JP6263670B1

JP6263670B1 - ケース、ケースユニット、及びケースユニットの製造方法

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Publication number: JP6263670B1
Application number: JP2017501730A
Authority: JP
Inventors: 市川　正人; 正人市川; 剛一郎上田
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: WO2017145326A1; JPWO2017145326A1

Abstract

本発明のケース（２）は、収容対象物（１５）の周縁部が載置される載置面（６）と、前記載置面（６）の外周と繋がり前記収容対象物（１５）の外周を囲むように周方向へ延びる第一内側面（７）と、を備え、前記第一内側面（７）は、前記載置面（６）と繋がり前記周方向へ延びる第一面部（８）と、前記第一面部（８）を間に挟んで前記載置面（６）とは反対側において前記第一面部（８）と繋がって前記周方向へ延びるとともに前記第一面部（８）から外周側へ広がる段差面部（９）と、前記段差面部（９）を間に挟んで前記第一面部（８）とは反対側において前記段差面部（９）と繋がり前記周方向へ延び前記第一面部（８）よりも外周側に位置する第二面部（１０）と、を有し、前記第一面部（８）及び前記載置面（６）は、前記第二面部（１０）よりも表面粗さが小さい。

Description

本発明は、ケース、ケースユニット、及びケースユニットの製造方法に関する。

従来、基板等の収容対象物がケース内に収容され、ケース内に注入された樹脂によって基板が封止されたケースユニットが知られている。
例えば、ケースの内周に形成された段差部（載置面）に基板が固着され、基板を覆うように載置面上に樹脂が充填された混成集積回路装置（ケースユニット）が、特許文献１に開示されている。

特開平５−１２１８８１号公報

ところで、このようなケースユニットでは、基板と載置面との密着性を向上するために、載置面に切削加工を施して載置面の面精度を高める（表面粗さを減少させる）ことがある。しかしながら、ケースにおいては、載置面の外周に内側面が繋がっている。このため、載置面に切削加工を施すと、ケースの内側面も切削加工によって一緒に切削されてしまい、ケースの内側面の表面粗さも減少してしまう。その結果、樹脂とケースの内側面との密着性を確保できない可能性がある。この場合には、例えば、水分がケースの内側面と樹脂との間に入り込み、基板に水分が到達する可能性があるため、好ましくない。
本発明は、載置面の面精度を高めても、樹脂とケースとの密着性を確保できるケース、ケースユニット、及びケースユニットの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係るケースは、収容対象物の少なくとも周縁部が載置される載置面と、前記載置面の外周と繋がり前記収容対象物の外周を囲むように周方向へ延びる内側面と、を備える。前記内側面は、前記載置面と繋がり前記周方向へ延びる第一面部と、前記第一面部を前記載置面との間に挟んで前記第一面部と繋がって前記周方向へ延びるとともに前記載置面の外周から離れる方向へ広がる段差面部と、前記段差面部を前記第一面部との間に挟んで前記段差面部と繋がり前記周方向へ延び前記第一面部よりも前記載置面から離れて位置する第二面部と、を有する。前記第一面部及び前記載置面は、前記第二面部よりも表面粗さが小さい。前記第一面部は、前記載置面の面精度と同等の面精度を有している。前記段差面部は、前記載置面の面精度よりも低い面精度を有している。前記第一面部及び前記第二面部は、前記載置面に対してほぼ垂直な方向に延びている。前記段差面部は、前記載置面に対して垂直な方向に前記載置面から離れるに従って、漸次外周側に向かって傾斜している。

本発明の第２の態様は、上記態様のケースと、前記載置面に少なくとも前記周縁部が載置されるように前記ケースに収容された前記収容対象物と、前記第二面部に接し前記収容対象物を前記ケース内に封止する樹脂部と、を備えたケースユニットである。

本発明の第３の態様は、収容対象物の少なくとも周縁部が載置される載置面、及び、前記載置面の外周と繋がる内側面を有し、前記内側面のうち前記載置面との境界近傍の部分が内周側へ突出したケースを成形する成形工程と、前記内側面のうち前記内周側へ突出した部位における前記内周側の部分が切削されるまで前記載置面を切削して前記載置面の表面粗さを小さくする切削工程と、前記切削工程後に、前記周縁部が前記載置面に接触するように前記収容対象物を前記載置面に載置する載置工程と、前記収容対象物が前記載置面に載置された状態で前記収容対象物を樹脂により封止する封止工程と、を備えたケースユニットの製造方法である。

