JP7427348B2

JP7427348B2 - 電子機器ケース

Info

Publication number: JP7427348B2
Application number: JP2022027429A
Authority: JP
Inventors: 雪雷張; 寿河口
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2024-02-05
Anticipated expiration: 2042-02-25
Also published as: JP2023123939A; WO2023162527A1

Description

本発明は、電子機器ケースに関する。

自動車にはインバータやミリ波レーダーなどの種々の電子機器が搭載される。このような電子機器は、一般的に、ダイキャストなどで形成された金属製のケースに収容された状態で自動車に搭載される。しかしながら、自動車の更なる軽量化を実現するために、電子機器を収容するケースにも軽量化が求められる。

電子機器を収容するケースの軽量化のためには、ケースの材質を金属から樹脂にシフトすることが有効である。ところが、一般的な樹脂は電磁波を透過させる性質を持つため、単にケースの材質を金属から樹脂にシフトすると、電磁両立性が損なわれ、つまり内部空間と外部環境との間で相互に電磁波の影響が及びやすくなる。

これに対し、特許文献１に記載の電子機器用筐体では、導電性材料によりシート状に形成されたシールド材が樹脂製の筐体の内周面に一体に転写されている。この構成の電子機器用筐体では、樹脂を用いた構成においてもシールド材によって電磁波が遮断されるため、電磁両立性を確保することができる。

特開平１０－０５１１７２号公報

特許文献１に記載の電子機器用筐体では、収容された電子機器が発する熱が樹脂で形成された筐体を介して外部環境に放出される。一般的な樹脂は金属に比べて大幅に熱抵抗が高いため、この電子機器用筐体では電子機器の熱がスムーズに外部環境に放出されずに内部空間にこもりやすい。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、電子機器ケースにおいて電磁両立性及び放熱性を確保しつつ軽量化可能な技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電子機器ケースは、支持部と、内部空間と、壁部と、を具備する。
上記支持部は、金属で形成され、支持面を有する。
上記内部空間は、上記支持面上に位置し、電子機器が収容される。
上記壁部は、樹脂を主成分とする電磁波の透過を抑制するように構成された材料で形成し、上記支持部に接合され、上記支持面上において上記内部空間を囲む内周面を有する。
上記壁部の７７ＧＨｚにおける透過減衰Ｓ２１が１０ｄＢ以上であってもよい。

この電子機器ケースでは、金属で支持部を構成することで放熱性を確保しつつ、樹脂を主成分とする材料で壁部を構成することで軽量化することができる。また、この電子機器ケースでは、壁部の形成に電磁波の透過を抑制するように構成された材料を用いることで、樹脂を主成分とする材料で壁部を形成しても電磁両立性を確保することができる。

上記壁部を形成する材料は、電磁波吸収性を有してもよい。この場合、上記壁部の電磁波吸収率が５０％以上であることが好ましい。
上記電子機器ケースでは、上記支持面から離間した状態で上記内部空間に上記電子機器が収容されてもよい。この場合、上記支持部は、上記支持面から上記電子機器に向けて突出した第１突出部を有してもよい。
上記電子機器が実装された基板が上記支持面から離間した状態で上記内部空間に収容されてもよい。この場合、上記支持部は、上記支持面から突出し、上記基板の一部を保持する第２突出部を有してもよい。
上記電子機器ケースでは、上記支持部と上記壁部とがインサート成形によって一体化していてもよい。

以上のように、本発明では、電子機器ケースにおいて電磁両立性及び放熱性を確保しつつ軽量化可能な技術を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る電子機器ケースの斜視図である。上記電子機器ケースを図１のＡ－Ａ'線に沿って破断させて示す斜視図である。上記電子機器ケースの支持部の他の構成を示す斜視図である。上記電子機器ケースの他の構成を示す斜視図である。上記電子機器ケースを図４のＢ－Ｂ'線に沿って破断させて示す斜視図である。上記電子機器ケースの支持部の他の構成を示す斜視図である。上記電子機器ケースの他の構成を示す斜視図である。上記電子機器ケースを図７のＣ－Ｃ'線に沿って破断させて示す斜視図である。上記電子機器ケースの支持部の他の構成を示す斜視図である。上記電子機器ケースの他の構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面には、適宜、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、全ての図面について共通である。

［電子機器ケース１００の基本構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る電子機器ケース１００の斜視図である。本実施形態に係る電子機器ケース１００は、電子機器Ｄを収容可能な内部空間３０を備える。電子機器ケース１００の内部空間３０に収容する対象となる電子機器Ｄとしては、例えば、インバータやミリ波レーダーなどといった自動車に搭載される各種の電子機器が挙げられる。

