JP2006297828A - 近接センサの製造方法および製造装置ならびに近接センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 剥離やひけの発生が防止され、かつ封止樹脂の充填が容易に行なえる近接センサの製造方法を提供する。
【解決手段】 検知コイル１２１を含む構成部品が内部に組み込まれた金属ケース１１１および樹脂ケース１１３からなるケース体の後端部に開口部を設け、この開口部を介してケース体内部に液状樹脂１８１を注入し、注入した液状樹脂１８１を加熱して硬化させることにより、ケース体内部を封止樹脂層１８０によって封止する。その際、ケース体内部に注入した液状樹脂１８１を、開口部が設けられたケース体の後端部とは反対側に位置するケース体の前端部から順に部分的に加熱して順次硬化させるとともに、この部分加熱時において、硬化に伴って生じる封止樹脂の体積収縮分に相当する量の液状樹脂１８１を開口部からケース体内部に常時供給する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ケース体内部が封止樹脂によって封止された近接センサの製造方法および製造装置に関し、また、ケース体内部が封止樹脂によって封止された近接センサに関する。

物体が接近したか否かを検知するセンサとして近接センサが知られている。近接センサは、コイルを共振回路要素とする発振回路を含んでおり、上記コイルに磁性体を含む物体が近付くことによって生じる発振回路の発振振幅の減少や発振の停止を検知することにより、物体の接近を非接触で検知するものである。

この種の近接センサは、様々な環境下で使用されるため、耐環境性（たとえば耐水性、耐振動性、耐環境温度性等）に優れた構造を採用することが必要である。このため、ケース体内部の隙間に液状樹脂を注入して硬化させることにより、ケース体内部に収容される各種構成部品を封止する封止構造が採用される場合が多い。完全な封止性能を得るためには、硬化後の樹脂によってケース体内部が隙間なく充填されることが必要である。しかしながら、ケース体内部には複雑な形状の空隙が多数存在するため、この空隙に液状樹脂を隙間なく充填して内部構成部品を完全に封止することはなかなか容易なことではない。

従来の近接センサの封止方法としては、たとえば特開平９−９２１０５号公報（特許文献１）に開示の封止方法や、特開平６−６０７６３号公報（特許文献２）に開示の封止方法が知られている。

上記特許文献１に開示の近接センサの封止方法は、コイルケースとケース体との間に迷路状の空気抜き通路を形成するとともに、液状樹脂の注入時においてケース体内部を減圧環境下に置くことで、ケース体内部の空気を上記空気抜き通路を介してケース体外部に吸引し、液状樹脂にてケース体内部を充填するものである。

また、上記特許文献２に開示の近接センサの封止方法は、図１８ないし図２０に示すように、前端部に検知コイル１１２１を含むコイル組立体１１２０が組み込まれたケース体１１１１の後端部にコード保持具１１１２を用いてコード１１５０を固定するとともに、このコード保持具１１１２に一体的に形成された漏斗形状の樹脂注入部１１１２ａ内に液状樹脂１１８１を一旦貯留した状態とし、この状態においてケース体１１１１内部を真空引きすることによって液状樹脂１１８１をケース体１１１１の内部に充填し、液状樹脂１１８１を硬化させて樹脂封止層１１８０を形成し、その後にコード保持具１１１２に設けられた樹脂注入部１１１２ａを切除するものである。
特開平９−９２１０５号公報 特開平６−６０７６３号公報

上述した近接センサの封止構造を実現するために用いられる封止樹脂としては、注入が容易に行なえかつ隙間なくケース体内部の空間が充填できるように非硬化状態（液状の状態）において低粘度であるものが好ましく、また、硬化状態において剥離やひけが発生しないように低膨張率であるものが好ましい。

低粘度の樹脂材料とするためには、樹脂材料中におけるフィラーの含有率を低く抑えることが必要である。しかしながら、フィラーの含有率を低く抑えた場合には逆に膨張率が高くなり、硬化状態において大きな熱応力が発生し、樹脂封止層に剥離やひけ（硬化時における樹脂材料の体積収縮によってケース体の内壁面との間に生じる隙間）が生じる。このため、歩留まりが極端に悪化してしまうおそれがある。また、硬化時に生じた熱応力の一部は、形成された樹脂封止層内に残留応力として蓄積し、製品の信頼性を低下させるおそれもある。これらを防止するためには、加圧環境下で液状樹脂を硬化させる必要があり、大型の生産設備が必要となって製造コストを圧迫することとなってしまう。

一方、低膨張率の樹脂材料とするためには、上記とは反対にフィラーの含有率を上げる必要があるが、このようにした場合には逆に粘度が上昇し、樹脂材料の流動性が大幅に低下することとなる。そのため、常圧での充填が非常に困難となり、減圧または加圧による樹脂材料の注入が必要となる。したがって、上述の減圧および加圧環境を実現するために大型の生産設備が必要となり、製造コストを圧迫することとなってしまう。

このように、低粘度の要求と低膨張率の要求とを同時に満たす樹脂材料は従来存在せず、近接センサの使用環境等と考慮して、低粘度かまたは低膨張率のいずれか一方が優先されて樹脂材料の選定が行なわれているのが現状である。

なお、比較的低粘度でかつ低膨張率である樹脂材料として、半導体チップの実装等に用いられるアンダーフィル用のエポキシ樹脂が知られている。しかしながら、このようなアンダーフィル用のエポキシ樹脂は非常に高価であり、非常に多くの量を必要とする樹脂封止層の材料としては製造コストの観点から必ずしも好適な材料とは言えない。また、このような比較的低粘度で低膨張率のアンダーフィル用のエポキシ樹脂は通常１液性であるため、０℃以下の低温保管が必要であり、低温保管設備が別途必要になるという問題も有している。

したがって、本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたものであり、剥離やひけの発生が防止され、かつ封止樹脂の充填が容易に行なえる近接センサの製造方法ならびに製造装置を提供することを目的とする。また、あわせて、剥離やひけの発生が生じず、安価に製作が可能な近接センサを提供することを目的とする。

