JP2017117762A - 電子機器およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】水溶性切削油に対する耐性の高い電子機器およびその製造方法を提供する。【解決手段】電子機器（１００）は、本体部（１）と、リード線（１３）、絶縁部（１２）、および外被部（１１）を有するケーブル（１０）と、絶縁部（１２）を被覆する第１封止部（２０）と、第１封止部（２０）を封止する第２封止部（２１）とを有し、絶縁部（１２）は、外被部（１１）よりも水溶性切削油に耐性の高い材料で形成されており、第１封止部（２０）は、絶縁部（１２）に対して第２封止部（２１）よりも密着性の高い材料で形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器およびその製造方法に関し、より詳しくは、水溶性切削油に対する耐性の高い電子機器およびその製造方法に関する。
コネクタやセンサ等の産業機械用途の電子機器は、機械油等の液体に晒される環境で使用される。そのため、このような電子機器においては、電子機器としての機能を有する本体部内へ機械油等の液体が浸入してしまうことを防止する必要が有る。
例えば、特許文献１には、本体部と、本体部に電気信号を伝送するケーブルと、ケーブルを被覆するジャケットとを備える電子機器が開示されている。特許文献１に記載されている電子機器は、ジャケットとして、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）樹脂に熱可塑性エラストマを添加した材料を用いることで、電子機器の屈曲性、耐油性、および機械油等の液体の浸入防止性を向上させている。
特開２０１０−２７７７４８号公報（２０１０年１２月９日公開）
しかしながら、特許文献１に記載されている電子機器は、ジャケット自体、あるいはケーブルとジャケットとの界面から浸入する液体に対する浸入防止性は高いものの、ケーブル自体から浸入する液体については考慮されていないという問題がある。
具体的には、特許文献１に記載されているケーブルの外被部は、ポリ塩化ビニル樹脂あるいはポリウレタン樹脂で構成されている。このような樹脂は安価であるが、機械油の一種である水溶性切削油に対する耐性が高くない。そのため、使用時に、ケーブルの外被部が劣化することで、ケーブル自体から水溶性切削油が浸入することがある。ここで、特許文献１に記載されている電子機器では、ケーブルの中に設けられたリード線と、ジャケットとの密着性については考慮されていない。そのため、ケーブルの外被部から浸入した水溶性切削油は、ケーブルの中に設けられたリード線を伝って本体部まで浸入してしまい、電子機器の接点の絶縁抵抗の低下や、接触不良等が発生してしまう虞がある。
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、水溶性切削油に対する耐性の高い電子機器およびその製造方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明に係る電子機器は、電子機器としての機能を有する本体部と、先端部が前記本体部内に配置され、前記本体部に接続しているケーブルとを有する電子機器であって、前記ケーブルは、リード線と、前記リード線を被覆する絶縁部と、前記絶縁部を被覆する外被部とを有し、前記絶縁部は、前記外被部の前記先端部側の端面から前記先端部側に突出するとともに、前記外被部よりも水溶性切削油に耐性の高い材料で形成されており、前記電子機器は、前記端面から突出している前記絶縁部を封止する第１封止部と、前記第１封止部を封止し、前記本体部および前記外被部に接触する第２封止部とを有し、前記第１封止部は、前記絶縁部に対して前記第２封止部よりも密着性の高い材料で形成されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、リード線が、外被部よりも水溶性切削油に耐性の高い材料である絶縁部により被覆されているため、外被部が劣化し、水溶性切削油が外被部から浸入したとしても、リード線と水溶性切削油とが接触してしまうことを防止することができる。また、絶縁部に対して第２封止部よりも密着性の高い材料である第１封止部により、外被部の端面から突出している絶縁部が封止されていることにより、水溶性切削油が外被部と絶縁部との間の界面を伝って本体部内へ浸入してしまうことも防止することができる。さらに、第２封止部により、第１封止部が封止されていることにより、第１封止部と外被部との界面からの水溶性切削油の浸入も防止することができる。これにより、水溶性切削油に対する耐性の高い電子機器を提供することが可能となる。なお、リード線は、少なくとも導体からなる導線を含んでいればよく、導線と絶縁部との間に被覆部を有していてもよい。
また、本発明に係る電子機器において、前記第１封止部は、前記外被部の前記端面を封止していてもよい。
