JP2005093602A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子回路部品を収容する容器と蓋がシール材によってシールされる電子装置であって、耐熱性と防水性に優れ、且つ容器と蓋の繰り返し開閉が可能で、容器と蓋および電子回路部品を再利用することができる電子装置を提供する。
【解決手段】電子回路部品（図示省略）と、電子回路部品を収容する容器１と蓋２からなるケース３と、容器１と蓋２の間に介在するシール材４とを有する電子装置１０であって、シール材４が、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子回路部品と、電子回路部品を収容する容器と蓋からなるケースと、容器と蓋の間に介在するシール材とを有する電子装置に関する。

車のエンジンルーム内に搭載される電子装置については、車室内に搭載される電子装置と異なり、耐熱性と防水性が要求される。このため従来から用いられている車載用の電子装置では、耐熱性の高いシリコーン接着材をシール材として用い、電子回路部品を収容した容器と蓋の勘合部にシリコーン接着材を挟み込み、接着材を硬化させて防水性を確保している。

また、別の車載用の電子装置が、例えば特表２００１−５２５９８５号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１に開示された電子装置では、容器と蓋の勘合部にブチルゴムからなるシール材を挟み込んで、シール材の粘着力を利用して防水性を確保するようにしている。
特表２００１−５２５９８５号公報

上記のシリコーン接着材を用いた電子装置では、耐熱性と防水性は確保できる。しかしながら、接着材であるため一度接着材を硬化させて容器と蓋をシールした後は、容器と蓋を繰り返し開閉して使用することはできない。

一方、特許文献１に開示された電子装置では、ブチルゴムからなるシール材の耐熱性が不十分であり、車室内へは搭載できても、耐熱性の要求されるエンジンルーム内へ搭載すると熱劣化により防水性に不具合が発生する。また、ブチルゴムからなるシール材は凝集力が小さいため、一度容器と蓋の勘合部に挟み込んでシールすると、シール材がケースにくっ付いてその後きれいに剥がすことができず、再利用が困難である。

そこで本発明は、電子回路部品を収容する容器と蓋がシール材によってシールされる電子装置であって、耐熱性と防水性に優れ、且つ容器と蓋の繰り返し開閉が可能で、容器と蓋および電子回路部品を再利用することができる電子装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、電子回路部品と、当該電子回路部品を収容する容器と蓋からなるケースと、前記容器と蓋の間に介在するシール材とを有する電子装置であって、前記シール材が、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有することを特徴としている。

上記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材は、耐熱性が高く、また適度な柔らかさを持つ粘弾性材料で、反発力と粘着力を兼ね備えている。この材料に構造部材を押し付けると、固体としての復元性を示す弾性によって反発力が発生すると共に、流体としての流動性を示す粘性により部材の表面に濡れることによって粘着力が発生する。従って、この材料を、電子回路部品を収容する容器と蓋のシール材として用いると、上記反発力と粘着力の両方でシール効果が得られ、防水性に優れる電子装置とすることができる。

さらにこの材料は、室温での使用初期にはＯリングと同じ反発力が支配的であるため、容器と蓋の繰り返し開閉が可能であり、電子回路部品と当該電子回路部品を収容する容器と蓋を繰り返し再利用して使用することが可能である。一方、高温で長時間連続使用すると、反発力は次第に減少していくものの、逆に粘着力が増大してくるため、全体としてのシール効果は一定性能を確保することができる。

以上のようにして、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材を用いた本発明の電子装置は、耐熱性と防水性に優れ、且つ容器と蓋の繰り返し開閉が可能で、容器と蓋および電子回路部品を再利用することができる電子装置とすることができる。

請求項２に記載の発明は、前記容器に前記シール材が保持され、前記蓋と前記容器に保持されたシール材を機械的な結合構造を用いて圧縮変形することで、前記容器と蓋の間がシールされることを特徴としている。

これによれば、上記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材が、蓋と容器による機械的な結合構造を用いて圧縮変形され、蓋と容器の間でシール効果を発揮する。

請求項３に記載の発明は、前記シール材が、熱老化防止剤を含有することを特徴としている。上記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材に対して、熱老化防止剤を適宜含有させることで、シール材の耐熱性を最適化し向上させることができる。

