JP2010274455A - 樹脂金属複合筐体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子回路を内包する金属製のＥＣＵ等のケースをケース内に電子回路を配した状態で接合して、確実なシール性を長期間確保できる樹脂金属複合筐体を提供する。
【解決手段】金属製の筐体が蓋部１と容器部２を備え、蓋部１に樹脂製の第１接合体１１が設けられ、容器部２に樹脂製の第２接合体２１が設けられ、樹脂製の第１接合体１１の鍔部１２と樹脂製の第２接合体２１の鍔部２２を溶融または接着させることで容器部２と蓋部１を接合している。従って筐体内に配した電子回路等の電子機材を損なわないで接合することができ、かつ長期間筐体を密閉状態に保持できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路等を内包する樹脂金属複合筐体に関する。

電子回路は作動することで発熱するが、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のようにケースに内包された電子回路では、その発熱した熱をケースの外に逃がさないとケース内の温度が上昇し電子回路に不具合が生ずることがある。このためＥＣＵ等のケースは電子回路から発生する熱をケースの外へ放出しやすくするため、金属部材によってケースを作製する場合がある。そして、電子回路をケース内に内包する方法としてケースを２分割し、一のケース内に電子回路を固定した後、他のケースを一のケースに取り付けて電子回路を内包する方法がある。この際、他のケースを一のケースに取り付ける手段としてねじやラッチ等が使用され、例えば特許文献１にはラッチを用いた樹脂製の取付ブラケットが開示されている。

特開２００７−５６９０８号公報

特許文献１に開示された取り付け手段やねじ等による機械的な取り付け手段では、ケースの外部から水等の浸入を防止するためには、分割したケースの係合部にパッキン等のシール部材の使用や、またシール部材を使用しない場合係合部に隙が生じないようにする必要がある。これらシール部材を使用する方法ではシール部材が長期間の使用による歪によって防水効果が不充分となることがあり、シール部材を使用しない場合係合部に隙が生じないようにするため係合部には精密な加工が要求される。

本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、精密な加工を要せずに、電子回路等を内包して放熱性とシール性を長期間確保できる樹脂金属複合筐体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために講じた第１の手段は、金属製の筐体が蓋部と容器部を備え、前記蓋部に樹脂製の第１接合体が設けられ、前記容器部に樹脂製の第２接合体が設けられ、前記第１接合体の樹脂と前記第２接合体の樹脂を溶融させることで容器部と前記蓋部を接合することにある。

また、上記課題を解決するために講じた第２の手段は、金属製の筐体が蓋部と容器部を備え、前記蓋部に樹脂製の第１接合体が設けられ、前記容器部に樹脂製の第２接合体が設けられ、前記第１接合体の樹脂と前記第２接合体の樹脂を接着させることで容器部と前記蓋部を接合することにある。
さらに、第１接合体と第２接合体が各々鍔部を備え、前記第１接合体の鍔部と前記第２接合体の鍔部を溶融または接着させると良い。

また、前記第１接合体の鍔部に凹部または凸部が設けられ、前記第２接合体の鍔部に前記凹部または前期凸部に係合する凸部または凹部が設けられているとさらに良い。

上記構成の樹脂金属複合筐体では、金属製の筐体が蓋部と容器部を備え、前記蓋部に樹脂製の第１接合体が設けられ、前記容器部に樹脂製の第２接合体が設けられ、前記第１接合体の樹脂と前記第２接合体の樹脂を溶融または接着させることで容器部と前記蓋部を接合しているため筐体の蓋部と容器部を確実にシールすることができるとともに筐体の蓋部と容器部が金属でできておるため筐体内部の熱を外部へ放出できる。
さらに、第１接合体と第２接合体が各々鍔部を備え、この第１接合体の鍔部と第２接合体の鍔部を接合するため、シールが容易に、かつ確実に行える。

また、第１接合体の鍔部に凹部または凸部が設けられ、第２接合体の鍔部に前記凹部または前記凸部に係合する凸部または凹部が設けられているため接合時に蓋部と容器部の位置決めが容易にできる。

本実施形態の断面図である。 本実施形態の製造工程を示した概略図である。 本実施形態の別の蓋部の断面図である。 本実施形態の別の容器部の断面図である。 本実施形態の別の容器部の断面図である。 本実施形態の別の蓋部（容器部）の断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１に本発明の樹脂金属複合筐体の断面図を示し、図２に本発明の樹脂金属複合筐体の製造工程の概略図を示した。

