JP2019125617A - 電気部品の製造方法及び電気部品 - Google Patents

Abstract

【課題】リード端子の半田接合部の寿命低下を防止することができる電気部品及びその製造方法を提供する。【解決手段】電気部品１は、回路基板２と、回路基板２を覆うカバー部材３と、カバー部材３と一体化されるとともに回路基板２に半田接合されるリード端子４とを有するユニット１３と、ユニット１３を収容する収容ケース５と、カバー部材３と収容ケース５との間に設けられるシール部材１１とを備える。電気部品１の製造方法は、シール部材１１の前駆体である液状のシール部材をカバー部材３及び収容ケース５の間に設けるとともに、収容ケース５に対するユニット１３の位置決めを行う位置決め工程と、位置決め工程の後に、液状のシール部材を硬化させる硬化工程とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、電気部品の製造方法及び電気部品に関する。

従来、このような分野の技術として、例えば特許文献１に記載のように燃料電池システムに用いられる電気部品が知られている。この種の電気部品は、図４に示すように、一般的には、回路基板２と、回路基板２を覆うカバー部材３と、カバー部材３と一体化されるとともに回路基板２に半田接合されるリード端子４とを有するユニット１３、該ユニット１３を収容する収容ケース５と、ユニット１３のカバー部材３と収容ケース５との間の気密性及び液密性を確保するためのシール部材１２とを備えるように構成されている。そして、シール部材１２には固形のガスケットが採用されており、該ガスケットはカバー部材３と収容ケース５のケースカバー５３とに挟持されている。

特開２０１７−７４８１９号公報

しかし、シール部材１２に固形のガスケットが採用される場合、該ガスケットの反発力がカバー部材３及びリード端子４を介してリード端子４の半田接合部８に及ぶので、半田接合部８に常に応力がかかる状態になってしまう。このため、半田接合部８の寿命を低下する問題があった。

本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、リード端子の半田接合部の寿命低下を防止することができる電気部品及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る電気部品の製造方法は、回路基板と、前記回路基板を覆うカバー部材と、前記回路基板に半田接合されるとともに前記カバー部材と一体化されるリード端子とを有するユニットと、前記ユニットを収容する収容ケースと、前記ユニットの前記カバー部材と前記収容ケースとの間に設けられるシール部材と、を備える電気部品の製造方法であって、前記シール部材の前駆体である液状のシール部材を前記カバー部材及び前記収容ケースの間に設けるとともに、前記ユニットにおける前記回路基板、前記リード端子及び前記カバー部材の位置決め、又は／及び、前記収容ケースに対する前記ユニットの位置決めを行う位置決め工程と、前記位置決め工程の後に、前記液状のシール部材を硬化させる硬化工程と、を含むことを特徴としている。

本発明に係る電気部品の製造方法では、ユニットにおける回路基板、リード端子及びカバー部材の位置決め、又は／及び、収容ケースに対するユニットの位置決めを行った後に、液状のシール部材を硬化させることによりシール部材を形成するので、リード端子の半田接合部にかかる応力を抑制することができ、リード端子の半田接合部の寿命低下を防止することができる。加えて、液状のシール部材の流動性や追従性を利用することで、上述した位置決めを容易に行うことができる。

本発明に係る電気部品の製造方法において、前記カバー部材の上面には、前記シール部材を収容するシール収容部が設けられており、前記収容ケースには、先端が前記シール収容部の底面との間に隙間を有するように前記シール収容部の内部に挿入される凸部が設けられており、前記位置決め工程において、少なくとも前記凸部の先端と前記シール収容部の底面との間の隙間を埋めるように前記シール収容部に前記液状のシール部材を充填することにより、前記カバー部材及び前記収容ケースの間に前記液状のシール部材を設けることが好ましい。この場合、凸部の先端とシール収容部の底面との間に隙間があるので、従来のようにカバー部材及びリード端子を介する半田接合部への応力が生じない。このため、リード端子の半田接合部の寿命低下を防止することができる。また、シール収容部に液状のシール部材を充填して溜めることにより、液状のシール部材の垂れ流れの発生を防止することができ、シール部材の使用量を低減することができる。