本発明に基づく近接センサの製造方法は、検知コイルを含む構成部品が内部に組み込まれたケース体の後端部に開口部を設け、この開口部を介して上記ケース体内部に液状樹脂を注入し、注入した液状樹脂を加熱して硬化させることにより、ケース体内部を封止樹脂によって封止してなる近接センサの製造方法であって、上記ケース体内部に注入した液状樹脂を、上記開口部が設けられた上記ケース体の後端部とは反対側に位置する上記ケース体の前端部から順に部分的に加熱して順次硬化させるとともに、この部分加熱時において、硬化に伴って生じる封止樹脂の体積収縮分に相当する量の液状樹脂を上記開口部から上記ケース体内部に供給することとしたものである。

上記本発明に基づく近接センサの製造方法にあっては、上記部分加熱時において、上記ケース体内部に注入した液状樹脂の非加熱対象部分の温度が硬化温度以上の温度に上昇することを防止すべく、上記非加熱対象部分を冷却することが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサの製造方法にあっては、上記ケース体の外側に上記開口部に通ずる樹脂溜まり部を設け、この樹脂溜まり部に液状樹脂を充填し、上記ケース体の前端部が低所にかつ上記ケース体の後端部が高所に位置するように上記ケース体を位置決めして配置し、この状態において上記部分加熱を行なうことにより、上記樹脂溜まり部に充填した液状樹脂が重力によって上記ケース体内部に供給されるようにすることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサの製造方法にあっては、上記ケース体の外側に上記開口部に通ずる樹脂溜まり部を設け、この樹脂溜まり部に液状樹脂を充填し、上記部分加熱時において、上記ケース体の後端部から前端部に向けて遠心力を印加することにより、この遠心力によって上記樹脂溜まり部に充填した液状樹脂が上記ケース体内部に供給されるようにすることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサの製造方法にあっては、上記樹脂溜まり部に充填した液状樹脂を硬化温度を超えない温度に加熱し、その粘度を低減しつつ上記ケース体内部に供給することとすることが好ましい。

上記本発明に基づく近接センサの製造方法にあっては、上記封止樹脂がこの封止樹脂の全成分に対する割合が６０重量％〜７０重量％である球状のフィラーを含有するエポキシ樹脂であることが好ましく、その場合に、上記フィラーが、粒径が５μｍ〜３５μｍで全フィラー成分に対する割合が７０重量％〜９０重量％である大径フィラーと、粒径が０．１μｍ〜１．０μｍで全フィラー成分に対する割合が残りの３０重量％〜１０重量％である小径フィラーとを含んでいることが好ましい。

本発明に基づく近接センサの製造装置は、検知コイルを含む構成部品が内部に組み込まれたケース体の後端部に開口部を設け、この開口部を介して上記ケース体内部に液状樹脂を注入し、注入した液状樹脂を加熱して硬化させることにより、ケース体内部を封止樹脂によって封止してなる近接センサの製造装置であって、上記ケース体内部に注入された液状樹脂を、上記開口部が設けられた上記ケース体の後端部とは反対側に位置する上記ケース体の前端部から順に部分的に加熱して順次硬化させる部分加熱手段を備えるものである。

上記本発明に基づく近接センサの製造装置にあっては、上記部分加熱手段が上記近接センサのケース体に接触する加熱ブロックを含んでいることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサの製造装置にあっては、上記部分加熱時において、上記ケース体内部に注入された液状樹脂の非加熱対象部分の温度が硬化温度以上の温度に上昇することを防止すべく、上記非加熱対象部分を冷却する冷却手段をさらに備えていることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサの製造装置にあっては、上記近接センサが上記ケース体の外側に上記開口部に通ずる樹脂溜まり部を有している場合に、上記樹脂溜まり部に充填された液状樹脂を硬化温度を超えない温度に加熱する補助加熱手段をさらに備えていることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサの製造装置にあっては、上記ケース体の後端部から前端部に向けて遠心力を印加させる遠心力印加機構をさらに備えていることが好ましい。

本発明に基づく近接センサは、検知コイルを含む構成部品が内部に組み込まれたケース体に開口部を設け、この開口部を介して上記ケース体内部に液状樹脂を注入し、注入した液状樹脂を加熱して硬化させることにより、ケース体内部を封止樹脂によって封止してなるものであって、上記封止樹脂が、この封止樹脂の全成分に対する割合が６０重量％〜７０重量％である球状のフィラーを含有するエポキシ樹脂であり、上記フィラーが、粒径が５μｍ〜３５μｍで全フィラー成分に対する割合が７０重量％〜９０重量％である大径フィラーと、粒径が０．１μｍ〜１．０μｍで全フィラー成分に対する割合が残りの３０重量％〜１０重量％である小径フィラーとを含んでいるものである。

本発明によれば、樹脂封止時において樹脂封止層に剥離やひけの発生が生じ難くなるため、高い歩留まりで耐環境性に優れた近接センサを安価に製作することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における近接センサの組付構造を示す分解斜視図である。また、図２は、本実施の形態における近接センサの内部構造を示す模式断面図である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態における近接センサについて説明する。

図１および図２に示すように、本実施の形態における近接センサ１００Ａは、略円柱状の外形を有しており、円筒状のケース体１１０と、ケース体１１０の内部においてケース体１１０の前端部に取付けられた検知部組立体１２０と、ケース体１１０の内部においてケース体１１０の後端部に取付けられた出力部組立体１３０とを主に備えている。検知部組立体１２０は、検知コイル１２１、フェライトコア１２２、コイルケース１２３、検知回路基板１２４および一次注型樹脂封止層１２５などを含んでいる。ここで、一次注型樹脂封止層１２５は、検知コイル１２１およびフェライトコア１２２からなるコイル組立体と、このコイル組立体に接続された検知回路基板１２４とを、コイルケース１２３の内部において固定するための部材であり、液状樹脂をコイルケース１２３内に充填して硬化させることによって形成される層である。この一次注型樹脂封止層１２５は、たとえばエポキシ樹脂によって形成される。また、出力部組立体１３０は、出力回路基板１３１を含んでいる。

