(57)【要約】【課題】  電子部品を実装した制御基板と、前記制御基板を固定する前記制御基板の実装面の片側を開放したケースと、前記制御基板の前記電子部品を被覆・保護する封止樹脂材料と、前記封止樹脂材料を前記ケース内に注入し前記制御基板を被覆した制御装置において、制御装置の開放された部分のみ樹脂封止を行い、ケースにより保護されている部分には樹脂封止を行わないことにより、封止樹脂材料の使用量を必要最小限に低減することが可能であるため、低コスト化、軽量化が実現できると共に、ケースと封止樹脂材料により制御装置の防塵・防湿信頼性を向上することが可能とする。【解決手段】  本発明では、ケースを前記制御基板の実装面の裏面側に全周において、封止樹脂材料の浸入を防止するリブを形成する浸入防止構造とした。【選択図】  図２
2005101291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を実装した制御基板と、前記制御基板を収納する前記制御基板の実装面側を開放したケースと、前記制御基板の前記電子部品を保護する封止樹脂材料と、前記ケースに前記制御基板を収納した状態で前記封止樹脂材料にて前記制御基板の前記電子部品を被覆した制御装置において、前記ケースの底面部の内周面に沿って全周に前記制御基板の裏面側の沿面部と密着する浸入防止手段を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、前記浸入防止手段と前記制御基板の裏面側との接する部分にて、気密手段を有することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の制御装置において、前記制御基板の裏面側と前記ケース底面との空間を樹脂発泡体で占有したことを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の制御装置において、前記制御基板の裏面側と前記ケース底面にて形成される中空空間の圧力変化を低減する圧力低減手段を設け、前記封止樹脂材料を注入後、所定の時間のち前記圧力低減手段を封止することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の制御装置において、前記圧力低減手段は前記ケースの底面に設けられた貫通穴であることを特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項４に記載の制御装置において、前記圧力低減手段は前記ケースの底面より前記制御基板方向に突出し、前記中空空間と前記制御基板を貫通する筒状の先端部は連通してあることを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の制御を行う制御装置において、防塵・防湿性を向上させるために、樹脂材料により封止処理を施した制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の制御装置において、防塵・防湿信頼性を向上させるため、エポキシ樹脂等を用いて制御基板の封止処理を行うことが多いが、封止樹脂材料はコストが高く、軽量化できないといった問題がある。そのため、封止樹脂材料の使用量を必要最低限に低減するため、制御基板に電子部品等を樹脂封止する部品群と樹脂コーティングする部品群に分けて実装したり、樹脂封止する制御基板と樹脂コーティングする制御基板に基板自体を分割することが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
しかしながらこのような場合、樹脂封止するする部品群と樹脂コーティングする部品郡を分割して構成しないといけないため、プリント基板の配線が困難であると共に、機器の小型化ができないといった課題があった。また、制御装置の使用環境および回路構成によっては制御装置全体の防塵・防湿信頼性を向上させる必要もあり、制御装置全体を外装ケースで保護するか、制御基板の電子部品のみでなくはんだ付け部分も含めて樹脂封止する必要があるため制御基板の両面となり、制御装置の低コスト化、軽量化が実現できないといった課題があった。
【０００３】
また、封止型と樹脂フィルムからなる袋状体を使用して樹脂封止を行い、外装ケースに固定することが提案されている。（例えば、特許文献２参照）
しかしこの場合も、外装ケースに制御基板を取り付けた状態で樹脂封止する場合と比較して封止樹脂材料の低減は可能であるが、制御基板の両面を封止樹脂材料で封止処理するため、全体にコスト高であった。また、封止型と袋状体といった別部品が必要となり、その分コスト高となった。
【特許文献１】特開２００２−２７１００２号公報（第２−４頁、第１８図）