請求項４に記載の発明は、前記熱老化防止剤が、フェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系光安定剤、ヒドラジン系金属不活性剤、イオウ系酸化防止剤、リン系酸化防止剤のいずれか、もしくはそれらの組み合わせであることを特徴としている。これらの各熱老化防止剤は、上記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材に対して、大きな耐熱性向上効果を有している。

請求項５に記載の発明は、前記ケースの材質が、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムダイキャスト材、マグネシウム（Ｍｇ）、シンジオタクチク・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレン・サルファイト（ＰＰＳ）、ポリブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）のいずれか、およびそれらに塗装を付着したものであることを特徴としている。

これによれば、上記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材は、反発力だけでなく粘着力によってもシール効果が発揮される。このため、ケース材としてよく用いられる、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムダイキャスト材、マグネシウム（Ｍｇ）、シンジオタクチク・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレン・サルファイト（ＰＰＳ）、ポリブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）のいずれか、およびそれらに塗装を付着した各材質に適用可能である。特に、例えばアルミニウムダイキャスト材のような表面の粗い材料であっても、シール面としての特別な加工をすることなく、シール効果が得られる。従って、特別な加工を必要としない安価な材質からなるケースを用いることができるため、電子装置の製造コストを低減することができる。

請求項６に記載のように、本発明の電子装置は、ケースに収納される電子回路部品が電子回路基板である場合に好適である。

電子回路基板は大型であり、コネクタ等が組み込まれることもあって、ケースの容器と蓋のシール部が複雑形状になる場合も多い。上記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材は、固体としての弾性だけでなく、流体として流動性を示す粘性により部材表面に濡れることを兼ね備えている。従って上記のように、大型の電子回路基板を収容しケースのシール部が複雑形状となっても、シール材の濡れによる粘着性で容易にそれに対応することができる。

請求項７に記載のように、本発明の電子装置は、車のエンジンルーム内に搭載される場合に好適である。

車のエンジンルーム内に搭載される電子装置については、車室内に搭載される電子装置と異なり耐熱性と防水性が要求されるが、本発明の電子装置は、上記のように高い耐熱性と防水性を有しており、このような用途にも適用することができる。

以下、本発明の電子装置を、図に基づいて説明する。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の電子装置１０の要部であるシール部の断面模式図である。図１（ａ）は、シール前の様子を示し、図１（ｂ）はシール後の様子を示す。

図１（ａ），（ｂ）の電子装置１０は、電子回路部品（図示省略）と、電子回路部品を収容する容器１と蓋２からなるケース３と、容器１と蓋２の間に介在するシール材４とを有する。ケース３の容器１と蓋２には、例えば、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムダイキャスト材、マグネシウム（Ｍｇ）、シンジオタクチク・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレン・サルファイト（ＰＰＳ）、ポリブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）のいずれか、およびそれらに塗装を付着したものが用いられる。

シール材４は、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとしており、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有する。その代表的な組成は、例えばスチレンブロックゴム８％、プロセスオイル５７％、粘着付与樹脂１７％、無機フィラー６％、ＰＰＥ（エンプラ）４％、熱老化防止剤７％、その他添加剤（カップリング剤など）１％である。尚、熱老化防止剤としては、ヒンダードフェノール系ラジカル連鎖防止剤やリン系酸化防止剤等が用いられる。このポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとしており、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材４は、後述するように、耐熱性が高く、また適度な柔らかさを持つ粘弾性材料である。

図１（ａ）に示すように、ケース３の容器１には凹部１ａが形成されており、凹部１ａ内にシール材４が保持される。
凹部１ａ内へのシール材４の保持は、シール材４を２００〜２３０℃に加熱して溶融し、凹部１ａ内へ流し込んだ後、冷却して固着する。

図１（ｂ）に示すように、容器１と蓋２のシールは、蓋２に凸部２ａが形成されており、凸部２ａの先端を凹部１ａに保持されたシール材４中に突き込むことによっておこなう。これにより、シール材４に押し付け力が加えられる。凸部２ａの先端をシール材４中に突き込んだ蓋２は、ネジ等により容器１に固定する。

