JP7155786B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

この明細書の開示は、回路基板が収容された筐体が樹脂封止されてなる電子装置に関する。

例えば防水のために、電子部品が搭載された回路基板を筐体に収容して保護した電子装置がある。特許文献１に開示される電子装置は、ケースとカバーとを備える筐体のなかに回路基板を収容して成り、ケースとカバーとの間にはシール材が介在している。

特開２０１８－１３７２６０号公報

特許文献１に開示された電子装置は、ケースが底部と側壁部とを備えている。側壁部は底部を取り囲むように底部の外周端に連なって環状に形成され、底部から突出するように板厚方向に延設されている。そして、側壁部における先端面に、側壁部の全周に亘って溝が形成されている。すなわち、側壁部の先端面は凹状に窪んでいる。

一方、カバーには側壁部に形成された溝に嵌合するような突起が形成されている。突起は、側壁部の形状に対応するように環状に形成され、カバーの板厚方向に延びて形成されている。

この態様の筐体を用いる場合、液状のシール材が上記溝に充填された状態でカバーの突起が溝に嵌合し、シール材が硬化されることにより筐体内部の封止が完了するようになっている。

ところで、このような態様の筐体においては、硬化前の液状のシール材を保持しておくことができ、かつ、カバーに設けられた突起が嵌合できるように、側壁部の先端面に溝部を形成しなければならない。このため、側壁部において、周方向に直交する方向の厚さを、溝の形成分だけ厚くしなければならない。また、防水性能ひいては腐食要求を満足するため、筐体外部から内部に向かう沿面距離を十分に確保する必要があり、側壁部を厚くする必要がある。すなわち、側壁部に溝が形成された態様は、筐体全体の省スペース化を阻害する要因になっていた。

そこで、この明細書の開示は、回路基板が収容された筐体が樹脂封止されてなる電子装置において、小型化および腐食要求への対応を容易にする電子装置を提供することを目的とする。

この明細書の開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、この明細書に開示される電子装置は、回路基板（１０）と、第１筐体（２１）と第２筐体（２２）とを有し、第１筐体と第２筐体とにより形成される収容空間に回路基板が収容されるように構成された筐体（２０）と、第１筐体と第２筐体との間に介在して封止するシール材と、を備え、第１筐体は、底部（２１ａ）と、底部を取り囲むように形成された第１側壁部（２１ｂ）と、を有し、第２筐体は、天井部（２２ａ）と、天井部を取り囲むように形成された第２側壁部（２２ｂ）と、を有し、第２側壁部が第１側壁部に取り囲まれるように形成され、第２側壁部の外壁面と第１側壁部の内壁面とで形成されるシール空間にシール材が介在し、第２側壁部の先端面が、回路基板に当接する。

これによれば、第１筐体における第１側壁部と第２側壁部により形成されるシール空間（溝）にシール材を充填して回路基板の収容空間をシールすることができる。すなわち、従来の技術のように、第１側壁部の先端面に溝を形成する必要がないので、第１側壁部の厚さを薄くすることができ、筐体全体の省スペース化を実現することができる。

さらに、天井部における第２側壁部に連なる外縁部に、外縁部を除く部分よりも肉薄にされた薄肉部が形成され、シール材が、シール空間に連続して薄肉部に沿って浸出するように配置されることにより、薄肉部により延面距離を確保することができるから、第１側壁部の厚さを厚くすることなく、さらに第１側壁部および第２側壁部の高さを高くすることなく、腐食要求を満たすように設計することができる。

第１実施形態における電子装置の概略構成を示す断面図である。 第２実施形態における電子装置の一例の概略構成を示す断面図である。 第２実施形態における電子装置の一例の概略構成を示す断面図である。 第３実施形態における電子装置の概略構成を示す断面図である。 第４実施形態における電子装置の概略構成を示す断面図である。 その他の実施形態における電子装置の概略構成を示す断面図である。

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
最初に、図１を参照して、本実施形態に係る電子装置の概略構成について説明する。

図１に示すように、電子装置１００は、回路基板１０と、筐体２０と、シール材３０と、を備えている。

回路基板１０は、例えばプリント基板であり、本実施形態では例えば矩形状を成し、電子部品１１が実装されている。回路基板１０は、電子部品１１が実装される面である実装面１０ａと、実装面１０ａの反対側の面である裏面１０ｂとを有する板状である。回路基板１０は、裏面１０ｂが後述する筐体２０の底部２１ａに対向するように筐体２０の収容空間に収容され、後述するシール材３０により封止されている。回路基板１０は実装された電子部品１１を含めてシール材３０に覆われることにより、外部から露出しないようになっている。