ケース体１１０の前端部に取付けられた検知部組立体１２０の検知回路基板１２４と、ケース体１１０の後端部に取付けられた出力部組立体１３０の出力回路基板１３１とは、これら回路基板に形成された回路を電気的に接続する接続部材であるフレキシブル配線基板１４０によって接続されている。

ケース体１１０は、金属ケース１１１と樹脂ケース１１３とを含んでおり、金属ケース１１１の後方端に樹脂ケース１１３を圧入することによって構成されている。樹脂ケース１１３の後端面にはスリットが形成されており、このスリットを貫通するように出力回路基板１３１の後端部が挿通配置されている。ケース体１１０の外方に位置する部分の出力回路基板１３１には、コード１５０の端子が半田付けによって接合されている。ケース体１１０の後端部には、出力回路基板１３１とコード１５０との半田接合部を覆うように、インサート成形によってコードプロテクタ１６０が設けられている。

金属ケース１１１および樹脂ケース１１３からなるケース体１１０の内部の空間は、二次注型樹脂封止層１８０によって封止されている。ここで、二次注型樹脂封止層１８０は、ケース体１１０の内部の空間を気密かつ水密に封止するとともにケース体１１０の内部に組み込まれた各種構成部品（回路基板や回路基板に実装された電子部品、配線部材等）を保護するための層であり、ケース体１１０の内部に液状樹脂を注入して硬化させることによって形成される層である。本実施の形態における近接センサ１００Ａにおいては、この二次注型樹脂封止層１８０が、後述する成分のエポキシ樹脂によって形成されている。

検知回路基板１２４には、検知コイル１２１を共振回路要素とする発振回路と、発振回路の発振振幅を閾値と比較して２値化する弁別回路とが設けられている。このため、近接センサ１００Ａは、磁性体を含む物体が検知コイル１２１に接近することに伴って生じる発振回路の発振振幅の減少や発振の停止を検知することにより、物体の接近の検知を可能とするものである。出力回路基板１３１には、弁別回路の出力を所定の仕様の電圧出力または電流出力に変換する出力回路が設けられており、その出力は、コード１５０を介して外部へと導出される。また、出力回路基板１３１には、コード１５０を介して外部から導入される電力を所定の電源仕様に変換して検知回路基板１２４に出力する電源回路も設けられている。

本実施の形態における近接センサ１００Ａにおいては、ケース体１１０の内部を封止する二次注型樹脂封止層１８０が、非硬化状態（液状の状態）において低粘度であるとともに低膨張率であるエポキシ樹脂によって形成されている。より具体的には、下記の表１において実施例として示す樹脂材料にて形成されている。なお、表１においては、比較のために、従来の樹脂材料を従来例１および従来例２として示している。ここで、従来例１として示す樹脂材料は、従来の高粘度の一般的なエポキシ樹脂の一例であり、従来例２として示す樹脂材料は、従来のアンダーフィル用のエポキシ樹脂の一例である。

上記表１に示すように、本実施の形態において二次注型樹脂封止層１８０の形成に用いられる樹脂材料は、封止樹脂の全成分に対する含有率が６０重量％〜７０重量％である球状のフィラーを含むエポキシ樹脂である。ここで、フィラーは、一般的な無機フィラーであるガラスフィラーであることが好ましく、粒径が５μｍ〜３５μｍで全フィラー成分に対する配合率が７０重量％〜９０重量％である大径フィラーと、粒径が０．１μｍ〜１．０μｍで全フィラー成分に対する配合率が残りの３０重量％〜１０重量％である小径フィラーとを含んでいる。大径フィラーの平均粒径は概ね２０μｍであり、小径フィラーの平均粒径は概ね０．５μｍである。

図３は、本実施の形態において二次注型樹脂封止層の形成に用いられる樹脂材料のフィラーの分散状態を示す模式図である。図３に示すように、本実施の形態において二次注型樹脂封止層１８０の形成に用いられる樹脂材料は、ＢＰＦ型エポキシ樹脂１９１中に分散された大径フィラー１９２の隙間を充填するように小径フィラー１９３が分散している。上述のように大径フィラー１９２および小径フィラー１９３はいずれも球状に形状が統一されているため、液状の状態においても高い流動性（すなわち低粘度）が実現され、従来例１として示す従来のエポキシ樹脂よりも低粘度であり、従来例２として示す従来のアンダーフィル用のエポキシ樹脂と同等程度にまで改善されている。一方、膨張係数も従来例１として示す従来のエポキシ樹脂と同等程度に維持されており、硬化後の弾性率も比較的小さく抑えられている。

このような従来に比して安価で低粘度かつ低膨張率の樹脂材料を用いて二次注型樹脂封止層１８０を形成することにより、液状の封止樹脂の注入工程において注入が容易に行なえるとともに隙間なくケース体内部の空間が充填できるようになり、また硬化状態において剥離やひけが発生しないようになる。そのため、従来必要であった加圧設備や減圧設備等の大型の生産設備が必要なくなり、ディスペンサ等によって簡単に封止樹脂の注入が常圧環境下で行なえるようになるとともに、常圧環境下において硬化工程を実施することができるようになる。そのため製造コストを安価に維持することが可能になる。したがって、耐環境性に優れた近接センサを安価に製作することが可能となる。なお、上述の本実施の形態における樹脂材料は１液性ではあるが室温での保管が可能であるため、特に低温にて保管する必要がなく、低温保管設備を必要とせず、また取扱い性にも優れたものとなる。

図４は、本実施の形態における近接センサの製造方法を説明するためのブロック図であり、図５ないし図８は、本実施の形態における近接センサの製造過程を示す模式図である。以下においては、これらの図を参照して、本実施の形態における近接センサの製造方法および製造装置について説明する。

