JP7331570B2 - 電子機器、非接触スイッチ、および光電センサ - Google Patents

電子機器、非接触スイッチ、および光電センサ Download PDF

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Description

本発明は、電子部品が実装された基板が筐体内に設けられ、該筐体内に樹脂が充填される電子機器などに関する。
従来、電子部品が実装された基板を筐体内に設けた電子機器において、基板を保護することを目的として、基板と筐体内との間の空間をホットメルト樹脂で充填することが行われている。
特許文献１には、ホットメルト樹脂が充填されるキャビティに厚みが深い部分が存在しても、ホットメルト用樹脂の充填不良を解消して電子部品を保護することを目的とするケースが開示されている。具体的には、該ケースは、ホットメルト樹脂が充填されるキャビティにおいて厚みが薄い第１部分と、キャビティにおいて第１部分よりも厚みが厚い第２部分と、ホットメルト用樹脂の流動末端部分をキャビティの第１部分に設定する壁部とを有する構造となっている。
特開２０１４－０７５４６３号公報
しかしながら、上記のケースにおいて、基板上に設けた壁部は、基板の組み立てバラつき、およびホットメルト樹脂の流動応力による基板の撓みなどによって、壁部とケースとに間隙が生じるなど、必ずしも壁としての機能を実現できない。また、基板実装部品の配置制約によって、所望の位置に壁部を設けることができない場合がある。
さらに、複数の基板を用いる場合は、ホットメルト樹脂の流動が複雑となり、ホットメルト樹脂の流動末端を制御するために、複数の壁部を設けることになるなど、基板設計に過大な制約が発生する。
そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐電圧性および耐水性に優れた電子機器を提供することである。
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
すなわち、本開示の一態様（以下、「本実施形態」ともいう）に係る電子機器は、筐体と、前記筐体内に配置され、電子部品が実装された１枚以上の基板と、前記筐体内に充填されている熱可塑性ホットメルト樹脂と、流動分岐部材と、を備え、前記筐体内は、複数の空間に分割されており、前記複数の空間は、前記筐体と前記基板との間、および、前記基板同士の間の少なくともいずれかあって、それぞれに前記熱可塑性ホットメルト樹脂が充填されており、前記流動分岐部材は、前記熱可塑性ホットメルト樹脂を前記筐体内に充填するための入口としての開口部と、前記開口部から前記複数の空間に前記熱可塑性ホットメルト樹脂を導くために、前記熱可塑性ホットメルト樹脂を複数に分岐させる流路部と、を備える。なお、「樹脂」は、樹脂化合物だけでなく、シリカなどの充填剤、酸化防止剤などの安定剤、および可塑剤などの添加物を含有する混合物をも包含する。
本開示の一態様に係る電子機器は作製過程において、筐体内に熱可塑性ホットメルト樹脂を流し込む。流動分岐部材の開口部から筐体内に熱可塑性ホットメルト樹脂を流し込むと、当該樹脂は流動分岐部材の流路部へ流れる。流動分岐部材は、前記複数の空間に対して熱可塑性ホットメルト樹脂の流動を導くことができるように、分岐が設けられている。分岐した熱可塑性ホットメルト樹脂は流路部を進み、前記複数の空間に流れ込む。流れ込んだ熱可塑性ホットメルト樹脂は、各空間に充填されていくとともに、筐体に任意に設けたエアベント部を介して、空間内の空気を効率的に外に押し出していく。最終的に、各空間に流れ込んだ熱可塑性ホットメルト樹脂は、エアベント部を最終流動末端として合流し、筐体内への充填が完了する。このようにして、樹脂が複数の空間に充填され、かつ内部の気泡残留を最小限にすることができる。すなわち、筐体内の空間における樹脂の未充填箇所の発生を抑制することができる。
本実施形態に係る電子機器においては、複数の空間への樹脂の充填に先立って熱可塑性ホットメルト樹脂を分岐させることができる。そのため、複数の空間の大きさが異なっていても、いずれかの空間だけが優先的に充填される可能性を低減することができる。このように、本実施形態に係る電子機器は、熱可塑性ホットメルト樹脂の流動を制御して筐体内の空間における樹脂の未充填箇所の発生を抑制することができる。したがって、上記構成によれば、筐体内に内蔵された基板を樹脂で被覆することができるため、耐電圧性および耐水性に優れた電子機器を提供することができる。
上記実施形態に係る電気機器において、前記電気機器は前記基板を前記筐体内の所定位置で固定するための基板保持部をさらに備え、前記流動分岐部材は、前記基板保持部に固定されていてよい。本構成によれば、樹脂の流動をより安定して制御することができる。これにより、筐体内の空間における樹脂の未充填箇所の発生をより抑制することができ、基板をより確実に樹脂で被覆することができる。
