JP7324036B2 - 電子機器および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器および製造方法に関する。

例えば、下記特許文献１には、基板上に実装された電気部品の吸湿による絶縁劣化、振動による負荷の軽減等を目的として、基板上における絶縁枠体で囲まれた領域に充填剤を充填することにより、当該領域内の電気部品を封止する技術が開示されている。

特開平１１－１６３４９０号公報

ところで、本発明の発明者らは、比較的小型のケースの収容空間の内部に回路基板を実装した後、所定の高さ位置まで封止剤を充填することによって、回路基板を封止した際に、封止剤が表面張力によって、ケースの内壁を伝って所定の高さ位置よりも上方にせり上がるといった事象を見出した。このような事象が生じた場合、封止剤によって収容空間の上部領域が狭められてしまい、上部領域に収容されることが予定されていた電子部品を、上部領域に収容することができなくなる虞がある。

一実施形態の電子機器は、収容空間を有するケースと、収容空間の内部に配置される回路部と、収容空間の内部に充填され、回路部を封止する封止剤と、収容空間の内部において、封止剤の上面に載置されたシート部材とを備える。

一実施形態によれば、ケースの内部に充填された封止剤がケースの内壁を伝って上方にせり上がることを抑制できる。

一実施形態に係る電子機器の外観斜視図 図１に示す電子機器のＡ－Ａ断面図 一実施形態に係る電子機器の製造方法の手順を示すフローチャート 一実施形態に係る電子機器の製造方法における回路部配置工程を示す図 一実施形態に係る電子機器の製造方法における封止工程を示す図 一実施形態に係る電子機器の製造方法におけるシート部材載置工程を示す図 一実施形態に係る電子機器の製造方法におけるバッテリ収容工程を示す図 一実施形態に係る電子機器の製造方法における閉塞工程を示す図 比較例として用いた従来の電子機器の製造方法を示す図

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。なお、以降の説明では、一例として、Ｚ軸方向を上下方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を水平方向とする。

（電子機器１００の概要）
図１は、一実施形態に係る電子機器１００の外観斜視図である。図１に示す電子機器１００は、利用目的に応じて各種機能（例えば、センサ機能、演算機能、通信機能等）を備えた、比較的小型の電子機器である。図１に示すように、電子機器１００は、直方体形状の外形状をなす、ケース１１０を備える。例えば、電子機器１００の寸法は、高さ（Ｚ軸方向），横幅（Ｘ軸方向），奥行き（Ｙ軸方向）のいずれにおいても、１０ｍｍ～１５ｍｍ程度である。電子機器１００は、小型であるゆえ、例えば、ユーザの所持物に装着されて、ユーザの行動や身体に関する情報を取得するといった利用も可能である。ケース１１０は、内部に収容空間１１２を有する。収容空間１１２の内部には、上記各種機能を実現するための、回路部１２０、バッテリ１５０等が設けられている。

（電子機器１００の構成）
図２は、図１に示す電子機器１００のＡ－Ａ断面図である。なお、図２では、ケース１１０のみ、断面を表すハッチングを示している。図２に示すように、電子機器１００は、ケース１１０、回路部１２０、封止剤１３０、シート部材１４０、バッテリ１５０、およびＦＰＣ１６０を備える。

ケース１１０は、直方体形状の外形状をなす、箱状の部材である。ケース１１０は、直方体形状の収容空間１１２を有する。ケース１１０は、下側ケース１１４および上側ケース１１６が互いに組み合わされて構成されている。下側ケース１１４は、収容空間１１２を有し、且つ、収容空間１１２の上部に開口部１１４Ａを有する、容器状の部材である。上側ケース１１６は、下側ケース１１４の上部に取り付けられることにより、下側ケース１１４の開口部１１４Ａを閉塞する平板状の部材である。例えば、ケース１１０は、樹脂素材が用いられて形成される。

回路部１２０は、回路基板１２２および複数の電子部品１２４を備える。回路基板１２２は、比較的硬質な平板状の部材である。回路基板１２２としては、例えば、ＰＷＢ（Printed Wiring Board）が用いられる。回路部１２０は、回路基板１２２に実装された複数の電子部品１２４により、電子機器１００の各機能を実現する。なお、本実施形態では、回路基板１２２の上面および下面の各々に、複数の電子部品１２４が実装されている。電子部品１２４としては、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、各種センサ（例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ等）、通信モジュール等が挙げられる。回路部１２０は、収容空間１１２の下部領域１１２Ａ内に、回路基板１２２が水平となる姿勢で配置される。

