JP5645508B2 - 電子構成部材を作製する方法および電子構成部材 - Google Patents

Description

本発明は、電子構成部材を作製する方法、殊にエアバッグ加速度センサまたは加速度センサを作製する方法と、車両技術において使用するための電子構成部材とに関する。

従来技術から公知であるのは、マイクロエレクトロメカニカル構成部材、例えば、エアバッグ加速度センサをプラスチックによってオーバーモールドし、このセンサ用のケーシングを作製することである。しかしながら従来技術による方法において不利であるのは、上記のケーシングの外形輪郭に対する上記のセンサの相対位置を作製方法中に保証できないことである。しかしながらその外形輪郭に対してまた車両におけるその接続部に対して、上記のセンサの位置がわずかに斜めになっているかまたは傾斜しているだけで大きな測定誤差が生じてしまうのである。

本発明の課題は、電子構成部材作製方法を提供して、マイクロ構成素子、殊に加速度センサをその被覆部ないしはカバーに対して精確な位置でオーバーモールドできるようにすることである。

上記の課題は、請求項１の特徴部分に記載した特徴的構成を有する本発明の電子構成部材作製方法によって解決される。これによって保証されるのは、上記のマイクロ構成素子が、そのケーシングの外形輪郭に対して相対的に精確に決まった位置になることである。これにより、例えば斜めになったセンサに起因する測定誤差が回避される。上記の利点は、つぎのようなステップを含む本発明による電子構成部材作製方法によって得られる。すなわちこの方法は、
− 成形型枠に対して相対的にマイクロ構成素子を固定する支持装置にマイクロ構成素子を入れるステップと、
− このマイクロ構成素子を第１被覆によってオーバーモールドするステップと、
− この第１被覆を第２被覆によってオーバーモールドして、第１被覆および第２被覆によってケーシングが構成されるようにするステップと、
− 上記の第２被覆が凝固する前および／または上記の成形型枠を第２被覆によって完全に充填する前に上記のケーシングから支持装置を引き出すステップとを有している。これとは択一的につぎのようなステップを含む、電子構成部材作製方法が提案される。すなわちこの方法は、
− 上記のマイクロ構成素子を成形型枠に対して相対的に固定する支持装置にマイクロ構成素子を入れるステップと、
− このマイクロ構成素子を第１被覆によってオーバーモールドするステップと、
− 第２被覆によってオーバーモールドする前に第１被覆から上記の支持装置の引き出すステップと、
− 上記の第１被覆を第２被覆によってオーバーモールドして、第１被覆および第２被覆によってケーシングが構成されるようにするステップとを有している。すなわち、本発明では電子構成部材作製方法の２つの変形実施形態が提案されるのであり、これらの変形実施形態に共通しているのは、上記の電子構成素子が、少なくとも第１被覆によるオーバーモールド中に上記の支持装置により、成形型枠に対して相対的に固定されることである。これにより、上記のマイクロ構成素子はもはや、鋳造過程ないしは射出成形過程の際の第１被覆の注入によって浮遊することはなくなり、また均一かつ定まった位置で第１被覆によって被覆される。本発明において使用されるマイクロ構成素子それ自体は、例えば、マイクロエレクトロメカニカルセンサ、マイクロチップまたは別の電子構成部材などの個別の下位素子から構成することが可能である。さらに上記のマイクロ構成素子はすでに第１ケーシングによって覆われており、有利には端子ないしはコンタクトだけがこの第１ケーシングが突き出ている。成形型枠という用語は、殊に射出成形機械と共に使用する射出成形型枠のことであり、また鋳造型枠のことでもあると理解されたい。ここで重要であるのは、各型枠において、相応する被覆用のキャビティを提供することである。上記の支持装置は、本発明の第１変形実施形態において、上記の第２被覆が凝固する前および／または上記の成形型枠を第２被覆によって完全に充填する前に引き出される。この際に有利には上記の支持装置を第２被覆の充填過程に続いて引き出して、この支持装置が占有している空間を引き続いて第２被覆の材料で満すことができるようにする。

完成した電子構成部材の１実施例を示す略図である。 電子構成部材に使用されるマイクロ構成素子を示す図である。 支持装置によって固定されるマイクロ構成素子を示すである。 支持装置の詳細を示す図である。 第１被覆を有するマイクロ構成素子を示す図である。 第２被覆を完成する少し前の電子構成部材を示す図である。

