(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天面が開放されたケースと、
前記ケース内に収容された複数の電子回路と、
絶縁性及び流動性を有し、前記ケース内に充填されて前記電子回路を覆う絶縁性流動体と、
複数の前記電子回路ごとに、前記絶縁性流動体の上に個別に載置された蓋と、
前記蓋と前記ケースとの隙間に設けられて、前記蓋とともに前記ケースの天面を塞ぐ樹脂層とを備え、
前記樹脂層は、前記ケースの天面の前記蓋同士の間の部分を塞いでいることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記電子回路は、電子部品が実装された基板を有し、
前記基板は、前記ケースの底面と対向する側の面に防水コネクタが実装されており、
前記ケースは、底面に貫通孔が形成されており、
前記防水コネクタは、前記貫通孔に圧入されて前記ケースの外に突出していることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケース内に電子回路を収容した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
プログラマブルロジックコントローラから指令を受けて動作するスレーブ装置といった電子機器では、防水性能及び放熱性能確保の観点から、ケースに収容した電子回路を樹脂材料で覆い、樹脂材料を固化して封止することが一般的である。しかしながら、樹脂材料が固化した後ではケース内から電子回路を取り出すことが難しいため、故障発生時に故障原因を解析すること及び分解修理することが困難になる。故障原因の解析及び分解修理を可能とするために、樹脂材料で封止せずにパッキンを用いる構造があるが、パッキンの経年劣化で防水性能及び放熱性能が低下する問題がある。【０００３】
故障原因の解析及び分解修理を実施するにあたり、固化した樹脂材料を切削し、内部の電子回路を露出させる場合もあるが、樹脂材料切削の際に誤って電子回路を傷つけてしまう恐れがある。もし、電子回路を傷つけて新たに故障箇所が発生した場合、当初の故障原因は解析不能になってしまう。【０００４】
特許文献１には、電子回路を封止するゲル状樹脂層の上に硬質樹脂層を設けた構造の電子機器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１０３６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される発明では、電子回路の一部である端子は、固化した硬質樹脂層から飛び出している。したがって、特許文献１に開示される発明では、硬質樹脂層から飛び出している端子を傷つけてしまうと故障原因を解析することができなくなってしまう。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ケースに収容した電子回路に傷をつけることなく容易に取り出すことのできる電子機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、天面が開放されたケースと、ケース内に収容された電子回路と、絶縁性及び流動性を有し、ケース内に充填されて電子回路を覆う絶縁性流動体とを備える。本発明は、絶縁性流動体の上に載置された蓋と、蓋とケースとの隙間に設けられて、蓋とともにケースの天面を塞ぐ樹脂層とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電子機器は、ケースに収容した電子回路を傷つけることなく容易に取り出すことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電子機器の構造を示す図
【図２】実施の形態１に係る電子機器の斜視図
【図３】実施の形態１に係る電子機器の製造手順を示す図
【図４】実施の形態１に係る電子機器の製造手順を示す図
【図５】実施の形態１に係る電子機器の製造手順を示す図
【図６】実施の形態１に係る電子機器の製造手順を示す図
【図７】実施の形態１に係る電子機器の電子回路の取り出し手順を示す図