電子機器ケース１００は、支持部１０と、壁部２０と、を備える。支持部１０は、Ｘ－Ｙ平面に沿って延びる矩形の平板状であり、Ｚ軸方向上側を向いた支持面１０ａを有する。壁部２０は、支持面１０ａ上の内部空間３０の周囲をＸ軸及びＹ軸方向から囲む内周面２０ａを有する枠体である側壁部２１を有し、全周にわたって支持面１０ａに接合されている。

支持部１０は、熱伝導性の高い金属で形成され、典型的には、アルミニウムで形成されている。これにより、電子機器ケース１００では、内部空間３０に収容する電子機器Ｄが発生させる熱を支持部１０において拡散させつつ、効率的に外部環境に放出させることができる。このため、電子機器ケース１００では、高い放熱性が得られる。

壁部２０は、樹脂を主成分とする材料で形成され、つまり樹脂をベースとして形成されている。電子機器ケース１００では、樹脂をベースとして壁部２０を形成することで、軽量化が図られている。壁部２０のベースとして用いる樹脂としては、特定の樹脂に限定されず、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などが挙げられる。

更に、壁部２０を形成する材料には、電磁波を透過させにくい性能が付与され、つまり電磁波吸収性及び電磁波シールド性の、いずれか一方、又は両方が付与されている。これにより、電子機器ケース１００では、内部空間３０と外部環境との間で相互に電磁波の影響が及びにくくなり、高い電磁両立性（EMC：Electro-Magnetic Compatibility）が得られる。

電子機器ケース１００では、壁部２０が電磁波吸収性を有することが特に好ましい。これにより、電子機器ケース１００では、内部空間３０に収容される電子機器Ｄが発する電磁波が壁部２０によって吸収されることで減衰する。このため、内部空間３０内において電磁波が反射を繰り返して留まり続けることを防止することができる。

電子機器ケース１００では、高い電磁両立性を得るために、壁部２０の７７ＧＨｚにおける透過減衰Ｓ２１が、１０ｄＢ以上であることが好ましく、２０ｄＢ以上であることがより好ましい。また、電子機器ケース１００では、壁部２０の透過減衰Ｓ２１が１０ＧＨｚ以上１００ＧＨｚの全範囲で、１０ｄＢ以上であることが更に好ましく、２０ｄＢ以上であることがより更に好ましい。更に、電子機器ケース１００では、内部空間３０内の電磁波を充分に減衰させるために、電磁波吸収率が、５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることが更に好ましい。

壁部２０の透過減衰Ｓ２１及び電磁波吸収率は、壁部２０の一部を切り出した試験片について、壁部２０の厚み方向に対応する方向において測定することが好ましい。なお、透過減衰Ｓ２１及び電磁波吸収率の測定には、壁部２０と同様の材料で同様の厚みに形成された試験片を用いることもできる。

壁部２０を形成する材料では、例えば、樹脂に電磁波吸収性フィラーを混合することで電磁波吸収性が得られ、樹脂に電磁波シールド性フィラーを混合することで電磁波シールド性が得られる。壁部２０における透過減衰Ｓ２１及び電磁波吸収率は、電磁波吸収性フィラー及び電磁波シールド性フィラーの量や、壁部２０の厚みなどによって調整することができる。

電子機器ケース１００では、壁部２０を構成する電磁波吸収性フィラーとして、例えば、磁性体粉末、導電性材料粉末、カーボン粉末、無機微粒子、金属細線などを用いることができる。また、電子機器ケース１００では、壁部２０を構成する電磁波シールド性フィラーとして、例えば、金属粉末、導電性繊維などを用いることができる。

支持部１０と壁部２０とは、任意の異種材接合技術を用いて接合されている。電子機器ケース１００では、例えば、支持部１０をインサート材として壁部２０をインサート成形することで、支持部１０と壁部２０とを高い接合強度で一体化することができる。また、支持部１０と壁部２０とは、接着材を介して接合してもよい。

支持部１０と壁部２０との接合強度を高めるために、支持部１０に表面処理を施すことが有効である。つまり、支持部１０の表面状態を適切にコントロールすることで、支持部１０に対する壁部２０の接合強度を高めることができる。このような表面処理としては、典型的には、薬品処理及びレーザ処理が挙げられる。

薬品処理としては、例えば、大成プラス（株）「ＮＭＴ」、三井化学（株）「ＰＯＬＹＭＥＴＡＣ」、メック（株）「ＡＭＡＬＰＨＡ」、東栄電化工業（株）「ＴＡＦＡＤ」などが挙げられる。また、レーザ処理としては、例えば、ダイセルミライズ（株）「ＤＬＡＭＰ」、ヤマセ電気（株）「レザリッジ」、輝創（株）「ＰＭＳ処理」などが挙げられる。

