(57)【要約】【課題】組み付け公差を吸収して電子部品と基板を支持部材に組み付けることができる電子機器を提供する。【解決手段】仮止め部材９０が、厚銅基板５０の下面とインテリジェントパワーモジュール２０との間に介在され、仮止め部材９０によりインテリジェントパワーモジュール２０が厚銅基板５０に仮止めされ、ねじ８０，８１によりインテリジェントパワーモジュール２０がアルミ製筐体６０のプレート部６１に固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の下面に実装される電子部品と、
前記基板を固定するための基板固定部および前記電子部品を固定するための電子部品固定部を有する支持部材と、
前記基板を前記支持部材の基板固定部に固定する基板固定部材と、
前記基板の下面と前記電子部品との間に介在され、前記電子部品を前記基板に仮止めする仮止め部材と、
前記仮止め部材により前記電子部品を前記基板に仮止めした状態で前記電子部品を前記支持部材の電子部品固定部に固定する電子部品固定部材と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記仮止め部材は、クッション性を有する部材と、その表裏両面に形成された接着層を有することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記クッション性を有する部材は、スポンジ材であることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記基板固定部材は、ねじであると共に、前記電子部品固定部材は、ねじであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記電子部品は、ピン挿入型電子部品であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記電子部品と前記支持部材の電子部品固定部との間に熱伝導材を介在させてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に電気部品の取付構造が開示されている。具体的には、本体と外部に導出された端子とを有する電気部品と、該電気部品の端子を半田付けして電気部品を取り付けるプリント基板と、該プリント基板を収納するケースとを備えている。ケースの電気部品の本体と対向する位置に、本体を保持する保持部を設け、該保持部と電気部品の本体とを接着剤にて固着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１７３３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、筐体に基板と電子部品を組み付けた電子機器において、電子部品を基板にはんだ付けして電気的に接続するとともに基板を筐体にねじ止めし、また、電子部品を筐体に固定する構成とした場合、各部品（筐体、基板、電子部品）の公差によりはんだ付け部に応力が発生しクラックが生じてしまう虞がある。また、予め筐体に電子部品を固定し、電子部品のリードを基板に挿入する構造の場合、電子部品のリードが基板の貫通孔にうまく挿入できない虞がある。
【０００５】
本発明の目的は、組み付け公差を吸収して電子部品と基板を支持部材に組み付けることができる電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、基板と、前記基板の下面に実装される電子部品と、前記基板を固定するための基板固定部および前記電子部品を固定するための電子部品固定部を有する支持部材と、前記基板を前記支持部材の基板固定部に固定する基板固定部材と、前記基板の下面と前記電子部品との間に介在され、前記電子部品を前記基板に仮止めする仮止め部材と、前記仮止め部材により前記電子部品を前記基板に仮止めした状態で前記電子部品を前記支持部材の電子部品固定部に固定する電子部品固定部材と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、仮止め部材が基板の下面と電子部品との間に介在され、電子部品が基板に仮止めされる。この仮止め部材により電子部品を基板に仮止めした状態で、電子部品固定部材により電子部品が支持部材の電子部品固定部に固定される。また、基板固定部材により基板が支持部材の基板固定部に固定される。
【０００８】
よって、電子部品と支持部材との固定と、基板と支持部材との固定を独立して行ったときの組み付け公差について、仮止め部材により、組み付け公差を吸収して電子部品と基板を支持部材に組み付けることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電子機器において、前記仮止め部材は、クッション性を有する部材と、その表裏両面に形成された接着層を有することを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、電子部品を支える際に仮止め部材のクッション性を有する部材による弾力により容易に支えることができる。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の電子機器において、前記クッション性を有する部材は、スポンジ材であることを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、スポンジ材により弾力を生じさせることができる。
