JP2645852B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ゲル状の充てん材を用いた電子装置に係
り、特に自動車に搭載された大きな加振加速度を受ける
など、苛酷な使用環境に対して信頼性の高い電子装置の
構造に関する。

〔従来の技術〕

この種の装置として、特開昭59−208800号公報に記載
されているものがある。この装置は、端子を埋設したハ
ウジング内に電子部品が組み込まれ、電子部品と端子を
ワイヤで接続し、ハウジングの中にゲル状の充てん材を
入れた後、カバーで密閉された構造になっている。そし
て、電子部品は略均一な厚みに形成されたベースに装着
されている。このベースの周辺において、ハウジングと
の結合が行なわれている。

〔発明が解決するための課題〕

従来の装置においては、自動車の走行時に受ける振動
に対してハウジング内の充てん材の振動抑制についてな
んら配慮がなされていなかった為、加振を受けると充て
ん材が大きな変位振幅で振動し、この中に埋没されたワ
イヤにも変形が繰り返し加わることになる。

一方、充てん材としては、電子部品を湿気などから保
護する働きをもつ樹脂材料が用いられ、種々の弾性係数
を有するものが造られている。大きな弾性係数をもつ材
料を用いた場合は、熱サイクルが加わったときに充てん
材と部品の熱膨張差により、ワイヤに大きな力が加わ
り、また弾性係数の小さなゲル状の材料を用いると、加
振を受けた場合の充てん材の変位振幅が大きくなりやす
く、この充てん材の中に埋め込まれたワイヤにも変位が
繰り返し加わる。このように、ワイヤは熱的変化や機械
的変位により断線を起こし易く、特に充てん材の振動が
ワイヤの横から繰り返し加わると、ワイヤが疲労断線し
易くなる。

また、電子装置を自動車の車体等の被固定物に取付け
る際、被固定物の取付面が平坦でない場合には、ねじの
締付力によりベースに反りを生じる。この反りが電子部
品の装着部分に及ぶと、電子部品に作用し、破壊させる
虞れがあった。

更に、加振力が作用する苛酷な環境においては、ベー
スとハウジングとの接合部に引き離す力が作用し、長期
に亘る使用によって両者の結合が破壊されるなどの問題
があった。

本発明の目的は、充てん材の振動を抑制し、ワイヤの
断線を防ぐことができる電子装置を提供することにあ
る。

また、他の目的は、加振によってハウジングがベース
から剥がされることがない電子装置を提供することにあ
る。

更に、他の目的は、充てん材の振動を抑制する抑止部
材とワイヤとの干渉を覗認しながら組立てができる電子
装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、端子を組み込
んだハウジングの中に電子部品を組み込み、端子と部品
間をワイヤで接続し、ハウジング内にゲル状の充てん材
を入れた後、該ハウジングをカバーで密閉した電子装置
において、カバーの裏側に充てん材の振動を抑制する抑
止部材を設け、この抑止部材はワイヤの長手方向に沿っ
てこのワイヤを充てん材を介在させて挟むように並行に
配置されたものである。

また、ハウジングの下部に金属製のベースが配置さ
れ、該ベースに厚肉部と該厚肉部の外周に取付け穴を有
する薄肉部を設け、厚肉部の上面に電子部品を装着する
とともに、厚肉部がハウジングの内側に嵌め込み装着さ
れたものである。

更に、カバーとハウジングとの間に枠体を介装し、該
枠体には外部からワイヤが覗認できる大きさの充てん材
を注入する開口を設け、かつ充てん材の振動を抑制する
抑止部材が一体成形され、該抑止部材がワイヤ間に介在
されたものである。

〔作用〕

ハウジング内の充てん材上面に形成される空間がカバ
ー裏面の抑止部材によってワイヤを含む狭幅の迷路に区
画されるから、充てん材の振動はワイヤに並設された抑
止部材により抑制され、隣接する他のワイヤの配設箇所
に伝わり難くなり、ワイヤに加わる力を著しく小さく抑
えられてワイヤの断線を防止する。

また、ベースは、電子部品の装着部を厚肉とし、一方
取付部を薄肉にん形成されており、電子装置の被固定物
の取付面に反りがあっても薄肉部が吸収し、相対的に曲
げ剛性の大きい厚肉部に取付面の反りが伝わることがな
く、電子部品の破壊を防ぐことができる。

そして、ベースの厚肉部がハウジングの内側に嵌め込
み装着されているので、電子装置の使用時の冷却により
接着面に圧縮の残留応力が生じる。その結果、圧縮に対
して非常に強くなり、剥がれ難くなる。

