JP4407029B2 - センサ装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケースに形成された凹部内に該凹部の外部環境を測定するセンサ素子を配設してなるセンサ装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のセンサ装置としては、例えば、大気圧を測定する大気圧センサが知られている。従来の大気圧センサJ1の一般的な構成を図3に示す。ケース1にはリード6がインサート成形されるとともに、凹部2が形成されている。この凹部2内には、凹部2外の大気圧を検出する圧力検出素子としてのセンサチップ3が配設され、センサチップ3とリード6とがワイヤ7にて結線されている。
【0003】
また、センサチップ3の表面には、センサチップ保護用のゲル8が配設されている。そして、凹部2の開口部を覆うように、リッド(蓋)200が接着剤等を介してケース1に接合されている。ここで、リッド200には、凹部2の内外を連通する大気開放孔としての孔201が形成され、この孔201を介して凹部2内に大気を導入しセンサチップ3にて大気圧を検出するようになっている。
【0004】
この大気圧センサJ1は、実際にはプリント基板等の相手部材(図示せず)に対してリード6を電気的に接続するように装着されて、センサ装置を構成する。次に、従来のセンサ装置の製造方法について、図4および図5を参照して述べる。
【0005】
まず、図3に示す大気圧センサJ1を用意し(図4(a))、リッド200の孔201を塞ぐようにマスキングテープ202をリッド200に貼り付ける(図4(b))。次に、このものをクリームはんだ21を介してプリント基板20に搭載し(図4(c))、図4(d)に示す様に、温風(図中の矢印Y1)等によってはんだ21をリフローさせ、リード6をプリント基板20に電気的に接続し、大気圧センサJ1とプリント基板20とを接合し一体化させる。
【0006】
この後、はんだフラックスの除去等のために、上記一体化したものを洗浄液22中に浸漬させる等により洗浄し(図5(a))、続いて乾燥させる。次に、結露等による電気リークを防止するため、例えば、図5(b)中の矢印Y2方向から防湿剤を吹き付ける等により、大気圧センサJ1及びプリント基板20の全面に防湿剤を塗布する。
【0007】
そして、防湿剤を乾燥させた後、マスキングテープ202を剥がす(図5(c))。こうして、大気圧センサJ1がプリント基板20に実装されてなるセンサ装置が完成し、この後、検査等を経て出荷される。このセンサ装置は例えば、自動車のEFI(電子式燃料噴射装置)等のシステムにおける大気圧補正用の大気圧センサとして、車両ECU内に装着される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の製造方法においては、製造工程の初期にてマスキングテープ202の貼付を行っているが、その理由は次のようである。
【0009】
もし、マスキングテープ202の貼付を行わなずに、リッド200の孔201を通じて洗浄液22が凹部2内へ侵入した場合、侵入した洗浄液22によって、例えばセンサチップ保護用のゲル8やセンサチップ3をケース1に接着する接着剤5が膨潤する等、センサ特性に悪影響を及ぼす。
【0010】
同様に、防湿剤が凹部2内へ侵入した場合、例えば、防湿剤の希釈成分によってゲル8及び接着剤5の膨潤が発生したり、防湿剤自身が固化したときの応力によってワイヤ7が破断したりする等、特性や構造へ悪影響が及ぼされる。従って、製造工程中に洗浄液22や防湿剤等の異物がケース1の凹部2内に侵入するのを防止するためには、マスキングテープ202の貼付が必要となる。
【0011】
ここで、従来の製造方法においては、防湿剤の乾燥工程を経た後、マスキングテープ202を取り除く必要があるが、該テープ202のようなものを取り除くには手間がかかる。そこで、本発明者等は、このマスキングテープの除去工程を無くし、製造工程の簡略化を図ることを考えた。なお、もし、テープ202を取り除かないと、リッド200の孔201が詰まった状態となるため、凹部2外の大気圧の検出が不可能となってしまう。
【0012】
なお、このようなマスキングテープの必要性及び該マスキングテープの除去工程の排除という相矛盾する問題は、ケースに形成された凹部内に該凹部の外部環境を測定するセンサ素子を配設してなるセンサ装置の製造方法においては、最終的に凹部の内外を連通させる部分を形成する必要があるため、共通の問題と考えられる。