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器において、前記基板固定部材は、ねじであると共に、前記電子部品固定部材は、ねじであることを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、ねじにより締結固定することができる。
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器において、前記電子部品は、ピン挿入型電子部品であることを要旨とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、ピン挿入型電子部品のピンを基板に挿入する構造の場合、電子部品のピンを基板の貫通孔に確実に挿入することができる。
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子機器において、前記電子部品と前記支持部材の電子部品固定部との間に熱伝導材を介在させてなることを要旨とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、熱伝導材を通して電子部品の熱を支持部材に容易に逃がすことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、組み付け公差を吸収して電子部品と基板を支持部材に組み付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は実施形態における電子機器の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での電子機器の縦断面図。
【図２】電子機器の分解断面図。
【図３】（ａ）は製造工程を説明するための電子機器の縦断面図、（ｂ）は電子機器の下面図。
【図４】製造工程を説明するための電子機器の縦断面図。
【図５】（ａ）は製造工程を説明するための電子機器の縦断面図、（ｂ）は製造工程を説明するための電子機器の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１，２に示すように、電子機器１０は、例えばモータ駆動用インバータである。電子機器１０は、インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）２０と、コンデンサ３０，４０と、厚銅基板５０と、アルミ製筐体（ケース）６０と、ねじ７０，７１，７２，７３，８０，８１と、仮止め部材９０，９５，９６，９７を備えている。支持部材としてのアルミ製筐体６０は、厚銅基板５０およびインテリジェントパワーモジュール２０、コンデンサ３０，４０を支持するための支持部材となるとともにヒートシンクとして機能する。インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）２０は、スイッチング用パワーデバイスに加えて駆動回路等を複数のチップを用いて構成したモジュールである。
【００１８】
厚銅基板５０は、絶縁基板５１の上面に銅板５２が接着されて構成されている。銅板５２は所望の形状にパターニングされている。図２に示すように、厚銅基板５０には、ねじ８０，８１が通過できる貫通孔５５が形成されている。
【００１９】
電子部品としてのインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）２０はピン挿入型電子部品である。インテリジェントパワーモジュール２０は、板状をなす本体部２１と、本体部２１の両側面から延びるリード２２により構成されている。インテリジェントパワーモジュール２０の本体部２１が厚銅基板５０の下面側に位置する状態でリード２２が厚銅基板５０の貫通孔を貫通し、この状態でリード２２がはんだ付けされている。図２に示すように、インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）２０の本体部２１の両端部には、ねじ８０，８１の本体が通る貫通孔２３，２４（図３参照）が形成されている。
【００２０】
電子部品としての各コンデンサ３０，４０はそれぞれ、円柱状の本体部３１，４１と、本体部３１の一端面から延びるリード３２，４２と、本体部４１の外周面を覆う絶縁シート３３，４３にて構成されている。コンデンサ３０，４０の本体部３１，４１が厚銅基板５０の下面側において接近して並設する状態で配置され、リード３２，４２が厚銅基板５０の貫通孔を貫通する状態で、厚銅基板５０に、はんだ付けされている。
【００２１】