本発明のケース及びケースユニットは、載置面の面精度を高めつつ、第二面部の表面が載置面よりも粗い状態とされている。このため、本発明のケース及びケースユニットは、載置面に収容対象物が載置された状態として収容対象物が樹脂部により封止された場合に、樹脂部と第二面部との密着性が高い。その結果、本発明のケース及びケースユニットによれば、載置面の面精度を高めても、樹脂とケースとの密着性を確保できる。
また、本発明のケースユニットの製造方法によれば、載置面を切削する過程で内側面と載置面との境界部が切削されても内側面のうち当該境界部から離れた部分が未切削状態で残る。このため、本発明のケースユニットの製造方法によれば、載置面の面精度が高く、且つ樹脂とケースとの密着性が高いケースユニットを製造することができる。

本発明の第１実施形態のケースユニットの断面図である。本発明の第１実施形態のケースの断面図である。本発明の第１実施形態のケースユニットの製造方法において、切削工程前の状態を示す拡大断面図である。本発明の第２実施形態のケースユニットにおけるケースの拡大断面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のケースユニット１は、収容対象物１５が内部に収容されたユニットである。本実施形態では、収容対象物１５の一例として、電子部品１７が実装された回路基板１６を示す。本実施形態において例示する回路基板１６は、電子部品１７を実装するためのランドや配線パターン等を有している。また、回路基板１６の周縁部１６ａは、後述する載置面６に接触する部位として平坦な面を有している。
本実施形態のケースユニット１は、ケース２と、上記の収容対象物１５と、樹脂部１２とを備えている。

図１及び図２に示すように、ケース２は、底部３及び側壁４を有する有底筒状（容器状）に形成されている。ケース２は、金属からなる。底部３及び側壁４によって、収容対象物１５を収容するための空間が構成されている。

底部３は、例えば平坦な板状をなしている。底部３の形状は、収容対象物１５の形状に対応して適宜設定されていてもよい。

側壁４は、底部３の外周から底部３の板厚方向（図１に符号Ｘで示す方向）へほぼ垂直に延び、底部３の外周に沿って一続きに延びている。側壁４は筒状に形成されている。

側壁４の外面は、ケース２の外側面５を構成する。外側面５の形状は、ケース２の意匠性や放熱性など、あるいはケース２を取り付ける対象の形状などを考慮して、適宜設定されてよい。

側壁４の内面は、載置面６と、第一内側面７と、第二内側面１１とを有している。

載置面６は、収容対象物１５の周縁部１６ａが載置される面である。本実施形態における載置面６は、平面状をなしている。載置面６と収容対象物１５との間の隙間が少なくなるように、載置面６は高い面精度を有している。本実施形態において、載置面６が「高い面精度を有する」とは、第一内側面７の第二面部１０（後述）の面精度と比較して載置面６が相対的に高い面精度を有していることをいう。本実施形態における載置面６の面精度は、例えば、算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Ry)、十点平均粗さ(Rz)、凹凸の平均間隔(Sm)、局部山頂の平均間隔(S)及び負荷長さ率(tp)などの表面粗さを示すパラメータによって表すことができる。本実施形態の載置面６の表面粗さは、後述する第二面部１０の表面粗さよりも小さい。
なお、載置面６は、少なくとも第二面部１０よりも面精度が高ければよい。載置面６の面精度が十分に高ければ、載置面６の面精度を高めるための加工は必須でない。たとえば、第二面部１０に対して粗面加工が施されることにより相対的な面精度の大小が生じることで載置面６が第二面部１０に対して相対的に高い面精度を有してもよい。
本実施形態において、収容対象物１５の周縁部１６ａは、接着剤等により載置面６に固定されている。載置面６の面精度が高いため、載置面６と収容対象物１５の周縁部１６ａとの間の隙間を無くす又は減らすことができる。

第一内側面７は、第一面部８と、段差面部９と、第二面部１０とを有する。

第一面部８は、載置面６と繋がり、収容対象物１５の外周を囲む方向（周方向）へ延びている。第一面部８は、載置面６の外周から、載置面６に対してほぼ垂直に延びている。第一面部８は、載置面６に載置された収容対象物１５の外周に倣った形状を有している。