上記の構成によれば、第１封止部が、外被部の先端部側の端面を封止していることにより、第１封止部は、当該端面における外被部と絶縁部との界面を封止することとなる。そのため、より水溶性切削油に対する耐性の高い電子機器を提供することが可能となる。
また、本発明に係る電子機器において、前記第１封止部は、前記リード線の前記先端部側の端部を封止していてもよい。
上記の構成によれば、リード線の先端部側の端部が封止されていることにより、本体部内に水溶性切削油が浸入したとしても、リード線や端子と水溶性切削油が接触を防止することができる。そのため、水溶性切削油に対する耐性の高い電子機器を提供することが可能となる。
また、本発明に係る電子機器において、前記第２封止部は、前記外被部に対して前記第１封止部よりも密着性の高い材料で形成されていてもよい。
上記の構成によれば、第２封止部が第１封止部よりも外被部に対して密着性の高い材料で形成されていることにより、外被部と第２封止部との界面の密着性が向上し、第２封止部と外被部との界面からの水溶性切削油の浸入を防止することができる。
また、本発明に係る電子機器において、前記絶縁部を構成する材料は、フッ素系樹脂であり、前記第１封止部を構成する材料はポリアミド系樹脂であってもよい。
上記の構成によれば、絶縁部を構成する材料を水溶性切削油に対する耐性の高いフッ素樹脂とし、第１封止部をフッ素樹脂に対して密着性の高いポリアミド樹脂とすることで、水溶性切削油に対する耐性の高い電子機器を提供することが可能となる。
また、本発明に係る電子機器において、前記外被部を構成する材料は、ポリ塩化ビニル樹脂であり、前記第２封止部を構成する材料は、ポリブチレンテレフタラート樹脂であってもよい。
上記の構成によれば、外被部としては安価な材料であるポリ塩化ビニル樹脂を用い、第２封止部としてポリ塩化ビニル樹脂に対して密着性がよく、また水溶性切削油に対して耐性の高いポリブチレンテレフタラート樹脂を用いることで、水溶性切削油に対して耐性の高い電子機器を安価に提供することが可能となる。
また、本発明に係る電子機器の製造方法は、電子機器としての機能を有する本体部と、先端部が前記本体部内に配置され前記本体部に接続しているケーブルとを有する電子機器の製造方法であって、前記本体部内に、リード線と、前記リード線を被覆する絶縁部と、前記絶縁部を被覆する外被部とを有する前記ケーブルの先端部を配置する工程と、前記外被部の前記先端部側の端面から前記先端部側に突出している絶縁部を封止する第１封止部を形成する工程と、前記第１封止部を封止し、かつ、前記本体部および前記外被部に接触する第２封止部を形成する工程とを含み、前記絶縁部は、前記外被部よりも水溶性切削油に耐性の高い材料で形成されており、前記第１封止部は、前記絶縁部に対して第２封止部よりも密着性の高い材料で形成されている。
上記の構成によれば、水溶性切削油に対する耐性の高い電子機器の製造方法を提供することができる。
本発明によれば、水溶性切削油に対する耐性の高い電子機器およびその製造方法を提供することができる。
（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施形態に電子機器の外観を示す平面図である。 図１の（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１の（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１に示す電子機器の製造方法における一工程を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１に示す電子機器の製造方法における組み付け工程を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１に示す電子機器の製造方法における第１封止工程を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１に示す電子機器の製造方法における第２封止工程を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照し詳細に説明する。
〔電子機器の構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係る電子機器１００の外観を示す平面図であり、（ａ）は正面図を、（ｂ）は側面図を示している。また、図２は、図１の（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図であり、図３は、図１の（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。
図１〜３に示すように、電子機器１００は、電子機器１００としての機能を有する本体部１と、先端部１０ａが本体部１内に配置され、本体部１と電気的に接続しているケーブル１０と、第１封止部２０と、第２封止部２１とを有する。
