JP7596066B2 - 電子機器、非接触スイッチ、および光電センサ - Google Patents

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、封止後に耐水性能が低下することを抑制することを目的とする電子機器が開示されている。具体的には、該電子機器は、ゲートを通して充填された樹脂が、ケース部材の内表面と流動制御部材の外表面との間の第１流路を流れるとともに、流動制御部材の内部の第２流路を流れてケース部材の内部に広がった後に固化することにより形成された封止樹脂１２０とを備える。第１流路の断面形状と第２流路の断面形状とは、第１流路を流れる樹脂が第２流路を流れる樹脂よりも早くに第２開口部に到達するように定められる。

特開２０１４－１７２２７２号公報

しかしながら、上記の電子機器では、ホットメルト樹脂の流動末端が基板上に位置するように設計されているため、閉じ込められたガスの断熱圧縮により、基板の変形や電子部品の破壊が発生する場合がある。

また、２つ以上の複数の異なる基板を部品の内側で保持する場合、ホットメルト樹脂の流動制御が困難となる。この場合、従来技術のようにホットメルト樹脂の流動末端を基板上にもってこようとすると、部品とケース内側との間隙を拡大する必要が生じる。一方で、ホットメルト樹脂は冷却時の体積収縮率が大きいため、間隙が大きいと樹脂の体積抑制が困難となり、ヒケ（変形による凹み）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、封止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、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、前記基板と前記基板保持部との間の第１空間、前記筐体と前記基板との間の第２空間、および、前記基板同士の間の第３空間の少なくともいずれかであって、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、（１）前記第１空間が存在する場合における、前記基板または当該基板上に実装された電子部品と、前記基板保持部との距離、（２）前記第２空間が存在する場合における、前記筐体と、前記基板または当該基板上に実装された電子部品との距離、および、（３）前記第３空間が存在する場合における、一方の前記基板または当該基板上に実装された電子部品と、他方の前記基板または当該基板上に実装された電子部品との距離が０．３ｍｍ～１．５ｍｍである。

本開示の一態様に係る電子機器の作製過程では、筐体内に熱可塑性ホットメルト樹脂を流し込んで冷却する。熱可塑性ホットメルト樹脂は、小さい空間では流動抵抗が高く、冷却時の体積収縮率が大きいという性質を有している。そのため、熱可塑性ホットメルト樹脂の充填時には、筐体内の特に小さな空間で樹脂の未充填箇所が発生したり、筐体内の他の部品が圧迫されたりすることがある。かといって、筐体内の空間を大きくすれば多量の樹脂を流し込むことになり、体積の減少量が増えるために出来上がった樹脂にヒケが生じる。

しかし、上記構成によれば、熱可塑性ホットメルト樹脂充填時の樹脂の流動性に優れ、かつ、筐体内の空間も十分小さいので、筐体内の熱可塑性ホットメルト樹脂の未充填箇所の発生および冷却後の熱可塑性ホットメルト樹脂のヒケの発生を抑制することができる。これにより、電子機器における筐体内の空隙体積を小さくすることができるため、封止性に優れた電子機器を提供することができる。

なお、「距離」とは、「筐体の面と、基板保持部を構成する基板保持部板の面とが平行であり、前記面に対して垂直な方向における、筐体の面の表面形状と、基板保持部板の面の表面形状との距離」を意図している。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。

