JP2011216652A - Electrical apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板を収容したケース体内に充填材を充填する電気機器に関する。 The present invention relates to an electrical device that fills a case body containing a substrate with a filler.
従来、電子部品を実装した基板を、金属製などの箱状のケース体に収容する場合には、電子部品の温度低減や外部からの水気の侵入の防止のために、ケース体内に液状の充填材として樹脂を盛り上げ、この樹脂を押し広げるように基板をケース体に取り付けた後、この樹脂を熱硬化させる製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。 Conventionally, when a board on which electronic components are mounted is housed in a box-like case body made of metal or the like, the case body is filled with a liquid to reduce the temperature of the electronic components and prevent water from entering from the outside. A manufacturing method is known in which a resin is raised as a material, a substrate is attached to a case body so as to spread the resin, and then the resin is thermally cured (see, for example, Patent Document 1).
電気機器は、作動、停止を繰り返す度に充填樹脂の温度が上昇、下降し、この温度変化に伴って膨張、収縮が繰り返される。特に、電気機器の電子部品がリード線を介して基板に実装される場合、部品と基板との間に樹脂が充填されるが、この樹脂が膨張、収縮するとリード線に熱膨張に伴うストレスが加わる。このストレスが継続して発生すると、電子部品とリード線間または基板とリード線間の電気接続が損なわれ、故障につながるおそれがあった。 Every time the electric device is repeatedly activated and deactivated, the temperature of the filled resin rises and falls, and the expansion and contraction are repeated as the temperature changes. In particular, when an electronic component of an electrical device is mounted on a substrate via a lead wire, the resin is filled between the component and the substrate, but when this resin expands and contracts, the lead wire undergoes stress due to thermal expansion. Join. If this stress is continuously generated, the electrical connection between the electronic component and the lead wire or between the substrate and the lead wire may be lost, leading to a failure.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、リード線を介して基板に実装される電子部品を備えた場合でも、充填する充填材によるストレスを軽減して故障の発生を抑える電気機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and even when an electronic component mounted on a substrate via a lead wire is provided, an electrical apparatus that reduces the stress caused by the filling material and suppresses the occurrence of a failure. The purpose is to provide.
請求項１に記載の電気機器の発明は、少なくともリード線を介して実装された電子部品を備えた回路基板と；電子部品のリード線の周囲を内包するように回路基板の表面と電子部品とを封着して取り付けられたキャップと；回路基板を収容する金属製のケースと；回路基板およびキャップが埋め込まれるようにケース内に充填された絶縁性の樹脂と；を具備していることを特徴とする。
The invention of the electric device according to
本発明および以下の発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。 In the present invention and the following inventions, each configuration is as follows unless otherwise specified.
キャップは、樹脂、金属のいずれで形成されてもよいが、電気絶縁の観点からして樹脂で形成されるのが好ましい。また、キャップは、その熱伝導率が高いほどよく、ケース内に充填される樹脂との熱膨張率差が小さいほど好ましい。 The cap may be formed of either resin or metal, but is preferably formed of resin from the viewpoint of electrical insulation. Moreover, the higher the thermal conductivity of the cap, the better, and the smaller the difference in thermal expansion coefficient from the resin filled in the case, the better.
「キャップが回路基板の表面と電子部品とを封着して取り付けられる」とは、キャップと回路基板の表面の間に充填樹脂がキャップ内に侵入するような隙間が形成されず、キャップと電子部品との間から充填樹脂がキャップ内に侵入しないことを意味する。したがって、キャップは、電子部品全体を覆っているのを許容する。 “The cap is attached by sealing the surface of the circuit board and the electronic component” means that no gap is formed between the cap and the surface of the circuit board so that the filling resin enters the cap, This means that the filling resin does not enter the cap from between the parts. Thus, the cap allows the entire electronic component to be covered.
ケース内に充填される樹脂は、熱伝導率が比較的大きい樹脂であるのが好ましく、例えばシリコーン樹脂やウレタン樹脂などを用いることができる。 The resin filled in the case is preferably a resin having a relatively large thermal conductivity. For example, a silicone resin or a urethane resin can be used.
本発明によれば、電子部品のリード線の周囲を内包するようにキャップが取り付けられているので、電子部品のリード線と回路基板の間に樹脂が充填されなくなる。これにより、ケース内に充填された樹脂が膨張、収縮しても、電子部品のリード線に熱膨張、収縮に伴うストレス（応力）が加わることがない。 According to the present invention, since the cap is attached so as to enclose the periphery of the lead wire of the electronic component, the resin is not filled between the lead wire of the electronic component and the circuit board. Thereby, even if the resin filled in the case expands and contracts, stress (stress) associated with thermal expansion and contraction is not applied to the lead wires of the electronic component.
