JP4969430B2

JP4969430B2 - 圧力検出装置

Info

Publication number: JP4969430B2
Application number: JP2007324161A
Authority: JP
Inventors: 広道海老根; 勝彦菊池; 智嶋田; 雅秀林
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: JP2008151792A

Description

本発明は、圧力検出装置の他、空気流量検出装置，回転信号検出装置，角度検出装置，点火装置等の電子装置全般に係わり、詳しくは、リード材と一体成形された外装ケースに、出力信号を有する電子回路と、電気的外乱を低減する電子部品とを実装する構造に関するものである。

従来の技術は、特許文献１に記載のように、搭載する電子部品の位置決めを目的とした窪みを設け、位置ずれを防止する方法がとられていた。

その他の従来技術としては、電気的外乱を低減する電子部品として、リード線付きのコンデンサ等を用いていたが、形状が大きく小型化できない。リード線がアンテナとなり、電気的外乱を受けやすい等の問題があることから、小型のチップコンデンサ及びチップインダクタ等の小型素子を用いることが望ましい。

特開平１１−１４５１８０号公報

上記従来技術は、搭載する電子部品の位置決め用の窪みであり、接続部材の厚みに対する考慮まではされておらず、接続部材の厚さがばらつく問題があった。

実験によると、樹脂製の外装ケースに一体成形されたリード材間に電子部品を実装した場合、各材料の線膨張係数の差から発生した熱ストレスによって接続部材にクラックが発生，進行することが確認されている。クラックの進行速度は、接続部材の厚みと関連性を持っていることから、クラックに対する信頼性を確保するためには、接続部材の厚さの管理が重要となってくる。

また、外装ケースに検出部を接続後、接続部材のひとつであるはんだを用いて電子部品を接続する場合、はんだの鉛フリー化等により、使用するはんだの融点が高くなる傾向にあるため、従来のリフロー方式が困難となってきている。更に、リフロー時の熱によって検出部にダメージを与える恐れがあるため、検出部及び外装ケースに熱的ダメージを与えない接続プロセスが必要となってくる。

本発明の目的は、搭載する電子部品の位置ずれを防止しながら、接続部材の厚みを確保することで、接続部における熱ストレスから発生するクラックに対する信頼性を向上させることにある。

更なる目的は、クラックに対する信頼性を向上させるとともに配線間の短絡を防止することにある。

上記目的は、圧力検出手段と、前記圧力検出手段が設置される樹脂ケースと、前記樹脂ケースに一体モールドされ、一方が外部との電気的接続用コネクタ端子となり、前記圧力検出手段からの信号を前記端子を介して出力するための複数のリード材とを備えた圧力検出装置において、前記樹脂ケースの開口部で、前記第１のリード材と前記第２のリード材とに接続部材により接続面が各々に接続された電子部品を備え、前記第１のリード材と前記第２のリード材の前記電子部品の接続面と対向する位置に、二段以上の異なった深さを有する窪みが互いのリード材に対となる様に設けられたことにより達成される。

本発明によれば、クラックに対する信頼性を向上させるとともに配線間の短絡を防止することができる。

以下、図１，図２を用いて、本発明の一実施形態，構成について説明する。

図１は圧力検出装置の縦断面図である。図２は圧力検出装置の正面図である。

検出部１はシリコンにダイアフラムと回路を形成し、ガラス台座と陽極接合して構成されている。

検出部ケース４は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂または、ＰＰＳ樹脂等の熱可塑性樹脂から成り、検出部端子３はニッケルメッキを施したリン青銅で構成される。

検出部ケース４には前記検出部１が接着固定されている。また検出部ケース４にインサート成型された検出部端子３と前記検出部１とは、アルミまたは金から成る接続ワイヤ２で接続され、電気的接続がとられている。

外装ケース５は、ＰＢＴまたはＰＰＳなどの樹脂材と金属製のリード材９，１０，１１で構成され、前記検出部ケース４及び電子部品７，８を実装するため開口しており、外側をコネクタの形状とし、外部に信号を出力する構造となっている。

前記外装ケース５の開口部に、前記検出部ケース４を搭載し、検出部端子３と各リード材９，１０，１１を溶接によって接続し、更に各リード材９，１０，１１間を跨ぐように電子部品７，８をはんだまたは導電性ペーストからなる接続部材１４で電気的接続を確保させた後、外装ケースの開口部にエポキシまたはシリコーン樹脂等の封止材６を隙間無く注入硬化させて圧力検出装置が完成される。

