JP2009272414A

JP2009272414A - 電子回路の保護構造及びその製造方法

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Publication number: JP2009272414A
Application number: JP2008120908A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Bungo; 圭一朗豊後
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2009-11-19
Also published as: US20090277682A1; FR2931029A1; CN101578008A; US8101873B2

Abstract

【課題】汎用エンジンや発電機に使用されるＥＣＵ（電子コントロールユニット）は、従来ケース全体にポッティング材を充填していた。これに対し、耐振性能を損なうことなく、ポッティング材の使用量を減少させることが本発明の課題である。
【解決手段】ケース（３）に、基板（１）に実装される大型電子部品（２ａ）の形状に対応した凹部（１１）を作る。ポッティング材（６）を、この大型電子部品（２ａ）と凹部（１１）との間にのみ充填する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子回路を有する電装品に関する。

電子回路は、保護材と一体となって部品として使用されることがある。例えばＥＣＵ（電子コントロールユニット）がそのような物である。ＥＣＵは、汎用エンジンや発電機等で使用される電子回路の入出力デバイスの制御を行うものである。

≪従来のＥＣＵの構造≫
図１に従来のＥＣＵの構造を示す。ＥＣＵ１０は、主に、基板１、基板１に実装された電子部品２、基板１を収納するケース３及びケース３に充填し基板１をケース３に固定するポッティング材６を含む（例えば特許文献１参照）。電子部品２は、大型電子部品２ａ（例えばトランス）及び小型電子部品２ｂ（面実装部品、小型ディスケート部品）に分類できる。

≪従来のＥＣＵの製造方法≫
図２に、従来のＥＣＵの製造方法を示す。まず、基板１に電子部品２を実装する（ＳＴ２１）。次に、基板をケースに入れ、位置決めと仮固定を行う（ＳＴ２２）。例えば、コネクタ４と一体化したケースにおいてインサート成形されたターミナル５を、基板１のハンダ用ホール７に通すことにより、位置決めと仮固定が行える（図１参照）。次に、ポッティング材６が電子部品２全体を覆うように、ポッティング材６をケース３内に流し込む（ＳＴ２３）。その後、ポッティング材を硬化させる（ＳＴ２４）。

≪ポッティング材の機能≫
ポッティングの機能として、耐振性及び耐湿性が挙げられる。

ポッティング材がない場合、外部振動により電子部品２が振られ、その慣性力により、基板１と電子部品２との間の接合部のハンダが機械的に劣化する。ポッティング材６で電子部品全体を覆うと、基板１と電子部品２とは固定される。固定されると、基板１と電子部品２との接合部のハンダに負担がかからず、機械的劣化を防げる。

また、基板１及び電子部品２はポッティング材６によって密封される。よって、水分が基板１又は電子部品２に付着することはなく、漏電の発生を防ぐことができる。

≪文献公知発明について≫
なお、耐振性を向上させる構造に関して、特許文献１が開示されている。開示されている構造は、電子部品ユニットの基板を含む面を船外機に生ずる振動の主方向に略直交配置したことを特徴とする電子部品ユニットの船外機用エンジンへの取り付け構造である。

また、ポッティング材の使用量が多いという問題に対して、特許文献２が開示されている。開示されている構造は、ポッティングする部品群と、樹脂をコーティングする部品群に分けて基板に実装した部品実装基板の保護構造である。
特開昭５９−１９００８６特開２００２−２７１００２

ポッティング材の使用量をさらに減少させることが求められていた。

また、特許文献２に記載の技術は、ポッティング材の使用量を減らすことはできるが、耐振性は考慮されていない。よって、従来は、耐振性を確保しようとすると、ポッティング材の使用量が減らすことができないという問題があった。従って、耐振性を犠牲にすることなく、ポッティング材の使用量を減少させることが求められていた。

本発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、ポッティング材の使用量が少なく、かつ、耐振性を有する電子回路の保護構造、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る電子回路保護構造は、基板（１）と、基板（１）に実装される電子部品（２）と、基板（１）を収容するケース（３）と、ケース（３）に設けられた電子部品（２）の内少なくとも１つの電子部品（２ａ）を受容する凹部（１１）と、少なくとも１つの電子部品（２ａ）と凹部（１１）との間に概ね充填されるポッティング材（６）とを有することを特徴とする（図３、図４参照）。