樹脂金属複合筐体は、図１に示したように六面体の一面が開口した金属製の容器部２と、この容器部２の開口した一面を覆う金属製の蓋部１を備えている。そして、蓋部１に樹脂製の第１接合体１１が蓋部１の外端１３の周辺から外端１３の外（図１中左側）へ延びるように設けられている。また、第１接合体１１には外端１３の外に鍔部１２が設けられ、鍔部１２の一面（図１中下側面）には容器部２の第２接合体２１と接合する接合面１２ａが設けられ、さらに接合面１２ａには凸部１２ｂを備えている。

容器部２の開口部には外側に延在するＬ字形のフランジ部２ａ設けられ、このＬ字形のフランジ部２ａに樹脂製の第２接合体２１がフランジ部分２ａの外端２３の周辺から外端２３の外（図１中左側）へ延びるように設けられている。また、第２接合体２１には外端２３の外に鍔部２２が設けられ、鍔部２２の一面（図１中上面）には蓋部１の第１接合体１１と接合する接合面２２ａが設けられ、さらに接合面２２ａには凹部２２ｂを備えている。この凹部２２ｂは接合面１２ａに設けられた凸部１２ｂと係合し、この係合により第１接合体１１は第２接合体２１に対し所定の位置に規定され、接合時のずれを防止することができる。本実施形態では第１接合体１１と第２接合体２１の位置決めのために、第１接合体１１に凸部１２ｂを設け、第２接合体２１に凹部２２ｂを設けているが、凸部１２ｂおよび凸部１２ｂを無くして平面にすることや、第１接合体１１に凹部２２ｂを設け、第２接合体２１に凸部１２ｂを設けることができる。また、第１接合体１１の接合面１２ａと第２接合体２１の接合面２２ａを係合する波形等にすることも有り得る。

第１接合体１１または第２接合体２１は、蓋部１または容器部２と一体になっており、この一体にする方法としてはインサート成形等によって第１接合体１１または第２接合体２１の形状を形成すると同時に接合する方法や、第１接合体１１または第２接合体２１を射出成形等によって成形した後に、蓋部１または容器部２と加熱溶融や接着等により接合する方法等が挙げられる。

第１接合体１１と蓋部１の接合、または第２接合体２１と容器部２の接合形状は、図１または図２に示したように、第１接合体は蓋部１の外端１３と、外端１３から外端１３に繋がる周辺の一面の一部を覆うように接合し、第２接合体２はフランジ部２ａの外端２３と、外端２３から外端２３に繋がる周辺の一面の一部を覆うように接合している形状となっている。この第１接合体１１が蓋部１の表面を、第２接合体２１が容器部２の表面を覆うように接合する形状は図１または図２に示した蓋部１の外端１３と外端１３に繋がる一面またはフランジ部２ａの外端２３と外端２３に繋がる一面を覆うように接合する形状に限定されず、図６に示したように蓋部１の外端１３と外端１３に繋がる２面またはフランジ部２ａの外端２３と外端２３に繋がる２面を覆うように接合させることができる。この蓋部１またはフランジ部２ａを覆う２面は、外端１３または外端２３に繋がる一面と、外端１３または外端２３に繋がる他面である。つまり一面と他面は外端１３または外端２３に繋がっているため表裏面の関係にある。従って図６に示した第１接合体１の場合、蓋部１の外端１３と外端１３に繋がる両面を覆う接合形状をしている。また、第２接合体２はフランジ部２ａの外端２３と外端２３に繋がる両面を覆う接合形状をしている。この結果図１または図２に示す形状に比べて図６の接合形状は接合する面積が増えて接合力が向上する。

また、第１接合体１の接合形状は蓋部１の外端１３の周辺部に図３に示したように蓋部１を貫通する貫通孔を設けることができる。第１接合体１はこの貫通孔を通して接合することができる。貫通孔の個数は適宜設定できる。同様に図４に示したようにフランジ部２ａの外端２３の周辺にフランジ部２ａを貫通する貫通孔を設けることができる。第２接合体２はこの貫通孔を通して接合することができる。貫通孔の個数は適宜設定できる。さらに、第２接合体２は、図５に示したように容器部２の開口部周辺（Ｌ字形のフランジ部２ａは設置されていない）に容器部２を貫通する貫通孔を設けてこの貫通孔によって接合することができる。図３から図５に示した貫通孔によって第１接合体１または第２接合体２を接合する形態は、インサート成形または第１接合体１または第２接合体に貫通孔を貫通する突起部を設け、この突起部を熱によってかしめる方法によって接合が可能となる。この際、接着剤を併用することができる。

第１接合体１１または第２接合体２１を成形する材料は、要求される仕様によってＰＰＳ樹脂やナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂、またはフェノール樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用できるが、熱溶着や熱かしめ等の後加工のしやすさから熱可塑性樹脂が好適である。また、第１接合体の樹脂と第２接合体の樹脂は同じ種類の使用が接合しやすく好ましいが、同種に限定するものではない。

