特開 2023-132023 電子部品保護構造およびスイッチ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023132023

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】電子部品保護構造およびスイッチ装置

(51)【国際特許分類】

   H05F 3/04 20060101AFI20230914BHJP

   H05K 9/00 20060101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

H05F3/04 A

H05K9/00 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022037110

(22)【出願日】2022-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000222934

【氏名又は名称】東洋電装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100125254

【弁理士】

【氏名又は名称】別役 重尚

(74)【代理人】

【識別番号】100118278

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 聡

(72)【発明者】

【氏名】岸 昇示

(72)【発明者】

【氏名】田島 恒平

(72)【発明者】

【氏名】並川 敏洋

(72)【発明者】

【氏名】伊東 秀章

【テーマコード（参考）】

5E321

5G067

【Ｆターム（参考）】

5E321AA14

5E321AA17

5E321GG01

5G067AA16

5G067AA45

5G067DA01

(57)【要約】

【課題】簡単な構成で、ケース部材に帯電した静電気から電子部品を保護することができる電子部品保護構造およびスイッチ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電子部品保護構造１は、電子部品２１が実装された回路基板２と、回路基板２を支持するベース部材３と、回路基板２を覆い、ベース部材３に対して固定されるケース部材４と、回路基板２に接続され、導電性を有するグランド部材６と備える。グランド部材６は、少なくとも一部がケース部材４の内側に露出した露出部６２１を有する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子部品が実装された回路基板と、
前記回路基板を支持するベース部材と、
前記回路基板を覆い、前記ベース部材に対して固定されるケース部材と、
前記回路基板に接続され、導電性を有するグランド部材と、備え、
前記グランド部材は、少なくとも一部が前記ケース部材の内側に露出した露出部を有する電子部品保護構造。

【請求項2】

前記グランド部材は、線状をなす線状部と、該線状部の長手方向の途中から分岐して、突出した突出部と、を有し、
前記突出部は、その少なくとも先端部が前記露出部となる、請求項１に記載の電子部品保護構造。

【請求項3】

前記突出部は、前記線状部に対して、反対側にも配置されている、請求項２に記載の電子部品保護構造。

【請求項4】

前記露出部は、前記ケース部材に向かって突出している、請求項２に記載の電子部品保護構造。

【請求項5】

前記露出部と前記ケース部材との間の最短距離は、前記回路基板と前記ケース部材との間の最短距離よりも小さい、請求項１に記載の電子部品保護構造。

【請求項6】

前記露出部は、前記ケース部材から離間している、請求項５に記載の電子部品保護構造。

【請求項7】

前記露出部は、前記ケース部材と接している、請求項５に記載の電子部品保護構造。

【請求項8】

前記ベース部材と前記ケース部材との間に設けられ、該間を封止する封止部材を備える、請求項６に記載の電子部品保護構造。

【請求項9】

前記ケース部材は、前記露出部に向かって突出するケース側突出部を有する、請求項１に記載の電子部品保護構造。

【請求項10】

前記ケース部材は、樹脂材料で構成される、請求項１に記載の電子部品保護構造。

【請求項11】

請求項１に記載の電子部品保護構造を備えるスイッチ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子部品保護構造およびスイッチ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ＩＣ等の電子部品が実装された回路基板を備える電子機器が知られている。この電子機器には、電子部品を静電気から保護する保護構造を有するものがある。保護構造を有する装置としては、例えば特許文献１に、回路基板（制御基板）が固定された電動機ハウジングと、回路基板を覆う制御部カバーと、を備える装置が開示されている。この特許文献１に記載の装置は、電動機ハウジングにモールドされたインサートナットに固定ボルトが締結することにより、制御部カバーが電動機ハウジングに固定される。また、電動機ハウジングには、接地端子形成体がモールドされており、接地端子形成体のカバー接地端子がインサートナットを介して固定ボルトと電気的に接続されている。そして、制御部カバーに静電気が帯電した際には、当該静電気を、固定ボルト、インサートナット、接地端子形成体を順に介して、自動車本体に逃がすことができる。また、特許文献２には、メンブレンスイッチとしての操作ユニットと、操作ユニットが接続されるコネクタを有する回路基板と、を備える装置が開示されている。この特許文献２に記載の装置は、回路基板上に、コネクタの端子と電気的に接続された静電気アース用のパターンが形成されている。そして、この静電気アース用のパターンを介して、操作ユニットの静電気を逃すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１７５２３５号公報

