(57)【要約】【課題】車載電子機器のベースとカバーのシール材に縮合タイプシールを用いる場合に硬化が遅く生産性が悪化する課題がある。【解決手段】車載用の電子機器であり、電子部品からの放熱及び回路基板を設置するベースを有し、電子部品を実装することで、回路基板を形成する基板を、前記ベースに設置する車載電子機器で、ベースとカバーのシール面において、カバーに貫通孔を設け、シール材がはみ出る構造とする。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用の電子機器であり、電子部品からの放熱及び回路基板を設置するベースを有し、
電子部品を実装することで、回路基板を形成する基板を、前記ベースに設置するものであって、
回路の入出力のインターフェースとなるコネクタを前記ベースに設置し、回路基板と電気的に接合される構造であって、
前記回路基板を覆うカバーを前記アルミベース或いは、前記基板，前記コネクタ部と接着官能基を有するシール材により封止される構造の車載電子機器において、
前記カバーと前記アルミベース或いは、前記基板，前記コネクタ部をシール剤で封止する部位において、前記カバーと前記のベースのシール部位について、そのシール部位のカバーに多数の貫通孔を設け、前記接着剤が貫通孔よりはみ出す状態となることを特徴とする車載電子機器。
【請求項２】
請求項１において、
貫通孔よりはみ出したシール材が、凸状の形状となって、前記カバーの貫通孔周囲に濡れ広がることにより、リベット状となるシール断面となることを特徴とした車載電子機器。
【請求項３】
請求項１において、
貫通孔よりはみ出したシール材が、前記カバー上面において、平坦、或いは凹状となる接着断面となることを特徴とした車載電子機器。
【請求項４】
請求項１において、
特に前記カバーと前記アルミベース或いは、基板，コネクタ部を封止するシール材は、空気中の水分と加水分解反応することで、ペースト状態よりゴム化する縮合反応するシリコーン系シール材であることを特徴とする車載電子機器。
【請求項５】
請求項１において、
前記カバーと前記アルミベース或いは、基板，コネクタ部を封止するシール材は粘弾性体であることを特徴とする車載電子機器。
【請求項６】
請求項１において、
カバーに設ける貫通孔は円形，楕円，多角形であることを特徴とする車載電子機器。
【請求項７】
請求項１において、
カバーよりはみ出る、シール材は接着部位のみならず、カバー全体に形成したことを特徴とする車載電子機器。
【請求項８】
車載用の電子機器であり、電子部品からの放熱及び回路基板を設置するベースを有し、
電子部品を実装することで、回路基板を形成する基板を、前記ベースに設置するものであって、
回路の入出力のインターフェースとなるコネクタを前記ベースに設置し、回路基板と電気的に接合される構造であって、
回路基板を覆うカバーを前記アルミベース或いは、基板，コネクタ部とシール材により封止される構造の車載電子機器において、
前記カバーと前記アルミベース或いは、基板，コネクタ部をシール材で封止される部位において、前記ベース或いは、基板，コネクタ部の接着面が、端部よりオーバーハングしてカバーの端部全周を覆う構造となる車載電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関、特に自動車のエンジンコントロールユニットや、エンジンルーム内に装着されるセンサーのベースとカバーの封止構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベースに基板を搭載し、カバーを全周接着する構造、或いは筐体内に基板を格納し、カバーを接着するシール構造であった。特開２００２−２１６８８６号公報は前記の一般的な構造を提示した例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１６８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記特許文献１と同一構造で、シール材に空気中の水分と化学反応することで、ペーストからゴムに硬化する常温硬化の縮合硬化シリコーン系シール材を用いて防水シールとする構造の場合、ベースとカバーの両端部位のみが空気との接触面であり、この両端部位からしか水分の供給が受けられないために、このシール材は表面から硬化が進行し、内部まで完全硬化するのには多くの時間が必要となるために生産性が悪化する要因となっている。
【０００５】
そこで、シール材を加熱硬化することで、ペーストよりゴムに硬化する付加反応シリコーン接着剤も多く用いられている。加熱硬化シリコーン系シール材は、接着信頼性が高く良好なシール材であるが、加熱硬化シリコーンシール材は少なくとも１００℃以上の温度環境に晒さないと硬化しない欠点を持つ。（１液性タイプの場合）一部の電子部品には加熱できない部品が回路基板に実装されている場合には、加熱硬化シールを採用できないことになり、前記の常温硬化の縮合硬化シリコーンシールが用いられる電子機器が多く存在する。
