JP4877987B2 - 電子部品収納ケース - Google Patents

Description

本発明は、電子部品として、例えば磁性体コアに巻線コイルを巻回して構成されたコイル部品を収納する場合に適用して好適な電子部品収納ケースに関するものである。

従来、電子部品として一般的なコイル部品は、磁性体コアと、磁性体コアに導線を巻回した巻線コイルとで構成されている。そして、樹脂で成型された収納部にコイル部品の一部またはすべてを収納した後、液状樹脂を充填して防水性を高めたコイル部品収納ケースが用いられている。このようなコイル部品収納ケースを採用することで、振動、衝撃、温度、湿度、塵、埃等の様々な使用環境下であっても、収納したコイル部品が劣化することなく、高い信頼性を保つことができる。コイル部品収納ケースに収納されたコイル部品は、特に、使用環境が厳しいとされる自動車用のコイル部品に採用されることが多くなっている。

ここで、従来のコイルアンテナ１００の構成例について、図５を参照して説明する。図５は、コイル部品１０５を収納したコイルアンテナ１００の斜視図である。コイルアンテナ１００は、直方体形状の磁性体コア１０７ａに、所望の巻き数で導線（コイルワイヤ）を巻回することで巻線コイル１０６を形成したコイル部品１０５と、コイル部品１０５を接着固定する樹脂製のベース１０４と、コイル部品１０５とベース１０４を収納するコイル部品収納ケース１０１と、で構成される。

コイル部品収納ケース１０１は、一端が閉じた筒状の収納部１０８と、収納部１０８の開口部に封止され、収納したコイル部品１０５とベース１０４を防水する弾性ゴムで形成された封止体１１２と、封止体１１２がコイル部品収納ケース１０１から外れないように固定する蓋部であるグロメット１０３と、で構成される。図５において、収納部１０８は、透明視して示している。

ベース１０４には、チップ状のコンデンサ１０９と、磁性体コア１０７ａとの相対位置を変更することによってコイルアンテナ１００の電気的特性を調整する磁性体コア１０７ｂと、後述するハーネス１０２ａ，１０２ｂとがそれぞれ接続される図示しない第１のハーネス端子および第２のハーネス端子とが載置される。第１のハーネス端子と、コンデンサ１０９の一端には、それぞれ巻線コイル１０６に巻回された導線の端部が接続される。一方、第１のハーネス端子と、コンデンサ１０９の他端が接続されている第２のハーネス端子には、コイルアンテナ１００を外部の電子機器に接続するためのハーネス１０２ａ，１０２ｂが接続される。コイルアンテナ１００から伸ばされるハーネス１０２ａ，１０２ｂは、図示しないコネクタ端子に接続される。ベース１０４と、封止体１１２との間には、隙間である空間部１１０が存在する。

封止体１１２で収納部８の開口部を閉じると、コイル部品収納ケース１０１の防水性が高まる。さらに、収納部８にコイル部品１０５と、ベース１０４とを収納した後、液状樹脂を充填し、封止体１１２と、グロメット１０３で封止することで、収納部１０８に収納した各部を固定するとともに、コイルアンテナ１００の防水性をさらに高めている。

また、上述した従来のコイルアンテナ１００の構成とは別の手段によって防水性を高めた例として、特許文献１には、巻線導体が巻回されたコアをケース体に収納した後、ポッティング材を収納部に充填することによって温度や湿度、振動等の劣化要因から絶縁されたバーアンテナについて開示がされている。
特開２００１−３５８５２２号公報

ところで、従来のコイルアンテナ１００では、防水性を高めるため、ゴム製の封止体１１２を用いている。このため、収納部１０８に、封止体１１２をはめ込む際、外圧力によって、封止体１１２が空間部１１０にめり込んでしまう場合がある。

ここで、図５の矢印Ｅ方向から、コイルアンテナ１００を拡大視した例について、図６を参照して説明する。図６に示すように、ベース１０４と封止体１１２との間には、空間部１１０が存在している。封止体１１２が、外圧力によって変形し、空間部１１０にめり込むと、封止体１１２と収納部１０８の間に設計上意図しない隙間が生じる。この結果、封止体１１２の防水性が低くなってしまう。また、収納部１０８の内部全体にわたって、液状樹脂を注入すると、防水性は高まるが、必要とする液状樹脂の量は多くなってしまうため、材料コストが高くなっていた。