本発明の請求項２に係る電子回路保護構造の製造方法は、基板（１）を収納するケース（３）であって、電子部品（２）の実装配置に合わせて、電子部品（２）の内少なくとも１つの電子部品（２ａ）を受容する凹部（１１）を有するケース（３）を作成する工程と、凹部（１１）にポッティング材（６）を入れる工程と、ポッティング材（６）が硬化する前に、少なくとも１つの電子部品（２ａ）を凹部（１１）に入れ、電子部品（２）が実装された基板（１）をケース（３）に配置する工程と、基板（１）をケース（３）に固定する工程と、ポッティング材（６）を硬化させる工程とを有することを特徴とする（図５参照）。

基板から突出した大型の電子部品が基板との接合によってのみ固定されている場合、外部振動によってそれらの接合部が機械的に劣化しやすい。なぜなら、当該電子部品にかかる慣性力のため、当該電子部品の変位は基板の変位に比べ大きくなり、接合部に機械的負荷がかかるためである。これに対し、当該電子部品をポッティング材でケースにも固定すると、基板及び当該電子部品の変位が等しくなり、その接合部にかかる機械的負荷を軽減できる。そこで、基板から突出した大型の電子部品２ａと凹部１１との間にポッティング材６を概ね充填し、基板１は別途ケース３に固定する。電子部品２の内、外部振動により影響を受けやすい部品をポッティング材６で固定することにより、耐振性を犠牲にすることなく、ポッティング材６の使用量を減らすことができる。

また、使用するポッティング材が減少することから、電子回路保護構造が全体として軽くなる、ポッティング材の硬化に要する時間が短くなり電子回路保護構造全体の作成時間を短縮できる、及び材料費を抑えることができるという効果が生じる。

以下に、電子回路保護構造の実施形態として、ＥＣＵ（電子コントロールユニット）を採り上げ、添付図面を参照して本発明について詳細に説明する。

≪実施形態の構成≫
＜実施形態１＞
図３は、本発明の実施形態に係るＥＣＵの構造を示す断面図である。

電子部品２は基板１に実装されている。ここで電子部品２は少なくとも１つの大型電子部品２ａを含む。ここで、大型部品２ａとは、相対的に大型の部品、基板から突出した部品及び相対的に重い部品のことをいう。仕様により異なるが、例えば、トランスが大型電子部品２ａに該当する場合がある。そのほかに、電子部品２は、小型電子部品２ｂ（面実装部品、小さいディスクリート部品等）を含んでもよい。

ケース３はＥＣＵ１０の外層を兼ねる。ケース３の材料はプラスチックとすることができる。また、ケース３には、大型電子部品２ａを挿入する凹部１１が設けられている。図３に示した実施形態においては、挿入される大型電子部品２ａの外形を包む形状の窪みをケース底部８に設けて、凹部１１としている。凹部１１とそれに対応する大型電子部品２ａとの組み合わせは１つ又は複数である。図３に示した実施形態においては、ケース３は、コネクタ４と一体化しており、ターミナル５をインサート成形して作られている。

基板１は、電子部品２を実装した面をケース底部８に向けた状態でケース３に収納されている。ここで、大型電子部品２ａは、凹部１１に挿入されている。ハンダフロー処理等により、基板１はターミナル５と電気的に接合されている。このハンダによる接続はまた、基板１をケース３に固定している。

ポッティング材６は、大型電子部品２ａと凹部１１との間に概ね充填されている。ポッティング材６は、絶縁性の材料であり、例えば、室温硬化型のシリコーンとすることができる。

＜実施形態２＞
図４は、他の実施形態を示している。

図４では、大型電子部品２ａの側面に沿った筒状の突起をケース底部８の基板１収納側に設けて、凹部１１としている。

また、ネジ１２を用いて、基板１をケース３に固定している。なお、基板１をどのように、又はどの程度の強さでケース３に固定するかは、凹部１１の形状とは無関係であり、要求される耐振性能による。

