(57)【要約】【課題】装置の信頼性を簡易にして向上することができる電子装置を提供する。【解決手段】筐体(12)内から筐体外に延びるケーブル(16)の芯線端部(24)が配置されるパット部(26)を有し、パット部に芯線端部をはんだ付けして接合部(28)が形成される回路基板(4)を備えた電子装置(1)であって、筐体は、ケーブルが挿通される開口部(14)と、パット部と対向する位置にレーザー光の透過を許容する透過部(8)とを有し、接合部は、筐体に回路基板を収容した後に透過部を介して照射されるレーザー光によりレーザーはんだ付けされて形成される。【選択図】図１
2010225428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内から前記筐体外に延びるケーブルの芯線端部が配置されるパット部を有し、前記パット部に前記芯線端部をはんだ付けして接合部が形成される回路基板を備えた電子装置であって、
前記筐体は、前記ケーブルが挿通される開口部と、前記パット部と対向する位置にレーザー光の透過を許容する透過部とを有し、
前記接合部は、前記筐体に前記回路基板を収容した後に前記透過部を介して照射されるレーザー光によりはんだ付けされて形成されることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記筐体は、前記回路基板が収容されるケースと、前記ケースに組み付けられるとともに前記透過部を有するカバーとからなり、
前記接合部は、前記ケースに前記回路基板を収容し、前記カバーを前記ケースに組み付けた後に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記カバーは前記ケースにレーザー溶着されて組み付けられることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記筐体は、前記筐体内の前記パット部側を区画する隔壁を有することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項５】
前記はんだは、少なくとも前記パット部または前記芯線端部の一方に予め塗布されることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項６】
前記はんだは、前記芯線端部に係止可能な形状に成形され、前記芯線端部に係止されることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項７】
前記パット部に前記芯線端部を固定する固定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項８】
前記固定手段は、前記回路基板に係止される係止部と前記芯線端部を支持する支持部とを有するはんだからなることを特徴とする請求項７に記載の電子装置。
【請求項９】
前記固定手段は、前記パット部に貫通される貫通孔と、前記貫通孔に挿通されて係止される前記芯線端部の屈曲部とからなることを特徴とする請求項７に記載の電子装置。
【請求項１０】
小型の光電センサ装置であることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子装置として、例えば、可視、不可視光線の反射または遮光の何れかによって物体を検出し、長距離検出を可能とする光電センサ装置がある。
この光電センサ装置は、発光ダイオード（発光素子）やフォトダイオード（受光素子）などの光素子が実装され、配線パターンが形成される回路基板（電子部品）と、回路基板が収納されるケースと、光素子の光学系を決定するレンズが設けられ、ケースに組み付けられるカバーとを具備している。
【０００３】
ケース及びカバーからなる上記装置の筐体には開口部が形成され、開口部には装置に電力を供給したり、或いは装置の制御信号を装置外に入出力するケーブルが挿通されている。
また、回路基板は、筐体内から筐体外に延びるケーブルの芯線端部が配置されるパット部を有し、パット部に芯線端部をはんだ付けすることにより回路基板に対するケーブルの接合部が形成される。
【０００４】
