WO2016194702A1 - 電子装置 - Google Patents

Abstract

電子部品８が実装された回路基板２０と、回路基板２０を内部に収容した状態で超音波溶着法により加工されるケース１０と、回路基板２０とケース１０との間に介在する弾性部材３０とを備えており、回路基板２０は弾性部材３０を介して間接的にケース１０に固定される。回路基板２０が弾性部材３０を介して間接的にケース１０に固定されるため、ケース１０が超音波溶着法によって加工される際、回路基板２０上の電子部品８へ超音波の振動が伝わり難くなる。

Description

電子装置

　本発明は、超音波溶着法によって加工されるケースの内部に電子部品が内蔵された電子装置に関するものである。

　超音波溶着法は、熱可塑性樹脂のパーツ同士を接触させて超音波の振動と圧力を加えることにより溶着させる技術であり、様々な産業分野で広く利用されている。

　電子部品が実装された回路基板を収容するケースに超音波溶着加工を施す場合、超音波の振動が回路基板に伝達し、電子部品が振動の影響を受ける場合がある。下記の特許文献１には、上下に分割された樹脂ケースの両端部をそれぞれ超音波溶着する際に、一端部に加える超音波振動と他端部に加える超音波振動とが１８０度の位相差を持つようにした超音波溶着法が記載されている。これにより、ケースの両端部から伝搬する振動がケースの中央部分で互いに打ち消し合うため、ケースの中央部分に配置された回路基板上の電子部品が振動の影響を受け難くなる。

特開２００４－１８１６５４号公報

　しかしながら、上記特許文献に記載された超音波溶着法では、ケースの中央部分に電子部品を配置させる必要があるため、電子部品を自由な位置に配置できないという問題がある。また、ケースや回路基板の形状によっては、ケースの中央部分であっても適切に振動がキャンセルされない場合があり得るため、ケースや回路基板の形状が制約されるという問題もある。

　本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波溶着法によって加工されるケースの内部の電子部品へ超音波の振動を伝わり難くすることができるとともに、電子部品の配置やケースの形状の自由度を高めることができる電子装置を提供することにある。

　本発明に係る電子装置は、電子部品が実装された回路基板と、前記回路基板を内部に収容した状態で超音波溶着法により加工されるケースと、前記回路基板と前記ケースとの間に介在する弾性部材とを備え、前記回路基板は、前記弾性部材を介して間接的に前記ケースに固定される。
　上記の構成によれば、前記回路基板が前記弾性部材を介して間接的に前記ケースに固定されるため、前記ケースが超音波溶着法によって加工される際、前記回路基板上の前記電子部品へ超音波の振動が伝わり難くなる。また、前記電子部品の配置や前記ケースの形状に応じて前記電子部品への振動の伝搬が大きく変化しないため、前記電子部品の配置や前記ケースの形状の自由度が向上する。

　好適に、前記弾性部材は、前記回路基板の一方の面と前記ケースとの間に挟まれた第１弾性部材と、前記回路基板の他方の面と前記ケースとの間に挟まれた第２弾性部材とを含んでよい。
　上記の構成によれば、前記回路基板が両面から前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材によって挟まれるため、前記ケースの内部で前記回路基板が安定に固定される。

　好適に、前記ケースは、超音波溶着法によって溶着される第１ケース部材及び第２ケース部材を有してよい。前記第１弾性部材は、前記回路基板の一方の面と前記第１ケース部材との間に挟まれてよい。前記第２弾性部材は、前記回路基板の他方の面と前記第２ケース部材との間に挟まれてよい。前記回路基板は、前記超音波溶着法による溶着の際、前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材に加えられる圧力の方向と前記一方の面及び前記他方の面とが垂直になる姿勢で前記ケースの内部に収容されてよい。
　上記の構成によれば、前記超音波溶着法による溶着の際、前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材に加えられる圧力の方向と、前記回路基板の前記一方の面及び前記他方の面とが垂直になるため、前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材を前記圧力によって圧縮させつつ、前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材を超音波溶着させることが可能になる。これにより、前記ケースの内部で前記回路基板がより安定に固定される。

　好適に、前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材の一方は、前記回路基板及び前記弾性部材を収容する空間を有してよい。前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材の他方は、前記空間の開口部を塞ぐ板状の部材でよい。