従属請求項には本発明の有利な発展形態が記載されている。

本発明による方法の択一的で有利な第２の実施形態では、第２被覆によってオーバーモールドする間、別の支持装置により、射出されたマイクロ構成素子を有する第１被覆を成形型枠に対して相対的に固定する。ここでこの別の支持装置は、第２被覆が凝固する前および／または上記の成形型枠を第２被覆で完全に充填する前に上記のケーシングから引き出される。すなわち、完成した第１被覆を第２被覆に対して相対的に精確に位置決めするため、第１被覆をその外形輪郭において別の支持装置によって保持するのである。有利には上記の別の支持装置は、マイクロ構成部材を保持するための上記の支持装置と同じ位置に配置される。この別の支持装置もやはり、上記の第２被覆が凝固する前および／または上記の成形型枠を第２被覆によって完全に充填する前に上記のケーシングから引き出される。この際に有利には上記の別の支持装置を第２被覆の充填過程に続いてこの被覆から取り出して、この別の支持装置が占有している空間が、続いて第２被覆で満たされるようにする。

さらに、有利には上記の別の支持装置におけるこの機能を最初に説明した支持装置によって実現することも可能である。この場合、この支持装置は、第２被覆によるオーバーモールドの前に第１被覆から引き出され、この際に有利には、第２被覆によるオーバーモールド中にこの支持装置によって、射出したマイクロ構成素子を有する第１被覆を成形型枠に対して相対的に固定する。この支持装置は、第２被覆が凝固する前および／または上記の成形型枠を第２被覆で完全に充填する前に上記のケーシングから引き出される。すなわち、ここでは同一の支持装置をまずマイクロ構成素子において使用し、つぎに第１被覆において使用するのである。

以下に説明する有利な実施形態は、前に説明した本発明の方法のすべての変形実施形態に適用される。

有利には、上記の支持装置および／または上記の別の支持装置を引き出すことによって残った上記のケーシングにおける凹部の少なくとも一部分を残存圧力（Nachdruck）によって埋める。すなわち、「残存圧力（Nachdruck）」という用語が意味するのは、第１被覆および／または第２被覆に対する材料は圧力が加えられたままになるため、上記の支持装置および／または上記の別の支持装置を引き出すことによって生じた空洞部の少なくとも一部分がまたはこれが完全に充填されるということである。殊に第２被覆において残っていた凹部は、例えば、射出成形機械を使用する際には第２被覆における残存圧力によって埋められる。殊に第２被覆を充填するのと同時に、有利には上記の支持装置を続いて引き出す際には小さい凹部だけが残り、これらの凹部は、支持装置を完全に取り除いた後、問題なく残存圧力によって埋めることができる。

また有利には、上記の支持装置および／または上記の別の支持装置が１つずつの３点支持部であるようにする。したがって上記のマイクロ構成素子を固定するための支持装置は、３つの支持点を有しており、ここでこれらの支持点のうちの最大で２つの支持点が一直線上にある。同様に有利には上記の第１被覆を固定するための上記の別の支持装置も３つの支持点によって構成されており、第１被覆を固定する。ここで上記の支持点のうちの最大で２つの支持点が一直線上にある。これらの３点支持部のおかげで保証されるのは、上記のマイクロ構成素子ないしは第１被覆が、自由度を過剰に決定することも過少に決定することもなく固定されることである。

別の有利な実施形態では、上記の第１被覆および第２被覆が２コンポーネント射出成形型枠において作製される。ここでは有利には上記の支持装置および／または上記の別の支持装置を、上記の２コンポーネント射出成形型枠内における取り外し可能なコンポーネントとして設ける。

有利な材料選択では、上記の第１被覆は、軟質プラスチック、例えばエラストマから、例えばシリコーンからなり、また第２被覆は、硬質プラスチック、例えば熱可塑性プラスチックからなる。例えばセンサの接続部または接続点も構成する上記の第２被覆は、硬質プラスチック、例えば熱可塑性プラスチックからなる。このような熱可塑性プラスチックを射出成形するためには比較的高い圧力が必要であるため、上記のマイクロ構成素子を有利には軟らかい第１被覆によって保護する。さらに軟らかい第１被覆を使用すれば、上記の支持装置を比較的容易に上記の第１被覆から引き出すことができる。

