JP5712799B2 - センサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧力等の物理量を検出するセンサおよびその製造方法に関するものである。

従来、金属製のターミナルをインサート部品として、樹脂製のハウジングをインサート成形するセンサが提案されている。そして、圧力を検出する検出素子をハウジングの開口部内に配置してターミナルに電気的に接続し、チップコンデンサ等の電子部品をハウジングの開口部内に配置してターミナルに電気的に接続した後に、ハウジングの開口部にエポキシまたはシリコーン樹脂等の封止材を注入するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の別のセンサでは、ターミナルと電子部品を電気的に接続したものをエポキシ樹脂で成形して１次成形品とし、その後、コネクタを含めて２次成形して樹脂製のハウジングを作製するようにしている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−１５１７９２号公報 特開２００４−３０１７４３号公報

しかしながら、前者のセンサでは、ハウジングと封止材との界面部の接着が難しいため、その界面から電子部品とターミナルとの電気的接続部へ水分等が浸入し、その電気的接続部が腐食して電気的にオープンまたはショートが発生する虞があった。

一方、後者のセンサでは、ターミナルと電子部品との電気的接続部への水分等の浸入は防止できるものの、１次・２次成形と２回の成形を行うことに伴って、複雑な構造になって全体としてハウジング形状が大きくなるとともに、コストも高くなるという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、１回の成形のみで、ターミナルと電子部品との電気的接続部への水分等の浸入を防止可能なセンサを得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１、２に記載の発明では、ターミナル（１）と電子部品（２）とを電気的に接続した後に、電子部品（２）を樹脂製の保護材（４）にて覆って第１部品を形成する第１部品製造工程と、第１部品をインサート部品とし、ターミナル（１）の一部を露出させ且つ電子部品（２）および保護材（４）を封止するように樹脂製のハウジング（５）をインサート成形するハウジング製造工程と、物理量を検出する検出素子（６）をターミナル（１）の露出部位に電気的に接続する検出素子接続工程とを備えることを特徴とする。

これによると、電子部品（２）および保護材（４）はハウジング（５）にて封止されるため、ターミナル（１）と電子部品（２）との電気的接続部への水分等の浸入を防止することができる。しかも、成形は１回のみであるため、ハウジング（５）の小型化やコストダウンも可能である。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のセンサの製造方法において、保護材（４）は、室温にて硬化する熱硬化性樹脂であることを特徴とする。

ところで、保護材（４）として室温よりも高い温度域で硬化する熱硬化性樹脂を用いた場合は、保護材（４）を硬化させる際、加熱することにより、保護材（４）の粘度が下がり、硬化温度に達する前に一旦軟化してしまうため、そのときに保護材（４）が電子部品（２）の周囲に流出する虞がある。

これに対し、保護材（４）として室温にて硬化する熱硬化性樹脂を用いた場合は、保護材（４）を硬化させる際、温度は室温のため粘度は変わらないことから、軟化しないため、保護材（４）が電子部品（２）の周囲に流出することを防止することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサの製造方法において、ターミナル（１）は、電子部品（２）を位置決めするための窪み（１１）を備えることを特徴とする。

これによると、電子部品（２）をターミナル（１）の所定位置に容易に位置決めすることができる。

請求項１、２に記載の発明では、ターミナル（１）は、保護材（４）の流動を抑制する突起（１２、１３）を備えることを特徴とする。

これによると、保護材（４）の硬化時、あるいはインサート成形が完了するまでの間の保護材（４）の流動が抑制されるため、保護材（４）の使用量を少なくすることができる。

請求項１に記載の発明では、ターミナル（１）を複数個備え、電子部品（２）は隣接するターミナル（１）間にまたがった状態でターミナル（１）の上面に実装され、突起（１２）は、電子部品（２）の下方に位置し、且つ隣接するターミナル（１）における一方のターミナル（１）から他方のターミナル（１）に向かって延びていることを特徴とする。

これによると、突起（１２）により、保護材（４）の硬化時、あるいはインサート成形が完了するまでの間の保護材（４）の落下を抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、電子部品（２）はターミナル（１）の上面に実装され、突起（１３）は、ターミナル（１）の上面から上方に向かって延びていることを特徴とする。

これによると、突起（１３）により、電子部品（２）の上面や側面を覆う保護材（４）の流動を抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、ハウジング製造工程において注入される樹脂の流れを樹脂流れ向きとしたとき、突起（１３）は、電子部品（２）よりも樹脂流れ向きの上流側に位置していることを特徴とする。