上記実施形態に係る電気機器において、前記基板は、少なくとも第１基板および第２基板を含んでおり、前記空間は、前記第１基板と前記筐体との間の第１空間、前記第２基板と前記筐体との間の第２空間、および、前記第１基板と前記第２基板との間の第３空間を含んでおり、前記流動分岐部材は、前記開口部から前記第１空間に前記樹脂を導くための第１流路部、前記開口部から前記第２空間に前記樹脂を導くための第２流路部、および、前記開口部から前記第３空間に前記樹脂を導くための第３流路部を含んでいてよい。本構成によれば、第１流路部、第２流路部および第３流路部から、それぞれ、第１空間、第２空間および第３空間への樹脂の流動を制御することができる。基板は、第１空間、第２空間および第３空間のいずれかに面しているため、これらの空間における樹脂の未充填箇所の発生を抑制することで、基板をより確実に樹脂で被覆することができる。
上記実施形態に係る電気機器において、前記流動分岐部材における前記流路部は、断面積が０．２ｍｍ２以上とすることができる。本構成によれば、樹脂の流動性が良好であるため、筐体内の空間における樹脂の未充填箇所の発生をより抑制することができ、基板をより確実に樹脂で被覆することができる。
上記実施形態に係る電気機器において、前記熱可塑性ホットメルト樹脂は、ポリアミド系ホットメルト樹脂、ポリエステル系ホットメルト樹脂、および、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂のいずれかまたはこれらの組合せであってよい。本構成によれば、低温低圧で電子機器に樹脂を充填することができるため、内蔵される電子部品、筐体などの樹脂製部品ならびにケーブルなどが受ける熱ダメージおよび応力ダメージを低減することができる。ここで、「ポリアミド系樹脂」とは、ポリアミドに由来する構成単位を主構成要素として含む樹脂であり、ポリアミドの単独重合体およびポリアミドと共重合可能な単量体とポリアミドとの共重合体の両方が含まれる。他に「系樹脂」と記載して列挙した樹脂も同様である。
また、本実施形態に係る非接触スイッチは、上記電子機器を２つ備え、第１の前記電子機器は、前記電子部品としてアクチュエータを備え、第２の前記電子機器は、前記電子部品としてセンサを備え、前記アクチュエータと前記センサとの距離が所定値以下になると、前記センサの出力がＯＮとなる。
また、本実施形態に係る光電センサは、上記電子機器によって構成される光電センサであって、前記電子部品として投光部および受光部の少なくともいずれか一方を備える。
本発明の一態様によれば、耐電圧性および耐水性に優れた電子機器を提供することができる。
図１は、本実施形態に係る電子機器の、図３におけるＡ－Ａ線で切断した断面を模式的に示す図である。 図２は、本実施形態に係る電子機器の、図３におけるＢ－Ｂ線で切断した断面を模式的に示す図である。 図３は、本実施形態に係る電子機器の外観の一例を示す図である。 図４は、本実施形態に係る流動分岐部材の一例を示す斜視図である。 図５は、本実施形態に係る流動分岐部材の、図４におけるＣ－Ｃ線で切断した断面を示す斜視図である。 図６は、本実施形態の変形例に係る電子機器の、図３におけるＡ－Ａ線で切断した断面の概略を示す図である。 図７は、本実施形態に係る電子機器を用いた非接触安全スイッチの一例を示す図である。 図８は、本実施形態に係る電子機器を用いた光電センサの一例を示す図である。
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。
§１ 適用例
図１～図３を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る電子機器の、図３におけるＡ－Ａ線で切断した断面を模式的に示す図である。図２は、本実施形態に係る電子機器の、図３におけるＢ－Ｂ線で切断した断面を模式的に示す図である。図３は、本実施形態に係る電子機器の外観の一例を示す図である。
図１に示す通り、本実施形態に係る電子機器１は、筐体１０と、筐体１０内に配置されて電子部品２５が実装された３枚の基板２０と、流動分岐部材５０と、基板保持部３０とを備える。また、本実施形態に係る電子機器１は、筐体１０内の空間に熱可塑性ホットメルト樹脂が充填されている（図示せず）。本実施形態における基板２０および流動分岐部材５０は、基板保持部３０に固定されている。図２においては、本実施形態に係る電子機器１の内部として、筐体１０と、電子部品２５が実装された基板２０と、筐体１０内に熱可塑性ホットメルト樹脂を充填するための流動分岐部材５０と、基板保持部３０とが示されている。本実施形態に係る電子機器１は、図３における矢印Ｇ１に示す位置から矢印Ｇ１が示す方向に、流動分岐部材５０を介して熱可塑性ホットメルト樹脂が充填される。
図１に示す通り、本実施形態における筐体１０内は、基板２０によって、筐体１０と各基板２０との間の空間、および３枚の基板２０に囲まれた空間に分割されている。詳しくは後述するが、本実施形態における流動分岐部材５０は、電子機器１の作製時に、流動分岐部材５０内部で熱可塑性ホットメルト樹脂を分岐させて、分割された複数の空間に、それぞれ異なる経路で独立して熱可塑性ホットメルト樹脂を充填できることができるように分岐が設けられている。このように、本実施形態に係る電子機器１は、筐体１０内へ樹脂を充填するときに、熱可塑性ホットメルト樹脂の流動を制御することができる。
