DE112016002445B4

DE112016002445B4 - Sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE112016002445B4
Application number: DE112016002445.2T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Otsuka; Junichi Ishikawa; Hirotaka Kurozaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2023-10-05
Anticipated expiration: 2036-05-25
Also published as: US10527498B2; US20180156670A1; JP2016224037A; JP6536474B2; DE112016002445T5

Abstract

Sensorvorrichtung (10) zum Erfassen einer Temperatur eines Befestigungselements (200) in einem befestigten Zustand, in dem die Sensorvorrichtung (10) an dem Befestigungselement (200) befestigt ist, wobei die Sensorvorrichtung (10) aufweist:ein Sensorelement (52, 94), das die Temperatur des Befestigungselements (200) erfasst;ein flexibles Substrat (54), das eine Basis (80), die eine erste Oberfläche (54a) und eine zweite Oberfläche (54b) gegenüber der ersten Oberfläche (54a) aufweist und aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, und eine Anschlussfläche (82, 102) beinhaltet, die benachbart zu der ersten Oberfläche (54a) angeordnet ist und elektrisch mit dem Sensorelement (52, 94) verbunden ist;ein starres Element (56), das eine Wärmeleitfähigkeit und eine Steifigkeit aufweist, die höher sind als die der Basis (80), und an die zweite Oberfläche (54b) angehaftet ist;ein flexibles Element (58), das eine Wärmeleitfähigkeit und eine Flexibilität aufweist, die höher sind als die der Basis (80), das auf dem starren Element (56) so gestapelt ist, dass es auf einer dem flexiblen Substrat (54) gegenüberliegenden Seite mit dem starren Element (56) in Kontakt ist, und das so angeordnet ist, dass es in Kontakt mit dem Befestigungselement (200) im befestigten Zustand ist; undein Presselement (110), das das flexible Substrat (54) in dem befestigten Zustand gegen das Befestigungselement (200) presst.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Sensorvorrichtung, die ein Sensorelement aufweist und in einem an einem Befestigungselement befestigten Zustand die Temperatur des Befestigungselements durch das Sensorelement erfasst.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise ist eine integrierte Sensorvorrichtung (Sensoreinrichtung), die an einer Windschutzscheibe (Befestigungselement) befestigt ist, bekannt, wie in der JP 2015 - 30 430 A beschrieben. Die integrierte Sensorvorrichtung umfasst ein Fahrzeuginnentemperaturerfassungselement (Sensorelement), ein erstes Substrat, ein Kontaktelement (flexibles Element) und ein Gehäuse (Presselement). Das Fahrzeuginnentemperaturerfassungselement ist auf dem ersten Substrat auf einer Seite gegenüber der Windschutzscheibe montiert. Das Kontaktelement ist zwischen dem ersten Substrat und der Windschutzscheibe angeordnet. Das Gehäuse ist mit dem ersten Substrat und der Windschutzscheibe verbunden und drückt das erste Substrat gegen die Windschutzscheibe.
Das Kontaktelement steht in engem Kontakt mit dem ersten Substrat und der Windschutzscheibe, so dass eine Wärmeleitung von der Windschutzscheibe zu dem Fahrzeuginnentemperaturerfassungselement durch das erste Substrat ermöglicht wird. Mit anderen Worten kann die Wärmeleitung von der Windschutzscheibe zu dem Fahrzeuginnentemperaturerfassungselement durch das Kontaktelement sichergestellt werden.
Es wird ferner auf die JP H08- 68 699 A, die DE 10 2011 122 456 A1 und die DE 10 2006 060 546 A1 verwiesen, die als Stand der Technik ermittelt wurden.
Überblick über die Erfindung
Um die Flexibilität bei der Anordnung zu verbessern, wird beispielsweise in Betracht gezogen, ein flexibles Substrat als erstes Substrat zu verwenden. In einer derartigen Konfiguration verformt sich das flexible Substrat jedoch leicht während eines Zusammenbauschritts. Insbesondere wird in dem Zusammenbauschritt ein Abschnitt des flexiblen Substrats, der durch das Gehäuse gepresst wird, wahrscheinlich in Richtung der Windschutzscheibe stärker deformiert als ein Abschnitt des flexiblen Substrats, der nicht durch das Gehäuse gepresst wird. Wenn das flexible Substrat verformt wird, ist es wahrscheinlich, dass eine Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem Fahrzeuginnentemperaturerfassungselement und dem flexiblen Substrat verschlechtert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Sensorvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen einem flexiblen Substrat und einem Sensorelement zu unterdrücken, während eine Wärmeleitung von einem Befestigungselement zu dem Sensorelement sichergestellt ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung dient eine Sensorvorrichtung zum Erfassen einer Temperatur eines Befestigungselements in einem befestigten Zustand, in dem die Sensorvorrichtung an dem Befestigungselement befestigt ist. Die Sensorvorrichtung beinhaltet: ein Sensorelement, das die Temperatur des Befestigungselements erfasst; ein flexibles Substrat, das eine Basis, die eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche aufweist und aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, und eine Anschlussfläche beinhaltet, die benachbart zu der ersten Oberfläche angeordnet ist und elektrisch mit dem Sensorelement verbunden ist; ein starres Element, das eine Wärmeleitfähigkeit und eine Steifigkeit aufweist, die höher sind als die der Basis, und an die zweite Oberfläche angehaftet ist; ein flexibles Element, das eine Wärmeleitfähigkeit und eine Flexibilität aufweist, die höher sind als die der Basis, das in Kontakt mit und auf dem starren Element auf einer dem flexiblen Substrat gegenüberliegenden Seite gestapelt ist, und das so angeordnet ist, dass es in Kontakt mit dem Befestigungselement im befestigten Zustand ist; und ein Presselement, das das flexible Substrat in dem befestigten Zustand gegen das Befestigungselement presst.
In der oben beschriebenen Struktur steht das flexible Element in engem Kontakt mit dem Befestigungselement und dem starren Element, indem es durch das Presselement gepresst wird. Das starre Element ist an das flexible Substrat angehaftet. In diesen Konfigurationen wird Wärme leicht von dem Befestigungselement zu dem Sensorelement durch das flexible Element, das starre Element und das flexible Substrat geleitet. Mit anderen Worten kann eine Wärmeleitung von dem Befestigungselement zu dem Sensorelement sichergestellt werden.
Da bei der oben beschriebenen Struktur das flexible Substrat an das starre Element angehaftet ist, verformt sich das flexible Substrat kaum in einem Zusammenbauschritt. Daher ist es möglich, die Verschlechterung der Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem flexiblen Substrat und dem Sensorelement zu unterdrücken.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen:

1 eine Querschnittsansicht zum Veranschaulichen eines schematischen Aufbaus einer Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform ist;
2 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II von 1 ist;
3 eine Draufsicht zum Veranschaulichen einer spezifischen Struktur eines flexiblen Substrats und eines Pressabschnitts ist;
4 eine Querschnittsansicht zum Veranschaulichen einer spezifischen Struktur einer Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit einer Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform ist;
5 eine Querschnittsansicht zum Veranschaulichen einer spezifischen Struktur einer Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit einer Sensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform ist;
6 eine Querschnittsansicht zum Veranschaulichen einer spezifischen Struktur einer Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit einer Sensorvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform ist;
7 eine Querschnittsansicht zum Veranschaulichen einer spezifischen Struktur einer Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit einer Sensorvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform ist;
8 eine Querschnittsansicht zum Veranschaulichen einer spezifischen Struktur einer Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit einer Sensorvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform ist;
9 eine Querschnittsansicht zum Veranschaulichen einer spezifischen Struktur einer Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit einer Sensorvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform ist;
10 eine Querschnittsansicht zum Veranschaulichen einer spezifischen Struktur einer Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit einer Sensorvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform ist;
11 eine Querschnittsansicht zum Veranschaulichen einer spezifischen Struktur einer Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit einer Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Modifikation ist;
12 eine Querschnittsansicht zum Veranschaulichen einer spezifischen Struktur einer Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit einer Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Modifikation ist; und
13 eine Querschnittsansicht zum Veranschaulichen einer spezifischen Struktur einer Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit einer Sensorvorrichtung gemäß einer dritten Modifikation ist.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen werden Komponenten, die gemeinsam oder relevant für einander sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Eine Stapelrichtung ist als eine Z-Richtung angegeben, eine spezifische Richtung orthogonal zu der Z-Richtung ist als eine X-Richtung angegeben und eine Richtung orthogonal zu sowohl der Z-Richtung als auch der X-Richtung ist als eine Y-Richtung angegeben. Eine Ebene einschließlich der X-Richtung und der Y-Richtung ist als XY-Ebene angegeben. Außerdem ist eine Form entlang der XY-Ebene als planare Form angegeben, wenn keine spezielle Erklärung vorliegt.