そして、先ず、ケース外で芯線端部をパット部にはんだ付けし、次に、ケーブルが接合された状態の回路基板をケースに収容し、次に、カバーをケースに組み付ける手順で組立られる検出スイッチが開示されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２２６１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、回路基板をケースに収容する際や、筐体の組立の際にケーブルの引っ張りや曲げによって接合部に応力がかかるおそれがある。
そこで、回路基板をケースに収容した後にケース内で芯線端部をパット部にはんだ付けすることも考えられるが、筐体の組立の際に依然としてケーブルの引っ張りや曲げによって接合部に応力がかかるおそれがあり、このような接合部に対する応力付与は接合部の接合強度の低下を招く。
【０００７】
また、装置が小型であって、回路基板、ひいてはパット部の面積が極めて小さい場合には、はんだごて等の器具を用いてはんだ付けにより接合部を形成するにあたり、はんだごてが装置の筐体部に干渉するおそれがあるなどはんだ付けの作業性が悪く、結果としてはんだ付け作業の困難性に起因する接合部の接合強度のばらつきや導通不良が生じるおそれもある。
【０００８】
更に、はんだごて等の器具を用いたはんだ付けにより接合部を形成する場合には、はんだごての接触によってケーブルが熱変形して歪なものとなり、開口部の形状とケーブル断面形状とが大きく相違してしまうことに起因して開口部におけるシール性低下を招くおそれもある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、装置の信頼性を簡易にして向上することができる電子装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の電子装置は、筐体内から筐体外に延びるケーブルの芯線端部が配置されるパット部を有し、パット部に芯線端部をはんだ付けして接合部が形成される回路基板を備えた電子装置であって、筐体は、ケーブルが挿通される開口部と、パット部と対向する位置にレーザー光の透過を許容する透過部とを有し、接合部は、筐体に回路基板を収容した後に透過部を介して照射されるレーザー光によりはんだ付けされて形成されることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の発明では、請求項１において、筐体は、回路基板が収容されるケースと、ケースに組み付けられるとともに透過部を有するカバーとからなり、接合部は、ケースに回路基板を収容し、カバーをケースに組み付けた後に形成されることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、請求項２において、カバーはケースにレーザー溶着されて組み付けられることを特徴としている。
【００１１】
更にまた、請求項４記載の発明では、請求項１において、筐体は、筐体内のパット部側を区画する隔壁を有することを特徴としている。
また、請求項５記載の発明では、請求項１において、はんだは、少なくともパット部または芯線端部の一方に予め塗布されることを特徴としている。
更に、請求項６記載の発明では、請求項１において、はんだは、芯線端部に係止可能な形状に成形され、芯線端部に係止されることを特徴としている。
【００１２】
更にまた、請求項７記載の発明では、請求項１において、パット部に芯線端部を固定する固定手段を備えることを特徴としている。
また、請求項８記載の発明では、請求項７において、固定手段は、回路基板に係止される係止部と芯線端部を支持する支持部とを有するはんだからなることを特徴としている。
更に、請求項９記載の発明では、請求項７において、固定手段は、パット部に貫通される貫通孔と、貫通孔に挿通されて係止される芯線端部の屈曲部とからなることを特徴としている。
【００１３】
更にまた、請求項１０記載の発明では、請求項１において、小型の光電センサ装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電子装置によれば、回路基板に対するケーブルの接合部は、筐体に回路基板を収容した後に透過部を介して照射されるレーザー光によりはんだ付けされて形成される。これにより、筐体に回路基板を収容した後に接合部を形成することができるため、電子装置の組立の際にケーブルの引っ張りや曲げによって接合部に応力がかかるのを回避することができ、接合部の接合強度の低下を確実に防止することができる。
【００１５】
