JP2018149708A - 二次成形品、電子部品および電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】防水性を確保すると共に、使用時に温度変化が生じた場合でも融着部に亀裂が生じ難い二次成形品を提供する。【解決手段】二次成形品Ｘは、基部２２Ａと、基部２２Ａの外面から突出した突出部２４とを有する樹脂製の第一成形部２と、突出部２４の周囲に接合された接合部３２を有する樹脂製の第二成形部３と、を備え、突出部２４は、基部２２Ａとは反対側の端部に接合部３２の一部と融着した融着部２４Ａを有し、突出部２４と接合部３２との界面２４Ｂは、基部２２Ａから垂直に立ち上がって形成されている部分を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、樹脂製の一次成形部と一次成形部の少なくとも一部を覆う樹脂製の二次成形部とを備えた二次成形品、電子部品および電子部品の製造方法に関する。

従来、回転センサ等の電子部品において、ホールＩＣで構成される素子の防水性が求められる場合がある。この防水性を確保するために、素子が内部に収容された樹脂製の第一成形部（文献ではシール部材）と、第一成形部を樹脂でインサート成形して形成された第二成形部（文献ではモールド樹脂）とを備えた電子部品が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の電子部品は、第一成形部に、断面三角形状の山形リング部を有し、この山形リング部の先端に尖った部分が設けられている。この尖った部分が第二成形部を構成する溶融樹脂で溶融されて融着部が形成され、第一成形部が第二成形部に接合されることで、素子の防水性が確保される。

特開２０１０−８４８２９号公報

ところで、回転センサ等の電子部品は、自動車に使用される場合、使用温度が氷点下以下（例えば−４０℃）から高温（例えば１５０℃）に至るまで幅広い温度環境下に晒される。このため、一般的に、第一成形部や第二成形部をガラス繊維等のフィラーを含ませた樹脂材料で構成して、耐熱性を高めている。一方、このフィラーは、成形時の樹脂の流れる方向によって配向が異なるため、場所によって樹脂の熱膨張率に差異が発生する。このため、使用時の温度低下に起因する樹脂の熱収縮によって、融着部に亀裂や剥離が生じるおそれがある。

特に、特許文献１の電子備品では、樹脂の熱収縮により、第一成形部に形成された山形リング部の傾斜した側面に沿って第二成形部を押し出す方向（第二成形部を第一成形部から離間させる方向）の収縮応力が作用するため、融着部に収縮応力が集中して亀裂が発生するおそれがあり、改善の余地がある。

そこで、防水性を確保すると共に、使用時に温度変化が生じた場合でも融着部に亀裂が生じ難い二次成形品、電子部品および電子部品の製造方法が望まれている。

本発明に係る二次成形品の特徴構成は、基部と、当該基部の外面から突出した突出部とを有する樹脂製の第一成形部と、前記突出部の周囲に接合された接合部を有する樹脂製の第二成形部と、を備え、前記突出部は、前記基部とは反対側の端部に前記接合部の一部と融着した融着部を有し、前記突出部と前記接合部との界面は、前記基部から垂直に立ち上がって形成されている部分を有する点にある。

本構成のように、第一成形部に基部から突出した突出部を設け、この突出部の周囲に接合される接合部を第二成形部に設ければ、二次成形品の防水性を確保することができる。

また、本構成では、突出部と接合部との間に基部から垂直に立ち上がる界面を形成している。その結果、温度低下により突出部や接合部が熱収縮した場合でも、突出部と接合部との界面の収縮応力は第二成形部を押し出す方向に作用しないので、融着部に収縮応力が集中し難い。つまり、従来のように第二成形部全体が第一成形部の傾斜側面に沿って押し出されることにより融着部に収縮応力が集中するといった不都合が無いため、第一成形部と第二成形部との間で剥離が生じ難い。