本体部１とは、その部分が無ければ電子機器１００としての機能を果たし得なくなる部分をいう。例えば電子機器１００がコネクタである場合には、本体部１は、接続端子を内蔵している部分であり、電子機器１００がセンサである場合には、基板等が実装されている部分を指す。ここで、コネクタやセンサ等の電子機器１００は、例えば自動車工場等、高温多湿の環境下で、ワックス、水溶性切削油等の工作機械油、および洗浄液等の液体に長時間晒されるという過酷な状況下で使用される。そのため、本体部１の機能を十分に発揮させるためには、本体部１内への液体の浸入を防止する必要が有る。
ケーブル１０は、銅等の導体からなるリード線１３と、リード線１３を被覆する絶縁部１２と、絶縁部１２で被覆された複数のリード線１３を被覆している外被部１１と、リード線１３と電気的に接続する端子１４とを有する。また、図２に示すように、ケーブル１０の絶縁部１２は、外被部１１の先端部１０ａ側の端面１１ａから、先端部１０ａ側に突出している。なお、本実施形態では、ケーブル１０が複数のリード線１３を有している多芯ケーブルを示すが、ケーブル１０は、リード線１３が１本設けられた単芯ケーブルであってもよい。さらに、本実施形態では、ケーブル１０が、先端部１０ａにリード線１３と電気的に接続する端子１４を備えている構成について説明するが、本体部１が端子１４を備えている構成であってもよい。また、本実施形態では、リード線１３が導体からなる例について説明するが、リード線１３は、少なくとも導体からなる導線を含んでいればよい。すなわち、リード線１３は、導線と絶縁部１２との間に、導線を被覆する被覆層を備えていてもよい。
ケーブル１０の外被部１１を構成する材料としては、特に限定されるものでは無く、従来公知の物を用いることができる。例えば、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ＰＥエラストマ樹脂、ＰＶＣエラストマ樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂であればよい。中でも、特に安価であるポリ塩化ビニル樹脂であることが好ましい。
絶縁部１２は、ケーブル１０の外被部１１よりも水溶性切削油に耐性のある材料で構成されている。絶縁部１２を構成する材料としては、例えば、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＦＴＦＥ）、フッ化ビニリデン・テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロエチレン共重合体（ＴＨＶ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）等のフッ素系樹脂であることが好ましい。なお、水溶性切削油への耐性の評価方法の詳細は後述する。
ここで、上述したように電子機器１００には、水溶性切削油に代表される液体の浸入を防止することが求められる。液体の浸入経路の１つとしては、液体によって外被部１１が劣化してしまう、あるいは応力集中によって外被部１１に割れが発生してしまうといったように、外被部１１自体からケーブル１０の内部に液体が浸入する経路が考えられる。しかしながら、本実施形態に係る絶縁部１２は、外被部１１よりも水溶性切削油に耐性のある材料で構成されている。そのため、外被部１１自体から液体がケーブル１０の内部に浸入したとしても、絶縁部１２より内側に入り込むことは無く、リード線１３や端子１４を保護することができる。
また、水溶性切削油に対して耐性の高い材料を、外被部１１ではなく絶縁部１２に用いることで、水溶性切削油に対して耐性の高い材料の使用量を低減でき、電子機器１００のコストを低減することが可能となる。
第１封止部２０は、インサート成形により形成され、液体が本体部１に浸入することを防止するために、絶縁部１２を被覆して保護するためのものである。第１封止部２０を構成する材料としては、絶縁部１２に対する密着性が、第２封止部２１よりも高いものが用いられる。具体的には、第１封止部２０は、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン１１（ＰＡ１１）、ナイロン１２（ＰＡ１２）、ナイロン４６（ＰＡ４６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ナイロン６１０（Ｐ６１０）、ナイロン１０１０（ＰＡ１０１０）等のポリアミド系樹脂であることが好ましい。なお、密着性の評価方法の詳細は後述する。