これによると、インサート成形時に注入される樹脂が突起（１３）にて一旦受け止められた後に電子部品（２）に当たるため、換言すると、電子部品（２）に作用する力が抑制されるため、成形後も電子部品（２）がターミナル（１）に電気的に接続された状態を確実に保つことができる。

請求項５に記載の発明では、物理量を検出する検出素子（６）および電子部品（２）がターミナル（１）に電気的に接続され、電子部品（２）が樹脂製の保護材（４）にて覆われ、電子部品（２）および保護材（４）が樹脂製のハウジング（５）にて封止されているセンサであって、ターミナル（１）は、保護材（４）の流動を抑制する突起（１２、１３）を備え、ターミナル（１）を複数個備え、電子部品（２）は隣接するターミナル（１）間にまたがった状態でターミナル（１）の上面に実装され、突起（１２）は、電子部品（２）の下方に位置し、且つ隣接するターミナル（１）における一方のターミナル（１）から他方のターミナル（１）に向かって延びていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、物理量を検出する検出素子（６）および電子部品（２）がターミナル（１）に電気的に接続され、電子部品（２）が樹脂製の保護材（４）にて覆われ、電子部品（２）および保護材（４）が樹脂製のハウジング（５）にて封止されているセンサであって、ターミナル（１）は、保護材（４）の流動を抑制する突起（１２、１３）を備え、電子部品（２）はターミナル（１）の上面に実装され、前記突起（１３）は、ターミナル（１）の上面から上方に向かって延びており、電子部品（２）および保護材（４）を樹脂製のハウジング（５）にて封止するハウジング製造工程において注入される樹脂の流れを樹脂流れ向きとしたとき、突起（１３）は、電子部品（２）よりも樹脂流れ向きの上流側に位置していることを特徴とする。

これによると、電子部品（２）および保護材（４）はハウジング（５）にて封止されるため、ターミナル（１）と電子部品（２）との電気的接続部への水分等の浸入を防止することができる。しかも、成形は１回のみにすることができるため、ハウジング（５）の小型化やコストダウンも可能である。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。

本発明の第１実施形態に係るセンサの断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う要部の断面図である。 図２においてハウジング５を成形する前の状態を示すＢ矢視図である。 図１のセンサのハウジング５を成形する前までの製造工程を示す平面図である。 図１のセンサのハウジング５を成形した後の状態を示す図である。 図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態に係るセンサの要部の断面図である。 本発明の第３実施形態に係るセンサの要部の斜視図である。 図８のＤ矢視図である。 第３実施形態に係るセンサの第１変形例を示す要部の斜視図である。 第３実施形態に係るセンサの第２変形例を示す要部の斜視図である。 第３実施形態に係るセンサの第３変形例を示す要部の斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係るセンサの断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う要部の断面図、図３は図２においてハウジング５を成形する前の状態を示すＢ矢視図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態のセンサは、細長い薄板金属にて形成された電気信号伝達用のターミナル１を複数備えている。このターミナル１には、電気的外乱を防止するためのチップコンデンサ等の電子部品２が接合されている。ターミナル１と電子部品２は、導電性ペースト３により電気的に接続されている。

電子部品２を水分から守るために、樹脂製の保護材４にて電子部品２が覆われている。この保護材４は、室温（例えば４０℃以下）にて硬化する熱硬化性樹脂であり、エポキシ樹脂等を用いることができる。

ターミナル１および電子部品２は、樹脂製のハウジング５内に配置されている。このハウジング５には、圧力等の物理量を検出する検出素子６が収容される素子収容部５１、および相手コネクタに嵌合されるコネクタ部５２が形成されている。ターミナル１は、その一端が素子収容部５１内に露出しており、他端がコネクタ部５２内に突出している。

検出素子６は、素子収容部５１内に配置されてハウジング５に接着剤にて接着されている。また、検出素子６とターミナル１は、ワイヤボンディングや溶接等で電気的に接続されている。なお、検出素子６を汚れや水分等から守るために、検出素子６とターミナル１を接続後に、素子収容部５１内にゲル等の保護用樹脂を注入して、検出素子６を封止してもよい。さらに、素子収容部５１の開口部を塞ぐ蓋をハウジング５に接着材で接着してもよい。

次に、本実施形態のセンサの製造方法について説明する。なお、図４はハウジング５を成形する前までの製造工程を示す平面図、図５はハウジング５を成形した後の状態を示す図、図６は図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

