JP6435468B2 - 圧力センサモジュール及び圧力センサモジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体の圧力を検出するための圧力センサモジュールと、圧力センサモジュールの製造方法に関する。

特許文献１では、回路基板と、回路基板に実装される圧力センサ素子とを備える圧力センサモジュールが提案される。回路基板には、通常、圧力センサ素子以外にも、ＩＣチップ等の電子部品が実装される。この種の圧力センサモジュールでは、これら電子部品を保護するため、回路基板にモールド樹脂を被覆する場合がある。

特開２０００−４６６６９号公報

回路基板をモールド樹脂により被覆する場合、圧力センサ素子も部分的にモールド樹脂により被覆してしまうと、環境温度に変化が生じたとき、モールド樹脂の線膨張の影響により圧力センサ素子に応力が作用し、圧力センサ素子による検出精度が低下してしまう。

この対策として、圧力センサ素子を露出させるようにモールド樹脂をインサート成形する場合がある。この場合、モールド樹脂の成形工程では、圧力センサ素子周りに溶融樹脂が入り込まないように、圧力センサ素子周りに金型の対向面を押し当てた状態で金型内に溶融樹脂を充填させて硬化させる。

しかしながら、回路素子のセンサ実装面には、通常、圧力センサ素子と他の電子部品や外部接続用電極とを導通させるための導体パターンが張り巡らされ、その導体パターンにより微細な凹凸が形成されている。よって、金型の対向面と導体パターンの接触により、導体パターンの高さの隙間が対向面とセンサ実装面の間に生じてしまい、これらの間での密着性が悪くなる。このため、金型内への溶融樹脂の充填量が多いと、これらの間を通して圧力センサ素子周りに溶融樹脂が漏れ出し、圧力センサ素子にモールド樹脂が接触してしまう恐れもある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、圧力センサ素子をモールド樹脂から露出させた構造とするのに適した圧力センサモジュールを提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明のある態様は、流体の圧力を検出するための圧力センサモジュールであって、回路基板と、回路基板に実装される圧力センサ素子と、回路基板のセンサ実装面を被覆する第１モールド樹脂と、を備え、第１モールド樹脂は、圧力センサ周りにあるセンサ実装面の一部を露出させるように設けられ、センサ実装面には、第１モールド樹脂からの露出領域において、圧力センサ素子を環状に取り囲むように第１平坦面が形成される。

また、本発明の別の態様は、流体の圧力を検出するための圧力センサモジュールの製造方法であって、圧力センサ素子を実装するための回路基板を備え、回路基板のセンサ実装面には、圧力センサ素子を実装するための実装位置を環状に取り囲むように第１平坦面が形成される圧力センサモジュールを準備する工程と、圧力センサ素子の実装位置の周りにあるセンサ実装面の一部を露出させるように、センサ実装面を被覆する第１モールド樹脂を成形する工程と、を含み、第１モールド樹脂の成形工程では、第１平坦面に対して第１成形用金型の対向面を全周に亘り重ね合わせた状態で、第１成形用金型内に溶融樹脂を充填して硬化させることにより、第１モールド樹脂を成形する。

本発明によれば、圧力センサ素子をモールド樹脂から露出させた構造とするのに適した圧力センサモジュールを提供できる。

第１実施形態に係る圧力センサモジュールの側面断面図である。 第１実施形態に係る圧力センサモジュールの平面図である。 第１実施形態に係る圧力センサモジュールの底面図である。 第１実施形態に係る回路基板のセンサ実装面を示す平面図である。 第１実施形態に係る回路基板のセンサ実装面のセンサ素子近傍を示す拡大図である。 第１実施形態に係る回路基板の裏面を示す底面図である。 第１実施形態に係る回路基板の裏面の導入孔近傍を示す拡大図である。 第１実施形態に係る上側モールド樹脂の成形工程の途中状態を示す側面断面図である。 第１実施形態に係る下側モールド樹脂の成形工程の途中状態を示す側面断面図である。 第２実施形態に係る回路基板のセンサ実装面のセンサ素子近傍を示す拡大図である。 図１０のＡ−Ａ線断面図である。 第２実施形態に係る各モールド樹脂の成形工程の途中状態を示す側面断面図である。 第２実施形態に係る各モールド樹脂の成形工程の途中状態での図１０のＡ−Ａ線断面を示す図である。

以下、本発明の実施形態の説明では、便宜上、図示の状態を基準に各構成要素の位置関係を表現する場合がある。また、各実施形態では、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１の実施の形態］
図１は第１実施形態に係る圧力センサモジュール１１（以下、センサモジュールという）の側面断面図を示す。
センサモジュール１１は、車両用空調装置の流体流路の二箇所を流れる流体の圧力差を検出する差圧センサとして用いられる。センサモジュール１１は、回路基板１３と、圧力センサ素子１５（以下、センサ素子という）と、上側モールド樹脂１７（第１モールド樹脂）と、下側モールド樹脂１９（第２モールド樹脂）とを備える。回路基板１３はエポキシ樹脂等の樹脂材料を素材として構成される。回路基板１３の詳細は後述する。

