネジ
固定力が弱くなり、スイッチ動作の不良となる問題があ
る。また、ウレタン樹脂を多量に使用するためにコスト
が高くなる問題がある。

更に、従来の制御ユニットモジュールを例えば洗濯機等
の回転機に取付けた場合、制御基板の形状は洗濯機の構
造上細長形状となるために、基板をウレタン樹脂で完全
被覆すると基板とウレタン樹脂との膨張係数αの差が著
しく異なるために温度変化によって基板が歪その結果、
基板上に実装した電子部品の半田接合部において、クラ
ックが発生し不良率が向上する問題がある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、モ
ータ駆動され比較的水湿環境化で使用される回転機に取
付けられた制御ユニットモジュールであって、前記制御
ユニットモジュールの制御基板上に前記回転機を駆動制
御するための回路を集積化した１枚の集積基板を前記制
御基板と略平行となる様に配置したことを特徴とする。

（ホ）作用 この様に本発明に依れば、制御ユニットモジュールの制
御基板上に回転機を駆動制御するための最小限の回路を
集積化した１枚の集積基板をすることにより、制御基板
のサイズを小さくすることができる。

また、制御基板を従来の様にウレタン等の耐水性樹脂に
よって完全被覆しないため耐水性樹脂の使用量を従来に
比べ４〜６割減らすことができる。その結果、ユニット
モジュールの重量が従来よりも著しく軽くなると共にコ
スト面での影響も大である。

（ヘ）実施例 以下に第１図乃至第６図に示した実施例に基づいて本発
明の制御ユニットモジュールを説明する。

第１図は本発明の制御ユニットモジュール（以下単にモ
ジュールという）（１）の平面図であり、第２図は第１
図のＩ−Ｉ断面図である。（２）は枠部材、（３）は制
御基板、（４）は電源トランス、（５）は集積基板、
（６）はコンデンサ、（７）は電子ブザー、（８）は外
部スイッチ基板を接続するコネクタ、（9a）（9b）はパ
ワー用および小信号用のリード線が導出される孔、（1
0）はスリット孔、（11）（11a）は耐水性樹脂、（15
a）（15b）はパワー用および小信号用のリード線であ
る。

枠部材（２）はエポリエスチレン等の合成樹脂により略
基板と同一、あるいはそれよりも長い長方形箱状に形成
される。その、枠部材（２）の底部には後述する制御基
板（３）と所定の間隔を保つための弾性力を有した間隔
部（2a）が設けられ、また、枠部材（２）の側面側には
基板（３）を係止する係止部（2b）が設けられる。更
に、枠部材（２）の所定のカ所には回転機へ取付ける
（螺子止め）際必要な螺子部（2c）が設けられている。

制御基板（３）はプリント基板が用いられ、その一主面
（裏面側）には銅箔回路による所望形状のパターン（3
a）が形成されており、基板（３）上にトランス
（４）、電子ブザー（７）、コンデンサ（６）等の比較
的大型の電子部品および主要回路を集積化した集積基板
（５）およびコネクタ（８）が実装され回転機の主要部
を駆動制御する。

上述した様に、回転機分野においても高級化に伴い小型
化で且つ多機能を有した回転機が主流となっている。第
３図は水湿環境化が使用される代表的存在の洗濯機の操
作部分を示す平面図であり、（27）は洗い時間設定釦、
（28）はすすぎ回数設定釦、（29）は脱水時間設定釦、
（20）は水流強度設定釦、（21）は注水すすぎをするか
否かの選択釦、（22）は標準コース又は各工程時間を手
動で入力するおこのみコースの設定兼スタート釦、（2
3）は全工程を23分で行なうスピーディーコースの設定
兼スタート釦、（24）は一時停止用ストップ釦である。
前記各種操作釦には、夫々にLEDが対応しており、操作
に応じて適宜点消灯する。また、（25）は温度検知装置
により検知した水温ランクの表示部であり高温、中温、
低温の表示に対応して、夫々LED（26a）（26b）（26c）
が点灯するものである。この様な各釦およびLED表示に
対応して駆動制御するための回路が基板（３）上に形成
され、増々回路構成が複雑になる傾向になる。

ところで、本発明の１つの特徴とするところは、回転機
を駆動制御する主要回路を１枚の集積基板（５）に集積
化し、制御基板（３）上に実装することにある。

本実施例で用いられる集積基板（５）としては、例えば
絶縁処理されたアルミニウム基板、セラミックス基板、
ガラスエポキシ基板、フェノール基板等の基板を使用す
ることができる。

