JP4668094B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

この発明は、電動パワーステアリング用制御機器等の振動が加わる環境で使用される電子機器に関し、特に、この電子機器のケース形状に関するものである。

現在、自動車には多くの電気機器が搭載されており、特に電動パワーステアリング用等の駆動系電気機器は高温で振動が加わる環境で使用される。このような電子機器では、高信頼性を達成するため、一般的に電気部品が実装された電子回路基板をケースで覆う構造が採用されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

これら特許文献の電子機器は、金属製の上箱と金属製の下箱とで、樹脂製の基体を狭持した箱体状からなる。基体には外部回路の機器に接続するためのコネクタが一体形成されるとともに、当該コネクタに接続する電気配線が施されている。基体の上下面には電子部品が実装されたプリント回路基板（実装基板）がそれぞれ配置されており、これら実装基板は基体に形成された電気配線を介してコネクタに電気的に接続されている。

このような上箱、基体、下箱からなる電子機器では、これらの部材を組み付ける方法として、上箱、基体、下箱の縁に穴を設けてボルトとナットで固定したり、ねじ穴を設けてボルトやネジで固定する方法が用いられてきた。また、ネジやボルトを用いる代わりに、カシメ機構を用いるものもあった。
特開２００３−２６７２３３号公報 特開２０００−２０３４３７号公報 特開２００１−１９６７７０号公報

しかしながら、従来の各電子機器に示されたボルトとナットや、ネジで上箱、基体、下箱を同時に固定する構造を用いる場合、ボルトとナットによる締め込みの応力に対する耐久性が必要となる。このため、上箱の天板や下箱の底板の厚みを厚くしなければならず、電子機器を低背化することが難しくなる。さらに、このような厚みの有る構成を用いることでボルトやネジの長さが長くなり、より広径のものを用いなければならず、ボルト、ネジ止めのための面積が大きくなり、必然的に電子機器を小型化することが難しい。また、上箱の天板や下箱の底板の厚みを薄くするため、別途ボルト、ネジ止め用の縁を、上箱、基体、下箱に設ければ、その分だけ電子部品の面積が大きくなる。

さらには、電子機器自身が高温になるとともに振動が加わる環境で使用するため、電子部品や実装基板には外部負荷が係ることが多く、これら電子部品や実装基板には、組み付け時の応力が加わっていないことが望ましい。

したがって、本発明の目的は、形状を小型に維持しながら、電子部品や実装基板に応力をかけることなく、且つ高信頼性を有する電子機器を提供することにある。

この発明は、基体外形を形成する絶縁体、該絶縁体に配設された金属配線および該金属配線に接続する電気的入出力コネクタを備えた基体と、該基体の上面に配置され、電子部品が実装された上側基板と、基体の下面に配置され、電子部品が実装された下側基板と、少なくとも上側基板を含む基体の上面側を覆う上箱と、少なくとも下側基板を含む基体の下面側を覆う下箱と、を備え、下側から下箱、基体、上箱の順で組み付けてなる電子機器に関するものである。そして、この電子機器の下箱は、基体の下面側を覆う開口部の位置で基体を支持し、基体、上箱を組み付けた状態で上箱の壁部を外面側から押圧する押圧部材を、開口部を形成する壁部に備える。さらに、電子機器の上箱は、基体の上面側を覆う開口部を形成する壁部に、基体側且つ開口部内側に突起する掛止爪を備える。さらに、電気機器の基体は、上箱が基体に覆い被さった状態で掛止爪を掛止する掛止凹部を外周部に備えたことを特徴としている。