【特許文献２】特開平１０−３０３２３０号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、樹脂封止する制御装置の構造を工夫することにより、プリント基板の配線に制約を受けることなく、封止樹脂材料を制御基板の使用環境雰囲気に開放された部分のみ注型処理し、封止樹脂材料を必要最小限に抑えて、低コスト化、軽量化を実現すると共に、防塵・防湿信頼性の向上を図る制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため請求項１の発明において、電子部品を実装した制御基板と、前記制御基板を収納する前記制御基板の実装面側を開放したケースと、前記制御基板の前記電子部品を保護する封止樹脂材料と、前記ケースに前記制御基板を収納した状態で前記封止樹脂材料にて前記制御基板の前記電子部品を被覆した制御装置において、前記ケースの底面部の内周面に沿って全周に前記制御基板の裏面側の沿面部と密着する浸入防止手段を有することを特徴とする。
【０００６】
この結果、制御基板の部品面にのみ樹脂封止を行い、制御基板の裏面側のケースにより保護されている部分には樹脂封止を行わないことが可能となる。
【０００７】
請求項２の発明において、浸入防止手段であるケースのリブと制御基板の裏面との接する部分に樹脂接着剤等を用いて気密手段を有することにより、制御基板のそりやとケースのそりにより接触面に間隙が発生した場合でも容易に封止樹脂材料の浸入を防止することが可能となる。
【０００８】
また、請求項３の発明において、制御基板の裏面側とケース底面との空間を樹脂発泡体を注入したり、あらかじめ成型された樹脂発泡体を制御基板の裏面側に配置することにより、つまり中空空間を占有することにより、制御基板とケースのリブの接触面から封止樹脂材料が浸入を防ぐことができる。また仮に浸入したとしても、微量に抑えることが可能となる。
【０００９】
また、請求項４の発明において、封止樹脂材料を硬化処理する際に加熱処理した場合や硬化における反応熱が大きく、制御基板がケースにより囲まれる中空部分の空気の膨張が大きい場合においても、中空部分の圧力上昇によりケースが変形したり、封止樹脂材料中に中空部分からの空気が侵入することを防止できる。
【００１０】
さらに、請求項５の発明において、制御基板がケースにより囲まれる中空部分のケース底面に貫通穴を設けることにより、中空部分の空気の膨張を容易に外部に逃がすことが可能で、硬化処理完了後、この貫通穴を塞ぐことによりケースの変形や封止樹脂材料中に中空部分から空気が浸入することを防止できる。
【００１１】
さらに、請求項６の発明において、ケースの底面より制御基板に方向に突出し、中空空間と制御基板を貫通する筒状の先端部は連通している筒状のリブをケースに設けることにより、中空部分の空気の膨張を容易に外部に逃がすことが可能で、硬化処理完了後、このリブを塞ぐことにより開放面側からの作業のみで、ケースの変形や封止樹脂材料中に中空部分から空気が浸入することを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ケースに浸入防止手段を設けることにより、制御装置の開放された部分のみ樹脂封止を行い、ケースにより保護されている部分には樹脂封止を行わなず、ケースにて防塵・防湿信頼性を確保することが可能である。作業性向上のため、封止樹脂の硬化の際、加熱処理する場合や、硬化の反応熱の大きな封止樹脂を使用する場合においても、ケースに圧力低減手段を設けることにより、中空部分の膨張した空気を外部に逃がすことが可能で、開放面に処理した封止樹脂材料中に気泡が発生することや、中空部分のケースの変形といったことを防止できる。これにより、封止樹脂材料の使用量を必要最小限に低減でき、低コスト化、軽量化が実現できると共に、開放面の防塵・防湿信頼性を低下することなく、ケースと封止樹脂材料により制御装置の防塵・防湿信頼性が向上するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施例に係る制御装置の一実施形態を説明すると、図１は本発明の一実施形態に係る制御装置の正面図、図２は図１の制御装置のＡ−Ａ断面図、図３はケースのリブ部と制御基板の接触部の拡大図、図４は浸入防止構造であるリブを有するケースの正面図、図５は図４のケースのＢ方向斜視図、図６は図４のケースのＣ−Ｃ断面図、図７は従来の制御装置の断面図、図８はケースと制御基板３の裏面の空間を樹脂発泡体にて占有した制御装置の断面図、図９はケース底面に貫通穴を設けた制御装置の断面図、図１０はケースに筒状のリブを設けた制御装置の断面図である。
【００１４】
図１、図２に示すように制御装置１は、電子部品５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを実装した制御基板３と、この制御基板３を固定し保護するケース２と、電子部品５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを保護する封止樹脂材料４にて構成されている。
制御基板３はプリント配線板６の両面若しくは片面に電子部品５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを挿入・搭載しはんだ付けによって電気回路を構成している。
ケース２は、この制御装置１が機器のモータやスイッチ及び電源供給といった入出力負荷と電線で接続することが可能なように制御基板３の部品実装面の１面を開放した状態で構成されている。
【００１５】
