JP2016201436A - 電子装置の筐体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】実装面積を増やすことができ、これにより筐体自体を小型化することが可能な電子装置の筐体構造を提供する。【解決手段】電子装置１の筐体構造は、複数の第１リードフレームである下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７）を備え、下リードフレームに所定の電子部品が実装されたハウジング部１０と、複数の第２リードフレームである上リードフレーム（２００、２０１、２０２）を備え、上リードフレームに所定の電子部品が実装され、ハウジング部１０を覆う蓋部２０と、を有し下リードフレームの一部と、上リードフレームの一部が、互いに電気的に接続されて構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置の筐体構造に関する。

従来の技術として、下ケースと上ケースをスナップフィット結合する電子装置の筐体構造であって、任意の回路基板と結合部位の配置に対応できる電子装置の筐体構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、この電子装置の筐体構造は、下ケースおよび上ケースの側面にスナップフィット結合するための結合部位が設けられ、下ケースおよび上ケースの少なくとも一方の結合部位の周りに、スリットが形成されてなる電子装置の筐体構造である。下ケースおよび上ケースの側面と回路基板の端部の間で、結合部位およびスリットを取り囲むようにして下囲い壁および上囲い壁が設けられ、下囲い壁と上囲い壁の端部同士が隣接するように構成されてなる電子装置の筐体構造とされている。

特開２０１１−２１０８８２号公報

しかし、特許文献１の電子装置の筐体構造によれば、電子部品は下ケースにのみ配置、実装されているので、実装面積を増やすことができないという問題があった。また、このために筐体自体を小型化することが難しいという問題もあった。

従って、本発明の目的は、実装面積を増やすことができ、これにより筐体自体を小型化することが可能な電子装置の筐体構造を提供することにある。

［１］上記目的を達成するため、複数の第１リードフレームを備え、前記第１リードフレームに所定の電子部品が実装されたハウジング部と、複数の第２リードフレームを備え、前記第２リードフレームに所定の電子部品が実装され、前記ハウジング部を覆う蓋部と、を有し前記第１リードフレームの一部と、前記第２リードフレームの一部が、互いに電気的に接続されて構成されることを特徴とする電子装置の筐体構造を提供する。

［２］前記第１リードフレームの一部と、前記第２リードフレームの一部とは、プレスフィットにより接続されることを特徴とする上記［１］に記載の電子装置の筐体構造であってもよい。

［３］また、前記ハウジング部と前記蓋部とは、レーザ溶着により一体的に固定されて構成されることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の電子装置の筐体構造であってもよい。

本発明によれば、実装面積を増やすことができ、これにより筐体自体を小型化することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係る電子装置の筐体構造の全体斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る電子装置の筐体構造の図１で示す断面図であり、図２（ａ）は、蓋部の断面図、図２（ｂ）は、ハウジング部の断面図、図２（ｃ）は、蓋部とハウジング部をレーザ溶着により一体的に組み立てた断面図である。 図３（ａ）は、下リードフレームの一端部に形成されたプレスフィット部の形状図であり、図３（ｂ）は、上リードフレームの一端部に形成された嵌合穴部の形状図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る電子装置の外観斜視図である。

（本発明の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る電子装置１の筐体構造の全体斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係る電子装置１の筐体構造の図１で示す断面図であり、図２（ａ）は、蓋部の断面図、図２（ｂ）は、ハウジング部の断面図、図２（ｃ）は、蓋部とハウジング部をレーザ溶着により一体的に組み立てた断面図である。なお、図２において、電子部品（３１０〜３３０、４１０〜４３０）は、断面とせずに図示している。

本発明の実施の形態に係る電子装置１の筐体構造は、複数の第１リードフレームである下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７）を備え、下リードフレームに所定の電子部品が実装されたハウジング部１０と、複数の第２リードフレームである上リードフレーム（２００、２０１、２０２）を備え、上リードフレームに所定の電子部品が実装され、ハウジング部１０を覆う蓋部２０と、を有し下リードフレームの一部と、上リードフレームの一部が、互いに電気的に接続されて構成されている。