上記実施形態に係る電子機器において、前記基板保持部は、前記熱可塑性ホットメルト樹脂の充填時に該熱可塑性ホットメルト樹脂の流動を導くための導流構造を備えていてよい。本構成によれば、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熱可塑性ホットメルト樹脂の未充填箇所の発生を抑制することができるため、封止性により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子機器において、前記導流構造は、前記基板保持部の一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔であってよい。上記構成によれば、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熱可塑性ホットメルト樹脂の未充填箇所の発生をより確実に抑制することができるため、封止性により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子機器において、前記導流構造は、前記基板保持部の面に設けられた凹部であってよい。上記構成によれば、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熱可塑性ホットメルト樹脂の未充填箇所の発生をより確実に抑制することができるため、封止性により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子機器において、前記電子機器は、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り口としての開口部と、前記開口部から前記空間に前記熱可塑性ホットメルト樹脂を導くための流路部と、を備える流動分岐部材をさらに備えていてよい。上記構成によれば、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より確実に抑制することができるため、封止性にさら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、封止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２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外観の一例を示す図である。 図３は、図３は、本実施形態に係る電子機器の、基板保持部と基板との配置の一例を示す概略図である。 図４は、本実施形態の変形例に係る電子機器の、基板保持部の概略を示す斜視図である。 図５は、本実施形態に係る電子機器の、図２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６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７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２および図５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２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外観の一例を示す図である。図５は、本実施形態に係る電子機器の、図２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１および図５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、基板２０を筐体１０内の所定位置で固定する基板保持部３０とを備える。本実施形態における筐体１０は、空気の抜け穴としてエアベント部１５を輸している。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）。さらに、本実施形態に係る電子機器１は流動分岐部材５０を備えており、図２における矢印Ｇ１に示した位置から矢印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。

本実施形態における筐体１０内は、基板２０によって、（Ａ）基板２０と基板保持部３０との間の空間、（Ｂ）筐体１０と基板２０との間の空間、および、（Ｃ）基板２０同士の間の空間に分割されている。本適用例において、基板２０または基板２０上に実装された電子部品と、基板保持部３０との距離、筐体１０と、基板２０または基板２０上に実装された電子部品との距離、一方の基板２０または基板２０上に実装された電子部品と、他方の基板２０または基板２０上に実装された電子部品との距離は、いずれも０．３ｍｍ～１．５ｍｍである。

本実施形態における電子機器１は、作製時に筐体１０内に熱可塑性ホットメルト樹脂を充填するが、筐体１０内における上記の各距離が０．３ｍｍ～１．５ｍｍであるので、充填時の熱可塑性ホットメルト樹脂の流動性に優れ、かつ、筐体内の空間も十分小さい。そのため、筐体内の熱可塑性ホットメルト樹脂の未充填箇所の発生および冷却後の熱可塑性ホットメルト樹脂のヒケ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、筐体１０内の空隙体積を小さくすることができ、封止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、図２および図５を用いて説明する。図１および図５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、基板保持部３０と、流動分岐部材５０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５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が示す位置が開口している（充填口）。また、本実施形態における筐体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、空気の抜け穴としてエアベント部１５が開口している。

また、筐体１０は、電子機器１が優れた封止性を有するように、充填口およびエアベント部１５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。

（基板保持部）
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ための部材である。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。一例において、基板保持部３０は、流動分岐部材５０をも固定することができる。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、筐体１０と同様の樹脂によって構成され得るが、筐体１０を構成する素材と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

（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。本実施形態における流動分岐部材５０は、樹脂を筐体１０内に充填するための入り口としての開口部と、開口部から筐体１０内の空間に樹脂を導くための流路部とを備える（いずれも図示せず）。

開口部は、電子機器１の作製過程で外部から流動分岐部材５０内へ（図５における矢印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。流路部は、開口部に続く、分岐を有する管と、分岐した管の先の開口に設けられた溝とからなる。流動分岐部材５０は、流路部を有していることで、開口部から流し込まれた樹脂を、管を通して、その先の溝に流すことができる。

流動分岐部材５０の開口部および流路部の断面積は特に限られないが、一例においては０．２ｍｍ^２以上である。本実施形態に係る電子機器１においては、流動分岐部材５０の開口部および流路部の断面積の大きさを調節することでも、樹脂の流動性を制御できるため、電子機器１の体積を必要以上に大きくすることなく、筐体内の樹脂の未充填箇所の発生および冷却後の樹脂のヒケの発生を抑制することができる。そのため、封止性に優れた電子機器を提供することができる。

