JP2010149529A - 電気装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂材料内に浸入した液体が電子部品に到達することを確実に阻止することができる電気装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ケーシング20の製造工程、詳しくは金型200内にサブアッセンブリSを保持する保持工程において、各型201〜204によりシール部材60をその全周方向に圧縮することにより、ボディ10の完成状態においてシール部材60がケーシング20により圧縮された状態を維持している電気装置の製造を可能とした。これにより、燃料レベルゲージ100の使用時において、ボディ10が燃料F中に浸漬された状態の時に、シール部材60とケーシング20間、およびシール部材60とターミナル40間から燃料Fがケーシング20内に浸入することを確実に阻止することができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、電子部品、ターミナル等を樹脂材料でインサート成型してなる電気装置に関するもので、特に、自動車等の燃料タンク内に装着されて、燃料の液面位置を検出する液面検出装置に適用して好適である。
従来のこの種の電気装置としては、たとえば、液面検出装置に適用されたものがある。すなわち、液面に浮かぶフロートの上下動がアームを介して伝達されて回転する回転部材内にマグネットを固定し、回転部材を回転自在に保持する固定部材内に磁電変換素子であるホール素子を配置してなる液面検出装置の固定部材に適用されている(特許文献1参照)。
この従来の電気装置としての、液面検出装置の固定部材は、磁電変換素子であるホール素子およびホール素子が電気的に接続されたターミナルは、樹脂材料内の所定位置にインサート成型されている。ここで、ターミナルの先端は樹脂材料の外側に外部の電気回路に接続可能に露出され、それにより、ホール素子が外部の電気回路に接続される。ターミナルの長手方向の途中には、ターミナルの全周を覆うようにゴム材料が配置され、このゴム材料もいっしょに樹脂材料内にインサート成型されている。
従来の電気装置である上述の液面検出装置の固定部材は、燃料タンク内において、満タン時の燃料液面位置より低い位置に取り付けられている。したがって、固定部材は、燃料タンクが満タン状態から液面が所定位置になるまでの間は完全に燃料中に浸漬されている。さらに、液面が固定部材よりも下方になっても、自動車の振動により液面が揺動すると燃料に浸漬されたり燃料飛沫が付着したりする。
ところで、金属製のターミナルと樹脂材料とでは両者の熱膨張係数が異なるため、液面検出装置の使用過程において、ターミナルと樹脂材料間に隙間が生じる場合がある。この隙間に燃料が浸入しホール素子まで到達して、ホール素子が腐蝕され正常な作動が妨げられる可能性がある。
そこで、上述の固定部材においては、ターミナルの長手方向の途中且つ樹脂材料内にターミナルの全周を覆うようにゴム材料を配置している。ゴム材料は、樹脂材料中にインサート成型する際に樹脂材料の注入圧力を受けて圧縮変形する。この弾性力によりゴム材料と樹脂材料との接触部の面圧が高まり、両者間のシール性が向上する。これにより、樹脂材料内に浸入した燃料がホール素子に達することを阻止しようとするものである。
特開2005−10043号公報
上述した液面検出装置に適用された従来の電気装置としての固定部材においては、ゴム材料を圧縮して弾性変形させる力を、樹脂材料の成型圧力に依存している。この成型圧力は、ばらつきが大きく、シール性能を安定して維持することが難しいという問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ターミナルと樹脂材料間の隙間を介して樹脂材料内に浸入した液体が電子部品に到達することを確実に阻止することができる電気装置の製造方法を提供することである。
本発明は、上記目的を達成する為に以下の技術的手段を採用する。
すなわち請求項1に記載の発明では、電子部品と、電子部品が接続された電気導体からなるターミナルと、ターミナルの長手方向の一部にターミナルの全周を覆うように密着配置された柔軟樹脂材料と、電子部品、ターミナルおよび柔軟樹脂材料を保持固定するケーシングとを備え、ケーシングは樹脂材料により電子部品、ターミナルおよび柔軟樹脂材料をインサート成型して形成され、ターミナルの電子部品と反対側端部はケーシング外に延出され、柔軟樹脂材料の一部はケーシングに覆われ且つ残部はケーシング外に露出し、柔軟樹脂材料はケーシングの端面近傍部分においてターミナルの長手方向と直交する方向に圧縮されている電気装置の製造方法であって、