本発明に係る電気部品は、回路基板と、前記回路基板を覆うカバー部材と、前記回路基板に半田接合されるとともに前記カバー部材と一体化されるリード端子とを有するユニットと、前記ユニットを収容する収容ケースと、前記ユニットの前記カバー部材と前記収容ケースとの間に設けられるシール部材と、を備え、前記カバー部材の上面には、前記シール部材を収容するシール収容部が設けられており、前記収容ケースには、先端が前記シール収容部の底面との間に隙間を有するように前記シール収容部の内部に挿入される凸部が設けられており、前記凸部の先端と前記シール収容部の底面との間の隙間は、前記シール収容部に収容された前記シール部材によって封止されていることを特徴としている。

本発明に係る電気部品では、カバー部材の上面にシール部材を収容するシール収容部が設けられ、収容ケースに先端がシール収容部の底面との間に隙間を有するようにシール収容部に挿入される凸部が設けられており、凸部の先端とシール収容部の底面との間の隙間はシール収容部に収容されたシール部材によって封止されている。このため、従来のようにシール部材の反発力に起因したリード端子の半田接合部への応力を低減することができるので、リード端子の半田接合部の寿命低下を防止することができる。

本発明に係る電気部品において、前記シール部材は、液状ガスケットであることが好ましい。このようにすれば、液状ガスケットにおける未硬化時の流動性や追従性、及び硬化による優れたシール性を利用し、リード端子の半田接合部の寿命低下を防止できるとともに、カバー部材と収容ケースとの間の気密性及び液密性を確保することができる。

本発明に係る電気部品において、前記シール収容部は、前記カバー部材の上面に設けられた凹溝であることが好ましい。このようにすれば、シール収容部の内部に挿入される凸部を短くすることができるので、収容ケースの薄型化を図ることができる。

本発明に係る電気部品において、前記凸部の先端は、前記シール収容部に収容された前記シール部材の内部に差し込まれていることが好ましい。このようにすれば、カバー部材と収容ケースとの間の気密性及び液密性をより確実に確保することができる。

本発明によれば、リード端子の半田接合部の寿命低下を防止することができる。

第１実施形態に係る電気部品の構成を示す概略断面図である。 凸部とシール収容部との位置関係を示す拡大断面図である。 第２実施形態に係る電気部品の構成を示す概略断面図である。 従来技術に係る電気部品の構成を示す概略断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態に係る電気部品の構成を示す概略断面図であり、図２は凸部とシール収容部との位置関係を示す拡大断面図である。本実施形態の電気部品１は、例えば燃料電池システムに用いられるものであって、ユニット１３と、該ユニット１３を収容する収容ケース５と、ユニット１３のカバー部材３（後述する）及び収容ケース５の間に設けられるシール部材１１とを備えている。

ユニット１３は、回路基板２と、回路基板２を支持するベース６と、回路基板２を覆うカバー部材３と、カバー部材３と一体化されるとともに回路基板２と半田接合されるリード端子４とを有する。回路基板２は、例えば複数の電気回路が設けられたプリント基板であり、ネジ止め等でベース６に固定されている。

ベース６は、例えばアルミニウム等の金属によって形成されており、回路基板２の下方に配置されている。カバー部材３は、例えば樹脂材料によって形成されており、回路基板２の上方に配置されている。このカバー部材３は、ベース６との間で空間Ｓを形成するように該ベース６と対向して配置されており、例えばネジ止めでベース６と固定されている。

リード端子４は、金属材料からなり、例えばインサート成形によってカバー部材３と一体的に形成されている。このリード端子４は、カバー部材３の内部に挿入された部分と、カバー部材３の外部に露出する部分とを有する。リード端子４は、その露出部分が回路基板２の貫通ビアに挿通された状態で半田接合により、回路基板２と電気的に接続されている。これによって、リード端子４には、半田接合部８が形成されている。