別の有利な実施形態では、上記の電子構成部材には少なくとも１つの接続ピンが含まれており、この接続ピンは上記のマイクロ構成素子に固定され、例えば、はんだ付けされるか、溶接される。この接続ピンは、有利には上記の第１被覆および第２被覆から少なくとも一部分がむき出しになっている。これによって上記の接続ピンを有利にも、例えばケーブルへのプラグ接触接続部として使用することができる。有利には上記の電子構成部材にはこのような接続ピンが２つ含まれている。

上記の第２被覆の有利な実施形態では、第２被覆には固定部形成素子および／または接続部形成素子が含まれている。有利にはこの固定部形成素子は、上記の電子構成部材を固定するために構成されている。この固定部形成素子にはこのために、例えばスリープが含まれており、このスリーブによって上記の電子構成部材を車両にねじ止めすることができる。上記の接続部形成素子は、有利にはプラグ接続部用に構成される。このプラグ接続部には有利には２つの接続ピンのむき出しの端部があるため、上記の電子構成部材とケーブルとを接続することができる。

本発明にはさらに、殊にエアバッグセンサとして車両技術に使用するための電子構成部材が含まれており、この電子構成部材は、上で説明したいずれか１つの方法によって作製されており、このマイクロ構成素子にはマイクロエレクトロメカニカルセンサが含まれている。車両技術において殊に有利であるのは、センサをしっかり固定された頑丈なカバーで覆うことである。しかしながら同時に上記のセンサの位置をそのカバーに対してないしはそのカバーにおけるねじ止め点に対して相対的に決めて、測定誤差を十分に回避できるようにしなればならない。本発明による２つの方法の枠内で説明した上記の有利な実施形態は、当然のことながら本発明による電子構成部材および車両技術におけるその使用にも相応に適用される。

以下では添付の図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。

以下では、図１〜６に基づいて本発明の実施例をより詳しく説明する。

図１には、自動車用のエアバッグ加速度センサとして構成されかつ本発明による方法にしたがって作製された完成済み電子構成部材１が示されている。電子構成部材１は、マイクロエレクトロメカニカルセンサとして構成されたマイクロ構成素子２をケーシング１１内に有しており、このケーシングは、第１被覆３および第２被覆４からなる。

シリコーン製の第１被覆３は、マイクロ構成素子２を完全に包囲している。第１被覆３そのものは、熱可塑性プラスチック製の第２被覆４によって完全に包囲されている。第２被覆４には固定部形成素子９および接続部形成素子１０が構成されている。固定部形成素子９にはスリーブ１３が含まれており、このスリーブを通してこの電子構成部材１を車両の接続部にねじ止めすることができる。接続部形成素子１０には空洞部が含まれており、これはプラグ接続部１２である。このプラグ接続部１２は、マイクロ構成素子２に至る電気的接触接続用のプラグないしはケーブルと、電子構成部材１とを確実に接続するために使用される。

マイクロ構成素子２には第１接続ピン５および第２接続ピン６が取り付けられている（これらの接続ピンとマイクロ構成素子との間の詳しい接続は図３に示されている）。第１接続ピン５および第２接続ピン６は、プラグ接続部１２を介し、マイクロ構成素子への電気的ないしは電子的な接触接続を行うのに使用される。第１接続ピン５も第２接続ピン６も一部分が第１被覆３および第２被覆４によって覆われている。しかしながら電気的な接触接続を保証するため、プラグ接続部１２内では第１接続ピン５の第１接触接続面７および第２接続ピン６の第２接触接続面８がむき出しになっており、プラグ接続部１２の空洞部に伸びている。

図２にはマイクロ構成素子２が示されており、このマイクロ構成素子は、この実施例によれば、電子構成部材１においてオーバーモールドされる。マイクロ構成素子２には、実質的に正方形のプラスチックケーシングが含まれており、第１マイクロ構成素子端子１４と、第２マイクロ構成素子端子１５とが反対側に突き出ている。このプラスチックケーシング内には種々異なる構成部材、例えば、加速度測定のためのマイクロエレクトロメカニカルセンサならびにマイクロチップおよび接続ワイヤなどが設けられている。第１マイクロ構成素子端子１４ならびに第２マイクロ構成素子端子１５は、例えば、溶接接続によって第１接続ピン５および第２接続ピン６に接続される。このことは図３に詳しく示されている。