よって、防水性を確保すると共に、使用時に温度変化が生じた場合でも融着部に亀裂が生じ難い二次成形品を提供できた。

他の特徴構成は、前記突出部は、前記接合部が接合される前において、前記基部から垂直に立設する立設部と、当該立設部の立設方向且つ前記界面と垂直な方向の断面視で、前記立設部の前記基部とは反対側の端部に形成された先端に行くほど幅が狭い先細部と、を有し、前記接合部が接合された後において、前記融着部は、少なくとも前記先細部を前記接合部に融着した状態で形成されており、前記断面視で、前記突出部の両側に形成される前記界面どうしが不連続となっている点にある。

本構成では、接合部が接合される前の突出部を、基部から垂直に立設する立設部と立設部の端部に形成された先細部とで構成し、少なくとも先細部を接合部に融着した融着部によって、立設部の両側に形成される界面どうしが不連続となっている。つまり、立設部の端部に形成された先細部を溶融させて第一成形部と第二成形部とが接合されるので、立設部の幅と同等の融着面積を確保し易い。また、先細部に加えて立設部の基部とは反対側の端部の一部を含めて溶融しても良く、その場合においても立設部の幅の融着面積を確保できる。その結果、融着面の接合強度が高く、融着部に亀裂が生じ難い。

他の特徴構成は、前記基部の前記外面は環状面で構成されており、前記突出部は、当該突出部の突出方向且つ前記界面と垂直な方向の断面視で矩形状に形成され、前記環状面の周方向に亘って設けられた突条である点にある。

本構成のように、突出部を断面矩形状で構成すれば、突出部と接合部との界面の収縮応力は第二成形部を押し出す方向に作用しないので、融着部に収縮応力が集中し難く、第一成形部と第二成形部との間で剥離が生じ難い。また、突出部を周方向に亘る突条で構成すれば、融着面の接合強度をより高めることができるので、融着部に亀裂が生じ難い。

他の特徴構成は、前記突出部は、互いに間隔を空けて並列された複数の前記突条で構成されている点にある。

本構成のように、突出部を複数の突条で構成すれば、温度低下によって隣り合う突出部が並列方向に収縮して、接合部を挟み込む状態となる。その結果、仮に第二成形部が第一成形部から離間するような収縮応力が作用したとしても、接合部が隣り合う突出部に挟み込まれて、第二成形部が第一成形部から離間しない。よって、融着部に亀裂が生じ難い。

本発明に係る電子部品の特徴構成は、素子と、前記素子が内部に収容され、基部と当該基部の外面から突出した突出部とを有する樹脂製の第一成形部と、少なくとも前記突出部を覆い、前記突出部の周囲に接合された接合部を有する樹脂製の第二成形部と、を備え、前記突出部は、前記基部とは反対側の端部に前記接合部の一部と融着した融着部を有し、前記突出部と前記接合部との界面は、前記基部から垂直に立ち上がって形成されている部分を有する点にある。

本構成のように、第一成形部に基部から突出した突出部を設け、この突出部の周囲に接合される接合部を第二成形部に設ければ、素子に対する防水性を確保することができる。

また、本構成では、突出部と接合部との間に基部から垂直に立ち上がる界面を形成している。その結果、温度低下により突出部や接合部が熱収縮した場合でも、突出部と接合部との界面の収縮応力は第二成形部を押し出す方向に作用しないので、融着部に収縮応力が集中し難い。つまり、従来のように第二成形部全体が第一成形部の傾斜側面に沿って押し出されることにより融着部に収縮応力が集中するといった不都合が無いため、第一成形部と第二成形部との間で剥離が生じ難い。

よって、防水性を確保すると共に、使用時に温度変化が生じた場合でも融着部に亀裂が生じ難い電子部品を提供できた。

本発明に係る電子部品の製造方法の特徴構成は、素子を樹脂でインサート成形し、周方向に沿って当該基部から垂直に立設する立設部と、当該立設部の立設方向且つ前記周方向に垂直な断面視で、前記立設部の前記基部とは反対側の端部に形成された先端に行くほど幅が狭い先細部と、を有する第一成形部を製造する第一工程と、前記第一成形部を樹脂でインサート成形し、少なくとも前記先細部を融着させて前記第一成形部と接合された第二成形部を製造する第二工程と、を備えた点にある。