筐体２０は、第１筐体たるケース２１と、第２筐体たるカバー２２とを有している。ケース２１内に回路基板１０が収容されて、回路基板１０を覆うようにカバー２２がされることにより外部から隔絶された収容空間内に回路基板１０が配置される。本実施形態における筐体２０は全体として立方体形状である。

ケース２１は、有底筒状を成す樹脂製の部材である。具体的には、ケース２１は例えばＰＰＳやＰＢＴなどの樹脂により成形されている。ケース２１は、回路基板１０が載置される平面状の底部２１ａと、底部２１ａに連なり底部２１ａを取り囲むように形成された第１側壁部２１ｂと、を有している。第１側壁部２１ｂは底部２１ａの平面に対して直交するように延設されており、延設された先は開口して、全体として有底筒状になっている。本実施形態では、回路基板１０は底部２１ａ上において、スペーサ２３を介して底部２１ａに載置されているのであり、回路基板１０は底部２１ａに直接は接触していない。

カバー２２は、例えばアルミニウムなどの金属製であり、ケース２１の天地を逆にしたように形成されている。すなわち、カバー２２は、平面状の天井部２２ａと、天井部２２ａに連なり天井部２２ａを取り囲むように形成された第２側壁部２２ｂと、を有している。第２側壁部２２ｂは天井部２２ａの平面に対して直交するように延設されており、延設された先は開口して、全体として有底筒状になっている。天井部２２ａはケース２１における底部２１ａよりも若干小さめに形成されており、カバー２２はケース２１内に収まるようになっている。具体的には、第２側壁部２２ｂが第１側壁部２１ｂに取り囲まれるようになっている。本実施形態では、第２側壁部２２ｂの先端面が底部２１ａに当接しており、底部２１ａとカバー２２により回路基板１０の収容空間が形成されている。換言すれば、本実施形態ではスペーサ２３により回路基板１０が底部２１ａから浮いた状態で配置されているので、第２側壁部２２ｂの先端面は回路基板１０よりも底部２１ａ側に伸延して形成されており、かつ、先端面が底部２１ａに接触している。

また、第２側壁部２２ｂを挟んで収容空間の反対側の外部は、第２側壁部２２ｂと第１側壁部２１ｂとが対向するようになっている。これにより、互いに対向する第１側壁部２１ｂおよび第２側壁部２２ｂと、底部２１ａにより囲まれた空間が生じている。この空間が特許請求の範囲に記載のシール空間に相当し、シール材３０が充填されている。

シール材３０は、例えばシリコーン系の樹脂を採用することができ、液状のシール材３０がシールすべき所定位置で硬化してシール機能を発揮する。本実施形態におけるシール材３０は、第１側壁部２１ｂおよび第２側壁部２２ｂと、底部２１ａにより囲まれて形成されるシール空間に充填され硬化されてケース２１とカバー２２との間をシールする。これにより、回路基板１０は外部から隔絶されて防水性能が発揮される。

電子装置１００の製造方法について簡単に説明する。まず、ケース２１を樹脂成形等の方法で用意する。また、カバー２２をプレス等の方法で用意する。さらに、収容すべき回路基板１０を用意する。ケース２１内の所定の位置にスペーサ２３とともに回路基板１０を収容し、その上から回路基板１０が隠れるようにカバー２２を被せる。そして、第１側壁部２１ｂと第２側壁部２２ｂとの間に形成された隙間であるシール空間にシール材３０を充填して硬化させる。これによりシールされた電子装置１０が製造できる。

従来の工程は、ケースに形成された溝にシール材を充填した後にカバーを被せ、その後にシール材を硬化させるものであったが、本実施形態における電子装置１００では、従来に対してシール材を充填および硬化させる工程の順番が相違する。

電子装置１００を採用することによる作用効果について説明する。

この電子装置１００は、ケース２１の側壁、すなわち第１側壁部２１ｂにシール材を充填するための溝を形成する必要がなく、その分だけ第１側壁部２１ｂの厚さを薄くすることができる。また、カバー２２においても、溝に嵌合させるための突起を形成する必要がない。したがって、ケース２１、カバー２２ともに、底部２１ａに平行な方向における体格を小さくすることができ、省スペース化を実現することができる。