≪実施形態の製造方法≫
図５は、本発明に係るＥＣＵの製造方法を示すフローチャートである。

まず、基板１に電子部品２を実装する（ＳＴ５１）。なお、ＳＴ５１は、次に述べるＳＴ５２及びＳＴ５３と並行して行うこともできる。

次に、ケース３に大型電子部品２ａの凹部１１を作成する（ＳＴ５２）。凹部１１の大きさ及び配置は、当該大型電子部品２ａの大きさ及び基板での配置に対応する。

次に、凹部１１にポッティング材６を入れる（ＳＴ５３）。具体的な量は、シミュレーション又は予備試験で求めてもよい。

次に、ポッティング材１が硬化する前に、ＳＴ５１で作成した基板１をケース３に入れる（ＳＴ５４）。ここで、大型電子部品２ａを該当する凹部１１に入れる。

次に、基板１のケース３への固定及び基板１とターミナル５との電気的接合を行う（ＳＴ５５）。電気的接合はハンダフロー処理により行うことができる。また、ハンダによる接続で、基板１はケース３に固定される。しかし、要求される耐振要件が高い場合には、基板の一部をネジ１２で固定する等、より強固に基板１をケース３に固定してもよい。

最後に、ポッティング材を硬化させる（ＳＴ５６）。

≪実施形態の機能≫
＜耐振性を有することについて＞
外部振動による基板１と電子部品２との接合部の機械的劣化は、電子部品が大型で重く突出しているほど影響が大きく、小型なほど影響がない。従って、電子部品２のうち大型の部品に振動対策を施すことは、ＥＣＵ１０全体の振動対策となる。

基板１と大型電子部品２ａとは、共にケース３に固定されている。従って、外部振動を受けても、基板１及び大型電子部品２ａの変位は等しいので、両者の接合部は外部振動によって機械的負荷がかからず、劣化しにくい。

なお、大型電子部品２ａとは、ポッティング材による振動対策の対象とする部品のことである。小型電子部品２ｂとは、これらの大型電子部品２ａ以外の電子部品２のことである。

以上より、本発明に係るＥＣＵ１０は耐振性を有する。

＜ポッティング材の使用量が少ないことの効果について＞
従来品がケース３の全体にポッティング材６を充填していたのに対し（図１参照）、本発明では、大型電子部品２ａと凹部１１との間にのみポッティング材が充填される（図３、図４参照）。このポッティング材の量は少量とすることができる。ポッティング材の量が少量で済むように、大型電子部品２ａの大きさに合わせて凹部を作ることができるからである。従って、従来品に比べ、ポッティング材６の使用量が激減している。ポッティング材の使用量が減ったことから、主として次の３つの効果が生じる。

第１に、ＥＣＵ全体が軽くなる。使用するポッティング材が減るためである。

第２に、ＥＣＵの製作に要する時間が短縮される。ポッティング材は硬化させる必要があり、その量が多いほど硬化に要する時間が長い。本発明はポッティング材の使用量を減少させるので、ポッティング材硬化の工程に要する時間を短縮できる。従って、ＥＣＵ全体の製作に要する時間が短縮される。

第３に、材料費を削減できる。使用するポッティング材が減るためである。

＜耐湿性について＞
耐湿性が要求される場合には、基板表面にコーティング材を塗布することで、対応可能である。

以上で本発明の具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の対象は、ＥＣＵ以外の電子回路保護構造を含む。その他にも、本発明は、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、幅広く変形実施をすることができる。

従来のＥＣＵの構造を示す断面図である。従来のＥＣＵの製造方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係るＥＣＵの構造を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係るＥＣＵの構造を示す断面図である。本発明に係るＥＣＵの製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１基板
２電子部品（２ａ；大型電子部品、２ｂ；小型電子部品）
３ケース
４コネクタ
５ターミナル
６ポッティング材
７ハンダ用ホール
８ケース底部
１０ＥＣＵ
１１凹部
１２ネジ

Claims

基板と、
前記基板に実装される電子部品と、
前記基板を収容するケースと、
前記ケースに設けられた前記電子部品の内少なくとも１つの電子部品を受容する凹部と、
前記少なくとも１つの電子部品と前記凹部との間に概ね充填されるポッティング材とを有することを特徴とする電子回路保護構造。
基板を収納するケースであって、電子部品の実装配置に合わせて、前記電子部品の内少なくとも１つの電子部品を受容する凹部を有するケースを作成する工程と、
前記凹部にポッティング材を入れる工程と、
前記ポッティング材が硬化する前に、前記少なくとも１つの電子部品を前記凹部に入れ、前記電子部品が実装された前記基板を前記ケースに配置する工程と、
前記基板を前記ケースに固定する工程と、
前記ポッティング材を硬化させる工程とを有することを特徴とした電子回路保護構造の製造方法。