本発明の実施の形態に係る電子装置１の筐体構造は、ハウジング部１０に備えられた下リードフレームに電子部品を実装、配線すると共に、蓋部２０にも上リードフレームを備えて電子部品を実装、配線するものとしている。すなわち、筐体本体であるハウジング部１０のみならず、上側筐体である蓋部２０にも電子部品を実装、配線し、ハウジング部１０と蓋部２０を一体にすることにより電子装置１を形成している。このハウジング部１０と蓋部２０を一体にする構造において、下リードフレームと上リードフレームをプレスフィットにより電気的に接続する筐体構造としている。

また、蓋部２０がハウジング部１０を覆うように、両者が一体的に固定される。ハウジング部１０と蓋部２０との固定方法は、種々の固定方法が可能である。例えば、スナップフィット固定、接着固定、ネジ固定等が可能であるが、本実施の形態では、レーザ溶着による方法で固定される形態により説明する。

（ハウジング部１０）
図１、図２（ｂ）に示すように、ハウジング部１０は、内部に収容部１０ａを備えた概略箱形状とされ、上部には蓋部２０と上下方向に当接する上面１０ｂ、蓋部２０と嵌合して位置決めをする段部１０ｃが形成されている。また、ハウジング部１０には、下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４）の一端側が外部と接続可能に露出し、この下リードフレームを囲むように形成された枠部１０ｄが形成されている。

ハウジング部１０は、後述する下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７）をインサート部品として、樹脂により一体にインサート成型して形成されている。

前述したように、ハウジング部１０は蓋部２０とレーザ溶着により固定される。レーザ溶着法とは、例えば、熱可塑性樹脂からなる透過側と吸収側の樹脂を合わせた界面に、透過側の蓋部２０の上面からレーザを照射し、吸収側のハウジング部１０がレーザを吸収することで高温となり、両者が溶融して溶融池（溶融プール）を形成し、両者を溶着させる方法である。

吸収側となるハウジング部１０は、例えば、レーザを吸収する色材を含有する非晶性樹脂及び結晶性樹脂が用いられる。例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等の非晶性樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の結晶性樹脂が用いられる。レーザを吸収する色材は、顔料及び染料の組み合わせが好ましい。これは、顔料は、レーザを吸収及び散乱させるので、吸収しすぎて局所的に異常な発熱が起こる可能性があり、染料は、レーザの吸収が弱く十分に発熱しない可能性があるからである。

（蓋部２０）
蓋部２０は、図１、図２（ｃ）に示すように、ハウジング部１０の上部を覆うように固定される。これにより、例えば、ハウジング部１０と蓋部２０が一体とされた筐体５を密封状態とすることができる。

蓋部２０は、ハウジング部１０の上部を覆うだけでなく、電子部品が実装され、ハウジング部１０の電子部品と電気的に接続される機能を備えている。これにより、２層構造の筐体構造を有する筐体構造が可能となる。

図１、図２（ａ）に示すように、蓋部２０は、概略板状とされ、下面２０ａには上リードフレーム（２００、２０１、２０２）が配置され、上リードフレームをインサート部品として、樹脂により一体にインサート成型して形成されている。周囲には、ハウジング部１０の段部１０ｃと嵌合する段部２０ｂが形成されている。

下面２０ａの一部には、凹部２０ｃが形成されている。この凹部２０ｃは、後述する上リードフレーム（２００、２０１、２０２）の穴部２００ｂに対応して形成されたもので、下リードフレーム（１０５、１０６、１０７）のプレスフィット部が挿入されて嵌合した場合にプレスフィット部の先端部が下面２０ａと干渉しないための逃げ穴である。また、凹部２０ｃの段部２０ｂ側には上リードフレーム（２００、２０１、２０２）を受ける下面２０ａと連続する面２０ｄが形成されている。これにより、上リードフレーム（２００、２０１、２０２）と下リードフレーム（１０５、１０６、１０７）がプレスフィットする場合でも、上リードフレーム（２００、２０１、２０２）が撓むことなく連結することができる。

透過側となる蓋部２０の樹脂は、例えば、レーザをほとんど吸収せずに透過させる樹脂を用いることが好ましい。例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等の非晶性樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の結晶性樹脂が用いられる。また、色材は、例えば、レーザを透過させる染料が用いられる。

