特開 2024-77470 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】P2024077470

(43)【公開日】2024-06-07

(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 3/02 20060101AFI20240531BHJP

   H05K 7/14 20060101ALI20240531BHJP

   H01H 9/04 20060101ALI20240531BHJP

   H01H 9/02 20060101ALI20240531BHJP

【ＦＩ】

H05F3/02 A

H05K7/14 B

H01H9/04 B

H01H9/02 Z

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022189592

(22)【出願日】2022-11-28

(71)【出願人】

【識別番号】000222934

【氏名又は名称】東洋電装株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(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】篠沢 敏之

(72)【発明者】

【氏名】伊東 秀章

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 美哉

(72)【発明者】

【氏名】谷川 健太

(72)【発明者】

【氏名】柴崎 博之

【テーマコード（参考）】

5E348

5G052

5G067

【Ｆターム（参考）】

5E348AA03

5E348AA05

5E348AA07

5E348AA40

5G052AA05

5G052AA34

5G052HA01

5G052HA05

5G067AA42

5G067CA01

5G067DA02

(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。
【解決手段】導電性を有するグランド部材６は、電子部品２１が実装された回路基板２と一体に構成されるかまたは回路基板２に電気的に接続される。筐体は、ベース部材３およびケース部材４を備え、回路基板２およびグランド部材６を収容する。ベース部材３とケース部材４との間に配置された導電性弾性部材である封止部材５の少なくとも一部が上記筐体の外側に露出している。
【選択図】図９

【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、
前記回路基板と一体に構成されるかまたは前記回路基板に電気的に接続された、導電性を有するグランド部材と、
ベース部材およびケース部材を備え、前記回路基板および前記グランド部材を収容する筐体と、
前記ベース部材と前記ケース部材との間に配置された導電性弾性部材と、を備え、
前記導電性弾性部材の少なくとも一部が前記筐体の外側に露出している、電子部品保護構造。

【請求項2】

前記導電性弾性部材の電気抵抗値は、前記ベース部材および前記ケース部材のいずれの電気抵抗値よりも低い、請求項１に記載の電子部品保護構造。

【請求項3】

前記導電性弾性部材と前記グランド部材との最短距離は、前記導電性弾性部材と前記電子部品との最短距離よりも短い、請求項１に記載の電子部品保護構造。

【請求項4】

前記導電性弾性部材は、前記回路基板および前記グランド部材の全周を囲むように配置されている、請求項１に記載の電子部品保護構造。

【請求項5】

前記導電性弾性部材は、前記ベース部材と前記ケース部材との間に弾性的に挟持される、請求項４に記載の電子部品保護構造。

【請求項6】

前記導電性弾性部材は、前記ベース部材と前記ケース部材との対向する面の間で外部に露出している、請求項５に記載の電子部品保護構造。

【請求項7】

前記導電性弾性部材の一部と前記グランド部材の一部とが接触している、請求項１に記載の電子部品保護構造。

【請求項8】

前記導電性弾性部材の一部は、前記筐体の内側へ延出し、前記グランド部材の一部と接触している、請求項７に記載の電子部品保護構造。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか１項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】

本技術は、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、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。

【0003】

例えば、特許文献１に記載の装置は、２つのケースで形成された側壁部に設けた導電性材料部により静電容量センサの全周を取り囲むと共に、２つのケースの係合部に絶縁部材を全周に亘って設けることで、静電気耐性を向上させている。

【0004】

また、特許文献２に記載の装置は、２つの絶縁容器間にガスシール用の導電性のパッキングを設け、パッキングを大地電位と接続することで、コロナの発生を抑止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－１５２０２号公報

【特許文献2】実開昭６１－１９９３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、絶縁部材が必要である。また、特許文献２に記載の装置では、パッキングを、外部に設けたグランド端子に接続する必要がある。そのため、構成を複雑化することなく静電気から電子部品を保護する観点で改善の余地があった。

