JP5300432B2 - 電子部品装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車、家電等の電機機器や電子機器の温度計測用として使用されるサーミスタセンサなどの電子部品を有する電子部品装置、特に、高温多湿の雰囲気で使用される防水・防湿型のサーミスタセンサなどの電子部品装置とその製造方法に関する。

従来、電子部品装置の一つであるサーミスタセンサとしては、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、被覆電線５１のリード線５１ａが接続されたサーミスタ素子５２（または、サーミスタ素子５２を有するサーミスタユニット５３）を、硬質あるいは軟質のエポキシ樹脂などからなる封止樹脂５４で封止したものが広く用いられている（特許文献１等）。この種のサーミスタセンサは、サーミスタ素子５２やサーミスタユニット５３を良好に保護し、かつ、被覆電線５１のリード線５１ａが外部に露出しないように、封止樹脂５４で、サーミスタ素子５２やサーミスタユニット５３と、被覆電線５１のリード線５１ａの部分と、被覆電線５１の被覆部におけるリード線５１ａの露出側（接続部側）部分とを覆うように構成されている。

なお、特許文献２などにも開示されているように、金属あるいは樹脂からなるセンサケース６５内に被覆電線６２のリード線６２ａが接続されたサーミスタ素子６１を入れて、エポキシ樹脂などの封止樹脂６３で封止したものも広く用いられている。
実開平６−１６８３６号公報 特許第３１９８８２３号公報

しかしながら、上記した図８（ａ）、図８（ｂ）に示す従来のサーミスタセンサを、温度変化の大きい環境下で用いる場合に、エポキシ樹脂などの封止樹脂５４は熱膨張係数が高いため、温度変化による膨張収縮により、エポキシ樹脂５４と被覆電線５１との接合部に隙間が生じることがあった。この場合に、多湿環境下では、エポキシ樹脂５４と被覆電線５１との界面より水分が浸透し、サーミスタ素子５２の性能劣化を引き起こすことがあった。

このような問題の改善を図るべく、図９に示すサーミスタセンサでは、サーミスタ素子６１と被覆電線６２とを封止樹脂６３で覆う前に、予め、被覆電線６２の、封止樹脂６３で覆う外周部分に、被覆電線６２と樹脂６３との両方に対して密着性が良い樹脂６４を塗布して、被覆電線６２と樹脂６３との密着性を高めている。

しかしながら、この構造でも、被覆電線６２とモールド用の樹脂６３との間に介装される樹脂６４は、単に、被覆電線６２の外周部分に塗布されているだけあり、被覆電線６２の被覆部と樹脂６４との間に力が作用しているわけではないので、温度変化の大きい環境下では、被覆電線６２と樹脂６４との接合部に隙間が生じることがあり、多湿環境下では、この隙間に水分が浸透し、サーミスタ素子６１の性能劣化を引き起こしていた。

本発明は上記課題を解決するもので、温度変化の大きい環境下でも、被覆電線と樹脂との接合部に隙間を生じることの無い電子部品装置およびその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明の電子部品装置は、電子部品と、この電子部品に接続された被覆電線と、前記電子部品および前記被覆電線の電子部品接続側部分を覆う熱可塑性樹脂体とを備えた電子部品装置であって、被覆電線の被覆部を外周全周から締め付け、被覆電線に装着しない状態では被覆電線の外形よりも小さな径である締付け材が設けられ、この締付け材を含んだ状態で、前記電子部品と、この電子部品に接続された被覆電線の電子部品接続側部分とが前記熱可塑性樹脂体により覆われていることを特徴とする。

また、本発明の電子部品装置の製造方法は、電子部品と、この電子部品に接続された被覆電線の電子部品接続側部分とが、熱可塑性樹脂体により覆われた電子部品装置の製造方法であって、被覆電線に装着しない状態では被覆電線の外径よりも小さな径を有する締付け材に、被覆電線をこの被覆部分の端部から挿入して、被覆電線の被覆部分を外周から締め付けた状態で締付け材を装着させた後、電子部品と被覆電線の電子部品接続側部分と被覆電線に装着された締付け材とを、前記熱可塑性樹脂体により覆うことを特徴とする。

なお、さらに上記構成や上記方法において、締付け材が、熱可塑性樹脂体と同じ材料、または熱可塑性樹脂体に対して高密着性を有する材料で形成されていると好適である。また、電子部品としてサーミスタ素子である場合に電子部品装置としてのサーミスタセンサを好適に用いることができる。

