(57)【要約】【課題】現場型計器の組立作業を容易に行えるようにする。【解決手段】取付基板１４の表裏面に電子回路部１と端子部２をそれぞれ実装し、これらを電線５によって電気的に接続する。さらに、封止材６によって電子回路部１と端子部２を取付基板１４に固定するとともに、電線５が挿通される挿通孔１７を封止し、基板組立体１１を形成する。次に、この基板組立体１１を筐体３内の隔壁３Ａにシール部材１２を介して押し付けて固定手段１３により固定し、隔壁３Ａの穴部４を気密に封止する。【選択図】  図２
2011146436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付基板の表裏面に第１の電気部品と第２の電気部品をそれぞれ実装し、前記第１、第２の電気部品を配線部材により前記取付基板に設けられている挿通孔を介して電気的に接続することにより前記取付基板、前記第１、第２の電気部品からなる基板組立体を形成する工程と、
前記第１、第２の電気部品を封止材によって前記取付基板に固定し前記挿通孔を封止する工程と、
前記基板組立体を筐体内に設けた隔壁にシール部材を介して取付け、当該隔壁の穴部を封止する工程と、
を備えたことを特徴とする電子機器の基板組付け方法。
【請求項２】
請求項１記載の電子機器の基板組付け方法において、
前記基板組立体は前記隔壁に対して着脱可能に取付けられることを特徴とする電子機器の基板組付け方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の基板組付け方法によって製造されたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関し、特に各種の工業プラント等の測定現場またはその近傍に設置される現場型計器等に適用して好適な電子機器の基板組付け方法および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業プラント等の現場に設置される現場型計器としては、温度発信器、ｐＨ計変換器（例えば、特許文献１参照）、電流／圧力変換器（例えば、特許文献２、３参照）等が知られている。この種の現場型計器は、一般に筐体内に組み込まれた電子回路部と、端子部とを備え、これらを電気的に接続し、外部への通信を可能にしている。
【０００３】
例えば、現場に設置される計測機器用発信器（以下、Ｔｘと称す）は、センサからのセンサ信号を、温度、圧力等の物理量に変換して表示する機能と、変換信号を他機器へ通信する機能とを備えた機器である。このＴｘは、センサが使われる現場に設置して使用される場合が多いことから、センサの配線等の機器取扱い時に、現場の環境に起因する負荷（温度、熱、水分、湿度、ガス等）に対する耐久性、安全性等が求められる（例えば、特許文献４〜６参照）。
【０００４】
このため、Ｔｘの取扱い時の環境に起因する負荷に対する耐久性を向上させるための筐体構造として、筐体内部を隔壁で区画したデュアルコンパートメント（Dual-Compartment）方式を採用したものが増えている。デュアルコンパートメント方式は、図９に示すようにセンサ信号の物理量への変換や表示、他機器への通信などの処理を実施する電子回路部（表示装置を含む）１と端子部２とを筐体３の内部に設けた隔壁３Ａによって物理的に仕切り、これらを隔壁３Ａに設けた穴部４を貫通して配線されるセンサ信号線５ａや電源線５ｂ等の電線５によって電気的に接続する構造を採っている。そして、配線後は穴部４をエポキシ樹脂等の封止材６によって封止することにより、配線作業に伴う現場での熱や水分などに起因する負荷による影響が端子部２側から電子回路部１に及ばないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２１１６４号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７２０３号公報
【特許文献３】特開平５−２１５７７２号公報
【特許文献４】特開２００６−１７６２７号公報
【特許文献５】特開２００７−１６５７９３号公報
【特許文献６】特開２００８−２５８７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した通り、従来は筐体をデュアルコンパートメント構造にする場合、筐体３内に一体に設けた隔壁３Ａを使うことが一般的である。この隔壁３Ａに設けた穴部４を挟んで電子回路部１と端子部２を対向させて配置し、これらを電線５によって電気的に接続した後、その穴部４を封止材６によって封止し、穴部４による端子部２側から電子回路部１側に与える負荷による影響を少なくするとともに、電線５の固定化を図っている。
【０００７】
しかしながら、封止材６による穴部４の封止作業は、筐体３内に電子回路部１や端子部２をコンパクトに配置しているために、僅かな作業スペースでの工程となる。このため、封止材６の穴部４への充填のし難さや、電線５や電子回路部１の向き等の位置決めするための作業が繁雑で、時間と熟練を要するという問題があった。これは、寸法上の制約、すなわちコストを低減するために筐体３の寸法を抑えることや、電子回路部１の回路基板７の枚数を抑えるために一枚の基板上になるべく多くの配線をレイアウトするため、回路基板７が筐体３内に収まる中で最大限度の面積をとる構造とならざるを得ない等のためである。