【０００６】
ここで、論点を縮合タイプのシリコーン系シール材に戻す。
【０００７】
縮合タイプのシリコーン系シール材も、上記した生産性以外でも、接着強度が加熱硬化シールに比較して小さいことの弱点であろう。
【０００８】
更に、現在市場に流通される車載電子機器の置かれる環境を鑑みると、水，塩水が滴下、シャワー状態に晒されることも少なくなることが考えられる。一例として、多くのエンジンコントールユニットのカバーは鉄の表面にめっきしためっき鋼板を採用するために、やがて腐食する事態となる。これは、ベースに多く用いられているアルミに関しても同様である。特に塩水の場合にはアルミはさほど抗力はない。
【０００９】
腐食の観点より考えるならば、腐食は、端部より発生する傾向が多い。前例として提示したエンジンコントロールユニットの場合は、カバーの外周端部のコーナーエッジ部、アルミも同様にコーナーエッジ部が腐食の基点となる。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決する方策を、新しい部品や特殊なシール材を用いることなしに、シール材の硬化速度を改善し、生産性を改善する構造の提示と、シール材の塗布形状を変更することで、シール強度改善を図りつつ、耐水，耐塩水腐食性を改善する方策を提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１に記載のカバーとベース、或いは基板，コネクタとのシール部において、カバーに貫通孔を設けるものであって、少なくとも貫通孔よりシール材が凸状にはみ出したシール断面形状とすることを特徴する。
【００１２】
このように、カバーに設けた貫通孔よりシール材をはみ出させた接着構造は、特にシール材が縮合反応による硬化する常温硬化のシリコーン系シール材の場合に、水分を含んだ空気との接触面積が増大することで、常温硬化シール材の硬化速度が速くなり、生産性向上を改善することが可能となる。
【００１３】
また、上記において、カバーに貫通孔を設け、シール材を凸状にはみ出させる状態であって、シール材が有する流動性、あるいは外力のよって貫通孔の外周部より濡れ広がることで、接着断面形状がリベットのような形状となることで、接着面積の増加と、リベット形状によるロック効果で、接着強度が向上することで、シールの接着信頼性が向上する。
【００１４】
更に、上記の接着構造によると、カバーに付着する水分や、塩水はカバー表面に形成されたシール材による凸形状のために、水滴や、塩水は、それ自身が持つ表面張力のバランスが悪くなりカバーに留まりにくい状態となることで、水滴や、塩水が外部に落滴しやすい状態となる。更に、シール材がシリコーン系の場合は、シリコーンポリマーが有する撥水効果にも補助されて、水滴や塩水はカバー表面に滞留しにくく、外部に落滴してしまうために、カバーの耐腐食性、シール界面の接着信頼性が向上する。
【００１５】
請求項６に記載のシール構造は、水分や、塩水付着による腐食の基点が、カバー外周のシール材との界面近傍より発生するために、ベースとカバーのシール部の外周よりシール材をオーバーハングさせ、カバーの外周表面より内周まで一体となるシール構造としても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、上記問題点を解決する方策を、新しい部品や特殊なシール材を用いることなしに、シール材の硬化速度を改善し、生産性を改善する構造の提示と、シール材の塗布形状を変更することで、シール強度の改善と共に、耐水，耐塩水腐食性を改善する方策となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】現在、流通している一般的な車載電子機器の断面構造図。
【図２】現在、流通している一般的な車載電子機器の平面図。
【図３】本発明による車載電子機器の断面構造図。
【図４】本発明による車載電子機器の平面図。
【図５】現在、流通している一般的な車載電子機器のシール構造と、そのシール材の硬化時間とシール材の部位の関係図。
【図６】本発明による車載電子機器のシール構造と、そのシール材の硬化時間とシール材の部位の関係図。
【図７】本発明による、シール構造のシール構造断面。
【図８】本発明による、シール構造のシール構造断面。
【図９】本発明による、シール構造のシール構造断面。
【図１０】現在、流通している一般的な車載電子機器に水滴が付着した状態。
【図１１】現在、流通している一般的な車載電子機器に水滴が付着した場合の水滴のエネルギー平衡状態。
【図１２】本発明による車載電子機器に水滴が付着した状態。
【図１３】本発明による車載電子機器に水滴が付着した場合の状態図。
【図１４】本発明による車載電子機器の別実施例の断面構造図。
