JP2010012633A - Ｉｃ一体成形品を生産する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充分な成形圧を印加することができると共に、モールドＩＣの耐圧能力を最大限に発揮させることが可能なＩＣ一体成形品を生産する方法を提供する。
【解決手段】同一方向へ延伸する複数のリード端子２２がワイヤーボンディングによりＩＣチップと接続され、リード端子２２のＩＣチップ側の端部と、ＩＣチップとが樹脂モールドされて構成されるモールドＩＣ２を内包して樹脂成形を行ってＩＣ一体成形品を生産する方法であって、モールドＩＣ２を金型内に設置する設置工程と、モールドＩＣ２のモールド部２１からリード端子２２の末端側へ樹脂材料Ｐ１を流して金型内に樹脂材料Ｐ１を充填する充填工程と、を有する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、モールドＩＣを内包して樹脂成形を行ってＩＣ一体成形品を生産する方法に関する。

車両の車輪速センサとして、ハブベアリングの端面などに配置されて、車輪の回転を検出する回転検出装置が知られている。このような回転検出装置は、樹脂製のセンサ本体にホールＩＣやＭＲＩＣなどの回転検出素子（センサ素子）を備えて構成される。センサ本体へのセンサ素子の組み付け構造として、モールドＩＣとして構成されたセンサ素子を樹脂により覆い隠すことによって、当該モールドＩＣをセンサ本体に固定する構造が知られている。具体的には、モールドＩＣを覆うようにして樹脂成形を行うことによって、モールドＩＣと一体化されたセンサ本体が形成される。

特開２００５−１７２５７３号公報（特許文献１）には、モールドＩＣが挿入されるハウジング内に樹脂を充填させて、ハウジング内においてモールドＩＣが固定される回転検出装置が示されている。ハウジングは、一端側に入り口が形成されると共に他端側が閉塞された中空形状のケースである。モールドＩＣは、ＩＣチップが内蔵されたモールド部と、モールド部から同一方向へ延出する複数のリード端子（ターミナル）を有したラジアル部品（radial parts）である。モールドＩＣは閉塞された他端側にモールド部、入り口側にリード端子が配置されて、ハウジング内に挿入される。ハウジングの内面には、モールドＩＣの挿入方向に沿って溝が形成されており、モールドＩＣとハウジングとの間には隙間が形成される。ハウジングの入り口側からハウジング内に樹脂部材が充填され、樹脂部材は溝を通じてモールドＩＣの周囲にも充填される。樹脂部材が冷却、固化すると、モールドＩＣとハウジングとは強固に固定される。

特開２００５−１７２５７３号公報（第１８〜３１段落、図２〜４等）

モールドＩＣをハウジングなどと一体成形する際には、モールドＩＣに対して大きな機械的および熱的な応力が加えられる。特に、溶融した樹脂材料の圧力により、モールド部とターミナルとの間に大きな力が加わり、モールド部の内部において、リード端子とＩＣチップとをワイヤ・ボンディングにより接続する金線の断線やボンディング部の剥脱を招く可能性がある。これを回避するために、樹脂材料の充填時の圧力を下げると、細部にまで樹脂材料が回らず、充填が不充分となり、欠肉となる可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みて創案されたもので、モールドＩＣを内包して樹脂により一体成形を行う際に、充分な成形圧を印加することができると共に、モールドＩＣの耐圧能力を最大限に発揮させることが可能なＩＣ一体成形品を生産する方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るＩＣ一体成形品を生産する方法は、
同一方向へ延伸する複数のリード端子がワイヤーボンディングによりＩＣチップと接続され、前記リード端子の当該ＩＣチップ側の端部と、前記ＩＣチップとが樹脂モールドされて構成されるモールドＩＣを内包して樹脂成形を行ってＩＣ一体成形品を生産する方法であって、
前記モールドＩＣを金型内に設置する設置工程と、
前記モールドＩＣのモールド部から前記リード端子の末端側へ樹脂材料を流して前記金型内に前記樹脂材料を充填する充填工程と、
を有することを特徴とする。

このようなモールドＩＣにおいてリード端子は、モールド部からの抜けを防止するために、その内部側の端部が鉤型又はＴ字型に形成されている。従って、リード端子がモールド部から延伸する方向に対して直交する方向のリード端子の端部の長さについては、モールド部の内部側の一方の端部の長さの方が、延伸方向側のもう一方の端部の長さよりも長くなる。リード端子の延伸方向に沿って、リード端子をモールド部から引き出す方向へ作用する荷重である引張荷重は、リード端子の延伸方向側の端部を介してモールド部にある端子にも印加される。リード端子をモールド部へ押し込む方向へ作用する荷重である圧縮荷重は、リード端子のモールド部側の端部を介してモールド部にある端子にも印加される。リード端子の端部の長さが長い方が、モールド部にある端子に印加される荷重を分散することが可能であるので、モールド部の荷重耐力は、引張荷重に対して圧縮荷重の方が高くなる。つまり、リード端子のモールド部の内側の先端部を鉤型又はＴ字型に形成することは、リード端子がモールド部からの抜け防止になるとともに、リード端子に作用する圧縮荷重に対する耐力を高めることになる。モールドＩＣを包んで樹脂成形する樹脂の充填工程において、通常モールドＩＣは所定の位置に位置決めされるので、モールド部からリード端子の末端側へ樹脂材料を流すと、樹脂材料の射出による射出圧は、モールド部からリード端子のモールド部の内側の末端側に向かって印加される。これは、上述した圧縮荷重となるので、荷重耐力の高い方向への荷重が印加されることになる。樹脂材料の充填後に圧力を保持して、樹脂材料を固化させる保圧工程においても、同様である。従って、本発明によれば、モールドＩＣを包んで樹脂成形する際に、充分に大きい充填樹脂の成形圧をモールドＩＣに印加することができると共に、モールドＩＣの耐圧能力を最大限に発揮させることが可能となる。