図２に示すように、第１封止部２０は、外被部１１の先端部１０ａ側の端面１１ａ、該端面１１ａから突出している絶縁部１２、および本体部１の一部を封止している。ここで、第１封止部２０は、絶縁部１２との密着性が高い材料で形成されている。そのため、水溶性切削油等の液体により外被部１１が劣化し、外被部１１を通って外被部１１と絶縁部１２との界面に液体が浸入したとしても、絶縁部１２との密着性が高い第１封止部２０によって外被部１１の先端部１０ａ側の端面１１ａ、および該端面１１ａから突出している絶縁部１２が封止されていることにより、端面１１ａよりも先端部１０ａ側への液体の浸入を十分に防止することができ、本体部１内へ液体が浸入することを防止することができる。なお、本実施形態では、第１封止部２０が、外被部１１の先端部１０ａ側の端面１１ａ、該端面１１ａから突出している絶縁部１２、および本体部１の一部を封止している例について述べたが、第１封止部２０は、少なくとも端面１１ａから突出している絶縁部１２を封止していればよい。
また、第１封止部２０がインサート成形により形成されていることにより、本体部１内に配置されているケーブル１０の先端部１０ａの絶縁部１２と本体部１との隙間にも第１封止部２０が入り込んでいる。そのため、先端部１０ａ側のリード線１３の端部も第１封止部２０により封止されている。これにより、本体部１内に液体が浸入したとしても、リード線１３や端子１４と液体とが接触することで起こる、絶縁抵抗の低下や、接触不良の発生等を防止することができる。
なお、絶縁部１２の外表面に対して、加熱処理、コロナ放電、プラズマ加工、化学処理、機械処理等の従来知られている表面処理を行い、絶縁部１２と第１封止部２０との密着性をさらに向上させてもよい。
第２封止部２１は、インサート成形により形成され、液体が本体部１内に浸入することを防止するために、第１封止部２０および外被部１１を被覆して保護するためのものである。具体的には、第２封止部２１は、第１封止部２０を封止し、本体部１および外被部１１と接触している。第２封止部２１を構成する材料としては、第１封止部２０および外被部１１と密着性の高い材料であることが好ましく、第１封止部２０よりも外被部１１に対して密着性の高い材料であることがより好ましい。また、第２封止部２１を構成する材料は、水溶性切削油に対して耐性の高い材料であることが好ましい。第２封止部２１を構成する材料としては、例えば、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）樹脂を用いることができる。このように、第１封止部２０と外被部１１との両方に対して密着性の高い第２封止部２１で第１封止部２０を封止することにより、第１封止部２０と外被部１１との界面、および第２封止部２１と外被部１１との界面から水溶性切削油等の液体が浸入することを防止することができる。また、第２封止部２１が、本体部１と接触しているため、第１封止部２０と本体部１との界面から水溶性切削油等の液体が浸入することも防止することができる。
〔水溶性切削油に対する耐性の評価方法〕
次に、水溶性切削油に対する耐性の評価方法について説明する。
まず、水溶性切削油を所定の濃度となるように水道水で希釈し（例えば、２０倍に希釈）、規定温度（例えば５０℃）に加熱し、恒温槽で保持する。そして、評価対象となる材料を所定時間（例えば２４０時間）恒温槽内に浸漬する。なお、浸漬状態では、評価対象となる材料の全体が水溶性切削油に浸漬しているように保持する。
そして、浸漬後の材料に対して、クラックや破損等の損傷の有無、および反り等の変形の有無といった外観の検査、ならびに絶縁抵抗性等の製品特性を充足しているか否かの検査を行う。そして検査結果を用いて、水溶性切削油に対する耐性を評価する。
評価方法の一例としては、浸漬前後の材料の引張強度を測定し、浸漬前後での引張強度の変化率を表す引張強度変化率を用いて評価することが考えられる。すなわち、浸漬前後で引張強度変化率が小さいものを水溶性切削油に対する耐性が高い材料であると評価することができる。なお、絶縁部１２として用いる材料は、引張強度変化率が２０％未満であることが好ましい。
〔密着性の評価方法〕
次に、密着性の評価方法について説明する。
まず、絶縁部１２として用いられる材料を短冊状に成形し、成形した材料を金型内に設置する。そして、第１封止部２０として用いられる材料をインサート成形し、絶縁部１２として用いられる材料と、第１封止部２０として用いられる材料とが接合した試験片を得る。このようにして得た試験片を用いて、引張試験機により試験片の両端を引っ張ることで引張強度を測定する。同様に、絶縁部１２として用いられる材料と、外被部１１として用いられる材料についても試験片を作成し、引張試験を行い、引張強度を測定する。そして、測定した引張強度を比較し、引張強度が大きいものが、絶縁部１２に対して密着性の高い材料であると評価することができる。
なお、密着性の評価方法はこれに限られるものでは無く、例えば、溶解度パラメータ（ＳＰ値）を用い、近い値の溶解度パラメータを有する材料同士を密着性の高い材料であると評価してもよい。
〔電子機器の製造方法〕
次に、図４〜７を参照し、電子機器１００の製造方法について説明する。
図４〜７は、電子機器１００の製造方法における各工程を示す図である。それぞれの図面において、（ａ）では平面図を示し、（ｂ）は（ａ）における矢視断面図を示している。
（組み付け工程）