（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５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５では、筐体１０内には基板２０が３枚備えられており、次のように配置されている。すなわち、図５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、基板２０と基板保持部３０との間の空間、筐体１０と基板２０との間の空間、あるいは、基板２０同士の間の空間であり得る（それぞれ、特許請求の範囲における「第１空間」、「第２空間」、「第３空間」に該当）。本実施形態における筐体１０内の空間は、基板２０と基板保持部３０との間の空間、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。

なお、後述の通り、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ため、「基板２０と基板保持部３０との間の空間」は、「３枚の基板２０に囲まれた空間」に包含され得る。

図１に示すように、基板２０と基板保持部３０との距離をｄ１、筐体１０と基板２０との距離をｄ２、一方の基板２０と他方の基板２０との距離をｄ３、基板２０上に設けられている電子部品と基板保持部３０との距離をｄ４、筐体１０と基板２０上に設けられている電子部品との距離をｄ５として、それぞれについて説明する。本実施形態に係る電子機器１において、ｄ１～ｄ５は、いずれも０．３ｍｍ～１．５ｍｍである。ｄ１～ｄ５がこの範囲内にあれば、樹脂充填時の樹脂の流動性に優れ、かつ、筐体内の空間も十分小さいので、筐体内の樹脂の未充填箇所の発生および冷却後の樹脂のヒケの発生を抑制することができる。このような電子機器１は、筐体１０内の空隙体積が小さいため、封止性に優れている。

なお、上記の「距離」は、「筐体の面と、基板保持部を構成する基板保持部板の面とが平行であり、前記面に対して垂直な方向における、筐体の面の表面形状と、基板保持部板の面の表面形状との距離」を意図している。

（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。一例において、基板保持部３０は、流動分岐部材５０をも固定することができるが、その場合は流動分岐部材５０から流出する樹脂の流動を妨げないことが好ましい。

上述の通り、本実施形態における基板保持部３０は、距離ｄ１～ｄ５を、いずれも０．３ｍｍ～１．５ｍｍになるように、基板２０を固定することができる。

なお、基板保持部３０と基板２０との配置および形状は、特に限られないが、例えば図３に示すようにすることができる。図３は、本実施形態に係る電子機器の、基板保持部と基板との配置の一例を示す概略図である。図３に示すように、基板保持部３０と基板２０との配置を示す構造体８０では、基板保持部３０は、平行に位置する２枚の基板２０の端面のうち、向かい合う２面を固定し、かつ、基板保持部３０は、該基板２０の間にも位置していることで、２枚の基板を固定している。

構造体８１における基板保持部３０は、構造体８０における２枚の基板２０の端面のうち、前述の２面の端面とは直交する端面の一方に、さらに１枚の基板２０を３枚目の基板２０として固定している。すなわち、３枚目の基板２０は、他の２枚の基板２０と直交している。

構造体８２は、構造体８０において、さらにもう１枚の基板２０を、構造体８０における２枚の基板２０と平行に備えている。構造体８２における３枚目の基板２０は、構造体８０の２枚の基板２０と同様、基板保持部３０によって、向かい合う２面の端面が固定されている。また、基板保持部３０は、３枚の基板２０の間の２箇所の空間にも位置している。

構造体８３では、構造体８０を、基板２０の長手方向に２つ繋げた構造をしている。ただいし、基板２０の長手方向の長さは、構造体８０の基板２０よりも短く、これにより、基板２０をより強固に固定している。

構造体８４における基板保持部３０は、構造体８０における平行する２枚の基板２０の両方の基板２０の端面を固定しているが、２枚の基板２０の長手方向の長さが異なっている。構造体８４では、基板保持部３０の端部から基板２０までの長さが異なっていることで、長さの異なる２枚の基板２０を固定している。

構造体８５における基板保持部３０は、構造体８０における２枚の基板２０のうち、一方の基板２０を、他方の基板２０とは直交する位置において固定している。構造体８０の基板２０とは直交する基板２０を固定している、構造体８５における基板保持部３０は、該基板２０の向かい合う２面の端面ではなく、片方の面を固定している。

