(57)【要約】【課題】より簡易な方法で精度良くプリント基板を筐体内に固定可能として、小型化を図る。【解決手段】基板４には、照射されたレーザ光を透過しやすい第一の樹脂素材によって形成された接合部４２が設けられ、筐体５のうち、少なくとも接合部４２に対向して配される対向部分が、接合部４２を介して照射されたレーザ光に対して、第一の樹脂素材よりも高い吸収性をもつ第二の樹脂素材により形成されるとともに、接合部４２を対向部分に当接させた状態で接合部４２に向けてレーザ光を照射して接合部４２及び対向部分をレーザ溶着接合した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ溶着によって基板を筐体内に固定する基板固定構造において、
前記基板には、照射されたレーザ光を透過しやすい第一の樹脂素材によって形成された接合部が設けられ、
前記筐体のうち、少なくとも前記接合部に対向して配される対向部分が、前記接合部を介して照射されたレーザ光に対して、前記第一の樹脂素材よりも高い吸収性をもつ第二の樹脂素材により形成されるとともに、
前記接合部を前記対向部分に当接させた状態で前記接合部に向けてレーザ光を照射して前記接合部及び前記対向部分をレーザ溶着接合した
ことを特徴とする基板固定構造。
【請求項２】
レーザ溶着によって基板を筐体内に固定する基板固定構造において、
前記筐体には、照射されたレーザ光を透過しやすい第一の樹脂素材によって形成された接合部が設けられ、
前記基板のうち、少なくとも前記接合部に対向して配される対向部分が、前記接合部を介して照射されたレーザ光に対して、前記第一の樹脂素材よりも高い吸収性をもつ第二の樹脂素材により形成されるとともに、
前記接合部を前記対向部分に当接させた状態で前記接合部に向けてレーザ光を照射して前記接合部及び前記対向部分をレーザ溶着接合した
ことを特徴とする基板固定構造。
【請求項３】
前記接合部には、前記基板の基板厚さ方向の位置決めを行う、前記基板から突出した突出部が形成される
ことを特徴とする請求項１記載の基板固定構造。
【請求項４】
照射されたレーザ光を透過しやすい第一の樹脂素材によって形成された接合部が設けられた基板を、少なくとも前記接合部に対向して配される対向部分が、前記接合部を介して照射されたレーザ光に対して、前記第一の樹脂素材よりも高い吸収性をもつ第二の樹脂素材により形成された筐体内にレーザ溶着によって固定する基板固定方法であって、
前記接合部を前記対向部分に当接させた状態で前記接合部に向けてレーザ光を照射して前記接合部及び前記対向部分をレーザ溶着接合するステップ
を有することを特徴とする基板固定方法。
【請求項５】
照射されたレーザ光を透過しやすい第一の樹脂素材によって形成された接合部が設けられた筐体内に、少なくとも前記接合部に対向して配される対向部分が、前記接合部を介して照射されたレーザ光に対して、前記第一の樹脂素材よりも高い吸収性をもつ第二の樹脂素材により形成された基板をレーザ溶着によって固定する基板固定方法であって、
前記接合部を前記対向部分に当接させた状態で前記接合部に向けてレーザ光を照射して前記接合部及び前記対向部分をレーザ溶着接合するステップ
を有することを特徴とする基板固定方法。
【請求項６】
前記接合部には、前記基板の基板厚さ方向の位置決めを行う、前記基板から突出した突出部が形成される
ことを特徴とする請求項４記載の基板固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばプリント基板等を筐体内に固定する際の基板固定構造及び基板固定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光電スイッチの筐体内には、光学素子が設けられたプリント基板が固定され、光学素子に対向する位置にはレンズが設けられている。この光電スイッチにおいて、光学素子とレンズとの焦点距離は光学性能を決定する上で重要な要素となる。そのため、プリント基板を筐体内に固定する際に、プリント基板の水平方向とあわせて基板厚さ（光軸）方向の位置決め精度を確保することが必要となる。
【０００３】
このような要求に対して、特許文献１に開示される光電スイッチの基板固定構造では、筐体内の所定位置にプリント基板を位置決めした後に、ネジ止めによる固定を行い、さらにカシメによる固定を併用することによって、プリント基板を筐体内に強固に固定して、プリント基板の水平方向及び基板厚さ方向の位置決め精度を確保している。
【０００４】
また、別の方法として、熱溶着によりプリント基板を筐体に固定する方法もある。この熱溶着による固定では、プリント基板の基板厚さ方向の位置決めを行うことはできるが、水平方向の位置決めは行うことができないため、接着剤を併用して固定を行っている。