ところで、外部空間から収容空間に至るまでにケース２１あるいはカバー２２の面に沿う距離を延面距離と定義すれば、従来の構成では溝と溝に嵌合する突起とで延面距離を稼ぐように構成されていたが、この電子装置１００では、第１側壁部２１ｂの高さ、あるいは第２側壁部２２ｂの高さが延面距離となるので、従来の構成に比べて簡素な構成でより長い延面距離を確保することができる。このため、腐食要求への対応を容易にすることができる。

また、本実施形態では、第２側壁部２２ｂの先端面が回路基板１０よりも底部２１ａ側に伸延して形成されているので、万が一、第２側壁部２２ｂと底部２１ａの接触面の間からシール材３０が漏れ出たとしても、回路基板１０に実装された電子部品への到達を抑制することができる。

上記したように、第２側壁部２２ｂの先端面が回路基板１０よりも底部２１ａ側に伸延して形成されていることにより、シール材３０が回路基板１０の収容空間に漏れ出しても電子部品への影響を最小限に抑制することができるが、特に、本実施形態においては第２側壁部２２ｂの先端面が底部２１ａに当接しているのであり、そもそもシール材３０の収容空間への浸出を抑制することができる。

さらに、本実施形態においては、第２側壁部２２ｂよりも内側の収容空間において、底部２１ａから突出する突起部としてスペーサ２３を有している。スペーサ２３は、シール材３０がシール空間から漏れ出た場合において、シール材３０の収容空間への濡れ広がりを抑制する堰として機能する。これにより、回路基板１０に実装された電子部品への到達を抑制することができる。スペーサ２３の形状は任意であり限定するものではないが、回路基板１０の形状に沿って環状に形成されていると、堰としての機能をとくに有効に発揮できる。

（第２実施形態）
本実施形態における電子装置１１０は、カバー２２に薄肉部２２ｃが形成されている点が第１実施形態における電子装置１００と相違する。図２および図３を参照して具体的に説明する。

図２に示すように、カバー２２における天井部２２ａの外縁部に、天井部２２ａの板厚が薄くされた薄肉部２２ｃが形成されている。薄肉部２２ｃは、筐体２０の外部に面した側が削られたように薄くされることにより形成されている。本実施形態では、天井部２２ａの外縁部が一律の厚さで薄くされており、外側に向かって階段状に形成されている。薄肉部２２ｃは天井部２２ａの外縁部に環状に形成されるので、第２側壁部２２ｂは薄肉部２２ｃに連なって形成されることになる。このため、シール空間に充填されるシール材３０は薄肉部２２ｃにより形成されたスペースに浸出する。すなわち、天井部２２ａを正面視したとき、シール材３０の一部は天井部２２ａの外縁部とオーバーラップする。

このように、薄肉部２２ｃが形成されることにより、シール材３０はシール空間から浸出して天井部２２ａの広い面範囲を覆うようにできるので、第１実施形態における電子装置１００に較べて延面距離を延長することができる。しかも、延面距離は薄肉部２２ｃの断面形状によって調整することができるので、延面距離を容易に調整することができる。すなわち、腐食要求への対応を容易にすることができる。

また、薄肉部２２ｃの階段状でなくてもよく、例えば図３に示すように、薄肉部２２ｃがスロープ状に形成されていても良い。スロープ状に薄肉部２２ｃを形成することにより、薄肉部２２ｃを階段状に形成するよりも、浸出するシール材３０の量を抑制することができる。

（第３実施形態）
図４に示すように、本実施形態における電子装置１２０は、薄肉部２２ｃを有する構成において、薄肉部２２ｃに、天井部２２ｂに直交するように穿たれた凹部２２ｄをさらに有している。本実施形態における凹部２２ｄは、薄肉部２２ｃの形成態様に対応して環状に形成されており、凹部２２ｄにはシール材３０が浸出して、凹部２２ｄにはシール材３０が充填されている。

ところで、電子装置１２０は、ケース２１が樹脂製でありカバー２２が金属製であるから、電子装置１２０が高温や低温に晒される環境下においてはケース２１とカバー２２の線膨張係数の差によって、第１側壁部２１ｂまたは第２側壁部２２ｂとシール材３０との接着面において剥離が生じてしまう虞がある。