図３にはこの実施例においてマイクロ構成素子２がどのように支持装置１６に固定されるかが示されている。さらに図３には、第１接続ピン５および第２接続ピン６がどのように第１マイクロ構成素子端子１４および第２マイクロ構成素子端子１５にそれぞれ接続されているが示されている。

支持装置１６は、２コンポーネント射出成形型枠内にあり、この型枠を用いて電子構成部材１がこの実施例にしたがって作製される。このために支持装置１６は、上記の２コンポーネント射出成形型枠において取り外し可能に配置されており、相応する射出キャビティに張り出させることができ、またここから再び引き出すことができる。簡略化された図において支持装置１６は、第１支持ステイ１７、第２支持ステイ１８および第３支持ステイ１９と共に、また射出キャビティなしに図示されている。第１支持ステイ１７および第２支持ステイ１８は、それぞれ隣り合うコーナにおいてマイクロ構成素子５を固定する。第３支持ステイ１９は、上記の２つのコーナとは反対側の面に沿ってマイクロ構成素子２を固定する。これによって自由度を過剰または過少に決定することなく３点支持が保証される。このために必要な支持装置１６の精確な構成は図４に記載されている。

さらに図３に示されているのは、第１接続ピン５および第２接続ピン６が実質的に１つずつの縦長の金属板ストライプによって構成されることである。第１接続ピン５の一方の端部は、第１接続延長部２０に向かって９０°曲げられている。第１接続延長部２０は、第１マイクロ構成素子端子１４と溶接される。第２接続ピン６の端部も同様に上に向かって９０°曲げられて第２接続延長部２１を構成する。この第２接続延長部は、第２マイクロ構成素子端子１５と溶接される。第１接続ピン５および第２接続ピン６の、マイクロ構成素子２に接続されていないそれぞれ他方の端部は、すでに説明したプラグソケット１２の第１接触接続面７および第２接触接続面８をそれぞれ構成している。

図４には上記の実施例による支持装置１６が、マイクロ構成素子２なしに詳しく示されている。ここからわかるのは、どのように第１支持ステイ１７において第１コーナ支持部２２を構成するか、またどのように第２支持ステイ１８において第２コーナ支持部２２を構成するかである。これに相応して第３支持ステイ部に側面支持部２７が構成されている。マイクロ構成素子２は、その固定位置において上記のコーナ支持部２２，２３および側面支持部２７に静止している。

以下では第１コーナ支持部２２および第２コーナ支持部２３の構造を例示的に第１コーナ支持部２２に基づいて説明する。第１コーナ支持部２２には、第１面２４と、第２面２５と、第３面２６とが含まれている。これらの３つの面２４，２５，２６はそれぞれ互いに垂直であり、３つのすべての面２４，２５，２６は１点で交わっている。第１コーナ支持部２２および第２コーナ支持部２３と対向して、側面支持部２７が立てられており、この側面支持部は、第３面２６に平行な第４面２８と、第１面２４に平行でありかつ第２面２５に垂直な第５面２９を有する。支持装置１６をこのように独特に構成することによって、マイクロ構成素子２はその６つの自由度において精確に固定される。この際にこの固定を過剰に決定することを回避して、マイクロ構成素子２における許容誤差も、支持装置１６における許容誤差も共に最適に調整されるようにする。

第２被覆４を射出する間に第１被覆３を別の支持装置によって支持する本発明の第２変形実施形態を使用する場合、この別の支持装置は、上記の実施例の支持装置１６と同様に相応に３点支持部として構成される。

図５に示されているのは、上記のマイクロ構成素子がどのように第１接続ピン５および第２接続ピン６の一部分と、また支持装置１６の一部分と共に第１被覆３のシリコーンによってオーバーモールドされるかである。説明し易くするため、ここでも上記の２コンポーネント射出成形型枠は図示省略した。この型枠の射出キャビティは、当然のことながら、この方法ステップにおいて、図示した第１被覆３のはじめの形状に相応する。