なお、特許文献１に開示された技術を用いる場合には、ケース体の内部に充填されたポッティング材（特に、巻線コイルの線間部等）に気泡が残存しないように、真空含侵処理等を適用する必要性がある。仮に気泡が残存してしまうと、良好な防水性を保つことができなくなることは勿論、製品として使用している際に印加される温度的負荷によって、気泡が膨張・収縮を起こし、それによって生じる応力が巻線コイルのコイルワイヤを断線させる等の不具合を誘発させる虞がある。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、簡単な構造でありながら防水性を高めた電子部品収納ケースを提供することを目的とする。

本発明の電子部品収納ケースは、電子部品と、電子部品を収納する収納部と、弾性を有して収納部の内面に密着する封止体と、電子部品を固定するベースと前記封止体との間に配置され、前記ベース及び前記収納部の内面に密着し、封止体の変形を抑える固定体と、封止体を固定し、収納部に装着される蓋部と、を備える。

本発明によれば、電子部品を固定するベースと前記封止体との間に配置され、前記ベース及び前記収納部の内面に密着し、封止体の変形を抑え、収納部に収納した電子部品を固定する固定体を備える。このため、封止体が変形することがなくなり、電子部品収納ケースの防水性が高まるという効果がある。

以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。本実施の形態では、電子部品を収納する電子部品収納ケースとして、自動車に搭載されるコイル部品を収納するコイル部品収納ケース１を備えたコイルアンテナ１０に適用した例として説明する。

まず、本例のコイルアンテナ１０の構成例について、図１の斜視図を参照して説明する。
図１（ａ）は、コイル部品５（後述の図１（ｂ）参照）を収納するコイル部品収納ケース１の構成例を示す。
コイル部品収納ケース１は、一端が閉じた筒状の収納部８と、収納部８の開口部に装着される蓋部に相当するグロメット３と、後述するスペーサ１１と、封止体１２と、を組み合わせて構成される。グロメット３は、収納部８に封止体１２を固定し、収納部８に装着される部材である。スペーサ１１と、封止体１２と、グロメット３の詳細な説明は、後述の図１（ｂ）を参照して行う。コイル部品収納ケース１は、機械強度、耐薬品性、耐熱・耐湿性に優れるＡＢＳ（Acrylonitrilebutadiene styrene：アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂，ＰＢＴ（Poly ButhyleneTerephthalete：ポリ−ブチレン−テレフタレート）樹脂，ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide：ポリ−フェニレン−サルファイド）樹脂またはその混合物によって形成される。

収納部８の開口部には、収納部８の幅方向の断面と同形状で封止可能としたグロメット３がはめ込まれる。硬化樹脂で形成されたグロメット３には、２つの孔が形成されており、コイル部品５の端部から２本のハーネス２ａ，２ｂが露出する。露出したハーネス２ａ，２ｂは、図示しないコネクタを介して外部の電子機器に接続される。

図１（ｂ）は、コイルアンテナ１０から、収納部８とグロメット３を取り除いた場合の構成例を示す。収納部８と、グロメット３を取り除いたコイルアンテナ１０は、直方体形状の磁性体コア７ａに、所望の巻き数で導線を巻回して巻線コイル６を形成したコイル部品５と、コイル部品５を接着固定するベース４と、収納したコイル部品５とベース４を防水するための弾性を有するゴム製の封止体１２とで構成される。

磁性体コア７ａに巻回される導線は、絶縁膜で被覆される。このため、導線と磁性体コア７ａは接触することがなく、導線と磁性体コア７ａの間で発生し得る短絡（ショート）を抑制できる。また、導線をコイル部品５に巻回する際に、磁性体コア７ａの角の立った部分から導線を保護できる。封止体１２を固定するグロメット３と、ベース４は、収納部８と同様の非導電性の硬化樹脂で形成されている。