まず、第１部品製造工程では、３つのターミナル１を用意し（図４（ａ）参照）、ターミナル１における長手方向中間部で且つ上面に導電性ペースト３を塗布し（図４（ｂ）参照）する。続いて、電子部品２を、隣接するターミナル１間にまたがらせるようにして、ターミナル１の上面における導電性ペースト３が塗布された部位に乗せて（図４（ｃ）参照）、ターミナル１と電子部品２を電気的に接続する。続いて、電子部品２に保護材４を塗布して、電子部品２を保護材４にて覆う（図４（ｄ）参照）。そして、保護材４を加熱・硬化させて、第１部品製造工程が終了する。この第１部品製造工程で得られた部品を、以下、「第１部品」という。

続いて、ハウジング製造工程では、第１部品をインサート部品として、ハウジング５をインサート成形する。換言すると、成形型の所定の位置に第１部品をセットし、成形型内に樹脂を注入してハウジング５を成形する。このとき、ターミナル１の両端がハウジング５から露出するとともに、電子部品２および保護材４がハウジング５にて封止されるように、ハウジング５を成形する（図５、図６参照）。

続いて、検出素子接続工程では、検出素子６を素子収容部５１内の所定位置に接着固定し、検出素子６とターミナル１を電気的に接続する（図１参照）。これにより、検出素子接続工程が完了し、センサが完成する。

本実施形態では、電子部品２および保護材４はハウジング５にて封止されるため、ターミナル１と電子部品２との電気的接続部への水分等の浸入を防止することができる。しかも、成形は１回のみであるため、ハウジング５の小型化やコストダウンも可能である。

また、保護材４として室温にて硬化する熱硬化性樹脂を用いているため、保護材４を硬化させる際、温度は室温のため粘度は変わらないことから、軟化せず、したがって、保護材４が電子部品２の周囲に流出することを防止することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図７は第２実施形態に係るセンサの要部の断面図である。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図７に示すように、ターミナル１の上面における電子部品２が接合される部位には、窪み１１が形成されている。そして、この窪み１１を利用して電子部品２をターミナル１に位置決めして、ターミナル１と電子部品２が接合されている。これによると、電子部品２をターミナル１の所定位置に容易に位置決めすることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図８は第３実施形態に係るセンサの要部の斜視図、図９は図８のＤ矢視図である。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図８、図９に示すように、ターミナル１の上面における電子部品２が接合される部位には、窪み１１が形成されている。そして、この窪み１１を利用して電子部品２をターミナル１に位置決めして、ターミナル１と電子部品２が接合されている。

また、ターミナル１には、保護材４（図２参照）の流動を抑制する第１突起１２、第２突起１３が形成されている。

第１突起１２は、電子部品２の下方に位置し、且つ隣接するターミナル１における一方のターミナル１から他方のターミナル１に向かって延びている。また、ターミナル１と電子部品２の積層方向（図９の紙面上下方向）に沿って見たときに、第１突起１２の一部は、電子部品２の投影面内に位置している。

第２突起１３は、ターミナル１の上面から上方に向かって延びている。また、ハウジング製造工程において注入される樹脂の流れを樹脂流れ向きＥとしたとき、第２突起１３は、電子部品２に対して樹脂流れ向きＥの上流側と下流側に位置している。

本実施形態によると、第１突起１２により、保護材４が硬化するまでの間またはインサート成形が完了するまでの間の、保護材４の落下を抑制することができる。また、第２突起１３により、保護材４が硬化するまでの間またはインサート成形が完了するまでの間の、保護材４の流動を抑制することができる。したがって、保護材４の使用量を少なくすることができる。

さらに、インサート成形時に注入される樹脂は、電子部品２よりも樹脂流れ向きＥの上流側に位置する第２突起１３により一旦受け止められた後に電子部品２に当たるため、換言すると、電子部品２に作用する力が抑制されるため、成形後も電子部品２がターミナル１に電気的に接続された状態を確実に保つことができる。

なお、本実施形態においては、ターミナル１と電子部品２の積層方向に沿って見たときに、第１突起１２の一部が電子部品２の投影面内に位置するようにしたが、図１０に示す第１変形例のように、ターミナル１と電子部品２の積層方向に沿って見たときに、第１突起１２の全域が電子部品２の投影面外に位置するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、隣接するターミナル１の何れにも第１突起１２を形成したが、図１１に示す第２変形例のように、隣接するターミナル１のうち一方のターミナル１のみに第１突起１２を形成してもよい。

