JP2006153474A

JP2006153474A - 圧力センサ装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2006153474A
Application number: JP2004340210A
Authority: JP
Inventors: Koji Takao; 浩二高尾
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】接着剤やポッティング樹脂材が、プリント基板に形成された圧力導入孔を塞ぐことを防ぐ。
【解決手段】プリント基板１２の上面であって、圧力センサ素子１０に形成された凹部に対応する位置に、スクリーン印刷によって絶縁性塗料を塗布して２本の線状の凸状印刷部１８を形成する。圧力センサ素子１０は、圧力感知部１６をプリント基板１２側にして、２本の線状の凸状印刷部１８によって作られた凹部に充填された接着剤２０によりプリント基板１２の上面に接着固定される。プリント基板１２上に形成された凸状印刷部１８によって接着剤２０やポッティング樹脂材は、圧力導入孔１４側に侵入することを妨げられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両におけるタイヤ空気圧の状態を監視して、異常を運転者に通知するためのタイヤ内圧警報装置に組み込まれる圧力センサ装置およびその製造方法に関するものである。

タイヤ内圧警報装置に組み込まれる従来の圧力センサ装置を図４に示す。圧力センサ装置は、圧力を感知する圧力センサ素子１０をプリント基板１２上に実装して構成される。プリント基板１２には、圧力センサ素子１０が実装される部分の中央近くに、圧力センサ素子１０の圧力感知部１６に圧力を導入するための圧力導入孔１４が形成されており、圧力センサ素子１０は、圧力感知部１６をプリント基板１２側にして、圧力センサ素子１０の凹部に充填された接着剤（シール剤）２８によりプリント基板１２の上面に接着固定されている。

また、圧力センサ装置は、通常タイヤ内部に装着して使用され、タイヤ内部の環境が高温、高湿状態になることから、圧力センサ装置を結露から保護するために、圧力センサ素子１０と、その周囲のプリント基板１２の上には、周知のポッティング処理によって樹脂材を滴下することによりポッティング樹脂部２２が形成されている。

圧力感知部１６は、圧力の変化を感知するためのダイヤフラムになっており、ダイヤフラムには歪ゲージが設けられている。外部雰囲気の圧力変化が圧力導入孔１４を介して圧力感知部１６に印加されると、ダイヤフラムが変形し、ゲージに歪が発生する。そして信号処理部（図示せず）において歪ケージの抵抗値の変化（電気信号）が取得され、圧力が測定される。

圧力センサ装置は、圧力センサ素子１０の裏面に設けられた凹部に接着剤を充填し、圧力センサ素子１０を反転してプリント基板の上に載せ、接着剤２８を硬化させて圧力センサ素子１０とプリント基板１２を接着することにより得られる。

しかしながら、従来の圧力センサ装置は、次のような問題点が指摘されている。第１の問題点は、圧力センサ素子とプリント基板とを接着固定する際に、接着剤が周囲に流れ出し、圧力センサ素子のリード端子を挿入するためにプリント基板に設けられたスルーホールにおいて、接着剤が、スルーホールに挿入されたリード端子とプリント基板との隙間に侵入し、リード端子やプリント基板と接着剤との熱膨張係数の差により半田クラックや半田剥離を生じたり、また、接着剤が圧力導入孔の周辺に流れ出して、圧力導入孔を塞いでしまうということである。

第２の問題点は、圧力センサ素子とプリント基板とを接着固定する際に、接着剤が周囲に流れ出すことにより、接着部分に隙間ができ、ポッティング処理の際に、ポッティング樹脂材が接着部分にできた隙間から圧力感知部側に流れ込んで、圧力導入孔を塞いでしまうということである。

第３の問題点は、プリント基板には圧力センサ素子の他にもいくつかの素子が実装され、圧力センサ素子以外の素子は、一般に、基板に接着剤を付着させ、この接着剤が付着された基板に素子を接合させて実装されるが、圧力センサ素子は、圧力センサ素子の裏面に設けられた凹部に接着剤を充填し、圧力センサ素子を反転してプリント基板に接着して実装されるため、圧力センサ素子以外の素子を実装する工程とは別の複雑な実装工程が必要となり、生産性が悪化するということである。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、接着剤が半田クラックや半田剥離を引き起こすことを防ぎ、また接着剤やポッティング樹脂材が圧力導入孔を塞ぐことを防ぎ、さらに素子をプリント基板上に実装する工程数を減らすことのできる圧力センサ装置およびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、圧力を導入するための圧力導入孔が形成されたプリント基板と、圧力導入孔から導入された圧力を感知する圧力感知部を有する圧力センサ素子とからなる圧力センサ装置において、プリント基板が、基板上面であって圧力センサ素子に形成された溝状の凹部に対応する位置に２本の線状の凸状印刷部を備え、圧力センサ素子が、圧力感知部をプリント基板側にして、２本の線状の凸状印刷部によって作られた凹部に充填された接着剤によりプリント基板の上面に接着固定されることを特徴とする。