ターミナルに柔軟樹脂材料を成型により密着固定させる付着工程と、付着工程の後に電子部品をターミナルに電気的に接続して電子部品サブアッセンブリを形成する接続工程と、接続工程の後にケーシングを成型する成型工程とを備え、成型工程は、ケーシングの成形型により柔軟樹脂材料を押圧し且つ圧縮しつつ電子部品サブアッセンブリを成形型のキャビティ内に保持する保持工程と、保持工程の後にキャビティ内に樹脂材料を充填する充填工程と、キャビティ内の樹脂材料を固化する固化工程と、固化工程の後に成型されたケーシングを成形型から取り出す離型工程とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、上記工程を備えることにより、柔軟樹脂材料の圧縮率を維持することができる。したがって、柔軟樹脂材料の型接触部近傍における柔軟樹脂材料とケーシングとの間の面圧を所望の値、すなわち良好なシール性が発揮されるような値に維持して、電子部品周囲への液体の浸入を確実に防止可能な電気装置を容易に製作することができる製造方法を提供することができる。
また、このようにして製造された電気装置は、柔軟樹脂材料の一部がケーシング外部に露出しているので、ケーシングを樹脂成型する際に、成形型の型締め時に型によって柔軟樹脂材料を押さえて圧縮することが可能となる。
すなわち、従来の電気装置においては、樹脂成型時の樹脂圧力により柔軟樹脂材料であるゴムを圧縮しているが、この発明方法によって得られた電気装置によれば、ケーシングの樹脂成型時に、成形型により圧縮した状態で樹脂成型するので、柔軟樹脂材料の圧縮率を維持することができる。柔軟樹脂材料の型接触部近傍における柔軟樹脂材料とケーシングとの間の面圧を所望の値、すなわち良好なシール性が発揮されるような値に維持することができる。これにより、ターミナルと樹脂材料間の隙間を介して樹脂材料内に浸入した液体が電子部品に到達することを確実に阻止することができる電気装置を製造することができる。
請求項2に記載の発明では、柔軟樹脂材料にゴムを用いることを特徴としている。
この発明によれば、上記効果に加えて、柔軟樹脂材料にゴムを用いるから、ゴムは、種類が豊富で、硬度(弾性に係わる)や、耐腐食性を発揮する相手液体を適切に選定すれば、電気装置が浸漬される液体の種類に応じて、常にターミナルと樹脂材料間の隙間を介して樹脂材料内に浸入した液体が電子部品に到達することを確実に阻止することができる電気装置を製造することができる。
本発明の一実施形態による電気装置であるボディ3を備える燃料レベルゲージ100の正面図である。 図1中のII−II線断面図である。 本発明の一実施形態による電気装置であるボディ10のケーシング20の製造に用いる金型200の概略構造を示す断面図である。 図3中のIV−IV線断面図である。 マグネット102の磁束分布を説明する模式図である。
(一実施形態)
以下、本発明の実施形態による電気装置を、自動車の燃料タンク内に装着されて燃料の液面位置を検出する燃料レベルゲージ100の構成部品であるボディ3に適用した場合を例として、図に基づいて説明する。なお、各図において同一構成部分には同一符号を付してある。
図1は、本発明の一実施形態による電気装置であるボディ3を備える燃料レベルゲージ100の正面図である。図1は、燃料Fの液面Faが最低位にある状態を示している。また、図1中において、満タン時における液面Fa、フロート4およびアーム5の各位置を破線で示している。
図2は、図1中のII−II線断面図である。
なお、図1および図2において、図の上方が、燃料レベルゲージ100の使用状態における上方となっている。
図3は、本発明の一実施形態による電気装置であるボディ10のケーシング20の製造に用いる金型200の概略構造を示す断面図である。
図4は、図3中のIV−IV線断面図である。
図5は、マグネット102の磁束分布を説明する模式図である。
はじめに、燃料レベルゲージ100の構成について説明する。