さらに別の方法として、プリント基板と筐体間に樹脂を流し込み、プリント基板と筐体とを一体成形によって丸ごと固定する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５５５９８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、特許文献１に開示される光電スイッチの基板固定構造では、ネジ固定及びカシメ固定によりプリント基板を筐体に固定しているため、小型化を図ることが難しいという課題がある。
【０００７】
また、熱溶着及び接着剤による固定方法では、プリント基板とケースとの間に接着剤の厚み分のすき間が生じるが、例えば接着剤を塗布する際、固化する際の体積の変動までをも加味して一定の厚みに保った製品を製造することが難しいことは明らかである。このため、基板厚さ方向の位置決め精度が低下するという課題がある。また、接着剤による固定では、硬化時間を要するためリードタイムが長くなるという課題がある。さらに、熱溶着による固定では、プリント基板上に熱溶着によるチップのつぶししろ部分を要するため、小型製品の場合にプリント基板面積を小さくすることができないという課題もある。
【０００８】
また、一体成形による固定方法では、コストがかかり、段取替えに時間が必要となるという課題がある。さらに熱的要素に寄与する電気部品が収納される場合には、その部品に樹脂がかからないようにする必要がある（パターン設計に制約ができたり、一体成形ができる部分に制約ができる）という課題がある。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、より簡易な方法で精度良くプリント基板を筐体内に固定可能として、小型化を図ることができる基板固定構造及び基板固定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る基板固定構造は、基板には、照射されたレーザ光を透過しやすい第一の樹脂素材によって形成された接合部が設けられ、筐体のうち、少なくとも接合部に対向して配される対向部分が、接合部を介して照射されたレーザ光に対して、第一の樹脂素材よりも高い吸収性をもつ第二の樹脂素材により形成されるとともに、接合部を対向部分に当接させた状態で接合部に向けてレーザ光を照射して接合部及び対向部分をレーザ溶着接合したものである。
【００１１】
また、この発明に係る基板固定方法は、照射されたレーザ光を透過しやすい第一の樹脂素材によって形成された接合部が設けられた基板を、少なくとも接合部に対向して配される対向部分が、接合部を介して照射されたレーザ光に対して、第一の樹脂素材よりも高い吸収性をもつ第二の樹脂素材により形成された筐体内にレーザ溶着によって固定する基板固定方法であって、接合部を対向部分に当接させた状態で接合部に向けてレーザ光を照射して接合部及び対向部分をレーザ溶着接合するステップを有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、上記のように構成したので、基板には、照射されたレーザ光を透過しやすい第一の樹脂素材によって形成された接合部が設けられ、筐体のうち、少なくとも接合部に対向して配される対向部分が、接合部を介して照射されたレーザ光に対して、第一の樹脂素材よりも高い吸収性をもつ第二の樹脂素材により形成されるとともに、接合部を対向部分に当接させた状態で接合部に向けてレーザ光を照射して接合部及び対向部分をレーザ溶着接合したことで、より簡易な方法で精度良くプリント基板を筐体内に固定可能として、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る基板固定構造を適用した光電スイッチの構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるプリント基板のケースへの固定を説明する断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるプリント基板に埋め込まれる接合部の配置例及び形状を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る基板固定構造を適用した光電スイッチの構成を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２におけるプリント基板のケースへの固定を説明する断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２におけるプリント基板に固着される接合部の配置例及び形状を示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態２におけるプリント基板のケースへの別の固定を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る基板固定構造を適用した光電スイッチ１の構成を示す断面図であり、図２はこの発明の実施の形態１におけるプリント基板４のケース２への固定を説明する断面図である。