【特許文献2】実開昭６２－２０４２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、保護構造として、固定ボルト、インサートナット、接地端子形成体を有しており、部品点数が比較的多くなっている。また、接地端子形成体の形状も複雑化する傾向にある。特許文献２に記載の装置では、回路基板上に静電気アース用のパターンが形成されている分、回路基板が大型化、複雑化する傾向にある。

【0005】

本発明は、簡単な構成で、ケース部材に帯電した静電気から電子部品を保護することができる電子部品保護構造およびスイッチ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】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の電子部品保護構造は、電子部品が実装された回路基板と、回路基板を支持するベース部材と、回路基板を覆い、ベース部材に対して固定されるケース部材と、回路基板に接続され、導電性を有するグランド部材と、備え、グランド部材は、少なくとも一部がケース部材の内側に露出した露出部を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、簡単な構成で、ケース部材に帯電した静電気から電子部品を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係る第１実施形態の電子部品保護構造を備えるスイッチ装置を示す斜視図である。

【図2】図１に示すスイッチ装置の分解斜視図である。

【図3】図２中の矢印Ａ方向から見た図である。

【図4】図２中の回路基板およびグランド部材の斜視図である。

【図5】図４中のグランド部材の斜視図である。

【図6】図１に示すスイッチ装置における回路基板とケース部材とグランド部材との位置関係を示す斜視図である。

【図7】図６中の矢印Ｂ方向から見た図である。

【図8】本発明に係る第２実施形態の電子部品保護構造を備えるスイッチ装置を示す分解斜視図である。

【図9】図８に示すスイッチ装置におけるケース部材とグランド部材との位置関係を示す概略横断面図である。

【図10】本発明に係る第３実施形態の電子部品保護構造におけるケース部材とグランド部材との位置関係を示す概略横断面図である。

【図11】第３実施形態の電子部品保護構造の変形例を示す概略横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、以下の各実施形態に記載されている構成はあくまで例示に過ぎず、本発明の範囲は各実施形態に記載されている構成によって限定されることはない。なお、以下では、各図中、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を想定する（設定する）。Ｘ軸方向は、スイッチ装置の幅方向と平行な方向である。Ｙ軸方向は、スイッチ装置の奥行き方向と平行な方向である。Ｚ軸方向は、スイッチ装置の高さ方向と平行な方向である。また、各軸の矢印が向く方向を「正側」、その反対方向を「負側」とする。また、Ｚ軸方向正側を「上（または上方）」、Ｚ軸方向負側を「下（または下方）」と言うことがある。

【0010】

＜第１実施形態＞
以下、図１～図７を参照して、第１実施形態について説明する。図１に示すスイッチ装置１０は、電子部品保護構造１を備え、例えば自動車のブレーキやクラッチ等のペダル（図示せず）の根元付近に設置して用いられる。スイッチ装置１０は、ペダルが踏み込まれた際、その踏み込みを検知し、電気的に出力する装置である。なお、スイッチ装置１０は、踏み込み量を電気的に出力してもよい。また、スイッチ装置１０は、自動車に搭載されるのに限定されない。

【0011】

図２に示すように、電子部品保護構造１は、回路基板２、ベース部材３、ケース部材４、封止部材５、グランド部材６を備える。また、スイッチ装置１０は、電子部品保護構造１の他に、ロッド７、マグネットホルダ８、コイルバネ９、マグネット１１を備える。電子部品保護構造１について説明する前に、ロッド７、マグネットホルダ８、コイルバネ９、マグネット１１について説明する。