また、本発明の圧力センサ装置は、圧力センサ素子と、その周囲のプリント基板の上に、ポッティング処理によって流動性の樹脂材を滴下し固化してポッティング樹脂部が形成されていることが好ましい。

また、凸状印刷部は、絶縁性塗料を塗布して形成されることが好ましく、凸状印刷部によって作られる凹部の幅は、圧力センサ素子に形成された凹部の幅よりも広いことが好ましく、凸状印刷部の高さは、０．０５〜０．１５ｍｍであることが好ましい。

また、接着剤は、絶縁性があり、粘度が高く、前記圧力センサ素子およびプリント基板と親和性のある接着剤であることが好ましい。

また、本発明は、圧力を導入するための圧力導入孔が形成されたプリント基板と、圧力導入孔から導入された圧力を感知する圧力感知部を有する圧力センサ素子とからなる圧力センサ装置の製造方法において、プリント基板の上面の圧力センサ素子が実装される部分に、圧力センサ素子の凹部に沿うように、絶縁性塗料を塗布して２本の線状の凸状印刷部を形成する工程と、２本の線状の前記凸状印刷部によって作られる凹部に接着剤を充填する工程と、凸状印刷部を位置合わせに用いてプリント基板の上に圧力センサ素子を載置し、接着剤を硬化させて圧力センサ素子とプリント基板とを接着する工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の圧力センサ装置の製造方法は、圧力センサ素子と、その周囲のプリント基板の上に、ポッティング処理によって流動性の樹脂材を滴下し固化してポッティング樹脂部を形成する工程を更に含むことが好ましい。

また、凸状印刷部によって作られる凹部の幅は、圧力センサ素子の凹部の幅よりも広いことが好ましく、凸状印刷部の高さは、０．０５〜０．１５ｍｍであることが好ましい。

本発明の圧力センサ装置は、圧力センサ素子とプリント基板を接着する部分の基板表面に凸状印刷部を設けており、さらに、圧力センサ素子に形成された溝状の凹部を、余分な接着剤をとどめるための接着剤溜まりとして用いているので、接着時に接着剤が凸状印刷部を乗り越えて圧力導入孔側に流れ出すことはない。したがって、接着剤が、スルーホールにおいて圧力センサ素子のリード端子とプリント基板との隙間に進入して、半田クラックや半田剥離を引き起こすことや、圧力導入孔を塞いでしまうことがない。

また、圧力センサ素子とプリント基板との接着部分に凸状印刷部を設けたので、ポッティング処理の際に、ポッティング樹脂材が、圧力感知部側に入り込むことができず、したがって、ポッティング樹脂材が、圧力導入孔を塞いでしまうことがない。

さらに、本発明の圧力センサ装置は、プリント基板上の２本の凸状印刷部によって作られる凹部に接着剤を充填し、プリント基板上に圧力センサ素子を載置し、接着剤を硬化させて圧力センサ素子とプリント基板とを接着するので、通常の素子を実装する工程と同じ工程で圧力センサ素子をプリント基板に実装することができる。したがって、圧力センサ装置を製造する工程数を減らすことができるので、生産性を向上させることができる。

また、スクリーン印刷によってプリント基板上に形成された線状の凸状印刷部は、圧力センサ素子を基板上に配置する際の位置合わせ用の目印として用いることができるので、実装作業が効率よく行えるようになり、生産性を向上させることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、タイヤ内圧警報装置に組み込まれる本発明の圧力センサ装置の断面図である。圧力センサ装置は、圧力を感知する圧力センサ素子１０をプリント基板１２上に実装して構成される。

プリント基板１２には、圧力センサ素子１０が実装される部分（実装部）の中央近くに、圧力センサ素子１０の圧力感知部１６に圧力を導入するための圧力導入孔１４が形成されている。圧力導入孔１４は、圧力導入孔１４から入ったゴミ、チリなどが、圧力感知部１６に直接付着しないようにするため、圧力センサ素子１０の圧力感知部１６と重ならない位置に形成される。