本方法では、第一成形部を基部から垂直に立設する立設部と立設部の端部に形成された先細部とで構成し、少なくとも先細部を融着している。その結果、二次成形品の防水性を確保することができる。

しかも、少なくとも先細部を溶融すれば第一成形部と第二成形部とが接合されるので、立設部の幅と同等の融着面積を確保し易い。また、先細部に加えて立設部の基部とは反対側の端部の一部を含めて溶融しても良く、その場合においても立設部の幅の融着面積を確保できる。その結果、融着面の接合強度が高く、融着部に亀裂が生じ難い。よって、防水性を確保すると共に、使用時に温度変化が生じた場合でも融着部に亀裂が生じ難い電子部品の製造方法を提供できた。

本実施形態に係る電子部品の断面図である。 本実施形態に係るインサート成形前の第一成形部の斜視図である。 本実施形態に係るインサート成形前の第一成形部を拡大した断面図である。 本実施形態に係る回転センサの製造方法を説明する説明図である。 本実施形態に係るインサート成形時の第一成形部を拡大した断面図である。 熱収縮したときの状態を示す比較図である。 熱収縮のシミュレーション結果を示す比較図である。

以下に、本発明に係る二次成形品、電子部品、および電子部品の製造方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、二次成形品および電子部品の一例として、回転センサＸとして説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

図１に示すように、本実施形態に係る回転センサＸは、例えば車両の車輪などの回転状態を検出するセンサである。この回転センサＸは、素子１と、素子１が内周に収容されたケース２（第一成形部の一例）と、ケース２の少なくとも一部を覆うハウジング３（第二成形部の一例）とを備えている。

素子１は、磁電変換素子としてホールＩＣや電気コイル等で構成されている。この素子１には、外部の駆動回路（不図示）と電気的に接続されるターミナル４が固定されている。なお、素子１は用途に応じて、ダイオード、トランジスタ、サーミスタ等で構成しても良く、特に限定されない。

ケース２は、素子１およびターミナル４が樹脂でインサート成形されて形成される円筒状に構成されている。ケース２は、ナイロンやポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等にガラス繊維等をフィラーとして混入させた耐熱性を有する樹脂材料で構成されている。このケース２は、さらに樹脂でインサート成形されてハウジング３が形成される。

図２に示すように、ハウジング３にインサート成形される前のケース２は、素子１を収容する素子収容部２１と、露出するターミナル４の基端部を固定するターミナル固定部２３と、素子収容部２１とターミナル固定部２３との間で径方向内側に窪む溝部２２と、を備えている。この溝部２２は、素子収容部２１との境界に形成された第一壁部２１ａと、ターミナル固定部２３との境界に形成された第二壁部２３ａと、第一壁部２１ａと第二壁部２３ａとを連結する基部２２Ａとを有している。基部２２Ａの外面は環状面で構成されており、この環状面には、周方向に亘る複数の突条部２２Ｂ（本実施形態では４箇所）が径方向外側に突出形成されている。複数の突条部２２Ｂの夫々は、ケース２の長手方向に沿って互いに間隔を空けて並列されている。

図３に示すように、突条部２２Ｂは、基部２２Ａから垂直に立設する立設部２２Ｂａと、立設部２２Ｂａの基部２２Ａとは反対側の端部に形成され、先端に行くほど幅が狭い断面円弧状の先細部２２Ｂｂとを有している。先細部２２Ｂｂは、ケース２がハウジング３にインサート成形される際に溶融し、後述するハウジング３を構成するモールド樹脂３１に融着される（図５参照）。また、立設部２２Ｂａの高さＨ１に対する先細部２２Ｂｂの高さＨ２は、０．１倍〜０．５倍以下、好ましくは０．１倍〜０．３倍（本実施形態では０．２倍）に設定されている。これによって、少なくとも先細部２２Ｂｂが速やかに溶融され、立設部２２Ｂａの幅Ｂでモールド樹脂３１に融着される。これによって、融着面積を大きく確保することができる。なお、先細部２２Ｂｂに加えて立設部２２Ｂａの基部２２Ａとは反対側の端部の一部を含めて溶融しても良く、その場合においても立設部２２Ｂａの幅の融着面積を確保できる。