まず、図４に示すように、ステップＳ１０１において、検知部組立体１２０の組立てを行なう。具体的には、検知コイル１２１、フェライトコア１２２、コイルケース１２３および必要部品が実装されることにより発振回路等が形成された検知回路基板１２４を準備し、コイルケース１２３にエポキシ樹脂を充填し、その中に、検知コイル１２１、フェライトコア１２２および検知回路基板１２４が組み立てられた組立途中品を配置し、エポキシ樹脂を硬化させることでこれら部品を一体化し、検知部組立体１２０を製作する。

次に、図４に示すように、ステップＳ１０２において、出力部組立体１３０の組立てを行なう。具体的には、リジッド配線基板に必要部品を実装することにより、出力回路等が形成された出力回路基板１３１を製作する。

次に、図４に示すように、ステップＳ１０３において、検知回路基板１２４と出力回路基板１３１とをフレキシブル配線基板１４０によって接続する。具体的には、接続部材として所定の長さのフレキシブル配線基板１４０を準備し、検知回路基板１２４の後方端および出力回路基板１３１の前方端に設けられた半田接合用電極と、準備したフレキシブル配線基板の両端部に位置する導体パターンとを熱圧着により半田付けにて接合する。

次に、図４に示すように、ステップＳ１０４において、検知部組立体１２０、出力部組立体１３０およびフレキシブル配線基板１４０からなる生産途中品に対するケース体１１０の取付けを行う。具体的には、まず、金属ケース１１１の後端部に後述する樹脂溜まり部１１４（図５参照）が一体的に形成された樹脂枠１１２を圧入することによってケース体１１０を製作し、上記ステップＳ１０３にて製作した生産途中品の前方端側の端面が下方を向くように生産途中品を直立させ、この直立させた生産途中品に対してケース体１１０を上方から嵌め込む。この際、コイルケース１２３に対してケース体１１０の前方端が外挿されるようにするとともに、出力回路基板１３１がケース体１１０の後端面に設けられたスリットを貫通するようにする。

次に、図４に示すように、ステップＳ１０５において、ケース体１１０の内部に液状の二次注型封止樹脂の注入を行なう。具体的には、図５に示すように、ディスペンサ２００を用いて上述のエポキシ樹脂からなる液状の二次注型封止樹脂１８１の注入を行なう。ここで、図５に示すように、ケース体１１０の一部を構成する樹脂ケース１１３を含む樹脂枠１１２は、金属ケース１１１に圧入される部分の後端側に一対の樹脂溜まり部１１４を有している。この樹脂溜まり部１１４は、それぞれケース体１１０の後端部に設けられた一対の開口部に通じており、この樹脂溜まり部１１４の一方を介して二次注型封止樹脂１８１のケース体１１０内部への注入が行なわれる。なお、注入時においては、上述の一対の開口部の一方が樹脂注入口として機能し、他方がケース体１１０内部の空気をケース体１１０の外部に排気する排気口として機能する。

上述のように、本実施の形態において使用される二次注型封止樹脂１８１は非硬化状態において低粘度であるため、常圧環境下においてディスペンサ２００を用いて注入した場合にも、図５に示すようにケース体１１０の内部の空間の隅々にまで充填されることになる。ここで、液状の二次注型封止樹脂１８１は、ケース体１１０の内部の空間が完全に充填される量のみ注入するのでなく、樹脂枠１１２の一対の樹脂溜まり部１１４に余剰の二次注型封止樹脂１８１が充填される量だけ注入する。なお、必要に応じて上記二次注型封止樹脂１８１の注入後において脱気処理を行なってもよい。

次に、図４に示すように、ステップＳ１０６において、ケース体１１０の内部に注入された液状の二次注型封止樹脂１８１の硬化を行なう。本実施の形態における近接センサの製造方法にあっては、この二次注型封止樹脂１８１の硬化を部分加熱によって行なう。

具体的には、まず、図６（Ａ）に示すように、近接センサ１００Ａのケース体１１０の前端部分Ａを受入れ可能な凹部を有する加熱ブロック２１０Ａを準備し、この加熱ブロック２１０Ａにケース体１１０の前端部分Ａを差し込み、ケース体１１０の前端部分Ａと加熱ブロック２１０Ａとを接触させ、熱伝導によってケース体１１０の内部に充填された液状の二次注型封止樹脂１８１を加熱する。この際、ケース体１１０の前端部が低所にかつケース体１１０の後端部が高所に位置するように、ケース体１１０を位置決めしてセットする。これにより、加熱ブロック２１０Ａに差し込まれた部分に位置する二次注型封止樹脂１８１が硬化温度以上に加熱され、硬化して二次注型樹脂封止層１８０が形成される。なお、この加熱の際には、硬化に伴う二次注型封止樹脂１８１の体積収縮が生じるが、この体積収縮によって生じる隙間には、ケース体１１０の前端部分Ａよりも上方に位置するケース体１１０の中間部分Ｂ、後端部分Ｃおよび樹脂溜まり部１１４に充填された液状の二次注型封止樹脂１８１が重力の作用によって常時補給されることになり、隙間なくかつ熱応力が緩和された状態でケース体１１０の前端部分Ａにおいて二次注型樹脂封止層１８０が形成されることになる。