請求項２に記載の電気機器の発明は、請求項１記載の電気機器の発明において、キャップから電子部品の一部が突出して絶縁性の樹脂に被着していることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric device according to the first aspect, wherein a part of the electronic component protrudes from the cap and is attached to an insulating resin.
本発明によれば、電子部品の一部がケース内に充填された樹脂に被着するので、電子部品に発生した熱が直接樹脂に伝熱され、電子部品の温度が低下する。 According to the present invention, since a part of the electronic component is attached to the resin filled in the case, the heat generated in the electronic component is directly transferred to the resin, and the temperature of the electronic component is lowered.
請求項１の発明によれば、電子部品のリード線と回路基板との間には、ケース内に充填された樹脂が充填されないので、充填樹脂が膨張、収縮しても、電子部品のリード線に熱膨張に伴うストレス（応力）が加わることがなく、このストレスによって、電子部品とそのリード線間または回路基板と電子部品のリード線間の電気接続が損なわれることによる故障の発生を抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, the resin filled in the case is not filled between the lead wire of the electronic component and the circuit board. Therefore, even if the filled resin expands and contracts, the lead wire of the electronic component No stress (stress) due to thermal expansion is applied to the device, and this stress suppresses the occurrence of failure due to the loss of electrical connection between the electronic component and its lead wire or between the circuit board and the lead wire of the electronic component. be able to.
請求項２の発明によれば、電子部品の一部がケース内に充填された樹脂に被着しているので、電子部品に発生する熱を直接的に充填樹脂側に熱伝導して放熱させることができ、これにより、電子部品の温度を低下させることができる。
According to the invention of
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明において、回路基板に実装された電子部品には、そのリード線の周囲を内包するように回路基板の表面と電子部品とを封着して取り付けられたキャップが設けられる。これにより、樹脂が膨張、収縮しても、電子部品のリード線に熱膨張に伴うストレスが加わることがないものである。 In the present invention, the electronic component mounted on the circuit board is provided with a cap attached by sealing the surface of the circuit board and the electronic component so as to enclose the periphery of the lead wire. As a result, even if the resin expands and contracts, stress accompanying thermal expansion is not applied to the lead wires of the electronic component.
図１ないし図４は、本発明の実施例１を示し、図１は電気機器の平面図、図２は電気機器の分解斜視図、図３は電気機器の側面断面図、図４は電気機器の正面断面図である。 1 to 4 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a plan view of an electric device, FIG. 2 is an exploded perspective view of the electric device, FIG. 3 is a side sectional view of the electric device, and FIG. FIG.
図１ないし図４に、電気機器としての放電灯点灯装置11を示し、この放電灯点灯装置11は、回路基板としての配線基板12をケースとしてのケース体13に収容し、このケース体13内に充填した流体状すなわち液状の充填材である合成樹脂Ｐを硬化させて構成され、高輝度放電ランプ(ＨＩＤ) などの放電灯を点灯させるものである。
1 to 4 show a discharge lamp lighting device 11 as an electric device. The discharge lamp lighting device 11 accommodates a