また、制御基板３の開放面の反対面（以下裏面と呼ぶ）には、電子部品５ｂ、５ｃのリード部分が伸びており、これらの干渉を避けるため、ケース２の底面はリードの先端及び裏面の部品と約１ｍｍ程度の間隔を設けている。さらに、制御基板３の開放面の封止樹脂材料４の硬化時の発熱によって、制御基板３の裏面とケース２により構成される中空部分の空気の膨張収縮を最小限に抑えるために、電子部品５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの配置に合わせて制御基板３の裏面側のケース２には段差を設けている。この結果、ケース２と制御基板３の裏面の間隔は約１ｍｍ〜５ｍｍ程度となっている。
これらのケース２は、形状が複雑であるため、ＡＢＳ樹脂等の材料を用いた樹脂ケースとすることが一般的である。
また、封止樹脂材料４はエポキシ樹脂又はウレタン樹脂等を用いて、ケース２により囲まれた制御基板３の開放面に注型処理することで、電子部品５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの充電部および制御基板３のはんだ接続部を被覆し、制御装置１の防塵・防湿信頼性を向上させている。
通常、封止樹脂材料４は電子部品５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの充電部やはんだ接続部を被覆するため、制御基板３の開放面側の厚みを約１０ｍｍ程度となるよう注型処理されている。
この制御装置１は浴室換気乾燥暖房機や温水洗浄暖房便座といった機器の制御を主目的としたものであり、制御装置１の取付穴８ａ、８ｂ、８ｃを用いて機器に固定、構成されている。
【００１６】
図４、図５、図６に示すようにケース２は制御基板３の全周部分と接するように制御基板３の外形形状に合わせてリブ９（浸入防止手段）を構成している。９ａ、９ｂはリブ９の一部である。
このリブ９は制御基板３とケース２の製造ばらつきや固定位置のばらつきを考慮して、少なくとも、約１ｍｍ程度接するように構成されている。
図２、図３に示すように制御基板３の全周部分若しくはケース２のリブ９部にエポキシ樹脂又はアクリル樹脂等の樹脂接着剤７ａ、７ｂを塗布し、制御基板３とケース２を気密構造とさせる構成としている。この際、ケース２にフック部（図示せず）を設けて制御基板３と仮固定し、制御基板３とケース２の接触面の隙間を小さくして樹脂接着剤７ａ、７ｂを硬化させる方法や、制御基板３とケース２をねじにより固定して接触面の隙間を小さくする方法を用いることにより、樹脂接着剤７ａ、７ｂによる制御基板３とケース２の気密構造の作業性を向上させることも可能である。
【００１７】
また、樹脂接着剤７ａ、７ｂの塗布方法としては、制御基板３とケース２を仮固定した後に樹脂接着剤７ａ、７ｂを自動機等で塗布する方法や制御基板３に樹脂接着剤７ａ、７ｂ等を含浸させたスポンジ等で一括して塗布する方法等様々な手法が利用可能である。
また、本実施例では、制御基板３の裏面とケース２のリブ９での気密構造とし、封止樹脂材料４の浸入を防止しているが、制御基板３の端面とケースでの気密構造としても良いことは明らかである。
さらに、樹脂の樹脂接着剤７ａ、７ｂの代わりに両面粘着性の材料を貼り付けることや、ゴム等のパッキン（気密手段）を配置することにより、制御基板３とケース２のリブ９部を気密構造とさせる構成としても良い。（図示せず）
【００１８】
この制御基板３とケース２を気密構造とさせた状態において、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂等の封止樹脂材料４を用いてケース２の開放面に注入することにより、ケース２と制御基板３の気密面から封止樹脂材料４が浸入せず、開放された制御基板３の部品実装面のみ封止樹脂材料４で被覆されることとなる。
【００１９】
この実施例において、制御基板３の面積を２２５ｃｍ2、封止樹脂材料４の開放面側の厚み１ｃｍとすると、封止樹脂材料４の使用量は２２５×１×０．５＝１１３ｃｃとなる。
この０．５の数字は制御基板３の開放面側に実装されている電子部品５ｂ、５ｃ、５ｄ等により封止樹脂材料４が低減される係数である。
これに対して、図７に示す従来例では、同じく制御基板３の面積を２２５ｃｍ2、封止樹脂材料４の開放面側の厚みを１ｃｍとして、制御基板３の裏面とケース３の間隔を０．５ｃｍとすると、封止樹脂材料４の使用量は２２５×１×０．５＋２２５×０．５×０．７５＝１９７ｃｃとなり、本発明例では、封止樹脂材料４の使用量を１１３／１９７＝０．５７すなわち約４３％低減できたこととなる。
この０．７５の数字は制御基板３の裏面の電子部品５ａ等や電子部品５ｂ、５ｃ等のリードにより封止樹脂材料４が低減される係数であり、制御基板３の開放面側に比べて、大きな電子部品を配置できないため、係数は大きくなっている。
【００２０】
図８にあるよう、制御基板３をねじ若しくはケース２に設けたフック等の固定手段１１でケース２に固定し、制御基板上に設けた注入口１２より、液状の樹脂発泡体１０を制御基板３とケース２にて構成される中空部分に注入した構成としている。この液状の樹脂発泡体１０は中空部分に注入されると中空部分の形状に合わせて形状が形成され、中空部分を占有する構成となっている。