【図８】実施の形態１に係る電子機器の電子回路の取り出し手順を示す図
【図９】実施の形態１に係る電子機器の電子回路の取り出し手順を示す図
【図１０】本発明の実施の形態２に係る電子機器の構造を示す図
【図１１】実施の形態２に係る電子機器の製造手順を示す図
【図１２】実施の形態２に係る電子機器の製造手順を示す図
【図１３】実施の形態２に係る電子機器の製造手順を示す図
【図１４】実施の形態２に係る電子機器の製造手順を示す図
【図１５】実施の形態２に係る電子機器の電子回路の取り出し手順を示す図
【図１６】実施の形態２に係る電子機器の電子回路の取り出し手順を示す図
【図１７】実施の形態２に係る電子機器の電子回路の取り出し手順を示す図
【図１８】実施の形態２に係る電子機器の電子回路の取り出し手順を示す図
【図１９】実施の形態２に係る電子機器の電子回路の取り出し手順を示す図
【図２０】実施の形態２に係る電子機器の再構築の手順を示す図
【図２１】実施の形態２に係る電子機器の再構築の手順を示す図
【図２２】実施の形態２に係る電子機器の再構築の手順を示す図
【図２３】本発明の実施の形態３に係る電子機器の構造を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係る電子機器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電子機器の構造を示す図である。図２は、実施の形態１に係る電子機器の斜視図である。実施の形態１に係る電子機器であるスレーブ装置５１は、プログラマブルロジックコントローラから指令を受けて動作する装置である。スレーブ装置５１は、天面１ａが開放されたケース１と、ケース１内に収容された電子回路２と、ケース１内に充填されて電子回路２を覆う絶縁性流動体３と、絶縁性流動体３の上に載置された蓋８と、蓋８とともにケース１の天面１ａを塞ぐ樹脂層４とを有する。蓋８は、ケース１の天面１ａよりも小さい。樹脂層４は、蓋８とケース１の側面１ｂとの間に設けられている。実施の形態１において、ケース１は直方体状であるが、ケース１の形状は直方体に限定されない。ケース１及び蓋８の材料にはプラスチックを適用できる。
【００１３】
電子回路２は、基板５と、基板５の表裏に実装された複数の電子部品６とを有する。基板５のケース１の底面１１と対向する側の面には、電子部品６と電気的に接続された防水コネクタ９が実装されている。防水コネクタ９は、ケース１の底面１１に形成された貫通孔１２に圧入されており、ケース１と防水コネクタ９との隙間は水密性が保たれている。防水コネクタ９は、ケース１の外に突出しているため、基板５に実装された電子部品６と外部装置との接続は、ケース１の外で容易に行える。絶縁性流動体３は、電子回路２全体を隙間無く覆っている。基板５は、不図示の締結部材によってケース１に固定される。基板５をケース１に固定する締結部材は、ねじ及びピンを例示できるが、これに限定はされない。絶縁性流動体３には、ゾル、ゲル及び液体のいずれかを適用できる。絶縁性流動体３にゲルを用いる場合には、シリコーンゲルを適用できるが、これに限定はされない。以下の説明では、絶縁性流動体３は、ゲルであるとする。樹脂層４は、固体の層であり、絶縁性流動体３がケース１内から漏れ出すことを防止する。樹脂層４は、固化前の状態でケース１内に充填してもゲルである絶縁性流動体３と混ざることがない樹脂材料を適用可能である。樹脂層４に適用可能な樹脂材料には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂及び二液混合樹脂を例示できるが、これらに限定されない。樹脂層４に熱硬化性樹脂を適用する場合には、電子回路２の耐熱温度以下の温度で固化可能な樹脂材料を選定する。また、樹脂層４に熱可塑性樹脂を適用する場合には、電子回路２の耐熱温度以下の温度で可塑化する樹脂材料を選定する。樹脂層４に適用可能な樹脂材料の具体例には、エポキシ樹脂及びポリウレタン樹脂を挙げることができる。
【００１４】