蓋部１または容器部２の材質は、熱伝導性が樹脂より優れる金属材料を使用し、例えばアルミニュウム、マグネシュウム、鉄等が挙げられる。また、これらの加工方法としては例えばダイキャスト成形、鋳造、プレス等が挙げられる。
次に樹脂金属複合筐体の製造方法について説明する。

図２に示したように、第１接合体１１を有した蓋部１と第２接合体を有した容器部２を各々形成する。形成方法は前述したように、蓋部１または容器部２を金型にインサートした後金型に溶融した樹脂を射出した後固化冷却させることで第１接合体または第２接合体の成形と同時に蓋部１または容器部２と接合させるインサート成形が利用できる。この方法以外にも第１接合体または第２接合体を射出成形等により成形し、その後蓋部１または容器部２の接合部分を第１接合体または第２接合体を形成している樹脂の溶融温度以上に加熱した後、第１接合体または第２接合体を蓋部１または容器部２の接合部分に接触させることで接合する熱溶着法や、蓋部１または容器部２の接合部分に貫通孔を設けて第１接合体または第２接合体に設けた突起部をこの貫通孔を貫通させた後に熱でかしめる熱かしめ等の熱を使った接合方法が利用できる。またこれら熱を使った接合方法以外に、第１接合体または第２接合体を成形した後蓋部１または容器部２の接合部分に接着剤を塗布して第１接合体または第２接合体を接着する方法が利用できる。

以上の方法で形成した第２接合体２１を有する容器部２の開口に、第１接合体１１を有する蓋部１を容器部２の開口を覆うように合わせる。この際、第１接合体１１の凸部１２ｂと第２接合体２１の凹部２２ｂを係合させることで蓋部１は容器部２に対し所定の位置に位置決めされる。蓋部１が容器部２に対し位置決めができた後に第１接合体１１の鍔部１２と第２接合体２１の鍔部２２を接合する。接合は、鍔部１２の接合面１２ａと鍔部２２の接合面２２ａの樹脂を溶融させることで行い、レーザー溶着、超音波溶着、振動溶着等の溶着接合が利用できる。これらの方法は鍔部１２と鍔部２２に熱を作用させて接合面１２ａと接合面２２ａの接合部分の温度を上昇させて溶融状態にする。このとき、第１接合体１１と第２接合体は樹脂でできているため熱伝導性は金属に比べて小さく、溶融部分から離れた部分へは熱は伝わりにくくなっている。従って接合面１２ａと接合面２２ａを熱によって溶着しても鍔部１２と鍔部２２で発生した熱が蓋部１の金属部分および容器部２の金属部分に伝わる割合は小さく筐体全体の温度上昇は抑制される。このことは、容器部２内に予め電子回路等を配した後に蓋部１を溶着接合したとき、筐体の温度上昇が抑えられているため内部の電子回路等の温度上昇が抑えられる。さらに接合面１２ａと接合面２２ａを溶融させて接合を行っているため、溶融前に接合面１２ａと接合面２２ａの係合した面に隙が生じていても溶融状態で接触することで隙が無くなりシール性の確保ができる。

また、第１接合体１１と第２接合体の接合は接着剤によって接着することで行うことができる。接着剤は第１接合体１１および第２接合体２１を形成している樹脂の種類によって適宜選定され、例えばエポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系等の接着剤が挙げられる。これらの接着剤による接合は筐体の温度上昇を伴わないため、予め容器部２内に電子回路等を配することができ、また接合面１２ａと接合面２２ａの係合した面に隙が生じていても接着剤によって隙を埋めることができ。シール性の確保ができる。

以上説明したように、本実施形態の樹脂金属複合筐体は樹脂製の第１接合体１１を有した蓋部１および樹脂製の第２接合体２１を有した容器部２を形成する形成工程後に、蓋部１の鍔部１２と容器部２の鍔部２２を加熱による溶着または接着剤による接着により接合する接合工程を経て製造される。このように蓋部１と容器部２を金属で作製し、金属に比べて熱伝導性の小さな樹脂製の第１接合体１１と第２接合体２１を接合することで、シール部材を用いず、また接合前に隙を無くすために平面度等の寸法に高い精度を要求することなく密閉状態にすることができ、樹脂金属複合筐体の第１接合体１１と第２接合体２１以外が金属でできているため、樹脂金属複合筐体の内部で発生した熱は金属部分を伝って樹脂金属複合筐体の外部へ放熱させることができる。