このようにして、厚銅基板５０の片面（下面）には、インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）２０およびコンデンサ３０，４０が実装される。
アルミ製筐体６０は、水平方向に延びるプレート部６１と、基板固定用支柱６２，６３，６４，６５を有している。電子部品固定部としてのプレート部６１はインテリジェントパワーモジュール２０およびコンデンサ３０，４０を固定するためのものである。プレート部６１の上面における四角形状の厚銅基板５０の四隅に対応する部位には基板固定用支柱６２，６３，６４，６５が上方に突設されている。
【００２２】
基板固定部としての基板固定用支柱６２，６３，６４，６５は厚銅基板５０を固定するためのものである。基板固定用支柱６２，６３，６４，６５の上面に四角形状の厚銅基板５０の四隅が位置する状態で載置されている。即ち、下面にインテリジェントパワーモジュール２０、コンデンサ３０，４０を配した厚銅基板５０が基板固定用支柱６２，６３，６４，６５の上に載置されている。
【００２３】
基板固定部材としてのねじ７０，７１，７２，７３が厚銅基板５０を貫通してアルミ製筐体６０の基板固定用支柱６２，６３，６４，６５に螺入されている。つまり、ねじ７０，７１，７２，７３は、厚銅基板５０をアルミ製筐体６０の基板固定用支柱６２，６３，６４，６５に機械的に固定するための部材である。
【００２４】
電子部品固定部材としてのねじ８０，８１は、インテリジェントパワーモジュール２０をアルミ製筐体６０のプレート部６１に機械的に固定するための部材である。ねじ８０，８１を、インテリジェントパワーモジュール２０の貫通孔２３，２４を通してアルミ製筐体６０のプレート部６１に螺入することによりインテリジェントパワーモジュール２０がアルミ製筐体６０のプレート部６１に固定されている。この固定は、仮止め部材９０によりインテリジェントパワーモジュール２０を厚銅基板５０に仮止めした状態で行われる。
【００２５】
仮止め部材９０は、四角板状をなし、インテリジェントパワーモジュール２０の本体部２１とほぼ同じ寸法となっている。仮止め部材９０は、厚銅基板５０の下面とインテリジェントパワーモジュール２０の本体部２１との間に介在されている。仮止め部材９０は、インテリジェントパワーモジュール２０を厚銅基板５０に仮止めするための部材となっている。
【００２６】
図２に示すように、仮止め部材９０は、両面テープ付きスポンジ材を使用し、インテリジェントパワーモジュール２０を厚銅基板５０に仮止めする構造としている。つまり、仮止め部材９０は、クッション性を有する部材９１と、その表裏両面に形成された接着層９２，９３を有する。クッション性を有する部材９１は、スポンジ材である。そして、仮止め部材（両面テープ付きスポンジ材）９０にてインテリジェントパワーモジュール２０を仮止め（仮固定）して組み付け公差を吸収させる。よって、組み付け公差を吸収することができ、インテリジェントパワーモジュール２０をアルミ製筐体６０に組み付けて放熱させることができる。仮止め部材９０には、ねじ８０，８１が通過できる貫通孔９４が形成されている。
【００２７】
また、インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）２０の本体部２１の下面とアルミ製筐体６０のプレート部６１の上面との間には、熱伝導材としてのシリコーングリース１００が介在されている。このとき、インテリジェントパワーモジュール２０は、アルミ製筐体６０のプレート部６１に対しシリコーングリース１００を介して圧接されており、インテリジェントパワーモジュール２０とアルミ製筐体６０のプレート部６１とは熱的に結合している。これにより、インテリジェントパワーモジュール２０の駆動に伴いインテリジェントパワーモジュール２０から熱が発生するがこの熱は熱伝導性の良いシリコーングリース１００を通して容易にアルミ製筐体６０のプレート部６１に逃がすことができる。
【００２８】
仮止め部材９５，９６，９７は、それぞれ長尺状をなし、コンデンサ３０，４０の本体部３１，４１とほぼ同じ長さとなっている。コンデンサ３０の本体部３１とコンデンサ４０の本体部４１とは隣接して平行に配置され、仮止め部材９６は、コンデンサ３０の本体部３１とコンデンサ４０の本体部４１との間の部位において厚銅基板５０の下面とコンデンサ３０，４０の本体部３１，４１との間に介在されている。仮止め部材９５は、コンデンサ３０の本体部３１の側方に対応する部位において厚銅基板５０の下面とコンデンサ３０の本体部３１との間に介在されている。仮止め部材９７は、コンデンサ４０の本体部４１の側方に対応する部位において厚銅基板５０の下面とコンデンサ４０の本体部４１との間に介在されている。仮止め部材９５，９６，９７は、コンデンサ３０，４０を厚銅基板５０に仮止めするための部材となっている。
【００２９】
仮止め部材９５，９６，９７は仮止め部材９０と同様に、両面テープ付きスポンジ材を使用し、コンデンサ３０，４０を厚銅基板５０に仮止めする構造としている。つまり、仮止め部材９５，９６，９７についても、クッション性を有する部材と、その表裏両面に形成された接着層を有し、クッション性を有する部材は、スポンジ材である。