この構成では、電子部品が実装された上側基板と下側基板とが基体の上下面にそれぞれ実装される。基体は下箱の開口部位置に所定方法により固定され、下側基板は下箱により外部環境から保護される。基体の外周には掛止凹部が形成されており、上箱には掛止爪が形成されており、これらは組み付けられた状態で対応する位置に配置されている。基体の上側に上箱が設置され、基体側に上箱が押し込まれると、上箱の掛止爪が基体の掛止凹部に掛止される。この際、下箱の押圧部は、上箱の側壁に当接して側壁を内側に押圧する。これにより、掛止爪と掛止凹部とによる掛止状態が安定する。この際、上側基板は、上箱により外部環境から保護される。この結果、電子部品が実装された上側基板、下側基板が外部環境から保護されるとともに、振動等が加わっても上箱の外れや各部品の破損の発生が抑止される。

また、この発明の電子機器は、押圧部材、掛止爪、および掛止凹部を、電子機器の対向する壁面の対向する位置にそれぞれ形成することを特徴としている。

この構成では、押圧部材、掛止爪、掛止凹部が対称な位置に配置されることで、これらから掛かる応力の方向がそれぞれ相反する方向となるので、上箱、基体、下箱に偏重した応力が加わらない。これにより、振動等により外的負荷が加えられても上箱が外れたり、各部品が破損することを防止することができる。

また、この発明の電子機器は、基体をねじ止めにより下箱に支持することを特徴としている。

この構成は、具体的な基体の下箱への取り付け構造としてネジ止めを用いる。この際、上箱はネジ止めに対象外になるので、上箱の厚みを薄くしても問題なく、従来よりも低背化することが容易になる。

また、この発明の電子機器は下箱と基体とを一体形成したことを特徴としている。

この構成では、下箱と基体とが一体形成されることで、より構造化が簡素化される。また、ネジ止め等の領域を形成しなくて良いため、より小型化が可能になる。

また、この発明の電子機器は下側基板と下箱とを接触させていることを特徴としている。

この構成では、主に発熱性の高い電子部品が実装されることの多い下側基板を下箱に接触させることで、放熱性が向上し、より高い信頼性が得られる。

また、この発明の電子機器は、上箱の壁部の厚みを下箱の壁部の厚みよりも薄くしたことを特徴としている。

この構成では、上箱の壁部の厚みを薄くすることで、下箱の押圧部材による内側への押し込みに対する弾性が向上して、掛止状態をより良好にすることができる。また、前述の折り曲げ加工も容易となる。そして、上箱の天板壁部の厚みを薄くすることで、低背化することができる。

この発明によれば、下箱に固定された基体の掛止凹部に外側から上箱の掛止爪を掛止し、下箱の押圧部材で上箱を内側に押圧する構造を用いることで、従来よりも外形形状を小さくすることができる。また、振動が加わっても、掛止爪が掛止凹部から外れないので、高信頼性を実現することができる。さらには、これらの固定は上箱、基体、下箱のみで行われることで、基体に備えられた電子部品実装基板への応力が発生せず、さらに高い信頼性を実現することができる。

本発明の実施形態に係る電子機器について図を参照して説明する。
図１は本発明の電子機器の外観斜視図であり、図２は本発明の電子機器の分解斜視図である。
また、図３は本発明の電子機器の部分図であり、（Ａ）は上箱１を開口面側から見た斜視図であり、（Ｂ）は、上箱１、基体３、下箱２の掛止め箇所および押圧箇所の拡大斜視図であり、（Ｃ）は掛止め箇所の側面断面図、（Ｄ）は押圧箇所の側面断面図である。
本実施形態の電子機器は、上箱１、下箱２、基体３、上実装基板４、下実装基板５を備える。

上箱１は、略方形状で金属製の箱体からなり、六面の内の一面は壁のない開口面である。この上箱１は、鋳物や板金により形成されており、各壁が下箱２よりも薄く形成されている。上箱１は、この開口面を底面とし、この開口面に対向側する壁面を天面壁１０とする。上箱１は、天面壁１０以外の４壁面を側面壁とし、これら４壁面の内の一面で有る正面壁１１には切り欠き１５が形成されている。切り欠き１５は、基体３のコネクタ３０１、上実装基板４に実装されたコネクタ４０１の上側が収まる形状で形成されている。この正面壁１１に対向する側の側面壁を背面壁１２とし、正面壁１１側から見て右側の側面壁を右側面壁１３、左側の側面壁を左側面壁１４とする。