配線基板12は、四角形板状に形成され、表面、あるいは裏面に点灯回路部品である電子部品14が実装されたプリント配線基板である。また、この配線基板12には、合成樹脂Ｐが通過可能な図示しない孔部が複数穿設されている。
The
電子部品14は、例えばコンデンサ、抵抗器、インダクタ、トランジスタ、あるいはＩＣなどであり、配線基板12上に形成された図示しないパターンなどとともに、所定の回路、ここでは図示しない放電灯を点灯させるインバータを備えた点灯回路を、配線基板12上に形成している。
The electronic component 14 is, for example, a capacitor, a resistor, an inductor, a transistor, or an IC. Along with a pattern (not shown) formed on the
ここで、電子部品14は、複数の種類を有しているため、配線基板12に対する突出寸法、すなわち高さ寸法がそれぞれ異なっている。電子部品14aは、高さ寸法が高いトランス等の電子部品、電子部品14bは一対のリード線を介して配線基板12に実装された高さ寸法が低いフィルムコンデンサ等の電子部品である。これら電子部品14は、配線基板12上に形成された図示しないパターンなどとともに、所定の回路、ここでは図示しない放電灯を点灯させるインバータを備えた点灯回路を、配線基板12上に形成している。
Here, since the electronic component 14 has a plurality of types, the projecting dimension with respect to the
ケース体13は、図２に示すように、例えばアルミニウムなどの金属を押し出し成形することで角筒状に形成されたケース本体15と、このケース本体15の両端部に取り付けられたシール部材であるパッキン16，17および蓋部18，19とを備えている。
As shown in FIG. 2, the case body 13 is a case
ケース本体15は、一端部に開口部21を備えるとともに、他端部に開口部22を備えている。また、このケース本体15の内側の両側部には、配線基板12の両側部が嵌合される溝状の一対の保持部23，23が互いに対向して設けられている。ケース本体15の四隅には、軸方向に亘って連続したねじ止め孔25がそれぞれ形成されている。
The
配線基板12に一対のリード線を介して実装されたフィルムコンデンサ等の電子部品14bの周囲には、図１に示すように、電子部品14b全体を内包するように配線基板12の表面に封着されたキャップ24が設けられている。このキャップ24は、シリコーン樹脂またはポリカーボネート樹脂のような絶縁性、耐久性の高い樹脂によって有底筒状に成形されており、開口外周縁にはフランジ部が外側に向けて形成されている。このフランジ部の表面が配線基板12の表面に接着剤等によって液密に被着されている。
As shown in FIG. 1, as shown in FIG. 1, the
ケース本体15の内側には一対の保持部23，23が互いに対向するように形成されている。これら保持部23，23は、ケース本体15の軸方向である長手方向に沿って直線状に形成され、両端部が各開口部21，22に臨んでおり、これら保持部23，23間に配線基板12が嵌合保持されることで、ケース本体15内には、配線基板12の一主面である表面側に第１空間部27が区画されるとともに、配線基板12の他主面である裏面側に第２空間部28が区画される。なお、ここでは、第１空間部27が広く、第２空間部28が狭く形成されている。
A pair of holding
また、開口部21は、図３に示すように、パッキン16と蓋部18とにより覆われている。パッキン16は、ケース本体15内に充填される合成樹脂Ｐの隙間からの漏れを防止するもので、弾力性および可撓性を有する部材により形成されている。また、蓋部18は、例えばケース本体15と同様の金属により形成され、ねじ止め孔25の一端側にねじ止め可能なねじS1などによりパッキン16とともにケース本体15に固定可能である。
The opening 21 is covered with a
一方、開口部22は、パッキン17と蓋部19とにより閉塞されている。パッキン17は、パッキン16と同様に、ケース本体15内に充填される合成樹脂Ｐの隙間からの漏れを防止するもので、弾力性および可撓性を有する部材により形成されている。また、蓋部19は、例えばケース本体15と同様の金属により形成され、ねじ止め孔25の他端側にねじ止め可能なねじS2などによりパッキン17とともにケース本体15に固定可能である。
On the other hand, the
ねじ止め孔25は、ケース本体15が押し出し成形により形成されたものであるため、ケース本体15の軸方向の一端から他端に亘って連続して溝状に形成されている。
Since the case
そして、合成樹脂Ｐは、例えばウレタン樹脂、あるいはシリコーン樹脂などの流動性、絶縁性および放熱性を有する液状原料の部材であるとともに熱硬化性の部材であり、かつ、内部に放熱性などを向上する部材を含んでいる。 The synthetic resin P is, for example, a liquid material member having fluidity, insulation and heat dissipation, such as urethane resin or silicone resin, and is a thermosetting member, and has improved heat dissipation inside. The member to be included is included.