　好適に、前記回路基板の一方の面に当接する前記第１弾性部材の当接面の少なくとも一部と、前記回路基板の他方の面に当接する前記第２弾性部材の当接面の少なくとも一部とが、前記回路基板を間に挟んで対向してよい。
　上記の構成によれば、前記第１弾性部材の当接面と前記第２弾性部材の当接面とが対向して前記回路基板を間に挟んだ場所において、前記回路基板の位置が安定的に定まり易くなるため、前記ケースの内部で前記回路基板が安定に固定される。

　好適に、前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材の少なくとも一方は、前記回路基板の縁部の全周に当接してよい。
　上記の構成によれば、前記回路基板が厚み方向と垂直な方向へずれ難くなるため、前記ケースの内部で前記回路基板が安定に固定される。

　好適に、上記電子装置は、押しボタンと、前記回路基板の前記一方の面に実装されたスイッチとを備えてよい。前記ケースは、前記押しボタンが貫通する孔と、前記孔の周り囲んで立設され、前記第１弾性部材に向かって突出し、前記押しボタンによって押下される前記第１弾性部材の押下領域の周りを囲むように前記第１弾性部材と当接する立設部とを有してよい。前記スイッチは、前記押しボタンの押下によって変形した前記第１弾性部材と当接する位置に実装されてよい。
　上記の構成によれば、前記立設部が前記孔の周りを囲んで立設されており、また、前記押しボタンによって押下される前記第１弾性部材の押下領域の周りを囲むように前記第１弾性部材と前記立設部とが当接する。そのため、前記押しボタンと前記孔との隙間から前記ケースの内部に侵入した水は、前記立設部と前記第１弾性部材とによって仕切られた空間内に留まり、前記ケースの更に内部へ侵入し難くなる。

　好適に、上記電子装置は、前記ケースに固定されるコネクタと、前記コネクタが実装されたコネクタ用基板と、前記コネクタ用基板と前記回路基板とを接続する可撓性ケーブルとを備えてよい。
　上記の構成によれば、前記ケースへの超音波溶着加工によって前記コネクタ用基板に超音波の振動が伝搬しても、前記コネクタ用基板と前記回路基板とが前記可撓性ケーブルによって接続されるため、前記コネクタ用基板から前記回路基板へ振動が伝わり難くなる。

　本発明によれば、回路基板が弾性部材を介して間接的にケースに固定されるため、超音波溶着法によって加工されるケースの内部の電子部品へ超音波の振動を伝わり難くすることができるとともに、電子部品の配置やケースの形状の自由度を高めることができる。

本発明の実施形態に係る電子装置の一例を示す第１の図である。図１Ａは、押しボタンが配置される面からみた電子装置の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示す電子装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る電子装置の一例を示す第２の図である。図２Ａは、押しボタンが配置される面の反対側の面からみた電子装置の斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示す電子装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る電子装置のＡ－Ａ線断面図である。

　以下、図１～図３を参照して、本発明の実施形態に係る電子装置１を説明する。
　図１Ａ及び図２Ａは、本実施形態に係る電子装置１の斜視図であり、押しボタン５を有する正面側から見た図と、その反対側の面から見た図をそれぞれ示す。図１Ｂ及び図２Ｂは、図１Ａ及び図２Ａに対応する分解斜視図を示す。図３は、本実施形態に係る電子装置１のＡ－Ａ線断面図である。

　本実施形態に係る電子装置１は、超音波溶着法によって加工されるケース１０の内部に、振動の影響を受け易い電子部品が実装された回路基板２０を収容したものである。この電子部品は、例えば、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ　ｅｌｅｃｔｒｏ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ）を備えたセンサ（加速度センサ，角速度センサ等）である。電子装置１は、ケース１０と回路基板２０との間に介在した弾性部材３０を有しており、弾性部材３０を回路基板２０とともにケース１０の内部に収容する。回路基板２０は、この弾性部材３０を介して間接的にケース１０に固定される。従って、ケース１０に超音波溶着の振動が加わっても、弾性部材３０によって振動が減衰するため、回路基板２０の電子部品にはケース１０からの振動が伝わり難くい。

　ケース１０は、角に丸みを帯びた直方体状の形状に形成されており、超音波溶着法により溶着加工される第１ケース部材１１と第２ケース部材１２を有する。第１ケース部材１１は、回路基板２０や弾性部材３０を収容するための空間１１ｅを有する。第２ケース部材１２は、この空間１１ｅの開口部を塞ぐ板状の部材である。空間１１ｅの開口部に面する第１ケース部材１１の内縁部１１ｓには、第２ケース部材１２の縁１２ｃに当接する当接面１１ｃと、第２ケース部材１２の内面１２ａに当接する当接面１１ｂとが設けられている。第２ケース部材１２は、この内縁部１１ｓの段差において第１ケース部材１１と超音波溶着される。超音波溶着の際、第２ケース部材１２は、図の矢印Ｐの方向（開口部からみた空間１１ｅの奥行き方向）に向かって圧力を加えられる。