また、本実施形態の電気部品１は、カバー部材３の上面３ａに設けられたコネクタ７を更に備えている。コネクタ７は、カバー部材３の上面３ａに立設された樹脂製のハウジング７１と、ハウジング７１の内部に配置された金属製のコンタクト端子７２とを有する。ハウジング７１は、略角筒状を呈しており、カバー部材３と一体的に形成されている。

一方、コンタクト端子７２は、カバー部材３の内部に挿入された部分と、カバー部材３の外部に露出する部分とを有する。そして、コンタクト端子７２におけるカバー部材３の内部に挿入された部分は、カバー部材３の内部に設けられた金属製のバスバー９と電気的に接続されている。このため、コンタクト端子７２は、バスバー９を介して上述のリード端子４と電気的に接続される。

収容ケース５は、内部にユニット１３を収容する空間を有しており、ケース本体５１と、ケース本体５１に対して取り外し可能に設けられ、ケース本体５１の上方に配置されたケースカバー５２とを有する。ケース本体５１とケースカバー５２とは、例えばアルミニウム等の金属材料によってそれぞれ形成されており、ボルト締結で互いに連結されている。なお、ユニット１３は、例えばネジ止めでケース本体５１に固定されている。

また、カバー部材３の上面３ａには、上述のシール部材１１を収容するシール収容部１０が設けられている。シール収容部１０は、上面３ａから立設された枠状の立壁部１０１により囲まれてなる。立壁部１０１は、例えば樹脂材料によって形成され、カバー部材３と一体化されている。図示しないが、シール収容部１０は、平面視においてコネクタ７を取り囲むように環状に形成されている。

シール部材１１は、液状ガスケットである。液状ガスケットとしては、ＦＩＰＧ(Formed In Place Gasket)等が挙げられる。ここでの液状ガスケットは、一液型又は二液混合型であっても良く、室温硬化型又は加熱硬化型であっても良い。

一方、ケースカバー５２には、シール収容部１０の内部に挿入可能な凸部５２１が設けられている。図２に示すように、凸部５２１は、ケースカバー５２からシール収容部１０に向けて突出し、その先端５２１ａがシール収容部１０の底面１０ａとの間に隙間を有するようにシール収容部１０の内部に挿入されている。凸部５２１の先端５２１ａは、平面状を呈し、シール収容部１０に収容されたシール部材１１の内部に差し込まれている。これによって、上下方向における凸部５２１の先端５２１ａとシール収容部１０の底面１０ａとの間の隙間のみならず、先端５２１ａを含む先端部の周囲もシール部材１１によって封止されている。

以上のように構成された電気部品１では、カバー部材３の上面３ａにシール部材１１を収容するシール収容部１０が設けられ、ケースカバー５２に先端５２１ａがシール収容部１０の底面１０ａとの間に隙間を有するように該シール収容部１０に挿入される凸部５２１が設けられており、凸部５２１の先端５２１ａとシール収容部１０の底面１０ａとの間の隙間がシール部材１１によって封止されている。このため、従来のようにシール部材の反発力に起因したリード端子半田接合部への応力を低減することができるので、半田接合部８の寿命低下を防止することができる。

また、シール部材１１は液状ガスケットであるので、液状ガスケットにおける未硬化時の流動性や追従性、及び硬化による優れたシール性を利用し、リード端子４の半田接合部８の寿命低下を防止できるとともに、カバー部材３とケースカバー５２との間の気密性及び液密性を確保することができる。更に、凸部５２１の先端５２１ａは、シール収容部１０に収容されたシール部材１１の内部に差し込まれているので、カバー部材３とケースカバー５２との間の気密性及び液密性をより確実に確保することができる。