第一面部８は、載置面６の面精度と同等の面精度を有している。なお、第一面部８において、載置面６との境界近傍の部分のみが載置面６の面精度と同等の面精度を有していてもよい。この場合、第一面部８における残部は、載置面６の面精度よりも低い面精度を有している。

第一面部８は、載置面６と同等の面精度を必須としない。しかしながら本実施形態では、第一面部８において載置面６と同程度に高い面精度を有している部位は、載置面６の面精度を高める切削加工（後述）により生じる。

段差面部９は、第一面部８を載置面６との間に挟んで第一面部８と繋がっている。段差面部９は、ケース２の平面視（図１，２に符号Ａ１で示す方向）において収容対象物１５の外周を囲む周方向へ延びている。さらに、段差面部９は、ケース２の平面視において、載置面６の外周から離れる方向へ広がっている。段差面部９は、載置面６と平行な面を有している。
段差面部９の面精度は、後述する樹脂部１２との密着性を高めるために、載置面６の面精度よりも低い。

第二面部１０は、段差面部９を第一面部８との間に挟んで段差面部９と繋がっている。第二面部１０は、収容対象物１５の外周を囲む周方向へ延びている。第二面部１０は、ケース２の平面視（符号Ａ１で示す方向）において、第一面部８載置面６から離れて位置している。
第二面部１０の面精度は、載置面６の面精度よりも低い。たとえば、第二面部１０は、後述する樹脂部１２の構成に対応して、樹脂部１２に対する密着性が高くなるように、粗面加工されている。
なお、樹脂部１２に対する密着性を十分に発揮する表面状態の第二面部１０を上記の梨地加工などの粗面加工なしで成形することもできる。この場合には、ケース２の成形後に第二面部１０の粗面加工をする必要がない。

第二内側面１１は、載置面６と底部３との間に位置する面であり、収容対象物１５に取り付けられた部品など（例えば上記の電子部品１７など）が進入可能な空間をケース２内に生じさせる。ケース２の平面視（図１，２に符号Ａ１で示す方向）において、第二内側面１１は、収容対象物１５の周縁よりも内周側に位置している。底部３及び第二内側面１１により構成される空間は、収容対象物１５がケース２内に収容された状態において空洞であってもよいし、不図示の樹脂等が充填されていてもよい。

樹脂部１２は、収容対象物１５を封止する。樹脂部１２は、ケース２の内面のうち第一内側面７（第一面部８，段差面部９，及び，第二面部１０）に密着している。収容対象物１５と第一面部８との間に隙間を有する状態で収容対象物１５が載置面６に載置されている場合、樹脂部１２は、載置面６における外周部分６ａにも接してよい。
収容対象物１５が載置面６に載置されて樹脂部１２により封止されている状態において、樹脂部１２は、収容対象物１５と載置面６との間にほとんど入り込んでいない。収容対象物１５と載置面６との間に樹脂部１２が介在しない、又は、収容対象物１５と載置面６との間に介在する樹脂部１２の量が微小であることで、収容対象物１５である回路基板１６から載置面６への放熱効率を高めることができる。

本実施形態のケースユニット１の製造方法について説明する。
まず、ケース２を成形する（成形工程）。
成形工程では、まず、プレス加工やキャスティングなどの公知の手法により、金属材料からケース２の概形が成形される。成形工程では、図３に示すように、ケース２の第一内側面７のうち、載置面６との境界近傍の部分が内周側へ突出されるようにケース２が成形される。ケース２の第一内側面７のうち、載置面６との境界近傍において内周側へ突出される部位（突出部２１）は、後述する切削工程において切削される削り代２２を考慮して成形される。削り代２２は、突出部２１のうちの内周側の部分である。
成形工程においては、ケース２の概形が出来上がった後、少なくとも第二面部１０に対して、粗面加工が行われる。粗面加工の手段としてショットブラストなどの公知の手段が適宜選択されてよい。なお、成形工程では、ケース２の内面の全てが粗面加工されてもよい。
これで成形工程は終了し、切削工程へ進む。