本実施形態に係る電子機器１においては、複数の空間同士の大きさが異なっていたとしても、別々の経路で独立して熱可塑性ホットメルト樹脂を充填できるため、特に小さい空間で起こり得る、未充填箇所の発生を抑制することができる。これにより、本発明の一側面に係る実施の形態では、基板２０が熱可塑性ホットメルト樹脂で被覆されない箇所の発生を抑制することができ、耐電圧性および耐水性に優れた電子機器１を提供することができる。
§２ 構成例
以下に、本実施形態に係る電子機器１の構成の一例について図１～３を用いて説明する。図１および図２の例では、電子機器１は、筐体１０と、電子部品２５が実装された基板２０と、熱可塑性ホットメルト樹脂と、流動分岐部材５０と、基板保持部３０とを備えている。以下では、「熱可塑性ホットメルト樹脂」を単に「樹脂」と省略して記載する。
＜電子機器を構成する部材＞
（筐体）
本実施形態における筐体１０は、内部に基板２０と、樹脂と、流動分岐部材５０と、基板保持部３０とを格納している。一例において、筐体１０は、上記以外にも、基板２０に接続されたケーブル部品などを格納していてもよい。
本実施形態における筐体１０は、電子機器１の作製時に、図１における矢印Ｇ１に示した位置から矢印Ｇ１が示す方向に樹脂を充填するために、Ｇ１に示す位置が開口している（充填口）。また、筐体１０は、充填口から樹脂を充填する際に流動する樹脂が筐体１０内の空気を押し出していけるように、各空間において流動する樹脂が最後に到達する位置に空気の抜け穴（エアベントなど）が開口していてもよい。
また、筐体１０は、電子機器１が優れた耐水性を有するように、充填口などの開口している箇所が封止された場合に密閉される。筐体１０の大きさおよび形状は、電子機器１の使用方法に応じて、適宜設計すればよい。筐体１０は、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合）樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、およびＰＡ（ポリアミド）樹脂によって構成され得る。
（基板）
本実施形態における基板２０は、筐体１０内に配置され、電子部品２５が実装されている。基板２０において実装され得る電子部品２５としては、例えば、アンテナ部品、発光素子、受光素子、各種センサ部品、制御用ＩＣ、増幅回路、および電源回路などが挙げられる。本実施形態における基板２０は、ガラスエポキシ基板（ＦＲ－４）、ガラスコンポジット基板（ＣＥＭ－３）、および紙フェノール基板（ＦＲ－１、２）などによって構成される。
（流動分岐部材）
本実施形態における流動分岐部材５０は、筐体１０へ流し込んだ樹脂を筐体１０内の複数の空間に行き渡らせるための、分岐した管を有する部材である。図４および図５を用いて、本実施形態における流動分岐部材５０について説明する。図４は、本実施形態に係る流動分岐部材の一例を示す斜視図である。図５は、本実施形態に係る流動分岐部材の、図４におけるＣ－Ｃ線で切断した断面を示す斜視図である。
図４および図５に示す通り、本実施形態における流動分岐部材５０は、開口部５１１および分岐管５１２からなる充填部５１と、第１流出部５２１および第１溝部５２２からなる第１流路部５２と、第２流出部５３１および第２溝部５３２からなる第２流路部５３とを備える。
本実施形態における開口部５１１は、電子機器１の作製過程で、外部から流動分岐部材５０内へ（矢印Ｇ１が示す方向に）樹脂を流し込むための入口である。一例において、開口部５１１は、流動分岐部材５０において開口している面の中央部に位置する。分岐管５１２は、開口部５１１に続く円筒形の管であって、開口部５１１から、図５におけるｙ軸方向に伸びている。
分岐管５１２は、図５におけるｚ軸に沿って対向する側面に、第１流出部５２１として１対の開口を有している。また、分岐管５１２における開口部５１１とは反対側の端部は、第２流出部５３１が開口している。第２流出部５３１は、図４におけるｘ軸方向を境にして２つに区切られた１対の開口である。
第１溝部５２２は、分岐管５１２の外側における、第１流出部５２１から開口面と水平に広がるそれぞれの面に設けられている１対の溝である。第１溝部５２２は、第１流出部５２１から分岐管５１２の長手方向に直交する軸、すなわち図４および図５におけるｘ軸に沿って、第１流出部５２１の両側に伸びている。第２溝部５３２は、第２流出部５３１のそれぞれから、開口面に垂直に伸びる1対の溝であり、第２流出部５３１から分岐管５１２の長手方向、すなわち図４および図５におけるｙ軸方向に伸びている。
充填部５１、第１流出部５２１、第１溝部５２２、第２流出部５３１および第２溝部５３２は、いずれも断面積が０．２ｍｍ２以上である。本実施形態に係る電子機器１においては、充填部５１、第１流出部５２１、第１溝部５２２、第２流出部５３１および第２溝部５３２の断面積の大きさを調節することで、筐体１０内における複数の空間への樹脂の流動性（流動量）を適正化することができ、その結果、筐体１０内における樹脂の未充填箇所の発生を抑制することができる。なお、分岐管５１２における断面積は、管の全てで一定でなくともよい。第１溝部５２２および第２溝部５３２においても同様である。
（基板保持部）
本実施形態に係る電子機器１は基板保持部３０を備えている。基板保持部３０は、基板２０を筐体１０内の所定位置において固定することができる。基板保持部３０の大きさおよび形状は、電子機器１の適用方法に応じて、適宜設計すればよい。また、基板保持部３０は、流動分岐部材５０をも固定することもできる。この場合、流動分岐部材５０は咬合可能な凸部または凹部などを有していてもよい。