センサ素子１５は、回路基板１３の上面であるセンサ実装面２１に実装される。センサ素子１５は、膜状のダイアフラムとして構成される受圧変位部２３と、受圧変位部２３の外周部に設けられる支持部２５と、支持部２５の下面に接合される台座２７とを備える。受圧変位部２３と支持部２５は単結晶シリコン等の半導体により一体に構成され、台座２７はガラス等により構成される。支持部２５は受圧変位部２３より厚肉に設けられる。センサ素子１５は回路基板１３のセンサ実装面２１に接着剤等により固定される。

センサ素子１５の内部には中空部２９が設けられる。中空部２９は、受圧変位部２３と支持部２５により囲まれたセンサ凹部３１と、台座２７に形成される貫通孔３３とにより構成される。回路基板１３にはセンサ素子１５の裏側に導入孔３５が形成され、センサ素子１５の中空部２９は導入孔３５に連通される。導入孔３５は、回路基板１３のセンサ実装面２１において、センサ素子１５を実装するための実装位置に形成されるともいえる。ここでの「センサ素子１５の実装位置」とは、センサ実装面２１においてセンサ素子１５を実装するために予め定めた位置であって、センサ実装面２１にセンサ素子１５を実装したときに、センサ素子１５の裏側にある部位をいう。

回路基板１３は、センサ素子１５の実装位置に対して、その上面側に上側圧力室３７（第１圧力室）が設けられ、その下面側に下側圧力室３９（第２圧力室）が設けられる。センサ素子１５の中空部２９は回路基板１３の導入孔３５を通して下側圧力室３９に連通される。このとき、受圧変位部２３は、上側圧力室３７と下側圧力室３９を隔てるように設けられることになる。

センサ素子１５は、ピエゾ抵抗型センサとして構成される。受圧変位部２３には半導体歪みゲージ等の複数の抵抗素子（図示せず）が設けられ、その抵抗素子によりブリッジ回路がセンサ回路として構成される。

上側モールド樹脂１７は回路基板１３のセンサ実装面２１を部分的に被覆する。下側モールド樹脂１９は、回路基板１３のセンサ実装面２１と反対側にある回路基板１３の裏面４１を部分的に被覆する。

各モールド樹脂１７、１９は、回路基板１３を被覆する平板状の基板被覆部４３と、基板被覆部４３から突出する環状部４５とを備える。各モールド樹脂１７、１９は基板被覆部４３と環状部４５が一体に設けられ、エポキシ樹脂等の樹脂材料を素材として構成される。環状部４５は、回路基板１３のセンサ実装面２１の法線方向に延びる。

上側モールド樹脂１７には、環状部４５の内側と基板被覆部４３を貫通する上側凹部４７（第１凹部）が設けられる。上側凹部４７は、センサ素子１５に対応する位置に設けられ、その内部に上側圧力室３７が形成される。下側モールド樹脂１９にも、環状部４５の内側と基板被覆部４３を貫通する下側凹部４９（第２凹部）が設けられる。下側凹部４９は、回路基板１３の導入孔３５に対応する位置に設けられ、その内部に下側圧力室３９が形成される。下側凹部４９は、その底側の小径凹部４９ａと、その入側の大径凹部４９ｂとにより構成される。

図２はセンサモジュール１１の平面図を示す。
回路基板１３には、外部電子機器と電気的に接続するための外部接続用電極５１が複数設けられる。外部電子機器は、たとえば、空調装置を統括的に制御するＥＣＵ（electric control unit）であり、外部接続用電極５１はスルーホール電極である。外部接続用電極５１には接続端子５３（図１参照）が接続され、センサモジュール１１は接続端子５３を通してＥＣＵに電気的に接続される。

センサ素子１５は、センサ回路に電気的に接続される複数のセンサ電極５５を備える。複数のセンサ電極５５には、金線等のボンディングワイヤ５７を介して後述の第１配線パターン７５に接続される。

上側モールド樹脂１７は、センサ素子１５とともに、センサ素子１５やセンサ素子１５の実装位置の周りにあるセンサ実装面２１の一部を露出させるように上側凹部４７が設けられる。センサ実装面２１の露出領域は一点鎖線Ｓ１で示す範囲の内側となる。このとき、上側モールド樹脂１７は、センサ素子１５と接触せずに、センサ素子１５の全体を露出させるように設けられる。

図３はセンサモジュール１１の底面図を示す。
下側モールド樹脂１９は、回路基板１３の導入孔３５とともに、導入孔３５周りにある回路基板１３の裏面４１の一部を露出させるように下側凹部４９が設けられる。回路基板１３の裏面４１の露出領域は一点鎖線Ｓ２で示す範囲の内側となる。

図４は回路基板１３のセンサ実装面２１を示す平面図である。本図では上側モールド樹脂１７を省略し、上側モールド樹脂１７の露出領域５９と被覆領域６１の境界線Ｌ１を一点鎖線で示す。
センサ実装面２１には、上側モールド樹脂１７からの露出領域５９において、センサ素子１５の他に、複数の第１導体パターンＰ１と、複数の第１スルーホールＴｈ１とが形成される。また、センサ実装面２１には、上側モールド樹脂１７による被覆領域６１において、複数の電子部品６７が実装されるとともに、複数の第３導体パターンＰ３と、複数の第２スルーホールＴｈ２とが形成される。第１導体パターンＰ１、第３導体パターンＰ３は銅箔等の導電性材料により構成される。後述する第２導体パターンＰ２も同様である。