【図１５】本発明による車載電子機器の別実施例の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
カバーとベース、或いは基板，コネクタとの接着部位において、カバーに幾数もの貫通孔を設け、シール材が、貫通孔より凸状となる状態であって、シール材が貫通孔の外周より濡れ広かった様態となることで、シール断面がリベット状となるシール断面を形成することで達成させる。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２０】
本発明における、シール構造を車載電子機器のシール構造に適用した事例を用いて説明する。特に本発明のシール構造は、車両のエンジンルーム内に配置される電子機器、例えばエンジンコントロールユニット，センサー，ハイブリットモジュール，インバータ，モータ，アクチュエータのシール構造に好適である。
【００２１】
本発明のシール構造を説明する前に、現状において多くの車両に用いられている、車載電子機器の代表例を用いて、製品構造を説明した後の、本発明を説明する。
【００２２】
車両電子機器は、大別すると、ベース１，基板２，筐体となるカバー３，コネクタ４を備える。尚、筐体については、本発明では、ベース１に直接カバー３をシール材５で封止する構造となっているが、ベースにケース及びコネクタをシール材で固定し、上面をカバーで覆う車載電子機器の汎用的構造も含まれることを明記する。
【００２３】
図１は多くの車両の用いられている車載電子機器、ここではエンジンコントロールユニットの断面構造図であり、図２は、その平面図である。
【００２４】
１は基板２の格納及び、電子部品７の放熱体となるヒートシンクを兼ねているベースであり、多くはアルミによりダイカスト，プレス等で成形加工される。最近は放熱性を重視するために、高放熱材料を用いられる傾向にもある。このベース１の端部には製品を車両に固定するための穴が設けられており、ネジ止めにより車両に固定される。２は基板であり、回路基板は回路導体が形成されたプリント基板、或いはセラミック基板表面に集積回路，コンデンサ，チップ抵抗，コイル等の電子部品７を、ワイヤボンディング，はんだ或いは導電性接着剤により電気的導通を確保しつつ固定されることで回路基板となる。そして、基板はネジ６，接着，レスフィット等でベース１に固定される。
【００２５】
コネクタ４はベース１に装着されると共に、基板２とはんだ，導電性接着剤等で接続されることで、回路の入出力が機能することになる。尚、コネクタ４を先に基板２に接続固定した後にベース１に格納する工程もある。
【００２６】
そして、ベース１とコネクタ４の所定部位にシール材５を塗布し、カバー３を装着し、硬化させることで、車載電子機器が完成する。
【００２７】
シール材５は、ベース１に多く用いられるアルミダイカストとカバー３に多く用いられるめっき処理した鋼板をシールする。またコネクタ４部では、ベース１とコネクタ４を形成する樹脂（ナイロン，ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート等）をシールし、もう片方では、コネクタ４樹脂とカバー３をシールする構造となり、それぞれ線膨張係数が異なる部材のシールするために粘弾性シール材が用いられることが好適となり、多くはシリコーン系の封止材が用いられる。カバー３は溶融亜鉛めっきした鋼板が多く用いられることが多い。
【００２８】
現状において、ベース１とカバー３，コネクタ４をシールするシール材５には熱応力緩和の観点から粘弾性接着剤として、シリコーン系シール材が用いられる場合が多いことは前述した通りであるが、シリコーン系シール材には、大別して２種類の硬化機能を有するタイプがある。一つは、大気中の水分（湿度）と反応して、水分と反応する表面から硬化が進行する縮合タイプ、もう一つは、加熱することでシール材が硬化する付加タイプである。エンジンコントロールユニット等の制御回路を有する電子機器には高い温度を加えると寿命が短縮するコンデンサ等の部品が実装される場合が多く、加熱硬化タイプのシリコーン系シール材よりも、常温で硬化する縮合タイプのシール材５を用いる構造が近年、多くなる傾向にある。
【００２９】
但し、縮合タイプのシリコーン系シール材５を用いる場合に問題となるのは、硬化時間が遅く生産性が悪化する点である。縮合タイプのシリコーン系シール材は空気中の水分（湿度）とシリコーン系樹脂に配合されるシラノール基が加水分解することで、架橋を形成し、ペーストからゴム化（硬化）するメカニズムであるが、水分と介在する部分しか硬化できないために、硬化は水分と接触する表面から、硬化が開始し水分接触面から深さ方向に進展するために硬化時間が長いという欠点がある。
【００３０】