図２は、圧力センサ素子の基板側の平面図であり、図３は、プリント基板の実装面（基板表面）側の平面図である。プリント基板１２の上面には、圧力センサ素子１０に形成された溝状の凹部２４に対応する位置に、スクリーン印刷によってガラスペースト等の絶縁性塗料を塗布して２本の線状の凸状印刷部１８が形成されている。２本の線状の凸状印刷部１８は、圧力センサ素子１０の凹部２４に沿うように形成されており、２本の線状の凸状印刷部１８によって作られる凹部２６が圧力センサ素子１０の凹部２４と対応するようになっている。また、凸状印刷部１８によって作られる凹部２６の幅は、０．５〜１．５ｍｍで、圧力センサ素子１０の凹部２４の幅は、０．３〜１．２ｍｍであり、凹部２６の幅は、凹部２４の幅よりも、幾分広くなっている。

線状の凸状印刷部１８の高さは０．０５〜０．１５ｍｍ（好適には０．１ｍｍ）であり、幅は０．５〜１．５ｍｍである。凸状印刷部１８の長手方向に対して直交する方向の断面形状は、台形、半円形を含み、いずれの形状でもよい。なお、凸状印刷部１８は、絶縁性の樹脂材で構成されているので、プリント基板１２の表面に設けられた配線パターンを短絡することはない。

圧力センサ素子１０は、圧力感知部１６をプリント基板１２側にして、２本の線状の凸状印刷部１８によって作られた凹部２６に充填された接着剤（シール剤）２０によりプリント基板１２の上面に接着固定されている。圧力センサ素子１０の凹部２４は、余分な接着剤をとどめる接着剤溜まりとして用いられる。

接着剤（シール剤）２０には、絶縁性があり、粘度が高く、圧力センサ素子１０およびプリント基板１２と親和性のある接着剤が用いられる。接着剤は、常温硬化型のものが好ましく、また、エポキシ樹脂を含むことが好ましい。

また、圧力センサ素子１０は、外側がエポキシ樹脂で成形されており、プリント基板１２には、エポキシ基板、ガラスエポキシ基板が用いられる。

また、圧力センサ装置は、通常タイヤ内部に装着して使用され、タイヤ内部の環境が高温、高湿状態になることから、圧力センサ装置を結露から保護するために、圧力センサ素子１０と、その周囲のプリント基板１２の上には、周知のポッティング処理によってポッティング樹脂部２２が形成されている。ポッティング処理は、流動性の樹脂材を滴下して固化させるものであり、このポッティング処理によって形成されるポッティング樹脂部２２によってこの圧力センサ素子１０は、完全に覆われ、湿気もほぼ完全に遮断される。ポッティング処理に用いられる樹脂材としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタン等が挙げられる。

本発明の圧力センサ装置は、次のようにして作られる。まず、プリント基板１２の上面の圧力センサ素子１０が実装される部分（実装部）に、圧力センサ素子１０の凹部２４に沿うように、スクリーン印刷によって絶縁性塗料を塗布して、高さ０．０５〜０．１５ｍｍ、幅０．５〜１．５ｍｍ、断面がほぼ台形の２本の線状の凸状印刷部１８を形成する。

次に、２本の線状の凸状印刷部１８によって作られる凹部２６に、絶縁性があり、粘度が高く、圧力センサ素子１０およびプリント基板１２と親和性のある接着剤２０を充填する。このとき、接着剤２０は、その上部が凸状印刷部１８の上面から突出する状態まで充填される。

次に、線状の凸状印刷部１８を位置合わせに用いて、圧力センサ素子１０の凹部２４が、２本の凸状印刷部１８によって作られる凹部２６に対応するようにして、プリント基板１２の上に圧力センサ素子１０を載置し、続いて、接着剤２０を硬化させて圧力センサ素子１０とプリント基板１２とを接着する。接着の際に、余分な接着剤は、接着剤溜まりとしての凹部２４にとどまる。

最後に、圧力センサ素子１０と、その周囲のプリント基板１２の上に、周知のポッティング処理によって流動性の樹脂材を滴下し固化してポッティング樹脂部２２を形成する。

上述のように、本発明の圧力センサ装置は、接着部分の基板表面に凸状印刷部１８を設けており、さらに、圧力センサ素子１０に形成された凹部２４を、余分な接着剤をとどめるための接着剤溜まりとして用いているので、接着時に、接着剤２０が凸状印刷部１８の上面を乗り越えて圧力導入孔１４側に流れ出すことはない。したがって、接着剤２０が、スルーホールにおいて圧力センサ素子１０のリード端子とプリント基板１２との隙間に進入して、半田クラックや半田剥離を生じることや、圧力導入孔１４周辺まで流れ出して圧力導入孔１４を塞いでしまうことがない。