複数の第１導体パターンＰ１は、センサ素子１５を取り囲むように形成されるシールドパターン７３と、シールドパターン７３の外周側に形成される複数の第１配線パターン７５とにより構成される。複数の第１スルーホールＴｈ１は、各第１導体パターンＰ１に対応して設けられる。シールドパターン７３は、これに対応する第１スルーホールＴｈ１を介して後述するグランドパターン９１に電気的に接続され、外部からセンサ素子１５に作用する電磁波が遮蔽される。第１配線パターン７５は、これに対応する第１スルーホールＴｈ１と、センサ素子１５のセンサ電極５５とを電気的に接続する。

第１スルーホールＴｈ１は、回路基板１３のセンサ実装面２１から裏面４１にかけて貫通する貫通スルーホールであり、センサ実装面２１と裏面４１のそれぞれに開口する。第１スルーホールＴｈ１の内周面及び両面側の開口縁にはメッキによる導体層が設けられる。第２スルーホールＴｈ２も同様である。

電子部品６７には、センサ素子１５からの出力信号を処理するＩＣチップ７７が含まれる。ＩＣチップ７７は、出力信号に対して増幅、キャリブレーション等の処理を実行する信号処理回路を内蔵する。また、ＩＣチップ７７以外の電子部品６７は、コンデンサ、抵抗器、ダイオード等である。

第３導体パターンＰ３は、第２スルーホールＴｈ２と電子部品６７の間、電子部品６７と外部接続用電極５１の間、更には、電子部品６７同士の間を電気的に接続する。第３導体パターンＰ３は、センサ実装面２１において、第１導体パターンＰ１と直接に導通されず、回路基板１３の裏面４１の第２導体パターンＰ２を通して導通される。

図５はセンサ実装面２１のセンサ素子１５近傍の拡大図を示す。本図では、上側モールド樹脂１７の露出領域５９は境界線Ｌ１の内周側にあり、上側モールド樹脂１７の被覆領域６１は境界線Ｌ１の外周側にある。

センサ実装面２１には、上側モールド樹脂１７からの露出領域５９において、センサ素子１５、センサ素子１５の実装位置、各第１導体パターンＰ１、各第１スルーホールＴｈ１を環状に取り囲むように第１平坦面７９が形成される。本図では、第１平坦面７９が形成される領域に斜線を付して示す。第１平坦面７９は、センサ素子１５を中心とした周方向の全周に亘り、段差なく滑らかに連なるように平坦に形成される。センサ実装面２１においてセンサ素子１５周りにある第１導体パターンＰ１や第１スルーホールＴｈ１が形成される領域をパターン領域８１とすると、第１平坦面７９は、パターン領域８１と上側モールド樹脂１７による被覆領域６１とに挟まれた領域として設けられる。第１平坦面７９は、後述のように、上側モールド樹脂１７の成形工程において、第１成形用金型９７の第１対向面１０７を全周に亘り重ね合わせるために設けられる。

センサ実装面２１には、上側モールド樹脂１７による被覆領域６１において、第１平坦面７９を環状に取り囲むように第２平坦面８３が形成される。本図では、第２平坦面８３が形成される領域に斜線を付して示す。第２平坦面８３は、センサ素子１５を中心として周方向の全周に亘り、段差なく滑らかに連なるように平坦に形成される。第２平坦面８３は、第１平坦面７９と隣り合う位置に形成される。

各第１導体パターンＰ１、各第１スルーホールＴｈ１は、センサ実装面２１において、第１平坦面７９、第２平坦面８３の内周側に形成されることになる。一方、各第３導体パターンＰ３、各第２スルーホールＴｈ２は、第１平坦面７９、第２平坦面８３の外周側に形成されることになる。これら第１平坦面７９、第２平坦面８３は、いずれも回路基板１３自体の表面により構成される。つまり、各平坦面７９、８３は、樹脂材料を素材として構成される。後述の第３平坦面９３、第４平坦面９５も同様である。

図６は回路基板１３の裏面４１を示す底面図である。本図では下側モールド樹脂１９を省略し、下側モールド樹脂１９の露出領域８５と被覆領域８７の境界線Ｌ２を一点鎖線で示す。
回路基板１３の裏面４１には、下側モールド樹脂１９による被覆領域８７において、第１スルーホールＴｈ１や第２スルーホールＴｈ２とともに、複数の第２導体パターンＰ２が形成される。

第２導体パターンＰ２は、導入孔３５の外周側に形成される複数の第２配線パターン８９と、各第２配線パターン８９の外周側に形成されるグランドパターン９１とにより構成される。各第２配線パターン８９は、一つの第１スルーホールＴｈ１と一つの第２スルーホールＴｈ２に対応して設けられる。第２配線パターン８９は、これに対応する第１スルーホールＴｈ１と第２スルーホールＴｈ２を電気的に接続する。グランドパターン９１はグランド用接続端子が接続される外部接続用電極５１と電気的に接続され、グランドレベルの電位になる。