図５の右図に示すように、インサート成形後のケース２は、複数の突条部２２Ｂが、基部２２Ａの円環状の外面から突出した断面矩形状の複数の突出部２４に変化する。この複数の突出部２４は、インサート成形前の複数の突条部２２Ｂと同様に、周方向に亘って形成された状態で、互いに間隔を空けて並列されている。

突出部２４は、基部２２Ａとは反対側の端部でハウジング３のモールド樹脂３１に融着された融着部２４Ａを有しており、突出部２４の両側面とモールド樹脂３１との界面２４Ｂは、完全に融着しておらず、基部２２Ａから垂直に立ち上がるストレート形状を呈している。融着部２４Ａは、モールド樹脂３１の溶融熱によって界面がほとんど視認できない状態でモールド樹脂３１と一体化されている。その結果、突出部２４の両側面に形成される界面２４Ｂどうしが、融着部２４Ａによって不連続（非接続）となっている（図５の右図の点線部分）。なお、図５は、突出部２４の突出方向且つ界面２４Ｂと垂直（周方向に垂直）な方向の断面図である。

ハウジング３を構成するモールド樹脂３１は、ナイロンやポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等にガラス繊維等をフィラーとして混入させた耐熱性を有する樹脂材料で構成されている。本実施形態では、ケース２を構成する樹脂とハウジング３を構成するモールド樹脂３１とは同一の樹脂材料で構成されている。このフィラーは、成形時のモールド樹脂３１の流れる方向によって配向が異なるため、場所によって樹脂の熱膨張率に差異が発生する。特にケース２の突出部２４に隣接する内側のモールド樹脂３１と、突出部２４の樹脂とは、フィラーがランダム配向となるため、熱膨張率の差が大きい。

図１および図５に示すように、ハウジング３は、溶融状態のモールド樹脂３１が固化されて突出部２４の周囲に接合された接合部３２と、ターミナル４の端部を収容するコネクタ部３３と、車両に取付けられるブラケット部３４とを有している。接合部３２は、断面矩形状の突出部２４を挟むように凹状に形成されており、底部３２ａが突出部２４の融着部２４Ａと一体化されて界面がほとんど視認できない状態となっている。また、凹状に形成された接合部３２の側壁内面３２ｂは、突出部２４の両側面と接合されて界面２４Ｂが視認できる状態となっている。

続いて、図４および図５を用いて、本実施形態に係る回転センサＸの製造方法について説明する。まず、図示しない金型を用いて、素子１およびターミナル４を樹脂でインサート成形してケース２を製造する。これによって、図２〜図３に示すように、基部２２Ａと、周方向に亘って基部２２Ａから垂直に立設する立設部２２Ｂａと、立設部２２Ｂａの立設方向且つ周方向に垂直な断面視で、立設部２２Ｂａの基部２２Ａとは反対側の端部に形成された先端に行くほど幅が狭い先細部２２Ｂｂと、を有するケース２が一次成形される。

次いで、図４の左図に示すように、１次成形されたケース２を上金型Ｋ１と下金型Ｋ２との間に形成されるキャビティＫａ内に配置し、下金型Ｋ２の底部に形成された保持溝Ｋｃによってケース２を保持する。次いで、上金型Ｋ１の底部に形成された注入溝ＫｂからキャビティＫａ内に溶融状態にあるモールド樹脂３１を注入する（図４の右図参照）。このとき、図５の左図に示すように、ケース２に形成された複数の突条部２２Ｂの周囲にモールド樹脂３１が入り込む。そして、突条部２２Ｂの少なくとも先細部２２Ｂｂがモールド樹脂３１の溶融熱によって溶融する。