図３、図４、図５及び図６は、実施の形態１に係る電子機器の製造手順を示す図である。まず、図３に示すように、ケース１内に天面１ａ側から電子回路２を配置し、防水コネクタ９を貫通孔１２に圧入する。続いて、ケース１内に天面１ａ側から絶縁性流動体３を充填し、図４に示すように、電子回路２を絶縁性流動体３で封止する。次に、図５に示すように、絶縁性流動体３の上に蓋８を載置する。そして、図６に示すように、蓋８とケース１の側面１ｂとの間に樹脂層４に適用する樹脂材料を配置してケース１の天面１ａを塞ぐ。そして、樹脂層４を固化させることにより、図１及び図２に示したスレーブ装置５１が完成する。電子回路２は、全体が絶縁性流動体３で覆われており、さらに絶縁性流動体３は蓋８及び樹脂層４で封止されている。このような構造によって、電子回路２は樹脂層４の外に露出しないため、電子回路２が破損することは防止される。
【００１５】
なお、蓋８に空気抜き用の貫通穴を一つ以上形成しておき、絶縁性流動体３の上に蓋８を載せた後で、貫通穴の部分にも樹脂層４を形成するようにしてもよい。蓋８に空気抜き用の貫通穴を形成しておくことにより、絶縁性流動体３と蓋８との間に空気が残留しにくくなり、スレーブ装置５１を製造する際の歩留まり及び再構築する際の歩留まりが向上する。
【００１６】
図７、図８及び図９は、実施の形態１に係る電子機器の電子回路の取り出し手順を示す図である。まず、図７に示すように、蓋８の外周をなぞるように工具７を移動させることで樹脂層４を除去する。樹脂層４を除去することにより、蓋８は絶縁性流動体３の上に載っているだけで固定されていない状態となる。樹脂層４を除去した後に、図８に示すように、蓋８を持ち上絶縁性流動体ことによって、蓋８を取り外す。蓋８を取り外した後、図９に示すように、防水コネクタ９を貫通孔１２から引き抜いて絶縁性流動体３の中から電子回路２を取り出す。絶縁性流動体３は流動性を有しているため、ケース１内に絶縁性流動体３が存在する状態でも電子回路２を絶縁性流動体３から取り出すことが可能である。そして、絶縁性流動体３から取り出した電子回路２に付着している絶縁性流動体３は、エアブロー又はアルコール洗浄といった方法で除去する。なお、絶縁性流動体３が液体、ゾル又は流動性の高いゲルであり、防水コネクタ９を貫通孔１２から引き抜くと、絶縁性流動体３が貫通孔１２から漏れ出る場合には、電子回路２を取り出すのに先だって絶縁性流動体３を除去すればよい。
【００１７】
スレーブ装置５１を再構築する際には、ケース１内に残っている絶縁性流動体３を除去した後に、製造手順と同じ手順を行えばよい。ケース１内に残っている絶縁性流動体３は、吸引によって除去することもできるし、工具を使って掻き出して除去することもできる。なお、樹脂層４に導電性のない樹脂材料を適用する場合は、樹脂層４を工具７で除去した際に生じた樹脂層４の破片がケース１又は電子回路２に付着していても、再構築したスレーブ装置５１に不具合が生じる恐れはない。
【００１８】
実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、樹脂層４を除去することにより絶縁性流動体３が露出するため、絶縁性流動体３の中から電子回路２を取り出すことができる。電子回路２を覆う絶縁性流動体３は流動性を有するため、絶縁性流動体３から電子回路２を取り出す際に電子回路２が破損することはない。
【００１９】
実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、樹脂層４を除去すれば、絶縁性流動体３の中から容易に電子回路２を取り出すことができる。したがって、ロット不良によって複数台の故障が見つかった場合でも、故障原因が全て同じであるか否かを確認することは容易である。
【００２０】
絶縁性流動体３は、空気よりも熱伝導率が高い。このため、実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、ケース１の内部に絶縁性流動体３が充填されていないスレーブ装置と比較して放熱性能が高くなる。したがって、実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、ケース１の内部に絶縁性流動体３が充填されていないスレーブ装置と比較して電子部品６の温度が上昇しにくくなる。これにより、ケース１から雰囲気中への放熱が起こりにくい高温環境下においても電子部品６に熱がこもりにくくなり、電子部品６の熱暴走が発生しにくくなる。