図１の電子機器の断面構造図からも判るが、現在市場で流通している電子機器の多くは、ベース１外周にシール材５を塗布しカバー３で覆う構造のために、水分と接触するのはベース１外周端部とカバー３のシール材３の露出部と、シールの反対の端部のみであり、シール塗布幅が長い場合は、幅に合わせて硬化時間が長くなる。シール材５が完全硬化するには少なくとも１日以上放置時間が必要であることが実験により確認されている。対して加熱硬化型のシリコーン系シール材は３０〜６０分に所定温度に放置すればシール材が硬化するために、生産性においては、明らかに加熱硬化シール材の方が優位である。
【００３１】
しかしながら、縮合タイプのシリコーン系シール材には、前記した加熱できない電子部品を実装した回路基板をベース１とカバー３に配置しシールするには最適である、加熱硬化タイプのシリコーン系シール材はコストが高い、硬化炉に入らない大型部品のシールに好適である等の生産性の欠点を補って余りある優位性があるために、現状でもシール材５として多くの電子機器に用いられている。
【００３２】
本発明は、縮合タイプのシール材の欠点である、硬化速度が遅く生産性が悪化する点について、カバー形状に工夫をこらし、硬化速度を早くすることで、生産性が悪い欠点を改善するものである。
【００３３】
本発明による電子機器の構造を図３，図４で説明する。図３は本発明による電子機器の断面構造図であり、図４はその平面図である。ベース１に電子部品７を実装した基板２をネジ６により固定し、コネクタ４を電気的接続により回路に接続した後に、ベース１外周部にシール材５を塗布し、カバー３で全体を覆い硬化させる構造に変わりはない、シール材５も特殊品を用いることではない。本発明では、カバー３のシールを塗布する部位に幾つもの貫通孔８を設け、カバー３を装着した際に貫通孔８よりシール材５をはみ出させることを特徴とする。
【００３４】
貫通孔を設ける目的と効果を図５，図６を用いて説明する。図５は現在、市場に流通する電子機器のベース１とカバー３の接着構造と、硬化速度の関係図であり、図６は本発明の電子機器のベース１とカバー３の接着構造と、硬化速度の関係図である。図５において、現状で流通している電子機器のシール材５が硬化するために必要となる水分９の供給部位はベース１とカバー３との間に挟まれるシールの端部１０のみである。従ってシール材５の硬化はシール材の両端部１０より硬化が始まり、内部に向かって硬化することになる。従って、縦軸に硬化するまでの時間、横軸にシール位置（幅）を採って、硬化時間とシール部位の関係は、中心部位が最も硬化に時間が必要であることが判る。
【００３５】
本発明では、カバー３に設けた貫通孔８により、この貫通孔８よりはみだしたシール材５の露出部分からも水分吸収が行うことができ、水分を受けとることができる受水面積が増加することで、硬化しにくい、内部へも水分を与えることができるようになることで、硬化速度が飛躍的に改善する。
【００３６】
発明者が確認した結果では、図５に示す、市場で流通する電子機器の場合に、完全硬化に達するまでの時間をＴｏとして、図６に示す構造の電子機器において完全効果するまでの時間をＴ１とすると、双方の関係は、Ｔ１＝１／２Ｔｏと硬化時間を半減できるだけの効果を確認できた。
【００３７】
図７，図８，図９は貫通孔８を設けたカバー３からのシール材５のはみ出し方を示すシール材の部分の断面である。図７は推奨するシール構造である。シール材５はチクソ性が高くない、半流動タイプのレオロジーを有するペーストが好適であり、ベース１にシール材５を塗布した後に、カバー３で覆いシール材５をはみださせる。その状態で放置すると、はみ出したシール材は、表面張力により、貫通孔の外周より大きい状態に濡れ広がることになる。そして、この状態で硬化させることで、シール断面がリベット状となることで、シールの接着強度も増加することが可能となることで、接着信頼性も同時に改善できることになり、信頼性の高い電子機器を提供できうることになる。図８に示すシール構造も硬化速度を早くすることができ、生産性を改善できるが、この形状を意図的に形成することは困難であった。図９に示す構造も意図すれば、製作できるが、凹み量がばらつき、管理が困難であった。現実的には図７に示すシール構造が最もばらつきが少なく形状安定性が良いことが確認されている。
【００３８】
また、本発明が腐食性に対する信頼性を改善する効果も同時に発揮することを説明する。車載電子機器は近年の電子化により、多種多様な機能を要求されることと、相反してエンジンコントルールユニットが搭載される部位は、エンジンルーム内への装着が多くなってきている。エンジンルーム内には水，泥水，塩水等のイオン性溶液がシャワー状，直接噴霧，水かけ状に晒される環境にあるが、電子機器のベース１に用いられる材料の多くはアルミダイカスト，カバーに用いられる材料の多くはめっきされた鋼板プレスであり、水，泥水，塩水等のイオン性水溶液が付着した場合に、腐食の基点となる。特に図１１に示す水滴が金属平板に付着した場合、金属の表面に付着した水滴１１は、水滴が有する内部エネルギー、つまり表面張力１２のより玉状となって、安定した状態でカバー３の表面に存在する。またカバー３は表面がめっきされているために、表面にミクロ的な起伏があり、水滴が付着しやすい表面状態となっている。また、カバー３の外周のコーナー部分もエッジ部となっており、水滴１１が付着して安定したまま滞留する状態となりやすい。この滞留した水滴が塩水のようなイオン性水溶液の場合、イオンの濃縮が行われ、濃淡電池を形成し、アルミやめっき鋼板を腐食させる基点となる。