背面壁１２、右側面壁１３、および左側面壁１４は、それぞれ、開口面側に掛止爪１２１，１３１，１４１を備える。これらは同じ形状であるので、右側面壁１３の掛止爪１３１を用いて、これら掛止爪１２１，１３１，１４１の構造を説明する。
掛止爪１３１は、右側面壁１３と一体形成され、右側面壁１３の開口面側端部から所定幅で部分的に突出する形状からなり、これら突出部は、開口面内側に折り曲げられることで、右側面壁１３より開口面内側方向に所定量突出する形状で形成されている。掛止爪１３１は、右側面壁１３の長手方向（正面−背面を結ぶ方向）の中心を基準として、対称に２つ形成されている。

背面壁１２、左側面壁１４に形成された掛止爪１２１，１４１も同様の構造からなり、右側面壁１３の掛止爪１３１と左側面壁１４の掛止爪１４１は、上箱１の正面−背面を結ぶ中心軸に対して対称に形成されている。

下箱２は、上箱１と同様に略方形状で金属製の箱体からなり、六面の内の一面は壁のない開口面である。下箱２は、この開口面を天面とし、この開口面に対向側する壁面を底面壁２０とする。下箱２は、底面壁２０以外の４壁面を側面壁とし、これら４壁面の内の一面で有る正面壁２１には切り欠き２５が形成されている。切り欠き２５は、基体３のコネクタ３０１、上実装基板４に実装されたコネクタ４０１の下側が収まる形状で形成されている。この正面壁２１に対向する側の側面壁を背面壁２２とし、正面壁２１側から見て右側の側面壁を右側面壁２３、左側の側面壁を左側面壁２４とする。

背面壁２２、右側面壁２３、および左側面壁２４は、それぞれ、開口面側に切欠部２２１，２３１，２４１を備える。これらは、掛止爪１２１，１３１，１４１が収まる形状であり、上箱１と下箱２とを、それぞれの開口面を一致させて上下に組み合わせた場合に、掛止爪１２１，１３１，１４１が収まる位置に形成されている。
右側面壁２３、左側面壁２４は、それぞれ前記長手方向の中心に開口面側から突出する形状の押圧用突起２３２，２４２を備える。押圧用突起２３２、２４２は、内側壁面が、右側面壁２３、左側面壁２４の外側壁面よりも内側になる形状で形成されている。

また、下箱２は、基体３を開口面位置に配置・固定するための設置部を備えており、この設置部に基体３をネジ止めするためのネジ穴を複数の位置に備えている。また、下箱２は、下側実装基板５をネジ止めするためのネジ穴を所定の複数位置に備えている。

基体３は略板状の絶縁体素材から形成されており、正面側にはコネクタ３０１およびコネクタ受け皿３５が形成されている。基体３の表面や内部には、導電部材による回路が形成されており、この回路にコネクタ３０１が電気的に接続する構造を備える。また、基体３の所定位置にはネジ穴が形成されている。

基体３の背面側には掛止用部材３２が一体形成されている。基体３の右側面側には掛止用部材３３と押圧用部材３７とが一体形成されており、基体３の左側面側には掛止用部材３３と押圧用部材３６とが一体形成されている。

掛止用部材３２，３３，３４は、それぞれ掛止爪１２１，１３１，１４１に対応する位置に形成されている。
掛止用部材３２は、板状の基体３の平面に対して垂直な方向に延びる形状で、基体３の背面の端面に形成されている。掛止用部材３２は、その一部が外方に突起する突起部を備え、この突起部を設けることで、突起部の下側に掛止用凹部が形成される。