燃料レベルゲージ100は、大きくは、図1および図2に示すように、先端にフロート103が固定されたアーム104の他端をマグネットホルダ101に固定し、このマグネットホルダ101を、電気装置であるボディ10に回転自在に保持して構成されている。フロート103は、燃料Fの液面Faに常に浮かび液面Faとともに動く。このフロート103の動き、つまり液面Fa位置の上下動がアーム104を介してマグネットホルダ101の回転運動に変換される。マグネットホルダ101内には、マグネット102が内蔵され、且つボディ10には、電子部品としてのホール素子30がマグネット102の磁束を横切るような位置に内蔵されている。ホール素子30は、それを横切る磁束密度の変化を電気信号レベルの変化に変換するので、燃料Fの液面Fa位置の変化に連動してマグネットホルダ101が回転すると、ボディ10内のホール素子30からの出力信号レベルが変化する。すなわち、燃料レベルゲージ100は、液面Fa位置を、ホール素子30からの電気信号として検出している。
マグネットホルダ101は、たとえば樹脂材料から、図1に示すように、略リング状に形成され、その孔部101aが、図2に示すように、後述するボディ10の軸部21に回転自在に嵌合している。マグネットホルダ101内には、図2に示すように、マグネット102が内蔵されている。
マグネット102は、たとえばフェライト磁石等からなり、本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ100においては筒型のものが用いられ、図2に示すように、孔部101aと同心上に配置されている。マグネット102は、図5に示すように、2極着磁されている。マグネット102の磁束Mは、図5に示すように分布しており、マグネット102の内周側の磁束は孔部101aの径方向に流れている。また、本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ100では、マグネット102は、マグネットホルダ101を樹脂成形する際に、マグネットホルダ101内に一体的にインサート成型されている。なお、マグネットをマグネットホルダへ固定する方法は、インサート成型に限る必要は無く、たとえば、スナップフィット等の機械的結合方法によってもよい。
アーム104は、金属材料、たとえばステンレス鋼の丸棒から形成されている。アーム104の一端側には、図1に示すように、フロート103が固定されるとともに、アーム104の他端側は、マグネットホルダ101に固定されている。
フロート103は、樹脂材料等から立体形状に形成され、アーム104に取り付けられた状態で燃料Fの液面Faに確実に浮かぶように見掛けの比重が設定されている。液面Fa位置の変動に応じてフロート103が上下動すると、この動きは、アーム104によりマグネットホルダ101に伝達されて、マグネットホルダ101がボディ10に対して回転運動する。
電気装置であるボディ10は、樹脂材料から形成されたケーシング20内に、ホール素子30、ターミナル40等を収容固定して形成されている。ボディ10は、図2に示すように、円筒状に突出した軸部21を備え、この軸部21がマグネットホルダ101の孔部101aと嵌合している。なお、軸部21にマグネットホルダ101が装着された後に、マグネットホルダ101が軸部21から外れることを防止するために、図示しない抜け止め手段が施される。たとえば、抜け止め手段を、軸部21の先端部に設けられた溝(図示せず)とスナップリング(図示せず)とから構成し、軸部21にマグネットホルダ101を装着した後に、スナップリング(図示せず)を溝(図示せず)に嵌めてもよい。このスナップリング(図示せず)に当接することでマグネットホルダ101のボディ10から離れる方向への移動(図2において左側に向かう移動)が規制される。軸部21内には、図2に示すように、電子部品としてのホール素子30が収容されている。詳しくは、ホール素子30は、図2に示すように、鞘部材であるホルダ50内に収容され、このホルダ50がケーシング20に設けられた軸部32内に収められている。ホルダ50は樹脂材料から成型加工して形成されている。なお、ホルダ50の成型工程において、後述するターミナル40がインサート成型され、ホルダ50とターミナル40とは予め一体化されている。
ここで、ホール素子30について簡単に説明する。