ここで集積回路（５）の構造について簡単に説明する。
集積基板（５）上にはエポキシあるいはポリイミド樹脂
等の絶縁樹脂層（図示されない）が設けられ、その上面
に銅箔によって形成された所望形状の導電路（5c）が形
成される。

集積基板（５）上には回転機のモータを駆動させる複数
のトライアック素子および複数の整流ダイオードからな
る電源回路等の発熱を有する回路素子（5d）および回転
機のモータおよび所定部分をコントロールするマイコン
等の制御回路を構成する複数の回路素子（5e）が実装さ
れる。また、基板（５）上に実装された回路素子（5d）
は全てチップ状で実装され、また、基板（５）上には必
要に応じて印刷抵抗、チップ抵抗、チップコンデンサ等
の素子が実装形成される。更に、集積基板（５）の一周
端辺（あるいは対向する周端辺）から複数の外部リード
端子（5x）が折曲されて導出され制御基板（３）の導体
パターン（3a）と半田接続される。

また、制御基板（３）上には集積基板（５）以外にトラ
ンス（４）、コンデンサ（６）等の大型の電子部品およ
びコネクタ（８）が実装され基板（３）の導体パターン
（3a）と半田接続される。尚、トランス（４）は電圧を
変換するものであり、例えばAC100Vを10Vに変換し、コ
ンデンサ（６）はハイブリッドIC（５）の出力電圧を整
流するものであり、コネクタ（８）はスイッチ入力基板
と接続されるものである。

一方、制御基板（３）には複数のスリット孔（10）が設
けられている。スリット孔（10）は集積基板（５）のリ
ード端子（5y）を囲む様にその周辺に設けられており、
そのスリット孔（10）によって制御基板（３）にストレ
ス等による歪が入ったとしても集積基板（５）の外部リ
ード端子（5x）に歪による応力がある程度吸収され、歪
による外部リード端子（5x）と基板（３）との半田接合
部にクラック等の発生を防止する。

リード線（15a）（15b）を導出させる穴（9a）（9b）は
本発明では主要回路が１枚の集積基板（５）に集積化さ
れているため、制御基板（３）上に実装されるのは、集
積基板（５）、トランス（４）、コンデンサ（６）およ
びコネクタ（８）等の数個のものである。そのため、制
御基板（３）上に形成される導体パターン（3a）は最小
限の引回しパターンでよいことになるため、導体パター
ン（3a）を効率よく設定できる。その結果、制御基板
（３）のサイズを大きくすることなく、リード線導出用
の穴（9a）（9b）をパワー用、小信号用と区分けして任
意に設けることが可能となる。

従ってパワー用のリード線（15a）は例えば一方の区画
領域から小信号用のリード線（15b）は他方の区画領域
から導出されることになる。夫々のリード線（15a）（1
5b）は束状にされて回転機の各主要部と接続されるが、
本発明の構造では夫々のリード線（15a）（15b）が夫々
離間されるため作業性が向上するものである。

集積基板（５）等の各実装部品が実装された制御基板
（３）は箱状の枠部材（２）に配置される。制御基板
（３）を枠部材（２）に配置すると、枠部材（２）の間
隔部（2a）によって基板（３）と枠部材（２）との間に
所定間隔の空間が設けられ、且つ基板（３）は枠部材
（２）に設けられた係止部（2b）よって係止される。

ところで、基板（３）を枠部材（２）に配置する場合、
枠部材（２）内にはウレタン等の耐湿剤用のコーティン
グ樹脂（11）が充填される。このコーティング樹脂（1
1）は基板（３）と枠部材（２）とで形成される上記空
間部内のみに充填される様にコーティング樹脂（11）の
量が設定される。即ち、コーティング樹脂（11）によっ
て保護されるのは導体パターン（3a）および各実装部品
と導体パターン（3a）との半田接合部（5z）のみでよい
ため、上記した空間内に樹脂（11）を装填するだけでよ
い。本実施例においては、あらかじめ、間隔部（2a）と
略同一高さまでコーティング樹脂（11）を充填すれば基
板（３）の導体パターン（3a）と各接合部は確実に樹脂
（11）によって保護される。更に確実に保護を望む場合
はコーティング樹脂（11）の量を少し多めにしておくと
よい。この場合、余分な樹脂は基板（３）と枠部材
（２）の側面との間隔から流れ出るが何んら問題はな
い。