基板保持部３０は、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合）樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、およびＰＡ（ポリアミド）樹脂などによって構成され得る。
（樹脂）
本実施形態に係る電子機器１に充填される樹脂（熱可塑性ホットメルト樹脂）としては、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、および、ポリオレフィン系樹脂のいずれかまたはこれらの組合せを用いることができる。一例において、低温（例えば１６０℃以上２２０℃以下）かつ低圧（１０ＭＰａ以下）で成形可能な樹脂を用いると、電子機器１の作製時に、筐体１０に内蔵される電子部品２５およびケーブル部品などの各種部材へ与え得る熱ダメージおよび応力ダメージを低減することができる。また、本実施形態においては、樹脂の流動性をより向上させる観点、および筐体１０内における小さな空間（例えば、空間内の最短距離が１．０ｍｍ未満）においても樹脂の未充填箇所の発生を抑制する観点からは、例えば、樹脂の溶融粘度は５００ｄＰａ・ｓ以下とすることができる。電子機器１の封止性（例えば、切削油などに対する耐油性、ＩＰ６７およびＩＰ６９Ｋなどの規格を満たす耐水性、および製品化の際のＥＣＯＬＡＢ認証において求められる耐薬品性など）を向上させる観点からは、ポリアミド系樹脂またはポリエステル系樹脂を用いることが好ましく、中でも、結晶性を有するポリエステル系樹脂が好ましい。
なお、「ポリアミド系樹脂」とは、ポリアミドに由来する構成単位を主構成要素として含む樹脂であり、ポリアミドの単独重合体およびポリアミドと共重合可能な単量体とポリアミドとの共重合体の両方が含まれる。他に「系樹脂」と記載して列挙した樹脂も同様である。また、「樹脂」は、樹脂化合物だけでなく、シリカなどの充填剤、酸化防止剤などの安定剤、および可塑剤などの添加物を含有する混合物をも包含する。
＜各部材の配置＞
本実施形態に係る電子機器１において、上述の部材は、筐体１０の内部に格納されている。以下、図１および図２を用いて筐体１０内の各部材の配置の一例を説明する。
（基板）
図１では、筐体１０内には基板２０が３枚備えられており（特許請求の範囲における「第１基板」または「第２基板」に該当し得る）、次のように配置されている。すなわち、図１に示した筐体１０のｘ軸方向に沿った１つの面の近傍において、該面に平行して１枚、および、筐体１０のｙ軸方向に沿った対向する二面の近傍において、該面にそれぞれ平行して１枚ずつ、それぞれ配置されている。なお、本実施形態において、基板２０は３枚配置されているが、本開示に係る電子機器１が備える基板２０は１枚以上あればよい。
本実施形態において、本実施形態における基板２０は、基板保持部３０によって、筐体１０内の所定の位置に固定されている。また、基板２０は、さらに筐体１０に固定されていてもよい。基板２０が強固に固定されていると、充填する樹脂の流動応力が大きい場合であっても位置ずれを防ぐことができる。
基板２０は、筐体１０内の空間を分割している。一例において、分割されている空間は、筐体１０と基板２０との間の空間（特許請求の範囲における「第１空間」および「第２空間」の少なくとも一方に該当）、あるいは、基板２０同士の間の空間（特許請求の範囲における「第３空間」に該当）であり得る。本実施形態における筐体１０内の空間は、上述した３枚の基板２０と該基板２０近傍の筐体１０の３辺との間の空間、および３枚の基板２０に囲まれた空間を含む。
本実施形態において、筐体１０と基板２０との間の距離および基板２０同士の間の距離は、特に限られないが、一例においては０．３ｍｍ～１．５ｍｍである。
（流動分岐部材）
本実施形態における流動分岐部材５０は、電子機器１の作製時に、筐体１０の充填口から筐体１０内に向けて（すなわち矢印Ｇ１に示す位置から矢印Ｇ１が示す方向に）樹脂を充填できるよう、充填口を有する面に沿って開口部５１１を有し、流路部５２、５３は筐体１０内に格納されている。
本実施形態において、流動分岐部材５０の流路部５２、５３は、基板２０が分割する複数の空間まで続いている。より具体的には、第１流路部５２は、上述した３枚の基板２０と該基板２０近傍の筐体１０の３辺との間の空間まで続いている。また、第２流路部５３は、上述した３枚の基板２０に囲まれた空間まで続いている。
本実施形態において、流動分岐部材５０は、基板保持部３０に固定されている。固定の方法としては、例えば、流動分岐部材５０と基板保持部３０とにそれぞれ設けた凸部および凹部が互いに咬合する方法などが挙げられるが、これに限られない。
（基板保持部）
本実施形態における基板保持部３０は、３枚の基板２０に囲まれた空間に位置する。基板２０と基板保持部３０との間の距離は特に限られないが、一例においては０．３ｍｍ～１．５ｍｍである。
本実施形態における基板保持部３０は、一例において、基板２０を筐体１０内の所定の位置において固定している。また、流動分岐部材５０を固定することもできる。この場合、流動分岐部材５０から流出する樹脂の流動を妨げないことが好ましい。