しかも、レーザー光の照射による非接触の局部加熱にて接合部を形成することができるため、特に電子装置が小型であって、回路基板、ひいてはパット部の面積が極めて小さい場合には、はんだごて等の加熱器具を用いてはんだ付けして接合部を形成する場合に比して、はんだ付けの作業性を大幅に向上することができる。従って、はんだ付け作業の困難性に起因する接合部の接合強度のばらつきや導通不良を抑制することができる。
【００１６】
更に、非接触の局部加熱にて接合部を形成することができるため、特に電子装置が小型であって、回路基板、ひいてはパット部の面積が極めて小さい場合には、はんだごて等の加熱器具を用いてはんだ付けして接合部を形成する場合に比して、当該器具やはんだの接触に起因するケーブルの熱変形を防止することができる。従って、ケーブルの熱変形に伴う開口部におけるシール性低下を確実に防止することができ、電子装置の信頼性を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る光電センサ装置を示す斜視図である。
【図２】図１の変形例として、回路基板に対する芯線端部の組み付け過程を示した要部斜視図である。
【図３】図１の別の変形例として、回路基板に対する芯線端部の組み付け過程を示した要部斜視図である。
【図４】図１の更に別の変形例として、回路基板に対する芯線端部の組み付け過程を示した要部斜視図である。
【図５】図１の変形例となる装置１の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る光電センサ装置について説明する。
図１は、本実施形態に係る光電センサ装置（電子装置）１の斜視図を概略的に示す。
装置１は、可視、不可視光線の反射または遮光の何れかによって光素子２を介して物体を検出する検出器であって、光素子２が電気的に実装され、配線パターンが形成される回路基板４と、回路基板４が収容されるケース６と、ケース６に組み付けられるカバー（透過部）８とから概略構成される。
【００１９】
光素子２は、シリコン等の基板をエポキシ樹脂等で封止した表面実装パッケージ部品であって、発光ダイオード（発光素子）やフォトダイオード（受光素子）などとして用いられ、図１の向きにて例えば縦横幅２ｍｍ、高さ０．４ｍｍ程度の外形寸法を有し、回路基板４において光素子２が実装される被実装面４ａの略中央に搭載される。
ケース６及びカバー８は、何れも箱体に形成され、図１の向きにて例えば縦幅１０ｍｍ、横幅２０ｍｍ、高さ４ｍｍ程度の外形寸法を有している。
【００２０】
カバー８は、レーザー光の透過を許容する透過材から形成され、その箱体の底面８ａに光素子２の光学系を決定するレンズ１０を有し、一方、ケース６はレーザー光の吸収材から形成されている。
回路基板４は、その被実装面４ａとは反対側の面である背面４ｂからケース６の底面６ａに載置され、そして、ケース６及びカバー８は、これらの開口端面６ｂ、８ｂを互いに当接した状態でカバー８の上面８ｃの外縁部にレーザー光を照射することによってレーザー溶着して接合され、回路基板４が収容された筐体１２が形成される。
【００２１】
このように、本実施形態の場合には、レンズ１０はケース６及びカバー８の高さ方向に光素子２と正対して位置付けられ、これより、光素子２の発光や受光が被実装面４ａと平行な面にて可能な装置１が構成される。
ここで、筐体１２には、ケース６及びカバー８の各側壁６ｄ、８ｄをそれぞれ開口端面６ｂ、８ｂにかかる位置で切り欠き、これら切り欠き部分を合わせた開口部１４が設けられる。
【００２２】
開口部１４には、装置１に電力を供給したり、或いは装置１の制御信号を装置１外に出力するケーブル１６がコネクタ等を介して気密に挿通され、ケーブル１６は回路基板４に電気的に接続される。
詳しくは、ケーブル１６は、例えば２．５ｍｍ程度の径を有して形成され、本実施形態の場合には２本の芯線２０と各芯線２０の束を覆うシース２２とから構成される。
【００２３】
各芯線２０は銅線２０ａを絶縁材２０ｂで被覆した０．８ｍｍ程度の径を有して形成され、一方、シース２２はゴム製等の外皮であって０．８ｍｍ程度の厚みを有して形成される。
各芯線２０の筐体１２側の一端であるケーブルの芯線端部２４は、それぞれ被実装面４ａの所定位置に形成されるパット部２６にはんだ付けにより接合され、回路基板４にケーブル１６の接合部２８が形成される。一方、各芯線２０の他端は開口部１４に挿通されて筐体１２外に延び、図示しない装置１の電力源や装置１の出力の監視・制御対象に接続される。