【０００８】
さらに、メンテナンス時に電気回路部１や端子部２を交換する場合は、封止材６を隔壁３Ａの穴部４から取り除いて交換し、交換後は穴部４を再度封止材６によって封止する必要があるため、交換作業も煩わしいという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電気部品の筐体内への組付け工程と隔壁の穴部の封止工程などを容易に行えるようにした電子機器の基板組付け方法および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係る電子機器の基板組付け方法は、取付基板の表裏面に第１の電気部品と第２の電気部品をそれぞれ実装し、前記第１、第２の電気部品を配線部材により前記取付基板に設けられている挿通孔を介して電気的に接続することにより前記取付基板、前記第１、第２の電気部品からなる基板組立体を形成する工程と、前記第１、第２の電気部品を封止材によって前記取付基板に固定し前記挿通孔を封止する工程と、前記基板組立体を筐体内に設けた隔壁にシール部材を介して取付け、当該隔壁の穴部を封止する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る電子機器の基板組付け方法は、上記発明において、前記基板組立体が前記隔壁に対して着脱可能に取付けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る電子機器は、上記発明に係る基板組付け方法によって製造されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る電子機器の基板組付け方法によれば、取付基板、第１、第２の電気部品からなる基板組立体を筐体外部において形成した後、この基板組立体を筐体の隔壁に取付けて隔壁の穴部を封止するようにしているので、基板組立体の取付作業および当該基板組立体による隔壁の穴部の封止作業を同時に行うことができる。したがって、従来の隔壁の穴部を封止材によって封止する作業の困難性を解消することができ、筐体内への電気部品の組付け作業が容易で、作業性および環境に対する耐久性を向上させることができる。
また、基板組立体の隔壁に対する取付け、取外し作業も容易で、迅速に行うことができる。
【００１４】
本発明に係る電子機器によれば、基板組立体が隔壁の穴部を塞ぎデュアルコンパートメントと等価の機能を果たしているため、一方の電気部品側から他方の電気部品側への負荷による影響を軽減することができる。
第１の電気部品としては、例えば回路基板を含む電子回路部等が考えられ、第２の電気部品としては、例えば端子部、スイッチ等の他の適宜な電気部品（電子部品も含む）であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を現場設置型温度発信器に適用した一実施の形態を示す外観斜視図である。
【図２】温度発信器の筐体内部を示す断面図である。
【図３】基板組立体を隔壁に取付ける直前の状態を示す図である。
【図４】基板組立体を隔壁に取付けた状態を示す図である。
【図５】基板組立体の組立て手順を説明するため図である。
【図６】組立てられた基板組立体の断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す基板組立体の組立て直前の状態を示す断面図である。
【図８】組立てられた基板組立体の断面図である。
【図９】従来の現場型計器のデュアルコンパートメント構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［発明の原理］
本発明者等は、電気部品の組付け作業と隔壁の穴部の封止作業の作業手順について鋭意検討した。
封止材６による穴部４の封止作業は、筐体３の寸法を大きくしたり、樹脂を流すための専用の冶具を作製したり、配線ラインの位置レイアウトを見直すなどの工夫によって作業の困難さを低減させることはできると考えられる。
【００１７】
しかし、本発明では作業の困難さの問題を解消する最良の方法として、予め筐体外部で隔壁３Ａの穴部４を閉塞する基板組立体を作成し、その後基板組立体を隔壁３Ａに取付けてその穴部４を閉塞するようにすれば、筐体３内での封止材６による封止作業を必要とせず、封止作業の困難さが解消できることが判った。この方法の特徴は、従来技術である樹脂による封止の目的が、配線を通じて熱や水などの回路基板７への影響を抑えることと、配線の固定であることに着目し、これらの機能を工程別に分離することが作業の困難さを解消できると考えた点にある。すなわち、取付基板、電子回路部１および端子部２を一体的に組付けてこれらを封止材によって固定することにより基板組立体を形成する工程を筐体外部で実施し、しかる後基板組立体を筐体内に隔壁の一部として取付けることにより温度、水分、熱などに対して封止機能を持たせるようにしたものである。また、このような構造を採ることにより、装置のメンテナンス時において筐体の内部より基板組立体を容易に取り外すことができる。それにより、従来技術による樹脂封止ではメンテナンスが困難であった装置にメンテナンスの容易性を持たせることが可能となる。