（樹脂）
樹脂（熱可塑性ホットメルト樹脂）は、筐体１０内において基板２０によって分割されている空間それぞれに充填され、基板２０を被覆している。樹脂の被覆厚みは、封止性の観点では特に制約がないが、電子機器１の耐電圧性の観点から、０．３ｍｍ以上が好ましいことがある。一例において、樹脂の被覆厚みが０．３ｍｍ以上であれば、十分な絶縁保護機能を確保できる。
また、樹脂は、基板２０を被覆するだけでなく筐体１０内の空間に隙間なく充填されている。本実施形態において、筐体１０と基板２０との間の距離および基板２０同士の間の距離は、例えば、０．３ｍｍ～１．５ｍｍ程度であるので、樹脂の被覆厚みが０．３ｍｍ以上であることは、樹脂の流動性を確保し、樹脂の未充填箇所の発生を抑制する観点からも好ましい。
§３ 樹脂による筐体の封止
電子機器１の作製にあたり、筐体１０の内部に樹脂を充填して封止する過程の一例について説明すれば、次の通りである。まず、筐体１０内に流動分岐部材５０、ケーブル部品などが接続されている基板２０および基板保持部３０を上記のように配置する。各部材が格納された筐体１０を、樹脂成形用の金型に設置し、流動分岐部材５０を介して、樹脂を充填する。樹脂の成形および充填は、射出成形機およびギアポンプ方式のアプリケーターなどを用いて、常法に従って行うことができる。すなわち、樹脂の成形および充填時の各種条件は、用いる樹脂および作製する電子機器１によって適宜調整すればよい。ただし、樹脂によっては、長時間溶融すると樹脂中の成分が分離する場合がある。このような場合には、成形機として、逐次溶融方式を採用する成形機を用いればよい。樹脂の充填後、金型内で冷却してから取り出すことで、電子機器１を作製することができる。
ここで、筐体１０に樹脂を充填するときの樹脂の流動の一例を、図１、図４および図５を用いて説明する。まず、図１における矢印Ｇ１に示す位置（筐体１０の充填口）から矢印Ｇ１が示す方向に樹脂が流れ込む。筐体１０の充填口から流れ込んだ樹脂は、流動分岐部材５０の開口部５１１を通って、その先に続く分岐管５１２に入る。分岐管５１２の中に入った樹脂は、図５におけるｙ軸方向に進んでいく。分岐管５１２の側面には第１流出部５２１（開口）が設けられているため、樹脂が第１流出部５２１に差し掛かると、樹脂は分岐管５１２の中をさらに進みながら、一部が第１流出部５２１を通って分岐管５１２の外へ流出する。第１流出部５２１は１対の開口であるため、ここで樹脂は３つに分岐する。
第１流出部５２１から流出した樹脂は、第１溝部５２２に流れ込む。第１溝部５２２は、第１流出部５２１から図４および図５におけるｘ軸に沿って第１流出部５２１の両側に伸びているため、第１流出部５２１から流出した樹脂は、それぞれ２つに分岐して第１溝部５２２を流れていく。一方、分岐管５１２の中をさらに進んだ樹脂は、第２流出部５３１に達すると、第２流出部５３１を通って分岐管５１２の外へ流出する。第２流出部５３１は１対の開口であるため、ここでは樹脂は２つに分岐する。第２流出部５３１は第２溝部５３２に通じているため、第２流出部５３１から流出した樹脂は、そのまま第２溝部５３２を流れていく。このように、上述の例では、充填口から流し込まれた樹脂は、流動分岐部材５０によって合計６つに分岐する。
本実施形態における流動分岐部材５０は、樹脂を複数に分岐させ、筐体１０と各基板２０との間の空間および３枚の基板２０に囲まれた空間に、それぞれ異なる経路で独立して樹脂を充填できる。このように、本実施形態に係る電子機器１は、筐体１０内へ樹脂を充填するときに、樹脂の流動を制御することができる。
樹脂は、粘度が高いなどの特性を有するため、流動する際には流動抵抗の影響を大きく受ける。また、流動抵抗は、樹脂が流動する空間が大きいほど小さくなる。仮に、筐体内において、大きさが異なるように分割された複数の空間の全てに対して１点から樹脂を流し込む場合、一般的には、複数の空間のうち大きな空間（流動抵抗が小さい）から優先的に樹脂が充填される。流動抵抗が小さい空間への樹脂の充填が完了して、残りの空間に樹脂が充填されるとき、流動抵抗の大きい空間では空気が抜けにくくなり、該空気の断熱圧縮抵抗により樹脂の流動が停止してしまうことがある。この場合、筐体内には未充填箇所が残る。未充填箇所においては、基板は樹脂で被覆されないため、このような電子機器は耐電圧性および耐水性に劣る。
なお、本明細書において、「優先的に充填される」とは、先に充填が開始する、および単位時間当たりに充填される樹脂の量が多い、のうちの少なくとも一方に起因して、先に樹脂の充填が完了することを指す。
本実施形態に係る電子機器１において、筐体１０と各基板２０との間の空間の大きさと、３枚の基板２０に囲まれた空間とを比較すると、前者の空間は後者の空間と比べて小さい。しかし、本実施形態に係る電子機器１は、流動分岐部材５０を備えることで、これらの空間に対し、別々の経路で独立して樹脂を充填することができる。そのため、大きな空間、すなわち筐体１０と各基板２０との間の空間へ優先的に樹脂が充填されることを抑制できる。これにより、小さい空間、すなわち筐体１０と各基板２０との間の空間における樹脂の未充填箇所の発生を抑制することができる。樹脂の未充填箇所の発生を抑制されると、基板２０が樹脂で被覆されない箇所の発生が抑制されるため、耐電圧性および耐水性に優れた電子機器１を提供することができる。