また、本発明に係るＩＣ一体成形品を生産する方法は、前記金型が、前記モールドＩＣの前記モールド部の側に前記樹脂材料を射出するゲートを備えると好適である。

樹脂材料は、ゲートから射出されて金型内に注入される。従って、ゲートをモールド部の側に備えることによって、樹脂材料の射出時の圧力による荷重を圧縮荷重とすることができる。

また、本発明に係るＩＣ一体成形品を生産する方法は、
前記設置工程に先立って、前記モールドＩＣを、前記樹脂材料が充填される樹脂充填部が形成されたホルダ部材の当該樹脂充填部に保持させる保持工程を有し、
前記設置工程において、前記ホルダ部材が前記金型内に設置され、
前記樹脂充填部は、前記樹脂材料が充填され始める充填始端部と、最後に充填される充填末端部とを有し、
前記モールドＩＣは、前記充填始端部から前記充填末端部へ向かって流れる前記樹脂材料の流れの方向に沿って、前記充填始端部側に前記モールド部を、前記充填末端部側に前記リード端子の末端側を向けて前記ホルダ部材に保持されると好適である。

モールドＩＣが単体で樹脂成形されることは少なく、一次成形品や金属部品等のホルダ部材にモールドＩＣが保持された上で、そのホルダ部材と共に一体成形される場合が多い。ここで、そのホルダ部材には、樹脂材料が充填される樹脂充填部が形成されており、モールドＩＣはこの樹脂充填部に保持される。樹脂充填部には、樹脂材料が充分に大きい樹脂圧で充填されるので、金型の内部において樹脂充填部は密閉空間となる。密閉空間には、樹脂材料が充填され始める充填始端部と、樹脂材料が最後に到達する充填末端部とが存在し、樹脂材料は概ね充填始端部から充填末端部へ向かって流れる。ここで、モールドＩＣが、樹脂材料の流れの方向に沿って、充填始端部側にモールド部を、充填末端部側に前リード端子の末端側を向けてホルダ部材に保持されると、樹脂材料の射出時の圧力による荷重及び保圧時の荷重を圧縮荷重とすることができる。

ここで、前記ホルダ部材は、前記樹脂材料が充填される前の前記樹脂充填部において少なくとも一部が露出され、且つ前記ＩＣ一体成形品の成形後においても当該成形品の外部から接触可能な電極を有して構成され、
前記モールドＩＣの前記リード端子は、前記樹脂充填部において露出された前記電極と導通可能に固定されると好適である。

モールドＩＣを内包して成形品が一体成形される場合には、モールドＩＣは、当該成形品の外側からモールドＩＣのリード端子と導通可能に内包される必要がある。このとき、モールドＩＣが保持されるホルダ部材が外部から接触可能な電極を有していれば、リード端子がこの電極と接続されることによって、モールドＩＣを内包する成形品の外側からモールドＩＣが導通可能となる。モールドＩＣのリード端子と電極とを導通可能に接続する場合には、溶接や半田付け（一種の溶接とも言える。）が為される。リード端子は電極に対して固定されることとなるので、樹脂材料の射出時の圧力をモールド部が受けた場合には、モールド部内のリード端子の端部に最も荷重が掛かることとなる。しかし、上述したように、充填工程においては、モールドＩＣのモールド部からリード端子の末端側へ樹脂材料を流通させるので、モールド部内のリード端子の端部に掛かる荷重は、耐力の高い圧縮荷重となる。従って、充分な成形圧を印加することができて、良好にＩＣ一体成形品を生産することができる。

以下、本発明の実施形態を車両の車輪速センサとして用いられる回転検出装置を例として図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る回転検出装置１の外観を示す斜視図である。図２は、最終成形前の回転検出装置１の分解斜視図である。本実施形態の回転検出装置１は、自動車の従動輪のハブベアリングの端面に配置されて、被検出体としての当該車輪の回転を検出するものである。図１及び図２に示すように、回転検出装置１は、ホルダ４（ホルダ部材）に回転検出素子２が収納されたホルダアッセンブリ４Ｂと、ホルダアッセンブリ４Ｂを収納するカバー７と、コネクタ８と、カバー７にホルダアッセンブリ４Ｂ及びコネクタ８を固定するハウジング９とを有して構成されている。ハウジング９は、最終成形により成形され、回転検出装置１としてホルダアッセンブリ４Ｂと、カバー７と、コネクタ８と一体化される。

図３は、回転検出素子２の一例を示す外観図である。回転検出素子２は、本発明のモールドＩＣに相当する。回転検出素子２は、例えば、ホールＩＣやＭＲＩＣなどのセンサＩＣである。このセンサＩＣは、被検出体の回転に応じて変化する物理量に反応して電気信号を出力するセンサ素子と、当該センサ素子が出力する電気信号を処理して出力する信号処理回路等を備えて構成されている。本実施形態において、回転検出素子２は、センサ素子と信号処理回路とが一体化されたＩＣチップがエポキシ樹脂などによりモールドされたモールド部２１と、モールド部２１の底部から同方向に延出した複数のリード端子２２とを有するラジアル部品である。