集積基板（５）は制御基板（３）上に実装されているの
で、集積基板（５）上に実装した回路素子は露出された
状態になるため、本実施例では集積基板（５）と制御基
板（３）との間にコーティング樹脂（11a）が配置され
る。更に詳述すると、集積基板（５）はその回路形成面
を制御基板（３）面と対向する様に配置され、それらの
間隔は3mm〜5mm位のギャップを保たれる。そのギャップ
を保つために、集積基板（５）を制御基板（３）に実装
する際、スペーサ（図示しない）を介して実装すると比
較的容易にギャップを形成することができる。従って、
制御基板（３）と１枚の集積基板（５）間にコーティン
グ樹脂（11a）を配置する場合、樹脂（11a）を流し込む
だけで毛細管現象により比較的容易に充填することがで
きる。

また、パワー用のリード端子（5x）のピッチが狭いとき
は樹脂コーティングしないと水滴によって短絡する恐れ
があるため、リード端子（5x）もコーティング樹脂で完
全被覆する。外部リード端子（5x）を被覆する樹脂（11
a）は上述した集積基板（５）と基板（３）との間に樹
脂（11a）を充填するときに型枠を配置して樹脂（11a）
を流す場合、あるいはコーティング樹脂（11a）にある
程度粘性を保つように設定すれば比較的容易に集積基板
（５）と基板（３）との間および外部リード端子（5x）
に樹脂（11a）を配置することができる。

制御基板（３）上に実装した集積基板（５）以外のトラ
ンス（４）、コンデンサ（６）、コネクタ（８）等の大
型の部品はリード端子間の各距離が離間しているために
水滴等による短絡の恐れがないため、樹脂（11a）を被
覆する必要はない。しかし、各部品の各リード端子に樹
脂（11a）を選択的に塗布すればより耐水性を向上する
ことができる。また、コネクタ（８）のリード端子は図
示されないが比較的端子数が多いため樹脂（11a）を充
填した方がよい。

この様にして制御ユニットモジュール（１）が完成す
る。斯るモジュール（１）は回転機の所定部分に枠部材
（２）の螺子部（2c）にて螺着固定される。

この種のモジュール（１）を洗濯機等の回転機へ取付け
る場合、洗濯機の構造上モジュール（１）の露出面側に
各種入力スイッチを有したスイッチ基板が配置される。
そのスイッチ基板と制御基板（３）とはフレキシブルリ
ード線（図示しない）によってコネクタ（８）を介して
互いに接続される。

第４図は各種入力スイッチに対して形成されたスイッチ
基板（30）であり、フレキシブルフィルムに形成された
導電性の接点部を絶縁スペーサの開口部を介して対向配
置させたものである。また、（31）はスイッチ基板（3
0）と制御基板（３）とを接続する帯状のフレキシブル
リード線である。

スイッチ基板（30）上に形成されるスイッチは高機能に
なるに従いその数は多くなる。例えば第３図に示した入
力スイッチの数だけスイッチを形成するとスイッチ基板
は洗濯機の構造上必らず長形状になる。従って、モジュ
ール（１）の制御基板（３）の長さよりスイッチ基板の
方が長くなるとモジュールを洗濯機に螺着したとして
も、基板（３）と重畳している領域では確実にスイッチ
機能を有することはできるが、重畳しない領域ではスイ
ッチ基板が支持されないのでスイッチ機能がありながら
その動作が行えない問題が発生する。

そこで本実施例で用いるモジュールの枠部材（２）は制
御基板（３）よりも長く形成されている。即ち、スイッ
チ基板（図示しない）と略同一の長さとなる様に設定さ
れる。第５図において、（2x）は枠部材（２）の外枠を
示し、（2c）は洗濯機に固定するための螺着部であり、
点線領域で示す部分は枠部材（２）の変形を防止するた
めの補強部（2y）である。この補強部（2y）は図中から
は明らかにされないが枠部材（２）の外側面に形成さ
れ、その面上にスイッチ基板が配置される。また、斜線
領域は制御基板（３）が配置され、前述した耐湿処理が
施される。