【0013】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、ケースに形成された凹部内に該凹部の外部環境を測定するセンサ素子を配設してなるセンサ装置において、製造工程中における凹部への異物の侵入を防止しつつ、適切に製造工程の簡略化を図ることができる製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、凹部(2)を有するケース(1)と、凹部内に配設され凹部の外部の環境を測定するセンサ素子(3)とを備えるセンサ装置の製造方法であって、ケースの凹部内にセンサ素子を配設し、このセンサ素子を覆うように凹部の開口部をシート部材(9)により閉塞し、しかる後、シート部材に貫通穴(11)を形成して凹部の内外を連通させるものであり、シート部材(9)として、貫通穴(11)を形成する部位の肉厚がシート部材における他の部位よりも薄くなっているものを用い、シート部材(9)の一部を加熱して溶かすことによりシート部材に貫通穴(11)を形成するようにしたことを特徴としている。
【0015】
それによれば、センサ素子が配設された凹部をシート部材により閉塞した後、シート部材に貫通穴を形成するまでの間に、上記した洗浄や防湿剤の塗布等の工程を行うことで洗浄液や防湿剤等の異物の凹部への侵入を防止することができる。また、シート部材に貫通穴を形成することにより、凹部の内外を連通させる部分を形成することができる。
【0016】
このように、本発明によれば、シート部材が従来のマスキングテープの役割を果たすと共に、貫通穴が形成されたシート部材が従来の大気開放孔が形成されたリッドの役割を果たす。そのため、リッドの代わりにシート部材をそのままセンサ装置の構成部品として残すことができ、従来必要であったリッドの上に更にマスキングテープを貼り付ける工程及びマスキングテープの除去工程の廃止が可能となる。
【0017】
よって、本発明によれば、製造工程中における凹部への異物の侵入を防止しつつ、適切に製造工程の簡略化を図ることができる製造方法を提供することができる。
【0018】
ここで、本発明では、シート部材(9)に貫通穴(11)を形成することは、シート部材(9)の一部を加熱して溶かすことにより実行している。また、シート部材(9)としては、請求項2に記載の発明のように、樹脂よりなるシートを用いることができる。
【0019】
また、本発明では、シート部材(9)として、貫通穴(11)を形成する部位の肉厚がシート部材における他の部位よりも薄くなっているものを用いるため、貫通穴を形成しやすくでき、好ましい。
【0020】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図1は本発明の実施形態に係るセンサ装置としての大気圧センサ100の概略断面構成を示す図である。なお、この大気圧センサ100は、上記図3に示した大気圧センサJ1の一部を変形したものであり、図1中、上記図3と同一部分には同一符号を付してある。
【0022】
この大気圧センサ100は、例えば、自動車のEFI等のシステムにおける大気圧補正用の大気圧センサとして、車両ECU内に装着されるもので、図1では図示しないが、実際には上記図5に示すものと同様に、ECU内のプリント基板20に対して装着されて、センサ装置を構成する。
【0023】
図1において、1はケースであり、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)やPBT(ポリブチレンテレフタレート)等の樹脂を成形したものである。ケース1には、その外面から凹んだ凹部2が形成されており、この凹部2内には、凹部2の外部の大気圧を測定するセンサ素子としてのセンサチップ3が配設されている。
【0024】
このセンサチップ3は、例えば、受けた圧力を電気信号に変換して出力するものを採用でき、具体的には、ダイヤフラムを利用したシリコン等の半導体よりなる圧力センサ素子を用いることができる。本例では、センサチップ3はガラス等の台座4に一体に接合され、この台座4は接着剤5を介して凹部2の底面に接着されている。
【0025】
また、ケース1には、銅系の合金等よりなる導電性のリード6がインサート成形されている。このリード6は、凹部2内に突出する突出部6aを有し、この突出部6aとセンサチップ3とは、金やアルミニウム等をワイヤボンディングする等により形成されたワイヤ7によって電気的に接続されている。
【0026】
また、リード6は、ケース1の外部に突出しており、この外部に突出した部位にて、上記プリント基板20(図5参照)と電気的に接続可能となっている。こうして、センサチップ3からの出力はワイヤ7及びリード6を介して、プリント基板20へ出力可能となっている。
【0027】