(Erste Ausführungsform)
Zuerst wird ein schematischer Aufbau einer Sensorvorrichtung 10 unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist die Sensorvorrichtung 10 eine Vorrichtung, die an einem Befestigungselement 200 befestigt ist, um die Temperatur des Befestigungselements 200 zu erfassen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Befestigungselement 200 eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs. Das Befestigungselement 200 hat eine Oberfläche 200a und eine hintere Oberfläche 200b gegenüber der Oberfläche 200a. Die Oberfläche 200a ist eine Innenfläche des Befestigungselements 200, die einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs zugewandt ist. Die Sensoreinrichtung 10 ist auf der Oberfläche 200a angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Sensorvorrichtung 10 eine Regenerfassungseinheit 20, eine Lichterfassungseinheit 40, eine Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50, ein Gehäuse 110 und einen Verbinder 130. Im Folgenden wird ein schematischer Aufbau der Sensorvorrichtung 10 in einem befestigten Zustand beschrieben, in dem die Sensorvorrichtung 10 an dem Befestigungselement 200 befestigt ist.
Die Regenerfassungseinheit 20 beinhaltet eine Leiterplatte 22, eine LED 24, eine Linse 26, eine Folie 28, eine PD 30 und eine Arithmetikeinheit 32. Die Leiterplatte 22 hat eine Oberfläche 22a neben dem Befestigungselement 200 und eine hintere Oberfläche 22b gegenüber der Oberfläche 22a. Die LED 24 und die PD 30 sind auf der Oberfläche 22a montiert. Die Arithmetikeinheit 32 ist an der hinteren Oberfläche 22b montiert. Man beachte, dass die Arithmetikeinheit 32 an der Oberfläche 22a anstelle der hinteren Oberfläche 22b montiert sein kann. Die LED 24, die PD 30, die Arithmetikeinheit 32 entsprechen elektronischen Komponenten.
Die LED 24 emittiert Licht zu dem Befestigungselement 200 hin. Das von der LED 24 emittierte Licht tritt in die Linse 26 ein. Die Linse 26 ist ein Element, das das Licht der LED 24 führt. Eine Folie 28 ist zwischen der Linse 26 und dem Befestigungselement 200 angeordnet. Die Folie 28 besteht aus einem Material mit hoher Flexibilität. Die Folie 28 ist in Kontakt mit der Linse 26 und dem Befestigungselement 200. Die Folie 28 ist zum Beispiel eine Silikonfolie.
Das Licht der LED 24 tritt durch die Linse 26 und die Folie 28 in das Befestigungselement 200 ein. In einem Zustand, in dem Regentropfen an der hinteren Oberfläche 200b anhaften, tritt das Licht der LED 24 in die Regentropfen ein, ohne von der hinteren Oberfläche 200b reflektiert zu werden. Auf der anderen Seite wird in einem Zustand, in dem Regentropfen nicht an der hinteren Oberfläche 200b anhaften, das Licht der LED 24 an der hinteren Oberfläche 200b reflektiert. Das Licht der LED 24, das an der hinteren Oberfläche 200b reflektiert wird, tritt durch die Folie 28 und die Linse 26 in die PD 30 ein. Die Linse 26 hat einen sich erstreckenden Abschnitt, der sich in Richtung der Oberfläche 22a erstreckt, um die Regenerfassungseinheit 20 und die Lichterfassungseinheit 40 von der Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50 zu trennen.
Die PD 30 empfängt das Licht der LED 24 und gibt an die Arithmetikeinheit 32 ein Erfassungssignal gemäß einer Intensität von empfangenen Licht aus. Die Arithmetikeinheit 32 bestimmt auf der Grundlage des Erfassungssignals der PD 30 das Vorhandensein oder Fehlen von Regentropfen, die an der hinteren Oberfläche 200b anhaften, sowie die Menge der Regentropfen. Die Arithmetikeinheit 32 beinhaltet zum Beispiel eine Steuerschaltung, eine Kommunikationsschaltung und eine Arithmetikschaltung.
Die Lichterfassungseinheit 40 erfasst ein externes Licht, das von außerhalb des Fahrzeugs kommt. Die Lichterfassungseinheit beinhaltet eine PD 42, die Leiterplatte 22 und die Arithmetikeinheit 32. Die PD 42 ist auf der Oberfläche 22a montiert. Das externe Licht tritt durch das Befestigungselement 200, die Folie 28 und die Linse 26 in die PD 42 ein. Die PD 42 empfängt das externe Licht und gibt an die Arithmetikeinheit 32 ein Erfassungssignal gemäß der Intensität des empfangenen Lichts aus. Die Arithmetikeinheit 32 bestimmt auf der Grundlage des Erfassungssignals der PD 42 die Anwesenheit oder Abwesenheit des externen Lichts oder die Intensität des externen Lichts. Die PD 42 entspricht einer elektronischen Komponente. Man beachte, dass die PD 30 und die PD 42 auch als Fotodioden oder Lichtempfangselemente bezeichnet werden.
Die Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit umfasst ein Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52, ein flexibles Substrat 54, ein starres Element 56 und ein flexibles Element 58. Das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 ist ein Element, das die Temperatur des Befestigungselements 200 und eine Feuchtigkeit in der Nähe des Befestigungselements 200 erfasst. Im Detail erfasst das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 die Temperatur der Oberfläche 200a und die Feuchtigkeit in der Nähe der Oberfläche 200a. Das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 entspricht einem Sensorelement.
Das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 gibt ein Erfassungssignal gemäß der erfassten Temperatur und Feuchtigkeit an die Arithmetikeinheit 32 durch das flexible Substrat 54 und die Leiterplatte 22 aus. Die Arithmetikeinheit 32 berechnet die Temperatur des Befestigungselements 200 und die Feuchtigkeit in der näheren Umgebung der Oberfläche 200a basierend auf dem Erfassungssignal des Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselements 52. Als weiteres Beispiel kann die Arithmetikeinheit 32 konfiguriert sein, um das Vorhandensein oder Fehlen von auf der Oberfläche 200a anhaftenden Regentropfen basierend auf dem Erfassungssignal von dem Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 zu bestimmen.
Das flexible Substrat 54 beinhaltet einen Verbindungsabschnitt 60, der mit der Leiterplatte 22 verbunden ist, einen Montageabschnitt 62, an dem das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 montiert ist, und einen dazwischenliegenden Abschnitt 64 zwischen dem Montageabschnitt 62 und dem Verbindungsabschnitt 60. Der Verbindungsabschnitt 60 ist elektrisch mit der Leiterplatte 22 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 60 ist beispielsweise unter Verwendung eines Verbinders, eines Lötmittels und AFC mit der Leiterplatte 22 verbunden. Die Leiterplatte 22 hat eine höhere Steifigkeit als das flexible Substrat 54.
Wie in 2 gezeigt ist, hat das flexible Substrat 54 eine Oberfläche 54a und eine hintere Oberfläche 54b gegenüber der Oberfläche 54a. Die Oberfläche 54a entspricht einer ersten Oberfläche. Die hintere Oberfläche 54b entspricht einer zweiten Oberfläche. Der Montageabschnitt 62 hat eine flache Plattenform mit einer Dickenrichtung in der Z-Richtung. Der Montageabschnitt 62, das starre Element 56 und das flexible Element 58 sind in der Z-Richtung gestapelt. Die Struktur der Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50 wird später im Detail beschrieben.