次に、図６（Ｂ）に示すように、近接センサ１００Ａのケース体１１０の前端部分Ａおよび中間部分Ｂを受入れ可能な凹部を有する加熱ブロック２１０Ｂを準備し、この加熱ブロック２１０Ｂにケース体１１０の前端部分Ａおよび中間部分Ｂを差し込み、ケース体１１０の前端部分Ａおよび中間部分Ｂと加熱ブロック２１０Ｂとを接触させ、熱伝導によってケース体１１０の内部に充填された液状の二次注型封止樹脂１８１を加熱する。これにより、加熱ブロック２１０Ａに差し込まれた部分のうち、二次注型封止樹脂１８１の未硬化部分に相当する中間部分Ｂにおいて二次注型封止樹脂１８１が硬化温度以上に加熱され、硬化して二次注型樹脂封止層１８０が形成される。なお、この加熱の際にも、硬化に伴う二次注型封止樹脂１８１の体積収縮が生じるが、この体積収縮によって生じる隙間には、ケース体１１０の中間部分Ｂよりも上方に位置するケース体１１０の後端部分Ｃおよび樹脂溜まり部１１４に充填された液状の二次注型封止樹脂１８１が重力の作用によって常時補給されることになり、隙間なくかつ熱応力が緩和された状態でケース体１１０の中間部分Ｂにおいて二次注型樹脂封止層１８０が形成されることになる。

次に、図６（Ｃ）に示すように、近接センサ１００Ａの全体を収容可能な恒温槽２２０を準備し、この恒温槽２２０内に近接センサ１００Ａを投入し、ケース体１１０の内部に充填された液状の二次注型封止樹脂１８１を加熱する。これにより、二次注型封止樹脂１８１の未硬化部分に相当する後端部分Ｃおよび樹脂溜まり部１１４において二次注型封止樹脂１８１が硬化温度以上に加熱され、硬化して二次注型樹脂封止層１８０が形成される。以上により、ケース体１１０の内部の空間に剥離やひけが生じない状態で二次注型樹脂封止層１８０が前端部から後端部に向かって順次形成されることになる。

図９は、ケース体内部に注入された二次注型封止樹脂の上記部分加熱工程における温度履歴を示す図である。なお、図９中において示す曲線Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ図６（Ａ）ないし図６（Ｃ）において示すケース体１１０の先端部分Ａ、中間部分Ｂおよび後端部分Ｃの内部に注入された二次注型封止樹脂の温度履歴を示すものである。

図９に示すように、部分加熱の開始時刻である時刻ｔ₀において初期温度Ｔ₀であった各部分Ａ，Ｂ，Ｃは、時刻ｔ₁まで実施される第１加熱段階においてそれぞれ昇温され、先端部分Ａにおいては、二次注型封止樹脂の硬化温度Ｔ_Cよりも高い温度Ｔ₃に達する。このとき、直接加熱されていない非加熱対象部分である中間部分Ｂおよび後端部分Ｃにおいても熱伝導によって加熱が行なわれるため、それぞれの部分Ｂ，Ｃは、二次注型封止樹脂の硬化温度Ｔ_Cよりも低い温度Ｔ₂，Ｔ₁に達する。

先端部分Ａにおける二次注型封止樹脂の硬化が完了した時刻ｔ₁において部分加熱は第２加熱段階に移行し、時刻ｔ₂までの間この第２加熱段階が実施される。この第２加熱段階においては、中間部分Ｂが二次注型封止樹脂の硬化温度Ｔ_Cよりも高い温度Ｔ₃に達し、先端部分Ａにおいては温度Ｔ₃が維持され、後端部分Ｃにおいては、二次注型封止樹脂の硬化温度Ｔ_Cよりも低い温度Ｔ₂に達する。

中間部分Ｂにおける二次注型封止樹脂の硬化が完了した時刻ｔ₂において部分加熱は第３加熱段階に移行し、時刻ｔ₃までの間この第３加熱段階が実施される。この第３加熱段階においては、後端部分Ｃが二次注型封止樹脂の硬化温度Ｔ_Cよりも高い温度Ｔ₃に達し、先端部分Ａおよび中間部分Ｂにおいては温度Ｔ₃が維持される。

以上のように、本実施の形態において採用する部分加熱工程においては、ケース体１１０の内部に充填される二次注型封止樹脂をケース体１１０先端部側から順に加熱し、その各部分における二次注型封止樹脂の温度を管理することによって二次注型封止樹脂をケース体１１０の先端部側から順次硬化させている。

なお、上記においては、ケース体１１０の後端部分Ｃにおける二次注型封止樹脂１８１の加熱・硬化工程を恒温槽２２０を用いて行なった場合を例示したが、ケース体１１０の前端部分Ａおよび中間部分Ｂと同様に、加熱ブロックにて行なうこととしてもよい。その際に、樹脂溜まり部１１４における二次注型封止樹脂１８１の加熱・硬化を行なわないようにすれば、ケース体１１０の後端部分Ｃにおける二次注型封止樹脂１８１の硬化に伴う体積収縮に対しても、樹脂溜まり部１１４に充填された液状の二次注型封止樹脂１８１が重力の作用によって常時補給されることになり、隙間なくかつ熱応力が緩和された状態でケース体１１０の後端部分Ｃにおいても二次注型樹脂封止層１８０が形成されることになる。

次に、図４に示すように、ステップＳ１０７において、樹脂枠１１２の樹脂溜まり部１１４の切除を行う。具体的には、図７に示すように、ケース体１１０の後端面、すなわち樹脂ケース１１３の後端面において樹脂ケース１１３から樹脂溜まり部１１４を切り離す。なお、樹脂溜まり部１１４の切除後においても、樹脂ケース１１３に設けられた開口部は、上述の二次注型樹脂封止層１８０によって閉塞されているため、ケース体１１０の気密および水密構造は維持される。

次に、図４に示すように、ステップＳ１０８において、出力回路基板１３１の半田接合用電極とコード１５０の端子との半田付けを行い、ステップＳ１０９において、ケース体１１０の後端部にコードプロテクタ１６０を形成する。具体的には、図８に示すように、出力回路基板１３１のケース体１１０外部への露出部分においてコード１５０を半田付けし、その後、所定の形状の金型をケース体１１０の後端部に取付け、この金型の内部に液状樹脂を注入して硬化させることにより、コードプロテクタ１６０をインサート成形する。この際、形成されるコードプロテクタ１６０によって半田接合部が覆われるようにする。以上により、図２に示す如くの近接センサが得られる。