【００１８】
［実施の形態］
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図６において、本実施の形態は、電子機器の一種として熱電対または測温抵抗体を温度センサとして用い、電圧または電気抵抗値として検出した温度変化を直流の電流信号またはデジタル信号に変換して他の機器に伝送する現場設置型温度発信器１０に適用した例を示す。この現場設置型温度発信器１０は、筐体３内の隔壁３Ａにシール部材としてのＯリング１２を介して着脱可能に取付けられた基板組立体１１を備え、これに筐体内部を区画するデュアルコンパートメントと等価の機能を持たせている。
【００１９】
筐体３の内周面には、前記基板組立体１１を隔壁３Ａに対して着脱可能に固定する４つの固定手段１３が周方向に等間隔おいて突設されている。固定手段１３は、図３および図４に示すように筐体３の軸線方向から見て半円形の突状体からなり、隔壁３Ａの内周面に形成した凹陥部３Ｂに基端部が嵌合され、かつ接着剤によって固定されることにより先端部が基板組立体１１が取付けられる面に対向している。隔壁３Ａと固定手段１３との間隔は、Ｏリング１２の自然状態における直径と、後述する取付基板１４の板厚を加えた値より小さく設定されている。
【００２０】
基板組立体１１は、取付基板１４の表裏両面にそれぞれ取付けられた第１の電気部品としての電子回路部１と、第２の電気部品としての端子部２とで構成され、電子回路部１と端子部２を複数本の電線５によって電気的に接続し、これらをエポキシ樹脂等の封止材６によって封止している。このような基板組立体１１は、筐体３の外部において組み立てられた後、筐体３内の隔壁３Ａにシール部材としてのＯリング１２を介して取付けられることにより、隔壁３Ａの穴部４を気密に封止する。
【００２１】
電子回路部１は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁材料からなる回路基板７を有し、この回路基板７に温度センサ（図示せず）と、この温度センサから得られた検出値の演算処理や補正処理、外部との通信等を行うための電子回路と、測定された温度を表示する液晶表示装置１６等が実装されている。
【００２２】
電線５は、回路基板７、取付基板１４および端子部２に形成した挿通孔１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）を貫通し、電子回路部１の電子回路および液晶表示装置１６と端子部２の各端子２Ａをそれぞれ接続している。なお、電線５は、予め電子回路部１に接続されていることが望ましい。
【００２３】
取付基板１４は、回路基板７と同様にガラスエポキシ樹脂等の絶縁材料により円板状に形成されて筐体３の内径より若干小さい外径を有し、外周面には前記固定手段１３に対応して４つの凹部１８（図３、図４）が周方向に等間隔おいて形成されている。凹部１８は、固定手段１３より若干大きい半円形に形成されている。
【００２４】
基板組立体１１を組立てるときは、予め取付基板１４の表裏面に溶融した封止材６を塗布して挿通孔１７に充填する（図５）。次に、電子回路部１と端子部２を取付基板１４の両面に取付けて電線５を挿通孔１７に挿通し、端子部２の端子２Ａに接続する。そして、封止材６を冷却固化させると、基板組立体１１の組立工程と、封止材６による挿通孔１７の封止工程とが終了し、図６に示す基板組立体１１が完成する。
【００２５】
封止材６による封止は、水分、湿気、ガス等が挿通孔１７を通過するのを遮断し、筐体３内の電子回路部１が組み込まれている区画Ａを密閉空間にするとともに、電子回路部１、端子部２および電線５を固定するために行われるものである。
【００２６】
ここで、本発明における封止材の封止工程は、液体状態の封止材を塗布するときではなく、あくまでも固化時である。このため本実施の形態においては、予め取付基板１４の両面と挿通孔１７に封止材６を塗布しておき、取付基板１４に電子回路部１と端子部２を取付けて電線５で電気的に接続した後、固化させる例を示したが、これに限らず取付基板１４に電子回路部１と端子部２を取付けて電線５で電気的に接続した後、電子回路部１、端子部２の表面全体または外周縁部と挿通孔１７を封止材６によって封止するようにしてもよい。
【００２７】
基板組立体１１を隔壁３Ａに組付けるときは、取付基板１４の凹部１８を固定手段１３と一致させて基板組立体１１を筐体３内に挿入する。そして、取付基板１４を隔壁３Ａと固定手段１３との間に挿入し、Ｏリング１２を隔壁３Ａに押し付ける。このため、シール部材１２は軸線方向に圧縮されて断面形状が図２に示すように縦長の楕円形に弾性変形する。