【００３９】
本発明のシール構造は、カバー３に貫通孔８を設け、シール材５を覆うことで、貫通孔８よりシール材５をはみださせる構造である。本発明によると、水滴１１がカバー３表面に付着した場合に、水滴１１は本来最もエネルギーが安定する液滴状となりたいが、カバー表面にある、凸凹のために、いびつな状態で水滴の形状となる。このいびつな状態での水滴は、その水滴内部の表面張力に不均衡となる場が発生し、不安定なエネルギー状態となっていることで、カバー３の同一部位に滞留することができずカバーより落滴する。また、カバー３よりはみ出ているシールがシリコーン系シール材５の場合は、シリコーンポリマーとなるジメチルポリシロキサン或いはメチルフェニルポリシロキサンが有する撥水性を有して水滴１１を弾いてしまう撥水効果により水滴は、カバー３の最も付着しやすい、カバー３外周部に付着しても、シリコーンポリマーの有する撥水効果により外部に落滴してしまい、腐食の媒体となる水溶液がカバー３に滞留することが低減できるため、腐食に対する信頼性を改善することが可能となる。
【００４０】
本発明の水滴１１がカバー３に滞留しにくくするシール材５をカバー３よりはみださせる構造と、シール材５にシリコーン系シール材を用いることで、水滴の表面張力のバランスを崩し、かつシリコーンポリマーが有する撥水効果を複合的に利用できる最も効率の良い構造であり、特に水，泥水，塩水等のイオン性溶液による腐食に対する信頼性を改善できうる効果を発揮する。
【００４１】
尚、本発明では、カバー３の外周部の接着部位に貫通孔８を設け、シール材５をはみ出させる構造となっているが、カバー３全体に形成しても良い。但しカバー３中央部に貫通孔８を設けることは構造上、意味がなくカバー３の平面部にディスペンサーで点状に塗布することになる。但し、この方法は工数がかかる上に、前記したようにカバー中央部が腐食の基点となることは少ないために、余り効果的ではないことが実験からも確認されている。
【実施例２】
【００４２】
本発明の別の実施例を図１４，図１５を用いて説明する。図１４は本発明の実施例を示す断面構造図であり、図１５はその発明の骨子となるシール部の断面構造である。
【００４３】
実施例１において、水，泥水，塩水等のイオン性溶液がシャワー状，直接噴霧，水かけ状に晒される環境にあるが、電子機器のベース１に用いられる材料の多くはアルミダイカスト，カバーに用いられる材料の多くはめっきされた鋼板プレスであり、水，泥水，塩水等のイオン性水溶液が付着した場合に、腐食の基点となることを説明した。本実施例は、腐食の基点となるカバー３とベース１の外周部全体をシール材５で覆うシール構造とするものである。ベース１端部にシール材を塗布し、カバー３で覆う。そして、シール材をカバー端部全周に塗布する構造である。シール材のシール構造は図１５に示すように、ベース１とカバー３をシールする部位と、カバー３端部をオーバーハングしてカバー３端部に至るまで一体となることで、腐食の基点となるカバー端部をシール材５で完全に覆うことで、水滴がカバー３端部に接触することはない構造となり、腐食に対する信頼性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によると、車載電子機器である、エンジンコントロールユニット，センサー，ハイブリットモジュール，インバータ，モータ，アクチュエータのシール構造に好適である。
【００４５】
更に、自動車以外にも、農機，発電機等を含む、産業機器，プラント用電子機器のシール構造にも好適である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ベース
２  基板
３  カバー
４  コネクタ
５  シール材
６  ネジ
７  電子部品（集積回路，コンデンサ，チップ抵抗，コイル，インダクタンス等）
８  貫通孔
９  水分
１１  水滴
１２  表面張力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011003682.tif 000013
【図１２】
2011003682.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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