ホルダアッセンブリ４Ｂは、回転検出素子２の２本のリード端子２２が接続される導電性の電極端子３と一体化されたホルダ４に、回転検出素子２を収納した中間組立品である。ホルダアッセンブリ４Ｂにおいて、回転検出素子２は、ホルダ４に形成された収納部４１に収納され、収納部４１に充填される第１樹脂Ｐ１によって固定される。後述するように、ホルダ４には第１樹脂Ｐ１が充填される第１樹脂充填部（後述する符号１１）が形成されており、収納部４１はこの第１樹脂充填部１１の一部である。第１樹脂充填部１１は、本発明の樹脂充填部に相当し、第１樹脂Ｐ１は本発明の樹脂材料に相当する。

カバー７は、内部にホルダアッセンブリ４Ｂを収納して回転検出装置１の筐体となり、ハブベアリングの端面に取り付けられる。カバー７は、回転検出装置１の筐体であると共に、取り付け部材でもある。カバー７は、被検出体に対向するホルダ４の対向面４０とは反対側の当接面においてホルダ４（ホルダアッセンブリ４Ｂ）が当接する底面部７１と、底面部７１の周縁に沿って立設された周壁部７３とを有して構成されている。

ホルダアッセンブリ４Ｂとコネクタ８とは、カバー７を挟み込んで圧入結合され、ホルダ４と一体化された電極端子３の先端部（コネクタ端子部３９）は、コネクタ８の内部に延伸される。コネクタ８には、回転検出素子２により検出された被検出体の回転に応じた信号を車両のＥＣＵ（electronic control unit）などの制御装置に伝達する不図示のケーブルが接続される。ケーブルは、コネクタ８の内部に延伸された電極端子３のコネクタ端子部３９に嵌合され、回転検出素子２の出力が伝達される。

ハウジング９は、カバー７に当接されたホルダアッセンブリ４Ｂ（ホルダ４）の側面の少なくとも一部を囲んで樹脂成形され、ホルダアッセンブリ４Ｂとコネクタ８とカバー７とを一体化して固定する。ハウジング９は、成形樹脂材料である第２樹脂Ｐ２によって成形される。図１に示すように、第１樹脂Ｐ１と第２樹脂Ｐ２とは互いに隔離されている。

このような回転検出装置１を生産する手順について、図１〜図３に加えて、図４〜図１２及び図２２〜図２６も参照して詳細に説明する。また、さらに、図１３〜図２１を参照して、ホルダアッセンブリ４Ａに対して第１樹脂Ｐ１を充填してホルダアッセンブリ４Ｂを生産する手順について詳細に説明する。

図４に示すように、電極端子３は、金属などの導電性材料で構成され、回転検出素子２のリード端子２２が接続される電極である。電極端子３は、符号３１及び３２で示す矩形状の平面部から略直角に折れ曲がり、段階的に細くなって先端が尖った針状のコネクタ端子部３９が形成されている。略直角に屈折した電極端子３の外側、即ち図４の上側の平面部は、回転検出素子２のリード端子２２と接触する接続面３１である。本実施形態では、図３に示すように、回転検出素子２の端子に対応して左右対称形状の２つの電極端子３ａ、３ｂが用いられる。回転検出装置１の生産に際しては、はじめに電極端子３ａ、３ｂを埋め込んで、エンジニアリングプラスチック樹脂によりホルダ４が一体成形（インサート成形）される（ホルダ成形工程）。

図５は、ホルダ成形工程により、電極端子３がインサート成形されたホルダ４を示しており、図６は、収納工程により回転検出素子２が収納されたホルダ４を示している。図５に示すように、ホルダ４には、対向面４０において開口して回転検出素子２を収納する収納部４１を有した、第１樹脂充填部１１が形成される。そして、図６に示すように、この第１樹脂充填部１１の収納部４１に回転検出素子２が収納される（収納工程（保持工程））。

図３に示すように、本実施形態において回転検出素子２は、ＩＣモールド部２１の底部から２本のリード端子２２が延出したラジアル部品である。回転検出素子２は、ＩＣモールド部４１の平面と収納部４１の平面とを接触させ、対向面４０に対して略平行に収納部４１に収納される。収納部４１は、ＩＣモールド部２１が対向面４０に対して垂直な開口方向へ移動することを抑制する係止部４８を有して形成されている。ＩＣモールド部２１は、係止部４８に係止されて収納部４１の一定位置に保持される。

ホルダ４は、収納部４１の底部において電極端子３の接続面３１が露出された状態で一体成形されている。収納部４１に回転検出素子２を収納した状態において、電極端子３の接続面３１の上には回転検出素子２のリード端子２２が位置することになる。そして、電極端子３とリード端子２２とが溶接等によって接続され、ホルダ４はホルダアッセンブリ４Ａとなる（接続工程（保持工程））。