封止剤１３０は、収容空間１１２の下部領域１１２Ａに充填されて硬化することにより、下部領域１１２Ａ内に配置された回路部１２０を封止する。これにより、封止剤１３０は、回路部１２０の防水性を高めることができる。また、封止剤１３０は、下部領域１１２Ａの内部で回路部１２０を固定することができる。本実施形態では、封止剤１３０として、紫外線硬化樹脂を用いている。但し、これに限らず、封止剤１３０として、その他の液状封止剤（例えば、熱硬化性樹脂等）を用いてもよい。なお、封止剤１３０は、少なくとも回路部１２０の下側の隙間に流れ込んで当該隙間を封止することが可能な粘度を有するものであることが好ましい。

シート部材１４０は、収容空間１１２の内部において、封止剤１３０が硬化する前に下部領域１１２Ａ内に充填された封止剤１３０の上面に載置される。シート部材１４０は、収容空間１１２の下部領域１１２Ａに充填された封止剤１３０を自身に吸着する。これにより、シート部材１４０は、封止剤１３０が下側ケース１１４の内壁面を伝って上部領域１１２Ｂへせり上がってしまうことを抑制することができる。シート部材１４０には、例えば、紫外線透過性を有する樹脂フィルム（例えば、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）フィルム等）が用いられる。

バッテリ１５０は、「電子部品」の一例である。バッテリ１５０は、収容空間１１２の上部領域１１２Ｂ内に収容される。バッテリ１５０は、外部から供給される電力によって充電されることにより電力を蓄える。例えば、バッテリ１５０は、ケース１１０の底面から露出して設けられた接続端子（図示省略）により、外部から電力が供給される。または、バッテリ１５０は、非接触充電方式によって充電されてもよい。そして、バッテリ１５０は、ＦＰＣ１６０を介して、回路基板１２２へ電力を供給する。バッテリ１５０としては、例えば、各種二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル水素二次電池等）が用いられる。

ＦＰＣ１６０は、バッテリ１５０と回路基板１２２とを電気的に接続する、可撓性を有するフィルム状の配線部材である。ＦＰＣ１６０は、バッテリ１５０から供給された電力を、回路基板１２２へ送電する。図２に示すように、ＦＰＣ１６０は、シート部材１４０の縁部と、下側ケース１１４の内壁面との間に設けられた僅かな隙間を通って、下部領域１１２Ａと上部領域１１２Ｂとの間で延在するように、配置されている。

（電子機器１００の製造方法の手順）
次に、図３～図９を参照して、電子機器１００の製造方法の手順について説明する。図３は、一実施形態に係る電子機器１００の製造方法の手順を示すフローチャートである。

＜回路部配置工程＞
図４は、一実施形態に係る電子機器１００の製造方法における回路部配置工程を示す図である。まず、図４に示すように、下側ケース１１４の収容空間１１２の下部領域１１２Ａ内に、回路部１２０を配置する（ステップＳ３０１：回路部配置工程）。この際、図４に示すように、回路基板１２２が水平となる姿勢で、回路部１２０を配置する。なお、電子機器１００は、下部領域１１２Ａ内で回路部１２０の高さ位置や姿勢を規制する規制手段や、下部領域１１２Ａ内で回路部１２０を固定する固定手段等を有してもよい。

＜封止工程＞
図５は、一実施形態に係る電子機器１００の製造方法における封止工程を示す図である。次に、図５に示すように、任意の充填装置１０によって、下側ケース１１４の収容空間１１２の下部領域１１２Ａに、封止剤１３０を充填することにより、回路部１２０を封止する（ステップＳ３０２：封止工程）。この際、図５に示すように、回路部１２０が封止剤１３０に埋没するように、封止剤１３０を所定の高さ位置（すなわち、下部領域１１２Ａと上部領域１１２Ｂとの境界となる高さ位置）まで充填する。

