JP2019071253A - センサ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製品体格の増大を抑制することができるセンサ装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】センサ装置１は、物理量を検出するセンサ２０、センサ２０と電気的に接続される端子群２１、及びセンサ２０を封止する封止体２２を有するセンサパッケージ２と、端子群２１が露出し、相手側コネクタが挿入されるコネクタ開口３００ａを後面３００に有するコネクタ部３０、後面３００の反対側の前面３０１から突出する封止体２２を被覆する被覆部３１、及び相手側コネクタの挿入方向と交差する方向の封止体２２の一面が露出するように被覆部３１に設けられた露出開口３１０ａを有する本体３と、露出開口３１０ａに露出する封止体２２を保護するキャップ４と、を備えて概略構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、センサ装置及びその製造方法に関する。

従来の技術として、舌部にセンサチップなどが搭載されたケースと、センサチップを囲むようにケースに組み付けられたバイアス磁石と、センサチップとバイアス磁石を覆うようにケースに取り付けられた保護キャップと、を備えた回転検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この回転検出装置は、保護キャップをケースに押圧した状態でレーザ溶接が行われ、保護キャップがケースに取り付けられる。

特開２００９−１９２４３６号公報

このようなレーザ溶接が行われる場合は、保護キャップの全周にレーザ溶接に必要な幅を設ける必要があり、製品体格が大きくなることがある。

従って本発明の目的は、製品体格の増大を抑制することができるセンサ装置及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一態様は、物理量を検出するセンサ、センサと電気的に接続される端子群、及びセンサを封止する封止体を有するセンサパッケージと、端子群が露出し、相手側コネクタが挿入されるコネクタ開口を後面に有するコネクタ部、後面の反対側の前面から突出する封止体を被覆する被覆部、及び相手側コネクタの挿入方向と交差する方向の封止体の一面が露出するように被覆部に設けられた露出開口を有する本体と、露出開口に露出する封止体を保護する保護部と、を備えたセンサ装置を提供する。

本発明によれば、製品体格の増大を抑制することができる。

図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るセンサ装置の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、センサパッケージの一例を示す斜視図であり、図１（ｃ）は、センサパッケージの一例を示す上面図である。 図２（ａ）は、第１の実施の形態に係るセンサ装置のキャップの一例を示す側面図であり、図２（ｂ）は、センサ装置の被覆部の一例を示す上面図であり、図２（ｃ）は、被覆部の一例を示す下面図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施の形態に係るセンサ装置の製造方法の一例を示す概略図である。 図４は、第２の実施の形態に係るセンサ装置の一例を示す斜視図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係るセンサ装置は、物理量を検出するセンサ、センサと電気的に接続される端子群、及びセンサを封止する封止体を有するセンサパッケージと、端子群が露出し、相手側コネクタが挿入されるコネクタ開口を後面に有するコネクタ部、後面の反対側の前面から突出する封止体を被覆する被覆部、及び相手側コネクタの挿入方向と交差する方向の封止体の一面が露出するように被覆部に設けられた露出開口を有する本体と、露出開口に露出する封止体を保護する保護部と、を備えて概略構成されている。

このセンサ装置は、露出開口に露出する封止体を保護部によって保護するので、コネクタ部から突出する封止体の全体を保護部によって保護する場合と比べて、製品体格の増加を抑制することができる。

[第１の実施の形態]
（センサ装置１の概要）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るセンサ装置の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、センサパッケージの一例を示す斜視図であり、図１（ｃ）は、センサパッケージの一例を示す上面図である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係るセンサ装置のキャップの一例を示す側面図であり、図２（ｂ）は、センサ装置の被覆部の一例を示す上面図であり、図２（ｃ）は、被覆部の一例を示す下面図である。図２（ｂ）では、溶着領域を斜線で示している。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

このセンサ装置１は、例えば、車両のシートベルト装置のタングプレートの装着の検出、ブレーキ装置のストロークの検出、及び車両に搭載された電子機器の操作部の操作量の検出などに用いられる。

センサ装置１は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、物理量を検出するセンサ２０、センサ２０と電気的に接続される端子群２１、及びセンサ２０を封止する封止体２２を有するセンサパッケージ２と、端子群２１が露出し、相手側コネクタ８が挿入されるコネクタ開口３００ａを後面３００に有するコネクタ部３０、後面３００の反対側の前面３０１から突出する封止体２２を被覆する被覆部３１、及び相手側コネクタ８の挿入方向と交差する方向の封止体２２の一面が露出するように被覆部３１に設けられた露出開口３１０ａを有する本体３と、露出開口３１０ａに露出する封止体２２を保護する保護部と、を備えて概略構成されている。