具体的には、治具を用いてホルダ４に対するＩＣモールド部２１の位置決めを行い、抵抗溶接などによって回転検出素子２のリード端子２２と電極端子３とが接続される。図１０に示すように、電極端子３は、回転検出素子２のリード端子２２が接続される接続面３１が第１樹脂充填部１１に対して露出され、接続面３１の裏面３３が、第２樹脂充填部１２に対して露出されてホルダ４に一体成形されている。溶接に際しては、溶接機のこて先を電極端子３とリード端子２２とにそれぞれ近接させる必要がある。本実施形態においては、ホルダ４の内部において電極端子３の両面３１及び３３が露出しているので、溶接機のこて先を電極端子３の両面３１及び３３から近接させることができる。

リード端子２２が電極端子３に溶接されることにより、溶接部分を支点として金属性のリード端子２２がトーションバーとなり、回転検出素子２のＩＣモールド部２１が跳ね上がる可能性がある。そこで、この跳ね上がりを防止するため、図６に示すように、ＩＣモールド部２１を係止する係止部４８が設けられている。

回転検出素子２は、収納部４１に収納され、リード端子２２が接続された後、第１樹脂Ｐ１によって固定される。図１１及び図１２に示すように、第１樹脂充填部１１に第１樹脂Ｐ１が充填されることにより回転検出素子２が固定されて、ホルダ４は、ホルダアッセンブリ４Ｂとなる。ホルダアッセンブリ４Ｂは、本発明のＩＣ一体成形品に相当する。従って、ホルダアッセンブリ４Ｂを生産する工程は、本発明のＩＣ一体成形品を生産する方法に相当する。尚、本実施形態においては、第１樹脂Ｐ１は、加熱により溶融し、冷却固化してホルダ４とＩＣモールド部２１に対する接着力を有するホットメルト樹脂である。

図１３は、第１樹脂充填部１１へ第１樹脂Ｐ１を充填する工程を示す説明図である。図１３は、ホルダアッセンブリ４Ａが金型１００に組み込まれた状態を示している。第１樹脂充填部１１への第１樹脂Ｐ１の充填に際して、ホルダアッセンブリ４Ａは、ホルダ４の当接面５０を金型１００の下型１０２に当接させ、ホルダ４の対向面４０を上型１０１に当接させて、当該金型１００に対して型締め固定される（設置工程）。これにより、モールドＩＣである回転検出素子２は金型１００内に設置される。この型締め時の応力によっても、収納部４１から跳ね上がった回転検出素子２が破損したり、収納部４１における位置が変化したりする可能性がある。しかし、上述したように係止部４８により、回転検出素子２の移動が抑制されるので、このような可能性は著しく低減される。

図１３における符号Ｇ１は、金型１００に設けられた第１樹脂Ｐ１の注入口（ゲート位置）である。注入口Ｇ１から注入された第１樹脂Ｐ１は、ホルダ４の拡散部１５からホルダ４の内部の第１樹脂充填部１１へと充填される（充填工程）。従って、ホルダ４の側面における拡散部１５の開口がゲート位置Ｇ１となる。

図５〜図１０に示すように、第１樹脂充填部１１は、収納部４１から当接面５０の側へ貫通する貫通孔１３を有している。貫通孔１３は少なくとも１つ設けられればよいが、本実施形態では、図７及び図８に示すように、３つの貫通孔１３が形成されている。上述したように、ホルダ４の側面における拡散部１５の開口が第１樹脂Ｐ１を射出するゲート位置Ｇ１となるので、第１樹脂Ｐ１は、拡散部１５から貫通孔１３を通って、収納部４１へと充填される。貫通孔１３が複数設けられることにより、第１樹脂Ｐ１を早く流通させることができる。また、貫通孔１３において、第１樹脂Ｐ１とホルダ４との接触面積が増加するので、第１樹脂Ｐ１が固化した後の接着力も増強される。

さらに、第１樹脂充填部１１は、これらの貫通孔１３に連通して当接面５０の面方向に延伸され、当接面５０において第１樹脂Ｐ１が拡散する拡散部１５を有している。この拡散部１５により、図１２に示すように、当接面５０においても第１樹脂Ｐ１が充填される。拡散部１５は、対向面４０の側に開口した収納部４１に充填されて固化した第１樹脂Ｐ１が対向面４０の側に抜けることを防止する抜け止めとなる。つまり、第１樹脂Ｐ１がアンダーカット構造となっていることにより、抜け止めとなる。

図１４は、第１樹脂充填部１１への第１樹脂Ｐ１の充填の経過を示す説明図である。図１４は、容積比で約７０％程度充填した状態から容積比で約８０％程度充填した状態への経過を示すものである。図１４（ａ）は、これを斜視図に示したものであり、図１４（ｂ）は対向面側からの上面図により示したものである。図１４に示すように、第１樹脂Ｐ１は、ゲート位置Ｇ１に近い充填始端部から、充填末端部へ向かって充填されていく。

第１樹脂Ｐ１は、粘度のある流体であり、回転検出素子２に対して圧力抵抗や摩擦抵抗を生じさせる。本実施形態においては、上述したように、回転検出素子２のモールド部２１からリード端子２２の末端側へ第１樹脂Ｐ１を流通させて金型１００内の第１樹脂充填部１１に第１樹脂Ｐ１が充填される。図１４に示すＡ点及びＢ点に掛かる圧力は、成形の経過時間に応じて図１５に示すように推移する。図１５より明らかなように、Ａ点に掛かる圧力は、Ｂ点に掛かる荷重に比べて大きい。従って、回転検出素子２に対しては、Ａ点からＢ点に向かってその差分の荷重Ｆが印加されることになる。