まず、図４に示すような、本体部１とケーブル１０とを用いて、図５に示すようにケーブル１０の先端部１０ａを本体部１内に組み付ける。ここで、図５に示すように、ケーブル１０は、絶縁部１２が外被部１１の先端部１０ａ側の端面１１ａから突出するように設けられており、そのため、図５に示すような、ケーブル１０の先端部１０ａを本体部１内に組み付けた状態では、絶縁部１２の少なくとも一部が露出している。
（第１封止工程）
次に、図６に示すように、露出している絶縁部１２を封止するために第１封止部２０をインサート成形により成形する。具体的には、金型内に、本体部１を組み付けたケーブル１０を設置し、第１封止部２０の材料を金型内に注入し、第１封止部２０を成形する。このとき、第１封止部２０により、外被部１１の端面１１ａ、および外被部１１の端面１１ａから突出している絶縁部１２が封止される。また、第１封止部２０はインサート成形により形成されるため、本体部１とケーブル１０の先端部１０ａとの間に形成された間隙にも第１封止部２０が入り込み、先端部１０ａ側のリード線１３の端部も第１封止部２０により封止される。これにより、ケーブル１０と本体部１との接続を強固なものとするとともに、当該間隙からの液体の浸入を防止することができる。
（第２封止工程）
次に、図７に示すように、露出している第１封止部２０を封止するために第２封止部２１をインサート成形により成形する。具体的には、金型内に、図５に示す第１封止部２０が形成された本体部１およびケーブル１０を設置し、第２封止部２１の材料を金型内に注入し、第２封止部２１を形成する。このとき、第２封止部２１は、第１封止部２０を封止するとともに、本体部１およびケーブル１０の外被部１１に接触するように形成される。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
１ 本体部
１０ ケーブル
１０ａ 先端部
１１ 外被部
１１ａ 端面
１２ 絶縁部
１３ リード線
２０ 第１封止部
２１ 第２封止部
１００ 電子機器

Claims (7)

  1. 電子機器としての機能を有する本体部と、先端部が前記本体部内に配置され、前記本体部に接続しているケーブルとを有する電子機器において、
    前記ケーブルは、リード線と、前記リード線を被覆する絶縁部と、前記絶縁部を被覆する外被部とを有し、
    前記絶縁部は、前記外被部の前記先端部側の端面から前記先端部側に突出するとともに、前記外被部よりも水溶性切削油に耐性の高い材料で形成されており、
    前記電子機器は、
    前記端面から突出している前記絶縁部を封止する第１封止部と、
    前記第１封止部を封止し、前記本体部および前記外被部に接触する第２封止部とを有し、
    前記第１封止部は、前記絶縁部に対して前記第２封止部よりも密着性の高い材料で形成されていることを特徴とする電子機器。
  2. 前記第１封止部は、前記外被部の前記端面を封止していることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
  3. 前記第１封止部は、前記リード線の前記先端部側の端部を封止していることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
  4. 前記第２封止部は、前記外被部に対して前記第１封止部よりも密着性の高い材料で形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電子機器。
  5. 前記絶縁部を構成する材料は、フッ素系樹脂であり、
    前記第１封止部を構成する材料はポリアミド系樹脂であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電子機器。
  6. 前記外被部を構成する材料は、ポリ塩化ビニル樹脂であり、
    前記第２封止部を構成する材料は、ポリブチレンテレフタラート樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
  7. 電子機器としての機能を有する本体部と、先端部が前記本体部内に配置され、前記本体部に接続しているケーブルとを有する電子機器の製造方法であって、
    前記本体部内に、リード線と、前記リード線を被覆する絶縁部と、前記絶縁部を被覆する外被部とを有する前記ケーブルの先端部を配置する工程と、
    前記外被部の前記先端部側の端面から前記先端部側に突出している絶縁部を封止する第１封止部を形成する工程と、
    前記第１封止部を封止し、かつ、前記本体部および前記外被部に接触する第２封止部を形成する工程とを含み、
    前記絶縁部は、前記外被部よりも水溶性切削油に耐性の高い材料で形成されており、
    前記第１封止部は、前記絶縁部に対して前記第２封止部よりも密着性の高い材料で形成されていることを特徴とする電子機器の製造方法。
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