＜シート部材載置工程＞
図６は、一実施形態に係る電子機器１００の製造方法におけるシート部材載置工程を示す図である。図６（ａ）は、シート部材載置工程における下側ケース１１４の断面図である。図６（ｂ）は、シート部材載置工程における下側ケース１１４の平面図である。次に、図６に示すように、下部領域１１２Ａに充填された封止剤１３０の上面に、封止剤１３０が硬化する前にシート部材１４０を載置する（ステップＳ３０３：シート部材載置工程）。この際、図６に示すように、少なくとも、シート部材１４０の縁部と下側ケース１１４の内壁面との間に、ＦＰＣ１６０を通過させることが可能な隙間を形成する。シート部材１４０が載置された封止剤１３０は、シート部材１４０に吸引されるようになる。このため、封止剤１３０の下側ケース１１４の内壁面を伝うことによるせり上がりは抑制される。

ここで、図６（ｂ）に示すように、シート部材１４０は、上方からの平面視において、収容空間１１２の外周形状に沿った形状である矩形状を有している。また、図６（ｂ）に示すように、シート部材１４０の外周縁部は、下側ケース１１４の内壁面から離間している。すなわち、シート部材１４０の外周縁部と、下側ケース１１４の内壁面との間には、隙間Ｄを有する。それにも関わらず、本実施形態の電子機器１００は、封止剤１３０がシート部材１４０に吸着されるため、隙間Ｄから封止剤１３０がせり上がらないようになっている。特に、本実施形態の電子機器１００は、隙間Ｄを有することで、隙間Ｄを有しない場合に比べて、封止剤１３０がよりシート部材１４０に吸着し易くなっている。

また、図６（ｂ）に示すように、シート部材１４０は、四つの角部１４２の各々が、丸められた形状を有している。これにより、本実施形態の電子機器１００は、封止剤１３０のせり上がりが生じ易い角部１４２において、部分的に隙間Ｄを大きくすることができる。したがって、本実施形態の電子機器１００によれば、封止剤１３０のせり上がりをさらに抑制することができる。

なお、シート部材１４０は、封止剤１３０の表面張力によって容易に変形しない程度の強度を有することが好ましい。例えば、本実施形態では、シート部材１４０の一例として、０．１ｍｍの厚さを有するＰＥＴフィルムを用いている。これにより、本実施形態では、シート部材１４０を封止剤１３０の上面に載置した際に、シート部材１４０が封止剤１３０の表面張力によって容易に変形しないようになっている。すなわち、シート部材１４０の平面状態を維持することができ、よって、下部領域１１２Ａの上面（上部領域１１２Ｂの底面）を平滑な平面とすることができる。

＜硬化工程＞
その後、封止剤１３０を硬化させる（ステップＳ３０４：硬化工程）。ここで、本実施形態では、封止剤１３０として紫外線硬化樹脂を用いており、且つ、シート部材１４０が紫外線透過性を有する。このため、封止剤１３０は、シート部材１４０を透過した紫外線が照射されることによって硬化する。

＜バッテリ収容工程＞
図７は、一実施形態に係る電子機器１００の製造方法におけるバッテリ収容工程を示す図である。図７（ａ）は、バッテリ収容工程における下側ケース１１４の断面図である。図７（ｂ）は、バッテリ収容工程における下側ケース１１４の平面図である。次に、図７に示すように、下側ケース１１４の収容空間１１２の上部領域１１２Ｂに、バッテリ１５０を収容する（ステップＳ３０５：バッテリ収容工程）。ここで、図７（ｂ）に示すように、上方からの平面視において、バッテリ１５０は、収容空間１１２の外周形状と同形状の矩形状であり、且つ、収容空間１１２よりも僅かに小さい矩形状を有している。このため、図７（ｂ）に示すように、下側ケース１１４の内壁面に対するバッテリ１５０の周囲のクリアランスは極めて小さい。但し、本実施形態の電子機器１００は、図７に示すように、封止剤１３０の上面にシート部材１４０を設けたことにより、上部領域１１２Ｂへの封止剤１３０のせり上がりが生じていない。このため、本実施形態の電子機器１００は、バッテリ１５０が封止剤１３０と干渉することなく、バッテリ１５０を上部領域１１２Ｂに収容可能である。

＜閉塞工程＞
図８は、一実施形態に係る電子機器１００の製造方法における閉塞工程を示す図である。そして、図８に示すように、下側ケース１１４の上部に、上側ケース１１６を取り付けることにより、下側ケース１１４の開口部１１４Ａを閉塞する（ステップＳ３０６：閉塞工程）。これにより、図２に示す構成の電子機器１００が完成する。