Das Gehäuse 110 ist ein Element, das die Regenerfassungseinheit 20 und die Lichterfassungseinheit 40 darin aufnimmt und die Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50 gegen das Befestigungselement 200 drückt. Das Gehäuse 110 bedeckt die Regenerfassungseinheit 20, die Lichterfassungseinheit. 40 und die Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50. Das Gehäuse 110 beherbergt zumindest die Leiterplatte 22 darin.
Das Gehäuse 110 ist an dem Befestigungselement 200 durch ein nicht dargestelltes Federelement und eine Halterung bzw. Klammer fixiert. Die Halterung ist an das Befestigungselement 200 angehaftet und steht mit dem Gehäuse 110 durch das Federelement in Eingriff. Als weiteres Beispiel kann das Gehäuse 110 nur durch ein Klebematerial an dem Befestigungselement 200 fixiert sein.
Das Gehäuse 110 weist einen flachen Plattenabschnitt 112, Seitenwandabschnitte 114 und einen Pressabschnitt 116 auf. Der flache Plattenabschnitt 112 hat eine flache Plattenform mit einer Dicke in der Z-Richtung. Der flache Plattenabschnitt 112 ist benachbart zu der hinteren Oberfläche 22b der Leiterplatte 22 angeordnet. Der flache Plattenabschnitt 112 ist so angeordnet, dass er die Regenerfassungseinheit 20, die Lichterfassungseinheit 40 und die Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50 in einer in Z-Richtung projizierten Projektionsansicht überlappt.
Die Seitenwandabschnitte 114 erstrecken sich von den Enden des flachen Plattenabschnitts 112 in Richtung des Befestigungselements 200, wobei die Enden entgegengesetzte Enden des flachen Plattenabschnitts 112 in der Y-Richtung beinhalten und ein Ende des flachen Plattenabschnitts 112 in der X-Richtung beinhalten. Ferner erstrecken sich die Seitenwandabschnitte 114 von dem flachen Plattenabschnitt 112 in Richtung der hinteren Oberfläche 22b, um die Regenerfassungseinheit 20 und die Lichterfassungseinheit 40 von der Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50 zu trennen. Es ist zu beachten, dass die Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50 durch das Gehäuse 110 nicht dicht verschlossen ist. Somit kann die Feuchtigkeit um die Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50 im Wesentlichen gleich der Luftfeuchtigkeit außerhalb der Sensorvorrichtung 10 gemacht werden. Die Struktur des Pressabschnitts 116 wird später im Detail beschrieben.
Der Verbinder 130 leitet elektrisch zwischen einer externen Vorrichtung und der Arithmetikeinheit 32 weiter. Der Verbinder 130 ist einstückig mit dem Gehäuse 110 ausgebildet oder an dem Gehäuse 110 befestigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Verbinder 130 an dem Gehäuse 110 befestigt.
Der Verbinder 130 beinhaltet einen Anschluss 132 und einen Halteabschnitt zum Halten des Anschlusses 132. Der Halteabschnitt 134 hat eine zylindrische Form mit Boden und einer Öffnung an einem Ende. Der Boden des Halteabschnitts 134 steht mit dem Seitenwandabschnitt 114 in Eingriff, der sich von dem einen Ende des flachen Plattenabschnitts 112 bezüglich der X-Richtung erstreckt. Der Halteabschnitt 134, der flache Plattenabschnitt 112 und die Seitenwandabschnitte 114 bilden einen Raum, um die Regenerfassungseinheit 20 und die Lichterfassungseinheit 40 darin aufzunehmen.
Der Halteabschnitt 134 ist in Eingriff mit einen Verbinder der externen Vorrichtung. Der Anschluss 132 hat ein Ende in einem hohlen Raum des Halteabschnitts 134, um mit dem externen Anschluss verbunden zu werden. Ein entgegengesetztes Ende des Anschlusses 132 ist mit der Leiterplatte 22 verbunden. Wie oben beschrieben, kann die Arithmetikeinheit 32 über den Anschluss 132 mit der externen Vorrichtung kommunizieren.
Als nächstes wird die spezifische Struktur der Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50 unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 ein Halbleitersubstrat 66, einen Temperaturerfassungsabschnitt 68, einen Feuchtigkeitserfassungsabschnitt 70, einen Leiterrahmen 72, ein Formharz 74 und ein feuchtigkeitsdurchlässiges Filter 76. Das Halbleitersubstrat 66 hat eine flache Plattenform mit einer Dicke in der Z-Richtung. Der Temperaturerfassungsabschnitt 68 und der Feuchtigkeitserfassungsabschnitt 70 sind auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 66 gegenüber dem Befestigungselement 200 in der Z-Richtung ausgebildet.
Der Temperaturerfassungsabschnitt 68 ist beispielsweise durch Behandeln der Oberfläche des Halbleitersubstrats 66 ausgebildet und weist einen Widerstandswert auf, der sich in Übereinstimmung mit einer Änderung der Temperatur ändert. Der Feuchtigkeitserfassungsabschnitt 70 weist zum Beispiel einen feuchtigkeitsempfindlichen Film und eine Elektrode auf und der feuchtigkeitsempfindliche Film weist eine Impedanz auf, die sich entsprechend einer Feuchtigkeitsänderung ändert. Das Halbleitersubstrat 66 ist auf dem Leiterrahmen 72 angeordnet und ist elektrisch mit dem Leiterrahmen 72 verbunden.
Die Oberfläche des Halbleitersubstrats 66, die zu dem Befestigungselement 200 benachbart ist, ist an dem Leiterrahmen 72 fixiert. Der Leiterrahmen 72 ist elektrisch mit dem Halbleitersubstrat 66 über einen Bonddraht verbunden. Der Leiterrahmen 72 ist mit einem Lot an einer Anschlussfläche 82 des flexiblen Substrats 54 befestigt. Mit anderen Worten ist das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 mit einem Lot mit der Anschlussfläche 82 des flexiblen Substrats 54 verbunden. Das Halbleitersubstrat 66 ist elektrisch mit dem flexiblen Substrat 54 durch den Bonddraht und den Leiterrahmen 72 verbunden. Das heißt, das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 ist elektrisch und mechanisch mit der Anschlussfläche 82 durch das Lot verbunden.
Das Formharz kapselt einen Teil des Halbleitersubstrats 66, einen Teil des Leiterrahmens 72 und den Bonddraht ein. In dem Halbleitersubstrat 66 sind der Temperaturerfassungsabschnitt 68 und der Feuchtigkeitserfassungsabschnitt 70 von dem Formharz 74 freigelegt. Das heißt, das Halbleitersubstrat 66 ist in das Formharz 74 freiliegend eingegossen. Außerdem ist ein Verbindungsabschnitt des Leiterrahmens 72, der mit dem flexiblen Substrat 54 zu verbinden ist, von dem Formharz 74 freigelegt.
Der feuchtigkeitsdurchlässige Filter 76 ist an dem Formharz 74 fixiert. Der feuchtigkeitsdurchlässige Filter 76 ist an das Formharz 74 angehaftet und bildet einen Innenraum 78 mit dem Formharz 74. Der Temperaturerfassungsabschnitt 68 und der Feuchtigkeitserfassungsabschnitt 70 sind dem Innenraum 78 ausgesetzt bzw. sind hin zum Innenraum 78 freigelegt.
Das flexible Substrat 54 hat eine Basis 80 und eine Anschlussfläche 82. Die Basis 80 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material. Das flexible Substrat 54 weist einen Basisfilm und einen Abdeckfilm als die Basis 80 auf. Der Basisfilm und der Abdeckfilm haben flache Plattenformen, die jeweils eine Dicke in der Z-Richtung aufweisen, an dem Montageabschnitt 62.