以下、電気部品１の製造方法を説明する。本実施形態に係る電気部品１の製造方法は、主に、シール部材１１の前駆体である液状のシール部材をカバー部材３及び収容ケース５の間に設けるとともに、収容ケース５に対するユニット１３の位置決めを行う位置決め工程と、位置決め工程の後に、液状のシール部材を硬化させる硬化工程と、を含む。

位置決め工程では、まず、コネクタ７及びシール収容部１０と一体化されたユニット１３と、ケース本体５１及びケースカバー５２を有する収容ケース５とをそれぞれ用意する。続いて、ネジ止め等でユニット１３を収容ケース５のケース本体５１の所定の位置に固定させる。

次に、シール収容部１０に液状のシール部材（例えば、ＦＩＰＧ）を充填する。ＦＩＰＧの充填量としては、後にケースカバー５２がケース本体５１に組み付けられた状態で凸部５２１の先端５２１ａが該ＦＩＰＧの内部に差し込まれるように、換言すればＦＩＰＧの液面が凸部５２１の先端５２１ａより高くなるように設定されている。

次に、凸部５２１がシール収容部１０の内部に挿入されるように、ケースカバー５２をケース本体５１に組み付け、更にボルト締結で両者を連結固定させる。そして、ケースカバー５２がケース本体５１に連結固定された状態（すなわち、ケースカバー５２がケース本体５１に組み付けられた状態）では、ケースカバー５２の凸部５２１の先端５２１ａとシール収容部１０の底面１０ａとの間に隙間が生じており、該隙間はＦＩＰＧによって埋められている。

次に、収容ケース５に対するユニット１３の位置決めを行う。具体的には、凸部５２１の先端５２１ａとシール収容部１０の底面１０ａとの間に隙間が生じる前提で、凸部５２１がシール収容部１０の中央位置に配置されるように、例えば固定ネジの緩み具合を調整しつつユニット１３の位置決めを行う。このとき、ＦＩＰＧが液状であるので、ユニット１３の位置決めを容易に行える。

なお、本位置決め工程では、上述したようにＦＩＰＧを充填した後にケースカバー５２をケース本体５１に連結固定させる方法のほか、先にケースカバー５２をケース本体５１に連結固定させて、その後にＦＩＰＧをシール収容部１０に充填しても良い。

位置決め工程後の硬化工程では、ＦＩＰＧを硬化させる。例えば、ＦＩＰＧが室温硬化型のものであれば、室温の状態で放置して自然硬化させる。一方、ＦＩＰＧが加熱硬化型のものであれば、ＦＩＰＧに熱を加えることで硬化させる。そして、ＦＩＰＧが硬化すると、凸部５２１はＦＩＰＧによってカバー部材３と接着され、凸部５２１の先端５２１ａとシール収容部１０の底面１０ａとの隙間はＦＩＰＧによって封止される。

本実施形態に係る電気部品１の製造方法では、ケースカバー５２の凸部５２１の先端５２１ａとシール収容部１０の底面１０ａとの間に隙間があるので、従来のようにカバー部材及びリード端子を介する半田接合部への応力が生じない。その結果、リード端子４の半田接合部８にかかる応力を抑制し、半田接合部８の寿命低下を防止することができる。また、収容ケース５に対するユニット１３の位置決めを行った後に、液状のシール部材を硬化させることでシール部材１１を形成するので、未硬化時に液状のシール部材の流動性や追従性を利用し、ユニット１３の位置決めを容易に行える。更に、シール収容部１０に液状のシール部材を充填して溜めることにより、液状のシール部材の垂れ流れの発生を防止することができ、シール部材１１の使用量を低減することができる。

＜第２実施形態＞
図３は第２実施形態に係る電気部品の構成を示す概略断面図である。本実施形態の電気部品１Ａは、シール収容部１０Ａの形状において上述の第１実施形態と異なるが、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。