また、充てん材のん振動を抑制する抑止部材をカバー
とは別のワイヤが覗認できる開口を有する枠体に設ける
ことにより、該枠体をハウジングに接着した後、ワイヤ
や充てん材の注入などの状態を確認することが容易にで
きる。

〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

電子部品は、第３図、第４図に示すようにベース２の
上に装着された後、ハウジング４の内側に組み込まれ、
接着材８によりベース２とハウジング４は一体化され
る。ハウジング４には予め端子３が埋め込まれており、
この端子と電子部品がワイヤ５で接続されている。そし
て、第１図、第５図に示すように、ハウジング内は充て
ん材６の注入後５に、カバー７を接着材９によりハウジ
ングの上部開口部に固着し、密閉される。

電子部品１は、第６図に示すように、Siなどの半導体
材料で作られたペレット1aと、このペレット1aとベース
間を絶縁するAl₂O₃などの絶縁材料で作られた絶縁板1d
と、ペレット1aで発生した熱を拡散させて逃げやすくす
るCuなどの熱伝導性のよい金属材料で作られたヒートス
プレッダー1cと、ペレット1aとヒートスプレッダー1cの
熱膨張係数差による応力を緩和するための、両者の熱膨
張係数の中間の熱膨張係数を有するMo,W,Fe−Niなどの
金属材料で作られた熱膨張緩衝板1bと、ワイヤ５の接続
高さを調整するパッド1eとから成り、これらの部材はPb
−Sn系はんだなどで接合される。

ここで、ペレット1aに近い熱膨張係数と電気絶縁性と
高熱伝導性とを合せもつ材料で作られた板の上にメタラ
イズを施したものを用いれば、絶縁板1d、ヒートスプレ
ッダー1c,熱膨張緩衝板1bの３枚の部材に換えて、この
一枚を挿入して部品１を形成することができ、構造を簡
単化できる。この種の材料としてはSiC,AlNが挙げられ
る。

電子部品１とベース２の接合には、Pb−Sn系などのは
んだ又はシリコーンゴムなどの接着材が用いられる。

このような部品のほかに、ICパッケージやチップコン
デンサなど各種部品を組み込むことも可能である。これ
らの部品の組み込み方法としては、配線基板上にはんだ
付けした後、配線基板をベース２の上にシリコーンゴム
接着材などで固定する方法が、生産上有利である。

第１図は、装置の縦断面図を示している。ベース２は
薄肉部2aと厚肉部2bを有しており、薄肉部2aには取付穴
2cが形成され、厚肉部2bには電子部品１が装着される。
装置はこの取付穴2cを介してねじにより固定物へ固定さ
れる。固定物の表面が反っている場合でも、薄肉部2aは
曲げ剛性が小さいためこの反りを吸収し、相対的に曲げ
剛性の大きい厚肉部2bに反りが伝わることがない。この
ため厚肉部2bに装着された電子部品１に力が加わること
がなく、電子部品１の破壊を防止できる。

ベース２は、部品で発生した熱を逃しやすくするた
め、放熱効果のよいAlやCuなどの熱伝導性のよい材料で
作られる。一方、ハウジング４は材料費の安い樹脂材料
で作られる。一般に、樹脂材料は金属材料より熱膨張係
数が大きい。また、ハウジングはベースに高温で硬化す
る接着材で接着される。この場合、接着後の冷却過程で
ハウジングが収縮することにより、接着部に大きな熱応
力が生じ、はがれを生じる恐れがあるが、本実施例で
は、ベース厚肉部2bがハウジング４の内側に嵌め込まれ
ているため、接着後の冷却により接着面に圧縮の残留応
力が生じることになる。したがって、接着面は圧縮に応
じては非常に強くなり、剥がれを防止できる。

ベースの厚肉部2bには、電子部品１の接着側のベース
側面に突出部2dを設け、この突出部とハウジングとの間
に接着材溜り部11を形成し、この接着材溜り部11に接着
材８が固められた構造となっている。接着材８は、金属
製ベース２との接着力は弱いが、樹脂製のハウジング４
との接着力は強い。このため、本構造では、ハウジング
４を上へ引き剥がす力に対しても、突出部2dの部分がこ
れを阻止するように作用するため強い構造となってい
る。接着材溜り部11に接着材８を十分に廻り込ませるに
は、突出部2dの一部に第３図に示すような切欠2e及び2
e′を形成し、一つの切欠2eより液状の接着材８を注入
し、もう一つの切欠2e′に接着材８が廻り込んだことを
確認した後、温度を上げて接着剤８を硬化させることが
有効である。突出部2dの下に接着剤８の廻り込まない部
分を無くすることができる。