電子機器ケース１００では、高い耐振動性、及び内部空間３０の封止性を確保するために、支持部１０と壁部２０との接合面における接合強度が、５ＭＰａ以上であることが好ましく、１５ＭＰａ以上であることがより好ましい。この接合強度は、例えば、支持部１０の表面状態や、壁部２０を形成する材料や、インサート成形の条件などによって、支持部１０と壁部２０との接合面における接合状態を再現した約２×５×７５ｍｍのサンプル（JIS K7161 1BA形規格）の引張試験で得られる。

図２は、電子機器ケース１００を図１のＡ－Ａ'線に沿って破断させて示す斜視図である。図２は、電子機器ケース１００における内部空間３０に電子機器Ｄが収容された状態を示している。電子機器Ｄは、基板ＣにおけるＺ軸方向上側及び下側に設けられた実装面に実装され、基板Ｃとともに電子機器ケース１００の内部空間３０に収容されている。

壁部２０には、側壁部２１の内周面２０ａの内側に設けられ、支持部１０の支持面１０ａからＺ軸方向上方に突出する積載部２２が設けられている。積載部２２は、側壁部２１のＺ軸方向の下端部が内側に折り返されるように、壁部２０の全周にわたって設けられている。基板Ｃは、内部空間３０において積載部２２上に積載されている。これにより、電子機器ケース１００では、基板Ｃに実装された電子機器Ｄを支持部１０の支持面１０ａから離間させた状態で内部空間３０に収容することができる。

積載部２２は、電子機器Ｄを支持部１０の支持面１０ａから離間させて保持可能であればよく、上記の構成に限定されない。例えば、積載部２２は、壁部２０の全周にわたって設けられていなくてもよい。また、積載部２２は、側壁部２１と一体として構成されず、つまり壁部２０とは別部材として構成されていてもよい。

電子機器ケース１００では、内部空間３０のＺ軸方向上方が開放されており、例えば、電子機器Ｄがミリ波レーダーの場合に、Ｚ軸方向上方において電磁波の送受信を行うことができる。なお、電子機器ケース１００には、一般的な樹脂などの電磁波透過性を有する材料で形成され、内部空間３０をＺ軸方向上方から覆う蓋部が設けられていてもよい。

また、電子機器ケース１００では、電磁波の送受信を行わない電子機器Ｄを収容する場合には、電磁波を透過させにくい部材によって内部空間３０のＺ軸方向上方が閉塞されていることが好ましい。これにより、電子機器ケース１００では、内部空間３０の全周囲において外部環境との間で相互に電磁波の影響が及びにくくなり、高い電磁両立性が得られる。

このために、電子機器ケース１００では、例えば、壁部２０と同様に電磁波を透過させにくい材料で形成され、内部空間３０をＺ軸方向上方から覆う蓋部を設けることができる。また、電子機器ケース１００では、独立した蓋部を設けなくてもよく、側壁部２１をＺ軸方向上方から閉塞する上壁部が設けられた箱状の壁部２０を設けてもよい。

［電子機器ケース１００の他の構成］
本実施形態に係る電子機器ケース１００は、上記の構成に限定されず、上記の構成に種々の変更を加えた構成とすることができる。

例えば、支持部１０には、図３に示すように、第１爪部１１が設けられていてもよい。第１爪部１１は、支持部１０に板金加工を加えることによって形成され、例えば、支持部１０に抜き加工で形成されたＵ字状のスリットに囲まれた部分をＺ軸方向上方に向けて屈曲させることで形成することができる。

第１爪部１１は、第１起立部１１ａと、第１穴部１１ｂと、から構成される。第１起立部１１ａは、支持面１０ａからＺ軸方向上方に突出している。第１穴部１１ｂは、Ｚ軸方向に貫通した貫通穴として構成され、Ｕ字状のスリット及び屈曲させる前に第１起立部１１ａが存在していた部分に対応する。

電子機器ケース１００では、図４に示すように、支持部１０の第１穴部１１ｂを封止する第１封止部４０が設けられていることが好ましい。電子機器ケース１００では、第１封止部４０を壁部２０と同様の材料で形成することで電磁両立性を維持することができ、例えば、第１封止部４０を壁部２０のインサート成形時に併せて形成することができる。