以上のような近接センサの製造方法および製造装置を利用することにより、二次注型樹脂封止層に剥離やひけが生じることがなくなるため、耐環境性に優れた近接センサを歩留まりよく製造することが可能になる。また、二次注型樹脂封止層に内在する残留応力を大幅に緩和することが可能になるため、高信頼性の近接センサとすることができる。さらには、従来必要であった減圧および加圧環境を実現するための大型の生産設備が不要となり、安価に耐環境性に優れた近接センサを製造することができる。

図１０ないし図１２は、本実施の形態における近接センサの製造装置の変形例１ないし３を示す模式図である。以下においては、これらの図を参照して、上述の図６に示す近接センサの製造装置の変形例について説明する。

図１０に示す変形例１に係る近接センサの製造装置は、部分加熱工程において使用される加熱ブロックの形状において図６に示す近接センサの製造装置とその構成が異なる。上述の実施の形態１における近接センサの製造装置においては、第１加熱段階と第２加熱段階において別の加熱ブロック２１０Ａ，２１０Ｂを用いた場合を例示したが、本変形例に基づく近接センサの製造装置においては、第１加熱段階において使用した加熱ブロック２１０Ａを第２加熱段階においても使用する構成としている。そして、第２加熱段階においては、ケース体１１０の中間部分Ｂを覆う中空部を有する加熱ブロック２１０Ｃを上述の加熱ブロック２１０Ａの上方に継ぎ足すことにより、ケース体１１０の中間部分Ｂの加熱を実現している。

また、図１１に示す変形例２に係る近接センサの製造装置は、部分加熱工程において使用される加熱ブロックの形状において図６に示す近接センサの製造装置とその構成が異なる。具体的には、中空部を有するシリンダ状の加熱ブロック２１０Ｄと、上記中空部内を上下方向に昇降するピストン状の加熱ブロック２１０Ｅとによって加熱ブロックを構成し、加熱ブロック２１０Ｄの中空部に近接センサ１００Ａを嵌め込み、上記ピストン状の加熱ブロック２１０Ｅを昇降させることによってケース体１１０に対する加熱領域の変更を実現している。

また、図１２に示す変形例３に係る近接センサの製造装置は、部分加熱工程において使用される加熱ブロックの形状において図６に示す近接センサの製造装置とその構成が異なる。具体的には、中空部を有しかつ上下方向に昇降可能な加熱ブロック２１０Ｅによって加熱ブロックを構成し、中空部に近接センサ１００Ａを嵌め込み、加熱ブロック２１０Ｅを昇降させることによってケース体１１０に対する加熱領域の変更を実現している。

以上のように、部分加熱を実現する部分加熱手段としては、種々の構成のものが適用可能であり、上述の如くの加熱ブロックを用いたもの以外にも、様々な加熱手段が利用可能である。

（実施の形態２）
図１３は、本発明の実施の形態２における近接センサの製造方法の部分加熱工程を示す模式図である。以下においては、図１３を参照して、本発明の実施の形態２における近接センサの製造方法および製造装置について説明する。なお、本実施の形態における近接センサの製造方法および製造装置は、上述の実施の形態１における近接センサの製造方法および製造装置と類似するものであり、図中同一の部分については同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態における近接センサの製造方法は、上述の実施の形態１における近接センサの製造方法と異なり、部分加熱工程において非加熱対象部分に対応する位置のケース体１１０に冷却風を当てて二次注型封止樹脂１８１の非加熱対象部分を冷却するものである。したがって、図１３に示すように、本実施の形態における近接センサの製造装置は、冷却手段としての送風ファン２３０を備えている。

より具体的には、図１３（Ａ）に示す第１加熱段階において、非加熱対象部分であるケース体１１０の中間部分Ｂ、後端部分Ｃに加え、樹脂溜まり部１１４に、送風ファン２３０によって冷却風を吹き付けるとともに、図１３（Ｂ）に示す第２加熱段階において、非加熱対象部分であるケース体１１０の後端部分Ｃに加え、樹脂溜まり部１１４に、送風ファン２３０によって冷却風を吹き付けている。これは、非加熱対象部分の二次注型封止樹脂１８１が熱伝導によって硬化温度以上に昇温されて硬化することを防止するものであり、二次注型封止樹脂１８１の熱伝達率やケース体１１０の熱伝達率あるいは内部構成部品の熱伝達率が良好である場合等に実施するものである。

以上の如くの近接センサの製造方法および製造装置を用いることにより、近接センサを構成する各部品が高熱伝導性の部品にて構成されている場合にも、特定の段階の部分加熱時において硬化を予定していない非加熱対象部分における二次注型封止樹脂の硬化を防止することができるため、確実に部分加熱および段階的な硬化が実現されるようになる。

（実施の形態３）
図１４は、本発明の実施の形態３における近接センサの製造方法の部分加熱工程を示す模式図である。以下においては、図１４を参照して、本発明の実施の形態３における近接センサの製造方法および製造装置について説明する。なお、本実施の形態における近接センサの製造方法および製造装置は、上述の実施の形態２における近接センサの製造方法および製造装置と類似するものであり、図中同一の部分については同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態における近接センサの製造方法は、上述の実施の形態２における近接センサの製造方法と異なり、部分加熱工程において樹脂溜まり部１１４に充填されている液状の二次注型封止樹脂１８１を硬化温度を超えない温度に加熱するものである。したがって、図１４に示すように、本実施の形態における近接センサの製造装置は、非加熱対象部分を冷却する冷却手段としての送風ファン２３０とは別に、樹脂溜まり部１１４を加熱する補助加熱手段としての温風ファン２４０を備えている。