この問題に対して、本実施形態における電子装置１２０は、凹部２２ｄを有しているので、凹部２２ｄとシール材３０との界面に発生する熱応力がケース２１の線膨張の影響を受けにくくすることができる。また、カバー２２の線膨張も凹部２２ｄの分だけより小さい領域に関する線膨張に抑制することができる。これにより、カバー２２とシール材３０との間の剥離の進行を抑制することができる。とくには、凹部２２ｄとシール材３０との間の剥離の進行を抑制することができる。

（第４実施形態）
上記した各実施形態では、カバー２２は回路基板１０と接触せず、第２側壁部２２ｂがケース２１の底部２１ａに当接している例について説明したが、必ずしも第２側壁部２２ｂの先端面が底部２１ａに当接していなくても良い。

図５に示すように、本実施形態における電子装置１３０は、回路基板１０の実装面１０ａにおける外縁部に第２側壁部２２ｂの先端面が当接するように構成されている。この態様におけるシール空間は、少なくとも第１側壁部２１ｂと第２側壁部２２ｂと回路基板１０により囲まれた空間として形成されている。本実施形態では、スペーサ２３もシール空間を形成する一部の要素になっているが、必須の要素ではない。

このような構成では、カバー２２における天井部２２ａの大きさを回路基板１０の大きさと略同一にまで小さくすることができる。このため、上記した各実施形態に較べてさらに省スペース化を実現することができる。

（その他の実施形態）
図６に示すように、回路基板１０がケース２１における底部２１ａに直接固定されている態様においても、カバー２２の第２側壁部２２ｂの先端面を底部２１ａに当接させるようにすることにより、省スペース化を実現しつつ、シール材３０が回路基板１０の収容空間に浸入しにくくすることができる。

また、ケース２１とカバー２２の大小関係について、上記した各実施形態では、カバー２２がケース２１に収容されるような関係にある例について説明したが、ケース２１がカバー２２に収容されるような大小関係であっても良い。その場合は、例えば、ケース２１における第１側壁部２１ｂの先端面がカバー２２における天井部２２ａに当接するような態様となり、第１側壁部２１ｂの外壁面と第２側壁部２２ｂの内壁面とでシール空間が形成される。

また、各実施形態においては、突起部たるスペーサ２３がシール材３０の濡れ広がりを抑制する堰としての機能を兼用するような構成を例示したが、回路基板１０を固定するためのスペーサと、堰の機能を発揮する突起部とを別に設けても良い。

なお、この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

１０…回路基板、２０…筐体、２１…ケース（第１筐体）、２１ａ…底部、２１ｂ…第１側壁部、２２…カバー（第２筐体）、２２ａ…天井部、２２ｂ…第２側壁部、２３…スペーサ（突起部）、３０…シール材

Claims (5)

1. 回路基板（１０）と、
   第１筐体（２１）と第２筐体（２２）とを有し、前記第１筐体と前記第２筐体とにより形成される収容空間に前記回路基板が収容されるように構成された筐体（２０）と、
   前記第１筐体と前記第２筐体との間に介在して封止するシール材（３０）と、を備え、
   前記第１筐体は、底部（２１ａ）と、前記底部を取り囲むように形成された第１側壁部（２１ｂ）と、を有し、
   前記第２筐体は、天井部（２２ａ）と、前記天井部を取り囲むように形成された第２側壁部（２２ｂ）と、を有し、
   前記第２側壁部が前記第１側壁部に取り囲まれるように形成され、前記第２側壁部の外壁面と前記第１側壁部の内壁面とで形成されるシール空間に前記シール材が介在し、前記第２側壁部の先端面が、前記回路基板に当接する、電子装置。
2. 前記天井部における前記第２側壁部に連なる外縁部には、前記外縁部を除く部分よりも肉薄にされた薄肉部（２２ｃ）が形成され、
   前記シール材は、前記シール空間に連続して前記薄肉部に沿って浸出するように配置される、請求項１に記載の電子装置。
3. 前記薄肉部は、前記天井部における前記外縁部に階段状に形成される、請求項２に記載の電子装置。
4. 前記薄肉部は、前記天井部における前記外縁部に、外に向かうほど肉薄とされたスロープ状に形成される、請求項２に記載の電子装置。
5. 前記薄肉部に、さらに凹部（２２ｄ）を有する、請求項２～４のいずれか１項に記載の電子装置。

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