図７は回路基板１３の裏面４１の導入孔３５近傍の拡大図を示す。本図では、下側モールド樹脂１９の露出領域８５は境界線Ｌ２の内周側にあり、下側モールド樹脂１９の被覆領域８７は境界線Ｌ２の外周側にある。また、本図では、回路基板１３のセンサ実装面２１にて第１平坦面７９が形成される領域を斜線で示す。各第２配線パターン８９は、第１平坦面７９の裏側を通る、つまり、第１平坦面７９と回路基板１３の板厚方向に重なる位置を通るように形成される。

回路基板１３の裏面４１には、下側モールド樹脂１９からの露出領域８５において、導入孔３５を環状に取り囲むように第３平坦面９３が形成される。本図では、第３平坦面９３が形成される領域に斜線を付して示す。第３平坦面９３は、導入孔３５を中心として周方向の全周に亘り、段差なく滑らかに連なるよう平坦に形成される。第３平坦面９３は、後述のように、下側モールド樹脂１９の成形工程において、第２成形用金型９９の第２対向面１１３を全周に亘り重ね合わせるために設けられる。

回路基板１３の裏面４１には、下側モールド樹脂１９による被覆領域８７において、第３平坦面９３を環状に取り囲むように第４平坦面９５が形成される。本図では、第４平坦面９５が形成される領域に斜線を付して示す。第４平坦面９５は、第３平坦面９３と隣り合う位置に形成される。

各第２導体パターンＰ２、各第１スルーホールＴｈ１、各第２スルーホールＴｈ２は、回路基板１３の裏面４１において、第３平坦面９３や第４平坦面９５の外周側に形成されることになる。

第１スルーホールＴｈ１は、図５に示すように、上側モールド樹脂１７により被覆されず、図７に示すように、下側モールド樹脂１９により被覆される。この下側モールド樹脂１９は、回路基板１３の裏面４１にて第１スルーホールＴｈ１の開口を塞ぐように設けられることになる。

以上のセンサ素子１５は、第１導体パターンＰ１、第１スルーホールＴｈ１を介して第２導体パターンＰ２に導通され、更に、第２スルーホールＴｈ２、第３導体パターンＰ３を介してＩＣチップ７７等の電子部品６７や外部接続用電極５１に導通される。このように、センサ素子１５と電子部品６７や外部接続用電極５１とは、少なくとも第１平坦面７９や第３平坦面９３以外に形成される導体パターンＰ１〜Ｐ３を介して導通される。この導体パターンＰ１〜Ｐ３には、少なくとも回路基板１３の裏面４１に形成される第２導体パターンＰ２が含まれる。

以上のセンサモジュール１１を差圧センサとして用いるとき、流体流路の流れ方向の異なる箇所を流れる流体が上側圧力室３７及び下側圧力室３９のそれぞれに導入される。たとえば、上側圧力室３７には、冷媒流路の絞り部の上流側を流れる高圧流体が第１流体として導入され、下側圧力室３９には、冷媒流路の絞り部の下流側を流れる低圧流体が第２流体として導入される。

センサ素子１５では、受圧変位部２３の上面である上側受圧面（第１受圧面）により第１流体の圧力を受け、その下面である下側受圧面（第２受圧面）により第２流体の圧力を受ける。受圧変位部２３は、第１流体と第２流体の圧力差に応じて、その板厚方向に変位し、その圧力差（変位量）に応じた検出信号がセンサ回路により生成される。複数のセンサ電極５５には、その生成した検出信号を取り出すための出力用センサ電極５５が含まれ、出力用センサ電極５５から第１配線パターン７５に検出信号が出力される。

センサ素子１５からの出力信号は第１配線パターン７５、第２導体パターンＰ２、第３導体パターンＰ３を通してＩＣチップ７７に出力され、そのＩＣチップ７７により処理される。ＩＣチップ７７により処理された出力信号は、第３導体パターンＰ３を通して外部接続用電極５１からＥＣＵに出力される。

次に、上述のセンサモジュール１１の製造方法を説明する。
まず、回路基板１３を備えるセンサモジュール１１を準備する（Ｓ１０）。回路基板１３には、センサ素子１５とともに複数の電子部品６７が予め実装され、さらに、各導体パターンＰ１〜Ｐ３が予め形成される。また、回路基板１３には、上述の第１平坦面７９や第３平坦面９３が予め形成される。そして、後述の第１成形用金型９７を用いて、上側モールド樹脂１７を成形する（Ｓ１２）。そして、後述の第２成形用金型９９を用いて、下側モールド樹脂１９を成形する（Ｓ１４）。各モールド樹脂１７、１９はインサート成形により得られる。

図８は上側モールド樹脂１７の成形工程Ｓ１２の途中状態を示す側面断面図である。
第１成形用金型９７は一対の金型である上金型９７Ａと下金型９７Ｂにより構成される。上金型９７Ａは、第１成形キャビティ１０１と、収容キャビティ１０３と、第１壁部１０５を備える。

第１成形キャビティ１０１は、上側モールド樹脂１７を成形するために用いられる。第１成形キャビティ１０１は、回路基板１３のセンサ実装面２１にて上側モールド樹脂１７により被覆されるべき領域の向い側に設けられる。第１成形キャビティ１０１は、各金型９７Ａ、９７Ｂを型閉めしたとき、その内周面が上側モールド樹脂１７と相補形状となるように、上側モールド樹脂１７に応じた形状を有する。