【００２１】
また、実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、ケース１の内部に絶縁性流動体３が充填されているため、外力を受けて基板５とともに電子部品６が振動する際に、基板５と電子部品６との接合部分に加わる応力が緩和される。したがって、実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、ケース１が中空である場合と比較して耐振動性を高くできる。
【００２２】
また、実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、ケース１の内部に絶縁性流動体３が充填されているため、ケース１が中空である場合と比較して、電子部品６同士の間の絶縁耐力を高めることができる。
【００２３】
実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、蓋８とケース１の側面１ｂとの間だけに樹脂層４を設ければよいため、樹脂層４に適用する樹脂材料の使用量を低減することができる。また、実施の形態１に係るスレーブ装置５２では、電子回路２を取り出す際に除去する必要がある樹脂層４は蓋８の周囲の部分のみであるため、ケース１の天面１ａを全面的に覆う樹脂層４全体を工具７で除去する場合と比較して、樹脂層４の除去作業に要する時間を短縮できる。また、実施の形態１に係るスレーブ装置５１では、電子回路２を取り出す際に取り外した蓋８を再利用可能であるため、故障原因の解析時に発生する廃棄物の量を低減できる。
【００２４】
なお、実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、ケース１及び蓋８を導電性材料で形成するとともに、樹脂層４に、導電性プラスチックを適用してもよい。導電性を有するケース１、蓋８及び樹脂層４で電子回路２を囲むことにより、電子回路２で発生するノイズがスレーブ装置５１の外に漏れ出すことを防止できる。実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、蓋８とケース１の側面１ｂとの間にだけ樹脂層４が存在するため、樹脂層４を工具７で除去する際に生じる樹脂層４の破片の量は、ケース１の天面１ａを全面的に覆う樹脂層４全体を工具７で除去する場合と比較して低減される。したがって、樹脂層４の破片がケース１又は電子回路２に付着することに起因して、再構築したスレーブ装置５１に不具合が生じる可能性を低減できる。
【００２５】
ファクトリーオートメーションの分野で用いられる装置は、同じ原因による故障を再度発生させないために、故障原因を解析することをユーザが強く要望する傾向が高い。実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、電子回路２を取り出す際に、電子回路２を破損させる可能性が低いため、電子回路２の破損により故障原因を特定できなくなることを防止できる。よって、実施の形態１に係るスレーブ装置５１は、故障原因を解析することに対してのユーザの要望に応えることができる。
【００２６】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係る電子機器の構造を示す図である。実施の形態２に係る電子機器であるスレーブ装置５２は、ケース１内に電子回路２１及び電子回路２２が収容されている。すなわち、スレーブ装置５２のケース１内には、複数の電子回路が収容されている。電子回路２１と電子回路２２とは、基板間コネクタ９１，９２で接続されている。また、電子回路２１及び電子回路２２を覆う絶縁性流動体３の上には、蓋８１及び蓋８２が載置されており、蓋８１とケース１の側面１ｂとの間、蓋８２とケース１の側面１ｂとの間及び蓋８１と蓋８２との間に樹脂層４が設けられている。実施の形態２において、絶縁性流動体３は、ゾル又はゲルである。この他の点は、実施の形態１に係るスレーブ装置５１と同様である。なお、蓋８１は、電子回路２１の上方に配置されており、蓋８２は、電子回路２２の上方に配置されている。すなわち、複数の電子回路２１，２２ごとに、絶縁性流動体３の上に個別に蓋８１，８２が載置されている。基板間コネクタ９１，９２は、一方が雄型で他方が雌型である。したがって、基板間コネクタ９１，９２は、端部突き合わせることで接続可能である。