図１６は、一般的なモールドＩＣ（２Ａ）の構造例を模式的に示す説明図である。回転検出素子２も同様の構造を有しており、同様の部位については同じ符号を用いて図示する
。モールドＩＣ（２Ａ）は、ホール素子やＭＲ素子などのセンサ素子２３と、信号処理回路２４とが一体化されたＩＣチップ２５が、エポキシ樹脂などによってトランスファー・モールドされて一体化されたモールド部２１を有して構成される。また、モールドＩＣ（２Ａ）は、モールド部２１の底部から同方向に延出したリード端子２２を有して構成される。モールド部２１には、リード端子２２の端部も内包されている。ＩＣチップ２５とリード端子２２の端部とは、金線（ボンディング・ワイヤ）２６によって接続されている（ワイヤー・ボンディング）。金線２６とＩＣチップ２５との接続点２６ａを第１ボンディング・ポイント、リード端子２２との接続点２６ｂを第２ボンディング・ポイントと称する。

図１７は、モールド部２１におけるリード端子２２の端部の拡大図である。リード端子２２は、モールド部２１からの抜けを防止するために、その端部が鉤型又はＴ字型に形成されている。従って、リード端子２２がモールド部２１から延伸する方向に対して直交する方向のリード端子２２の端部の長さは、モールド部２１の内部側の端部Ｔ１の長さＤ１の方が、延伸方向側の端部Ｔ２の長さＤ２よりも長くなる。

リード端子２２の延伸方向に沿って、リード端子２２をモールド部２１から引き離す方向への荷重である引張荷重は、リード端子２２の端部Ｔ２を介してモールド部２１に印加される。リード端子２２の延伸方向に沿って、リード端子２２をモールド部２１へ押し込む方向への荷重である圧縮荷重は、リード端子２２の端部Ｔ１を介してモールド部２１に印加される。上述したように、端部Ｔ１の方が端部Ｔ２よりも長いので、モールド部２１に印加される荷重を分散することが可能である。従って、モールド部２１の荷重耐力は、引張荷重に対して圧縮荷重の方が高くなる。

リード端子２２に対して荷重が印加されると、モールド部２１の中でリード端子２２の位置が動くことになる。これにより、ワイヤー・ボンディングされた金線２６にも応力が加わる。そして、金線２６の破断や、第１ボンディング・ポイント２６ａ、第２ボンディング・ポイント２６ｂにおける金線２６の剥脱を招く可能性がある。一般に、第１ボンディング・ポイント２６ａ、第２ボンディング・ポイント２６ｂは接点であるから、金線２６よりも荷重に対する強度は低い。

図１８は、リード端子２２に引張荷重及び圧縮荷重を印加した実験結果を示すグラフである。引張荷重Ｆ２を印加した場合には、引っ張り量増加に伴って荷重が増加し、荷重Ｎ１において金線２６の破断や剥脱が生じている。これに対して、圧縮荷重Ｆ１を印加した場合には、実験の範囲内においては、圧縮量増加に伴って荷重が増加しても破断は生じていない。つまり、引張荷重と比較して、圧縮荷重に対する荷重耐力が高いことが確認される。

図１４及び図１５に示し、上述したように第１樹脂Ｐ１を充填する場合には、モールド部２１のＡ点に掛かる荷重がＢ点に掛かる荷重を上回る。従って、モールド部２１とリード端子２２との間に生じる荷重は、図１５における差分となり、圧縮荷重となる。つまり、荷重耐力の高い圧縮荷重の印加を伴って第１樹脂Ｐ１が充填されるので、回転検出素子２に対する機械的な負荷が軽減される。

ホルダ４は、その形状によっても、第１樹脂Ｐ１の充填の際における回転検出素子２に対する機械的な負荷を軽減するように構成されている。つまり、第１樹脂充填部１１は、貫通部１３、収納部４１を含んで構成され、収納部４１の貫通部１３と連通する側は第１樹脂Ｐ１が充填され始める充填始端部となる。収納部４１の貫通部１３と連通しない側は、第１樹脂Ｐ１が最後に充填される充填末端部となる。回転検出素子２は、収納部４１において充填始端部から充填末端部へ向かう方向に沿って、充填始端部側にモールド部２１を、充填末端部側にリード端子の末端側を向けて保持される。つまり、充填始端部から充填末端部へと流れる第１樹脂Ｐ１の流れの方向に沿って、填始端部側にモールド部２１を、充填末端部側にリード端子の末端側を向けて保持される。

このように、ホルダ４には、その形状によって第１樹脂Ｐ１の流路が形成され、その流路に沿って、回転検出素子２が保持される。その結果、第１樹脂Ｐ１の充填時に、回転検出素子２のモールド部２１に対して、荷重耐力の高い圧縮荷重が掛かるようにすることができる。

発明者は、上記効果を確認するために、ゲート位置を異ならせて第１樹脂Ｐ１を充填する場合の荷重について実際の成形条件を模擬してシミュレーションを実施した。図１９は、シミュレーションに用いた３つのパターンのゲート位置を示している。図１９（ａ）は、図５〜図１５を用いて上述した実施形態と同様のゲート位置Ｇ１の場合である。図１９（ｂ）は、（ａ）と同様にモールド部２１側にゲート位置Ｇ２を設けているが、（ａ）が３つの貫通部１３の内の側面側の貫通部１３に近い側にゲート位置Ｇ１を設けているのに対して、中央の貫通部１３の近くにゲート位置Ｇ２を設けた場合である。図１９（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）とは異なり、モールド部２１の側ではなく、リード端子２２の側にゲート位置Ｇ３を設けた場合を示している。