【0012】

ロッド７は、Ｚ軸方向に沿った円柱状の部材であり、Ｚ軸方向に往復動可能に支持されている。ロッド７の上端部（先端部）は、ケース部材４の先端開口部４２１から突出している（図１参照）。ロッド７の上端面７１は、半球状に丸みを帯びており、ペダルを構成する所定の部材に当接している。そして、このペダルを自動車の運転者が踏み込んで操作することにより、ロッド７は、コイルバネ９の付勢力によって、上側に向かって移動する。また、ロッド７は、運転者からの踏み込み力が解除された際には、コイルバネ９の付勢力に抗して、下側に向かって押圧される。ロッド７の下側には、マグネットホルダ８が配置されている。これにより、マグネットホルダ８は、ロッド７とともにＺ軸方向に往復動することができる。マグネットホルダ８は、ブロック状をなし、そのＹ軸方向正側にマグネット１１を保持している。マグネットホルダ８の下側には、コイルバネ９が配置されている。コイルバネ９は、マグネットホルダ８とベース部材３との間で圧縮状態となっている。これにより、ロッド７を上側に向かって付勢することができる。また、コイルバネ９の上端部９１は、マグネットホルダ８の凹部８１に挿入され、コイルバネ９の下端部９２には、ベース部材３の凸部３１が挿入されている。これにより、コイルバネ９の位置および姿勢が規制されて、コイルバネ９が安定してＺ軸方向に伸縮することができる。なお、ペダルの踏み込みとロッド７の移動との関係は、本実施形態での関係に対して、逆転した関係となっていてもよい。

【0013】

電子部品保護構造１は、回路基板２、ベース部材３、ケース部材４、封止部材５、グランド部材６を備え、回路基板２の電子部品２１を保護するものである。

【0014】

図３に示すように、回路基板２は、その厚さ方向がＹ軸方向と平行となるようにベース部材３に支持されている。回路基板２の少なくとも一方の面には、１つ以上の電子部品２１が実装されている。電子部品２１としては、例えばＩＣ（集積回路）やホール素子等がある。ホール素子は、ホール効果を利用した磁気センサである。ホール素子は、ペダルの踏み込みに伴ってロッド７が往復動することにより、マグネットホルダ８に保持されたマグネット１１との位置関係が変化する。この変化により、ホール素子で発生する電圧がペダルの踏み込み量として検出されて、出力される。図４に示すように、回路基板２は、複数のターミナル２２が接続されている。各ターミナル２２は、それぞれ、回路パターン（図示せず）を介して所定の電子部品２１と電気的に接続されている。また、各ターミナル２２は、それぞれ、全体として下方に向かって延びている。

【0015】

図２、図３に示すように、ベース部材３は、中空の胴部３２と、胴部３２から突出した一対の爪部３４と、胴部３２から突出し、回路基板２を支持する支持部３５とを有し、これらが一体的に形成された部材である。ベース部材３は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の各種樹脂材料で構成されている。これにより、ベース部材３を製造する際に金型を用いることより、ベース部材３を容易に成形することができる。胴部３２は、その内側に回路基板２から延びる各ターミナル２２が露出しており、当該各ターミナル２２を支持、固定するコネクタハウジングとしての機能を有する。この胴部３２には、外部からのコネクタ（図示せず）を挿入することができる。これにより、当該コネクタのターミナルと各ターミナル２２とが電気的に接続される。胴部３２の外周部には、フランジ部３３が突出して形成されている。このフランジ部３３からは、一対の爪部３４が上方に向かって突出して形成されている。これらの爪部３４は、Ｘ軸方向に離間して配置されており、ケース部材４に外側から係合する。これにより、ケース部材４をベース部材３に固定することができる。なお、爪部３４同士の間には、コイルバネ９の下端部９２に挿入される凸部３１が配置されている。また、フランジ部３３からは、支持部３５も上方に突出して形成されている。支持部３５は、回路基板２をＸ軸方向に挟持する。これにより、回路基板２がベース部材３に支持される。