より具体的には、図１４（Ａ）に示す第１加熱段階において、非加熱対象部分であるケース体１１０の中間部分Ｂおよび後端部分Ｃに送風ファン２３０によって冷却風を吹き付けるとともに、樹脂溜まり部１１４に温風ファン２４０によって温風を吹き付けている。また、図１４（Ｂ）に示す第２加熱段階において、非加熱対象部分であるケース体１１０の後端部分Ｃに送風ファン２３０によって冷却風を吹き付けるとともに、樹脂溜まり部１１４に温風ファン２４０によって温風を吹き付けている。これは、樹脂溜まり部１１４に充填されている二次注型封止樹脂１８１を硬化温度を超えない範囲で加熱することにより、樹脂溜まり部１１４に充填された二次注型封止樹脂１８１の粘度を低減するためのものである。

以上の如くの近接センサの製造方法および製造装置を用いることにより、ケース体１１０内部に注入された二次注型封止樹脂１８１の体積収縮に伴う樹脂溜まり部１１４からの二次注型封止樹脂１８１の供給の促進が図られ、スムーズな二次注型封止樹脂１８１の補給が実現されるようになる。なお、このような構成を採用する必要が生じる場合としては、たとえば送風ファン２３０による過度の冷却が生じた場合や二次注型封止樹脂１８１の粘度が比較的高い場合あるいは雰囲気温度が比較的低い場合等が考えられる。

（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４における近接センサの製造方法の部分加熱工程を示す模式図であり、図１６は、図１５に示す部分加熱装置の近接センサの保持部の構造を示す拡大断面図である。以下においては、図１５および図１６を参照して、本発明の実施の形態４における近接センサの製造方法および製造装置について説明する。なお、本実施の形態における近接センサの製造方法および製造装置は、上述の実施の形態１における近接センサの製造方法および製造装置と類似するものであり、図中同一の部分については同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態における近接センサの製造方法は、ケース体１１０の後端部から先端部に向けて遠心力を印加することにより、この遠心力にて樹脂溜まり部１１４に充填された液状の二次注型封止樹脂１８１をケース体１１０の内部に供給するものである。そのため、図１５に示すように、部分加熱装置２５０は、遠心力印加機構を備えている。具体的には、部分加熱装置２５０は、遠心力印加機構として、モータが内蔵された支持台２５１と、このモータに連結され、支持台２５１によって支持された回転ロッド２５２と、当該回転ロッド２５２に直交するように取付けられたアーム部２５３と、アーム部の先端に取付けられ、近接センサ１００Ａが装着される保持部２５６とを備えている。

保持部２５６は、内部に加熱ブロック２１０Ａを有する箱状の部材からなり、その開口部に蓋体２５７が着脱自在に取付けられる。保持部２５６は、アーム部２５３に回転自在に軸支される軸部２５６ａを有している。ケース体１１０の内部に液状の二次注型封止樹脂１８１が注入された近接センサ１００Ａは、保持部２５６内に設けられた加熱ブロック２１０Ａにセットされる。

そして、加熱ブロック２１０Ａを用いた部分加熱時においては、上述のモータを駆動することによって保持部２５６を回転ロッド２５２の軸線を中心に回転させ、これによって保持部２５６内にセットされた近接センサ１００Ａの先端部から後端部に向けて遠心力を印加する。

以上において説明した本実施の形態における近接センサの製造方法および製造装置を用いることにより、樹脂溜まり部１１４に充填された液状の二次注型封止樹脂１８１が重力の作用によって常時ケース体１１０内に補給されることになり、隙間なくかつ熱応力が緩和された状態でケース体１１０の前端部分Ａにおいて二次注型樹脂封止層１８０が形成されることになる。なお、上記において説明した部分加熱工程は、上述の実施の形態１における第１加熱段階に相当するものであり、第２加熱段階においては、ケース体１１０の中間部分Ｂを加熱可能な加熱ブロックが内蔵された保持部に近接センサ１００Ａをセットすることによって行われる。

以上において説明した本発明の実施の形態１ないし４においては、部分加熱工程として、近接センサを先端部分、中間部分および後端部分の３段階に分けて加熱する構成を採用した場合を例示して説明を行なったが、本発明はこのように構成した場合に限定されるものではなく、少なくとも複数回に分けて封止樹脂を部分加熱・硬化させるものであればどのような構成を採用してもよい。

また、図１７に示す近接センサ１００Ｂのように、回路基板の電子部品が実装される部分に予めシリコン樹脂やポリウレタン樹脂等の保護層１７０を設けることにより、この保護層１７０によって二次注型樹脂封止層１８０の形成時に電子部品に加わる熱応力を緩和するように構成することも可能である。

なお、上述の実施の形態１ないし４において示す近接センサ１００Ａは、いずれも表１に示す如くの組成のものを使用した場合を例示したものであるが、封止樹脂としては他の組成のものを適用することも当然に可能であり、制約を受けるものではない。

このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の実施の形態１における近接センサの組付構造を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１における近接センサの内部構造を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態１において二次注型樹脂封止層の形成に用いられる樹脂材料のフィラーの分散状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における近接センサの製造方法を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態１における近接センサの製造過程を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における近接センサの製造過程を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における近接センサの製造過程を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における近接センサの製造過程を示す模式図である。 図６に示す部分加熱工程において、ケース体内部に注入された二次注型封止樹脂の各部における温度履歴を示す図である。 本発明の実施の形態１における近接センサの製造装置の変形例１を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における近接センサの製造装置の変形例２を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における近接センサの製造装置の変形例３を示す模式図である。 本発明の実施の形態２における近接センサの製造方法の部分加熱工程を示す模式図である。 本発明の実施の形態３における近接センサの製造方法の部分加熱工程を示す模式図である。 本発明の実施の形態４における近接センサの製造方法の部分加熱工程を示す模式図である。 図１５に示す部分加熱装置の近接センサの保持部の構造を示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態１における近接センサの変形例を示す図である。 従来例における近接センサの封止方法を説明するための模式断面図である。 従来例における近接センサの封止方法を説明するための模式断面図である。 従来例における近接センサの封止方法を説明するための模式断面図である。