（下リードフレーム）
下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７）は、ハウジング部１０と一体に成型されるインサート部品である。例えば、下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７）は、多数個取り可能な導電性基板素材を細長い板状に打ち抜くことで一括して形成された細長い板材からなる。下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７）の材質としては、例えば、銅や銅合金等の導電性を有する金属材料などが用いられる。下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７）の表面には、例えば錫、ニッケル、金や銀等の金属材料によりメッキ処理が施されてもよい。

図１、２、４に示すように、下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４）は、その一端側がハウジング部１０の枠部１０ｄ側に突出して、外部コネクタ（図示省略）と結合するオス側コネクタとしてのリード端子の機能を有する。一方、下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４）の他端側は、ハウジング部１０の収容部１０ａ側に配置される。図１に示すように、下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４）の各他端側は、実装される電子部品（３００、３１０，３２０、３３０）等の部品配置に合わせて、プレス加工等により、所定の形状で加工されている。

図１、２に示すように、下リードフレーム（１０５、１０６、１０７）は、その一端側が蓋部２０側へ向けて立設するように折り曲げ加工されている。また、その一端部は、プレスフィット部として形成されている。一方、下リードフレーム（１０５、１０６、１０７）の各他端側は、実装される電子部品（３００、３１０，３２０）等の部品配置に合わせて、プレス加工等により、所定の形状で加工されている。

図３（ａ）は、下リードフレームの一端部に形成されたプレスフィット部の形状図である。プレスフィット部の形状は、各下リードフレーム（１０５、１０６、１０７）において同一形状であるので、以下においては、リードフレーム１０５のプレスフィット部の形状について説明する。

プレスフィット部は、ストレート形状であるリード部１０５ａの幅方向に拡大し縮小する膨らみを呈する嵌合部１０５ｂと、嵌合部１０５ｂの先端に形成されて上リードフレームの穴部への挿入を容易にするための先端部１０５ｃとから構成されている。

嵌合部１０５ｂは、嵌合部１０５ｂの中に貫通穴部１０５ｄが形成され、リード部１０５ａと先端部１０５ｃとの間に幅方向に拡大して膨らみ縮小する二股部１０５ｅに形成されている。この嵌合部１０５ｂの幅寸法ｗ１は、リード部１０５ａの幅寸法ｗ０よりも大きく設定されている。また、後述する上リードフレームの穴部２００ｂの長手方向の穴寸法ｗ２よりも大きく設定されている。これにより、穴部２００ｂとの嵌合は、しまりばめとなる。

先端部１０５ｃの幅寸法ｗ３は、嵌合部１０５ｂの幅寸法ｗ１よりも小さく設定され、これにより、上リードフレームの穴部への挿入を容易にすることができる。また、先端部１０５ｃの角部は、図３（ａ）に示すように、Ｒ（アール）加工やＣ（面取り）加工を施すことにより、上リードフレームの穴部への挿入をより容易にすることができる。

下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７）の板厚ｔ（＝ｈ１）は、一定寸法とされている。すなわち、所定の呼び寸法の板厚の板材からプレス加工により切断、折り曲げ加工により所定の形状に形成されるので、板厚ｔ＝ｈ１は、一定寸法である。

（上リードフレーム）
上リードフレーム（２００、２０１、２０２）は、ハウジング部１０と一体に成型されるインサート部品である。例えば、上リードフレーム（２００、２０１、２０２）は、多数個取り可能な導電性基板素材を細長い板状に打ち抜くことで一括して形成された細長い板材からなる。上リードフレーム（２００、２０１、２０２）の材質としては、例えば、銅や銅合金等の導電性を有する金属材料などが用いられる。上リードフレーム（２００、２０１、２０２）の表面には、例えば錫、ニッケル、金や銀等の金属材料によりメッキ処理が施されてもよい。

図１、２に示すように、上リードフレーム（２００、２０１、２０２）の一端側は、蓋部２０の下面２０ａに配置される。図１に示すように、上リードフレーム（２００、２０１、２０２）の各一端側は、実装される電子部品（４００、４１０，４２０）等の部品配置に合わせて、プレス加工等により、所定の形状で加工されている。