　回路基板２０は、四隅が面取りされた矩形の形状を持ち、部品の実装面（２１，２２）が矢印Ｐ（超音波溶着時の圧力方向）に対して垂直となる姿勢でケース１０の内部に収容される。回路基板２０の第１ケース部材１１側の面２１（一方の面）には、後述する押しボタン５によって作動するスイッチ７（例えばメンブレンスイッチなど）が実装される。回路基板２０の第２ケース部材１２側の面２２（他方の面）には、ＭＥＭＳを備えたセンサ８（加速度センサ，角速度センサなど）が実装される。その他、回路基板２０には種々の電子部品が実装される。

　本実施形態に係る電子装置１は、外部の機器との間で信号をやり取りするためのケーブル等が接続されるコネクタ２と、コネクタ２が実装されたコネクタ用基板４０を有する。第１ケース部材１１は、コネクタ２を貫通して固定するための孔１１ｄを有する。孔１１ｄは、コネクタ２の未使用時に防水用のキャップ３で塞ぐことができる。

　コネクタ用基板４０は、ケース１０の内部に収容されており、第１ケース部材１１に立設された２本の支柱１１ｋによって一方の面が支えられるとともに、第２ケース部材１２の内面１２ａに立設された２本の支柱１２ｂによって他方の面が支えられる。支柱１１ｋは円柱状のボスを備えており、このボスの側面がコネクタ用基板４０の側縁の溝部に係合することで、コネクタ用基板４０の面と平行な方向の位置が固定される。図の例において、コネクタ用基板４０の横にはバッテリ４が配置される。

　第１ケース部材１１と第２ケース部材１２が超音波溶着される際、振動がコネクタ２とコネクタ用基板４０に伝わる。本実施形態では、この振動が回路基板２０へ伝わり難くなるようにするため、回路基板２０とコネクタ用基板４０とが可撓性ケーブル６によって接続される。可撓性ケーブル６の一方の端子部６ａが回路基板２０に接続され、他方の端子部６ｂがコネクタ用基板４０に接続される。

　弾性部材３０は、回路基板２０を間に挟み込んだ２つの部材（第１弾性部材３１，第２弾性部材３２）を有する。第１弾性部材３１は回路基板２０の一方の面２１と第１ケース部材１１の内面１１ｆとの間に挟まれ、第２弾性部材３２は回路基板２０の他方の面２２と第２ケース部材１２の内面１２ａとの間に挟まれる。

　第１弾性部材３１は、１つの面に開口部が設けられた略箱型の容器の形状を持つ。第１弾性部材３１の開口部に面した内縁部３１ｓには、回路基板２０の縁２３に当接する当接面３１ｃと、回路基板２０の一方の面２１に当接する当接面３１ｂとが設けられている。回路基板２０は、この内縁部３１ｓの段差において第１弾性部材３１と嵌合する。回路基板２０の縁２３の全周が内縁部３１ｓの当接面３１ｃに当接しているため、回路基板２０は厚み方向と垂直な方向（面２１，２２と平行な方向）へずれを生じ難い。第１弾性部材３１の開口部と反対側の面３１ａは、第１ケース部材１１の内面１１ｆに当接する。

　第２弾性部材３２は、略直方体状の形状を持ち、対向する２つの面（３２ａ，３２ｂ）を空洞部３２ｄが貫通している。第２弾性部材３２の面３２ａは、第２ケース部材１２の内面１２ａに当接する。第２弾性部材３２の面３２ｂは、回路基板２０の面２２に当接するととともに第１弾性部材３１の額縁部３１ｇに当接する。第２弾性部材３２の側面には、回路基板２０の面２２に配置された可撓性ケーブル６の端子部６ａを避けるように切り欠き部３２ｃが形成される。

　なお、空洞部３２ｄは、回路基板２０の面２２に実装される部品を避けるためのものであるため、部品の高さが低い場合には、面３２ａにおける空洞部３２ｄの開口部を塞いで、第１弾性部材３１と同様な箱型容器の形状としてもよい。