次いで、モールド樹脂３１を冷却固化されることで、モールド樹脂３１がケース２の周囲に固着してハウジング３が形成され、二次成形品としての回転センサＸが完成する。このとき、図５の右図に示すように、複数の突条部２２Ｂが、基部２２Ａの外面から突出した断面矩形状の複数の突出部２４に変化している。この突出部２４には、基部２２Ａとは反対側の端部でモールド樹脂３１に融着された融着部２４Ａが形成されており、突出部２４の両側面とハウジング３の接合部３２（モールド樹脂３１）との界面２４Ｂは、基部２２Ａから垂直に立ち上がるストレート形状を呈している。

本実施形態のように、ケース２に基部２２Ａから突出した突出部２４を設け、この突出部２４の周囲にハウジング３の接合部３２（モールド樹脂３１）を設ければ、二次成形品の防水性を確保することができる。

また、突出部２４と接合部３２との間に基部２２Ａから垂直に立ち上がる界面２４Ｂを形成している。この突出部２４は、周方向に亘って設けられた断面矩形状の複数の突条が、互いに間隔を空けて並列されている。その結果、大きな温度低下により突出部２４や接合部３２が熱収縮した場合でも、突出部２４と接合部３２との界面２４Ｂの収縮応力はハウジング３を押し出す方向（ハウジング３をケース２から離間させる方向）に作用しないので、融着部２４Ａに収縮応力が集中し難く、融着部２４Ａに亀裂が生じ難い。しかも、インサート成形前の突出部２４を立設部２２Ｂａと先細部２２Ｂｂとで構成しているので、少なくとも先細部２２Ｂｂが速やかに溶融され、融着面積を大きく確保することができる。その結果、融着面の接合強度が高く、融着部２４Ａに亀裂が生じ難い。なお、先細部２２Ｂｂに加えて立設部２２Ｂａの基部２２Ａとは反対側の端部の一部を含めて溶融しても良く、その場合においても立設部２２Ｂａの幅の融着面積を確保できる。

さらに詳細に説明する。図６には、大きな温度低下によって樹脂が熱収縮した状態を示す説明図が示される。図６の上図に示すように、ケース２Ｘに形成された断面三角形状の山形リング部の先端を溶融させて台形形状の突出部２４Ｘで形成する従来例では、隣り合う突出部２４Ｘが並列方向に収縮してハウジング３Ｘ全体が傾斜側面に沿ってケース２Ｘから離間する方向に移動するような収縮応力が作用する。一方、図６の下図に示すように、本実施形態では、突出部２４の両側面とハウジング３の接合部３２との界面２４Ｂは、基部２２Ａから垂直に立ち上がるストレート形状を呈しているので、隣り合う突出部２４が並列方向に収縮して、接合部３２を挟み込む。このとき、接合部３２が隣り合う突出部２４に締め付けられ、ハウジング３全体がケース２から離間する方向に移動し難い。その結果、融着部２４Ａに収縮応力が集中するといった不都合が無いため、特に融着部２４Ａで剥離が生じ難い。

図７には、従来の回転センサ（上図）および本実施形態に係る回転センサＸ（下図）を１５０℃から−４０℃まで冷却したシミュレーション結果が示されている。図７の上図に示すように、従来の回転センサは、ハウジング３Ｘがケース２Ｘから押し出されるように大きく離間していることが分かる。一方、図７の下図に示すように、本実施形態に係る回転センサＸは、ハウジング３がケース２から若干離間しているものの、ケース２の突出部２４とハウジング３の接合部３２との接合状態は良好に維持されている。また、従来の融着部位の収縮応力は、本実施形態における融着部２４Ａの収縮応力に対して、２〜３倍程度の大きさであった。これらから、本実施形態における回転センサＸは、融着部２４Ａに収縮応力が集中するといった不都合が無いため、融着部２４Ａに剥離、亀裂が生じ難いことが検証できた。