本発明によれば、被覆電線の外周に、被覆電線に装着しない状態では被覆電線の外径よりも小さな径を有する締付け材が、被覆電線の被覆部分を外周全周から締め付けた状態、すなわち締付け力が作用した状態で配設されるので、温度変化の大きい環境下で、例え、被覆電線とこの被覆電線を覆う熱可塑性樹脂体との間に隙間を生じた場合でも、被覆電線と締付け材との接合部に隙間を生じることがない。したがって、温度変化の大きい環境下でかつ多湿環境下で、万一、被覆電線と、熱可塑性樹脂体との界面より水分が浸透した場合でも、この水分は、被覆電線と締付け材との接合部へ侵入することがなく、これにより、被覆電線の電子部品接続側や電子部品側への水分の侵入を抑えることができて、電子部品の性能劣化を防止できる。

なお、締付け材が被覆電線の被覆部分と同じ材料、または熱可塑性樹脂体に対して高密着性を有する材料で形成されていると、締付け材と熱可塑性樹脂体とが密着するため、締付け材と熱可塑性樹脂体との間からの水分の侵入を防止できて、信頼性がさらに向上する。

また、電子部品がサーミスタ素子である場合にも、温度変化の大きい環境下や、多湿環境下で、良好に使用することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る電子部品としてのサーミスタセンサを図面に基づき説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るサーミスタセンサの斜視図、図２は同サーミスタセンサの分解斜視図、図３（ａ）は同サーミスタセンサの分解側面図、図３（ｂ）は同サーミスタセンサの平面断面図、図３（ｃ）は同サーミスタセンサの縦断面側面図、図４（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ同サーミスタセンサの製造工程を示す図である。

図１〜図３に示すように、サーミスタセンサ１０は、１対のリード端子１ａを有し、樹脂またはガラスで封入されたサーミスタ素子１と、このサーミスタ素子１のリード端子１ａに、はんだ部２を介して、そのリード線３ａが接続された被覆電線３と、これらのサーミスタ素子１および被覆電線３の端部寄り部分が組み付けられて保持される１次成形品からなる断面略半円形状のケース体４と、被覆電線３の被覆部分を外周全周から締め付けるリング形状の締付け材５と、前記サーミスタ素子１、被覆電線３の電子部品接続側部分、締付け材５、および前記ケース体４の内面側部分を覆う熱可塑性樹脂体６とを備えている。被覆電線３は、塩化ビニル製の被覆部３ｂと２芯のリード線３ａとを有するタイプのものとされている。

ここで特に、締付け材５は、被覆電線３の外形よりも小さな径を有して、被覆電線３の被覆部３ｂを外周全周から締め付ける構造とされている。
また、ケース体４は、図１、図２に示すように、熱可塑性樹脂体６に合わさった最終製品状態において、先端が丸められた、比較的細径で長手方向に延びる円柱形状とされており、外側部分（下面側部分）がサーミスタセンサ１０の外形部分となる。なお、ケース体４の先端部内側には、サーミスタ素子１の本体部１ｂを保持するサーミスタ素子保持部４ａが、サーミスタセンサ１０の中心にサーミスタ素子１が位置決めされるように形成され、全周囲からの温度検出ムラを抑制している。また、ケース体４の幅方向中央部には、サーミスタ素子１のリード端子１ａおよび被覆電線３のリード線３ａの、＋極側リード部分と、−極側リード部分とを仕切って分離する分離部４ｂを形成して、＋極側リード部分と−極側リード部分との接触を防止している。さらに、ケース体４の後端部寄り箇所には、被覆電線３の被覆部３ｂの端部を位置規制するとともに保持する被覆電線保持部４ｃが一体形成されている。

また、熱可塑性樹脂体６の材料となる熱可塑性樹脂と、締付け材５の材料となる熱可塑性樹脂とは同じ材料で形成されると、より好ましいが、これに限るものではない。ここで、前記熱可塑性樹脂の種類としては、特に限定されないが、たとえば、以下に述べる材料を用いる。ＰＰ、ＰＥ、ＰＶＣに代表される汎用樹脂、ＰＢＴ、ＰＯＭ、ＰＡに代表されるエンプラ樹脂、ＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＡＲ、ＰＥＥＫに代表されるスーパーエンプラ樹脂の中から適宜選択可能である。さらに、この熱可塑性樹脂として、被覆電線３の被覆部３ｂと同じ材料の樹脂を用いてもよく、例えば、ＰＶＣ、ＰＥ等を使用することで、被覆電線３の被覆部３ｂと締付け材５と熱可塑性樹脂体６との密着性（後述する樹脂成形時での溶着性）を高めることができる。