収納部８は、電子部品としてコイル部品５を収納している。そして、コイル部品５は、スペーサ１１と、封止体１２と、グロメット３によって、収納部８の内部に固定される。コイル部品５は、コイル部品収納ケース１に収納されることによって、外部環境の振動や衝撃、温度や湿度、塵や埃等の影響から保護される。

ベース４には、チップ状のコンデンサ９と、磁性体コア７ａとの相対位置を変更することによってコイルアンテナ１０の電気的特性を調整する磁性体コア７ｂと、ハーネス２ａ，２ｂとがそれぞれ接続される図示しない第１のハーネス端子１３ａおよび第２のハーネス端子１３ｂ（後述の図２（ｂ）参照）とが載置される。第１のハーネス端子１３ａと、コンデンサ９の一端には、それぞれ巻線コイル６に巻回された導線の端部が接続される。一方、第１のハーネス端子１３ａと、コンデンサ９の他端が接続されている第２のハーネス端子１３ｂには、コイルアンテナ１０を外部の電子機器に接続するためのハーネス２ａ，２ｂが接続される。コイルアンテナ１０から伸ばされるハーネス２ａ，２ｂは、図示しないコネクタ端子に接続される。本例のコイルアンテナ１０は、コンデンサ９を巻線コイル６と直列接続することで直列共振回路を構成している。

磁性体コア７ａは、強力な磁界を励起できるように、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトが材質として用いられており、直方体形状としている。同様に、磁性体コア７ｂもＭｎ−Ｚｎ系フェライトが材質として用いられており、断面が凹型の直方体ブロックとしている。

なお、磁性体コア７ａ，７ｂの材質はＭｎ−Ｚｎ系フェライトに限定されることなく、所望の磁気特性を有するＮｉ−Ｚｎ系フェライトや、金属系磁性体やアモルファス磁性材料等を材質として採用してもよい。磁性体コア７ａの材質として、絶縁抵抗値が低いＭｎ−Ｚｎ系フェライトコアや金属系磁性コア、アモルファス磁性コアを用いる場合、絶縁性樹脂等で形成したボビンや絶縁テープ等を磁性体コア７ａと巻線コイル６との間に介在させる。ボビンや絶縁テープ等を介在させることで、磁性体コア７ａと巻線コイル６との間に高い絶縁性を確保できる。また、磁性体コア７ａ、７ｂの形状は、用途に応じて任意の形状としてもよい。

本例のコイルアンテナ１０は、ベース４と、封止体１２との間に硬化樹脂で形成されたスペーサ１１を備えている。スペーサ１１は、収納部８に収納したコイル部品５とベース４を固定するとともに、封止体１２の変形を抑える固定体の機能を果たす部材である。コイルアンテナ１０の組み立て時にはスペーサ１１が壁になることで、封止体１２の倒れ込みを防ぐことができ、組み付けた状態を安定化できる。

このように、封止体１２を収納部８の内面に密着させることで、コイルアンテナ１０の防水性が高まる。さらに、収納部８にコイル部品５と、ベース４と、封止体１２と、を収納した後、液状樹脂を充填し、グロメット３で封止する。液状樹脂を充填することで、収納部８に収納した各部材を固定するとともに、コイルアンテナ１０の防水性をさらに高めることができる。液状樹脂としては、例えばシリコン樹脂やポリアミド樹脂が用いられる。これらの樹脂材料は、射出性に優れることから安定した密閉性、すなわち防水性を得ることができるとともに、硬化後に弾性を有することによって優れた耐震性能が得られるという利点を有している。

ここで、図１（ｂ）の矢印Ａ方向から、コイルアンテナ１０を拡大視した例について、図２を参照して説明する。
図２（ａ）は、コイルアンテナ１０を斜め横方向から見た状態の例を示す構成図である。
図２（ｂ）は、コイルアンテナ１０を分解した状態の例を示す斜視図である。
図２に示すように、ベース４と封止体１２との間には、スペーサ１１が存在している。スペーサ１１は、従来、空間部１１０が存在していた箇所にはめ込まれる固定体である。スペーサ１１は壁となることで、封止体１２の変形を抑えることができる。このため、封止体１２は、ベース４に倒れ込まず、コイル部品収納ケース１と封止体１２との接触面には隙間ができない。

