JP2009277881A - 電子機器及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】厚さ方向に開口する開口部21を有するケース3と、その底壁部23に対向配置されて開口部21を覆う基板7と、ケース3及び基板7によって画成される内部空間V1に充填される封止樹脂と、を備え、基板7に、その厚さ方向に貫通して封止樹脂を内部空間V1に充填するための注入口47が形成され、底壁部23が、基板7に対向して基板7からの距離が相互に異なる2つの底面23a,23bと、これら2つの底面23a,23bを連結する段差面23cとを有し、該段差面23cが、内部空間V1側に突出するように凸曲面に形成され、注入口47が、ケース3の厚さ方向に沿って凸曲面に対向配置されている電子機器1を提供する。
【選択図】図2
Description
また、従来の電子機器には、例えば図8に示すように、開口部65を有するケース(筐体)63の底壁部に対して基板61の面が対向配置されるように、また、ケース63の開口部65を覆うように基板61を配置したものがある(特許文献2参照)。この種の電子機器では、ケース63と基板61とで画成される内部空間に樹脂を充填することで、特許文献1に記載の電子機器よりも薄く形成できる利点を有する。
一方、特許文献2に記載されている電子機器では、ケース63の開口部65を覆うように基板61が配置されているため、ケース63内の樹脂が高温状態となって膨張しても、その応力は基板61の厚さ方向に作用することから、当該応力が電子部品にかかることを抑制できる。
しかしながら、従来では、このような構造の電子機器における最適な樹脂の充填手法が提案されておらず、無策に樹脂を充填すると封止樹脂中にボイドが発生しやすい、という問題がある。このため、実際には時間をかけてゆっくりと樹脂を流し込まざるを得ず、電子機器の製造効率向上を図ることができない、という問題がある。
この発明に係る電子機器の製造方法によれば、前述したように、樹脂が凸曲面によって底壁部の第1底面側に導かれるため、第1底面側の内部空間に樹脂を充填することができる。なお、第1底面側の内部空間に注入された樹脂の液面が底壁部の第2底面と同じ高さになると、凸曲面は樹脂によって覆い隠されるため、第1底面及び第2底面の両方に樹脂が注入されていくことになる。したがって、内部空間に対する樹脂の充填に偏りが生じることを防いで、封止樹脂中にボイドが発生することを防止できる。
そして、電子機器の製造に際して内部空間に注入される樹脂は、第1底面側の内部空間に注入された樹脂の液面が第2底面と同じ高さになるまで、凸曲面によって第1底面側の内部空間に導かれるため、樹脂の注入速度を低く設定しなくても、封止樹脂中にボイドが発生することを防止できる。すなわち、ボイドの発生を防止しながら、電子機器の製造効率向上を図ることが可能となる。
図1〜3に示すように、この実施形態に係る電子機器1は、ケース3と、ケース3内に収容される複数の電子部品5A,5Bを搭載した基板7と、を備えている。
ケース3は、電子部品5A,5Bと電気的に接続される複数の端子11を備えた1次部材としてのコネクタ部13と、電子部品5A,5Bを収容する2次部材としての収容部15とから構成されており、これらは樹脂を用いた多重成形によって一体に成形されている。
なお、基板7は開口部21の大半を覆うように配置されているが、基板7の搭載面7aの周縁と収容部15の側壁25との間には微小な隙間が形成されているため、開口部21は完全には塞がれていない。
すなわち、収容部15の底壁部23は、基板7に対向して基板7からの距離が相互に異なる2つの底面23a,23bと、これら2つの底面23a,23bを連結する段差面23cとを有している。これら2つの底面23a,23b及び段差面23cは、収容部15及びコネクタ部13の配列方向に沿って並べて配置されており、それぞれ配列方向の直交方向に延びるように形成されている。
そして、搭載面7aからの高さ寸法が大きい第1電子部品5Aは、基板7までの距離が長い方の底面23a(以下、第1底面23aと呼ぶ)に対向するように配され、搭載面7aからの高さ寸法が小さい第2電子部品5Bは、基板7までの距離が短い方の底面23b(以下、第2底面23bと呼ぶ)に対向するように配されている。