さらに、本実施形態に係る電子機器１において筐体１０内に充填される樹脂は、別々の経路で独立して各空間に充填されていくため、筐体１０に任意に設けたエアベント部から、徐々に空間内の空気を押し出していくことができる。これにより、筐体１０内の空気が効率的に排出されるため、筐体１０内の気泡残留を最小限にできるので、耐電圧性および耐水性に優れた電子機器１を提供することができる。
本実施形態に係る電子機器１においては、樹脂を複数の空間に充填するときの樹脂の流動抵抗は、樹脂が充填される複数の空間の大きさだけでなく、充填口から各空間に通じる流動分岐部材５０の流路部５２、５３の大きさ（断面積および長さなど）にも依存する。そのため、流路部５２、５３の大きさを調節することで、各空間の大きさを必要以上に大きくすることなく、筐体１０内における樹脂の未充填箇所の発生を抑制することができる。したがって、本開示の一態様によれば、耐電圧性および耐水性に優れ、かつ小型の電子機器を提供することができる。
§４ 電子機器の適用例
本実施形態に係る電子機器１は、例えば、非接触安全スイッチおよび光電センサへ適用することができる。以下、図７および図８を用いて説明する。図７は、本実施形態に係る電子機器を用いた非接触安全スイッチの一例を示す図である。図８は、本実施形態に係る電子機器を用いた光電センサの一例を示す図である。
（非接触安全スイッチへの適用例）
図７は、上記の電子機器１を非接触安全スイッチ１００（非接触スイッチ）に適用した場合の構成例を示す図である。非接触安全スイッチ１００は、アクチュエータ６として動作する電子機器１、および、センサ本体７として動作する電子機器１との組合せによって実現される。アクチュエータ６とセンサ本体７との距離が所定値以下になると、センサ本体７の出力がＯＮとなるとともに、アクチュエータ６とセンサ本体７との距離が所定値より大きくなると、センサ本体７の出力がＯＦＦとなる。非接触安全スイッチ１００の種類としては、リードスイッチタイプとＲＦＩＤタイプとが挙げられる。
リードスイッチタイプは、アクチュエータ６側に電子部品としての磁石が内蔵され、センサ本体７側に電子部品としてのリードスイッチが複数内蔵される構造となっている。アクチュエータ６とセンサ本体７との距離が近くなると、センサ本体７における磁界が強くなることによりリードスイッチの接点が動作し、センサ本体７からの出力がＯＮとなる。
ＲＦＩＤタイプは、アクチュエータ６側に電子部品としてのＲＦＩＤが内蔵され、センサ本体７側に電子部品としてのＲＦＩＤリーダが内蔵される構造となっている。アクチュエータ６がセンサ本体７に近づくと、センサ本体７側のＲＦＩＤリーダがアクチュエータ６側のＲＦＩＤからＩＤデータを読み取り、予め記憶しているＩＤと照合して一致していれば、センサ本体７の出力がＯＮとなる。このように、ＲＦＩＤタイプはＩＤ照合を行うので、別のＲＦＩＤ、別のタイプのＲＦＩＤを読み取ったりしても誤動作を防止することができる（無効化防止機能）。また、センサ本体７に備えられているＩＣでソフトウェアを実行することにより、センサ自体の故障を検出することも可能である。
以上のように、非接触安全スイッチ１００は摺動部がないため、摺動による摩耗粉を生じることがない。よって、非接触安全スイッチ１００は、半導体製造装置や、食品または化粧品の製造ラインなどにおける、安全ドアの開閉検出のためのスイッチとして好適に用いることができる。また、上記のように、電子機器１は、筐体１０の内部に樹脂が充填された構造であるので、洗浄時の周囲からの水や塵埃の影響を受けにくい。よって、より信頼性の高い非接触安全スイッチ１００を提供することができる。
（光電センサへの適用例）
図８は、上記の電子機器１を光電センサ２００に適用した場合の構成例を示す図である。光電センサ２００は、投光部８として動作する電子機器１、および、受光部９として動作する電子機器１との組合せによって実現される。なお、１つの電子機器１が、投光部８および受光部９の両方の機能を有する光電センサ２００であってもよい。
投光部８によって投光された光が検出物体によってさえぎられたり反射したりすると、受光部９に到達する量が変化する。受光部９は、この変化を検出して電気信号に変換し、出力する。投光部８としての電子機器１は、電子部品としての発光素子８０を備え、受光部９としての電子機器１は、電子部品としての受光素子９０を備えている。なお、投光部８としての電子機器１は、さらに電源部を備えていてもよく、受光部９としての電子機器１は、さらに増幅部、制御部、および電源部を備えていてもよい。
このように、光電センサ２００は、検出物体に機械的に触れることなく検出できるので、検出物体およびセンサ自体に傷が生じにくく、摩耗が生じることもない。よって、上記の非接触安全スイッチ１００と同様、半導体製造装置や、食品または化粧品の製造ラインなどにおける物体の検出に好適に用いることができる。また、上記のように、電子機器１は、筐体１０の内部に樹脂が充填された構造であるので、洗浄時の周囲からの水や塵埃の影響を受けにくい。よって、より信頼性の高い光電センサ２００を提供することができる。
§５ 変形例