【００３０】
コンデンサ３０，４０とアルミ製筐体６０のプレート部６１との間に、電子部品固定部材としてのポッティング材１１０が介在されている。ポッティング材１１０は、コンデンサ３０，４０をアルミ製筐体６０のプレート部６１に固定するための部材である。この固定は、仮止め部材９５，９６，９７によりコンデンサ３０，４０を厚銅基板５０に仮止めした状態で行われる。
【００３１】
次に、このように構成した電子機器１０の作用について説明する。
インテリジェントパワーモジュール２０は駆動に伴い発熱する。この熱はシリコーングリース１００を介してアルミ製筐体６０に伝わり、アルミ製筐体６０から大気中に放熱される。これによりインテリジェントパワーモジュール２０の熱が逃がされる。
【００３２】
次に、製造工程について説明する。
図３に示すように、厚銅基板５０とインテリジェントパワーモジュール２０とコンデンサ３０，４０と仮止め部材（両面テープ付きスポンジ材）９０，９５，９６，９７を用意する。
【００３３】
そして、インテリジェントパワーモジュール２０のリード２２を厚銅基板５０の貫通孔を貫通するとともに仮止め部材（両面テープ付きスポンジ材）９０を用いてインテリジェントパワーモジュール２０を厚銅基板５０に仮止めする。同様に、コンデンサ３０，４０のリード３２，４２を厚銅基板５０の貫通孔を貫通するとともに仮止め部材（両面テープ付きスポンジ材）９５，９６，９７を用いてコンデンサ３０，４０を厚銅基板５０に仮止めする。
【００３４】
さらに、図４に示すように、シリコーングリース１００、ポッティング材１１０を介してアルミ製筐体６０に載置する。
引き続き、仮止め部材９０，９５，９６，９７によりインテリジェントパワーモジュール２０とコンデンサ３０，４０を仮止めした状態で、図１に示すように、ねじ７０，７１，７２，７３を、厚銅基板５０を貫通してアルミ製筐体６０の基板固定用支柱６２，６３，６４，６５に螺入する。これにより、厚銅基板５０をアルミ製筐体６０の基板固定用支柱６２，６３，６４，６５に固定する。また、ねじ８０，８１を、厚銅基板５０の貫通孔５５、仮止め部材９０の貫通孔９４、インテリジェントパワーモジュール２０の貫通孔２３，２４を通してアルミ製筐体６０のプレート部６１に螺入する。これにより、インテリジェントパワーモジュール２０をアルミ製筐体６０のプレート部６１に固定する。さらに、ポッティング材１１０の硬化によりコンデンサ３０，４０をアルミ製筐体６０のプレート部６１に固定する。
【００３５】
ねじ７０，７１，７２，７３による厚銅基板５０の締結と、ねじ８０，８１によるインテリジェントパワーモジュール２０の締結の順序は問わない。
続いて、インテリジェントパワーモジュール２０のリード２２、コンデンサ３０，４０のリード３２，４２を厚銅基板５０にはんだ付けする。その結果、電子機器１０が製造される。
【００３６】
このような製造工程において、インテリジェントパワーモジュール２０のアルミ製筐体６０へのねじ止めを行う際に、ねじ締めで仮止め部材（両面テープ付きスポンジ材）９０は上下方向に伸びる。あるいは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、仮止め部材（両面テープ付きスポンジ材）９０は分断される。
【００３７】
即ち、図２において基板固定用支柱６２，６３，６４，６５の高さＨ１について図５（ａ）に示すようにΔＨだけプラスの公差となっていた場合、図５（ｂ）に示すようにねじ止めに伴い仮止め部材９０のクッション性を有する部材（スポンジ材）９１が破断されてもよい。
【００３８】
このようにして、電子部品と筐体との固定と、基板と筐体との固定を独立して行ったときに生じる組み付け公差を仮止め部材（両面テープ付きスポンジ材）９０で吸収することができる。
【００３９】
詳しくは、従来、厚銅基板に実装された電子部品を筐体に組み付け（ねじ止め）する際、各部品（筐体、基板、電子部品）の公差によりはんだ付け部に応力が発生しクラックが生じてしまう虞がある。また、予め筐体に電子部品を固定し、電子部品のリードを基板に挿入する構造の場合、電子部品のリードが基板の貫通孔にうまく挿入できない虞がある。
【００４０】
これに対し本実施形態では、仮止め部材９０は、接着層９２，９３による接着要素と、スポンジ材（部材９１）によるばね要素を備えており、厚銅基板５０の下面に電子部品（２０）を仮止めした状態で厚銅基板５０を筐体６０に載置し、厚銅基板５０を筐体６０にねじ止めするとともに電子部品（２０）を筐体６０にねじ止めする。このとき、仮止め部材９０のばね要素は伸びても切れてもよい。このようにして、厚銅基板５０に電子部品（２０）を仮止めしたものを筐体６０にねじ止めすることにより、各部品（筐体、基板、電子部品）の公差により電子部品（２０）のリードには応力が発生することはない。また、電子部品（２０）のリードを厚銅基板５０に挿入した状態で仮止めしているので電子部品（２０）のリードを厚銅基板５０の貫通孔に挿入することができる。