　本実施形態に係る電子装置１は、回路基板２０に実装されたスイッチ７を作動させるための押しボタン５を備える。押しボタン５は略円筒状の形状を持ち、丸みを帯びた一方の端部が第１ケース部材１１の孔１１ａを貫通する。押しボタン５の他方の端部は、抜け止め用のフランジ部５ａを有する。

　押しボタン５は、第１弾性部材３１の面３１ａに設けられた押下領域３１ｅに当接する。押しボタン５が押下されると、押下領域３１ｅを中心として第１弾性部材３１が変形し、押下領域３１ｅの反対側の面に設けられた突起３１ｆがスイッチ７と当接することにより、スイッチ７が作動する。

　押しボタン５が貫通する第１ケース部材１１の孔１１ａの周囲には、第１弾性部材３１に向かって突出した立設部１１ｇが立設される。この立設部１１ｇは、押下領域３１ｅの周りを囲むように第１弾性部材３１と当接する。押下領域３１ｅの周りにはリング状の凹部３１ｄが形成されており、立設部１１ｇのリング状の先端部が凹部３１ｄの底面に当接する。孔１１ａと押しボタン５の隙間から侵入した水は、立設部１１ｇと第１弾性部材３１とによって仕切られた空間内に留まる。

　第１弾性部材３１の面３１ａが当接する第１弾性部材３１の内面１１ｆには、第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の位置を所定の場所に合わせるためのリブ１１ｒが形成される。リブ１１ｒは、回路基板２０を挟み込んだ状態の第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の側面部を囲むように形成される。

　上述した構成を有する本実施形態に係る電子装置１によれば、次のような効果が得られる。

（１）回路基板２０が弾性部材３０を介して間接的にケース１０に固定されることにより、ケース１０が超音波溶着法によって加工される際、回路基板２０上の電子部品へ超音波の振動が伝わり難くなるため、電子部品への振動の影響を低減できる。また、回路基板２０における電子部品の配置や、ケース１０の形状、回路基板２０の形状などに応じて電子部品への振動の伝搬が大きく変化しないため、前記電子部品への振動の伝搬を抑制しつつ、電子部品の配置やケース１０等の形状の自由度を向上できる。

（２）回路基板２０が両面から第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２によって挟まれるため、ケース１０の内部において回路基板２０を安定に固定することができる。

（３）超音波溶着法による溶着の際、第１ケース部材１１及び第２ケース部材１２に加えられる圧力の方向（矢印Ｐ）と、回路基板２０の部品の実装面（２１，２２）とが垂直になる姿勢で、回路基板２０がケース１０の内部に収容される。第２ケース部材１２から第１ケース部材１１へ矢印Ｐの方向に圧力が加わると、第１ケース部材１１と回路基板２０との間に挟まれた第１弾性部材３１が圧縮されるとともに、第２ケース部材１２と回路基板２０との間に挟まれた第２弾性部材３２が圧縮される。第１弾性部材３１の圧縮により生じた弾性力は回路基板２０の面２１と垂直な方向に作用し、第２弾性部材３２の圧縮により生じた弾性力は回路基板２０の面２２と垂直な方向に作用する。そのため、超音波溶着の際、面２１，２２と平行な方向へ回路基板２０が位置ずれを生じ難くなる。また、超音波溶着法による溶着が完了した後も、ケース１０の内部で第１弾性部材３１及び第２弾性部材３２の圧縮状態が維持されるため、回路基板２０のガタつきを抑制し、ケース１０内で回路基板２０を安定した位置に固定できる。

（４）第１弾性部材３１の当接面３１ｂと第２弾性部材３２の当接面３２ｂとが対向して回路基板２０を両面から挟んだ場所において、回路基板２０の位置が安定的に定まり易くなるため、ケース１０の内部において回路基板２０を安定に固定できる。

（５）回路基板２０の縁２３の全周が第１弾性部材３１の内縁部３１ｓに当接しているため、回路基板２０が厚み方向と垂直な方向（面２１，２２と平行な方向）へずれを生じ難くすることができる。これにより、ケース１０の内部において回路基板２０を安定に固定できる。

（６）立設部１１ｇが押しボタン５の孔１１ａの周りを囲んで立設されており、押しボタン５によって押下される第１弾性部材３１の押下領域３１ｅの周りを囲むように第１弾性部材３１と立設部１１ｇとが当接している。これにより、押しボタン５と孔１１ａとの隙間からケース１０の内部に水が侵入しても、侵入した水は立設部１１ｇと第１弾性部材３１とによって仕切られた空間内に留まる。従って、ケース１０の外側に突出した押しボタン５を設けた場合でも、ケース１０の内部へ水を侵入し難くすることが可能となり、高い防水性能を得ることができる。