この樹脂発泡体１０を配置した状態で、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂等の封止樹脂材料４を用いてケース２の開放面に注入することにより、ケース２と制御基板３の気密面から封止樹脂材料４が浸入した場合でも、樹脂発泡体１０が存在するため、封止樹脂材料４の浸入量は微量となる。
また、あらかじめ成型した樹脂発泡体１０を配置して、その上に制御基板３を配置してもよい。
【００２１】
また、制御基板３の開放面に封止樹脂材料４を注型処理する際に、封止樹脂材料４の液温を３０℃〜４０℃程度に加熱して封止樹脂材料４の粘度を低下させ、流動性を向上させたり、硬化処理を短時間で済ませるため、注型後６０℃程度に加熱した硬化炉に投入することが多い。さらに、硬化時の反応熱により封止樹脂材料４も発熱し、その結果、中空部分の空気が膨張することがある。図２に示すようにこの空気の膨張を最小限に減らすため、ケース２の底面に段差を設けて、中空部分の容積を減らす構造としているが、さらに空気の膨張の影響を低減するため、図９にあるように、ケース２の底面に直径２ｍｍ程度以下の貫通穴１３を設ける構造としている。この貫通穴１３により中空部分の空気が膨張した場合でも貫通穴１３を通じて膨張した空気を外部に逃がすことが可能である。硬化処理完了後、つまり、制御装置が６０℃程度から常温程度に温度低下した後、この貫通穴１３を耐環境性満足する接着剤にて塞いている。貫通穴１３の直径が２ｍｍ程度以下であれば、接着剤の表面張力により、中空部分に浸入することなく容易に貫通穴を塞ぐことが可能である。
この貫通穴１３の代わりに、通気性はあるが、通水性、通湿性ののない材質のものを使用しても可能であることは明らかである。ここでは貫通穴１３が圧力低減手段に相当する。
【００２２】
また、図１０に示すようにケースに筒状のリブ１４を設け、中空部分と開放面をつないだ直径２ｍｍ程度以下の通路を設けた構造としている。これによりこの筒状のリブ１４も接着剤７ｃ、７ｄ等で気密構造とさせ、封止樹脂材料４の侵入を防ぐ構造としているので、開放面のみの注型処理が可能であると共に、この通路より中空部分の膨張した空気を外部に逃がすことが可能である。硬化処理完了後、この筒状のリブ１４の通路を接着剤等で塞ぐ構造としている。
本実施例では、この筒状のリブ１４の通路は円筒形としているが形状にこだわる必要がないのは明らかであり、この通路を塞ぐ手段として、接着剤以外に熱溶着処理等での処理も可能である。
【００２３】
以上の実施形態の制御装置によれば、制御基板がケースにより開放された面のみ封止樹脂材料を注型することが可能となり、コストの高い封止樹脂材料の使用量を低減することが可能となる。制御基板の開放された実装面の反対側面はケースにより保護されるため、結露や水滴による漏電、塵埃による短絡等を確実に防止することが可能で、十分な防塵・防湿信頼性及びコストダウンをより一段と図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る制御装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る制御装置の制御基板とケースのリブ部の接触部の拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る浸入防止構造であるリブを有するケースの正面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るケースのＢ方向斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るケースのＣ-Ｃ断面図である。
【図７】従来の制御装置の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るケースと制御基板の裏面の空間を樹脂発泡体にて占有した制御装置の断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るケースの底面に貫通穴を設けた制御基板の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るケースに筒状のリブを設けた制御基板の断面の図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…制御装置
２…ケース
３…制御基板
４…封止樹脂材料
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…電子部品
６…プリント配線板
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ…樹脂接着剤
８ａ、８ｂ、８ｃ…取付穴
９ａ、９ｂ…リブ
１０…樹脂発泡体
１１ａ、１１ｂ…固定手段
１２…注入口
１３…貫通穴
１４…筒状リブ
【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】
2005101291.tif 000009
【図８】
2005101291.tif 000010
【図９】
2005101291.tif 000011
【図１０】
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