切削工程は、面精度の高い載置面６を形成するための工程である。
切削工程では、載置面６を切削加工することで、載置面６の表面粗さを小さくする。切削工程では、載置面６の切削加工と同時に、第一面部８上の削り代２２も切削する。これにより、載置面６は、第一面部８との境界に至るまで切削加工される。また、切削工程後の状態では、第一面部８の面精度が、切削加工後の載置面６の面精度と同等となる。切削工程では、切削工具としてエンドミルを使用することができる。
切削工程では、ケース２の平面視において第一面部８が第二面部１０よりも内側に位置するように、突出部２１のうち削り代２２が切削される。切削工程の後、突出部２１のうち削り代２２以外の部位は内周側へ突出した状態で残され、第二面部１０は未切削状態で残される。
これで切削工程は終了し、載置工程へ進む。

載置工程は、載置面６に収容対象物１５を載置する工程である。
載置工程では、ロボットや手作業等によって、載置面６に収容対象物１５が載置される。たとえば、載置工程では、収容対象物１５の一例である回路基板１６の周縁部１６ａが載置面６に接触するように、回路基板１６が載置面６に載置される（図１参照）。また、回路基板１６の両主面１６ｂ，１６ｃのうち載置面６に接する側の主面１６ｂに電子部品１７が実装されている場合には、この電子部品１７は、第二内側面１１と底部３とによって構成される空間内に収容される。また、回路基板１６の両主面１６ｂ，１６ｃのうち載置面６に接する側とは反対側の主面１６ｃに電子部品１７が実装されている場合には、この電子部品１７は、第一内側面７によって囲まれる空間内に収容される。本実施形態において、回路基板１６は、接着等によって載置面６に固定される。
上記の切削工程における切削加工によって形成された第一面部８（図１参照）は、載置面６上で収容対象物１５を位置決めするのを補助するガイドとして機能する。ケース２の第一内側面７に形成された第一面部８によって、載置面６に対する収容対象物１５の位置ずれを少なくすることができる。
これで載置工程は終了し、封止工程へ進む。

封止工程は、収容対象物１５をケース２内に封止する工程である。
封止工程では、収容対象物１５が載置面６に載置された状態で、流動体状の封止樹脂をケース２内に流し込む。流動体状の封止樹脂は、第一内側面７及び収容対象物１５に密着した状態で硬化することによって、収容対象物１５を封止する樹脂部１２となる。本実施形態では、上記の切削工程における切削加工によって、収容対象物１５と載置面６との隙間が少ない状態となるように載置面６の面精度が高められている。このため、封止工程においてケース２内に流し込まれた封止樹脂は、収容対象物１５と載置面６との間にはほとんど入り込まない。その結果、封止樹脂は、第二内側面１１と底部３とによって構成される空間内には入り込まない。
これで封止工程が終了する。
以上により、ケースユニット１の製造が完了する。

以上に説明したように、本実施形態では、ケース２に形成された載置面６は、切削により面精度が高められている。すなわち、載置面６は、ケース２の他の部位と比較して表面粗さが小さな面となっている。このため、切削加工を経て形成された載置面６とこの載置面６に載置される収容対象物１５（回路基板１６）との密着性は、載置面６に対する切削加工がされていない場合よりも高い。

さらに、本実施形態では、ケース２に形成された載置面６の面精度を高める切削加工を行う過程で、第一面部８が切削される。これは、収容対象物１５（回路基板１６）を載置するために十分な広さを有し面精度の高い載置面６を切削加工により形成する場合に、ケース２の寸法公差や切削加工の許容誤差の範囲内において、切削加工のための切削工具が第一面部８に接するからである。本実施形態では、切削工具が第一面部８を載置面６とともに切削しても、第二面部１０が未切削状態で残る。本実施形態におけるケース２の第二面部１０は粗面であるから、第二面部１０と封止樹脂（樹脂部１２）との密着性は高い。

このように、本実施形態のケース２及びケースユニット１によれば、載置面６の面精度を高めても樹脂部１２とケース２との密着性を確保することができる。

本実施形態のケース２に形成された載置面６は、収容対象物１５の周縁部１６ａに対する密着性が高くなるように高い面精度を有している。このため、本実施形態では、収容対象物１５から載置面６への放熱効率が高い。
また、本実施形態では、ケース２が金属からなり、載置面６が金属からなるので、収容対象物１５の周縁部１６ａから載置面６へ効率よく放熱することができる。また、本実施形態では、ケース２全体が金属からなるので、収容対象物１５から載置面６へ拡散した熱をさらにケース２全体へと速やかに拡散することができる。