【0016】

図１、図２に示すように、ケース部材４は、ベース部材３の上側に配置され、回路基板２を覆う部材である。ケース部材４は、箱状をなす箱状部４１と、箱状部４１から筒状に突出した筒状部４２とを有し、これらが一体的に形成された部材である。ケース部材４は、ベース部材３と同様に、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の各種樹脂材料で構成される。これにより、ケース部材４を製造する際に金型を用いることより、ケース部材４を容易に成形することができる。なお、ケース部材４は、例えばステンレス鋼等の各種金属材料で構成されていてもよい。箱状部４１は、天板部４１１と、天板部４１１の縁部から下方に向かって突出した側壁部４１２とを有する。側壁部４１２には、ベース部材３の各爪部３４が係合する係合部４３が設けられている。爪部３４が係合部４３に係合することにより、ケース部材４は、ベース部材３に対して固定される。また、側壁部４１２の外周部には、フランジ部４４が突出して形成されている。図６、図７に示すように、フランジ部４４には、規制部４５が下方に向かって突出している。規制部４５は、側壁部４１２の周方向に沿ってリング状に形成され、ベース部材３のフランジ部３３とケース部材４のフランジ部４４との間で封止部材５を圧縮された際、その圧縮限界を規制する部分である。箱状部４１の天板部４１１には、先端開口部４２１を有する筒状部４２が上方に向かって突出している。筒状部４２の内側には、ロッド７が摺動可能に支持されている。これにより、ロッド７は、筒状部４２に案内されて、Ｚ軸方向に安定して往復動することができる。なお、筒状部４２の外周部には、スイッチ装置１０用のアタッチメント（図示せず）と螺合する雄ねじ４６が形成されているが、この雄ねじ４６は、省略されていてもよい。

【0017】

図２に示すように、ベース部材３とケース部材４との間には、封止部材５が設けられている。封止部材５は、ケース部材４の規制部４５と同様のリング状をなし、前述したようにベース部材３のフランジ部３３とケース部材４のフランジ部４４との間で圧縮される。これにより、封止部材５は、その全周にわたってフランジ部３３とフランジ部４４とに密着して、ベース部材３とケース部材４との間を封止することができる。これにより、ベース部材３とケース部材４との間の防水性が保たれて、ケース部材４内への水分等の侵入を防止することができる。そして、この水分侵入の防止により、回路基板２を保護することができる。また、リング状をなす封止部材５の内側には、ケース部材４の規制部４５が位置する。封止部材５は、このケース部材４の規制部４５によって、圧縮限界が規制される。これにより、封止部材５が過不足なく圧縮されることとなる。なお、封止部材５は、例えば、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の各種ゴム材料で構成されている。

【0018】

図４に示すように、回路基板２には、グランド部材６が接続されている。グランド部材６は、回路基板２に対するグランド（ＧＮＤ）線であり、例えば銅合金等の導線性材料で構成されている。図５に示すように、グランド部材６は、線状をなし、グランド部材６の本体部を構成する線状部６１と、線状部６１から突出した突出部６２Ａおよび突出部６２Ｂとを有する。線状部６１は、その長手方向の途中の複数箇所で屈曲している。突出部６２Ａは、線状部６１の長手方向の途中の１箇所から分岐して、Ｘ軸方向正側に向かって直線状に延びる。突出部６２Ｂは、線状部６１の長手方向の途中の１箇所（本実施形態では突出部６２Ａと同じ位置）から分岐して、Ｘ軸方向負側に向かって直線状に延びる。なお、本実施形態では、突出部６２Ｂの全長は、突出部６２Ａの全長よりも長い。また、突出部６２Ｂの長手方向の途中からは、Ｙ軸方向負側に突出した突出部６３が分岐しているが、この突出部６３は、省略されていてもよい。

【0019】

図３に示すように、突出部６２Ａおよび突出部６２Ｂは、それぞれ、その少なくとも先端部（一部）がケース部材４の内側に露出した露出部６２１となっている。そして、図６、図７に示すように、各露出部６２１は、ケース部材４の側壁部４１２に向かって突出している。なお、図６、図７では、回路基板２は、ターミナル２２が省略されている。本実施形態では、突出部６２Ａの露出部６２１は、ケース部材４の側壁部４１２に向かってＸ軸方向正側に突出しており、突出部６２Ｂの露出部６２１は、ケース部材４の側壁部４１２に向かってＸ軸方向負側に突出している。このような突出により、各露出部６２１とケース部材４の側壁部４１２との間の最短距離Ｌ１を、電子部品２１を含む回路基板２とケース部材４の側壁部４１２との間の最短距離Ｌ２よりも小さくすることができる（図７参照）。これにより、ケース部材４が帯電した際、ケース部材４から露出部６２１への放電が、ケース部材４から回路基板２への放電よりも優先して行われることとなり、電子部品２１を静電気から保護することができる。なお、静電気が生じる原因としては、例えば、自動車の運転者の足が車内のフロアマット上を擦ることによるもの、スイッチ装置１０の取り付け、交換時等に作業者自身の帯電によるもの等が挙げられる。