上述の構造体は、あくまで一例にすぎず、基板保持部３０と基板２０との配置および形状は、これに限られるものではない。

（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（すなわち図５における矢印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を有し、流路部は筐体１０内に格納されている。

本実施形態における流動分岐部材５０は、図５に示すように、基板２０が分割する複数の空間それぞれに流路部が続いている。このように、本実施形態における電子機器１は、樹脂充填時の樹脂の流動性に優れている。そのため、筐体１０内の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。

（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、耐水性および耐電圧性の観点から、筐体１０内の空間に隙間なく充填される。本実施形態において、樹脂が充填される筐体１０内の空間におけるｄ１～ｄ３は０．３ｍｍ～１．５ｍｍであるので、樹脂の被覆厚みが０．３ｍｍ以上であることは、樹脂充填時の樹脂の流動性を確保して樹脂の未充填箇所の発生を抑制し、冷却後の樹脂のヒケ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。

本実施形態において筐体１０に充填される樹脂は、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。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。筐体１０内は基板２０によって複数の空間に分割されているが、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樹脂の未充填箇所が発生する。さらに、空間を押し広げようとする力が生じて基板２０の変形および電子部品２５の破損が生じることもある。しかし、樹脂の流動抵抗を小さくするために基板２０によって分割された各空間を広くすると、電子機器１の作製には、多くの樹脂が必要となる。

上述の通り、電子機器１の作製過程では、筐体１０内に樹脂を流し込んだ後に冷却を行うことがあるが、樹脂は冷却時の体積収縮率が大きい。そのため、多量の樹脂を流し込むと冷却による体積の減少量も多くなり、樹脂にヒケが生じてしまう。筐体１０内に充填された樹脂にヒケ生じていることは、筐体１０の嵌合部などを通じて外部から空気が入り、電子機器１の封止性が損なわれるため好ましくない。さらに、電子機器１の小型化が困難となる観点からも、基板２０によって分割された各空間を広くすることは好ましいことではない。

本実施形態において、基板２０によって分割された各空間における部材間の距離ｄ１～ｄ３は、いずれも０．３ｍｍ～１．５ｍｍであるので、筐体１０内の空間を十分小さくできるので、冷却後の樹脂のヒケを抑制することができる。また、樹脂の流動末端をエアベント部１５へ誘導することができ、筐体１０内の樹脂の未充填箇所の発生を抑制できる。これにより、電子機器における筐体内の空隙体積を小さくすることができるため、封止性に優れた電子機器を提供することができる。筐体１０内の樹脂の未充填箇所の発生を抑制して電子機器の封止性高めることは、電子機器１の耐水性および耐電圧性を高めることにも繋がるため好ましい。

さらに、本実施形態に係る電子機器１は、流動分岐部材５０を備えている。図５に示すように、流動分岐部材５０の流路部は、基板２０が分割する複数の空間それぞれに続いている。このため、本実施形態における電子機器１は、樹脂を充填するときに、樹脂の流動末端をより確実にエアベント部１５に誘導することができ、筐体１０内の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、封止性に優れ、かつ小型の電子機器１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６および図７を用いて説明する。図６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７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６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７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８９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９９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４を用いて、本発明の他の実施形態について、以下に説明する。図４は、本実施形態の変形例に係る電子機器の、基板保持部の概略を示す斜視図である。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。

本変形例における基板保持部３０１０は、樹脂の充填時に該樹脂の流動を導くための導流構造を備えている。より具体的には、導流構造は、基板保持部３０の表面に設けられた凹部３０１５である。本変形例における基板保持部３０１０は、凹部３０１５を設けることによって、筐体１０内の各空間における部材間の距離を適宜調節し、樹脂の流動を制御することができる。そのため、より確実に筐体１０内の樹脂の未充填箇所の発生を抑制できる。凹部３０１５の形状および配置は特に限られず、電子機器１の適用方法によって適宜設定すればよい。