さらに、本実施形態においては、隣接するターミナル１における一方のターミナル１の第１突起１２と他方のターミナル１の第１突起１２を、樹脂流れ向きＥにおいて同位置に配置したが、図１２に示す第３変形例のように、隣接するターミナル１における一方のターミナル１の第１突起１２を、電子部品２よりも樹脂流れ向きＥの上流側に配置し、他方のターミナル１の第１突起１２を、電子部品２よりも樹脂流れ向きＥの下流側に配置してもよい。

なお、上記各実施形態は、実施可能な範囲で任意に組み合わせが可能である。

１ ターミナル
２ 電子部品
４ 保護材
５ ハウジング
６ 検出素子

Claims (6)

1. ターミナル（１）と電子部品（２）とを電気的に接続した後に、前記電子部品（２）を樹脂製の保護材（４）にて覆って第１部品を形成する第１部品製造工程と、
   前記第１部品をインサート部品とし、前記ターミナル（１）の一部を露出させ且つ前記電子部品（２）および前記保護材（４）を封止するように樹脂製のハウジング（５）をインサート成形するハウジング製造工程と、
   物理量を検出する検出素子（６）を前記ターミナル（１）の露出部位に電気的に接続する検出素子接続工程とを備えるセンサの製造方法であって、
   前記ターミナル（１）は、前記保護材（４）の流動を抑制する突起（１２、１３）を備え、
   前記ターミナル（１）を複数個備え、
   前記電子部品（２）は隣接する前記ターミナル（１）間にまたがった状態で前記ターミナル（１）の上面に実装され、
   前記突起（１２）は、前記電子部品（２）の下方に位置し、且つ隣接する前記ターミナル（１）における一方のターミナル（１）から他方のターミナル（１）に向かって延びていることを特徴とするセンサの製造方法。
2. ターミナル（１）と電子部品（２）とを電気的に接続した後に、前記電子部品（２）を樹脂製の保護材（４）にて覆って第１部品を形成する第１部品製造工程と、
   前記第１部品をインサート部品とし、前記ターミナル（１）の一部を露出させ且つ前記電子部品（２）および前記保護材（４）を封止するように樹脂製のハウジング（５）をインサート成形するハウジング製造工程と、
   物理量を検出する検出素子（６）を前記ターミナル（１）の露出部位に電気的に接続する検出素子接続工程とを備えるセンサの製造方法であって、
   前記ターミナル（１）は、前記保護材（４）の流動を抑制する突起（１２、１３）を備え、
   前記電子部品（２）は前記ターミナル（１）の上面に実装され、
   前記突起（１３）は、前記ターミナル（１）の上面から上方に向かって延びており、
   前記ハウジング製造工程において注入される樹脂の流れを樹脂流れ向きとしたとき、前記突起（１３）は、前記電子部品（２）よりも前記樹脂流れ向きの上流側に位置していることを特徴とするセンサの製造方法。
3. 前記保護材（４）は、室温にて硬化する熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサの製造方法。
4. 前記ターミナル（１）は、前記電子部品（２）を位置決めするための窪み（１１）を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサの製造方法。
5. 物理量を検出する検出素子（６）および電子部品（２）がターミナル（１）に電気的に接続され、前記電子部品（２）が樹脂製の保護材（４）にて覆われ、前記電子部品（２）および前記保護材（４）が樹脂製のハウジング（５）にて封止されているセンサであって、
   前記ターミナル（１）は、前記保護材（４）の流動を抑制する突起（１２、１３）を備え、
   前記ターミナル（１）を複数個備え、
   前記電子部品（２）は隣接する前記ターミナル（１）間にまたがった状態で前記ターミナル（１）の上面に実装され、
   前記突起（１２）は、前記電子部品（２）の下方に位置し、且つ隣接する前記ターミナル（１）における一方のターミナル（１）から他方のターミナル（１）に向かって延びていることを特徴とするセンサ。
6. 物理量を検出する検出素子（６）および電子部品（２）がターミナル（１）に電気的に接続され、前記電子部品（２）が樹脂製の保護材（４）にて覆われ、前記電子部品（２）および前記保護材（４）が樹脂製のハウジング（５）にて封止されているセンサであって、
   前記ターミナル（１）は、前記保護材（４）の流動を抑制する突起（１２、１３）を備え、
   前記電子部品（２）は前記ターミナル（１）の上面に実装され、
   前記突起（１３）は、前記ターミナル（１）の上面から上方に向かって延びており、
   前記電子部品（２）および前記保護材（４）を樹脂製のハウジング（５）にて封止するハウジング製造工程において注入される樹脂の流れを樹脂流れ向きとしたとき、前記突起（１３）は、前記電子部品（２）よりも前記樹脂流れ向きの上流側に位置していることを特徴とするセンサ。

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