本実施の形態の保護部は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、露出開口３１０ａを覆うように被覆部３１に被せられて接合されたキャップ４である。

被覆部３１は、露出開口３１０ａが形成された面（上面３１０）の反対の面（下面３１１）にゲート跡３１１ａを有する。このゲート跡３１１ａとは、後述する溶融樹脂６をキャビティ９５内に射出する際のゲート９２０の跡である。つまり溶融樹脂６が射出されるゲート９２０に面する封止体２２の面（下面２２５）の反対の面（上面２２４）が上述の一面となって露出開口３１０ａに露出している。

なお変形例として露出開口３１０ａは、封止体２２の下面２２５側に設けられても良い。また露出開口３１０ａは、溶融樹脂６が射出されるゲート９２０の位置によっては、封止体２２の側面２２２や側面２２３に設けられても良い。

（センサパッケージ２の構成）
センサパッケージ２は、例えば、端子群２１の端子がリードフレームから形成され、このリードフレーム上にセンサ２０やコンデンサなどの電子部品が配置されている。このセンサ２０などの電子部品は、封止体２２によって封止されている。

センサ２０は、例えば、物理量としての磁場を検出する磁気抵抗センサであるがこれに限定されず、ホールセンサ、加速度を検出する加速度センサなどであっても良い。

端子群２１の端子（リードフレーム）は、例えば、細長い板形状に形成されている。この端子は、例えば、アルミニウム、銅などの導電性を有する金属材料、又は真鍮などの合金材料を用いて形成される。なお端子は、例えば、その表面に、錫、ニッケル、金、銀などの金属材料を用いたメッキ処理が施されていても良い。

封止体２２は、例えば、封止樹脂が硬化したものである。この封止樹脂による封止は、例えば、エポキシ樹脂を主成分に、シリカ充填材などを加えた熱硬化性成形材料を用いて行われる。

（本体３の構成）
本体３は、センサパッケージ２をインサート成形して形成される一次成形体である。コネクタ部３０は、相手側コネクタ８が挿入されるコネクタ開口３００ａが後面３００に形成されている。図１（ａ）に示す矢印は、相手側コネクタ８の挿入方向を示している。このコネクタ部３０は、取付対象に取り付けられる。

被覆部３１は、コネクタ部３０の前面３０１から突出する封止体２２の上面２２４の一部以外を覆うように形成されている。この封止体２２の上面２２４は、露出開口３１０ａに露出している。この露出開口３１０ａは、被覆部３１の上面３１０に形成されている。

この上面３１０は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、キャップ４の裏面４１と接触する溶着領域３１０ｂとなっている。キャップ４と被覆部３１は、レーザ溶着法によって接合される。

このレーザ溶着法とは、例えば、熱可塑性樹脂からなる透過側と吸収側の樹脂を合わせた界面に透過側からレーザ７を照射し、吸収側の樹脂がレーザ７を吸収することで高温となり、両者が溶融して溶融池（溶融プール）を形成し、両者を溶着させる方法である。

この透過側の樹脂は、例えば、レーザ７をほとんど吸収せずに透過させる樹脂を用いることが好ましい。また、吸収側の樹脂は、例えば、レーザ７を吸収して効率よく熱に変換する樹脂を用いることが好ましい。

透過側となるキャップ４は、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などの非晶性樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの結晶性樹脂が用いられる。また色材は、例えば、レーザ７を透過させる染料が用いられる。

吸収側となる被覆部３１は、例えば、レーザ７を吸収する色材を含有する上記の非晶性樹脂及び結晶性樹脂が用いられる。また、色材は、顔料及び染料の組み合わせが好ましい。これは、顔料は、レーザ７を吸収及び散乱させるので、吸収しすぎて局所的に異常な発熱が起こる可能性があり、染料は、レーザ７の吸収が弱く十分に発熱しない可能性があるからである。従って、両者を組み合わせることにより、発熱量が制御され、被覆部３１とキャップ４とを効率よく溶着することが可能となる。