収容キャビティ１０３は、回路基板１３のセンサ実装面２１にて第１平坦面７９より内周側のパターン領域８１の向い側に設けられる。収容キャビティ１０３は、各金型９７Ａ、９７Ｂを型閉めしたとき、その内側にセンサ素子１５が収容されるように、センサ素子１５に応じた形状を有する。

第１壁部１０５は、第１成形キャビティ１０１と収容キャビティ１０３を隔てるように設けられる。壁部１０５の先端面は第１平坦面７９の向い側に設けられる第１対向面１０７となる。第１対向面１０７は、各金型９７Ａ、９７Ｂを型閉めしたとき、第１平坦面７９に対して全周に亘り重ね合わせられる。上側モールド樹脂１７の成形工程では、この状態で第１成形キャビティ１０１内に溶融樹脂を充填して硬化させることにより、センサ実装面２１でのセンサ素子１５の実装位置やセンサ素子１５周りにあるセンサ実装面２１の一部を露出させるように、センサ実装面２１を被覆する上側モールド樹脂１７を成形する。

図９は下側モールド樹脂１９の成形工程Ｓ１４の途中状態を示す側面断面図である。
第２成形用金型９９は一対の金型である上金型９９Ａと下金型９９Ｂにより構成される。上金型９９Ａは、第１壁部１０５の形状を除き、第１成形用金型９７の上金型９７Ａと同様の構成である。下金型９９Ｂは、第２成形キャビティ１０９と、第２壁部１１１を備える。

第２成形キャビティ１０９は、下側モールド樹脂１９を成形するために用いられる。第２成形キャビティ１０９は、回路基板１３の裏面４１にて下側モールド樹脂１９により被覆されるべき領域の向い側に設けられる。第２成形キャビティ１０９は、各金型９９Ａ、９９Ｂを型閉めしたとき、その内周面が下側モールド樹脂１９と相補形状となるように、下側モールド樹脂１９に応じた形状を有する。

第２壁部１１１は、回路基板１３の裏面４１にて導入孔３５の向い側に設けられる。第２壁部１１１の先端面は第３平坦面９３の向い側に設けられる第２対向面１１３となる。第２対向面１１３は、各金型９９Ａ、９９Ｂを型閉めしたとき、第３平坦面９３に対して全周に亘り重ね合わせられる。下側モールド樹脂１９の成形工程Ｓ１４では、この状態で第２成形キャビティ１０９内に溶融樹脂を充填して硬化させることにより、導入孔３５周りにある回路基板１３の裏面４１の一部を露出させるように、その裏面４１を被覆する下側モールド樹脂１９を成形する。なお、第２壁部１１１は、各金型９９Ａ、９９Ｂを型閉めしたとき、導入孔３５を塞ぐように設けられる。また、上金型９９Ａの第１壁部１０５は、各金型９９Ａ、９９Ｂを型閉めしたとき、第１スルーホールＴｈ１を塞ぐように設けられる。

以上のセンサモジュール１１の作用効果を説明する。
回路基板１３のセンサ実装面２１には第１平坦面７９が形成される。このため、上側モールド樹脂１７の成形工程Ｓ１２では、その第１平坦面７９と第１成形用金型９７の第１対向面１０７を全周に亘り重ね合わせた状態で、第１成形用金型９７の第１成形キャビティ１０１に溶融樹脂を充填できる。回路基板１３の第１平坦面７９には導体パターンによる微細な凹凸が形成されておらず、第１平坦面７９と第１対向面１０７の間での密着性が良好になる。よって、これらの間を通してセンサ素子１５周りに溶融樹脂が漏れ難くなり、センサ素子１５への溶融樹脂の接触を防ぎ、この結果、上側モールド樹脂１７の接触を抑えられる。このため、上側モールド樹脂１７の線膨張の影響によりセンサ素子１５に作用する圧力を抑えられ、温度変化が生じたときでもセンサ素子による検出精度を確保でき、センサモジュール１１としての信頼性が高められる。したがって、センサ素子１５を上側モールド樹脂１７から露出させた構造とするのに適したセンサモジュール１１を提供できる。

なお、回路基板１３のＩＣチップ７７等の電子部品６７は上側モールド樹脂１７により被覆されており、外部環境に対して保護されているため、その点でもセンサモジュール１１としての信頼性が高められている。

また、回路基板１３の裏面４１には第３平坦面９３が形成される。このため、下側モールド樹脂１９の成形工程Ｓ１４では、その第３平坦面９３と第２成形用金型９９の第２対向面１１３を全周に亘り重ね合わせた状態で、第２成形用金型９９の第２成形キャビティ１０９に溶融樹脂を充填できる。回路基板１３の第３平坦面９３には導体パターンによる微細な凹凸が形成されておらず第３平坦面９３と第２対向面１１３の間での密着性が良好になる。よって、これらの間を通して導入孔３５周りに溶融樹脂が漏れ難くなる。