ホール素子30は、半導体からなり、ホール素子30に電圧が印加された状態で外部から磁界が加えられる、言い換えるとホール素子30を磁束Mが横切ると、ホール素子30を通過する磁束密度に比例したホール電圧を発生する。すなわち、ホール素子30と磁束Mが直交するときに、ホール素子30を通過する磁束密度が最大となり、ホール電圧が最高となる。そして、ホール素子30と磁束Mが平行となるときに、ホール素子30を通過する磁束密度が最小となりホール電圧が最低となる。
本発明の一実施形態による燃料レベルゲージ100では、液面Faの変動によりマグネットホルダ101が回転すると、マグネット102がホール素子30に対して回転する。これにより、ホール素子30とマグネット102による磁束Mとの交差角度が変化し、ホール素子30の出力電圧であるホール電圧が変化する。このホール電圧を検出することにより、マグネットホルダ101の回転角度、すなわちフロート103位置である液面Fa位置を測定するものである。
本発明の一実施形態によるボディ10に内蔵されるホール素子30は、電極であるリード31を3個備えている。すなわち、電源の+極に接続される+リード31a、電源の−極に接続される−リード31b、ホール電圧が出力される出力リード31cの3個である。これら3個のリード31に対応して、ボディ10は、図1に示すように、ターミナル40を3個備えている。
ターミナル40は、電気導体、たとえば良導電性金属をプレス加工して形成されている。各ターミナル40は、図2に示すように、一端はホール素子30のリード31に電気的に接続され且つ他端は、ケーシング20の外側に延出されている。ターミナル40の長手方向(図2において上下方向)の一部には、図2に示すように、柔軟樹脂材料としてのゴムであるシール部材60がターミナル40の全周を覆って密着固定されている。シール部材60は、燃料レベルゲージ100の液面検出対象である燃料Fに対する耐性に優れるゴム材料が用いられている。シール部材60は、連続した一体部品として3個のターミナル40をまとめて覆っている。シール部材60は、ターミナル40に、たとえば焼付けにより固定されている。すなわち、シール部材60の成形型内にターミナル40をインサート成型して、ターミナル40と一体化している。
シール部材60は、図2に示すように、その一部はケーシング20内にあり且つ残部はケーシング20の外に露出している。さらに、シール部材60は、図2に示すように、ケーシング20の端面21近傍において、ターミナル40の長手方向と直交する方向(図2において左右方向)に圧縮されている。すなわち、図2に示すように、ターミナル40の表面からシール部材60の外表面までの高さが、ケーシング20の端面に近づくほど小さくなっている。
次に、本発明の一実施形態によるボディ10の製造方法について説明する。
先ず、ターミナル40にシール部材60を密着固定させる付着工程を実施する。すなわち、シール部材60の成形型内にターミナル40をセットしてインサート成型する。これにより、ターミナル40表面にシール部材60が強固に密着し、両者が一体化される。
次に、ホルダ50を樹脂材料から成型し、それと同時にターミナル40に固定する第1成型工程を実施する。
ここで、3個のターミナル40を、プレス加工により部分的にブリッジ部で繋がった1個の部品として成型し、付着工程後、あるいは第1成型工程後に、ブリッジ部をプレス加工等により切除すれば、付着工程や第1成型工程の作業性を向上することができる。
次に、ホルダ50内にホール素子30を収納し、ホール素子30の各リード31a〜31cを対応したターミナル40に電気的に接続して、ホール素子30、ターミナル40、ホルダ50およびシール部材60が一体化されたサブアッセンブリSを形成する接続工程を実施する。ホール素子30の各リード31〜33とターミナル40との電気的接続は、たとえば溶接により行われる。
次に、ケーシング20を成型する第2成型工程を実施する。第2成型工程においては、上述の接続工程で完成されたサブアッセンブリSを、ケーシング20内の成形型内にセットしてインサート成型する。
この第2成型工程について、以下に詳しく説明する。
図3には、第2成型工程においてケーシング20の製造に用いる金型200の概略構造を示す。図3は、金型200の型締め完了時の状態、すなわち、樹脂充填直前の状態を示している。なお、図3は、ケーシング20を、図2に示す状態から時計回りに90度回転した姿勢で示している。