【0020】

以上のようにスイッチ装置１０（電子部品保護構造１）では、グランド部材６の少なくとも一部をケース部材４の内側に露出させるという簡単な構成で、ケース部材４に帯電した静電気から電子部品２１を保護することができる。また、グランド部材６の他に、さらにケース部材４に対する放電用の部材を設けるのを省略することができる。これにより、スイッチ装置１０を構成する部品点数の増加や、スイッチ装置１０の大型化を抑制することができる。また、突出部６２Ｂは、線状部６１に対して、突出部６２Ａの反対側に配置されている。これにより、グランド部材６は、線状部６１の両側に２つの露出部６２１を有することとなり、ケース部材４からグランド部材６への放電箇所を増加させることができる。また、各露出部６２１は、ケース部材４の側壁部４１２から離間している。これにより、各露出部６２１が封止部材５の圧縮を妨げるのが防止され、よって、封止部材５は防水機能を十分に発揮することができる。

【0021】

＜第２実施形態＞
以下、図８、図９を参照して、第２実施形態について説明する。図８に示すように、本実施形態のスイッチ装置１０（電子部品保護構造１）は、前記第１実施形態のスイッチ装置１０（電子部品保護構造１）と異なり、封止部材５が省略されている。このようなスイッチ装置１０は、防水性を要しない場合に使用可能である。また、防水性を要しない場合、図９に示すように、グランド部材６は、突出部６２Ａの露出部６２１がケース部材４の側壁部４１２と接していてもよい（突出部６２Ｂの露出部６２１についても同様）。これは、各露出部６２１が封止部材５の圧縮を妨げることがないからである。そして、各露出部６２１が側壁部４１２と接することにより、ケース部材４が帯電した際、ケース部材４から露出部６２１への放電が、ケース部材４から回路基板２への放電よりもさらに優先して行われることとなる。これにより、電子部品２１を静電気からより十分に保護することができる。なお、各露出部６２１は、側壁部４１２に接しつつ、当該側壁部４１２を貫通して、外側に突出していてもよい。また、各露出部６２１は、側壁部４１２に接しているのに限定されず、前記第１実施形態と同様に側壁部４１２から離間していてもよい。

【0022】

＜第３実施形態＞
以下、図１０を参照して、第３実施形態について説明する。図１０に示すように、本実施形態では、ケース部材４は、側壁部４１２に、突出部６２Ａの露出部６２１に向かって突出するケース側突出部４７を有する（突出部６２Ｂ側でも同様）。各ケース側突出部４７は、露出部６２１から離間している。また、本実施形態の構成は、第１実施形態および第２実施形態のスイッチ装置１０（電子部品保護構造１）に適用することができる。これにより、露出部６２１との距離を、第１実施形態および第２実施形態での距離よりも近づけることができ、ケース部材４から露出部６２１への優先的な放電に寄与する。

【0023】

＜変形例＞
以下、図１１を参照して、第３実施形態の変形例について説明する。図１１に示すように、本実施形態では、ケース側突出部４７は、露出部６２１に接している。本変形例の構成は、第１実施形態および第２実施形態のスイッチ装置１０（電子部品保護構造１）に適用することができる。これにより、露出部６２１との距離をさらに近づけることができ、ケース部材４から露出部６２１へのより優先的な放電に寄与する。また、本変形例の構成を第１実施形態のスイッチ装置１０に適用した場合でも、ケース部材４がケース側突出部４７を介して露出部６２１と接することにより、露出部６２１が封止部材５の圧縮を妨げるのを防止することができる。

【0024】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。なお、電子部品保護構造１は、本実施形態ではスイッチ装置１０に適用した場合を一例としているが、適用態様については、スイッチ装置１０に限定されず、各種の電子機器に適用可能である。

【符号の説明】

【0025】

１ 電子部品保護構造
２ 回路基板
２１ 電子部品
３ ベース部材
４ ケース部材
５ 封止部材
６ グランド部材
６２１ 露出部
１０ スイッチ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】