Die Anschlussfläche 82 ist eine Elektrode des flexiblen Substrats 54 und besteht aus einem Metallmaterial. Die Anschlussfläche 82 ist an einem Teil des Basisfilms angeordnet, und ein verbleibender Teil des Basisfilms, an dem die Anschlussfläche 82 nicht angeordnet ist, ist mit dem Abdeckfilm bedeckt. Somit ist die Anschlussfläche 82 von der Basis 80 freigelegt. Die Anschlussfläche 82 ist zumindest benachbart zu einer Oberfläche 54a des flexiblen Substrats 54 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anschlussfläche 82 nur auf einer Seite benachbart zur Oberfläche 54a angeordnet.
Das flexible Substrat 54 weist eine nicht dargestellte Verdrahtungsschicht auf. Die Verdrahtungsschicht ist ähnlich wie die Anschlussfläche 82 aus einem Metallmaterial hergestellt. Die Verdrahtungsschicht ist auf dem Basisfilm an einer von der Anschlussfläche 82 verschiedenen Stelle angeordnet und ist elektrisch mit der Anschlussfläche 82 verbunden. Die Verdrahtungsschicht ist durch den Abdeckfilm abgedeckt. Mit anderen Worten ist die Verdrahtungsschicht zwischen dem Basisfilm und dem Abdeckfilm angeordnet. Der Montageabschnitt 62 ist mit Durchgangslöchern 84 ausgebildet, in die erste Einführabschnitte 120, die im Folgenden beschrieben werden, eingeführt und angeordnet werden. Die Durchgangslöcher 84 durchdringen den Montageabschnitt 62 in der Z-Richtung.
Das starre Element 56 besteht aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit und einer Steifigkeit, die höher ist als jene der Basis 80 ist. Das starre Element 56 ist beispielsweise aus einem Harzmaterial, einem Metallmaterial oder einem Keramikmaterial hergestellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist das starre Element 56 aus einem Metallmaterial wie etwa SUS oder Aluminium hergestellt. Das starre Element 56 hat eine flache Plattenform mit einer Dicke in der Z-Richtung.
Das starre Element 56 ist an der hinteren Oberfläche 54b des Montageabschnitts 62 angehaftet. Zum Beispiel sind das starre Element 56 und das flexible Substrat 54 durch ein Klebematerial aneinander fixiert. Als weiteres Beispiel können das starre Element 56 und das flexible Substrat 54 durch eine Thermokompressionsverbindung aneinander fixiert sein.
Der Montageabschnitt 62 ist mit Durchgangslöchern 86 ausgebildet, in die die ersten Einführabschnitte 120, die nachfolgend beschrieben werden, eingeführt und angeordnet sind. Die Durchgangslöcher 86 durchdringen das starre Element 56 in der Z-Richtung. Das flexible Element 58 ist an dem starren Element 56 an einer Seite gegenüber dem Montageabschnitt 62 angeordnet.
Das flexible Element 58 ist aus einem Material hergestellt, das eine Wärmeleitfähigkeit und eine höhere Flexibilität als die der Basis 80 aufweist. Das flexible Element 58 ist beispielsweise aus einer Silikonfolie hergestellt, in der ein Füllstoff hinzugefügt ist. Das flexible Element 58 hat eine flache Plattenform mit einer Dicke in der Z-Richtung.
Das flexible Element 58 ist in Kontakt mit dem starren Element 56 und dem Befestigungselement 200 zwischen dem starren Element 56 und dem Befestigungselement 200 angeordnet. Insbesondere ist das flexible Element 58 an das starre Element 56 und das Befestigungselement 200 angehaftet. In der vorliegenden Ausführungsform hat das starre Element 56 eine Kontaktfläche 56a zum Kontaktieren mit dem flexiblen Element 58 und die Kontaktfläche 56a ist eine zur Z-Richtung orthogonale Ebene.
Das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 ist auf dem Montageabschnitt 62 angeordnet, der ein Teil des flexiblen Substrats 54 ist, wobei sich der Teil mit dem starren Element 56 und dem flexiblen Element 58 überlappt, wenn das flexible Substrat 54 in der Z-Richtung vorsteht. Das heißt, das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 überlappt den Montageabschnitt 62, das starre Element 56 und das flexible Element 58 in einer in der Z-Richtung projizierten Projektionsansicht.
Das Gehäuse 110 weist den Pressabschnitt 116 auf, der das flexible Substrat 54 in Richtung des Befestigungselements 200 drückt. Das Gehäuse 110 entspricht einem Presselement. Der Pressabschnitt 116 umfasst Säulenabschnitte 118, die sich von dem flachen Plattenabschnitt 112 in Richtung des Befestigungselements 200 erstrecken, und die ersten Einführabschnitte 120, die in die Durchgangslöcher 84 und die Durchgangslöcher 86 eingeführt und in diesen angeordnet werden.
Jeder der Säulenabschnitte 118 hat eine Säulenform mit einer Längsrichtung in der Z-Richtung. In 3 sind die Säulenabschnitte 118 mit einer abwechselnd lang und kurz gestrichelten Linie dargestellt. Wie in 3 gezeigt, ist die planare Form des Säulenabschnitts 118 im Wesentlichen rechteckig. Der erste Einführabschnitt 120 steht von einem Ende des Säulenabschnitts 118 neben dem Befestigungselement 200 hervor. Die planare Form des ersten Einführabschnitts 120 ist im Wesentlichen die gleiche wie die planare Form des Durchgangslochs 84 und ist im Wesentlichen eine kreisförmige Form.
Die planare Form des Säulenabschnitts 118 ist größer als die planare Form des ersten Einführabschnitts 120. Somit ist an dem Ende des Säulenabschnitts 118, das zu dem Befestigungselement 200 benachbart ist, ein Abschnitt, an dem der erste Einführabschnitt 120 nicht ausgebildet ist, in Kontakt mit der Oberfläche 54a. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl der Säulenabschnitte 118 zwei und die Anzahl der ersten Einführabschnitte 120 ist zwei.
In einer Zusammenbauverarbeitung werden die ersten Einführabschnitte 120 in die Durchgangslöcher 84 und die Durchgangslöcher 86 eingeführt, so dass das Gehäuse 110 an dem flexiblen Substrat 54 und dem starren Element 56 angeordnet ist. Da die ersten Einführabschnitte 120 in die Durchgangslöcher 84 und die Durchgangslöcher 86 eingeführt werden, kann das Gehäuse 110 leicht relativ zu dem flexiblen Substrat 54 und dem starren Element 56 positioniert werden. Da ferner die ersten Einführabschnitte 120 in die Durchgangslöcher 84 und die Durchgangslöcher 86 eingeführt und in diesen angeordnet sind, ist das Gehäuse 110 daran gehindert, sich relativ zu dem flexiblen Substrat 54 und dem starren Element 56 in einer Richtung orthogonal zu der Z-Richtung zu bewegen.
Als nächstes werden die Wirkungen der oben beschriebenen Sensorvorrichtung 10 beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform steht das flexible Element 58 in engem Kontakt mit dem Befestigungselement 200 und dem starren Element 56, indem es durch den Pressabschnitt 116 gepresst wird. Das starre Element 56 ist an das flexible Substrat 54 angehaftet. So wird Wärme auf einfache Weise von dem Befestigungselement 200 zu dem Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 durch das flexible Element 58, das starre Element 56 und das flexible Substrat 54 geleitet. Mit anderen Worten kann die Wärmeleitung von dem Befestigungselement 200 zu dem Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 sichergestellt werden.
Da in der vorliegenden Ausführungsform das flexible Substrat 54 an das starre Element 56 angehaftet ist, wird das flexible Substrat 54 bei der Zusammenbauverarbeitung kaum verformt. Daher kann eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem flexiblen Substrat 54 und dem Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 unterdrückt bzw. begrenzt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die LED 24, die PD 30, die Arithmetikeinheit 32 und die PD 42 auf der Leiterplatte 22 montiert und das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 ist auf dem flexiblen Substrat 54 montiert. Demnach kann Wärmeleitung von den elektronischen Komponenten, die auf der Leiterplatte 22 montiert sind, zum Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 unterdrückt werden.