光電スイッチ１は、図１に示すように、ケース２、カバー３及びプリント基板４から構成される。
【００１５】
ケース２は、プリント基板４を固定して収納するものであり、上部が開口した箱型形状に構成されるものである。このケース２は、レーザ光に対して吸収性を有する光吸収部材（例えば、カーボンフィラーを混合したポリカーボネイト樹脂）により構成されている。
【００１６】
カバー３は、ケース２に取り付けられて接合されることにより、一体化した筐体５を構成するものであり、下部が開口した箱型形状に構成されるものである。このカバー３にはレンズ３１が設けられている。
【００１７】
プリント基板４は、光学素子４１が設けられ、レンズ３１に対して光学素子４１が所定位置となるように位置決めしてケース２に固定されるものである。このプリント基板４には、レーザ溶着によりケース２に接合される接合部４２が埋め込まれている。この接合部４２は、レーザ光に対して透過性を有する熱可塑性の光透過部材（例えば、ポリカーボネイト樹脂）により構成されている。なお、この接合部４２は、リフロー温度では溶融しないがレーザ光による熱では溶融する。
【００１８】
次に、上記のように構成されるプリント基板４のケース２への固定について説明する。
プリント基板４をケース２に固定する際には、図２（ａ）に示すように、まず、プリント基板４をケース２上に載置して、後の工程で取り付けられるレンズ３１に対して光学素子４１が所定位置となるようにプリント基板４の位置決めを行う（位置決めステップ）。
【００１９】
次いで、図２（ｂ）に示すように、不図示の照射手段によって、接合部４２の上方側から接合部４２に対してレーザ光を照射する（レーザ溶着ステップ）。この際、照射されたレーザ光は、光透過部材からなる接合部４２を透過して、光吸収部材からなるケース２に照射される。
次いで、ケース２のレーザ光が照射された部分は発熱して溶融し、このケース２の発熱により接合部４２も溶融する。これによって接合部４２とケース２が接合して、プリント基板４をケース２に固定することができる。
その後、カバー３をケース２に取り付けることで光電スイッチ１を組み立てることができる。このとき、カバー３のうち、少なくともケース２に当接する箇所近傍を接合部４２と同様レーザ光に対して透過性を有する光透過部材を用いて構成することにより、カバー３側からケース２側へとレーザ光を照射することで相互にレーザ溶着をすることができ、プリント基板４の固定と、カバー３及びケース２の固定の両方を同じレーザ溶着機器で行うことができる。
【００２０】
以上のように、この実施の形態１によれば、プリント基板４に光透過部材からなる接合部４２を埋め込み、ケース２を光吸収部材から構成して、レーザ溶着により接合部４２とケース２とを接合するように構成したので、レーザ溶着のみでプリント基板４の水平方向及び基板厚さ方向（光学素子４１とレンズ３１との焦点距離方向）の位置決めを行いケース２に固定することができ、より簡易な方法で精度良くプリント基板４を筐体５内に固定することができる。
【００２１】
また、レーザ溶着によりプリント基板４をケース２に固定することで、リードタイムを短くすることができる。また、レーザ溶着による固定は、一体成形による固定と比較して、安価であり、段取り換え時間も短く済み、熱的要素に寄与する電気部品の配置に注意を払う必要がなくなる。
【００２２】
また、プリント基板４に接合部４２を埋め込むことで、ネジやカシメは不要となり、また、熱溶着と比較してプリント基板４上に確保すべき面積を小さくすることが可能となり、小型化を図ることが可能となる。
【００２３】
なお、この実施の形態１におけるプリント基板４の接合部４２が埋め込まれる位置や、接合部４２の形状は、図３に示すように、プリント基板４上の光学素子４１やその他の電子部品の取り付け位置等に応じて適宜変更可能である。
【００２４】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る基板固定構造を適用した光電スイッチ１の構成を示す断面図であり、図５はこの発明の実施の形態２におけるプリント基板４のケース２への固定を説明する断面図である。