本実施の形態では、本体３及びキャップ４は、一例として、ＰＢＴを用いて形成されている。そして本体３は、一例として、レーザ７を吸収し易いように黒色に着色されている。キャップ４は、レーザ７を透過し易いように着色されていない。

レーザ７は、キャップ４を介して溶着領域３１０ｂに向けて出力される。そしてこの溶着領域３１０ｂにおいて被覆部３１とキャップ４が接合されて一体となる。なお溶着領域３１０ｂは、幅が広い方が良い。本実施の形態では、本体３の製品体格を大きくすることなく当該幅を広くすることができる。

（キャップ４の構成）
キャップ４は、例えば、板形状を有している。そしてキャップ４は、例えば、図２（ａ）に示すように、裏面４１から突出する凸部４１０を有している。

この凸部４１０は、被覆部３１の露出開口３１０ａに嵌る形状とされている。そして凸部４１０は、被覆部３１との位置決めとなっている。

被覆部３１の溶着領域３１０ｂをキャップ４の表面４０に投影した領域は、例えば、図１（ａ）に点線と実線で囲まれた照射領域５となる。レーザ７は、この照射領域５に対して行われる。

以下に本実施の形態のセンサ装置１の製造方法の一例について説明する。

（センサ装置１の製造方法）
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施の形態に係るセンサ装置の製造方法の一例を示す概略図である。この図３（ａ）は、センサ装置を形成する際の金型９の一例を示している。

まず物理量を検出するセンサ２０、センサ２０と電気的に接続される端子群２１、及びセンサ２０を封止する封止体２２を有するセンサパッケージ２を準備する。

次にセンサパッケージ２の端子群２１及び封止体２２の一面（上面２２４）を支持するように金型９に配置する。

具体的には、図３（ａ）に示すように、金型９の下型９１の挿入孔９１０にセンサパッケージ２の端子群２１の端子を挿入し、センサパッケージ２を下型９１に配置する。次に下型９１の上に上型９２をセットし、下型９１と上型９２に間に形成されたスライド孔９３にスライド型９４を挿入する。このスライド型９４の先端部９４０は、封止体２２の上面２２４と接触している。つまりこの先端部９４０によって露出開口３１０ａが形成される。

次に端子群２１が露出し、相手側コネクタ８が挿入されるコネクタ開口３００ａを後面３００に有するコネクタ部３０、後面３００の反対側の前面３０１から突出する封止体２２を被覆する被覆部３１、及び相手側コネクタ８の挿入方向と交差する方向の封止体２２の一面（上面２２４）が露出するように被覆部３１に設けられた露出開口３１０ａを有する本体３を形成するため、金型９内に溶融樹脂６を射出する。

具体的には、スライド型９４の挿入が終了すると、上型９２のゲート９２０を通じて溶融樹脂６がキャビティ９５に射出される。このゲート９２０は、封止体２２の下面２２５と対向している。そして溶融樹脂６は、ゲート９２０から射出されると封止体２２に対して図３（ａ）の右から左に圧力Ｐを付加する。しかしこの圧力Ｐに抗するようにスライド型９４が封止体２２を支持しているので、圧力Ｐによるセンサパッケージ２の傾きを抑制することができ、またキャビティ９５内に溶融樹脂６を十分充填するために圧力Ｐを高く設定することができる。

次に溶融樹脂６が硬化した後、露出開口３１０ａに露出する封止体２２を保護する保護部を本体３に設ける。

具体的には、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、露出開口３１０ａを覆うように被覆部３１にキャップ４を被せ、被覆部３１とキャップ４とが接触する溶着領域３１０ｂにレーザ７を照射するレーザ溶着を行って一体とさせてセンサ装置１を得る。

このレーザ７は、例えば、図３（ｃ）に示すように、照射領域５に沿って少なくとも始点と終点が一致するように行われる。このレーザ７の照射によって、レーザ７がキャップ４を透過して溶着領域３１０ｂの被覆部３１を加熱して溶融させ、キャップ４と被覆部３１とを接合させる。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るセンサ装置１は、製品体格の増大を抑制することができる。具体的には、センサ装置１は、レーザ溶着のための照射領域５を被覆部３１の上面３１０側にするので、コネクタ部３０の前面３０１に照射領域５を設定する場合と比べて、製品体格の増加を抑制することができる。