また、センサ素子１５は、第１平坦面７９の内周側に形成される第１スルーホールＴｈ１を介して第２導体パターンＰ２に導通される。よって、回路基板１３のセンサ実装面２１に第１平坦面７９がある場合でも、第１平坦面７９の内周側のパターン領域８１以外の広い面領域を用いて、電子部品６７や導体パターンＰ２、Ｐ３のレイアウトを設計できる。

また、下側モールド樹脂１９は、回路基板１３の裏面４１にて第１スルーホールＴｈ１の開口を塞ぐように設けられる。これにより、センサモジュール１１を差圧センサとして用いるとき、回路基板１３の上面側の上側圧力室３７と下面側の下側圧力室３９との間での第１スルーホールＴｈ１を通しての流体の流出入を防止できる。この結果、上側圧力室３７と下側圧力室３９の間での圧力差をセンサ素子１５により正確に検出できる。

また、回路基板１３のセンサ実装面２１には、上側モールド樹脂１７による被覆領域６１に環状の第２平坦面８３が形成され、その第２平坦面８３は樹脂材料により構成されるため、以下の利点がある。樹脂成形品の表面には、通常、微細な凹凸が形成される。上側モールド樹脂１７の成形工程Ｓ１２では、微細な凹凸が形成される第２平坦面８３を被覆するように第１成形用金型９７内に溶融樹脂が充填されるため、微細な凹部に溶融樹脂が入り込んだ状態で溶融樹脂が硬化されて、上側モールド樹脂１７が成形される。よって、第２平坦面８３と上側モールド樹脂１７の間でアンカー効果が発揮され、両者の間の密着性、接合力を高められる。なお、回路基板１３の裏面４１に第４平坦面９５が形成され、その第４平坦面９５は樹脂材料により構成されるが、これによっても同様の利点が得られる。

［第２の実施の形態］
図１０は第２実施形態に係るセンサ実装面２１のセンサ素子１５近傍の拡大図を示す。本図では、上側モールド樹脂１７を省略し、その露出領域５９と被覆領域６１の境界線Ｌ３を実線で示す。境界線Ｌ３は後述の第４導体パターンＰ４の外形線でもある。

第１実施形態に係る第１平坦面７９は回路基板１３自体の表面により構成される例を説明した。本実施形態に係る第１平坦面７９は第４導体パターンＰ４の板厚方向端面により構成される。第４導体パターンＰ４は、シールドパターン７３に導通され、第１スルーホールＴｈ１を介して回路基板１３の裏面４１のグランドパターン９１（図示せず）に導通される。第４導体パターンＰ４にはセンサ素子１５側に臨む内周部に外周側に窪む凹部１１５が形成される。凹部１１５はセンサ素子１５を挟んだ第４導体パターンＰ４の二箇所に形成される。凹部１１５内には第１配線パターン７５に導通される第１スルーホールＴｈ１が複数形成される。第１スルーホールＴｈ１は、センサ実装面２１側の開口周りに形成されるランド部１１７を有する。ランド部１１７は環状に連なるように形成され、第１配線パターン７５に導通される。

図１１は図１０のＡ−Ａ線断面図である。
第４導体パターンＰ４は、センサ実装面２１より突き出る凸部として構成され、回路基板１３の板厚方向端面が第１平坦面７９として形成される。第１平坦面７９はランド部１１７の環状面１１７ａと面一となるように、センサ実装面２１から突き出て形成される。

図１２は各モールド樹脂１７，１９の成形工程の途中状態を示す側面断面図である。
本実施形態では、第３成形用金型１２１を用いて、上側モールド樹脂１７と下側モールド樹脂１９の成形を同時に行う。
第３成形用金型１２１は、一対の金型である上金型１２１Ａと下金型１２１Ｂにより構成される。上金型１２１Ａは、上述の第１成形用金型９７の上金型９７Ａと同様の構成であり、第１成形キャビティ１０１と、収容キャビティ１０３と、第１壁部１０５を有する。下金型１２１Ｂは、第２成形用金型９９の下金型９９と同様の構成であり、第２成形キャビティ１０９と、第２壁部１１１を有する。

本実施形態に係る製造方法でも、回路基板１３の第１平坦面７９に上金型１２１Ａの第１対向面１０７を全周に亘り重ね合わせ、回路基板１３の第３平坦面９３に下金型１２１Ｂの第２対向面１１３を全周に亘り重ね合わせる。このとき、上金型１２１Ａの第１対向面１０７は、図１０に記載の境界線Ｌ３と仮想線Ｌ４に挟まれた領域にて第１平坦面７９と重ね合わせるように設けられる。この状態で第１成形キャビティ１０１内、第２成形キャビティ１０９内に溶融樹脂を充填して硬化させることにより、上側モールド樹脂１７、下側モールド樹脂１９を成形する。

図１３は各モールド樹脂１７、１９の成形工程の途中状態での図１０のＡ−Ａ線断面を示す図である。
第１平坦面７９はランド部１１７の環状面１１７ａと面一となるため、上金型１２１Ａの第１対向面１０７は、第１平坦面７９に重ね合わせるときに環状面１１７ａにも重ね合わせられる。よって、上金型１２１Ａの第１対向面１０７により第１スルーホールＴｈ１を塞ぐことができ、下側モールド樹脂１９用の溶融樹脂が第２成形キャビティ１０９内から第１スルーホールＴｈ１を通して上金型１２１Ａの収容キャビティ１０３内に漏れ出るのを防止しつつ、各モールド樹脂１７、１９を同時に成形できる。