また、センサチップ3の表面及びワイヤ7とリード6との接合部には、センサチップ保護用のゲル(センサ素子の保護部材、樹脂材)8が配設されており、このゲル8によってセンサチップ3及びワイヤ7とリード6との接合部の防湿等が図られている。
【0028】
また、ケース1には、凹部2の開口部を覆うように、シート部材9が接着剤10を介して接合されている。ここで、シート部材9には、凹部2の内外を連通する貫通穴11が形成されており、この貫通穴11は大気開放孔として機能し、該貫通穴11を介して凹部2内は外部の大気圧と同等となる。このシート部材9は例えばポリイミド基材等の耐熱性樹脂材料等よりなるシートを採用できる。
【0029】
上記構成に基づき、本実施形態に係るセンサ装置の製造方法について説明する。まず、ケース1の凹部2内にセンサチップ3を配設する(センサ素子配設工程)。具体的には、リード6がインサート成形され且つ凹部2が形成されたケース1を用意し、台座4に一体化されたセンサチップ3を接着剤5を介して凹部2内に固定する。
【0030】
次に、ワイヤボンディングを行う等ことにより、センサチップ3とリード6とをワイヤ7にて結線し、電気的に接続する。そして、センサチップ3の表面及びワイヤ7とリード6との接合部に、ゲル8を塗布、硬化させる等により配設する。
【0031】
次に、センサチップ3を覆うように凹部2の開口部をシート部材9により閉塞する(シート部材取付工程)。具体的には、シート部材9の周辺部または凹部2の開口縁部に接着剤10を塗布し、凹部2を覆うようにシート部材9をケース1に取り付け、接着剤10を介して、シート部材9とケース1とを固定する。
【0032】
この後、本実施形態においても、上記図4(c)〜図5(b)に示す工程と同様の工程を行う。つまり、上記図4(c)〜図5(b)中の工程は、これら図中の大気圧センサJ1が、上記シート部材取付工程まで行われた本実施形態の大気圧センサ100に置き換わったものとして行うことができる。
【0033】
即ち、この大気圧センサ100をクリームはんだ21を介してプリント基板20に搭載し(図4(c)参照)、温風等によってはんだ21をリフローさせ、リード6をプリント基板20に電気的に接続する(図4(d)参照)。なお、ケース1がPBTである場合には、光ビームによる局所加熱や、こてはんだ付けによる局所加熱にて接続を行う。
【0034】
次に、一体化されたセンサ100及び基板20を洗浄液22により洗浄し(図5(a)参照)、続いて乾燥させた後、大気圧センサ100及びプリント基板20の全面に防湿剤を塗布する(図5(b)参照)。
【0035】
そして、本実施形態では、防湿剤を乾燥させた後、シート部材9に貫通穴11を形成して凹部2の内外を連通させる(貫通穴形成工程)。具体的には、シート部材9に対して、シート部材9に対してレーザや加熱したコテを当てることで、シート部材9の一部を加熱して溶かすことにより貫通穴11を形成することができる。
【0036】
こうして、貫通穴11まで形成された大気圧センサ100がプリント基板20に実装されてなるセンサ装置が完成する。このセンサ装置は、この後、検査等を経て出荷される。
【0037】
かかるセンサ装置においては、大気圧センサ100における貫通穴11から凹部2内に導入された大気圧が、センサチップ3に受圧され、センサチップ3にて、受けた圧力に応じたレベルの電気信号が出力される。この信号はワイヤ7及びリード6を介してプリント基板20に出力され、上記ECUにて大気圧補正用の信号として用いられる。
【0038】
ところで、本実施形態によれば、センサチップ3が配設された凹部2をシート部材9により閉塞した後、シート部材9に貫通穴11を形成するまでの間に、上記した洗浄や防湿剤の塗布等の工程を行うことができる。また、シート部材9に貫通穴11を形成することにより、凹部2の内外を連通させる部分を形成することができる。
【0039】
このように、本実施形態によれば、シート部材9が従来のマスキングテープの役割を果たすと共に、貫通穴11が形成されたシート部材9が従来の大気開放孔が形成されたリッドの役割を果たす。そのため、リッドの代わりにシート部材9をそのままセンサ装置の構成部品として残すことができ、従来行われていたリッドの上に更にマスキングテープを貼り付ける工程及びマスキングテープの除去工程の廃止が可能となる。
【0040】
よって、本実施形態によれば、製造工程中における凹部2への異物の侵入を防止しつつ、適切に製造工程の簡略化を図ることができる製造方法を提供することができる。
【0041】