シール材４は、反発力と粘着力を兼ね備えた材料である。この材料に構造部材である蓋２を押し付けると、固体としての復元性を示す弾性によって図１（ｂ）に矢印で示した反発力が発生すると共に、流体としての流動性を示す粘性により部材の表面に濡れることによって黒丸印で示した粘着力が発生する。上記反発力と粘着力は、図１（ｂ）では蓋２の凸部２ａとシール材４の境界部に働くように描かれているが、容器１の凹部１ａとシール材４の境界部にも同様に働く。従って、この材料を電子回路部品（図示省略）を収容する容器１と蓋２のシール材４として用いると、上記反発力と粘着力の両方でシール効果が得られ、防水性に優れる電子装置１０とすることができる。

上記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材４は、蓋２と容器１による機械的な結合構造を用いて圧縮変形され、蓋２と容器１の間でシール効果を発揮する。

特に、図１（ａ）に示すシール材４の保持方法によって、シール材４は、高温での長時間連続使用によって弾性が低下し流動性が増しても、容器１に形成された凹部１ａに確実に保持される。また、図１（ｂ）に示すシール方法によって、蓋２に形成された凸部２ａの先端がシール材４中に突き込まれて容器１と蓋２の間がシールされるため、シール効果についても、高温での長時間連続使用によって流動性が増しても劣化することがない。

また、シール材４は、反発力だけでなく粘着力によってもシール効果が発揮されるため、例えばアルミニウムダイキャスト材のような表面の粗い材料であっても、シール面としての特別な加工をすることなく、シール効果が得られる。従って、特別な加工を必要としない安価な材質からなるケース３を用いることができるため、電子装置１０の製造コストを低減することができる。

図２（ａ）は、上記の代表的な組成を持つシール材４について、そのシール効果を評価した結果である。シール材４については上記のように反発力と粘着力によってシール効果が得られているので、図２（ａ）では、シール力＝反発力＋粘着力として定義して評価している。試験は、高温（１２５℃）で各時間放置した場合における、単位面積当り発生する上記各力の大きさを調べたものである。

図２（ｂ）に示すように、反発力は、１２５℃で各時間放置した後の永久圧縮歪みを測定し、一般的な方法により測定した圧縮弾性率に対して、その割合を減じて算出した。また、図２（ｃ）に示すように、粘着力は、１２５℃で各時間放置した試料について、加圧して５０％圧縮した状態で引張り試験を行い、剪断接着力を測定した。

図２（ａ）の結果より、このシール材４は、高温放置の試験初期において反発力が支配的である。反発力は、高温放置が２０時間程度経過するまでは急激に減少するが、それ以上の時間になると徐々に減少していく。一方、粘着力は、高温放置の経過時間に従って、一定の割合で増大していく。このため、反発力と粘着力を合わせたシール力は、一定時間（図２（ａ）では５０時間）経過後は減少しない。

図２（ａ）に示す特性を有するシール材料４は、室温での使用初期にはＯリングと同じ反発力が支配的であり、この段階では粘着力が発現していないため、容器１と蓋２の繰り返し開閉が可能である。従って、この容器１と蓋２および電子回路部品を、繰り返し再利用して使用することも可能である。一方、高温で長時間連続使用すると、反発力は次第に減少していくものの、加えられた熱によって逆に粘着力が増大してくる。このため、全体としてのシール効果は、一定性能を確保することができる。

以上のようにして、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材４を用いた図１（ａ），（ｂ）に示す電子装置１０は、耐熱性と防水性に優れ、且つ容器１と蓋２の繰り返し開閉が可能で、容器１と蓋２および電子回路部品を再利用することができる電子装置とすることができる。

図３は、上記の代表的な組成を持つシール材４について、熱老化防止剤の種類を変えて評価した結果である。試験は、１５０℃の高温で７日間放置した後、図２（ｃ）に示す試験によって引張り強度を測定し、１２５℃で１００時間の場合の結果と比較して引張り強度保持率を調べた。図３からわかるように、熱老化防止剤として、フェノール系酸化防止剤を用いた試料１では、試験後の引張り強度保持率は４０％程度であった。これに対して、熱老化防止剤として、フェノール系酸化防止剤にヒンダードアミン系光安定剤やヒドラジン系金属不活性剤、あるいはイオウ系酸化防止剤を加えた試料２〜３は、いずれも９０％以上の引張り強度保持率を示し、熱老化はほとんどみられなかった。以上のように、上記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材４については、熱老化防止剤を適宜含有させることで、シール材４の耐熱性を最適化し向上させることができる。