センサ装置１は、製造において、溶融樹脂６の圧力Ｐに抗するように封止体２２を支持してインサート成形を行うことができるので、この構成を採用しない場合と比べて、封止体２２の倒れを抑制することができる。センサ装置１は、封止体２２の倒れを抑制するので、本体３に対するセンサパッケージ２の位置精度、つまりセンサ２０の位置精度が高くなり、センサ２０の検出精度が向上する。

センサ装置１は、キャップ４に凸部４１０が形成され、この凸部４１０を露出開口３１０ａに挿入することにより、本体３とキャップ４の位置決めを行うことができるので、この構成を採用しない場合と比べて、レーザ溶着の精度が向上して液体や塵などの侵入をより抑制することができる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、レーザ溶着を行わない点で第１の実施の形態と異なっている。

図４は、第２の実施の形態に係るセンサ装置の一例を示す斜視図である。なお以下に記載する実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

本実施の形態の保護部４ａは、例えば、図４に示すように、露出開口３１０ａに充填された樹脂（ポッティング樹脂）である。つまり本実施の形態のセンサ装置１の製造方法では、露出開口３１０ａに樹脂を充填して保護部４ａを形成する。このポッティング樹脂は、一例として、ウレタン樹脂などである。

センサ装置１は、露出開口３１０ａにポッティング樹脂が充填されるので、この構成を採用しない場合と比べて、製品体格の増大を抑制することができる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…センサ装置、２…センサパッケージ、３…本体、４…キャップ、４ａ…保護部、５…照射領域、６…溶融樹脂、７…レーザ、８…相手側コネクタ、９…金型、２０…センサ、２１…端子群、２２…封止体、３０…コネクタ部、３１…被覆部、４０…表面、４１…裏面、９１…下型、９２…上型、９３…スライド孔、９４…スライド型、９５…キャビティ、２２２…側面、２２３…側面、２２４…上面、２２５…下面、３００…後面、３００ａ…コネクタ開口、３０１…前面、３１０…上面、３１０ａ…露出開口、３１０ｂ…溶着領域、３１１…下面、３１１ａ…ゲート跡、４１０…凸部、９１０…挿入孔、９２０…ゲート、９４０…先端部

Claims (8)

1. 物理量を検出するセンサ、前記センサと電気的に接続される端子群、及び前記センサを封止する封止体を有するセンサパッケージと、
   前記端子群が露出し、相手側コネクタが挿入されるコネクタ開口を後面に有するコネクタ部、前記後面の反対側の前面から突出する前記封止体を被覆する被覆部、及び前記相手側コネクタの挿入方向と交差する方向の前記封止体の一面が露出するように前記被覆部に設けられた露出開口を有する本体と、
   前記露出開口に露出する前記封止体を保護する保護部と、
   を備えたセンサ装置。
2. 前記保護部は、前記露出開口を覆うように前記被覆部に被せられて接合されたキャップである、
   請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記保護部は、前記露出開口に充填された樹脂である、
   請求項１に記載のセンサ装置。
4. 前記被覆部は、前記露出開口が形成された面の反対の面にゲート跡を有する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
5. 物理量を検出するセンサ、前記センサと電気的に接続される端子群、及び前記センサを封止する封止体を有するセンサパッケージを準備し、
   前記センサパッケージの前記端子群及び前記封止体の一面を支持するように金型に配置し、
   前記端子群が露出し、相手側コネクタが挿入されるコネクタ開口を後面に有するコネクタ部、前記後面の反対側の前面から突出する前記封止体を被覆する被覆部、及び前記相手側コネクタの挿入方向と交差する方向の前記封止体の一面が露出するように前記被覆部に設けられた露出開口を有する本体を形成するため、前記金型内に溶融樹脂を射出し、
   前記溶融樹脂が硬化した後、前記露出開口に露出する前記封止体を保護する保護部を前記本体と一体にさせる、
   センサ装置の製造方法。
6. 前記露出開口を覆うように前記被覆部に前記保護部としてのキャップを被せ、前記被覆部と前記キャップとが接触する溶着領域にレーザを照射するレーザ溶着を行って前記本体と前記キャップとを一体とさせる、
   請求項５に記載のセンサ装置の製造方法。
7. 前記露出開口に樹脂を充填して前記保護部を形成する、
   請求項５に記載のセンサ装置の製造方法。
8. 前記溶融樹脂が射出されるゲートに面する前記封止体の面の反対の面が前記一面となって前記露出開口に露出する、
   請求項５乃至７のいずれか１項に記載のセンサ装置の製造方法。

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