図３〜図１２において、本発明の特徴を説明する。

図３は図２中のリード材９，１０，１１のみを抽出した図である。

リード材９，１０，１１には、電子部品７，８を搭載するための窪み１２，１３更にその内側に接続部材厚さ確保用の窪み１６が形成されている。

図４は図３のＢ部の窪み１３に電子部品８を実装した状態での詳細正面図とその側面図である。

リード材１１上の電子部品８を搭載すべき位置に、電子部品８を包囲するように位置決め用の窪み１３が形成され、その内側に電子部品８よりも狭い幅で、はんだまたは導電性ペーストからなる接続部材１４の厚み確保用の窪み１６が形成されている。この結果、電子部品８を搭載した場合、位置決め用窪み１３によって位置ずれが防止されると共に、接続部材厚み確保用の窪み１６によって、接続部材１４の最低厚みを確保することが可能となる。

図５は、図４に対し、位置決め用窪み１３の角部を残した形状で接続部材厚み確保用の窪み１６を形成した例である。この場合、電子部品８の角部が位置決め用窪み１３の底面によって支持されるため図４の実施例と同様の効果を得ることができる。

図６は、図４に対し、接続部材厚み確保用の突起１７を設けた例である。この場合、接続部材厚み確保用の突起１７が電子部品８を支持するため図４の実施例と同様の効果を得ることができる。

前記接続部材厚み確保用の突起１３は複数個形成しても良い。

図７は、図４に対し、位置決め用窪み１３を接続部材１４の必要厚みより深く形成し、さらに接続部材１４に必要厚さ相当の大きさとなる導電性固形物１５を混合して接続した例である。この場合、接続部材１４に混合した導電性固形物１５が、電子部品８を支持するため図４の実施例と同様の効果を得ることができる。

図８は、図７に対し、搭載する電子部品８の接続面側に接続部材厚み確保用の窪み１３をエッチング等により形成した例である。また、他の実施例同様、突起を形成しても効果が得られる。

図９は、従来技術の位置決め用窪み１３のみを形成し、接続部材１４を用いて電子部品８を接続した例である。この場合、接続部材１４の厚さは、接続部材１４が溶融硬化する際の表面張力によって決まってくるが、ばらつきが大きいため、作業条件のみで管理するのは困難であった。

図１０は、本実施例において、接続部材１４にはんだを用いた場合での、冷熱サイクル耐久試験後におけるはんだの厚さＴとはんだに発生するクラック発生率の関係を実験より求め、示したグラフである。

各構成材料の線膨張係数の差によって熱ストレスが発生し、繰り返されることによってはんだにクラックが発生，進行する。

実験の結果によると、はんだ厚さＴが厚くなるほど耐久後のクラック発生率が少ない傾向にある。また電子部品長さＬが長くなるほどはんだ厚さＴが必要となってくる。本実施例の場合、電子部品７，８の長さが一番長い仕様において、耐久試験後のクラックを防止できるはんだ厚さは７０μｍ以上必要となる。

本実施例によると、接続部の信頼性を左右する接続部材１４の厚みを管理することが可能となり、信頼性を確保できる効果がある。

図１１は、図２中のＡ−Ａ断面図である。外装ケース５に一体成型されたリード材９，１１上に接続部材１４を用いてチップコンデンサからなる電子部品７が接続されている。これら構成部品を、線膨張係数が外装ケース５よりも小さくかつ電子部品７よりも大きな封止材６で隙間無くモールド封止することで、熱による変位を拘束し、接続部材１４に発生するクラックの進行が抑制され、接続部の信頼性を確保できる効果がある。また、接続部材１４にはんだを用いた場合、接続部材１４の表面に析出したフラックスを溶かす性質の封止材６を用いることで、各部品と封止材６が接合し、熱による変位を拘束することが可能となる。更に隣接するそれぞれのリード材９，１０，１１との空間を封止材６で隙間無く封止することで、経時変化による接続部材１４の変形及び成長による短絡を防止することが可能となる。

図１２は、電子部品７を、接続部材１４にはんだを用いて接続する工程における図２中のＡ−Ａ断面図である。接続部材１４であるはんだを接続する方法として、光１８を照射している。図２におけるＣ部で示す範囲に限り光１８を照射することで、外装ケース５及び検出部１に熱的ダメージを与えることなくはんだを溶かすことが可能となる。更に、光１８を電子部品７，８を含む図２中Ｃ部の範囲に均一に照射することで、レーザー等のスポット照射時に発生する局所的な過加熱による電子部品７，８へのダメージを回避しながら、安定してはんだを接続することが可能となる。