図３に示すように、シール収容部１０Ａは、カバー部材３の上面３ａからカバー部材３の内部に凹むことにより形成された凹溝である。このように構成された電気部品１Ａは、上述の第１実施形態と同様な作用効果を得られるほか、シール収容部１０Ａがカバー部材３の上面３ａからカバー部材３の内部に凹むことにより形成されるため、第１実施形態のシール収容部１０と比べて、立壁部１０１の高さによる影響を受けない。これによって、凸部５２１を短くすることが可能になり、収容ケース５の薄型化を図ることができる。

なお、本実施形態に係る電気部品１Ａの製造方法は、第１実施形態に係る電気部品１の製造方法と同じであるため、ここでその説明を省略する。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、上述の実施形態において、位置決め工程として収容ケース５に対するユニット１３の位置決めの例を挙げて説明したが、必要に応じてユニット１３における回路基板２、カバー部材３及びリード端子４の位置決めを行っても良く、或いは、収容ケース５に対するユニット１３の位置決めと、ユニット１３における回路基板２、カバー部材３及びリード端子４の位置決めとの双方を行っても良い。

１，１Ａ 電気部品
２ 回路基板
３ カバー部材
３ａ 上面
４ リード端子
５ 収容ケース
６ ベース
７ コネクタ
８ 半田接合部
９ バスバー
１０，１０Ａ シール収容部
１０ａ 底面
１１ シール部材
１３ ユニット
５１ ケース本体
５２ ケースカバー
７１ ハウジング
７２ コンタクト端子
１０１ 立壁部
５２１ 凸部
５２１ａ 先端

Claims (6)

1. 回路基板と、前記回路基板を覆うカバー部材と、前記回路基板に半田接合されるとともに前記カバー部材と一体化されるリード端子とを有するユニットと、
   前記ユニットを収容する収容ケースと、
   前記ユニットの前記カバー部材と前記収容ケースとの間に設けられるシール部材と、
   を備える電気部品の製造方法であって、
   前記シール部材の前駆体である液状のシール部材を前記カバー部材及び前記収容ケースの間に設けるとともに、前記ユニットにおける前記回路基板、前記リード端子及び前記カバー部材の位置決め、又は／及び、前記収容ケースに対する前記ユニットの位置決めを行う位置決め工程と、
   前記位置決め工程の後に、前記液状のシール部材を硬化させる硬化工程と、
   を含むことを特徴とする、電気部品の製造方法。
2. 前記カバー部材の上面には、前記シール部材を収容するシール収容部が設けられており、
   前記収容ケースには、先端が前記シール収容部の底面との間に隙間を有するように前記シール収容部の内部に挿入される凸部が設けられており、
   前記位置決め工程において、少なくとも前記凸部の先端と前記シール収容部の底面との間の隙間を埋めるように前記シール収容部に前記液状のシール部材を充填することにより、前記カバー部材及び前記収容ケースの間に前記液状のシール部材を設ける請求項１に記載の電気部品の製造方法。
3. 電気部品であって、
   回路基板と、前記回路基板を覆うカバー部材と、前記回路基板に半田接合されるとともに前記カバー部材と一体化されるリード端子とを有するユニットと、
   前記ユニットを収容する収容ケースと、
   前記ユニットの前記カバー部材と前記収容ケースとの間に設けられるシール部材と、
   を備え、
   前記カバー部材の上面には、前記シール部材を収容するシール収容部が設けられており、
   前記収容ケースには、先端が前記シール収容部の底面との間に隙間を有するように前記シール収容部の内部に挿入される凸部が設けられており、
   前記凸部の先端と前記シール収容部の底面との間の隙間は、前記シール収容部に収容された前記シール部材によって封止されていることを特徴とする、電気部品。
4. 前記シール部材は、液状ガスケットである請求項３に記載の電気部品。
5. 前記シール収容部は、前記カバー部材の上面に設けられた凹溝である請求項３又は４に記載の電気部品。
6. 前記凸部の先端は、前記シール収容部に収容された前記シール部材の内部に差し込まれている請求項３〜５のいずれか一項に記載の電気部品。

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