【0007】

本技術は、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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために本技術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、前記回路基板と一体に構成されるかまたは前記回路基板に電気的に接続された、導電性を有するグランド部材と、ベース部材およびケース部材を備え、前記回路基板および前記グランド部材を収容する筐体と、前記ベース部材と前記ケース部材との間に配置された導電性弾性部材と、を備え、前記導電性弾性部材の少なくとも一部が前記筐体の外側に露出している。

【発明の効果】

【0009】

本技術によれば、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】

【0010】

【図1】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】ベース部材を＋Ｚ側から見た図である。

【図9】図８のＡ－Ａ線に沿う断面図である。

【図10】第１、第２の変形例のスイッチ装置における図８のＡ－Ａ線に沿う断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本技術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、本技術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（＋Ｚ側）を「上（または上方）」、Ｚ軸方向負側（－Ｚ側）を「下（または下方）」と言うことがある。

【0012】

図１は、本技術の一実施形態に係る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は、スイッチ装置の分解斜視図である。

【0013】

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ものに限定されない。

【0014】

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。電子部品保護構造１は、回路基板２の電子部品２１を保護するものである。ベース部材３およびケース部材４は、回路基板２およびグランド部材６を収容する筐体となる。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

図３は、図２中の矢印Ａ方向から見た図である。図４は、図２中の回路基板２およびグランド部材６の斜視図である。図５は、図４中のグランド部材６の斜視図である。

【0019】

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。

【0020】

図４に示すように、回路基板２には、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。

【0021】

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、胴部３２は、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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

図６は、スイッチ装置１０における回路基板２とケース部材４とグランド部材６との位置関係を示す斜視図である。図７は、図６中の矢印Ｂ方向から見た図である。

【0026】

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。図１に示すように、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。

【0027】

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。すなわち、封止部材５は、ベース部材３とケース部材４との間に弾性的に挟持される。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（図６参照）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。

【0028】

封止部材５は、導電性弾性部材である。封止部材５は、導電性および弾性を有する材料で構成される。一例として、封止部材５の材質には、ニトリルゴム（NBR）やシリコンゴム等の弾性材に、炭素または金属材等の導電性物質を添加したものが採用される。なお、封止部材５に適用される導電性弾性部材の材質はこの例に限定されない。また、封止部材５の電気抵抗値は、ベース部材３およびケース部材４のいずれの電気抵抗値よりも低い。ただし、このことは必須でない。

【0029】

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。

【0030】

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、ターミナル２２の図示が省略されている。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。

【0031】

次に、封止部材５による電子部品２１の保護について説明する。

【0032】

図８は、ベース部材３を＋Ｚ側から見た図である。図９は、図８のＡ－Ａ線に沿う断面図である。図８ではターミナル２２の図示が省略されている。

【0033】

ベース部材３とケース部材４との間に配置された封止部材５は、その少なくとも一部が、ベース部材３とケース部材４とで構成される筐体の外側に露出している。本実施形態では、封止部材５は、Ｚ軸方向から見たときに、回路基板２およびグランド部材６の全周を囲むように配置されている。そして、封止部材５は、ベース部材３とケース部材４との隙間を介して、つまり、ベース部材３とケース部材４との互いに対向する面の間で、全周において外部に露出している。

【0034】

図８に示すように、封止部材５とグランド部材６との最短距離Ｌ３は、封止部材５と電子部品２１との最短距離Ｌ４よりも短い。ここで、封止部材５とグランド部材６との距離を考える上で、グランド部材６は、回路基板２と一体に構成されるかまたは回路基板２に電気的に接続された導電性を有する部材（回路基板２に構成されたグランドパターンまたは避雷針を含む）であればよい。図８に例示する構成では、封止部材５と最も近いグランド部材６の部分は、突出部６２Ａ（または突出部６２Ｂ）である。