図２０（ａ）〜（ｃ）は、図１９（ａ）〜（ｃ）の各ゲート位置に対応して、モールド部２１の周りに第１樹脂Ｐ１が充填されていく過程を示した図である。また、図２１は、成形の経過時間に応じた圧力の変化を示すグラフであり、図１５に対応する。図１５と図２１（ａ）は同じグラフである。図２１から明らかなように、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すゲート位置Ｇ１、Ｇ２から第１樹脂Ｐ１を充填する場合には、Ａ点に掛かる圧力は、Ｂ点に掛かる荷重に比べて大きい。従って、Ａ点からＢ点に向かってその差分の荷重Ｆ１及びＦ２が印加されることになる。一方、図１９（ｃ）に示すゲート位置Ｇ３から第１樹脂Ｐ１を充填した場合には、Ｂ点に掛かる圧力が、Ａ点に掛かる荷重に比べて大きい。従って、Ｂ点からＡ点に向かってその差分の荷重Ｆ３が印加されることになる。つまり、図１９（ｃ）の場合には、荷重耐力が低い引張荷重が印加されることとなる。

第１樹脂Ｐ１は、金型内に充填された後、圧力を加えられた状態で保持（保圧）され、ゲート位置Ｇ１（Ｇ２）から離れた位置から冷えて固化していく（保圧固化工程）。つまり、固化はリード端子２２の末端部から始まり、Ｂ点側が先に固化してその後にＡ点側が固化する。従って、固化が進む間においても、モールドＩＣに対しては荷重耐力が高い圧縮荷重が掛かることとなり、好適である。

尚、図２１（ａ）及び図２１（ｂ）を比較すると、中央の貫通部１３の近くにゲート位置Ｇ２を設けた場合にはモールド部２１に掛かる荷重が大きくなっていることが判る。モールド部２１に掛かる荷重は耐力の高い圧縮荷重であるが、荷重の絶対値としては大きくなるので、実際にゲート位置Ｇ２から第１樹脂Ｐ１を充填する場合には、射出圧を下げるなどの対策を実施した方がよい場合がある。側面側の貫通部１３の近くにゲート位置Ｇ１を設けた場合には、モールド部２１に対する左右の圧力にも差が生じることとなるが、係止部４８を含む収納部４１によってモールド部２１が良好に位置決めされればこれは大きな問題とはならない。モールド部２１に掛かる荷重の大きさを抑制する上では、本実施形態においては、このゲート位置Ｇ１が最も好適である。

上述したように、貫通孔１３において、第１樹脂Ｐ１とホルダ４との接触面積が増加するので、第１樹脂Ｐ１が固化した後の接着力も増強される。さらに、第１樹脂充填部１１は、これらの貫通孔１３に連通して当接面５０の面方向に延伸され、当接面５０において第１樹脂Ｐ１が拡散する拡散部１５を有している。拡散部１５は、対向面４０の側に開口した収納部４１に充填されて固化した第１樹脂Ｐ１が対向面４０の側に抜けることを防止する抜け止めとなる。

また、第１樹脂充填部１１の収納部４１の底部には、図７、図９及び図１０に示すように、複数の凹部４２、４３、４４が形成される。収納部４１に第１樹脂Ｐ１が充填される際、これら凹部４２〜４４にも第１樹脂Ｐ１が充填されることによって、ホルダ４と第１樹脂Ｐ１との接触面積が増大する。第１樹脂Ｐ１としてのホットメルト樹脂は接着力の高い樹脂であるが、ホルダ４と第１樹脂Ｐ１との接触面積を増やすことによって、接着力がさらに増大される。第１樹脂Ｐ１の充填後のホルダ４の断面を示す図２５及び図２６を参照すれば、凹部４２〜４４に第１樹脂Ｐ１が充填され、ホルダ４との接触面積が増大されていることがよくわかる。

収納部４１は、ホルダ４の対向面４０の側に形成されており、ホルダ４がカバー７に取り付けられた後も、回転検出装置１の開口側に位置している。従って、振動や衝撃、経年変化などによって接着力が低下した場合に、第１樹脂Ｐ１は、固化したままで収納部４１から脱落する可能性がある。このとき、回転検出素子２は第１樹脂Ｐ１にモールディングされた状態であるから、第１樹脂Ｐ１と共に脱落したり、位置ずれを起こしたりすることになる。しかし、凹部４２〜４４が設けられていることにより、ホルダ４と第１樹脂Ｐ１との接着力がより強固なものとなる。

上述したように、本実施形態においては、第１樹脂Ｐ１はホットメルト樹脂である。ホットメルト樹脂は、例えば以下に示すような組成のものを用いると好適である。

本実施形態の回転検出装置１は、自動車のハブベアリングの端面に配置されて、車輪の回転を検出するものであり、使用温度環境は最大で摂氏１５０度程度が想定される。従って、表１に示すように、軟化点が摂氏１８０度以上のホットメルト樹脂を用いると好適である。また、量産工程における樹脂注入時の効率を考慮すると、溶融粘度は、摂氏２００度において７００００Ｐａ・ｓ程度以下であると好適である。また、回転検出装置１の保存温度環境を考慮すると、ガラス転移点は摂氏マイナス４０度以下であれば問題はない。上記の他、ポリオレフィン系樹脂も存在するが、軟化点が摂氏１８０度以下であるため、上記の３種類のグレードに比べると本実施形態における適用には好ましくない。しかし、使用温度環境が本実施形態よりも低い場合など、他の用途の回転検出装置１に適用することを妨げるものではない。