ここで、樹脂製の第１接合体１１と第２接合体２１を設けずに金属のみでシール部材を使用しないで密閉する場合、蓋部１と容器部２の密閉のために溶接等の熱を加える方法でシールする方法が考えられるが、この方法では溶接等の熱が蓋部１と容器部２に伝わり、その結果内部に配した電子部品等に熱が伝わってしまうため使用することができない。また接着剤による接合は、金属材料の成形加工の精度は樹脂材料の成形加工に比べて精度が劣る傾向にあるため、蓋部１と容器部２の接合面は第１接合体１１と第２接合体２１の接合面に比べて凹凸が大きくなりやすい。そして、蓋部１と容器部２の間に入る接着剤の厚みは接合面の凹凸が大きいと厚くする必要があり接着しにくくなる。また電子部品を内包した筐体に繰り返して温度変化が加わる場合、金属部分と接着剤の部分の線膨張係数が大きく異なるため接着剤の部分に大きなストレスが繰り返し加わることになり耐久性に問題が生ずる。従って金属のみの場合の密閉方法はゴム等の弾性を有するシール部材を蓋部１と容器部２の間に介してねじ等による螺着による接合等を選定することになるが、シール部材は長期間の使用によって永久歪が生じ、耐久性に問題を残す。

これに対し本実施形態では蓋部１と容器部２にそれぞれ樹脂製の第１接合体１１と第２接合体２１を設け、この樹脂製の第１接合体１１と第２接合体２１を前述したように熱を使用した溶着を利用して接合する。従ってシール部材を廃止できるため、確実な長期間の密閉確保が可能となる。また、接着剤を使用して接合する場合、第１接合体１１の鍔部１２と第２接合体２１の鍔部２２は金型で成形加工される。この樹脂の成形加工は金属加工（ダイキャスト成形やプレス加工等）に比べて表面の凹凸（平面度）は小さくできる。従って接着剤の厚みは薄くて済み接着が容易になる。さらに、接着剤と樹脂は同じ高分子材料のため金属材料に比べて線膨張係数が似ているため、温度変化により接着剤が受けるストレスは金属材料を使用したときより小さくなり耐久性は向上する。このように樹脂製の第１接合体１１と第２接合体２１を加熱による溶着接合または接着剤による接着接合を行うことによって長期間の密閉確保が可能となる。

以上本発明の実施形態では、金属製の筐体が蓋部１と容器部２を備え、蓋部１に樹脂製の第１接合体１１が設けられ、容器部２に樹脂製の第２接合体２１が設けられ、樹脂製の第１接合体１１の鍔部１１と樹脂製の第２接合体２１の鍔部２２を溶着または接着させることで容器部２と蓋部１を接合している。従って筐体内に配した電子回路等の電子機材を損なわないで接合して密閉状態に保持できる。また、第１接合体１１の鍔部１１に凸部１２ｂまたは凹部２２ｂを設け、第２接合体２１の鍔部２２に凹部２２ｂまたは凸部１２ｂを設けることで第１接合体１１と第２接合体２２の接合時に容器部２に対し蓋部１を所定の位置で接合することができる。
以上、本発明を上記実施の態様に則して説明したが、本発明は上記態様にのみ限定されるものではなく、本発明の原理に準ずる各種態様を含むものである。

本発明は、電子回路を内部に有したＥＣＵ等のケースに利用できる。

１ 蓋部
１１ 第１接合体
１２ 鍔部
１２ｂ 凸部
１３ 外端
２ 容器部
２１ 第２接合体
２２ 鍔部
２２ｂ 凹部
２３ 外端

Claims (5)

1. 金属製の筐体が蓋部と容器部を備え、前記蓋部に樹脂製の第１接合体が設けられ、前記容器部に樹脂製の第２接合体が設けられ、前記第１接合体の樹脂と前記第２接合体の樹脂を溶融させることで容器部と前記蓋部を接合することを特徴とする金属樹脂複合体。
2. 金属製の筐体が蓋部と容器部を備え、前記蓋部に樹脂製の第１接合体が設けられ、前記容器部に樹脂製の第２接合体が設けられ、前記第１接合体の樹脂と前記第２接合体の樹脂を接着させることで容器部と前記蓋部を接合することを特徴とする金属樹脂複合体。
3. 第１接合体と第２接合体が各々鍔部を備え、前記第１接合体の鍔部と前記第２接合体の鍔部を溶融または接着させることにより接合することを特徴とする請求項1に記載の金属樹脂複合体。
4. 前記第１接合体の鍔部に凹部または凸部が設けられ、前記第２接合体の鍔部に前記凹部または前期凸部に係合する凸部または凹部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の樹脂金属複合筐体。
5. 金属製の筐体が蓋部と容器部を備え、前記蓋部に樹脂製の第１接合体が設けられ、前記容器部に樹脂製の第２接合体が設けられ、前記第１接合体の樹脂と前記第２接合体の樹脂を溶融または接着させることで容器部と前記蓋部を接合することを特徴とする金属樹脂複合体の製造方法。
   
   
   

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