符号の説明

１００Ａ，１００Ｂ 近接センサ、１１０ ケース体、１１１ 金属ケース、１１２ 樹脂枠、１１３ 樹脂ケース、１１４ 樹脂溜まり部、１２０ 検知部組立体、１２１ 検知コイル、１２２ フェライトコア、１２３ コイルケース、１２４ 検知回路基板、１２５ 一次注型樹脂封止層、１３０ 出力部組立体、１３１ 出力回路基板、１４０ フレキシブル配線基板、１５０ コード、１６０ コードプロテクタ、１７０ 保護層、１８０ 二次注型樹脂封止層、１８１ （液状の）二次注型封止樹脂、１９１ ＢＰＦ型エポキシ樹脂、１９２ 大径フィラー、１９３ 小径フィラー、２００ ディスペンサ、２１０Ａ〜２１０Ｆ 加熱ブロック、２２０ 恒温槽、２３０ 送風ファン、２４０ 温風ファン、２５０ 部分加熱装置、２５１ 支持台、２５２ 回転ロッド、２５３ アーム部、２５６ 保持部、２５６ａ 軸部、２５７ 蓋体。

Claims (12)

1. 検知コイルを含む構成部品が内部に組み込まれたケース体の後端部に開口部を設け、当該開口部を介して前記ケース体内部に液状樹脂を注入し、注入した液状樹脂を加熱して硬化させることにより、ケース体内部を封止樹脂によって封止してなる近接センサの製造方法であって、
   前記ケース体内部に注入した液状樹脂を、前記開口部が設けられた前記ケース体の後端部とは反対側に位置する前記ケース体の前端部から順に部分的に加熱して順次硬化させるとともに、当該部分加熱時において、硬化に伴って生じる封止樹脂の体積収縮分に相当する量の液状樹脂を前記開口部から前記ケース体内部に供給することとした、近接センサの製造方法。
2. 前記部分加熱時において、前記ケース体内部に注入した液状樹脂の非加熱対象部分の温度が硬化温度以上の温度に上昇することを防止すべく、前記非加熱対象部分を冷却することとした、請求項１に記載の近接センサの製造方法。
3. 前記ケース体の外側に前記開口部に通ずる樹脂溜まり部を設け、当該樹脂溜まり部に液状樹脂を充填し、前記ケース体の前端部が低所にかつ前記ケース体の後端部が高所に位置するように前記ケース体を位置決めして配置し、この状態において前記部分加熱を行なうことにより、前記樹脂溜まり部に充填した液状樹脂が重力によって前記ケース体内部に供給されるようにした、請求項１または２に記載の近接センサの製造方法。
4. 前記ケース体の外側に前記開口部に通ずる樹脂溜まり部を設け、当該樹脂溜まり部に液状樹脂を充填し、前記部分加熱時において、前記ケース体の後端部から前端部に向けて遠心力を印加することにより、当該遠心力によって前記樹脂溜まり部に充填した液状樹脂が前記ケース体内部に供給されるようにした、請求項１または２に記載の近接センサの製造方法。
5. 前記樹脂溜まり部に充填した液状樹脂を硬化温度を超えない温度に加熱しその粘度を低減しつつ前記ケース体内部に供給することとした、請求項３または４に記載の近接センサの製造方法。
6. 前記封止樹脂は、当該封止樹脂の全成分に対する割合が６０重量％〜７０重量％である球状のフィラーを含有するエポキシ樹脂であり、
   前記フィラーは、粒径が５μｍ〜３５μｍで全フィラー成分に対する割合が７０重量％〜９０重量％である大径フィラーと、粒径が０．１μｍ〜１．０μｍで全フィラー成分に対する割合が残りの３０重量％〜１０重量％である小径フィラーとを含んでいる、請求項１から５のいずれかに記載の近接センサの製造方法。
7. 検知コイルを含む構成部品が内部に組み込まれたケース体の後端部に開口部を設け、当該開口部を介して前記ケース体内部に液状樹脂を注入し、注入した液状樹脂を加熱して硬化させることにより、ケース体内部を封止樹脂によって封止してなる近接センサの製造装置であって、
   前記ケース体内部に注入された液状樹脂を、前記開口部が設けられた前記ケース体の後端部とは反対側に位置する前記ケース体の前端部から順に部分的に加熱して順次硬化させる部分加熱手段を備えた、近接センサの製造装置。
8. 前記部分加熱手段は、前記近接センサのケース体に接触する加熱ブロックを含む、請求項７に記載の近接センサの製造装置。
9. 前記部分加熱時において、前記ケース体内部に注入された液状樹脂の非加熱対象部分の温度が硬化温度以上の温度に上昇することを防止すべく、前記非加熱対象部分を冷却する冷却手段をさらに備えた、請求項７または８に記載の近接センサの製造装置。
10. 前記近接センサは、前記ケース体の外側に前記開口部に通ずる樹脂溜まり部を有し、
    前記樹脂溜まり部に充填された液状樹脂を硬化温度を超えない温度に加熱する補助加熱手段をさらに備えた、請求項７から９のいずれかに記載の近接センサの製造装置。
11. 前記ケース体の後端部から前端部に向けて遠心力を印加させる遠心力印加機構をさらに備えた、請求項７から１０のいずれかに記載の近接センサの製造装置。
12. 検知コイルを含む構成部品が内部に組み込まれたケース体に開口部を設け、当該開口部を介して前記ケース体内部に液状樹脂を注入し、注入した液状樹脂を加熱して硬化させることにより、ケース体内部を封止樹脂によって封止してなる近接センサであって、
    前記封止樹脂は、当該封止樹脂の全成分に対する割合が６０重量％〜７０重量％である球状のフィラーを含有するエポキシ樹脂であり、
    前記フィラーは、粒径が５μｍ〜３５μｍで全フィラー成分に対する割合が７０重量％〜９０重量％である大径フィラーと、粒径が０．１μｍ〜１．０μｍで全フィラー成分に対する割合が残りの３０重量％〜１０重量％である小径フィラーとを含んでいる、近接センサ。

Images