(Zweite Ausführungsform)
In der folgenden Beschreibung werden Teile der vorliegenden Ausführungsform, die mit der Sensorvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, weggelassen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ähnlich wie in der ersten Ausführungsform das starre Element 56 aus einem Metallmaterial hergestellt. Das starre Element 56 ist an einer nicht dargestellten Position elektrisch mit dem flexiblen Substrat 54 verbunden. Zum Beispiel ist ein Durchgangsloch in dem Montageabschnitt 62 ausgebildet, so dass eine Anschlussfläche 82 in einem Raum freiliegt, der von dem Durchgangsloch umgeben ist. Ein Lot ist auf das Durchgangsloch aufgebracht, so dass das flexible Substrat 54 und das starre Element 56 elektrisch miteinander verbunden sind.
Da das starre Element 56 elektrisch mit dem flexiblen Substrat 54 verbunden ist, ist ein Potential des starren Elements 56 auf ein vorbestimmtes Potential fixiert. Als das vorbestimmte Potential kann zum Beispiel ein Energiequellenpotential oder ein Massepotential verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 gezeigt ist, beinhaltet die Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50 einen Kondensator 88. Der Kondensator 88 verhindert bzw. beschränkt, dass das Potential des starren Elements 56 variiert. Der Kondensator 88 ist elektrisch mit dem flexiblen Substrat 54 und dem starren Element 56 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Kondensator 88 ein Chipkondensator und ist auf der Oberfläche 54a montiert.
In der Struktur, in der das starre Element 56 aus dem Metallmaterial hergestellt ist, sind das flexible Substrat 54 und das starre Element 56 durch eine parasitäre Kapazität einfach elektrisch miteinander verbunden. Wenn das flexible Substrat 54 und das starre Element 56 durch die parasitäre Kapazität elektrisch miteinander verbunden sind, besteht die Befürchtung, dass das Potential an einem Verbindungsabschnitt des flexiblen Substrats 54 mit dem starren Element 56 variiert.
In der vorliegenden Ausführungsform ist es andererseits möglich, das flexible Substrat 54 und das starre Element 56 daran zu hindern, über eine parasitäre Kapazität elektrisch miteinander verbunden zu werden. Daher ist es möglich zu begrenzen, dass das Potential des Verbindungsabschnitts des flexiblen Substrats 54 mit dem starren Element 56 variiert. In der vorliegenden Ausführungsform kann ferner die Potentialschwankung des flexiblen Substrats 54 wirksam durch den Kondensator 88 unterdrückt werden.
(Dritte Ausführungsform)
In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden Erläuterungen von Abschnitten, die mit der Sensorvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, weggelassen.
Wie in 5 gezeigt ist, hat das starre Element 56 Durchgangslöcher 90, die sich in der Z-Richtung erstrecken. In der in der Z-Richtung projizierten Projektionsansicht sind die Durchgangslöcher 90 an Positionen angeordnet, die das flexible Element 58 überlappen. In der XY-Ebene sind die Durchgangslöcher 90 an Positionen unterschiedlich von den Durchgangslöchern 86 angeordnet.
Abschnitte des flexiblen Elements 58 sind in den Durchgangslöchern 90 angeordnet. Insbesondere wird bei einer Zusammenbauverarbeitung das flexible Element 58 verformt und in den Durchgangslöchern 90 so angeordnet, dass es durch den Pressabschnitt 116 gepresst wird.
In der vorliegenden Ausführungsform beschränken die Abschnitte des flexiblen Elements 58, die in den Durchgangslöchern 90 angeordnet sind, dass das starre Element 56 in Richtung orthogonal zur Z-Richtung bewegt wird. Somit ist es möglich zu beschränken, dass sich die Gesamtheit des starren Elements 56 relativ zu dem flexiblen Element 58 bewegt.
In der vorliegenden Ausführungsform kann im Vergleich zu einer Struktur, bei der das starre Element 56 nicht mit den Durchgangslöchern 90 ausgebildet ist, ein Kontaktoberflächenbereich zwischen dem flexiblen Element 58 und dem starren Element 56 vergrößert werden. Daher kann Wärme effektiv von dem flexiblen Element 58 zu dem starren Element 56 geleitet werden.
(Vierte Ausführungsform)
In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden Erläuterungen von Abschnitten, die mit der Sensorvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, weggelassen.
Wie in 6 gezeigt, weist die Kontaktfläche 56a des starren Elements 56 Vorsprünge und Vertiefungen auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist das starre Element 56 mit einer Vielzahl von Bodenlöchern 92 ausgebildet und somit ist die Kontaktfläche 56a eine Oberfläche mit Vorsprüngen und Vertiefungen. In dem starren Element 56 sind die Bodenlöcher 92 in einer Richtung vertieft, die von dem Befestigungselement 200 wegführt. In der in der Z-Richtung projizierten Projektionsansicht befinden sich die Bodenlöcher 92 an Positionen, die das flexible Element 58 überlappen. In der XY-Ebene befinden sich die Bodenlöcher 92 an Positionen, die sich von denen der Durchgangslöcher 86 unterscheiden.
Abschnitte des flexiblen Elements 58 sind in den Bodenlöchern 92 angeordnet. Insbesondere ist das flexible Element 58 verformt und in den Bodenlöchern 92 so angeordnet, dass es durch den Pressabschnitt 116 bei der Zusammenbauverarbeitung gepresst wird.
In der vorliegenden Ausführungsform kann eine Bewegung des starren Elements 56 relativ zu dem flexiblen Element 58 im Vergleich zu der Struktur, in der die Kontaktfläche 56a eine flache Oberfläche ist, eingeschränkt werden. Auch kann eine Kontaktoberfläche zwischen dem flexiblen Element 58 und dem starren Element 56 im Vergleich zu der Struktur, bei der die Kontaktoberfläche 56a die flache Oberfläche ist, erhöht werden. Dementsprechend kann Wärme effektiv von dem flexiblen Element 58 zu dem starren Element 56 geleitet werden.
(Fünfte Ausführungsform)
In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden Erläuterungen von Abschnitten, die mit der Sensorvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, weggelassen.
Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet die Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50 ein Temperaturerfassungselement 94 und ein Feuchtigkeitserfassungselement 96. Das Temperaturerfassungselement 94 erfasst die Temperatur des Befestigungselements 200. Das Feuchtigkeitserfassungselement 96 erfasst eine Feuchtigkeit in die Nähe der Oberfläche 200a. Das Feuchtigkeitserfassungselement 96 ist getrennt von dem Temperaturerfassungselement 94 vorgesehen.
Das flexible Substrat 54 hat eine erste Anschlussfläche 102, die elektrisch mit dem Temperaturerfassungselement 94 verbunden ist, und eine zweite Anschlussfläche104, die elektrisch mit dem Feuchtigkeitserfassungselement 96 verbunden ist. Die erste Anschlussfläche 102 und die zweite Anschlussfläche 104 sind auf einer Seite angeordnet, die zur Oberfläche 54a benachbart ist. Somit sind das Temperaturerfassungselement 94 und das Feuchtigkeitserfassungselement 96 auf der Oberfläche 54a montiert.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden Erläuterungen von Abschnitten, die mit der Sensorvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, weggelassen.
Wie in 8 gezeigt, ist der Pressabschnitt 116 an dem flexiblen Substrat 54 und dem starren Element 56 durch Crimpen fixiert. Der Pressabschnitt 116 weist einen ersten Kontaktabschnitt 122 auf, der mit der Kontaktfläche 56a in Kontakt ist. Der erste Kontaktabschnitt 122 ist an einer Seite des ersten Einführabschnitts 120 neben dem Befestigungselement 200 angeordnet. Eine planare Form des ersten Kontaktabschnitts 122 ist größer als die planare Form des Durchgangslochs 86. Das flexible Substrat 54 und das starre Element 56 werden zwischen den Säulenabschnitten 118 und den ersten Kontaktabschnitten 122 in der Z-Richtung gehalten. Der erste Kontaktabschnitt 122 ist beispielsweise durch thermische Verformung gebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform kann das Gehäuse 110 fest an dem flexiblen Substrat 54 und dem starren Element 56 fixiert sein. Daher kann die Bewegung des Gehäuses 110 in Bezug auf das flexible Substrat 54 und das starre Element 56 wirksam eingeschränkt werden.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden Erläuterungen von Abschnitten, die mit der Sensorvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, weggelassen.