次に、スペーサ１１と、封止体１２の構成例について、図３を参照して説明する。
図３（ａ）は、スペーサ１１と、封止体１２とを組み合わせた状態の例を示す。
図３（ｂ）は、封止体１２からスペーサ１１を取り外した状態の例を示す。
封止体１２の周囲には、弾性を有する複数の溝が形成されている。封止体１２に形成された複数の溝が収納部８の内面に密着することによって、コイル部品収納ケース１の防水性を高めている。また、封止体１２は、複数の突起を備えており、これらの突起を突起部１２ａ〜１２ｃと称する。スペーサ１１には、突起部１２ａ〜１２ｃに対応する位置に、係合部として３つの孔が空けられており、これらの孔を孔部１１ａ〜１１ｃと称する。また、スペーサ１１は、ツメ状の突起を備えており、この突起を突起部１１ｄとしている。封止体１２に形成された突起部１２ａ〜１２ｃと、スペーサ１１に空けられた孔部１１ａ〜１１ｃが組み込まれることで、スペーサ１１は、封止体１２に固定される。

このように、封止体１２に対して、スペーサ１１が確実に固定されるため、図３（ａ）の矢印Ｂ方向、または、Ｃ方向にスペーサ１１がずれることはない。なお、突起部１２ａ〜１２ｃの先端部を折り返して形成することで、図３（ａ）の矢印Ｄ方向にスペーサ１１がずれなくなる。このため、スペーサ１１が、封止体１２から抜けることを防ぐことができる。

さらに、コイルアンテナ１０の防水性を高めるために、封止体１２と、グロメット３との間に形成される空間に液状樹脂からなる充填材１６を充填する。
ここで、図１で説明したコイルアンテナ１０のうち、コイル部品収納ケース１に収納されたグロメット３と、封止体１２とを、Ｉ−Ｉ’線において断面視した例について、図４を参照して説明する。
図４は、充填材１６の充填位置の例を示す。図４において、収納部８は透明視した状態としている。充填材１６は、グロメット３に形成される内部空洞に位置する充填位置１５ａに充填され、硬化される。

さらに、収納部８と、グロメット３との合わせ面に位置する充填位置１５ｂに対して充填材１６が浸透する。ここで、充填材１６を充填位置１５ａに充填した後、グロメット３を収納部８に嵌着すると、収納部８の内面と、グロメット３の外周面との間に、例えば０．５ｍｍ以下の隙間に相当する充填位置１５ｂが生じる。充填位置１５ｂには、充填位置１５ａに充填した充填材１６の一部が、毛細管現象により浸透した状態で硬化する。このように、充填材１６が、充填位置１５ａ，１５ｂで硬化することによって、コイル部品収納ケース１の防水性を一層高めることができる。また、充填材１６が硬化することによって、収納部８と、グロメット３との接着強度が増すため、ハーネス２ａ，２ｂの引っ張り強度が向上する。

以上説明した本実施の形態に係るコイルアンテナ１０は、スペーサ１１と、封止体１２とで、コイル部品収納ケース１に収納するコイル部品５を防水している。スペーサ１１を用いると、従来、ベース４の凹部に倒れこんでいた封止体１２の変形を抑えることができる。このため、封止体１２に生じる隙間から水分が入り込まなくなり、コイル部品収納ケース１の防水性が高まるという効果がある。

また、スペーサ１１に空けられた孔部１１ａ〜１１ｃに、封止体１２に形成された突起部１２ａ〜１２ｃを組み合わせることで、スペーサ１１が封止体１２に固定される。このため、スペーサ１１と、封止体１２とを一体に組み合わせた後、収納部８にはめ込むことができる。スペーサ１１と、封止体１２とは、孔部と突起部で固定されているため、収納部８の内部で互いに外れない。また、スペーサ１１は硬化樹脂で成型されており、ベース４に接触しても変形しない。この結果、外圧力をかけたとしても、スペーサ１１によって、封止体１２の変形を抑えることができるという効果がある。