また、熱可塑性樹脂体６の材料となる熱可塑性樹脂と、締付け材５の材料となる熱可塑性樹脂として、耐熱性の高いＰＰＳ、ＬＣＰ等を使用することで、高温環境下での使用が可能となるため好ましい。

さらに、前記熱可塑性樹脂として、流動性が優れる樹脂を使用すると、後述する射出成形時での作業をより良好に行うことができる。また、前記熱可塑性樹脂として、熱伝導性に優れる樹脂を使用すると、サーミスタセンサ１０としての感度を向上させることができて、より好ましい。

サーミスタ素子１としては、特に限定されないが、射出成形時の樹脂圧力等の応力や熱に強い、樹脂またはガラス封入型のサーミスタ素子１を用いることが好ましい。
被覆電線３としては、特に限定されず、あらゆる形態のものが使用可能である。例えば、被覆電線３の被覆部３ｂとしては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、フッ素樹脂が好適に用いられる。

なお、図２では、電子部品装置であるサーミスタセンサ１０の構造が理解し易いように、熱可塑性樹脂体６が単体で分離できるように示しているが、実際には、後述するように、熱可塑性樹脂体６は、金型の空間充填部に注入され、サーミスタ素子１、はんだ部２、被覆電線３の先端部、ケース体４、締付け材５と一体化されて、分離できない状態で製品化されている。

次に、本発明に係るサーミスタセンサ１０の製造方法について図４（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。
（実施例１に係るサーミスタセンサの作製）
まず、ＰＰＳ樹脂（商品名トレリナＡ５０４、東レ社製）を、射出成形機（商品名ＥＣ１００ＮＩＩ、東芝機械社製）を用いてシリンダ温度３１０℃で射出成形し、内径が１．８ｍｍφのドーナツ状リング（外径３．０ｍｍφ）からなる締付け材５を作製する。

次に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、作製したドーナツ状のリングからなる２つの締付け材５を、塩化ビニル製の被覆部３ｂを有する２芯タイプの被覆電線３（被覆部外径２ｍｍφ、商品名ＡＥＸ ０．５、矢崎総業社製）のサーミスタ素子１との接続側部分（後述する熱可塑性樹脂体６で覆われる部分）の外周にはめ合わせて、締付け材５同士の間の間隔が例えば２ｍｍとなり、内側部分で被覆電線３の被覆部３ｂを径方向に押圧する状態で装着した。これと並行して、ＰＰＳ樹脂（商品名トレリナＡ５０４、東レ社製）を、射出成形機（商品名ＥＣ１００ＮＩＩ、東芝機械社製）を用いてシリンダ温度３１０℃で射出成形し、一次成形体からなるケース体４を作製した。

また、図４（ｃ）に示すように、サーミスタ素子１のリード端子１ａと被覆電線３のリード線３ａとを、はんだ部２（商品名アルミットＫＲ−１９、日本アルミット社製）で接合した。次に、図４（ｄ）に示すように、被覆電線３のリード線３ａとはんだ接合したサーミスタ素子１を、２本のリード端子１ａ及びリード線３ａをケース体４の分離部４ｂで左右に分ける姿勢で、かつサーミスタ素子保持部４ａと被覆電線保持部４ｃとにそれぞれサーミスタ素子１と被覆電線４とが前後に配置される姿勢で、ケース体４の内側に組み込む。そして、この組付け体を、そのままの状態で、熱可塑性樹脂体６を成形するための金型にセットし、射出成形機（商品名ＥＣ１００ＮＩＩ、東芝機械社製）を用いてシリンダ温度３４０℃で射出成形することで、熱可塑性樹脂体６によりサーミスタセンサ１０の残りの外観形状を作製した。なお、上記実施例では、締付け材５を被覆電線３に装着した後に、サーミスタ素子１のリード端子１ａと被覆電線３とを接合した場合を述べたが、これに限るものではなく、締付け材５を被覆電線３に装着する前に、サーミスタ素子１のリード端子１ａと被覆電線３とを、はんだ部２を介して接合してもよい。