（比較例）
図９は、比較例として用いた従来の電子機器９００の製造方法を示す図である。ここでは、従来の電子機器９００として、本実施形態の電子機器１００からシート部材１４０を取り除いたものを用いている。

図９に示すように、従来の電子機器９００は、封止剤１３０の上面にシート部材１４０が載置されていない。このため、従来の電子機器９００は、封止剤１３０が下側ケース１１４の内壁面を伝って、所定の高さ位置Ｈよりも上方へせり上がっている。この封止剤１３０のせり上がりは、平面視において矩形状を有する収容空間１１２の、４つの角部において特に顕著である。このため、従来の電子機器９００では、上部領域１１２Ｂが封止剤１３０によって狭められてしまい、上部領域１１２Ｂでバッテリ１５０が封止剤１３０に干渉し、上部領域１１２Ｂにバッテリ１５０を収容することができない。

一方、図２に示すように、本実施形態の電子機器１００は、封止剤１３０の上面にシート部材１４０が載置されている。このため、本実施形態の電子機器１００は、封止剤１３０をシート部材１４０に吸着させることができ、よって、封止剤１３０が下側ケース１１４の内壁面を伝って、所定の高さ位置Ｈよりも上方へせり上がることを抑制することができる。したがって、本実施形態の電子機器１００は、上部領域１１２Ｂが封止剤１３０によって狭められてしまうことがなく、上部領域１１２Ｂにバッテリ１５０を確実に収容することができる。

また、本実施形態の電子機器１００は、封止剤１３０の上面にシート部材１４０を載置したことにより、下部領域１１２Ａの上面を平滑な平面とすることができ、さらに、下部領域１１２Ａの上面の高さ位置を、比較的高精度に位置合わせすることができる。

以上説明したように、一実施形態に係る電子機器１００は、収容空間１１２を有するケース１１０と、収容空間１１２の内部に配置される回路部１２０と、収容空間１１２の内部に充填され、回路部１２０を封止する封止剤１３０と、収容空間１１２の内部において、封止剤１３０の上面に載置されたシート部材１４０とを備える。

これにより、一実施形態に係る電子機器１００は、収容空間１１２の内部に充填された封止剤１３０を、シート部材１４０に吸着させることができる。したがって、一実施形態に係る電子機器１００によれば、収容空間１１２の内部に充填された封止剤１３０が硬化するまでの間、封止剤１３０が収容空間１１２の内壁面を伝って上方へせり上がることを抑制することができる。

また、一実施形態に係る電子機器１００において、封止剤１３０は、紫外線硬化性樹脂であり、シート部材１４０は、紫外線透過性を有する。

これにより、一実施形態に係る電子機器１００は、紫外線がシート部材１４０によって遮られることなく、封止剤１３０を紫外線によって硬化させることができる。

また、一実施形態に係る電子機器１００において、シート部材１４０は、平面視において、収容空間１１２におけるケース１１０の内壁面に沿った形状を有する。

これにより、一実施形態に係る電子機器１００は、シート部材１４０によって封止剤１３０が覆われる面積を比較的大きくすることができ、よって、シート部材１４０による封止剤１３０の吸着力を高めることができる。

また、一実施形態に係る電子機器１００は、シート部材１４０の外周縁部と、収容空間１１２におけるケース１１０の内壁面との間に、隙間Ｄを有する。

これにより、一実施形態に係る電子機器１００は、封止剤１３０をよりシート部材１４０に吸着し易くすることができる。

また、一実施形態に係る電子機器１００において、収容空間１１２およびシート部材１４０は、平面視において矩形状（「複数の角部を備える形状」の一例）を有し、シート部材１４０は、矩形状が備える４つの角部１４２の各々が、丸められた形状を有する。

これにより、一実施形態に係る電子機器１００は、封止剤１３０のせり上がりが生じ易い角部１４２において、部分的に隙間Ｄを大きくすることができる。したがって、一実施形態に係る電子機器１００によれば、封止剤１３０のせり上がりをさらに抑制することができる。

また、一実施形態に係る電子機器１００は、収容空間１１２においてシート部材１４０よりも上側の上部領域１１２Ｂに収容されるバッテリ１５０を備える。

これにより、本実施形態の電子機器１００は、ワイヤレスで動作可能な小型且つ防水性の高い電子機器１００を実現することができ、さらに、上部領域１１２Ｂに封止剤１３０がせり上がらないため、上部領域１１２Ｂにバッテリ１５０を確実に収容することができる。