図１、２、３（ｂ）に示すように、上リードフレーム（２００、２０１、２０２）の各他端側は、下リードフレーム（１０５、１０６、１０７）のプレスフィット部が挿入されて嵌合するための貫通した穴部２００ｂが形成されている。この穴部２００ｂは、上リードフレーム（２００、２０１、２０２）のリード部２００ａの他端側に位置する。

図３（ｂ）に示すように、下リードフレーム１０５の穴部２００ｂは、貫通した角穴に形成されており、長手方向の穴寸法ｗ２、短手方向の穴寸法ｈ２とされている。ここで、穴寸法ｗ２は、プレスフィット部の嵌合部１０５ｂの幅寸法ｗ１よりも小さく設定されている。これにより、プレスフィット部との嵌合は、しまりばめとなる。

一方、下リードフレーム１０５の穴部２００ｂの短手方向の穴寸法ｈ２は、プレスフィット部の板厚ｔ＝ｈ１と略同一とされている。プレスフィット部を穴部２００ｂに挿入しやすくするために、穴寸法ｈ２＞プレスフィット部の板厚ｔ＝ｈ１であるすきまばめとするのが好ましいが、その他の中間ばめ等であっても挿入可能な範囲であればよい。

なお、上リードフレーム（２００、２０１、２０２）の板厚は、一定寸法とされている。すなわち、所定の呼び寸法の板厚の板材からプレス加工により切断、折り曲げ加工により所定の形状に形成されるので、板厚は、一定寸法である。

（電子部品）
図１、２に示すように、所定の電子部品が下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７）及び上リードフレーム（２００、２０１、２０２）に対して実装されている。電子部品としては、センサ、ＩＣ、ＦＥＴ、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、ダイオード等の種々のものが実装可能である。センサは、例えば、ＭＲセンサが挙げられ、これが実装されることにより、電子装置１はセンサ装置として機能することになる。また、回路配線が銅箔等によりパターニングされた通常の回路基板に実装されるのと同等の電子部品が、各リードフレームに対して実装可能とされる。

各電子部品（３００、３１０，３２０、３３０、４００、４１０，４２０）は、各リードフレームに対して、ばんだ付けにより電気的に接続される。また、センサ、ＩＣ等は、ベアチップを実装して、ワイヤボンディングにより各リードフレームに対して電気的に接続するようにしてもよい。また、抵抗、コンデンサ、ダイオード等は、導電性接着剤により各リードフレームに対して電気的に接続することも可能である。

図１に示した電子部品の実装例は、電子部品３００としてＳＯＰ８ＰのＩＣ内蔵のＭＲセンサを下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７）に対してばんだ付けにより実装した磁気センサ装置の実装例である。

（電子装置１の製造工程）
図２で示す、図２（ａ）の蓋部の断面図、図２（ｂ）のハウジング部の断面図、図２（ｃ）の蓋部とハウジング部をレーザ溶着により一体的に組み立てた断面図、により順に説明する。

図２（ａ）で示すように、蓋部２０を、上リードフレーム（２００、２０１、２０２）をインサート部品として、樹脂により一体にインサート成型して形成する。これに、電子部品（４００、４１０，４２０）を配置して、はんだ付け等により実装する。

図２（ｂ）で示すように、ハウジング部１０を、下リードフレーム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７）をインサート部品として、樹脂により一体にインサート成型して形成する。これに、電子部品（３００、３１０，３２０、３３０）を配置して、はんだ付け等により実装する。

次に、図２（ｃ）で示すように、電子部品が実装されたハウジング部１０と蓋部２０を、段部１０ｃと段部２０ｂで位置決めしながら、一体化する。このとき、ハウジング部１０の各プレスフィット部の先端部（１０５ｃ、１０６ｃ、１０７ｃ）が上リードフレームの各穴部（２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂ）に挿入され、さらに挿入されることにより、各プレスフィット部の嵌合部（１０５ｂ、１０６ｂ、１０７ｂ）が上リードフレームの各穴部（２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂ）にしまりばめにより嵌合する。