以上、ホルダ成形工程〜保圧固化工程によって、ホルダ４に対して良好に位置決めされ、良好に固定された回転検出素子２を備えた中核部品としてのホルダアッセンブリ４Ｂが得られた。以下、回転検出装置１の生産の最後の工程である全体組立工程について説明する。

図２に示すように、全体組立工程のはじめに、ホルダアッセンブリ４Ｂと、カバー７と、コネクタ８とが結合される。コネクタ８は、筒状の本体８０の端部にカバー７との当接部８１及び８５、ホルダ４との嵌合部８７を有して形成されている。当接部８１及び８５は、同心円状に形成され、当接部８１と８５との間には環状の溝部８３が形成されている。この溝部８３には、Ｏリング１０が組み付けられ、コネクタ８とカバー７との当接部を介して水などがカバー７の内部に浸入しないように構成されている。

嵌合部８７は、溝部８３よりも中心側の当接部８５に、当接部８５よりもホルダアッセンブリ４Ｂ側に突出して形成されている。嵌合部８７は、カバー７の底面部７１に設けられた結合穴７５を通ってホルダ４の嵌合部５５（図８、図１２等参照。）と嵌合する。ホルダアッセンブリ４Ｂとコネクタ８とは、カバー７を挟み込んで圧入結合される。図２３に示すように、ホルダ４と一体化された電極端子３の先端部（コネクタ端子部３９）は、コネクタ８の本体８０の内部に延伸される。

上述したようにしてホルダ４（ホルダアッセンブリ４Ｂ）とカバー７とを当接させた状態で、第２樹脂Ｐ２によってハウジング９が樹脂成形され、図１に示すような回転検出装置１が完成する。第２樹脂Ｐ２は、例えばエンジニアリングプラスチック樹脂である。ハウジング９は、カバー７に当接されたホルダアッセンブリ４Ｂ（ホルダ４）の側面６０の少なくとも一部を囲んで樹脂成形され、ホルダアッセンブリ４Ｂとコネクタ８とカバー７とを一体化して固定する。これにより、回転検出装置１の最終外形成形が完了し、回転検出装置１が完成する。図５や図２４などに示されるように、ハウジング９が形成されるホルダ４の側面６０には、張り出し部６１が設けられており、ハウジング９を成形する第２樹脂Ｐ２とホルダ４との接触面積が増加されている。

ホルダ４の内部には、図８〜図１０、図１２、図２５、図２６に示すように、第２樹脂充填部１２が形成されている。また、上記に加え、図２４等に示すように、ハウジング９と連通し、ホルダ４の内部（第２樹脂充填部１２）へ第２樹脂Ｐ２を注入する樹脂注入口５７が、ホルダ４の当接面５０に開口を有して形成されている。つまり、第２樹脂充填部１２は、樹脂注入口５７に連通し、第１樹脂充填部１１とは隔離されてホルダ４の内部に形成された空間である。

全体組立工程において、ハウジング９が樹脂成形される際に、ハウジング９と連通する樹脂注入口５７を介して第２樹脂充填部１２に第２樹脂Ｐ２が充填される。この際、ハウジング９を射出成形する金型のゲート位置、即ち第２樹脂１２の射出口は、図１に示す符号Ｇ４の位置に設けられると好適である。金型のゲート位置Ｇ４が図１に示す位置に設定されると、樹脂注入口５７を介して良好に第２樹脂充填部１２に第２樹脂Ｐ２が充填される。また、このゲート位置Ｇ４は、図１から明らかなように回転検出素子２のＩＣモールド部２１とは、平面的に最も離れた場所である。従って、回転検出素子２が、溶解した第２樹脂Ｐ２の射出時の圧力や熱による影響を受ける可能性を抑制することができる。

図２５及び図２６に示すように、第１樹脂充填部１１は主にホルダ４の対向面４０の側に形成され、第２樹脂充填部１２はホルダ４の当接面５０の側に形成される。従って、第１樹脂充填部１１と第２樹脂充填部１２とは隔離されて、ホルダ４に形成される。従って、溶融温度が高く、射出成形圧も高い第２樹脂Ｐ２を、第２樹脂充填部１２へ充填しても、第１樹脂充填部１１が受ける影響は限定的となる。

一方、第１樹脂充填部１１は、第２樹脂Ｐ２によって再モールディングされないため、ホルダ４から剥離する可能性がある。しかし、本発明においては、上述したように第１樹脂Ｐ１の接着力を高め、固化後の第１樹脂Ｐ１が脱落しないような抜け止めとなる構造が採用されている。従って、第１樹脂Ｐ１のホルダ４からの剥離を抑制し、回転検出素子２のホルダ４への固定を確実なものとすることができる。

一方、貫通孔１３及び拡散部１５を設けることによって、第２樹脂充填部１２が開口するホルダ４の当接面５０の側においても、第１樹脂充填部１１が開口することとなる。しかし、図９、図１０、図１２等に示すように、当接面５０においてカバー７と当接し、第１樹脂充填部１１と第２樹脂充填部１２とを隔離する隔離壁５２がホルダ４に形成される。従って、第１樹脂充填部１１と第２樹脂充填部１２とは良好に隔離される。