【００４１】
このように、仮止め部材（両面テープ付きスポンジ材）９０が伸びたり切れることで、アルミ製筐体６０のプレート部６１の上面と基板固定用支柱６２，６３，６４，６５の上面との間の組み付け公差、即ち、アルミ製筐体６０の基板固定用支柱６２，６３，６４，６５の高さＨ１の公差を吸収することができる。また、直接インテリジェントパワーモジュール２０をアルミ製筐体６０に固定することにより、インテリジェントパワーモジュール２０の放熱性を向上させることができる。
【００４２】
同様に、コンデンサ３０，４０についても、コンデンサ３０，４０をアルミ製筐体６０のプレート部６１にポッティング材１１０により固定する際に、仮止め部材（両面テープ付きスポンジ材）９５，９６，９７は上下方向に延びる。これにより、アルミ製筐体６０のプレート部６１の上面と基板固定用支柱６２，６３，６４，６５の上面との間の組み付け公差、即ち、アルミ製筐体６０の基板固定用支柱６２，６３，６４，６５の高さＨ１の公差を吸収することができる。
【００４３】
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）仮止め部材（両面テープ付きスポンジ材）９０，９５，９６，９７を、厚銅基板５０の下面とインテリジェントパワーモジュール２０およびコンデンサ３０，４０との間に介在して仮止め部材９０，９５，９６，９７によりインテリジェントパワーモジュール２０およびコンデンサ３０，４０を厚銅基板５０に仮止めした。この状態で、ねじ８０，８１によるインテリジェントパワーモジュール２０のアルミ製筐体６０のプレート部６１への固定、ポッティング材１１０によるコンデンサ３０，４０のアルミ製筐体６０のプレート部６１への固定、および、ねじ７０〜７３による厚銅基板５０のアルミ製筐体６０の基板固定用支柱６２，６３，６４，６５への固定を行った。これにより、組み付け公差を吸収してインテリジェントパワーモジュール２０およびコンデンサ３０，４０と厚銅基板５０をアルミ製筐体６０に組み付けることができる。これにより、インテリジェントパワーモジュール２０で発生する熱をアルミ製筐体６０から逃がすことができる。
【００４４】
（２）仮止め部材９０，９５，９６，９７によりインテリジェントパワーモジュール２０、コンデンサ３０，４０が厚銅基板５０に仮止めされるので、運搬時に厚銅基板５０からインテリジェントパワーモジュール２０、コンデンサ３０，４０が抜け落ちることを防止することができる。
【００４５】
（３）仮止め部材９０，９５，９６，９７は両面テープ付きスポンジ材であり、クッション性を有する部材９１と、その表裏両面に形成された接着層９２，９３を有するので、インテリジェントパワーモジュール２０やコンデンサ３０，４０を支える際にクッション性を有する部材９１による弾力により容易に支えることができる。
【００４６】
（４）クッション性を有する部材９１は、スポンジ材であるので、スポンジ材により弾力を生じさせることができる。
（５）基板固定部材は、ねじ７０，７１，７２，７３であると共に、電子部品固定部材は、ねじ８０，８１であるので、ねじ７０，７１，７２，７３，８０，８１により締結固定することができる。
【００４７】
（６）インテリジェントパワーモジュール２０およびコンデンサ３０，４０は、ピン挿入型電子部品であるので、ピンとしてのリード２２，３２，４２を厚銅基板５０に挿入する構造の場合、リード２２，３２，４２を厚銅基板５０の貫通孔に確実に挿入することができる。
【００４８】
（７）インテリジェントパワーモジュール２０とアルミ製筐体６０のプレート部６１との間にシリコーングリース１００を介在させたので、シリコーングリース１００を通してインテリジェントパワーモジュール２０の熱をアルミ製筐体６０に容易に逃がすことができる。
【００４９】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・基板として厚銅基板５０を用いたが、これに代わり、基板としてプリント基板を用いてもよい。
【００５０】
・仮止め部材として両面テープ付きスポンジ材を用いたが、これに代わり、仮止め部材として接着剤を用いてもよい。詳しくは、例えば厚い接着剤や弱い接着剤を用いる。
【符号の説明】
【００５１】
１０…電子機器、２０…インテリジェントパワーモジュール、３０…コンデンサ、４０…コンデンサ、５０…厚銅基板、６０…アルミ製筐体、６１…プレート部、６２…基板固定用支柱、６３…基板固定用支柱、６４…基板固定用支柱、６５…基板固定用支柱、７０…ねじ、７１…ねじ、７２…ねじ、７３…ねじ、８０…ねじ、８１…ねじ、９０…仮止め部材、９１…部材、９２…接着層、９３…接着層、９５…仮止め部材、９６…仮止め部材、９７…仮止め部材、１００…シリコーングリース、１１０…ポッティング材。
【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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