【００２８】
次に、この状態で基板組立体１１を図４に示すように所要角度回転させて凹部１８を隣り合う固定手段１３間に移動させ、固定手段１３を取付基板１４の表面に接触させる。これにより、基板組立体１１が隔壁３ＡにＯリング１２を介して取付けられ、取付基板１４が隔壁３Ａの穴部４を閉塞する閉塞部材として機能し、隔壁３Ａとともに筐体３の内部を区画しデュアルコンパートメント構造とする。
【００２９】
しかる後、外部配線２１（図２）の一端を筐体３内に差し込み、端子部２の端子２Ａに接続することにより、基板組立体１１の筐体３への組付け作業が終了する。なお、外部配線２１は、基板組立体１１を筐体３内に取付ける前に端子２Ａに接続しておいてもよい。
【００３０】
このように、本発明においては、予め筐体３の外部において電子回路部１、端子部２および取付基板１４を一体に組立てて基板組立体１１を製作し、封止材６によって電子回路部１と端子部２の外周、取付基板１４との隙間および挿通孔１７を封止した後、筐体３内の隔壁３Ａに基板組立体１１を組付けるようにしているので、筐体３の寸法的な制約がなく基板組立体１１の組付け作業が容易であり、また隔壁３Ａの穴部４を封止材６によって封止する従来の封止作業を廃止することができる。
【００３１】
また、取付基板１４が隔壁３Ａの穴部４を気密に閉塞し、筐体３を実質的にデュアルコンパートメント構造としているので、配線作業にともなう現場での電子回路部１に対する熱や水分などに起因する負荷による影響を低減することができ、耐久性に優れた温度発信器１０を提供することができる。
【００３２】
また、メンテナンス時には、基板組立体１１を所要角度回転させて固定手段１３と凹部１８を一致させると、基板組立体１１を隔壁３Ａから容易に取り外すことができるので、メンテナンスも容易である。
【００３３】
図７および図８は本発明の他に実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、電子回路部１と端子部２とを電気的に接続する配線部材として、電線５の代わりに、ランド部３０、３１と導電層３２との接続によって行うようにしている。
【００３４】
一方のランド部３０は、回路基板７の取付基板１４と対向する面に形成されて挿通孔１７ａを覆っており、電線３３（または導電層）を介して回路基板７の電子回路および液晶表示装置１６が接続されている。
【００３５】
他方のランド部３１は、端子部２の取付基板１４と対向する面に形成されて挿通孔１７ｃを覆っており、電線３４を介して端子２Ａに接続されている。
【００３６】
導電層３２は、取付基板１４の挿通孔１７ｂの内壁と開口縁に形成されている。
【００３７】
ランド部３０、３１と導電層３２との電気的接続は、電子回路部１と端子部２を取付基板１４に押し付けてランド部３０、３１を導電層３２に圧接させておき、この状態で封止材６を冷却固化させることにより行われる（図８）。これにより基板組立体１１が完成し、以下同様に筐体内の隔壁に組付けられる。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、固定手段１３として４つの突状体を用い、取付基板１４と固定手段１３との係合によって基板組立体１１を隔壁３Ａに着脱可能に取付けた例を示したが、これに限らず他の適宜な固定手段として、例えばボルトおよびナットやＣリングによって着脱可能に取付けてもよい。 
また、他の固定手段として、筐体３をアルミダイキャストによって製作した後、中ぐり加工によって突状体からなる複数の固定手段を筐体内壁に一体に形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、上記した現場設置型温度発信器１０に限らず、電子回路部への環境影響を低減させる必要がある変換器、制御盤などデュアルコンパートメント構造を採用した各種の電子機器に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…電子回路部、２…端子部、３…筐体、３Ａ…隔壁、４…穴部、５…電線、６…封止材、７…回路基板、１０…温度発信器、１１…基板組立体、１２…Ｏリング、１３…固定手段、１４…取付基板、１６…液晶表示装置、１７…挿通孔。
【図１】
2011146436.tif 000003
【図２】
2011146436.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011146436.tif 000006
【図５】
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【図６】
2011146436.tif 000008
【図７】
2011146436.tif 000009
【図８】
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【図９】
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