掛止用部材３３は、板状の基体３の平面に対して垂直な方向に延びる形状で、基体３の右側面の端面に形成されている。掛止用部材３３は、その一部が外方に突起する突起部３３２を備え、この突起部３３２を設けることで、突起部３３２の下側に掛止用凹部３３１が形成される。

同様に、掛止用部材３２は、板状の基体３の平面に対して垂直な方向に延びる形状で、基体３の背面の端面に形成されている。掛止用部材３２は、その一部が外方に突起する突起部を備え、この突起部を設けることで、突起部の下側に掛止用凹部が形成される。また、 掛止用部材３４は、板状の基体３の平面に対して垂直な方向に延びる形状で、基体３の左側面の端面に形成されている。掛止用部材３４は、その一部が外方に突起する突起部を備え、この突起部を設けることで、突起部の下側に掛止用凹部が形成される。

押圧用部材３７は、上箱１と下箱２とが基体３を狭持して重なった状態で、掛止爪１３１、掛止用部材３３、切欠部２３１の位置と、押圧用突起２３１の位置との略中間になる位置に形成されている。同様に、押圧用部材３６は、上箱１と下箱２とが基体３を狭持して重なった状態で、掛止爪１３１、掛止用部材３３、切欠部２３１の位置と、押圧用突起２３１の位置との略中間になる位置に形成されている。

上側実装基板４は、誘電体基板に回路パターンを形成したプリント配線基板４０の下面に複数の電子回路部品が実装されるとともに、正面側端部にコネクタ４０１が実装されたものである。これにより、所望とする電子回路を形成する。上側実装基板４には、基体３のネジ穴に対応する位置に貫通孔が形成されている。

下側実装基板５は、誘電体基板に回路パターンを形成したプリント配線基板５０の上面に複数の電子回路部品５００が実装されたものである。これにより、所望とする電子回路を形成する。下側実装基板５には、下箱２のネジ穴に対応する位置に貫通孔が形成されている。

これら、上箱１、下箱２、基体３、上側実装基板４、下側実装基板５を用いて本実施形態の電子機器を形成するには、次に示す組み付け方法を用いる。

基体３の天面側に上側実装基板４を設置してネジ止めするとともに、下箱２内に下側実装基板５を設置してネジ止めする。この際、下箱２の底面２０の内面側と下実装基板５の下面とが当接するように設置する。このように、下側実装基板５を下箱２に当接させて、ネジ止めすることで、下側実装基板５が下箱２に安定して固定されるとともに、比較的発熱の多い電子部品が実装された下側実装基板５で発生した熱を下箱２に効果的に伝導させて放熱することができる。これにより、熱暴走等の高熱に起因する不具合の発生を防止することができる。

上側実装基板４が装着された基体３を下箱２の開口面位置に設置してネジ止めし、基体３の上側から上箱１を載置する。

上箱１が基体３の上側に載置されると、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、上箱１の掛止爪１３１の内側突起部が基体３の掛止用凹部３３１に嵌り込む。これにより、掛止爪１３１が突起部３３２に掛止される。また、上箱１の右側面壁１３は、下箱２の押圧用突起２３２により内側に押し込まれて湾曲しながら嵌り込む。この際、上箱１の右側面壁１３は基体３の押圧用部材３７により外側に押圧と受ける。同様に、上箱１の左側面壁１４は、下箱２の押圧用突起２４２より内側に押し込まれて湾曲しながら嵌り込む。この際、上箱１の左側面壁１４は基体３の押圧用部材３６により外側に押圧と受ける。上箱１はこれらの押圧力を受けることで固定される。この際、電子機器の右側面と左側面とで、掛止め構造および押圧構造が対称であるので、対向する側面から与えられる応力の方向が相反し、より安定した固定構造を得ることができる。