金型200は、大きくは、図3に示すように、上型201、下型202およびスライドコア203、204を備えている。金型200の型締め時において、スライドコア203、204は、金型200が備える図示しない傾斜ピン等の作用により、下型202の表面202a上を図4中の左右方向に進行して、詳しくは、スライドコア203は図4中の左側から右側に進行し、スライドコア204は図4中の右側から左側に進行し、図4に示す位置で停止する。スライドコア203、204は、上型201、下型202と共に、キャビティ(製品部、すなわちケーシング20の実体となる部分)205を形成する。
上型201には、ゲート206からキャビティ205内へ充填される樹脂の供給通路としてのスプルー206が形成されており、下型202には、成形完了後の樹脂成形品であるケーシング20を下型202から離型するためのノックアウトピン208が装着されている。
次に、上記構成の金型200を用いたケーシング20の製造方法について説明する。
先ず、金型200が型締め前の状態において、すなわち、上型201と下型202が図3中の上下方向において離れ、且つスライドコア203、204がそれぞれ図4中の左側、右側に移動して下型202に接している状態において、ケーシング20にインサート成形されるインサート部品としてのサブアッセンブリS、すなわちホール素子30、ターミナル40、ホルダ50およびシール部材60が一体化されたものを、キャビティ205内に配設する。
次に、金型200の型締めを行う。つまり、下型202およびスライドコア203、204を図3中の上方へ移動させて上型201に密着させる。このときスライドコア203は図4中の左側から右側へ、スライドコア204は図4中の右側から左側に進行して、図4に示す位置で停止する。
以上により、キャビティ205内にサブアッセンブリSを保持する保持工程が完了する。
この状態において、シール部材60は、上型201および下型202により図4の上下方向に圧縮され、同時にスライドコア203、204により図4の左右方向に圧縮されている。つまり、シール部材60は、保持工程完了時には、図4中の二点鎖線で示す自然状態の形状から実線で示す形状へ、その全周において圧縮されている。このとき、シール部材60圧縮率は、各型201〜204に当接している部分において最大となり、各型201〜204に当接していない部分、すなわちキャビティ205内にある部分では、各型201〜204から離れるに連れて徐々に小さくなっている。
図3に示すように、サブアッセンブリSを金型200のキャビティ205内に保持したら、次に、上型201のスプルー206の上方側端部に図示しない射出ユニットのノズル部を当接させ、溶融した液状の樹脂を射出して、ゲート207からキャビティ205内に溶融状態の樹脂を充填していく。キャビティ205内に完全に樹脂が行きわたり、さらにスプルー206が樹脂で満たされると、樹脂の射出が停止されて、充填工程が終了する。
キャビティ205内に充填された樹脂は、金型200により吸熱されキャビティ205内面に接した部位から徐々に冷却され固化していく。樹脂が冷却固化してケーシング20が形成される。以上で、固化工程が終了する。
次に、下型202およびスライドコア203、204を図3中の下方へ移動させて上型201から分離させる。このとき、スライドコア203は同時に図4中の左側へ移動し、スライドコア204は図4中の右側へ移動する。
続いて、ノックアウトピン208を図3中の上方に移動させて、ケーシング20を下型202から離型させる。
以上で、本発明の一実施形態によるボディ10のケーシング20の製造が完了する。
ここで、離型工程が終了すると、各型201〜204がシール部材60から離れ、各型201〜204との当接面においてシール部材60に作用していた力、つまり圧縮方向の力が解放される。しかし、シール部材60のキャビティ205内にあった部分は、固化した樹脂材料、つまりケーシング20により、保持工程終了時における圧縮状態の形状が維持されている。したがって、この部分においては、シール部材60の弾性力により、シール部材60とケーシング20との接触面における面圧が高くなっている。同時に、シール部材60とターミナル40との接触面における面圧も高くなっている。
以上説明した、本発明の一実施形態によるボディ10においては、ケーシング20の製造工程、詳しくは金型200内にサブアッセンブリSを保持する保持工程において、各型201〜204によりシール部材60をその全周方向に圧縮することにより、ボディ10の完成状態においてシール部材60がケーシング20により圧縮状態を維持する構成としている。