また、導流構造は、図４に示す基板保持部３０１２のように、凹部３０１５に加えて、一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔３０１６をさらに設けていてもよい。基板保持部３０１２が貫通孔３０１６をさらに設けていることによって、例えば、筐体１０内の樹脂の流動末端を所望の空間に導くことができる。筐体１０内の形状などに応じて樹脂の流動を制御できるので、筐体内の樹脂の未充填箇所の発生および冷却後の樹脂のヒケの発生を抑制することができる。そのため、封止性に優れた電子機器を提供することができる。なお、貫通孔３０１６の形状および配置は特に限られず、適宜設計すればよい。

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、２および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。

（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、筐体の外部と連通している未充填箇所の有無を確認した。

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：筐体の外部と連通している未充填箇所は確認されなかった。
・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されていた。

〔比較例〕
電子機器が基板保持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：筐体の外部と連通している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。

また、図１における右側の基板２０と筐体１０の右側の面との間の空間において、筐体１０と、基板２０または基板２０上に実装された電子部品との距離（距離ｄ２および距離ｄ５などに相当）を０．１ｍｍ～１．７ｍｍとなるように変化させて樹脂を充填させ、充填状態を検査する試験も実施した。

結果として、筐体１０と、基板２０または基板２０上に実装された電子部品との距離が０．３ｍｍ～１．５ｍｍである場合に、未充填箇所のない良好な充填が行われることが確認された。

１ 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
１５ エアベント部
２０ 基板
２５ 電子部品
３０、３０１０、３０１２ 基板保持部
５０ 流動分岐部材
８０、８１、８２、８３、８４、８５ 構造体
８９ 発光素子
９９ 受光素子
１００ 非接触安全スイッチ
２００ 光電センサ
３０１５ 凹部
３０１６ 貫通孔

Claims (8)

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、
   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、前記基板と前記基板保持部との間の第１空間、前記筐体と前記基板との間の第２空間、および、前記基板同士の間の第３空間の少なくともいずれかであって、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、
   前記第１空間が存在する場合に、当該第１空間内における、
   （１－ａ）前記基板と前記基板保持部との該基板の厚み方向における距離、
   前記第２空間が存在する場合に、当該第２空間内における、
   （２－ａ）前記筐体と前記基板との該基板の厚み方向における距離、および、
   前記第３空間が存在する場合に、当該第３空間内における、
   （３－ａ）一方の前記基板と他方の前記基板との該一方の前記基板の厚み方向における距離が０．３ｍｍより大きく１．５ｍｍ以下であり、
   前記第１空間が存在する場合に、当該第１空間内における、
   （１－ｂ）前記基板上に実装された電子部品と前記基板保持部との該基板の厚み方向における距離、
   前記第２空間が存在する場合に、当該第２空間内における、
   （２－ｂ）前記筐体と前記基板上に実装された電子部品との該基板の厚み方向における距離、および、
   前記第３空間が存在する場合に、当該第３空間内における、
   （３－ｃ）一方の前記基板上に実装された電子部品と他方の前記基板上に実装された電子部品との該一方の前記基板の厚み方向における距離が０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ未満であり、
   前記第３空間が存在する場合に、当該第３空間内における、
   （３－ｂ）一方の前記基板と他方の前記基板上に実装された電子部品との該一方の前記基板の厚み方向における距離が０．３ｍｍより大きく１．５ｍｍ未満である、電子機器。
2. 前記基板保持部は、前記熱可塑性ホットメルト樹脂の充填時に該熱可塑性ホットメルト樹脂の流動を導くための導流構造を備えている請求項１に記載の電子機器。
3. 前記導流構造は、前記基板保持部の一方の面から他方の面へ貫通する貫通孔である請求項２に記載の電子機器。
4. 前記導流構造は、前記基板保持部の面に設けられた凹部である請求項２に記載の電子機器。
5. 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り口としての開口部と、前記開口部から前記空間に前記熱可塑性ホットメルト樹脂を導くための流路部と、を備える流動分岐部材をさらに備える請求項１～４のいずれか一項に記載の電子機器。
6. 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１～５のいずれか一項に記載の電子機器。
7. 請求項１～６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。
8. 請求項１～６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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