次に、本発明の実施例１の作用について説明する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
放電灯点灯装置11を組み立てる際には、まず、開口部22にパッキン17と蓋部19とをねじS2(図２)により固定して開口部22を閉塞したケース本体15を、開口部21を上側とした状態で、すなわち縦置きの状態で保持し、各電子部品14を実装した配線基板12の両側部をケース本体15の保持部23，23に嵌合させ、ケース本体15の軸方向へと摺動させて挿入することで、配線基板12をケース本体15内に収容する。この状態で、開口部21から合成樹脂Ｐをノズル（図示しない）により第１空間部27へと注入すると、この第１空間部27へと流れ込んだ合成樹脂Ｐの一部が、配線基板12の各孔部を介して第２空間部28へと回り込む。ケース本体15内に合成樹脂Ｐが充填されると、パッキン16および蓋部18により開口部21を覆い、ねじS1(図２)によりパッキン16および蓋部18をケース本体15に固定する。そして、この状態で、配線基板12が水平状となって電子部品14の一部が配線基板12の上側となるように、本実施の形態では、第１空間部27側が上側となるようにケース体13を横倒しにする。このとき、合成樹脂Ｐが流動し、この合成樹脂Ｐの液面が、電子部品14aの上端と略同位置で、かつ、他の電子部品14b，14c全体を埋没させる高さ位置となる。この状態で、所定温度下で所定時間熱処理することで合成樹脂Ｐを硬化させることで、硬化された合成樹脂Ｐにより全ての電子部品14を覆った状態とし、放電灯点灯装置11を完成する。この後、外部から入力された電力を高周波交流電力に変換する点灯回路の出力により放電灯が点灯される。
When assembling the discharge lamp lighting device 11, first, the
本実施例１の電気機器としての放電灯点灯装置11は、点灯、消灯を繰り返す度に合成樹脂Ｐの温度が上昇、下降し、この温度変化に伴って膨張、収縮が繰り返される。放電灯点灯装置11の電子部品14bがリード線を介して基板に実装されているが、この電子部品14bの周囲にはキャップ24が被着されているので、部品14bと基板12との間には合成樹脂Ｐが充填されることがない。したがって、合成樹脂Ｐが膨張、収縮しても、リード線に熱膨張に伴うストレスが加わることがなく、このストレスによって電子部品14bとそのリード線間または基板12とリード線間の電気接続が損なわれることによる故障の発生を抑制することができる。
In the discharge lamp lighting device 11 as the electric apparatus of the first embodiment, the temperature of the synthetic resin P rises and falls every time lighting and extinguishing are repeated, and expansion and contraction are repeated with this temperature change. The
図５は、本発明の実施例２を示す電気機器の平面図である。なお、実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 5 is a plan view of an electric apparatus showing a second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as Example 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.
本実施例２では、キャップ24の先端に挿通孔を形成し、このキャップ24の挿通孔から電子部品14bの一部を突出させている点で、実施例１と相違する。例えば、電子部品14bが点灯時に比較的高温となる場合には、キャップ24で電子部品14bの全体を覆っていると、電子部品14bの熱が周囲に放熱されにくくなるため好ましくない。このような場合には、キャップ24の挿通孔から突出している電子部品14bの一部を合成樹脂Ｐに被着させ、合成樹脂Ｐ側へ熱伝導によって放熱させることで電子部品14bの温度を低下させることができる。
The second embodiment is different from the first embodiment in that an insertion hole is formed at the tip of the
なお、キャップ24の挿通孔と電子部品14bとの間は液密に被着してリード線周囲を封着する必要がある。この挿通孔の被着には、接着剤やシール材を塗布することによって封着してもよい。また、キャップ24を弾性樹脂から形成し、挿通孔を電子部品14bの外径寸法よりもやや小さい狭隘な形状として挿通時に密着するようにしてもよい。
It should be noted that a space between the insertion hole of the
11…電気機器としての放電灯点灯装置、 12…回路基板としての配線基板、 13…金属製のケースとしてのケース体、 14a,14b…電子部品、 24…キャップ、 Ｐ…充填材である絶縁性の樹脂
11…電気機器としての放電灯点灯装置、 12…回路基板としての配線基板、 13…金属製のケースとしてのケース体、 14a,14b…電子部品、 24…キャップ、 Ｐ…充填材である絶縁性の樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Discharge lamp lighting device as electric equipment, 12 ... Wiring board as a circuit board, 13 ... Case body as a metal case, 14a, 14b ... Electronic component, 24 ... Cap, P ... Insulation which is a filler Resin
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Discharge lamp lighting device as electric equipment, 12 ... Wiring board as a circuit board, 13 ... Case body as a metal case, 14a, 14b ... Electronic component, 24 ... Cap, P ... Insulation which is a filler Resin
Claims (2)
電子部品のリード線の周囲を内包するように回路基板の表面と電子部品とを封着して取り付けられたキャップと；
回路基板を収容する金属製のケースと；
回路基板およびキャップが埋め込まれるようにケース内に充填された絶縁性の樹脂と；
を具備していることを特徴とする電気機器。 A circuit board comprising electronic components mounted at least via leads;
A cap attached by sealing the surface of the circuit board and the electronic component so as to enclose the periphery of the lead wire of the electronic component;
A metal case for housing the circuit board;
An insulating resin filled in the case so that the circuit board and the cap are embedded;
An electrical apparatus comprising:
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014054145A1 (en) * | 2012-10-03 | 2014-04-10 | 新電元工業株式会社 | Electronic device |
| CN107660094A (en) * | 2016-07-26 | 2018-02-02 | 日本电产株式会社 | Electrical equipment |
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