これにより、燃料レベルゲージ100の使用時において、ボディ10が燃料F中に浸漬された状態の時に、シール部材60とケーシング20間、およびシール部材60とターミナル40間から燃料Fがケーシング20内に浸入することを確実に阻止することができる。
また、以上説明した、本発明の一実施形態によるボディ10においては、ホール素子30を予めホルダ50内に収納した状態で、ケーシング20の成型時にインサート成型している。
この構成によれば、ケーシング20成型時おいて、ホール素子30が注入された溶融樹脂に直接接触することがないので、被熱によるホール素子30の劣化を防ぐことができる。さらに、注入された溶融樹脂の圧力を受けて、ホール素子30の姿勢が変化することを防止して、ケーシング20内におけるホール素子30の姿勢、位置を高精度で維持することができる。
(その他の実施形態)
なお、以上説明した本発明の一実施形態によるボディ10においては、電子部品として、磁束の変化を電気信号に変換するいわゆる磁電変換素子であるホール素子30を用いているが、これに限る必要はなく、他の種類の磁電変換素子、たとえばMRE素子(磁気抵抗素子)あるいは磁気ダイオード等を用いてもよい。
また、以上説明した本発明の位置実施形態によるボディ10においては、ホルダ50を備え、ホルダ50内にホール素子30を収納した状態でケーシング20内にインサート成型しているが、ホルダ50を必ず用いる必要はない。使用する電子部品の耐熱温度、ケーシング20の成型樹脂の溶融温度等の諸条件によっては、ホルダ50を用いなくてもよい。
また、以上説明した本発明の一実施形態においては、本発明による電気装置を、燃料レベルゲージ100のボディ10に適用した場合を例に説明したが、他の種類の電気装置に適用してもよい。特に液体中に浸漬した状態で使用される電気装置に適用すれば、ボディ10の場合と同様の効果、すなわちケーシングのターミナル突出部からのケーシング内への液体浸入を確実に抑止できるという効果が得られる。
10 ボディ(電気装置)
20 ケーシング(樹脂材料)
21 軸部
22 溝部
30 ホール素子(磁電変換素子)
31a、31b、31c リード
40 ターミナル
50 ホルダ(鞘部材)
60 シール部材(柔軟樹脂材料、ゴム)
100 燃料レベルゲージ
101 マグネットホルダ(回転部材)
101a 孔部
102 マグネット
103 フロート
104 アーム
105 スナップリング
200 金型
201 上型
202 下型
203 スライドコア
204 スライドコア
205 キャビティ
206 スプルー
207 ゲート
208 ノックアウトピン
F 燃料
Fa 液面
M 磁束

Claims (2)

  1. 電子部品と、前記電子部品が接続された電気導体からなるターミナルと、前記ターミナルの長手方向の一部に前記ターミナルの全周を覆うように密着配置された柔軟樹脂材料と、前記電子部品、前記ターミナルおよび前記柔軟樹脂材料を保持固定するケーシングとを備え、前記ケーシングは樹脂材料により前記電子部品、前記ターミナルおよび前記柔軟樹脂材料をインサート成型して形成され、前記ターミナルの前記電子部品と反対側端部は前記ケーシング外に延出され、前記柔軟樹脂材料の一部は前記ケーシングに覆われ且つ残部は前記ケーシング外に露出し、前記柔軟樹脂材料は前記ケーシングの端面近傍部分において前記ターミナルの長手方向と直交する方向に圧縮されている電気装置の製造方法であって、
    前記ターミナルに前記柔軟樹脂材料を成型により密着固定させる付着工程と、
    前記付着工程の後に前記電子部品を前記ターミナルに電気的に接続して電子部品サブアッセンブリを形成する接続工程と、
    前記接続工程の後に前記ケーシングを成型する成型工程とを備え、
    前記成型工程は、前記ケーシングの成形型により前記柔軟樹脂材料を押圧し且つ圧縮しつつ前記電子部品サブアッセンブリを前記成形型のキャビティ内に保持する保持工程と、
    前記保持工程の後に前記キャビティ内に樹脂材料を充填する充填工程と、
    前記キャビティ内の樹脂材料を固化する固化工程と、
    前記固化工程の後に成型された前記ケーシングを前記成形型から取り出す離型工程とを備えることを特徴とする電気装置の製造方法。
  2. 前記柔軟樹脂材料にゴムを用いることを特徴とする請求項1に記載の電気装置の製造方法。
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