Wie in 9 gezeigt, ist das Gehäuse 110 an dem flexiblen Substrat 54 an Positionen unterschiedlich zu den ersten Einführabschnitten 120 fixiert. Das flexible Substrat 54 hat sich erstreckende Abschnitte 98, die sich von Enden des Montageabschnitts 62 in die Z-Richtung erstrecken, wobei die Enden des Montageabschnitts 62 in der Y-Richtung entgegengesetzt sind. Die Erstreckungsabschnitte 98 erstrecken sich in Richtungen entgegengesetzt zu dem Befestigungselement 200. Die Erstreckungsabschnitte 98 liegen den Säulenabschnitten 118 in der Y-Richtung gegenüber. Die Erstreckungsabschnitte 98 weisen Durchgangslöcher 100 auf, die in der Y-Richtung ausgebildet sind.
Der Pressabschnitt 116 weist zweite Einführabschnitte 124 und zweite Kontaktabschnitte 126 auf. Die zweiten Einführabschnitte 124 sind in die Durchgangslöcher 100 eingesetzt und in diesen angeordnet. Die zweiten Kontaktabschnitte 126 sind in Kontakt mit Oberflächen der sich erstreckenden Abschnitte 98 gegenüber der Säulenabschnitten 118. Die zweiten Einführabschnitte 124 stehen von den Säulenabschnitten 118 zu den sich erstreckenden Abschnitten 98 in der Y-Richtung vor. Die zweiten Kontaktabschnitte 126 sind gegenüber den Säulenabschnitten 118 in Bezug auf die zweiten Einführabschnitte 124 angeordnet.
In einer Zusammenbauverarbeitung werden die zweiten Kontaktabschnitte 126 in die Durchgangslöcher 100 eingeführt, während die sich erstreckenden Abschnitte 98 verformt werden, so dass die zweiten Einführabschnitte 124 durch die Durchgangslöcher 100 hindurchtreten. Bei diesem Verfahren ist es nicht notwendig, den zweiten Kontaktabschnitt 126 durch Crimpen auszubilden. In der vorliegenden Ausführungsform ist daher die Zusammenbauverarbeitung vereinfacht, und das Gehäuse 110 kann fest an dem flexiblen Substrat 54 und dem starren Element 56 fixiert werden.
(Achte Ausführungsform)
In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden Erläuterungen von Abschnitten, die mit der Sensorvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, weggelassen.
Im Folgenden wird eine Oberfläche des flexiblen Elements 58, die zum starren Element 56 benachbart ist, als die Oberfläche 58a bezeichnet, und eine Oberfläche des flexiblen Elements 58, die der Oberfläche 58a gegenüberliegt, wird als die hintere Oberfläche 58b bezeichnet. Die Oberfläche 58a ist eine Kontaktoberfläche des flexiblen Elements 58, die das starre Element 56 berührt. Das heißt, die Oberfläche 58a ist in Kontakt mit der Kontaktoberfläche 56a. Die hintere Oberfläche 58b ist eine Oberfläche, die mit dem Befestigungselement 200 in Kontakt ist.
Wie in 10 gezeigt, beinhaltet in der vorliegenden Ausführungsform das flexible Element 58 eine Silikonfolie 58c und eine PET-Folie 58d. PET ist Polyethylenterephthalat. Somit ist das flexible Element 58 aus zwei Elementen hergestellt, die jeweils eine Folienform haben. Die Silikonfolie 58c entspricht einer ersten Folie. Die PET-Folie 58d entspricht einer zweiten Folie.
Die Silikonfolie 58c ist an das starre Element 56 angehaftet. Somit bildet eine Oberfläche der Silikonfolie 58c benachbart zu dem starren Element 56 die Oberfläche 58a des flexiblen Elements 58. Die Silikonfolie 58c hat eine Dicke von ungefähr 1,5 bis 2,0 mm. Die PET-Folie 58d ist an der Silikonfolie 58c an einer Seite gegenüber dem starren Element 56 angehaftet. Somit sind in der Z-Richtung das Befestigungselement, die PET-Folie 58d, die Silikonfolie 58c und das starre Element 56 in dieser Reihenfolge aufeinandergelegt.
Die PET-Folie 58d ist zwischen der Silikonfolie 58c und dem Befestigungselement 200 angeordnet und ist sowohl mit der Silikonfolie 58c als auch mit dem Befestigungselement 200 in Kontakt. Das heißt, die Oberfläche der PET-Folie 58d neben dem Befestigungselement 200 stellt die hintere Oberfläche 58b des flexiblen Elements 58 bereit. Die Dicke der PET-Folie 58d ist kleiner als die der Silikonfolie 58c und beträgt zum Beispiel ungefähr 10 µm bis 20 µm. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Dicke der PET-Folie 58d ungefähr 12 µm.
Die Silikonfolie 58c hat eine Hafteigenschaft, die höher als die der PET-Folie 58d ist. Mit anderen Worten hat die PET-Folie 58d eine Hafteigenschaft, die niedriger ist als die der Silikonfolie 58c. Somit hat die Oberfläche 58a eine Haftkraft, die höher ist als die der hinteren Oberfläche 58b. Mit anderen Worten hat die hintere Oberfläche 58b eine Haftkraft, die niedriger als die der Oberfläche 58a ist. Das heißt, das flexible Element weist einen Unterschied in der Haftkraft zwischen der Oberfläche 58a, die benachbart zu dem starren Element 56 ist, und der hinteren Oberfläche 58b auf, die benachbart zum Befestigungselement 200 ist.
Eine Haftkraft zwischen der Silikonfolie 58c und dem starren Element 56 ist höher als eine Haftkraft zwischen der PET-Folie 58d und dem Befestigungselement 200. Mit anderen Worten ist die Haftkraft zwischen der PET-Folie 58d und dem Befestigungselement 200 geringer als die Haftkraft zwischen der Silikonfolie 58c und dem starren Element 56. Ferner ist eine Haftkraft zwischen der Silikonfolie 58c und der PET-Folie 58d höher als die Haftkraft zwischen der PET-Folie 58d und dem Befestigungselement 200.
Als ein Verfahren zum Zusammenbauen der Sensorvorrichtung 10 wird die Silikonfolie 58c an das starre Element 56 angehaftet und die PET-Folie 58d wird an die Silikonfolie 58c angehaftet. Ferner ist die Sensorvorrichtung 10 an dem Befestigungselement 200 angeordnet, so dass die PET-Folie 58d in Kontakt mit der Oberfläche 200a ist.
Es gibt einen Fall, in dem das Befestigungselement 200 ersetzt wird, zum Beispiel wenn das Befestigungselement 200 gerissen ist. In einem solchen Fall wird die Sensorvorrichtung 10 von dem Befestigungselement 200 entfernt, bevor das Befestigungselement 200 ersetzt wird, und wird dann an dem neuen Befestigungselement 200 befestigt. Das heißt, es gibt einen Fall, in dem die Sensorvorrichtung 10 wiederverwendet wird.
Es ist anzumerken, dass die Halterung durch einen Klebstoff an dem Befestigungselement 200 fixiert ist. Daher ist es schwierig, die Halterung von dem Befestigungselement 200 zu entfernen. In dem Fall, in dem die Sensorvorrichtung 10 wiederverwendet werden soll, wird eine neue Halterung verwendet, ohne die Halterung von dem zu ersetzenden Befestigungselement 200 zu entfernen.