また、上記例では、シート部材9としてポリイミド基材等の耐熱性樹脂材料等よりなるシートを用いたが、アルミニウムよりなるフィルム(アルミフィルム)、その他の基材フィルムを採用しても良い。この場合も、上記したレーザの加熱によって貫通穴11を形成することができる。
【0042】
さらに、シート部材9としては、次の図2(a)〜(c)に示す様な種々の構成を採用しても良い。まず、図2(a)に示すシート部材9は、アルミフィルム9aとこのアルミフィルム9aにおけるケース1への貼り付け面に設けられた熱可塑性樹脂よりなるシート(ヒートシール、ホットメルト)9bとの2層構造にて構成されている。この場合、シート9bにてケース1への取付が可能であり、また、上記レーザの加熱によって貫通穴11を形成することができる。
【0043】
図2(b)に示すシート部材9は、従来のリッドと同様の材質(例えばPPS等の樹脂)により形成された比較的厚肉の単層シートを用いたものであり、このシート部材9には、貫通穴11を形成する部位の肉厚がシート部材9における他の部位よりも薄くなった薄肉部9cが形成されている。
【0044】
この図2(b)に示すシート部材9では、薄肉部9cに対して、上記したレーザやコテによる加熱を行うことにより、薄肉部11を形成しない厚肉のままのものに比べて、容易に貫通穴11を形成することができる。また、薄肉部9cを有するシート部材9においては、図2(b)中の破線で示す様に、治具Kを用いて薄肉部9cを押圧し、薄肉部9cを折ることで貫通穴11を形成しても良い。
【0045】
図2(c)に示すシート部材9は、第1層9dと第2層9eとが積層された2層構造のシートを採用することで上記薄肉部9cを形成したものである。この場合、貫通穴11を形成すべき部位において両層9d、9eのどちらか一方(図示例では第2層9e)に貫通する穴9fを形成し、他方の層(図示例では第1層9d)にてこの穴9fを塞いだ構造とする。つまり、薄肉部9cは1層分の厚さであるのに対し、他の部位は2層分の厚さとなる。
【0046】
具体的には、穴9fを形成する第2層9eには、アルミニウム等の金属よりなるメタルプレートやPPS等の樹脂製のシートを採用することができ、穴9fを塞ぐ第1層9dには、第2層9eにコーティングされたポリイミド等のフィルムを採用することができる。そして、第1層9dに対して上記したレーザやコテによる加熱を行うことにより、貫通穴11を形成することができる。
【0047】
なお、本発明の製造方法は、凹部を有するケースと、凹部内に配設され凹部の外部の環境を測定するセンサ素子とを備えるセンサ装置に適用可能なものであり、このようなセンサ装置であれば、大気圧センサ以外でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るセンサ装置としての大気圧センサの概略断面図である。
【図2】シート部材の種々の構成を示す概略断面図である。
【図3】従来のセンサ装置としての大気圧センサを示す概略断面図である。
【図4】従来のセンサ装置の製造方法を示す工程図である。
【図5】図4に続く製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
1…ケース、2…凹部、3…センサチップ、9…シート部材、11…貫通穴。
Claims (4)
- 凹部(2)を有するケース(1)と、前記凹部内に配設され前記凹部の外部の環境を測定するセンサ素子(3)とを備えるセンサ装置の製造方法であって、
前記ケースの前記凹部内に前記センサ素子を配設し、このセンサ素子を覆うように前記凹部の開口部をシート部材(9)により閉塞し、しかる後、前記シート部材に貫通穴(11)を形成して前記凹部の内外を連通させるものであり、
前記シート部材(9)として、前記貫通穴(11)を形成する部位の肉厚が前記シート部材における他の部位よりも薄くなっているものを用い、
前記シート部材(9)の一部を加熱して溶かすことにより前記シート部材に前記貫通穴(11)を形成するようにしたことを特徴とするセンサ装置の製造方法。 - 前記シート部材(9)として、樹脂よりなるシートを用いることを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置の製造方法。
- 前記センサ素子(3)は前記凹部(2)の外部の大気圧を測定するものであることを特徴とする請求項1または2に記載のセンサ装置の製造方法。
- 前記センサ装置は、プリント板に実装され、防湿剤塗布工程後に、前記貫通穴を形成するものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のセンサ装置の製造方法。
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