また、ポッティング処理の際に、ポッティング樹脂材が、圧力センサ素子１０とプリント基板１２の接着部分に設けられた凸状印刷部１８によって、圧力感知部１６側に侵入することを妨げられるので、ポッティング樹脂材が、圧力導入孔１４を塞いでしまうことがない。

さらに、本発明の圧力センサ装置は、プリント基板１２上の２本の凸状印刷部１８によって作られる凹部２６に接着剤２０を充填し、プリント基板１２の上に圧力センサ素子１０を載置し、接着剤２８を硬化させて圧力センサ素子１０とプリント基板１２とを接着するので、通常の素子を実装する工程と同じ工程で圧力センサ素子１０をプリント基板１２に実装することができる。したがって、圧力センサ装置を製造する工程数を減らすことができるので、生産性を向上させることができる。

また、スクリーン印刷によってプリント基板１２上に形成された線状の凸状印刷部１８は、圧力センサ素子１０を基板上に配置する際の位置合わせ用の目印として用いることができるので、実装作業が効率よく行えるようになり、生産性を向上させることができる。

タイヤ内圧警報装置に組み込まれる本発明の圧力センサ装置の断面図である。圧力センサ素子の基板側の平面図である。プリント基板の実装面（基板表面）側の平面図である。タイヤ内圧警報装置に組み込まれる従来の圧力センサ装置の断面図である。

符号の説明

１０圧力センサ素子
１２プリント基板
１４圧力導入孔
１６圧力感知部
１８凸状印刷部
２０，２８接着剤（シール剤）
２２ポッティング樹脂部
２４，２６凹部

Claims

圧力を導入するための圧力導入孔が形成されたプリント基板と、前記圧力導入孔から導入された圧力を感知する圧力感知部を有する圧力センサ素子とからなる圧力センサ装置において、
前記プリント基板は、基板上面であって前記圧力センサ素子に形成された溝状の凹部に対応する位置に２本の線状の凸状印刷部を備え、
前記圧力センサ素子は、前記圧力感知部をプリント基板側にして、前記２本の線状の凸状印刷部によって作られた凹部に充填された接着剤により前記プリント基板の上面に接着固定されることを特徴とする圧力センサ装置。
前記圧力センサ素子と、その周囲の前記プリント基板の上に、ポッティング処理によって流動性の樹脂材を滴下し固化してポッティング樹脂部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ装置。
前記凸状印刷部は、絶縁性塗料を塗布して形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ装置。
前記凸状印刷部によって作られる凹部の幅は、前記圧力センサ素子に形成された凹部の幅よりも広いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧力センサ装置。
前記凸状印刷部の高さは、０．０５〜０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧力センサ装置。
前記接着剤は、絶縁性があり、粘度が高く、前記圧力センサ素子およびプリント基板と親和性のある接着剤であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧力センサ装置。
圧力を導入するための圧力導入孔が形成されたプリント基板と、前記圧力導入孔から導入された圧力を感知する圧力感知部を有する圧力センサ素子とからなる圧力センサ装置の製造方法において、
前記プリント基板の上面の前記圧力センサ素子が実装される部分に、圧力センサ素子の凹部に沿うように、絶縁性塗料を塗布して２本の線状の凸状印刷部を形成する工程と、
２本の線状の前記凸状印刷部によって作られる凹部に接着剤を充填する工程と、
前記凸状印刷部を位置合わせに用いて前記プリント基板の上に前記圧力センサ素子を載置し、前記接着剤を硬化させて前記圧力センサ素子とプリント基板とを接着する工程と、
を含むことを特徴とする圧力センサ装置の製造方法。
前記圧力センサ素子と、その周囲の前記プリント基板の上に、ポッティング処理によって流動性の樹脂材を滴下し固化してポッティング樹脂部を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の圧力センサ装置の製造方法。
前記凸状印刷部によって作られる凹部の幅は、前記圧力センサ素子の凹部の幅よりも広いことを特徴とする請求項７または８に記載の圧力センサ装置の製造方法。
前記凸状印刷部の高さは、０．０５〜０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の圧力センサ装置の製造方法。
前記接着剤は、絶縁性があり、粘度が高く、前記圧力センサ素子およびプリント基板と親和性のある接着剤であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の圧力センサ装置の製造方法。