そして、このような掛止めを用いた電子機器では、振動が外部から加えられると、押圧用突起２３２，２４２からの押圧力により、上箱１は上方に外れようとするが、掛止爪１３１が掛止用凹部３３１の上側壁となる突起３３２に接触する。同様に、掛止爪１２１，１４１も対応する突起に接触する。これにより、上箱１が外れることを防止することができる。

このような構成とすることで、従来のように上箱１から下箱２まで一緒のネジで固定する必要が無い。このため、ネジ止めの応力に耐えられるように上箱１および下箱２の厚みを厚くする必要が無く、また、ネジ止め用のスペースを必要としないので、電子機器を低背化、小型化することができる。また、前述の構造の掛止めにより上箱１、基体３、下箱２が固定されていることで、振動が外部から与えられても上箱１が外れることなく、高信頼性を得ることができる。

また、上箱１から下箱２まで実装基板も含めて一緒のネジで固定しないので、比較的強いネジ締めとなる上箱１、下箱２の取り付け時に実装基板に応力が与えられないので、より高信頼性を得ることができる。

なお、前述の説明では、下側実装基板５と下箱２とを別個に作製してネジ止め固定する例を示したが、予め下側実装基板と下箱とを一体形成してもよい。これにより、放熱性を向上することができるとともに、ネジ止めようのスペースを必要としなので、より高信頼性を有し小型の電子機器を構成することができる。この際、ネジ止め工数を削減することができるので、より安価に製造することができる。

本発明の電子機器の外観斜視図である。 本発明の電子機器の分解斜視図である。 本発明の電子機器の部分図である。

符号の説明

１−上箱、１１−上箱１の正面壁、１２−上箱１の背面壁、１３−上箱１の右側壁、１４−上箱１の左側壁、１３１−掛止爪、２−下箱、２１−下箱２の正面壁、２２−下箱２の背面壁、２３−下箱２の右側壁、２４−下箱２の左側壁、２３１−切欠部、２３２−押圧用突起、３−基体、３２，３３，３４−掛止用部材、３５−コネクタ受け皿、３６，３７−押圧用部材、３０１−コネクタ、４−上側実装基板、４０−プリント配線基板、４０１−コネクタ、５−下側実装基板、５０−プリント配線基板、５００−電子回路部品

Claims (6)

1. 基体外形を形成する絶縁体、該絶縁体に配設された金属配線および該金属配線に接続する電気的入出力コネクタを備えた基体と、
   該基体の上面に配置され、電子部品が実装された上側基板と、
   前記基体の下面に配置され、電子部品が実装された下側基板と、
   少なくとも前記上側基板を含む前記基体の上面側を覆う上箱と、
   少なくとも前記下側基板を含む前記基体の下面側を覆う下箱と、
   を備え、下側から前記下箱、前記基体、前記上箱の順で組み付けてなる電子機器において、
   前記下箱は、前記基体の下面側を覆う開口部の位置で前記基体を支持し、前記開口部を形成する壁部に、前記基体、前記上箱を組み付けた状態で、前記上箱の壁部を外面側から押圧する押圧部材を備え、
   前記上箱は、前記基体の上面側を覆う開口部を形成する壁部に、前記基体側且つ開口部内側に突起する掛止爪を備え、
   前記基体は、前記上箱が前記基体に覆い被さった状態で前記掛止爪を掛止する前記掛止凹部を基体外周部に備えたことを特徴とする電子機器。
2. 前記押圧部材、前記掛止爪、前記掛止凹部は、電子機器の対向する壁面の対向する位置にそれぞれ形成されている請求項１に記載の電子機器。
3. 前記基体は、ねじ止めにより前記下箱に支持されている請求項１または請求項２に記載の電子機器。
4. 前記下箱と前記基体とは一体形成されてなる請求項１または請求項２に記載の電子機器。
5. 前記下側基板と前記下箱とは接触している請求項１〜４のいずれかに記載の電子機器。
6. 前記上箱の壁部の厚みは、前記下箱の壁部の厚みよりも薄い請求項１〜５のいずれかに記載の電子機器。

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