Als ein Verfahren zum Entfernen der Sensorvorrichtung 10 von dem Befestigungselement 200 wird ein Federelement von der Halterung entfernt. Somit können die Abschnitte der Sensorvorrichtung 10 mit Ausnahme der Halterung von dem Befestigungselement 200 entfernt werden. In diesem Fall kann, wenn die Haftkraft zwischen dem flexiblen Element 58 und dem Befestigungselement 200 hoch ist, das flexible Element 58 schwierig von dem Befestigungselement 200 entfernt werden. In diesem Fall ist daher ein neues flexibles Element 58 ähnlich der Halterung nötig, wenn die Sensorvorrichtung 10 wiederverwendet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist andererseits die Haftkraft der hinteren Oberfläche 58b geringer als die Haftkraft der Oberfläche 58a. Daher ist die Haftkraft zwischen der PET-Folie 58d und dem Befestigungselement 200 geringer als die Haftkraft zwischen der Silikonfolie 58c und dem starren Element 56. Somit kann das flexible Element 58 leicht von dem Befestigungselement 200 entfernt werden, wenn die Sensorvorrichtung 10 von dem Befestigungselement 200 entfernt wird. Wenn die Sensorvorrichtung 10 entfernt wird, um wiederverwendet zu werden, kann daher das flexible Element 58 von dem Befestigungselement 200 entfernt und dann an dem neuen Befestigungselement 200 befestigt werden. Demzufolge kann der Aufwand bzw. können Kosten für die Verwendung des neuen flexiblen Elements 58 gering gehalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Haftkraft der Oberfläche 58a höher als die Haftkraft der hinteren Oberfläche 58b. Daher ist die Haftkraft zwischen der Silikonfolie 58c und dem starren Element 56 höher als die Haftkraft zwischen der PET-Folie 58d und dem Befestigungselement 200. In der vorliegenden Ausführungsform ist ferner die Haftkraft zwischen der Silikonfolie 58c und der PET-Folie 58d größer als die Haftkraft zwischen der PET-Folie 58d und dem Befestigungselement 200.
In diesem Fall wird, wenn die Sensorvorrichtung 10 von dem Befestigungselement 200 entfernt wird, die Silikonfolie 58c kaum von dem starren Element 56 getrennt, ebenso wie die PET-Folie 58d kaum von der Silikonfolie 58c getrennt wird. Das heißt, das flexible Element 58 wird kaum von dem starren Element 56 getrennt. Daher ist es, wenn die Sensorvorrichtung 10 an dem neuen Befestigungselement 200 befestigt ist, nicht notwendig, das flexible Element 58 neu an das starre Element 56 anzuhaften. Wenn die Sensorvorrichtung 10 wiederverwendet wird, kann die Verarbeitung zum Befestigen der Sensorvorrichtung 10 an dem Befestigungselement 200 vereinfacht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das flexible Element 58 beispielhaft die Silikonfolie 58c und die PET-Folie 58d auf. Das flexible Element 58 ist jedoch nicht auf das in der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Beispiel beschränkt. Wie in einer ersten Modifikation von 11 gezeigt ist, kann eine Silikonfolie einschließlich einer ersten Schicht 58e mit einer ausgezeichneten Hafteigenschaft und einer zweiten Schicht 58f mit einer Hafteigenschaft, die niedriger als die ersten Schicht 58e ist, als das flexible Element 58 verwendet werden. In 11 ist eine Grenze zwischen der ersten Schicht 58e und der zweiten Schicht 58f für ein besseres Verständnis mit einer gestrichelten Linie dargestellt.
Die erste Schicht 58e ist an das starre Element 56 angehaftet. Das heißt, die Oberfläche der ersten Schicht 58e benachbart zu dem starren Element 56 stellt die Oberfläche 58a des flexiblen Elements 58 bereit. Die zweite Schicht 58f ist auf der ersten Schicht 58e auf einer Seite vorgesehen, die dem starren Element 56 gegenüberliegt. Die zweite Schicht 58f ist in Kontakt mit dem Befestigungselement 200. Das heißt, eine Oberfläche der zweiten Schicht 58f, die zu dem Befestigungselement 200 benachbart ist, stellt die hintere Oberfläche 58b des flexiblen Elements 58 bereit.
Die erste Schicht 58e wird durch Bestrahlen der Oberfläche 58a der Silikonfolie mit ultraviolettem Licht (UV) gebildet. Das heißt, die erste Schicht 58e wird gebildet, indem eine UV-Behandlung der Silikonfolie durchgeführt wird.
Die erste Schicht 58e, die der UV-Behandlung unterzogen wurde, weist eine Hafteigenschaft auf, die höher ist als die zweiten Schicht 58f, die nicht der UV-Behandlung unterzogen wurde. Somit weist die Oberfläche 58a eine Haftkraft auf, die höher ist als die der hinteren Oberfläche 58b. Die Haftkraft zwischen der ersten Schicht 58e und dem starren Element 56 ist höher als die Haftkraft zwischen der zweiten Schicht 58f und dem Befestigungselement 200. Mit anderen Worten ist die Haftkraft zwischen der zweiten Schicht 58f und dem Befestigungselement 200 geringer als die Haftkraft zwischen der ersten Schicht 58e und dem starren Element 56.
Wie in einer zweiten Modifikation von 12 gezeigt ist, kann das flexible Element 58 durch Vergießen des starren Elements 56 mit einem flüssigen Harz gebildet werden. Nach dem Vergießen des starren Elements 56 wird das Harz beispielsweise durch Erhitzen gehärtet. Auf diese Weise kann das flexible Element 58 gebildet werden. Nachdem das flexible Element 58 durch Aushärten des Harzes gebildet ist, ist die Sensorvorrichtung 10 an dem Befestigungselement 200 so angeordnet, dass die hintere Oberfläche 58b des flexiblen Elements 58 in Kontakt mit der Oberfläche 200a steht.
In diesem Beispiel tritt, da das Harz während des Vergießens in einem flüssigen Zustand ist, das Harz in feine Unebenheiten auf der Kontaktfläche 56a ein. Daher ist im Vergleich zu dem Verfahren, bei dem eine Silikonfolie auf dem starren Element 56 angeordnet ist, eine Kontaktfläche zwischen dem flexiblen Element 58 und dem starren Element 56 vergrößert. Die Anzahl der atomaren Bindungen des vergossenen Harzes verringert sich, wenn das Harz gehärtet wird. Obwohl die Anzahl der atomaren Bindungen des Harzes, das mit dem starren Element 56 in Kontakt ist, während des Vergießens groß ist, ist daher die Anzahl der atomaren Bindungen des flexiblen Elements 58, das das Befestigungselement 200 berührt, klein, wenn die Sensorvorrichtung 10 auf dem Befestigungselement 200 angeordnet ist. Somit hat die hintere Oberfläche 58b eine geringere Haftkraft als die Oberfläche 58a.
Wie in einer dritten Modifikation in 13 gezeigt, kann das flexible Element 58 durch eine Grundierung 58g und eine Silikonfolie 58h bereitgestellt werden. Die Grundierung 58g ist ein Klebrigmacher (tackiness agent). Alternativ kann die Grundierung 58g ein Klebstoff sein.
Die Grundierung 58g wird auf die Silikonfolie 58h aufgebracht, um die Silikonfolie 58h an das starre Element 56 anzuhaften. Das heißt, die Grundierung 58g ist sowohl an das starre Element 56 als auch an die Silikonfolie 58h angehaftet. Eine Oberfläche der Grundierung 58g, die zum starren Element 56 benachbart ist, entspricht der Oberfläche 58a des flexiblen Elements 58.
Eine Oberfläche der Silikonfolie 58h, die der Grundierung 58g gegenüberliegt, ist in Kontakt mit dem Befestigungselement 200. Das heißt, die Oberfläche der Silikonfolie 58h, die zum Befestigungselement 200 benachbart ist, stellt die hintere Oberfläche 58b des flexiblen Elements 58 bereit.
Die Haftkraft zwischen der Grundierung 58g und dem starren Element 56 ist höher als die Haftkraft zwischen der Silikonfolie 58h und dem Befestigungselement 200. Mit anderen Worten ist die Haftkraft zwischen der Silikonfolie 58h und dem Befestigungselement 200 niedriger als die Haftkraft zwischen der Grundierung 58g und dem starren Element 56. Ferner ist die Haftkraft zwischen der Grundierung 58g und der Silikonfolie 58h höher als die Haftkraft zwischen der Silikonfolie 58h und dem Befestigungselement 200.