（実施例２〜４に係るサーミスタセンサの作製）
また、同様な構造でありながら、表１に記載の熱可塑性樹脂体６と被覆電線３との組み合わせを異ならせて、表１に示す実施例２〜４のサーミスタセンサ１０を作製した。

本発明によれば、何れの実施例１〜４に係るサーミスタセンサ１０でも、被覆電線３の外周に、締付け材５を、被覆電線３の被覆部３ｂを外周全周から締め付けた状態、すなわち締付け材５の締付け力が被覆電線３の被覆部３ｂに作用した状態で配設させたので、被覆電線３の被覆部３ｂと締付け材５とが強く密着し、温度変化の大きい環境下で、万一、被覆電線３とこの被覆電線３を覆う熱可塑性樹脂体６との間の界面に隙間を生じた場合でも、被覆電線３と締付け材５との接合部に隙間を生じることがない。また、締付け材５と熱可塑性樹脂体６とを同じ材料や密着性の高い材料で構成することにより、熱可塑性樹脂体６を成形した際に、締付け材５と熱可塑性樹脂体６とが密着するので、締付け材５と熱可塑性樹脂体６との間に隙間を生じて水分が侵入することを防止できる。

したがって、温度変化の大きい環境下でかつ多湿環境下で、被覆電線３と、熱可塑性樹脂６との界面より水分が浸透した場合でも、この水分は、被覆電線３と締付け材５との接合部に侵入することがなく、これにより、サーミスタ素子１の性能劣化を良好に防止することができ、ひいては、サーミスタセンサ１０としての信頼性を向上させることができる。

また、上記実施の形態によれば、被覆電線３の被覆部３ｂと締付け材５とが強く密着した状態で、熱可塑性樹脂体６が形成されるので、被覆電線３の単位接触面積当りの引き抜き強度を１．０ＭＰａ以上にすることができ、これによっても、熱可塑性樹脂体６から被覆電線３が抜け出して離脱することが防止され、サーミスタセンサとしての信頼性を向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、被覆電線３の外形よりも小さな径を有する締付け材５に、被覆電線３の被覆部３ｂをその端部から挿入して、被覆電線３の被覆部３ｂを外周から締め付けた状態で装着させた場合を述べたが、この製造方法に限るものではない。

図５、図６は、他の実施の形態に係るサーミスタセンサを示すもので、同様な構成要素には、同符号を付して、その説明は省略する。なお、図５（ａ）はサーミスタセンサの斜視図、図５（ｂ）は同サーミスタセンサの分解斜視図、図６（ａ）は同サーミスタセンサの平面断面図、図６（ｂ）は同サーミスタセンサの縦断面側面図、図７（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同サーミスタセンサの製造工程を示す図である。

この実施の形態に係るサーミスタセンサの製造方法では、締付け材５をなす熱可塑性樹脂として、成形後の温度低下時に収縮する、いわゆる熱収縮性を有する材料、および射出成形機（商品名ＥＣ１００ＮＩＩ、東芝機械社製）を用いて、被覆電線３を射出成形機の射出成形空間内に予め挿入した状態で、シリンダ温度３１０℃で射出成形し、被覆電線３の外周にドーナツ状リングからなる締付け材５を作製する。この後、室温に戻って温度が下がる際に締付け材５が収縮し、これにより、被覆電線３の外周を締付け材５により締め付けた状態で締付け材５を製造することができる。

この製造方法によっても、被覆電線３の外周に、締付け材５を、被覆電線３の被覆部３ｂを外周全周から締め付けた状態で配設させることができるので、被覆電線３の被覆部３ｂと締付け材５とが強く密着し、温度変化の大きい環境下で、例え、被覆電線３とこの被覆電線３を覆う熱可塑性樹脂体６との間の界面に隙間を生じた場合でも、被覆電線３と締付け材５との接合部に隙間を生じることがない。また、締付け材５と熱可塑性樹脂体６とを同じ材料や密着性の高い材料で構成することにより、熱可塑性樹脂体６を成形した際に、締付け材５と熱可塑性樹脂体６とが密着するので、締付け材５と熱可塑性樹脂体６との間に隙間を生じることを防止できる。