なお、底壁部23は、これら2つの底面23a,23b及び段差面23cに倣った形状に形成されている、すなわち、底壁部23の厚さ寸法は2つの底面23a,23b及び段差面23cにわたってほぼ同一に形成されており、第2底面23bにおける収容部15の厚さ寸法が、第1底面23aにおける厚さ寸法よりも薄く形成されている。また、凸曲面23cにおける底壁部23の外面は収容部15の外側から窪むように形成されている。このように底壁部23を構成することで収容部15の薄型化が図られている。
このように構成することで、アウターハウジング31に外力が加わった際に、その応力を収容部15へ分散することができるため、アウターハウジング31と収容部15とを個別に製造して組み合わせる構造と比較して、前述した外力による影響を低減することができる。
インナーハウジング35の一方の壁部37は、収容部15の開口孔29を塞ぐように配置されており、他方の壁部38は収容部15の第1底面23aに密着するように配置されている。このようにインナーハウジング35を形成・配置することで、収容部15の開口孔29が軸となるようにコネクタ部13に斜め上方から外力が加わっても、その外力を他方の壁部38との密着によって収容部15の第1底面23aに分散させることができる。
そして、基板7には、その厚さ方向に貫通して前述の封止樹脂を内部空間V1に充填するための注入口47が形成されている。この注入口47は、収容部15の厚さ方向に沿って凸曲面23cに対向するように配置されている。具体的には、図4に示すように、注入口47の中心軸線O1に対する凸曲面23cの接線T1の傾斜角度θが45°となる凸曲面23cの位置に注入口47の中心軸線O1が交差するように、注入口47と凸曲面23cとの相対位置が設定されている。なお、本実施形態において、注入口47は平面視円形状に形成されており(図1参照)、その中心軸線O1は収容部15の厚さ方向に延びる線とされている。
また、注入口47は、図1に示すように、凸曲面23cのうち基板7の面方向の周縁から最も離れた部分に対向するように形成されている。なお、図示例においては、注入口47が基板7の面方向の略中央に形成されているが、少なくとも平面視で凸曲面23cが延びる方向の中間位置に対向する位置に配置されていればよい。
その後、インナーハウジング35に形成された複数の圧入孔43に、複数の端子11の一端側を圧入によって挿通させる(端子取付工程)。以上によって、多重成形における1次部材としてのコネクタ部13の製造が終了する。
なお、コネクタ部13を金型内に配置する際には、コネクタ部13の一方の壁部37が収容部15の開口孔29に嵌合するように、また、他方の壁部38が収容部15の底壁部23に係合するように、金型に対するコネクタ部13の位置調整が図られる。さらに詳述すれば、コネクタ部13を金型内に配置する際には、収容部15の側壁25をなす樹脂材料が一方の壁部37に形成された突起39を取り囲むことができるように、また、収容部15の底壁部23をなす樹脂材料が他方の壁部38に形成された突出部(不図示)を取り囲むことができるように、金型に対するコネクタ部13の位置調整が図られる。
以上により、収容部15及びコネクタ部13からなるケース3の製造が終了する。
最後に、基板7の注入口47から内部空間V1に封止樹脂となる液状の樹脂を注入し(樹脂注入工程)、この樹脂が硬化して封止樹脂となることで、電子機器1の製造が完了する。
この結果、樹脂は第1底面23a側の内部空間V1に充填されることになる。そして、第1底面23a側の内部空間V1に注入された樹脂の液面が第2底面23bと同じ高さになると、凸曲面23cが樹脂によって覆い隠されるため、第1底面23a及び第2底面23bの両方に樹脂が注入されていくことになる。
この実験においては、第1底面23aの平坦面23dに対する第2底面23bの高さ位置が10mmに固定されている。また、凸曲面23cは、第2底面23bに対する凸曲面23cの開き角度が180°となるように、さらに、凸曲面23cの傾斜角度θが45°となる位置を含むように形成されている。また、樹脂の注入速度は12.5g/secに固定している。
上記条件の下で、曲率半径Rを1〜5mmの間で1mmずつ変化させ、さらに、各曲率半径Rにおいて様々な粘度の樹脂を用いて樹脂注入工程を実施する実験を行った。
また、様々な曲率半径Rに対して同一粘度の樹脂を注入した場合には、曲率半径Rが所定値よりも小さくなったところで、前述と同様に、封止樹脂中にボイドが発生することが確認された。すなわち、樹脂の粘度を一定とした場合、ボイドの発生を防止できる曲率半径Rには、最小値が存在する。