すなわち、図３（ａ）で示す嵌合部１０５ｂは、上リードフレームの穴部２００ｂに嵌合する。ここで、嵌合部１０５ｂの幅寸法ｗ１は、穴部２００ｂの穴寸法ｗ２よりも大きく設定されている。これにより、嵌合することにより、プレスフィット部の二股部１０５ｅが貫通穴部１０５ｄの方向に弾性的に撓んだ状態で穴部２００ｂと当接する。これにより、上リードフレーム（２００、２０１、２０２）と下リードフレーム（１０５、１０６，１０７）は、電気的及び機械的に接続される。なお、上リードフレーム（２００、２０１、２０２）と下リードフレーム（１０５、１０６，１０７）は、少なくとも電気的に接続された状態であればよい。

図２（ｃ）で示す状態で、上方向からレーザを照射してレーザ溶着する。ハウジング部１０側の樹脂がレーザを吸収することで高温となり、ハウジング部１０と蓋部２０の両者が溶融して溶融池（溶融プール）を形成し、ハウジング部１０と蓋部２０が溶着する。

上記のような工程により、ハウジング部１０と蓋部２０が一体化して２層構造の筐体構造となる。ハウジング部１０と蓋部２０からなる筐体５には、所定の電子部品が各リードフレームに電気的に接続されている。また、リードフレームの一部は、外部コネクタと接続可能な状態に形成されている。したがって、上記のような工程により、電子装置１、及び電子装置１の筐体構造が形成される。

（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る電子装置の筐体構造によれば、以下のような効果を有する。
（１）蓋部２０は、ハウジング部１０の上部を覆うだけでなく、電子部品が実装され、ハウジング部１０の電子部品と電気的に接続される機能を備えている。すなわち、２層構造の筐体構造を有する筐体構造が可能となる。これにより、蓋部２０側にも回路を形成することが可能になり、実装面積を増やすことが可能になる。
（２）また、蓋部２０側にも回路を形成し、部品を実装することにより、電子装置の小型化が可能になる。
（３）ハウジング部１０と蓋部２０とを、リードフレームのプレスフィットにより接続するので、確実に電気的に接続できる。これにより、はんだ付け等の工程が不要であり、あるいは、コネクタやワイヤハーネスによる接続が不要であり、簡単の構成でハウジング部１０と蓋部２０とを電気的に接続可能となる。
（４）ハウジング部１０と蓋部２０とを、レーザ溶着により接着する。これにより、筐体内部の電子部品等を封止することが可能となる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…電子装置
５…筐体
１０…ハウジング部
１０ａ…収容部
１０ｂ…上面
１０ｃ…段部
１０ｄ…枠部
２０…蓋部
２０ａ…下面
２０ｂ…段部
２０ｃ…凹部
１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７…下リードフレーム
１０５ａ、１０６ａ，１０７ａ…リード部
１０５ｂ、１０６ｂ，１０７ｂ…嵌合部
１０５ｃ、１０６ｃ，１０７ｃ…先端部
１０５ｄ、１０６ｄ，１０７ｄ…貫通穴部
１０５ｅ、１０６ｅ，１０７ｅ…二股部
２００、２０１、２０２…上リードフレーム
２００ａ、２０１ａ、２０２ａ…リード部
２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂ…穴部
３００、３１０，３２０、３３０、４００、４１０，４２０…電子部品

Claims (3)

1. 複数の第１リードフレームを備え、前記第１リードフレームに所定の電子部品が実装されたハウジング部と、
   複数の第２リードフレームを備え、前記第２リードフレームに所定の電子部品が実装され、前記ハウジング部を覆う蓋部と、を有し
   前記第１リードフレームの一部と、前記第２リードフレームの一部が、互いに電気的に接続されて構成されることを特徴とする電子装置の筐体構造。
2. 前記第１リードフレームの一部と、前記第２リードフレームの一部とは、プレスフィットにより接続されることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の筐体構造。
3. 前記ハウジング部と前記蓋部とは、レーザ溶着により一体的に固定されて構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置の筐体構造。

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