また、本実施形態のケース２に形成された載置面６は、収容対象物１５の周縁部１６ａに対する密着性が高くなるように高い面精度を有しているので、封止樹脂が収容対象物１５と載置面６との隙間に入り込みにくい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図４は、本実施形態のケースユニットにおけるケースの拡大断面図である。
図４に示すように、本実施形態のケース２は、第１実施形態に開示された段差面部９とは形状が異なる段差面部９Ａを有している。

段差面部９Ａは、載置面６に対して垂直な方向（図４に符号Ａ２で示す方向）において、載置面６から離れるに従って漸次外周側に向かうように傾斜している。
図４に示すように、本実施形態のケース２に形成された第一面部８及び段差面部９Ａは、上記第１実施形態に開示された載置工程における収容対象物１５の載置過程で、載置面６まで収容対象物１５をスムーズに案内するガイドとして機能する。このため、本実施形態のケース２によれば、載置工程における収容対象物１５の載置が容易である。また、本実施形態のケース２によれば、ロボットを用いて収容対象物１５を載置面６に載置する場合における載置不良の頻度を下げることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

たとえば、上記第１実施形態に開示された収容対象物１５の一例としての回路基板１６は、回路基板１６に実装された電子部品１７が発する熱を載置面６を介してケース２へ逃がすための放熱パターンを周縁部１６ａに有していてもよい。また、上記の回路基板１６上に実装される電子部品１７の配置は特に限定されない。

また、載置面は、例えばケースの底面であってもよい。この場合、収容対象物における周縁部以外の部分も、ケースの載置面（底面）に載置される。

また、上述の各実施形態において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。

本発明は、収容対象物が内部に樹脂封止されるケース、収容対象物が樹脂封止されたケースユニット、及びこのケースユニットの製造方法として、利用可能である。

１ケースユニット
２ケース
３底部
４側壁
５外側面
６載置面
７第一内側面
８第一面部
９，９Ａ段差面部
１０第二面部
１１第二内側面
１２樹脂部
１５収容対象物
１６回路基板
１７電子部品
２１突出部
２２削り代

Claims

収容対象物の少なくとも周縁部が載置される載置面と、
前記載置面の外周と繋がり前記収容対象物の外周を囲むように周方向へ延びる内側面と、
を備え、
前記内側面は、
前記載置面と繋がり前記周方向へ延びる第一面部と、
前記第一面部を前記載置面との間に挟んで前記第一面部と繋がって前記周方向へ延びるとともに前記載置面の外周から離れる方向へ広がる段差面部と、
前記段差面部を前記第一面部との間に挟んで前記段差面部と繋がり前記周方向へ延び前記第一面部よりも前記載置面から離れて位置する第二面部と、
を有し、
前記第一面部及び前記載置面は、前記第二面部よりも表面粗さが小さく、
前記第一面部は、前記載置面の面精度と同等の面精度を有しており、
前記段差面部は、前記載置面の面精度よりも低い面精度を有しており、
前記第一面部及び前記第二面部は、前記載置面に対してほぼ垂直な方向に延びており、
前記段差面部は、前記載置面に対して垂直な方向に前記載置面から離れるに従って、漸次外周側に向かって傾斜している、
ケース。
請求項１に記載のケースと、
前記載置面に少なくとも前記周縁部が載置されるように前記ケースに収容された前記収容対象物と、
前記第二面部に接し前記収容対象物を前記ケース内に封止する樹脂部と、
を備えたケースユニット。
前記ケースは金属からなる請求項３に記載のケースユニット。
収容対象物の少なくとも周縁部が載置される載置面、及び、前記載置面の外周と繋がる内側面を有し、前記内側面のうち前記載置面との境界近傍の部分が内周側へ突出したケースを成形する成形工程と、
前記内側面のうち前記内周側へ突出した部位における前記内周側の部分が切削されるまで前記載置面を切削して前記載置面の表面粗さを小さくする切削工程と、
前記切削工程後に、前記周縁部が前記載置面に接触するように前記収容対象物を前記載置面に載置する載置工程と、
前記収容対象物が前記載置面に載置された状態で前記収容対象物を樹脂により封止する封止工程と、
を備えたケースユニットの製造方法。