［その他の実施形態］
（１）上述した実施形態におけるケース２には、インサート成形前の突条部２２Ｂやインサート成形後の突出部２４を、周方向に亘って複数設けたが、配置範囲や数量は特に限定されない。例えば、突条部２２Ｂや突出部２４は、周方向に沿って断続的に等間隔に配置されても良いし、第一壁部２１ａと第二壁部２３ａとの間に１箇所設けられても良い。
（２）上述した実施形態における突条部２２Ｂは、先細部２２Ｂｂを断面円弧状に形成したが、先端に行くほど幅が狭い形状であれば先細部２２Ｂｂの形状は特に限定されない。例えば、先細部２２Ｂｂの形状を断面三角形状又は断面台形形状に構成したり、断面階段状に形成したりしても良い。
（３）本実施形態における電子部品は、回転センサＸに限定されず、素子１が収容されたケース２をインサート成形してハウジング３を形成した二次成形品であれば、例えば、位置センサや荷重センサで構成しても良い。

本発明は、素子がインサート成形されて形成された第一成形部と、第一成形部がインサート成形されて形成された第二成形部と、を有する各種電子部品に利用可能である。

１ 素子
２ ケース（第一成形部）
３ ハウジング（第二成形部）
２２Ａ 基部
２２Ｂａ 立設部
２２Ｂｂ 先細部
２４ 突出部
２４Ａ 融着部
２４Ｂ 界面
３２ 接合部
Ｘ 回転センサ（二次成形品，電子部品）

Claims (6)

1. 基部と、当該基部の外面から突出した突出部とを有する樹脂製の第一成形部と、
   前記突出部の周囲に接合された接合部を有する樹脂製の第二成形部と、を備え、
   前記突出部は、前記基部とは反対側の端部に前記接合部の一部と融着した融着部を有し、
   前記突出部と前記接合部との界面は、前記基部から垂直に立ち上がって形成されている部分を有する二次成形品。
2. 前記突出部は、前記接合部が接合される前において、前記基部から垂直に立設する立設部と、当該立設部の立設方向且つ前記界面と垂直な方向の断面視で、前記立設部の前記基部とは反対側の端部に形成された先端に行くほど幅が狭い先細部と、を有し、
   前記接合部が接合された後において、前記融着部は、少なくとも前記先細部を前記接合部に融着した状態で形成されており、前記断面視で、前記突出部の両側に形成される前記界面どうしが不連続となっている請求項１に記載の二次成形品。
3. 前記基部の前記外面は環状面で構成されており、
   前記突出部は、当該突出部の突出方向且つ前記界面と垂直な方向の断面視で矩形状に形成され、前記環状面の周方向に亘って設けられた突条である請求項１又は２に記載の二次成形品。
4. 前記突出部は、互いに間隔を空けて並列された複数の前記突条で構成されている請求項３に記載の二次成形品。
5. 素子と、
   前記素子が内部に収容され、基部と当該基部の外面から突出した突出部とを有する樹脂製の第一成形部と、
   少なくとも前記突出部を覆い、前記突出部の周囲に接合された接合部を有する樹脂製の第二成形部と、を備え、
   前記突出部は、前記基部とは反対側の端部に前記接合部の一部と融着した融着部を有し、
   前記突出部と前記接合部との界面は、前記基部から垂直に立ち上がって形成されている部分を有する電子部品。
6. 素子を樹脂でインサート成形し、基部と、周方向に沿って当該基部から垂直に立設する立設部と、当該立設部の立設方向且つ前記周方向に垂直な断面視で、前記立設部の前記基部とは反対側の端部に形成された先端に行くほど幅が狭い先細部と、を有する第一成形部を製造する第一工程と、
   前記第一成形部を樹脂でインサート成形し、少なくとも前記先細部を融着させて前記第一成形部と接合された第二成形部を製造する第二工程と、を備えた電子部品の製造方法。

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