したがって、温度変化の大きい環境下でかつ多湿環境下で、被覆電線３と、熱可塑性樹脂６との界面より水分が浸透した場合でも、この水分は、被覆電線３と締付け材５との接合部に侵入することがなく、これにより、サーミスタ素子１の性能劣化を良好に防止することができる。

なお、図５（ｂ）では、サーミスタセンサ１０の構造が理解し易いように、締付け材５や熱可塑性樹脂体６が単体となった状態で示しているが、実際には、上述したように、締付け材５は、成形時において被覆電線３の外周外側に配設された状態で形成され、また、熱可塑性樹脂体６は、金型の空間部内に、サーミスタ素子１、はんだ部２、被覆電線３の先端部、ケース体４、締付け材５が収容された状態で注入されて、これらの部品と一体化されるので、それぞれ、被覆電線３やケース体４から分離できない状態で製品化される。

また、上記実施の形態では、何れの場合も締付け材５が２箇所に配設されている場合を述べたが、これに限るものではなく、締付け材５が１箇所だけでも設ければ、締付け材５がない場合と比較すると、上述した効果を有するものである。なお、締付け材５を３箇所以上設けてもよい。

また、上記実施の形態では、電子部品がサーミスタ素子であり、電子部品装置がサーミスタセンサである場合を述べたが、これに限るものではなく、サーミスタ素子以外の電子部品、例えば、コイルなどを用いた磁気センサや近接センサ、変位センサ、流量センサ、ガスセンサ、圧力センサ、あるいは各種のガラス封入部品などの電子部品、モーター、電池、バッテリーなどの場合でも同様な構成を適用できるとともに、同様な製造方法を用いることができる。

本発明の実施の形態に係るサーミスタセンサの斜視図である。 同サーミスタセンサの分解斜視図である。 （ａ）は同サーミスタセンサの分解側面図、（ｂ）は同サーミスタセンサの平面断面図、（ｃ）は同サーミスタセンサの縦断面側面図である。 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれ同サーミスタセンサの製造工程を示す図である。 （ａ）は本発明の他の実施の形態に係るサーミスタセンサの斜視図、（ｂ）は同サーミスタセンサの分解斜視図である。 （ａ）は同サーミスタセンサの平面断面図、（ｂ）は同サーミスタセンサの縦断面側面図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同サーミスタセンサの製造工程を示す平面図で、（ｂ）のみ平面図に加えて斜視図を示している。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のサーミスタセンサの断面図である。 その他の従来のサーミスタセンサの断面図である。

符号の説明

１ サーミスタ素子
２ はんだ部
３ 被覆電線
４ ケース体（１次成形品）
５ 締付け材
６ 熱可塑性樹脂体
１０ サーミスタセンサ

Claims (6)

1. 電子部品と、この電子部品に接続された被覆電線と、前記電子部品および前記被覆電線の電子部品接続側部分を覆う熱可塑性樹脂体とを備えた電子部品装置であって、
   被覆電線の被覆部を外周全周から締め付け、被覆電線に装着しない状態では被覆電線の外形よりも小さな径である締付け材が設けられ、この締付け材を含んだ状態で、前記電子部品と、この電子部品に接続された被覆電線の電子部品接続側部分とが前記熱可塑性樹脂体により覆われていることを特徴とする電子部品装置。
2. 締付け材が、熱可塑性樹脂体と同じ材料、または熱可塑性樹脂体に対して高密着性を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品装置。
3. 電子部品がサーミスタ素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品装置。
4. 電子部品と、この電子部品に接続された被覆電線の電子部品接続側部分とが、熱可塑性樹脂体により覆われた電子部品装置の製造方法であって、
   被覆電線に装着しない状態では被覆電線の外径よりも小さな径を有する締付け材に、被覆電線をこの被覆部分の端部から挿入して、被覆電線の被覆部分を外周から締め付けた状態で締付け材を装着させた後、電子部品と被覆電線の電子部品接続側部分と被覆電線に装着された締付け材とを、前記熱可塑性樹脂体により覆うことを特徴とする電子部品装置の製造方法。
5. 締付け材が、熱可塑性樹脂体と同じ材料、または熱可塑性樹脂体に対して高密着性を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電子部品装置の製造方法。
6. 電子部品がサーミスタ素子であることを特徴とする請求項４または５に記載の電子部品装置の製造方法。

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