In der dritten Modifikation kann ähnlich wie in der achten Ausführungsform eine PET-Folie zwischen der Silikonfolie 58h und dem Befestigungselement 200 vorgesehen sein. Das heißt, das flexible Element 58 kann die PET-Folie zusätzlich zu der Grundierung 58g und der Silikonfolie 58h aufweisen. In der dritten Modifikation kann ähnlich wie bei der ersten Modifikation die Silikonfolie 58h der UV-Behandlung von der hinteren Oberfläche 58b aus unterzogen werden.
Während die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf ihre Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Zusätzlich können neben den verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, andere Kombinationen und Konfigurationen, einschließlich mehr, weniger oder nur einem einzigen Element ebenfalls im Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung liegen.
Obwohl in den vorstehenden Ausführungsformen das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 exemplarisch mit dem flexiblen Substrat 54 durch ein Lot verbunden ist, ist dies nur ein Beispiel. Das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 kann elektrisch mit dem flexiblen Substrat 54 mit einem Bonddraht und einer Silberpaste verbunden sein.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst die Sensorvorrichtung 10 exemplarisch die Regenerfassungseinheit 20, die Lichterfassungseinheit 40, die Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungseinheit 50, das Gehäuse 110 und den Verbinder 130. Die Sensorvorrichtung 10 ist jedoch nicht auf ein derartiges Beispiel beschränkt. Die Sensorvorrichtung 10 kann eine beliebige Struktur aufweisen, solange die Sensorvorrichtung 10 an dem Befestigungselement 200 befestigt ist und die Temperatur des Befestigungselements 200 erfasst.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen weist das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 beispielhaft das Halbleitersubstrat 66, den Leiterrahmen 72, das Formharz 74 und das feuchtigkeitsdurchlässige Filter 76 auf. Das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 ist jedoch nicht auf derartige Komponenten beschränkt. Das Temperatur-Feuchtigkeit-Erfassungselement 52 kann keinen Leiterrahmen 72 und kein gegossenes Harz 74 aufweisen. Auch kann das Halbleitersubstrat 66 in einem Keramikgehäuse oder einem Harzgehäuse untergebracht sein.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen hat der Pressabschnitt 116 beispielhaft die Säulenabschnitte 118 und die ersten Einführabschnitte 120. Die Struktur des Pressabschnitts 116 ist jedoch nicht auf solche Strukturen beschränkt. Zusätzlich ist die Anzahl der Säulenabschnitte 118 und die Anzahl der ersten Einführabschnitte 120 exemplarisch jeweils zwei. Die Anzahl der Säulenabschnitte 118 und die Anzahl der ersten Einführabschnitte 120 sind jedoch nicht auf jeweils zwei beschränkt. Ferner ist die planare Form der Säulenabschnitte 118 beispielhaft im Wesentlichen rechteckig und die planare Form der ersten Einführabschnitte 120 ist beispielhaft im Wesentlichen kreisförmig. Die planaren Formen der Säulenabschnitte 118 und der ersten Einführabschnitte 120 sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.

Claims

Sensorvorrichtung (10) zum Erfassen einer Temperatur eines Befestigungselements (200) in einem befestigten Zustand, in dem die Sensorvorrichtung (10) an dem Befestigungselement (200) befestigt ist, wobei die Sensorvorrichtung (10) aufweist: ein Sensorelement (52, 94), das die Temperatur des Befestigungselements (200) erfasst; ein flexibles Substrat (54), das eine Basis (80), die eine erste Oberfläche (54a) und eine zweite Oberfläche (54b) gegenüber der ersten Oberfläche (54a) aufweist und aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, und eine Anschlussfläche (82, 102) beinhaltet, die benachbart zu der ersten Oberfläche (54a) angeordnet ist und elektrisch mit dem Sensorelement (52, 94) verbunden ist; ein starres Element (56), das eine Wärmeleitfähigkeit und eine Steifigkeit aufweist, die höher sind als die der Basis (80), und an die zweite Oberfläche (54b) angehaftet ist; ein flexibles Element (58), das eine Wärmeleitfähigkeit und eine Flexibilität aufweist, die höher sind als die der Basis (80), das auf dem starren Element (56) so gestapelt ist, dass es auf einer dem flexiblen Substrat (54) gegenüberliegenden Seite mit dem starren Element (56) in Kontakt ist, und das so angeordnet ist, dass es in Kontakt mit dem Befestigungselement (200) im befestigten Zustand ist; und ein Presselement (110), das das flexible Substrat (54) in dem befestigten Zustand gegen das Befestigungselement (200) presst.
Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Sensorelement (52, 94) mit der Anschlussfläche (82, 102) durch ein Lot verbunden ist.
Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Sensorelement (52, 94) eine Feuchtigkeit in der Nähe des Befestigungselements (200) erfasst.
Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anschlussfläche (82, 102) eine erste Anschlussfläche (82, 102) ist, und das flexible Substrat (54) ferner eine zweite Anschlussfläche (104) aufweist, die benachbart zu der ersten Oberfläche (54a) angeordnet ist, die Sensorvorrichtung (10) ferner aufweist: ein Feuchtigkeitserfassungselement (96), das elektrisch mit der zweiten Anschlussfläche (104) verbunden ist und eine Feuchtigkeit in der Nähe des Befestigungselements (200) erfasst.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das starre Element (56) aus einem Metallmaterial gefertigt ist, und das starre Element (56) elektrisch mit dem flexiblen Substrat (54) verbunden und auf ein vorbestimmtes Potential fixiert ist.
Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 5, ferner aufweisend: einen Kondensator (88), der beschränkt, dass das Potential des starren Elements (56) variiert und elektrisch mit dem flexiblen Substrat (54) und dem starren Element (56) verbunden ist.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das starre Element (56) ein Durchgangsloch (90) aufweist, das sich in einer Stapelrichtung des starren Elements (56) und des flexiblen Elements (58) erstreckt und an einer Position angeordnet ist, die dem flexiblen Element (58) in einer in der Stapelrichtung projizierten Ansicht entspricht, und ein Teil des flexiblen Elements (58) im befestigten Zustand in dem Durchgangsloch (90) angeordnet ist.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das starre Element (56) eine Kontaktfläche (56a) aufweist, die das flexible Element (58) kontaktiert, und die Kontaktfläche (56a) Vorsprünge und Vertiefungen aufweist.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das flexible Element (58) eine Oberfläche (58a) aufweist, die im befestigten Zustand mit dem Befestigungselement (200) in Kontakt ist, und die Oberfläche (58a) des flexiblen Elements (58), die in dem befestigten Zustand mit dem Befestigungselement (200) in Kontakt ist, eine Haftkraft aufweist, die geringer ist als die Haftkraft einer Oberfläche (58b) des flexiblen Elements (58), die mit dem starren Element (56) in Kontakt ist.
Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 9, wobei das flexible Element (58) eine erste Folie (58c), die an das starre Element (56) angehaftet ist, und eine zweite Folie (58d) aufweist, die an die erste Folie (58c) auf einer Seite gegenüber dem flexiblen Element (58) angehaftet ist und mit dem Befestigungselement (200) in dem befestigten Zustand in Kontakt ist, und die erste Folie (58c) eine Hafteigenschaft aufweist, die höher als die der zweiten Folie (58d) ist.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend: eine Leiterplatte (22), die eine höhere Steifigkeit als das flexible Substrat (54) aufweist und elektrisch mit dem flexiblen Substrat (54) verbunden ist; und eine elektronische Komponente (24, 30, 32, 42), die an der Leiterplatte (22) vorgesehen ist.
Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 11, wobei das Presselement (110) ein Gehäuse ist, in dem die Leiterplatte (22) untergebracht ist, und im befestigten Zustand an dem Befestigungselement (200) fixiert ist.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Befestigungselement (200) eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs ist.