【0035】

一方、封止部材５と電子部品２１との距離を考える上で、電子部品２１は、複数存在する場合は、それらのうち封止部材５に最も近いものである。

【0036】

本実施形態によれば、ベース部材３およびケース部材４から成る筐体に、電子部品２１が実装された回路基板２およびグランド部材６が収容される。ベース部材３とケース部材４との間に配置された導電性弾性部材である封止部材５の少なくとも一部が上記筐体の外側に露出している。これにより、外部からの静電気が封止部材５に導かれやすくなり、電子部品２１に静電気が伝達されにくくなる。また、静電気からの電子部品２１の保護に関し、絶縁部材が不要である。しかも、外部に設けたグランド端子に封止部材５を接続する必要がない。従って、従来と比べて構成が簡単である。

【0037】

よって、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。特に、封止部材５は、回路基板２およびグランド部材６の全周を囲むように配置されているので、電子部品２１の保護効果が高い。

【0038】

また、封止部材５の電気抵抗値は、ベース部材３およびケース部材４のいずれの電気抵抗値よりも低いので、外部からの静電気を封止部材５に一層導きやすくして電子部品２１の保護を強化することができる。

【0039】

また、封止部材５とグランド部材６との最短距離Ｌ３は、封止部材５と電子部品２１との最短距離Ｌ４よりも短い。これにより、外部からの静電気が封止部材５を通じてグランド部材６へ導かれやすいので、電子部品２１への静電気の伝達抑制効果を高め、電子部品２１の保護を強化することができる。

【0040】

また、封止部材５は、ベース部材３とケース部材４との間に弾性的に挟持されるので、構成な簡単で防水機能も兼ねることができる。しかも、封止部材５は、ベース部材３とケース部材４との対向する面の間で外部に露出しているので、防水機能を確保したまま外部からの静電気を導きやすくすることが可能となる。

【0041】

なお、静電気からの電子部品２１の保護の観点に限れば、封止部材５は、Ｚ軸方向から見たときに、回路基板２およびグランド部材６の全周を囲むように配置されることは必須でなく、一部が途切れた環状形状であってもよい。

【0042】

なお、静電気からの電子部品２１の保護にだけ着目し、十分な防水機能を求めない場合は、封止部材５が、ベース部材３とケース部材４とに全周で密着することは必須でない。この場合、封止部材５は「封止部材」と呼称されなくてもよく、「導電性弾性部材」と呼称されてもよい。

【0043】

なお、回路基板２がベース部材３に支持されることは必須でなく、ケース部材４または別の部材に支持されていてもよい。

【0044】

（変形例）
なお、本実施形態において、封止部材５とグランド部材６とは、少なくとも最短距離Ｌ３だけ離間していた。しかし、図１０（ａ）、（ｂ）に例示するように、封止部材５またはグランド部材６の形状を変更し、両者を接触させてもよい。

【0045】

図１０（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第１、第２の変形例のスイッチ装置における図８のＡ－Ａ線に相当する線に沿う断面図である。図１０（ａ）、（ｂ）は、図８に対応している。

【0046】

第１の変形例（図１０（ａ））に示すように、封止部材５の一部５ｘが、ベース部材３とケース部材４との隙間を介して筐体の内側へ延出し、グランド部材６の露出部６２１の一部と接触していてもよい。

【0047】

あるいは、第２の変形例（図１０（ｂ））に示すように、グランド部材６の露出部６２１の一部６２１ｘが、ベース部材３とケース部材４との隙間を介して筐体の外側へ延出し、封止部材５と接触していてもよい。

【0048】

これらの変形例によれば、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。従って、外部からの静電気を、封止部材５からグランド部材６へ一層導きやすくして、電子部品２１の保護を強化することができる。なお、封止部材５の一部と露出部６２１の一部とが、互いに対向する方向に延出し、ベース部材３とケース部材４との隙間において両者が接触する構成であってもよい。

【0049】

以上、本技術の好ましい実施形態について説明したが、本技術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】

【0050】

１ 電子部品保護構造、 ２ 回路基板、 ３ ベース部材、 ４ ケース部材、 ５ 封止部材、 ６ グランド部材、 ２１ 電子部品、 Ｌ３、Ｌ４ 最短距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】