電子部品搭載部に位置決め用の窪みに加えて窪み又は突起等を設けることで、接続部材の厚さを管理することが可能となり、接続部の信頼性を確保できる効果がある。

更に、封止材で電子部品搭載部を隙間無く封止，拘束することで、接続部材に発生するクラックの進行を抑制するとともに、接続部材の変形，成長によるリード材間の短絡を防止し、接続部の信頼性を確保できる効果がある。

また、接続部材にはんだを用いた場合、光照射方式を用いることで、検出部及び外装ケースにダメージを与えることなく接続できる効果がある。

本発明の一実施例である圧力検出装置の縦断面図である。本発明の一実施例である圧力検出装置の正面図である。図２のリード材のみを抽出した図である。本発明の一実施例である電子部品搭載部の詳細正面図と側面図である。本発明の一実施例である電子部品搭載部の詳細正面図と側面図である。本発明の一実施例である電子部品搭載部の詳細正面図と側面図である。本発明の一実施例である電子部品搭載部の詳細正面図と側面図である。本発明の一実施例である電子部品搭載部の詳細正面図と側面図である。従来技術での電子部品搭載部の詳細正面図と側面図である。本発明の一実施例での耐久試験後における、接続部材厚さと接続部材に発生するクラック発生率の関係を示したグラフである。本発明の一実施例である電子部品搭載部の詳細断面図である。本発明の一実施例である電子部品接続時の詳細断面図である。

符号の説明

１…検出部、２…接続ワイヤ、３…検出部端子、４…検出部ケース、５…外装ケース、６…封止材、７，８…電子部品。

Claims

圧力検出手段と、
前記圧力検出手段が設置される樹脂ケースと、
前記樹脂ケースに一体モールドされ、一方が外部との電気的接続用コネクタ端子となり、前記圧力検出手段からの信号を前記端子を介して出力するための複数のリード材とを備えた圧力検出装置において、
前記樹脂ケースの開口部で、前記第１のリード材と前記第２のリード材とに接続部材により接続面が各々に接続された電子部品を備え、
前記第１のリード材と前記第２のリード材の前記電子部品の接続面と対向する位置に、二段以上の異なった深さを有する窪みが互いのリード材に対となる様に設けられたことを特徴とする圧力検出装置。
請求項１において、
前記圧力検出手段が、ダイアフラムと回路とを形成するシリコン、前記シリコンが固定された検出部ケース、前記検出部ケースにインサート成形された検出部端子と、前記検出部端子と前記回路とを電気的に接続する接続ワイヤとから形成され、
前記開口部で、前記検出部端子と前記リード材とが接続されたことを特徴とする圧力検出装置。
請求項１または２において、
前記開口部を封止する封止部材を備えたことを特徴とする圧力検出装置。
請求項１において、
前記第１のリード材と前記第２のリード材との間に延在し、かつ、前記電子部品の下を横切り、前記電子部品に接続されない第３のリード材を備えたことを特徴とする圧力検出装置。
請求項１において、
前記第１のリード材と前記第２のリード材とに設けられた前記窪みには、前記電子部品を包囲するように設けられた位置決め用窪みと、前記位置決め用窪みよりも内側に設けられた前記接続部材の厚み確保用窪みと、が形成されたことを特徴とする圧力検出装置。
請求項１において、
前記第１のリード材と前記第２のリード材とに設けられた前記窪みには、前記電子部品を包囲するように設けられた位置決め用窪みと、底面に設けられた突起とが形成されたことを特徴とする圧力検出装置。
請求項３において、
前記接続部材ははんだであって、
前記封止部材は、線膨張係数が前記樹脂ケースよりも小さく、かつ前記電子部品よりも大きく、かつ、前記はんだから析出したはんだフラックスを溶かす性質を持つ樹脂であることを特徴とする圧力検出装置。
請求項１において、
前記第１のリード材と前記電子部品との間、および、前記第２のリード材と前記電子部品との間の接続部材には、その厚みが７０μｍ以上の部分が形成されたことを特徴とする圧力検出装置。
請求項１から８のいずれかにおいて、
前記接続部材ははんだであって、前記電子部品はチップコンデンサであることを特徴とする圧力検出装置。