以上の結果を図6のグラフにまとめる。なお、このグラフにおける各プロット点は、各曲率半径Rにおける樹脂の粘度の上限値を示すと同時に、樹脂の各粘度における曲率半径Rの最小値を示している。
この結果について考察すると、樹脂の粘度が高くなる程樹脂の流れは鈍くなるが、凸曲面23cの曲率半径Rが大きく設定され、これによって2つの底面23a,23bの配列方向に沿う凸曲面23cの長さ寸法が延びることで、粘度の高い樹脂でも、その注入速度を変えることなく、確実に第1底面23a側の内部空間V1に導くことができる、と考えられる。
なお、図6のグラフによれば、粘度の低い樹脂を注入する場合には、曲率半径Rが小さくても樹脂を十分に第1底面23a側の内部空間V1に導くことができることが分かる。そして、曲率半径Rを小さくすると、2つの底面23a,23bの配列方向に沿う凸曲面23cの長さ寸法を短く設定することができるため、電子機器1の小型化を図ることができる。
そして、電子機器1の製造に際して内部空間V1に注入される液状の樹脂は、第1底面23a側の内部空間V1に注入された樹脂の液面が第2底面23bと同じ高さになるまで、凸曲面23cによって第1底面23a側の内部空間V1に導くことができる。このため、樹脂の注入速度を低く設定しなくても、内部空間V1に対する樹脂の充填に偏りが生じることを防いで、封止樹脂中にボイドが発生することを防止できる。すなわち、ボイドの発生を防止しながら、電子機器1の製造効率向上を図ることが可能となる。
また、注入口47を凸曲面23cのうち基板7の面方向の周縁から最も離れた位置に形成することで、樹脂の充填に偏りが生じることをさらに抑制できるため、内部空間V1が樹脂で満たされる前に基板7の面方向の周縁と収容部15の側壁25との隙間から外部に漏れ出ることを防止できる。
例えば、注入口47は平面視形状は、上記実施形態のように円形状に形成されることに限らず、楕円形状や多角形状等のように種々の形状に形成されていてよい。
また、凸曲面23cは、曲率半径Rが一定の円弧状に形成されることに限らず、例えば曲率半径が周方向に向けて変化する楕円状等の円弧に形成されていてもよい。
また、上記実施形態においては、コネクタ部13を製造する際に、インナーハウジング35の成形後に複数の端子11を圧入したが、例えば予め複数の端子11を所定の配列状態でインナーハウジング成形用の金型内に配置し、この金型内に樹脂を供給することでインナーハウジング35を成形してもよい。すなわち、インナーハウジング35及び端子11を備えるコネクタ部13は、インサート成形によって製造しても構わない。
3 ケース
7 基板
21 開口部
23 底壁部
23a 第1底面
23b 第2底面
23c 凸曲面(段差面)
47 注入口
R 曲率半径
V1 内部空間
Claims (5)
- 厚さ方向に開口する開口部を有するケースと、前記ケースの底壁部に対向配置されて前記開口部を覆う基板と、前記ケース及び前記基板によって画成される内部空間に充填される封止樹脂と、を備え、
前記基板に、その厚さ方向に貫通して前記封止樹脂を前記内部空間に充填するための注入口が形成され、
前記底壁部が、前記基板に対向して当該基板からの距離が相互に異なる2つの底面と、これら2つの底面を連結する段差面とを有し、
該段差面が、前記内部空間側に突出するように凸曲面に形成され、
前記注入口が、前記厚さ方向に沿って前記凸曲面に対向配置されていることを特徴とする電子機器。 - 前記注入口が、前記凸曲面のうち前記基板の面方向の周縁から最も離れた部分に対向するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
- 前記凸曲面が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子機器。
- 前記凸曲面の曲率半径の最小値は、前記基板の注入口から注入されて前記封止樹脂となる液状の樹脂の粘度が高くなる程、大きくなるように設定されることを特徴とする請求項3に記載の電子機器。
- 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電子機器を製造する製造方法であって、
前記基板により前記ケースの開口部を覆った状態において、前記封止樹脂となる液状の樹脂を、前記基板の注入口から前記凸曲面に向けて注入することを特徴とする電子機器の製造方法。
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