【００２７】
図１１、図１２、図１３及び図１４は、実施の形態２に係る電子機器の製造手順を示す図である。まず、図１１に示すように、ケース１内に天面１ａ側から電子回路２１及び電子回路２２を配置して防水コネクタ９を貫通孔１２に圧入するとともに、電子回路２１と電子回路２２とを基板間コネクタ９１，９２で接続する。なお、基板間コネクタ９１，９２で電子回路２１と電子回路２２とを接続しておいてから、ケース１内に電子回路２１及び電子回路２２を配置してもよい。次に、ケース１内に天面１ａ側から絶縁性流動体３を充填し、図１２に示すように、電子回路２１及び電子回路２２を絶縁性流動体３で封止する。電子回路２１，２２を絶縁性流動体３で封止した後、図１３に示すように、絶縁性流動体３の上に蓋８１，８２を載置する。そして、図１４に示すように、蓋８１とケース１の側面１ｂとの間、蓋８２とケース１の側面１ｂとの間及び蓋８１と蓋８２との間に樹脂層４に適用する樹脂材料を配置し、ケース１の天面１ａを塞ぐ。そして、樹脂層４を固化させることにより、図１０に示したスレーブ装置５２が完成する。
【００２８】
図１５、図１６、図１７、図１８及び図１９は、実施の形態２に係る電子機器の電子回路の取り出し手順を示す図である。ここでは、電子回路２１のみを取り出す手順について説明する。まず、図１５に示すように、蓋８１の外周をなぞるように工具７を移動させることで蓋８１の周囲の樹脂層４を除去する。蓋８１の周囲の樹脂層４を除去することにより、蓋８１は絶縁性流動体３の上に載っているだけで固定されていない状態となる。蓋８１の周囲の樹脂層４を除去した後に、図１６に示すように蓋８１を持ち上げることによって、蓋８１を取り外す。蓋８１を取り外した後は、図１７に示すように、電子回路２１が設置されていた領域に残っている絶縁性流動体３を除去する。電子回路２１が設置されていた領域に残っている絶縁性流動体３を除去したら、図１８に示すように基板間コネクタ９１，９２を外し、電子回路２１と電子回路２２とを分離する。電子回路２１，２２を分離した後、図１９に示すように、防水コネクタ９を貫通孔１２から引き抜いてケース１から電子回路２１を取り出す。取り出した電子回路２１に付着している絶縁性流動体３は、エアブロー又はアルコール洗浄といった方法で除去する。
【００２９】
次に、電子回路２２が設置済のケース１に電子回路２１を配置して再構築する手順について説明する。図２０、図２１及び図２２は、実施の形態２に係る電子機器の再構築の手順を示す図である。まず、電子回路２２側の基板間コネクタ９２の端部をアルコール洗浄し、基板間コネクタ９２の端部に付着している絶縁性流動体３を除去する。なお、基板間コネクタ９２の端部をエアブローして絶縁性流動体３を除去してもよい。基板間コネクタ９２の端部に付着している絶縁性流動体３を除去した後、ケース１内の絶縁性流動体３が除去されている領域に電子回路２１を配置する。ケース１内に電子回路２１を配置した時点では、スレーブ装置５２は、図１８に示した状態となる。次に、電子回路２１と電子回路２２とを基板間コネクタ９１，９２で接続する。電子回路２１と電子回路２２とを基板間コネクタ９１，９２で接続した時点では、スレーブ装置５２は、図１７に示した状態となる。そして、電子回路２１を配置した部分に天面１ａ側から絶縁性流動体３を充填し、電子回路２１全体を絶縁性流動体３で覆う。電子回路２１を絶縁性流動体３で覆った時点では、スレーブ装置５２は、図２０に示した状態となる。そして、絶縁性流動体３の上に蓋８１を配置する。絶縁性流動体３の上に蓋８１を配置した時点では、スレーブ装置５２は、図２１に示した状態となる。そして、蓋８１とケース１の側面１ｂとの間、及び蓋８１と蓋８２との間に樹脂層４に適用する樹脂材料を配置し、ケース１の天面１ａを塞ぐ。樹脂層４に適用する樹脂材料を配置した時点では、スレーブ装置５２は、図２２に示した状態となる。そして、樹脂層４を固化させることにより、図１０に示したスレーブ装置５２が再構成される。