図６には完成直前であり、ケーシング１１から支持装置１６を引き出す直前の電子構成部材１が示されている。ここでも上記の２コンポーネント射出成形型枠は図示省略した。しかしながら明らかであるのは、この方法ステップにおいて、この型枠の射出キャビティが、図示した第２被覆４とはほぼ逆の形状に相応することである。この方法ステップの前、第２被覆４のプラスチックを完全に射出し、ないしは完全に凝固させ、支持装置１６をケーシング１１から引き出し、これによって射出成形機械において残っている残存圧力により、残りの空洞部が最適にも完全に充填される。ここでこの空洞部は、支持装置１６を引き出すことによって生じた空洞部である。この際に殊に重要であるのは、第２被覆４の外側の空洞部を埋めることである。

この実施例によって示されたのは、マイクロ構成素子２がどのようにして、第１被覆３をオーバーモールドする間にすでに精確に固定でき、これによってマイクロ構成素子２が第１被覆３において「浮かんで」しまわないかである。オーバーモールド中にマイクロ構成素子２および第１被覆３を精確に位置決めするため、第２被覆４が完成する直前まで支持装置１６は、射出キャビティないしはケーシング１１に止まる。この作製方法によって保証されるのは、マイクロ構成素子２が、固定部形成素子９のスリーブ１３に対して精確な位置に配置されることである。これにより、加速度測定のためのマイクロエレクトロメカニカルセンサの傾斜したまたは斜めになった組み込み位置に起因する測定誤差が十分に回避される。

１ 電子構成部材、 ２ マイクロ構成素子、 ３ 第１被覆、 ４ 第２被覆、 ５ 接続ピン、 ６ 接続ピン、 ７ 第１接触接続面、 ８ 第２接触接続面、 ９ 固定部形成素子、 １０ 接続部形成素子、 １１ ケーシング、 １２ プラグ接続部、 １３ スリーブ、 １４ 第１マイクロ構成素子端子、 １５ 第２マイクロ構成素子端子、 １６ 支持装置、 １７ 第１支持ステイ、 １８ 第２支持ステイ、 １９ 第３支持ステイ、 ２０ 第１接続延長部、 ２１ 第２接続延長部、 ２２ 第１コーナ支持部、 ２３ 第２コーナ支持部、 ２４ 第１面、 ２５ 第２面、 ２６ 第３面、 ２７ 側面支持部、 ２８ 第４面、 ２９ 第５面

Claims (9)

1. 電子構成部材（１）を作製する方法において、
   該方法はつぎのステップ、すなわち、
   − 成形型枠に対して相対的にマイクロ構成素子（２）を固定する支持装置（１６）に、当該のマイクロ構成素子（２）を入れるステップと、
   − 当該のマイクロ構成素子（２）を第１被覆（３）によってオーバーモールドするステップと、
   − 別の成形型枠を用いて前記第１被覆（３）を第２被覆（４）によってオーバーモールドして、前記の第１被覆（３）および第２被覆（４）によってケーシング（１１）が形成されるようにするステップと、
   − 前記の第２被覆（４）が凝固する前および／または前記の別の成形型枠を第２被覆（４）によって完全に充填する前に、前記のケーシング（１１）から前記の支持装置（１６）を引き出すステップとを有していることを特徴とする、
   電子構成部材（１）を作製する方法。
2. 前記の支持装置（１６）は１つずつの３点支持部である、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記の第１被覆（３）は、軟質プラスチック製であり、また第２被覆（４）は、硬質プラスチック製である、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記軟質プラスチックは、エラストマ製であり、前記硬質プラスチックは、熱可塑性プラスチック製である、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記の第１被覆（３）および第２被覆（４）は、前記の電子構成部材（１）の少なくとも１つの接続ピン（５，６）の少なくとも一部分をむき出しのままにする、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 前記の第２被覆（４）には、前記の電子構成部材（１）を固定するために構成された固定部形成素子（９）が含まれており、および／または
   プラグ接続部用に構成された接続部形成素子（１０）が含まれている、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 前記成形型枠および前記別の成形型枠は、射出成形型枠である、
   請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 車両技術に使用するための電子構成部材において、
   請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法によって作製されており、
   前記のマイクロ構成素子（２）にはマイクロエレクトロメカニカルセンサが含まれていることを特徴とする、
   車両技術に使用するための電子構成部材。
9. エアバッグセンサである、
   請求項８に記載の電子構成部材。

Images