切欠2eと2e′を対称位置に形成すれば、接着剤８の材
料としては、接着力の強いエポキシ接着剤が適してい
る。

ワイヤ５の材料としては、腐食を生じ難いAu,Al,Ni,C
uなどの材料を用いることができる。

充てん材６の材料としては、電子部品１を湿気などか
ら保護する働きをもつ樹脂材料が用いられる。この種の
材料として、種々の弾性係数を有するものが造られてい
るが、本実施例では、弾性係数の非常に小さなゲル上の
材料を用いることにより、熱サイクルによるワイヤ５の
断線を防止している。この種の材料としてシリコーンゲ
ルがある。

カバー７の裏面には、第２図に示すように、充てん材
の振動を抑制する抑止部材としての突起7aが形成されて
おり、カバー７をハウジング４に装着すると、突起7aが
充てん材６に没入して充てん材とカバー内面との間に複
雑な迷路が形成される。したがって、充てん材は突起に
より拘束され、振動による充てん材６の変位が抑制され
るので、ワイヤ５に加わる変位も小さくなり、断線を防
止できる。

充てん材６は液体状態でハウジング４のなかに注入さ
れ、ハウジング４の上に接着材９を塗布後、カバー７を
かぶせる。その後、温度を上昇させ、充てん材６を硬化
させてゲル状とするとともに、接着材９を硬化させ、カ
バー７を固着する。このような方法により、突起7aの間
に充てん材６を十分導入することが可能となるととも
に、作業工程を簡単化できる。

カバー装着時には、突起7aによって押しのけられた充
てん材６は、突起7aのない部分に逃げることになる。こ
れがさらに熱膨張などで膨張したカバー７の下の空間に
充満すると、内圧が高まり、カバー７の接着材９が剥が
れる恐れがある。これを防ぐためには、第５図に示すよ
うに、非充てん部10が十分に形成されるような適切な充
てん量を選ぶことが重要である。

また、カバー７の装着をN₂などの不活性ガス中で行う
ことにより、内部の電子部品１の酸化などによる劣化の
危険性をより小さくできる。

カバー７の材料としては、コストの面からは樹脂材料
がよい。振動変位を拘束するためには、弾性係数の高い
材料が適している。また、熱応力を抑えるためには、ハ
ウジング４と同材料とし、ベース２に用いる金属材料に
熱膨張係数の比較的近い材料を用いるのがよい。こうし
た要求を満たす材料としては、ポリブチレンテレクタレ
ート、通称PBTなどが挙げられる。

振動解析の結果、ワイヤを含む面と垂直方向（本実施
例においては第１図の紙面に並行な水平方向）の加振に
対して、ワイヤは弱いことがわかった。したがって、こ
の方向の充てん材６の変位を抑えるように、ワイヤ５の
両側を挾むような位置に突起7aを形成することが有効で
ある。

突起7aの幅は広くするほど、突起7aの剛性が高くなる
ため、充てん材の拘束効果が向上する。一方、突起7aの
間の隙間を狭くする程充てん材６の変位は小さくなる。

隙間を狭くするには、ワイヤ５と突起7aの位置決めが
重要である。このためには、突起7aが固定されているカ
バー７とともに、ワイヤ５の固定される部品１と端子３
の埋め込まれたハウジング４の位置決めも問題となる。
各部品間の位置決め精度の問題は、位置決めガイドを有
するジグにセットした状態で各部品を接合することによ
り解決できる。位置決めの基準には、ベースの取付穴2c
を用いるのがよい。

このような位置決めを行っても、ワイヤ形状のばらつ
きなどの問題が残るため、第7a間の隙間は、ワイヤ５と
突起7aとの間のクリアランスが平均1mm程度となるよう
にするのが妥当である。

突起7a間の隙間を小さくするには、ワイヤ５を１本ご
とに突起7aで挾む構造としたほうがよいが、ワイヤ間の
間隔がせまい部分については、複数本のワイヤをまとめ
て挾む構造も考えられる。

突起7aの長さは、第５図に示すように、ワイヤ５の片
方の接続部から他方の接続部までの範囲をカバーする長
さとすることにより、十分な効果が得られる。

突起7aの高さとしては、カバー７を装着した状態で、
少なくとも先端が充てん材６に達する以上の高さが必要
である。突起7aを高くして部品１の上面とのギャップを
小さくするほど、ワイヤの振動抑制効果は高まる。しか
し、熱膨張収縮などによる寸法変動により、ギャップが
無くなると、部品１に力が加わり、部品１が動作不良に
なったり、接着材７を剥がす力が加わる恐れがある。こ
れを防ぐためには、平均0.5mm程度のギャップが妥当で
ある。