第６図は本発明のモジュールを洗濯機に取付けた際の断
面図であり、（１）は本発明の制御ユニットモジュー
ル、（２）はモジュール（１）を構成する枠部材、
（３）は制御基板、（５）は集積基板、（11）はコーテ
ィング樹脂、（160）はモジュール（１）を螺着固定す
る操作部、（200）はモジュール（１）を螺着固定した
操作部（160）を収納し且つ洗濯機の衣類投入口を形成
する枠部を有した洗濯機の上面板である。各構成部分に
ついては従来例の第７図と同一のため同一の符号を用い
た。そのため各部分の説明は省略する。

斯る本発明に依れば、制御ユニットモジュールの制御基
板上に回転機を制御駆動するための回路を集積化した１
枚の集積基板を実装することにより、制御基板のサイズ
を小さくすることができる。

また、制御基板を従来の様にウレタン等の耐水性樹脂に
よって完全被覆しないため耐水性樹脂の使用量を従来に
比べ４〜６割減らすことができる。その結果、ユニット
モジュールの重量が従来よりも著しく軽くなると共にコ
スト面での影響も大である。

（ト）発明の効果 以上に詳述した如く、本発明に依れば、制御基板上に主
要回路を集積化した１枚の集積基板を実装することによ
り、制御基板サイズを小さくすることができる。

また、本発明に依れば、耐湿剤のコーティング樹脂量を
著しく減少させることができる。その結果、制御ユニッ
トモジュール自体の重量を従来よりも軽くすることがで
きモジュールを回転機（洗濯機）に取付けした際にスイ
ッチ基板の固定が強固に行えるのでモジュールの重みに
よる螺着部の緩みの発生がなくなり、経時変化に関係な
くスイッチ動作を安定して行うことができる利点を有す
る。

更に本発明では主要回路が１枚の集積基板に集積化され
ているために制御基板上に実装される部品数を著しく少
なくすることができる。その結果、制御基板のサイズを
小さくでき且つ制御基板上に形成する導体パターン幅を
ある程度均一に幅広に形成でき従来の如き、導体パター
ンの断線による不良が極めて抑制することができる。

更に本発明では１枚の集積基板が実装されたその周辺の
制御基板にスリット孔が設けられていることにより、制
御基板に歪が発生しても集積基板の外部リード端子の接
合部に直接その歪によるストレスが加わらないので外部
リード端子の半田接合部にクラック等が発生せず信頼性
を向上することができる。

更に本発明では上記した様にモジュールに金属基板を有
した１枚の集積基板が実装されているため、その放熱時
に発生する熱により周辺の湿気を乾燥させる効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御ユニットモジュールを示す平面
図、第２図は第１図のＩ−Ｉ断面図、第３図は一般的な
回転機の表示部を示す平面図、第４図はスイッチ基板を
示す平面図、第５図は本発明のモジュールを洗濯機に用
いるときの枠部材を示す平面図、第６図は本発明のモジ
ュールを洗濯機の操作部を示す断面図、第７図は従来の
洗濯機の操作部を示す断面図、第８図は従来のモジュー
ルを示す平面図、第９図（イ）は第８図の側面図、第９
図（ロ）は第９図（イ）の断面図、第10図は第９図
（イ）の断面図である。 （１）は制御ユニットモジュール、（２）は枠部材、
（３）は制御基板、（４）はトランス、（５）は集積基
板、（６）はコンデンサ、（７）は電子ブザー、（８）
はコネクタ、（9a）（9b）はリード線導出用穴、（10）
はスリット孔、（11）（11a）はコーティング樹脂、（1
5a）（15b）はパワーおよび小信号用のリード線であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転機を駆動制御するための回路を集積化
   した集積基板を、前記駆動制御に必要な電子部品が実装
   される制御基板に略平行となるように配置し、前記集積
   基板や電子部品が実装された制御基板を箱状の枠部材に
   配置して、少なくとも前記制御基板と枠部材の間および
   前記集積基板と前記制御基板の間に耐湿性樹脂を充填し
   たモジュールと、 前記枠部材の底面を上にして、この底面上に配置される
   スイッチ基板とを少なくとも有する制御ユニットモジュ
   ールにおいて、 前記枠部材は前記スイッチ基板とほぼ同一長さの長形状
   あり、前記枠部材の中の制御基板は、前記集積基板を設
   けることにより前記枠部材の長さよりも短かく、且つ前
   記制御基板の配置領域に対応する部分に耐湿性樹脂を充
   填したことを特徴とした制御ユニットモジュール。