また、充填材１６を、グロメット３の内部空洞と、収納部８とグロメット３の合わせ面に充填するようにした。充填された充填材は、収納部８，グロメット３，封止体１２の間を満たすため、外部から水分が入り込む隙間がなくなる。この結果、さらに防水性が高まるという効果がある。従来のコイル部品収納ケース１０１では、封止体１１２が変形する可能性を踏まえたうえで、収納部１０８の内部全域にわたって充填材を充填していた。本例のコイルアンテナ１０において、コイル部品収納ケース１は、スペーサ１１を備えたので、封止体１２が変形する可能性を考慮しなくてよい。

また、充填材の使用量は、グロメット３の内部空洞と、収納部８と、グロメット３との合わせ面に充填するだけの量でよい。このため、従来のように、収納部１０８の内部全体に充填材を充填する場合に比べて、充填材の使用量が激減する。この結果、製造コストが大幅に低下するという効果がある。

また、グロメット３，スペーサ１１，封止体１２は、金型を用いた射出成型により容易に成型することができる。各部材は、容易に組み立てることができるため、製造コストが低下するという効果がある。

なお、上述した実施の形態では、収納部８にコイル部品５を収納するようにしたが、収納する部品はコイル部品に限らない。つまり、コイル部品以外の電子回路や電子部品を収納する電子部品収納ケースとして用いても同様の機能、効果が得られることは言うまでもない。

また、係合部としてスペーサ１１に形成した孔部１１ａ〜１１ｃと、封止体１２に形成した突起部１２ａ〜１２ｃとを組み込める形状であればどのような形状であってもよい。つまり、スペーサ１１の孔部を多角形状としてもよいし、孔を空けず、封止体１２に形成した突起部に組み込める突起や、凹部を設けるようにしてもよい。また、孔部と突起部の数は、必要に応じて増減させればよい。

また、収納部８の形状は、一端が閉じた筒状としたが、両端が開いた筒状の構成としてもよい。このような構成とした場合、電子部品を収納部に収納した後、両端部を封止体等で封止して用いる。

本発明の一実施の形態におけるコイルアンテナの例を示した構成図である。 本発明の一実施の形態におけるコイルアンテナのうち、封止体の周辺部を拡大視した例を示した構成図である。 本発明の一実施の形態におけるグロメットと封止体を拡大視した例を示した構成図である。 本発明の一実施の形態における図１のＩ−Ｉ′線に沿ったコイルアンテナの断面例を示した構成図である。 従来のコイルアンテナの例を示した構成図である。 従来のコイルアンテナのうち、封止体の周辺を拡大視した例を示した構成図である。

符号の説明

１…コイル部品収納ケース、２ａ，２ｂ…ハーネス、３…グロメット、４…ベース、４ａ…コンデンサ搭載部、４ｂ…磁性体コア搭載部、５…コイル部品、６…巻線コイル、７ａ，７ｂ…磁性体コア、８…収納部、９…コンデンサ、１０…コイルアンテナ、１１…スペーサ、１１ａ〜１１ｃ…孔部、１２…封止体、１２ａ〜１２ｃ…突起部、１３ａ…第１のハーネス端子、１３ｂ…第２のハーネス端子、１５ａ，１５ｂ…充填位置、１６…充填材

Claims (3)

1. 電子部品と、
   前記電子部品を収納する収納部と、
   弾性を有して前記収納部の内面に密着する封止体と、
   前記電子部品を固定するベースと前記封止体との間に配置され、前記ベース及び前記収納部の内面に密着することによって前記封止体の変形を抑える固定体と、
   前記封止体を固定し、前記収納部に装着される蓋部と、を備えたことを特徴とする
   電子部品収納ケース。
2. 前記固定体に形成された係合部と、
   前記封止体に形成された突起部とを備え、
   前記係合部に前記突起部を組み込んで、前記固定体を前記封止体に固定することを特徴とする
   請求項１記載の電子部品収納ケース。
3. 前記蓋部と、前記封止体との間に形成される空間に液状樹脂を充填し、硬化させることを特徴とする
   請求項１又は２記載の電子部品収納ケース。

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