また、一実施形態に係る電子機器１００において、バッテリ１５０は、平面視において、収容空間１１２におけるケース１１０の内壁面に沿った形状を有する。

これにより、一実施形態に係る電子機器１００は、バッテリ１５０とケース１１０とのクリアランスを小さくすることができ、よって、ケース１１０を小型化することができる。さらに、一実施形態に係る電子機器１００は、上部領域１１２Ｂに封止剤１３０がせり上がらないため、上部領域１１２Ｂを拡大することなく、上部領域１１２Ｂにバッテリ１５０を確実に収容することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、シート部材１４０の形状を、平面視において矩形状とすることで、収容空間１１２の内壁面に沿った形状としているが、これに限らない。例えば、収容空間１１２の内壁面に沿った形状がその他の形状（例えば、多角形状、円形状、楕円形状等）である場合、シート部材１４０の形状を、これに合わせて同形状とすることで、収容空間１１２の内壁面に沿った形状としてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、収容空間１１２の上部領域１１２Ｂにバッテリ１５０を収容する構成を採用しているが、これに限らない。例えば、収容空間１１２の上部領域１１２Ｂに、バッテリ１５０以外の電子部品を収容する構成を採用してもよい。

１００ 電子機器
１１０ ケース
１１２ 収容空間
１１２Ａ 下部領域
１１２Ｂ 上部領域
１１４ 下側ケース
１１４Ａ 開口部
１１６ 上側ケース
１２０ 回路部
１３０ 封止剤
１４０ シート部材
１４２ 角部
１５０ バッテリ（電子部品）
１６０ ＦＰＣ

Claims (10)

1. 収容空間を有するケースと、
   前記収容空間の内部に配置される回路部と、
   前記収容空間の内部に充填され、前記回路部を封止する封止剤と、
   前記収容空間の内部において、前記封止剤の上面に載置されたシート部材と
   を備え、
   前記シート部材は、
   平面視において、前記収容空間における前記ケースの内壁面に沿った形状を有する
   ことを特徴とする電子機器。
2. 前記封止剤は、紫外線硬化性樹脂であり、
   前記シート部材は、紫外線透過性を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記シート部材の外周縁部と、前記収容空間における前記ケースの内壁面との間に、隙間を有する
   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. 前記収容空間および前記シート部材は、
   平面視において複数の角部を備える形状を有し、
   前記シート部材は、
   前記複数の角部の各々が、丸められた形状を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
5. 収容空間を有するケースと、
   前記収容空間の内部に配置される回路部と、
   前記収容空間の内部に充填され、前記回路部を封止する封止剤と、
   前記収容空間の内部において、前記封止剤の上面に載置されたシート部材と
   を備え、
   前記収容空間において前記シート部材よりも上側の領域に収容される電子部品を備える
   ことを特徴とする電子機器。
6. 前記電子部品は、
   平面視において、前記収容空間における前記ケースの内壁面に沿った形状を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
7. 前記電子部品は、前記回路部へ電力を供給するバッテリである
   ことを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
8. 前記シート部材は、
   前記封止剤の上面に載置された際に、前記封止剤の表面張力によって変形しない強度を有する
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電子機器。
9. 電子機器の製造方法であって、
   収容空間を有するケースに対し、前記収容空間の内部に回路部を配置する回路部配置工程と、
   前記収容空間の内部に封止剤を充填することにより、前記回路部を封止する封止工程と、
   前記収容空間の内部において、前記封止剤の上面にシート部材を載置するシート部材載置工程と
   を含み、
   前記シート部材は、
   平面視において、前記収容空間における前記ケースの内壁面に沿った形状を有する
   ことを特徴とする製造方法。
10. 電子機器の製造方法であって、
    収容空間を有するケースに対し、前記収容空間の内部に回路部を配置する回路部配置工程と、
    前記収容空間の内部に封止剤を充填することにより、前記回路部を封止する封止工程と、
    前記収容空間の内部において、前記封止剤の上面にシート部材を載置するシート部材載置工程と、
    前記収容空間において前記シート部材よりも上側の領域に電子部品を収容する電子部品収容工程と
    を含むことを特徴とする製造方法。

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