（７）ケース１０に固定されたコネクタ２が実装されるコネクタ用基板４０と回路基板２０とを可撓性ケーブル６によって接続しているため、ケース１０への超音波溶着加工によってコネクタ用基板４０に超音波の振動が伝搬しても、コネクタ用基板４０から回路基板２０へ振動を伝わり難くすることができる。

　本発明は上述した実施形態には限定されない。
　すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

　上述した実施形態におけるケースの形状や回路基板の形状、電子部品の配置などは一例であり、本発明はこの例に限定されない。

　上述した実施形態では弾性部材が２つの部材（第１弾性部材３１，第２弾性部材３２）によって構成されているが、本発明はこの例に限定されない。本発明の他の実施形態では、例えば、１枚の弾性部材を折ってその間に挟み込むように回路基板を配置させてもよい。

　上述した実施形態では、振動の影響を受け易い電子部品の例としてＭＥＭＳを含んだ加速度センサ等のＩＣを挙げたが、本発明の他の実施形態では、水晶振動子を備えたＩＣや、セラミック・ガラスなどを用いた部品などを電子部品として回路基板に実装してもよい。

１…電子装置、２…コネクタ、３…キャップ、４…バッテリ、５…押しボタン、６…可撓性ケーブル、７…スイッチ、８…センサ、１０…ケース１、１１…第１ケース部材、１１ａ…孔、１１ｅ…空間、１１ｇ…立設部、１２…第２ケース部材、２０…回路基板、３０…弾性部材、３１…第１弾性部材、３１ｅ…押下領域、３２…第２弾性部材、４０…コネクタ用基板。
 

Claims (8)

1. 　電子部品が実装された回路基板と、
   　前記回路基板を内部に収容した状態で超音波溶着法により加工されるケースと、
   　前記回路基板と前記ケースとの間に介在する弾性部材とを備え、
   　前記回路基板は、前記弾性部材を介して間接的に前記ケースに固定される
   　ことを特徴とする電子装置。
2. 　前記弾性部材は、
   　　前記回路基板の一方の面と前記ケースとの間に挟まれた第１弾性部材と、
   　　前記回路基板の他方の面と前記ケースとの間に挟まれた第２弾性部材とを含む
   　ことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 　前記ケースは、超音波溶着法によって溶着される第１ケース部材及び第２ケース部材を有し、
   　前記第１弾性部材は、前記回路基板の一方の面と前記第１ケース部材との間に挟まれ、
   　前記第２弾性部材は、前記回路基板の他方の面と前記第２ケース部材との間に挟まれ、
   　前記回路基板は、前記超音波溶着法による溶着の際、前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材に加えられる圧力の方向と前記一方の面及び前記他方の面とが垂直になる姿勢で前記ケースの内部に収容される
   　ことを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
4. 　前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材の一方が、前記回路基板及び前記弾性部材を収容する空間を有し、
   　前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材の他方が、前記空間の開口部を塞ぐ板状の部材である
   　ことを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
5. 　前記回路基板の一方の面に当接する前記第１弾性部材の当接面の少なくとも一部と、前記回路基板の他方の面に当接する前記第２弾性部材の当接面の少なくとも一部とが、前記回路基板を間に挟んで対向する
   　ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の電子装置。
6. 　前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材の少なくとも一方が、前記回路基板の縁部の全周に当接する
   　ことを特徴とする請求項５に記載の電子装置。
7. 　押しボタンと、
   　前記回路基板の前記一方の面に実装されたスイッチとを備え、
   　前記ケースは、
   　　前記押しボタンが貫通する孔と、
   　　前記孔の周りを囲んで立設され、前記第１弾性部材に向かって突出し、前記押しボタンによって押下される前記第１弾性部材の押下領域の周りを囲むように前記第１弾性部材と当接する立設部と
   　を有し、
   　前記スイッチは、前記押しボタンの押下によって変形した前記第１弾性部材と当接する位置に実装される
   　ことを特徴とする請求項２乃至６の何れか一項に記載の電子装置。
8. 　前記ケースに固定されるコネクタと、
   　前記コネクタが実装されたコネクタ用基板と、
   　前記コネクタ用基板と前記回路基板とを接続する可撓性ケーブルと
   　を備えることを特徴とする請求項２乃至７の何れか一項に記載の電子装置。
    

Images