このような形状の突起7aを有するカバー７は注型によ
って造ることができる。

本発明の他の実施例を第７図乃至第９図により説明す
る。

本実施例では、第７図に示すようにカバー７と突起体
14が別部品となっている。突出体14は、第８図に示すよ
うに、枠体12と一体に形成されている。この枠体12に
は、ハウジング４への装着時において、外部からすべて
のワイヤの状況が覗認できるように開口13が設けられて
おり、この開口を利用して充てん材が注入される。

このことより、枠体12を接着材９によりハウジング４
に固定した後、充てん材６を注入し、カバー７を接着材
９で接着する工程をとることができる。

本実施例によれば、カバー７の接着前において、枠体
12の開口13から充てん材６の充てん状態を覗認したり、
第９図に示すように、内部のワイヤ５の状態を覗認する
ことが容易である。

なお、充てん材の振動を抑制する抑止部材としては、
実施例に示した突起、突出体に限定されるものでなく、
例えば突出体として突状であってもよい。

また、ベースの構造、およびベースとハウジングとの
接合構造については、充てん材の振動を抑制する構造を
備えて電子装置以外への適用も当然可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、カバーの裏面に設けられた抑止部材
が充てん材の移動を抑えることにより、充てん材中に埋
め込まれたワイヤの変位を小さくするから、電子装置が
加振を受けた場合にも、振動によるワイヤの断線を防ぐ
ことができる。

また、ベースの取付部を電子部品の装着部より薄肉に
したので、取付面の反りを薄肉部により吸収し、その影
響を接着部に及ぼさないようにできるから、電子部品の
接着の剥がれを防ぐことができる。

そして、ベースの厚肉部側面とハウジングとの間に接
着材溜り部を設けたので、電子装置の加振によりハウジ
ングに反ベース方向に引き離す力が作用してもそれに充
分耐えることができ、高い信頼性が確保される。

さらに、枠体に抑止部材を一体成形し、かつ開口部を
設けたので、外部からワイヤや充てん材の状況を覗認で
きるから、製造時の歩溜りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第２図は同実
施例のカバー部の斜視図、第３図はカバー装着及び充て
ん材注入前の状態における平面図、第４図は、同状態に
おける横断面図、第５図は完成状態における横断面図、
第６図は電子部品の詳細を示す斜視図、第７図は本発明
の別の実施例を示す縦断面図、第８図は同実施例の枠体
の斜視図、第９図は第７図におけるカバー装着前の平面
図である。 １……電子部品、２……ベース、３……端子、 ４……ハウジング、５……ワイヤ、６……充てん材、 ７……カバー、８……接着材、９……接着材、 10……非充てん材、11……突起、12……枠、 13……開口、14……突出体。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】端子を組み込んだハウジングの中に電子部
   品を組み込み、端子と部品間をワイヤで接続し、ハウジ
   ング内にゲル状の充てん材を入れ、カバーで密閉した電
   子装置において、カバーの裏側に充てん材の振動を抑制
   する抑止部材を設け、該抑止部材はワイヤの長手方向に
   沿って該ワイヤを充てん材を介して挟むように並行に配
   置されていることを特徴とする電子装置。
2. 【請求項２】請求項１記載において、抑止部材は充てん
   材に達する突起であることを特徴とする電子装置。
3. 【請求項３】請求項１記載において、ハウジングの下部
   に金属製のベースが配置され、該ベースに厚肉部と該厚
   肉部の外周に取付け穴を有する薄肉部を設け、厚肉部の
   上面に電子部品を装着するとともに、厚肉部がハウジン
   グの内側に嵌め込み接着されていることを特徴とする電
   子装置。
4. 【請求項４】請求項３記載において、ベースの厚肉部側
   面と該厚肉部側面に対向するハウジング内面との間に接
   着材溜り部が設けられていることを特徴とする電子装
   置。
5. 【請求項５】請求項１記載において、抑止部材の長さが
   ワイヤの両端接続部の間の距離に略等しく形成されてい
   ることを特徴とする電子装置。
6. 【請求項６】請求項１記載において、抑止部材のワイヤ
   と対向する面で、ワイヤが横から受ける充てん材の振動
   を受けるように抑止部材が配置されていることを特徴と
   する電子装置。
7. 【請求項７】端子を組み込んだハウジングの中に電子部
   品を組み込み、端子と部品間をワイヤで接続し、ハウジ
   ング内にゲル状の充てん材を入れ、カバーで密閉した電
   子装置において、カバーとハウジングとの間に枠体を介
   装し、該枠体には外部からワイヤを覗認できる大きさの
   充てん材を注入する開口を設け、かつ充てん材の振動を
   抑制する抑止部材が一体成形され、該抑止部材がワイヤ
   間に介在されていることを特徴とする電子装置。
8. 【請求項８】抑止部材が複数本のワイヤごとに配置され
   ていることを特徴とする請求項１又は７記載の電子装
   置。