電子機器ケース１００では、図５に示すように、支持部１０の第１爪部１１を電子機器ＤのＺ軸方向下側に隣接して設けることできる。これにより、電子機器ケース１００では、第１起立部１１ａが、電子機器Ｄに向けて突出することで電子機器Ｄに近接した位置において放熱を促進する第１突出部として構成される。

また、支持部１０には、図６に示すように、第１爪部１１とは異なる第２爪部１２が設けられていてもよい。第２爪部１２は、第１爪部１１と同様に板金加工で形成可能であり、第２起立部１２ａと、第２穴部１２ｂと、から構成される。第２起立部１２ａは、第１起立部１１ａよりもＺ軸方向にやや高く形成されている。

電子機器ケース１００では、図７に示すように、支持部１０の第２穴部１２ｂを封止する第２封止部２３が設けられていることが好ましい。電子機器ケース１００では、第２封止部２３を壁部２０の一部として形成することができ、例えば、第２封止部２３を壁部２０のインサート成形によって形成することができる。

第２爪部１２の第２起立部１２ａは、図７に示すように積載部２２に形成された隙間に位置しており、また図８に示すように積載部２２とＺ軸方向の高さが同じになるように形成されている。つまり、電子機器ケース１００では、第２起立部１２ａが積載部２２の一部として、積載部２２とともに基板Ｃを保持している。

電子機器ケース１００では、第２起立部１２ａが、基板Ｃに当接することで基板Ｃの熱を迅速に支持部１０に拡散させる伝熱経路を形成する第２突出部として構成される。したがって、電子機器ケース１００では、基板Ｃを効率的に放熱することができるため、電子機器Ｄの温度上昇をより効果的に抑制することができる。

電子機器ケース１００では、支持部１０の第１突出部及び第２突出部が、第１起立部１１ａ及び第２起立部１２ａとして構成されていなくてもよい。例えば、第１突出部及び第２突出部は、図９に示す支持部１０の成型によって形成された凸部１３や、図１０に示す別部材が接合されて形成された凸部１４として構成されていてもよい。

支持部１０には、電子機器Ｄに向けて突出する第１突出部と、基板Ｃを保持する第２突出部と、の両方が設けられていることが好ましい。更に、支持部１０には、複数の電子機器Ｄに向けて突出する複数の第１突出部が設けられていてもよく、基板Ｃを複数ヶ所で保持する複数の第２突出部が設けられていることが好ましい。

また、電子機器ケース１００では、基板Ｃを積載する積載部２２が、壁部２０の一部として構成されていなくてもよく、壁部２０とは別部材として構成されていてもよい。また、電子機器ケース１００では、電子機器Ｄが基板Ｃ以外の部材に保持された状態で内部空間３０に収容されていてもよく、この場合には積載部２２を設けなくてもよい。

更に、電子機器ケース１００の形状は、上記のような直方体状に限定されず、内部空間３０に収容する電子機器Ｄの形状や設置するスペースの形状などに応じて適宜決定可能である。例えば、電子機器ケース１００の支持部１０は、円形の平面形状を有していてもよく、また少なくとも一部が曲面で構成された支持面１０ａを有していてもよい。

１００…電子機器ケース
１０…支持部
１０ａ…支持面
２０…壁部
２０ａ…内周面
２１…側壁部
２２…積載部
３０…内部空間
Ｃ…基板
Ｄ…電子機器

Claims

金属で形成され、支持面を有する支持部と、
前記支持面上に位置し、電子機器が実装された基板が前記支持面から離間した状態で収容される内部空間と、
樹脂を主成分とする電磁波の透過を抑制するように構成された材料で形成し、前記支持面上において前記内部空間を囲む内周面を有し、その全周にわたって前記支持部に接合され、前記基板を保持する壁部と、
を具備する電子機器ケース。
請求項１に記載の電子機器ケースであって、
前記壁部の７７ＧＨｚにおける透過減衰Ｓ２１が１０ｄＢ以上である
電子機器ケース。
請求項１又は２に記載の電子機器ケースであって、
前記壁部を形成する材料は、電磁波吸収性を有する
電子機器ケース。
請求項３に記載の電子機器ケースであって、
前記壁部の電磁波吸収率が５０％以上である
電子機器ケース。
請求項１から４のいずれか１項に記載の電子機器ケースであって、
前記支持部は、前記支持面から前記電子機器に向けて突出した第１突出部を有する
電子機器ケース。
請求項１から５のいずれか１項に記載の電子機器ケースであって、
前記支持部は、前記支持面から突出し、前記基板の一部を保持する第２突出部を有する
電子機器ケース。
請求項１から６のいずれか１項に記載の電子機器ケースであって、
前記支持部と前記壁部とがインサート成形によって一体化している
電子機器ケース。