なお、第２実施形態のように、第１平坦面７９を導体パターンにより構成する場合、グランドパターン９１に導通させずに、他の導体パターンに導通されずに分離して設けてもよい。また、第３平坦面９３も同様に、導体パターンにより構成してもよい。

また、上述の第１実施形態、第２実施形態のように、上側モールド樹脂１７の成形工程Ｓ１２と下側モールド樹脂１９の成形工程Ｓ１４とは、その順序は特に限定されず、いずれを先に行ってもよいし、同時に行ってもよい。

また、各実施形態において、センサモジュール１１の準備工程Ｓ１０では、センサ素子１５や複数の電子部品６７が回路基板１３に予め実装されたセンサモジュール１１を用いる例を説明した。この準備工程Ｓ１０では、センサ素子１５を実装するための回路基板１３を備えるセンサモジュール１１を準備できればよく、この時点ではセンサ素子１５や各電子部品６７が実装されていなくともよい。また、センサ素子１５を回路基板１３に実装する時点は、各モールド樹脂１７、１９の成形工程Ｓ１２、Ｓ１４の間でもよいし、これらの終了後でもよい。また、複数の電子部品６７を回路基板１３に実装する時点も、特に限られず、上側モールド樹脂１７の成形工程Ｓ１２の前であってもよい。

たとえば、センサ素子１５や複数の電子部品６７が実装されていない回路基板１３を準備し（Ｓ１０）、下側モールド樹脂１９を成形し（Ｓ１４）、その後にセンサ素子１５や各電子部品６７を回路基板１３に実装してから、上側モールド樹脂１７を成形してもよい（Ｓ１２）。また、この例で更に説明すると、下側モールド樹脂１９の成形後（Ｓ１４）、センサ素子１５を実装せずに各電子部品６７を回路基板１３に実装し、上側モールド樹脂１７を成形してから（Ｓ１２）、センサ素子１５を回路基板１３に実装してもよい。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、その特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

センサモジュール１１は車両用空調装置に用いられる例を説明したが、その用途はこれに限られない。また、センサモジュール１１は、流体流路の二箇所を流れる流体の圧力差を検出する差圧センサとして用いられる例を説明したが、流体流路の一箇所を流れる流体の圧力を検出する圧力センサとして用いられてもよい。この場合、回路基板１３の導入孔３５を形成せず、センサ素子１５の中空部２９内を下側圧力室３９として設けてもよい。この場合、センサ素子１５の中空部２９内を真空状態に保持すると、上側圧力室３７の圧力と真空圧との差圧である絶対圧をセンサ素子１５により検出できる。また、センサ素子１５の中空部２９内を大気圧に開放すると、上側圧力室３７の圧力と大気圧との差圧であるゲージ圧をセンサ素子１５により検出できる。また、センサ素子１５の上側圧力室３７内を真空状態に保持してもよいし、大気圧に開放してもよい。

センサ素子１５は、上側圧力室３７内の第１流体と下側圧力室３９内の第２流体との圧力差を受圧変位部２３の上側受圧面、下側受圧面により受けて、受圧変位部２３の変位を電気信号に出力して出力できればよい。センサ素子１５は、ピエゾ抵抗型センサを説明したが、その他にも、静電容量型センサ、シリコンレゾナント型センサ等でもよい。ＩＣチップ７７に内蔵される信号処理回路はセンサ素子１５に内蔵されてもよい。この場合、ＩＣチップ７７を回路基板１３に実装しなくともよい。

複数の電子部品６７はセンサ実装面２１に実装される例を説明したが、これらは回路基板１３の裏面４１に実装されてもよい。この場合、回路基板１３の第２スルーホールＴｈ２や第３導体パターンＰ３を設けなくともよい。この場合、第１スルーホールＴｈ１と電子部品６７の間、電子部品６７同士の間、電子部品６７と外部接続用電極５１の間が第２導体パターンＰ２を通して導通される。いずれの場合でも、センサ素子１５と電子部品６７や外部接続用電極５１とは、第１平坦面７９や第３平坦面９３以外に形成される導体パターンＰ１〜Ｐ３を通して導通される。この導体パターンＰ１〜Ｐ３には、回路基板１３の内部又は裏面４１に形成される第２導体パターンＰ２が含まれる。

第１スルーホールＴｈ１、第２スルーホールＴｈ２は、回路基板１３を貫通する貫通スルーホールを例に説明した。回路基板１３が多層回路基板である場合、各スルーホールＴｈ１、Ｔｈ２は層間を貫通するビアホールとして構成されてもよい。各スルーホールＴｈ１、Ｔｈ２がビアホールとして構成される場合、第２導体パターンＰ２は、回路基板１３の裏面ではなく、回路基板１３の内層表面、つまり、回路基板１３の内部に形成されてもよい。いずれの場合でも、第１スルーホールＴｈ１はセンサ実装面２１に開口することになる。