以上、説明したように、本発明によって、モールドＩＣを内包して樹脂により一体成形を行う際に、充分な成形圧を印加することができると共に、モールドＩＣの耐圧能力を最大限に発揮させることが可能な成形方法を提供することができる。また、モールドＩＣにより構成される回転検出素子に掛かる機械的な負荷を軽減して、回転検出素子を一体成形することができる。これにより、確実に回転検出素子を位置決めして固定することができると共に、回転検出素子に負荷を掛けることなく、さらなる樹脂成形を実施して、信頼性の高い回転検出装置を提供することが可能となる。本発明の回転検出装置は、特に、ハブベアリングなどの端面において、カバー部材などの内部に収容されて用いられる回転検出装置に好適である。一般的に、ホットメルト樹脂の耐環境性は、エンジニアリングプラスチック樹脂に比べて高くはない。しかし、カバー部材などの内部に収容されて用いられる回転検出装置では、ホットメルト樹脂の耐環境性をカバー部材によって補完することが可能である。

上記においては、モールドＩＣとしての回転検出素子２を用いた回転検出装置を生産する場合を例として本発明を説明したが、本発明は上記実施形態の範囲において限定的に解釈されるべきものではない。モールドＩＣの構造は、一般的に上記において説明したものと同様であり、そのようなモールドＩＣを含めて一体成形されるＩＣ一体成形品を生産する場合には、本発明を適用することができる。

本発明に係る回転検出装置の外観を示す斜視図 最終成形前の回転検出装置の分解斜視図 回転検出素子の一例を示す外観図 電極端子の外観を示す斜視図 図４の電極端子と一体成形されて作られたホルダの斜視図 図５のホルダに回転検出素子を収納した状態を示す斜視図 ホルダを対向面側から見た上面図 ホルダを当接面側から見た下面図 図７のIX−IX断面図 図７のX-X断面図 図６のホルダに第１樹脂を充填して回転検出素子を固定した状態の斜視図 図１１に示すホルダの下面側からの斜視図 第１樹脂充填部へ第１樹脂を充填する工程を示す説明図 第１樹脂充填部へ第１樹脂が充填されていく過程を示した説明図 成形の経過時間に応じた圧力の変化を示すグラフ 一般的なモールドＩＣの構造例を模式的に示す説明図 一般的なモールドＩＣのモールドされたリード端子の端部の拡大図 リード端子に引張荷重及び圧縮荷重を印加した実験結果を示すグラフ 比較シミュレーションに用いた３つのゲート位置を示す説明図 各ゲート位置から第１樹脂が充填される過程を示した説明図 各ゲート位置での成形の経過時間に応じた圧力の変化を示すグラフ ホルダへの第１樹脂の充填状態を示す上面図 図２に示す各部品を取り付けた後のカバーをコネクタ側から見た斜視図 図２に示す各部品を取り付けた後のカバーをホルダ側から見た斜視図 図２２のXXV−XXV断面図 図２２XXVI-XXVI断面図

符号の説明

２：回転検出素子（モールドＩＣ）
４：ホルダ（ホルダ部材）
１１：第１樹脂充填部（樹脂充填部）
２１：モールド部
２２：リード端子
１００：金型
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３：ゲート位置
Ｐ１：第１樹脂（樹脂材料）

Claims (4)

1. 同一方向へ延伸する複数のリード端子がワイヤーボンディングによりＩＣチップと接続され、前記リード端子の当該ＩＣチップ側の端部と、前記ＩＣチップとが樹脂モールドされて構成されるモールドＩＣを内包して樹脂成形を行ってＩＣ一体成形品を生産する方法であって、
   前記モールドＩＣを金型内に設置する設置工程と、
   前記モールドＩＣのモールド部から前記リード端子の末端側へ樹脂材料を流して前記金型内に前記樹脂材料を充填する充填工程と、
   を有するＩＣ一体成形品を生産する方法。
2. 前記金型は、前記モールドＩＣの前記モールド部の側に前記樹脂材料を射出するゲートを備える請求項１に記載のＩＣ一体成形品を生産する方法。
3. 前記設置工程に先立って、前記モールドＩＣを、前記樹脂材料が充填される樹脂充填部が形成されたホルダ部材の当該樹脂充填部に保持させる保持工程を有し、
   前記設置工程において、前記ホルダ部材が前記金型内に設置され、
   前記樹脂充填部は、前記樹脂材料が充填され始める充填始端部と、最後に充填される充填末端部とを有し、
   前記モールドＩＣは、前記充填始端部から前記充填末端部へ向かって流れる前記樹脂材料の流れの方向に沿って、前記充填始端部側に前記モールド部を、前記充填末端部側に前記リード端子の末端側を向けて前記ホルダ部材に保持される請求項１又は２に記載のＩＣ一体成形品を生産する方法。
4. 前記ホルダ部材は、前記樹脂材料が充填される前の前記樹脂充填部において少なくとも一部が露出され、且つ前記ＩＣ一体成形品の成形後においても当該成形品の外部から接触可能な電極を有して構成され、
   前記モールドＩＣの前記リード端子は、前記樹脂充填部において露出された前記電極と導通可能に固定される請求項３に記載のＩＣ一体成形品を生産する方法。

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