【００２４】
ところで、接合部２８は、ケース６に回路基板４を収容した後にカバー８を介して照射されるレーザー光により加熱され、はんだ付けされて形成される。
レーザーはんだ付けは、一般に、高出力の極微小な径に絞られたレーザ光を熱源とし、実装部品を非接触にて局部加熱してはんだ付けする接合法であり、実装部、即ち本実施形態では回路基板４のパット部２６の周辺への熱影響を最小限に抑制可能である。
【００２５】
以下、光電センサ装置１の組立手順について詳しく説明する。
先ず、パット部２６に芯線端部２４を配置し、固定する。
次に、回路基板４をその被実装面４ａとは反対側の面である背面４ｂからケース６の底面６ａに載置し、ケース６に収容する。ここで、少なくともパット部２６または芯線端部２４の一方には、例えばペースト状のクリームはんだが予め塗布されている。
【００２６】
次に、ケース６及びカバー８の開口端面６ｂ、８ｂを互いに当接し、カバー８をケース６との互いの外形基準に基づいて、即ち、ケース６及びカバー８の両外縁部を治具等で固定して互いに位置合わせした状態で、カバー８の上面８ｃからレーザ光を照射することによりカバー８をケース６にレーザー溶着で接合して組み付ける。
次に、ケース６及びカバー８の接合に使用した図示しないレーザー照射装置をそのまま利用し、カバー８を介して（すなわち間接的に）パット部２６もしくは芯線端部２４にレーザー光を照射することによりパット部２６や芯線端部２４を局部的に加熱し、そこに塗布されたクリームはんだを溶融させて接合部２８を形成し、装置１の組立が完了する。
【００２７】
以上のように、本実施形態では、接合部２８は、筐体１２に回路基板４を収容した後にカバー８を介して照射されるレーザー光により加熱され、はんだ付けされて形成される。これにより、筐体１２に回路基板４を収容した後に接合部２８を形成することができるため、装置１の組立の際にケーブル１６の引っ張りや曲げによって接合部２８に応力がかかるのを回避することができ、接合部２８の接合強度の低下を確実に防止することができる。
【００２８】
しかも、非接触の局部加熱にて接合部２８を形成することができるため、本実施形態のように装置１が小型であって、回路基板４、ひいてはパット部２６の面積が極めて小さい場合には、はんだごて等の加熱器具を用いてはんだ付けして接合部２８を形成する場合に比して、はんだ付けの作業性を大幅に向上することができる。従って、はんだ付け作業の困難性に起因する接合部２８の接合強度のばらつきや導通不良を抑制することができる。
【００２９】
更に、非接触の局部加熱にて接合部２８を形成することができるため、はんだごて等の加熱器具を用いてはんだ付けして接合部２８を形成する場合に比して、当該器具やはんだがケーブル１６に接触することに起因するケーブル１６の熱変形を防止することができる。従って、ケーブル１６の熱変形に伴う開口部１４におけるシール性低下を防止することができ、これらにより装置１の信頼性を大幅に向上することができる。
【００３０】
更にまた、カバー８はケース６にレーザー溶着されて組み付けられることにより、カバー８をケース６にレーザー溶着するタイミングにてレーザーはんだ付けを行い、接合部２８を形成することができるため、筐体１２の形成と接合部２８の形成とを１工程で行うことができ、装置１の組立工数を削減することができる。
しかも、筐体１２の形成と接合部２８の形成とを１つのレーザー照射装置で行うことができ、装置１の組立設備を簡素化することもできるため、これらにより、装置１の製造コストを大幅に低減することができ、装置１の信頼性を簡易にして向上することができる。
【００３１】
ここで、図２は、図１の変形例として、回路基板４に対する芯線端部２４の組み付け過程を示した要部斜視図であり、この図に示されるように、はんだはクリームはんだに限らず、芯線端部２４に係止可能な例えばＣ字状に成形された複数のプリフォームはんだ３０を芯線端部２４に予め係止するようにしても良く、この場合には、はんだの芯線端部２４またはパット部２６へのはんだの塗布作業が容易になるため、より一層簡易にして接合部２８を形成することができて好ましい。
【００３２】
また、図３は、図１の別の変形例として、回路基板４に対する芯線端部２４の組み付け過程を示した要部斜視図であり、この図に示されるように、はんだを芯線端部２４の固定部材（固定手段）３２として成形し、これを用いて芯線端部２４をパット部２６に固定しても良い。