図３および図６を用いて、上述の実施形態の変形例について、以下に説明する。図６は、本実施形態の変形例に係る電子機器の、図３におけるＡ－Ａ線で切断した断面の概略を示す図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本変形例では、樹脂の充填口の位置、流動分岐部材の形状および位置が上述の実施形態とは異なっている。本変形例においては、樹脂の充填口の位置は、図３に示すＧ２である。また、本変形例に係る電子機器２、３、４では、流動分岐部材８５０、９５０は、充填口を有する面に開口部５１１（図示せず）を有している。
図６に示すように、本変形例において、電子機器２における流動分岐部材８５０は、流出部として互いに直交する２本からなる溝部８５５を有している。該２本の溝は、流動分岐部材８５０の中央（開口部５１１から矢印Ｇ２が示す方向に樹脂を入れた場合の、開口部５１１中央の延長線上に位置する）部分において垂直に交わっている。電子機器２においては、基板２０は上述の実施形態と同様に３枚であり、溝部８５５の２本の溝は、平行して配置されている２枚の基板２０に対して平行に設けられた溝と、垂直に設けられた溝とからなる。
電子機器２における溝部８５５のうち、２枚の基板２０に対して平行に配置されている溝は、基板２０に囲まれた空間に樹脂を誘導できるよう、溝の端部が基板２０の内側にある。一方、溝部８５５のうち、２枚の基板２０に対して垂直に配置されている溝は、筐体と基板２０との間の空間に樹脂の流動を誘導できるよう、溝の端部が２枚の基板２０よりも外側かつ筐体の内側にある。そのため、充填口から流動分岐部材８５０に流れ込んだ樹脂は、溝部８５５における２本の溝が交わる部分を中心に４つに分岐する。４つに分岐した樹脂のうちの２つは基板２０に囲まれた空間に充填され、残りの２つは筐体と基板２０との間の空間に充填される。
このように本変形例に係る電子機器２は、複数の空間にそれぞれ異なる経路で独立して樹脂を充填することができる。そのため、本変形例に係る電子機器２は、上述した実施形態に係る電子機器１と同様の効果を有している。
本変形例に係る電子機器３では、図６に示すように、基板２０が平行に配置されている２枚のみである点で、先の電子機器２と異なっている。電子機器２においては、２枚の基板２０に対して平行に配置されている溝の２つ端部のうちの一方は、３枚の基板２０に囲まれた空間に位置しているが、他方の端部は２枚の基板の間にある空間に位置している。後者の空間は筐体と基板２０との間の空間と連通しているため、一例においては、３枚の基板２０に囲まれた空間は、他方の空間より小さくなる。その場合、小さな空間では空気が抜けにくくなり、樹脂の未充填箇所が発生することがある。本変形例に係る電子機器３では、これを抑制するために、基板２０を２枚として、溝の２つ端部の先の空間の大きさの差を小さくするようにした例である。これにより、より確実に樹脂の未充填箇所の発生を抑制することができる。
図６に示すように、本変形例に係る電子機器４は、上述の電子機器２と同様、３枚の基板２０が設けられている。電子機器４における流動分岐部材９５０は、流出部として、充填口側から見た場合にＴ字の形状をした溝部９５５が筐体の互いに直交する面に対してそれぞれ平行になるように設けられている点で、電子機器２と異なっている。溝部９５５は、流動分岐部材９５０の中央部分から筐体の面に向かって一直線上に設けられた２本の溝と、中央部分から該２本の溝の一方の壁から該２本の溝に垂直に伸びる１本の溝との３本の溝からなる。溝部９５５のうち、２本の溝は、筐体と各基板２０との間の空間に樹脂を誘導できるよう、端部は平行して配置されている２枚の基板２０よりも外側かつ筐体の内側にある。
充填口から流動分岐部材９５０に流れ込んだ樹脂は３つに分岐し、それぞれ筐体の４つの面に向かう。ここで、電子機器２、３における溝部８５５のうち、平行して配置されている２枚の基板２０に対して平行に設けられた溝は、基板２０に囲まれた空間に樹脂を誘導できるよう、溝の端部は基板２０の内側にある。また、溝部８５５のうち、平行して配置されている２枚の基板２０と直交して設けられた溝は、筐体と各基板２０との間の空間に樹脂を誘導できるよう、端部は平行して配置されている２枚の基板２０よりも外側かつ筐体の内側にある。
このように、本変形例に係る電子機器４においても、複数の空間にそれぞれ異なる経路で独立して樹脂を充填することができる。そのため、本変形例に係る電子機器４は、上述した実施形態に係る電子機器１と同様の効果を有しているとともに、また、電子機器３で述べた効果も有している。
本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態および変形例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る。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を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。
§６ 実施例
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
〔実施例〕