図４は、従来のシリコーン接着材およびブチルゴムからなるシール材と上記本発明のシール材４を用いた電子装置について、容器１と蓋２の初期繰り返し開閉性と、高温作動および冷熱サイクルによるシール性能耐久試験結果をまとめたものである。従来のシリコーン接着材を用いた電子装置については、高温作動と冷熱サイクルによるシール性能耐久試験については良好な結果が得られるものの、接着材であるため、容器１と蓋２の繰り返し開閉性は得られない。一方、従来のブチルゴムからなるシール材を用いた電子装置については、容器１と蓋２の繰り返し開閉性については一部可能であるが、高温作動と冷熱サイクルによるシール性能耐久試験では、耐熱性が低く、短時間でシール性能が得られなくなってしまう。これに対して、発明品のポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材４を用いた電子装置では、容器１と蓋２の繰り返し開閉性と、高温作動と冷熱サイクルによるシール性能耐久試験でのどちらにおいても、良好な結果が得られた。

以上より、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材を用いた電子装置は、電子回路部品を収容する容器と蓋が前記シール材によってシールされる電子装置であって、耐熱性と防水性に優れ、且つ容器と蓋の繰り返し開閉が可能で、容器と蓋および電子回路部品を再利用することができる電子装置となっている。

上記の電子装置は、ケースに収納される電子回路部品が電子回路基板である場合に好適である。電子回路基板は大型であり、コネクタ等が組み込まれることもあって、ケースの容器と蓋のシール部が複雑形状になる場合も多い。上記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有するシール材は、固体としての弾性だけでなく、流体としての流動性を示す粘性により部材の表面に濡れることを兼ね備えている。従って上記のように、大型の電子回路基板を収容しケースのシール部が複雑形状となっても、シール材の濡れによる粘着性で容易にそれに対応することができる。

特に、上記の電子装置は、車のエンジンルーム内に搭載される場合に好適である。車のエンジンルーム内に搭載される電子装置については、車室内に搭載される電子装置と異なり耐熱性と防水性が要求されるが、上記の電子装置は高い耐熱性と防水性を有しており、このような用途にも適用することができる。

本発明の電子装置の要部であるシール部の断面模式図であり、（ａ）はシール前の様子を示し、（ｂ）はシール後の様子を示す。 （ａ）はシール材のシール効果を評価した結果であり、（ｂ）は反発力の測定方法を示し、（ｃ）は粘着力の測定方法を示す。 シール材について、熱老化防止剤の種類を変えて評価した結果である。 従来品と発明品について、容器と蓋の初期繰り返し開閉性と、高温作動および冷熱サイクルによるシール性能耐久試験結果をまとめたものである。

符号の説明

１ 容器
１ａ 凹部
２ 蓋
２ａ 凸部
３ ケース
４ シール材
１０ 電子装置

Claims (7)

1. 電子回路部品と、当該電子回路部品を収容する容器と蓋からなるケースと、前記容器と蓋の間に介在するシール材とを有する電子装置であって、
   前記シール材が、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーをベースとし、プロセスオイルと粘着付与樹脂を含有することを特徴とする電子装置。
2. 前記容器に前記シール材が保持され、
   前記蓋と前記容器に保持されたシール材を機械的な結合構造を用いて圧縮変形することで、前記容器と蓋の間がシールされることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記シール材が、熱老化防止剤を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
4. 前記熱老化防止剤が、フェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系光安定剤、ヒドラジン系金属不活性剤、イオウ系酸化防止剤、リン系酸化防止剤のいずれか、もしくはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
5. 前記ケースの材質が、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムダイキャスト材、マグネシウム（Ｍｇ）、シンジオタクチク・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレン・サルファイト（ＰＰＳ）、ポリブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）のいずれか、およびそれらに塗装を付着したものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子装置。
6. 前記電子回路部品が、電子回路基板であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子装置。
7. 前記電子装置が、車のエンジンルーム内に搭載されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子装置。

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