具体的には、固定部材３２は、爪状の２つの係止部３２ａと各芯線端部２４をそれぞれの挟んで支持する２つの支持部３２ｂとを有し、一方、回路基板４のパット部２６の近傍には２つの貫通孔３４が形成される。そして、各支持部３２ｂの下側にそれぞれ芯線端部２４を配置して挟んだ状態で、各貫通孔３４にそれぞれ係止部３２ａを挿入して固定部材３２を固定し、レーザー光を固定部材３２に照射することにより固定部材３２を溶融させて接合部２８を形成することができる。これにより、別部材を要しなくても、レーザーはんだ付け作業の前に芯線端部２４をパット部２６に確実に固定することができるため、接合部２８を簡易にして確実に形成することができて好適である。なお、固定部材３２を各芯線端部２４ごとに分断して設けるようにしても良い。あるいは、固定部３２の各支持部３２ｂにそれぞれ貫通孔（図示せず）を形成しておき、その貫通孔に露出した芯線端部２４にレーザー光を照射して芯線端部２４を加熱するようにしても良い。この加熱によって、予め芯線端部２４もしくはパッド部２６に塗布されたクリームはんだが溶融し、芯線端部２４とパッド部２６とがはんだ付けされる。
【００３３】
更に、図４は、図１の更に別の変形例として、回路基板４に対する芯線端部２４の組み付け過程を示した要部斜視図であり、この図に示されるように、回路基板４の各パット部２６にそれぞれ貫通孔（固定手段）３６を形成し、各芯線端部２４の先端側にそれぞれはんだが予め塗布され、鉤状に屈曲された屈曲部（固定手段）３８を形成し、各貫通孔３６に各屈曲部３８を挿通して係止することにより芯線端部２４をパット部２６に固定しても良い。この場合には、レーザーはんだ付けを行って接合部２８を形成した際に、特にケーブル１６に対する引っ張り強度を高めることができ、接合部２８の接合強度がより一層向上して好ましい。
【００３４】
更にまた、図５の、図１の変形例となる装置１の縦断面図に示されるように、カバー８の底面８ａの図５の方向からみて全奥行きに亘り隔壁４０を突設し、カバー８のケース６への組み付けに伴い回路基板４の被実装面４ａに隔壁４０が当接されることによって、筐体１２内のパット部２６側と光素子２側とを区画するようにしても良い。この場合には、回路基板４に実装される光素子２やレンズ１０等の光学系部品がはんだの加熱に伴い発生する煙（ヒューム）に曝されて悪影響を受ける（具体的には光学系部品の表面が曇って透光性が低下する）のを防止あるいは低減することができ、装置１の信頼性を更に向上することができる。筐体１２内のパット部２６側と光素子２側との区画は完全である必要はなく、たとえば隔壁４０と回路基板４の被実装面４ａとの間に隙間があっても良い。どの程度の大きさの隔壁４０を設けるかは、装置１に求められる量産品質の程度に応じて、何回かの試行により決定することができる。
【００３５】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、カバー８をレーザー光の透過材から形成しているが、カバー８の少なくともパット部２６と対向する位置にレーザー光の透過を許容する透過部が形成されていれば良い。
【００３６】
また、上記実施形態での光電センサ装置１について説明しているが、これに限らず、レンズ１０をカバー８の外側面に設けたり、レンズ１０と正対しない位置に設け、更にカバー８に光素子２とレンズ１０との間の導光を行う導光部材を設けて、光素子２の発光、受光を水平や斜め方向にて可能とした光電センサ装置や、光電センサ装置以外の小型の電子装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  光電センサ装置（電子装置）
４  回路基板
６  ケース
８  カバー（透過部）
１２  筐体
１４  開口部
１６  ケーブル
２４  芯線端部
２６  パット部
２８  接合部
３２  固定部材（固定手段）
３２ａ  係止部
３２ｂ  支持部
３６  貫通孔（固定手段）
３８  屈曲部（固定手段）
４０  隔壁
【図１】
2010225428.tif 000003
【図２】
2010225428.tif 000004
【図３】
2010225428.tif 000005
【図４】
2010225428.tif 000006
【図５】
2010225428.tif 000007