第１スルーホールＴｈ１は下側モールド樹脂１９により塞ぐ例を説明したが、下側モールド樹脂１９により塞がず、電気絶縁性を有する半田、ゴム材料、ゲル材料等の蓋材により塞ぐようにしてもよい。ただし、下側モールド樹脂１９により塞ぐ場合、蓋材を設けるための別工程を省略できる利点がある。

Ｔｈ１ スルーホール、 １１ 圧力センサモジュール、 １３ 回路基板、 １５ 圧力センサ素子、 １７ モールド樹脂、 ２１ センサ実装面、 ３５ 導入孔、 ４１ 裏面、 ５９ 露出領域、 ６１ 被覆領域、 ７９ 第１平坦面、 ８３ 第２平坦面、 ８５ 露出領域、 ８７ 被覆領域、 ９３ 第３平坦面、 ９５ 第４平坦面、 ９７ 第１成形用金型、 ９９ 第２成形用金型。

Claims (7)

1. 流体の圧力を検出するための圧力センサモジュールであって、
   回路基板と、
   前記回路基板に実装される圧力センサ素子と、
   前記回路基板のセンサ実装面を被覆する第１モールド樹脂と、
   前記回路基板の裏面を被覆する第２モールド樹脂と、を備え、
   前記第１モールド樹脂は、前記圧力センサ素子周りにある前記センサ実装面の一部を露出させるように設けられ、
   前記センサ実装面には、前記第１モールド樹脂からの露出領域において、前記圧力センサ素子を環状に取り囲むように第１平坦面が形成され、
   前記回路基板は、前記第１平坦面の内周側に形成され、前記センサ実装面に開口するスルーホールを有し、
   前記圧力センサ素子は、前記回路基板の裏面又は内部に形成される導体パターンに前記スルーホールを介して導通され、
   前記スルーホールは、前記センサ実装面から前記回路基板の裏面にかけて貫通し、
   前記第２モールド樹脂は、前記回路基板の裏面にて前記スルーホールの開口を塞ぐように設けられることを特徴とする圧力センサモジュール。
2. 前記スルーホールは、前記センサ実装面側の開口周りに形成されるランド部を有し、
   前記第１平坦面は、前記ランド部の環状面と面一となるように、前記センサ実装面から突き出て形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサモジュール。
3. 前記センサ実装面には、前記第１モールド樹脂による被覆領域において、前記第１平坦面を環状に取り囲むように第２平坦面が形成され、
   前記第２平坦面は、樹脂材料により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサモジュール。
4. 流体の圧力を検出するための圧力センサモジュールであって、
   回路基板と、
   前記回路基板に実装される圧力センサ素子と、
   前記回路基板のセンサ実装面を被覆する第１モールド樹脂と、
   前記回路基板の裏面を被覆する第２モールド樹脂と、を備え、
   前記第１モールド樹脂は、前記圧力センサ素子周りにある前記センサ実装面の一部を露出させるように設けられ、
   前記センサ実装面には、前記第１モールド樹脂からの露出領域において、前記圧力センサ素子を環状に取り囲むように第１平坦面が形成され、
   前記回路基板は、前記圧力センサ素子の裏側に導入孔が形成され、
   前記第２モールド樹脂は、前記導入孔周りにある前記回路基板の裏面の一部を露出させるように設けられ、
   前記回路基板の裏面には、前記第２モールド樹脂からの露出領域において、前記導入孔を環状に取り囲むように第３平坦面が形成されることを特徴とする圧力センサモジュール。
5. 前記回路基板の裏面には、前記第２モールド樹脂による被覆領域において、前記第３平坦面を環状に取り囲むように第４平坦面が形成され、
   前記第４平坦面は、樹脂材料により構成されることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサモジュール。
6. 流体の圧力を検出するための圧力センサモジュールの製造方法であって、
   圧力センサ素子を実装するための回路基板を備え、前記回路基板のセンサ実装面には、前記圧力センサ素子を実装するための実装位置を環状に取り囲むように第１平坦面が形成される圧力センサモジュールを準備する工程と、
   前記圧力センサ素子の実装位置の周りにある前記センサ実装面の一部を露出させるように、前記センサ実装面を被覆する第１モールド樹脂を成形する工程と、を含み、
   前記第１モールド樹脂の成形工程では、前記第１平坦面に対して第１成形用金型の対向面を全周に亘り重ね合わせた状態で、前記第１成形用金型内に溶融樹脂を充填して硬化させることにより、前記第１モールド樹脂を成形することを特徴とする圧力センサモジュールの製造方法。
7. 前記準備工程では、前記回路基板は、前記圧力センサ素子の実装位置に導入孔が形成され、前記回路基板の裏面には、前記導入孔を環状に取り囲むように第３平坦面が形成される圧力センサモジュールを準備し、
   前記導入孔周りにある前記回路基板の裏面の一部を露出させるように、前記裏面を被覆する第２モールド樹脂を成形する工程を更に含み、
   前記第２モールド樹脂の成形工程では、前記第３平坦面に対して第２成形用金型の対向面を全周に亘り重ね合わせた状態で、前記第２成形用金型内に溶融樹脂を充填して硬化させることにより、前記第２モールド樹脂を成形することを特徴とする請求項６に記載の圧力センサモジュールの製造方法。

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