上記実施形態において図１～５を用いて説明した電子機器を作製し、筐体内の樹脂の充填状態、耐水性および耐電圧性を評価した。なお、樹脂の充填は図中のＧ１から行った。
（電子機器の作製）
樹脂は東洋紡製バイロショット（ポリエステル系）を用い、成形機はキヤノン電子製ＬＳ－３００ｉを使用した。成形機の設定は、シリンダ温度２４０℃、射出速度２０ｍｍ／ｓｅｃおよび射出圧力４．０ＭＰａとした。
（評価）
充填状態の評価として、Ｘ線検査装置を用い、筐体と基板との間の空間、および、基板同士の間の空間を対象として、未充填箇所の有無を確認した。また、基板同士の間の空間に未充填箇所がある場合には、その未充填箇所が筐体の外部と連通しているかどうかを確認した。
耐水性の評価として、ＩＰ６７規格試験およびＩＰ６９Ｋ規格試験を行い、基準を満たしているかどうかを確認した。
耐電圧性の評価として、規格ＩＥＣ６０９４７－５－２およびＩＥＣ６０９４７－５－２を満たしているかどうかを確認した。
（結果）
・充填状態：筐体と基板との間の空間には、樹脂の未充填箇所は確認されなかった。基板同士の間の空間には未充填箇所が確認されたが、いずれもわずかな気泡であって、筐体外部とは連通していなかった。
・耐水性：試験後の絶縁抵抗値は２．５５ＧΩを超えており、両方の規格において基準を満たしていた。
・耐電圧性：ＡＣ１０００Ｖ電圧下における漏れ電流が１ｍＡ以下であり、いずれの基準も満たしていた。
〔比較例〕
電子機器が流動分岐部を備えていない以外は、実施例と同様に操作を行った。結果は以下の通りであった。
・充填状態：筐体と基板との間の空間、および基板同士の間の空間において、未充填箇所が確認された。
・耐水性：試験後の絶縁抵抗値は２０ＭΩを下回り、どちらの規格の基準も満たしていなかった。
・耐電圧性：ＡＣ７５０Ｖ電圧下における漏れ電流が１ｍＡ以上であり、いずれの基準も満たしていなかった。
１、２、３、４ 電子機器
６ アクチュエータ
７ センサ本体
８ 投光部
９ 受光部
１０ 筐体
２０ 基板
２５ 電子部品
３０ 基板保持部
５０、８５０、９５０ 流動分岐部材
５１ 充填部
５２ 第１流路部
５３ 第２流路部
８０ 発光素子
９０ 受光素子
１００ 非接触安全スイッチ
２００ 光電センサ
５１１ 開口部
５１２ 分岐管
５２１ 第１流出部
５２２ 第１溝部
５３１ 第２流出部
５３２ 第２溝部
８５５、９５５ 溝部

Claims (7)

  1. 筐体と、
    前記筐体内に配置され、電子部品が実装された１枚以上の基板と、
    前記筐体内に充填されている熱可塑性ホットメルト樹脂と、
    流動分岐部材と、を備え、
    前記基板の第１面側、および、前記基板の第２面側のそれぞれに前記熱可塑性ホットメルト樹脂が充填されており、
    前記流動分岐部材は、
    前記熱可塑性ホットメルト樹脂を前記筐体内に充填するための入口としての開口部と、
    前記開口部から前記第１面側および前記第２面側に前記熱可塑性ホットメルト樹脂を導くために、前記熱可塑性ホットメルト樹脂を複数に分岐させる流路部と、を備える、電子機器。
  2. 前記基板を前記筐体内の所定位置で固定するための基板保持部をさらに備え、
    前記流動分岐部材は、前記基板保持部に固定される、請求項１に記載の電子機器。
  3. 前記基板は、少なくとも第１基板および第２基板を含んでおり、
    前記熱可塑性ホットメルト樹脂は、前記第１基板の前記筐体側の第１空間、前記第２基板の前記筐体側の第２空間、および、前記第１基板の前記第２基板側の第３空間のそれぞれに充填されており、
    前記流動分岐部材は、前記開口部から前記第１空間に前記熱可塑性ホットメルト樹脂を導くための第１流路部、前記開口部から前記第２空間に前記熱可塑性ホットメルト樹脂を導くための第２流路部、および、前記開口部から前記第３空間に前記熱可塑性ホットメルト樹脂を導くための第３流路部を含んでいる、請求項１または２に記載の電子機器。
  4. 前記流動分岐部材における前記流路部は、断面積が０．２ｍｍ２以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載の電子機器。
  5. 前記熱可塑性ホットメルト樹脂は、ポリアミド系ホットメルト樹脂、ポリエステル系ホットメルト樹脂、および、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂のいずれかまたはこれらの組合せである、請求項１～４のいずれか一項に記載の電子機器。
  6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の電子機器を２つ備え、
    第１の前記電子機器は、前記電子部品としてアクチュエータを備え、
    第２の前記電子機器は、前記電子部品としてセンサを備え、
    前記アクチュエータと前記センサとの距離が所定値以下になると、前記センサの出力がＯＮとなる、非接触スイッチ。
  7. 請求項１～５のいずれか一項に記載の電子機器によって構成される光電センサであって、前記電子部品として投光部および受光部の少なくともいずれか一方を備える、光電センサ。
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