図４に示す実施の形態２に係る光電スイッチ１は、図１に示す実施の形態１に係る光電スイッチ１の接合部４２を接合部４３に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
接合部４３は、プリント基板４に接着またはカシメ等により固着されるものである。この接合部４３は、レーザ光を透過する熱可塑性の光透過部材（例えば、ポリカーボネイト樹脂）により構成され、プリント基板４の基板厚さ方向の位置決めを行う、プリント基板４から突出した突出部４３ａが形成されている。なお、プリント基板４に固着された複数の接合部４３の突出部４３ａの長さは同一長さである。
【００２６】
次に、上記のように構成されるプリント基板４のケース２への固定について説明する。
プリント基板４をケース２に固定する際には、図５（ａ）に示すように、まず、プリント基板４をケース２上に載置して、後の工程で取り付けられるレンズ３１に対して光学素子４１が所定位置となるようにプリント基板４の位置決めを行う（位置決めステップ）。ここで、プリント基板厚がプリント基板４に塗布される不図示のレジストによってばらついている場合にも、突出部４３ａによってプリント基板４を、より詳しくはプリント基板４の、接合部４３と当接する面を、ケース２底面に対して水平に、かつプリント基板４の厚さ方向について一層高精度に設置することができる。
【００２７】
次いで、図５（ｂ）に示すように、不図示の照射手段によって、接合部４３の上方側から接合部４３に対してレーザ光を照射する（レーザ溶着ステップ）。この際、照射されたレーザ光は、光透過部材からなる接合部４３を透過して、光吸収部材からなるケース２に照射される。
次いで、ケース２のレーザ光が照射された部分は発熱して溶融し、このケース２の発熱により接合部４３も溶融する。これによって接合部４３とケース２が接合して、プリント基板４をケース２に固定することができる。
その後、カバー３をケース２に取り付けることで光電スイッチ１を組み立てることができる。
【００２８】
以上のように、この実施の形態２によれば、接合部４３に、プリント基板４の基板厚さ方向の位置決めを行う突出部４３ａを形成するように構成したので、実施の形態１における効果に加えて、レジストによってプリント基板厚にばらつきが生じている場合にも、プリント基板４の上面をケース２底面に対して水平かつ厚さ方向に高精度に設置することができるため、光学性能（検出距離、指向性等）のばらつきをさらに抑制することができる。
【００２９】
なお、この実施の形態２におけるプリント基板４の接合部４３が固着される位置や、接合部４３の形状は、図６に示すように、プリント基板４上の光学素子４１やその他の電子部品の取り付け位置等に応じて適宜変更可能なものである。
【００３０】
また、この実施の形態２において、図７に示すように、突出部４３ａの長さが異なる接合部４３を用いることによって、光学素子４１に角度をつけて設置する必要がある場合にも、容易に、ケース２に対してプリント基板４に角度をつけることができ、かつ高精度に位置決めすることができる。
【００３１】
また、実施の形態１，２において、カバー３を光透過部材から構成して、カバー３のケース２への取り付けについてもレーザ溶着によって行うように構成してもよい。これにより、レーザ溶着のみで、プリント基板４のケース２への固定工程とカバー３のケース２への取り付け工程とを行うことができ、組み立て工程の簡素化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
【００３２】
また、実施の形態１，２では、ケース２を光吸収部材から構成するようにしたが、プリント基板４の接合部４２（４３）に対向するケース２上の位置に、光吸収部材からなる接合部を別体に設けて構成してもよい。
また、実施の形態１，２では、プリント基板４に光透過部材からなる接合部４２（４３）を設け、ケース２を光吸収部材から構成するようにしたが、ケース２に光透過部材からなる接合部を設け、プリント基板４を光吸収部材から構成するようにしてもよい。
【００３３】
また、実施の形態１，２では、電気機器として光電スイッチ１を用いた場合について示したが、これに限るものではなく、その他の電気機器に対しても同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  光電スイッチ
２  ケース
３  カバー
４  プリント基板
５  筐体
３１  レンズ
４１  光学素子
４２  接合部
４３  接合部
４３ａ  突出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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