【００３０】
上記の説明においては、説明の簡略化のために電子回路を二つケース内に配置した構成を示したが、三つ以上の電子回路をケース内に配置することも可能である。
【００３１】
実施の形態２に係るスレーブ装置５２は、複数の電子回路の一部のみを取り出すこと、及び一部の電子回路のみを取り出した後で再構築することが可能である。したがって、故障原因と関係が無いことが明らかな電子回路をケースから取り出す必要がなく、電子回路の取り出し及びスレーブ装置５２を再構築する作業を簡略化できる。また、複数の電子回路の一部のみを交換することが可能であるため、電子回路が複数に分割されていない場合と比較すると、電子回路の交換による修理のコストを低減できる。
【００３２】
実施の形態２に係るスレーブ装置５２は、実施の形態１に係るスレーブ装置５１と同様に、ケース１から取り出す際に電子回路２１，２２が破損することを防止できるとともに、放熱性能の向上、耐振動性の向上及び絶縁耐力の向上を実現できる。
【００３３】
実施の形態３．
図２３は、本発明の実施の形態３に係る電子機器の構造を示す図である。実施の形態３に係る電子機器であるスレーブ装置５３において、電子回路２２は、故障原因の解析の対象とならないことが既知であり、全体が樹脂層４で覆われている。一方、電子回路２１は、故障原因の解析の対象となりうるものであり、全体が絶縁性流動体３で覆われている。絶縁性流動体３の上には蓋８１が載置されているが、電子回路２２の上の樹脂層４には、蓋は載置されていない。この他は、実施の形態２に係るスレーブ装置５２と同様である。
【００３４】
実施の形態３に係るスレーブ装置５３は、故障原因の解析の対象となりうる電子回路２１のみが絶縁性流動体３で覆われている。すなわち、電子回路２１，２２のうちの一部分である電子回路２１のみが絶縁性流動体３で覆われている。したがって、実施の形態３に係るスレーブ装置５３は、製造時の絶縁性流動体３の使用量を減らすことができる。
【００３５】
上記の説明においては、二つの電子回路２１，２２を備えた構造について説明したが、スレーブ装置５３は、三つ以上の電子回路を備える構成であってもよい。また、絶縁性流動体３で覆った電子回路２１の上に樹脂層４を設けてケース１の天面１ａを塞ぐ構造について説明したが、絶縁性流動体３で覆った電子回路２１の上に蓋を配置して、蓋とケース１の側面１ｂとの隙間に樹脂層４を設けてもよい。絶縁性流動体３の上に蓋を複数設置する場合には、蓋同士の隙間にも樹脂層４を設ければよい。
【００３６】
実施の形態３に係るスレーブ装置５３は、実施の形態１に係るスレーブ装置５１と同様に、ケース１から取り出す際に電子回路２１が破損することを防止できるとともに、放熱性能の向上、耐振動性の向上及び絶縁耐力の向上を実現できる。
【００３７】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ケース、１ａ  天面、１ｂ  側面、２，２１，２２  電子回路、３  絶縁性流動体、４  樹脂層、５  基板、６  電子部品、７  工具、８，８１，８２  蓋、９  防水コネクタ、１１  底面、１２  貫通孔、５１，５２，５３  スレーブ装置、９１，９２  基板間コネクタ。
【要約】
スレーブ装置（５１）は、天面（１ａ）が開放された箱状のケース（１）と、電子部品（６）が実装された基板（５）を有し、ケース（１）内に収容された電子回路（２）と、絶縁性及び流動性を有し、ケース（１）内に充填されて電子回路（２）を覆う絶縁性流動体（３）と、絶縁性流動体（３）の上に載置された蓋（８）と、蓋（８）とケース（１）の側面（１ｂ）との隙間に設けられて、蓋（８）とともにケース（１）の天面（１ａ）を塞ぐ樹脂層（４）とを備える。【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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