WO2013061785A1 - 物理量センサ装置とその製造方法 - Google Patents

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WO2013061785A1
WO2013061785A1 PCT/JP2012/076279 JP2012076279W WO2013061785A1 WO 2013061785 A1 WO2013061785 A1 WO 2013061785A1 JP 2012076279 W JP2012076279 W JP 2012076279W WO 2013061785 A1 WO2013061785 A1 WO 2013061785A1
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hole
protrusion
housing
physical quantity
lid
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PCT/JP2012/076279
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French (fr)
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靖之 服部
貴志 西水
尚信 大川
弘 石田
昌也 山谷
秀樹 上村
康博 須田
矢澤　久幸
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アルプス電気株式会社
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00—Details of instruments
    • G01P1/02—Housings
    • G01P1/023—Housings for acceleration measuring devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
    • G—PHYSICS
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    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/06—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties
    • H01L23/08—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties the material being an electrical insulator, e.g. glass

Definitions

  • the present invention relates to a physical quantity sensor device, and more particularly to the structure of a housing for housing a physical quantity sensor.
  • a physical quantity sensor device that detects a physical quantity loaded from the outside for example, a diaphragm is flexed by the physical quantity loaded from the outside, and a physical quantity sensor device that detects a physical quantity such as pressure or acceleration by this deflection is a mobile phone, a watch, etc.
  • a physical quantity sensor device that detects a physical quantity such as pressure or acceleration by this deflection is a mobile phone, a watch, etc.
  • a glass pedestal 502 combined with a semiconductor pressure sensor element 501 is formed on the bottom of a recess 503 a formed in the center of the inside of a resin case 503 by an adhesive 508. Bonded and fixed. Then, the adhesive 509 is applied to the outer peripheral surface area (the outer peripheral side of the rib-like protrusion 503 b) of the end face of the resin case 503 joined to the lid 506, and the lid 506 is covered on the resin case 503. 506 and the resin case 503 are fixed. Further, a pressure introducing hole 504 is provided on the bottom side of the resin case 503 so as to be open.
  • electrodes (not shown) of the semiconductor pressure sensor element 501 and the lead terminals 510 are electrically connected by bonding wires 505. Then, in order to protect the semiconductor pressure sensor element 501 and the bonding wire 505, a silicone gel 507 is injected into the resin case 503.
  • the case member 620 is inserted into the insertion hole 601 of the device housing 600, and the electronic circuit board 640 is attached to the case member 620 through the gasket 630.
  • the pressure sensor chip 650 is mounted on the electronic circuit board 640, and the cover member 660 is attached to the case member 620 so as to cover the pressure sensor chip 650.
  • the cover member 660 is attached to the case member 620 in a one-touch manner by the claws 661 of the cover member 660 being engaged with the locking holes 624 of the case member 620.
  • the electronic circuit board 640 is fixed to the arrangement surface 622 of the case member 620 in a one-touch manner by being locked by the claws 621 of the case member 620.
  • the pressure to be measured acts on the pressure receiving surface of the pressure sensor chip 650 made of the silicon diaphragm through the pressure introducing hole 623 and the through hole 643 provided in the case member 620 and the electronic circuit board 640.
  • the fixing between the resin case 503 and the lid 506 is performed by applying an adhesive 509 to the outer peripheral area of the end face of the resin case 503.
  • the cover 506 is placed on top of the cover and the adhesive 509 is cured while applying pressure between the two.
  • the excess adhesive 509 protrudes to the inner and outer peripheral surfaces of the resin case 503 and mixes with the silicon gel 507 injected into the resin case 503 or bonding.
  • adhesion to the wire 505 there is a case that such a problem that it is protruded to the outer peripheral surface side of the resin case 503 and the appearance is impaired.
  • rib-like projections 503b are formed upright on the end face of the resin case 503 along the circumferential direction. Further, an adhesive reservoir groove 506b is formed on the lid 506 at an abutment portion 506a that abuts against the end face of the resin case 503 on the inner peripheral side than the rib-like protrusion 503b and a part facing the rib-like protrusion 503b. .
  • the abutment step 506a is fitted and abuts on the inner peripheral side of the rib-like projection 503b, and the extra adhesive 509
  • the adhesive 509 escapes into the resin case 503 by escaping into the adhesive reservoir groove 506b.
  • chamfered portions 503 c and 506 c are formed on the outer peripheral edge of the resin case 503 and the lid 506 so as to be tapered.
  • the portion pushed out toward the outer peripheral side of the adhesive 509 escapes into the enlarged space surrounded by the chamfered portion 503 c and the chamfered portion 506 c, and the adhesive 509 protrudes to the outer peripheral surface of the resin case 503. I'm preventing.
  • the cover member 660 (lid) is attached to the case member 620 (housing) without using an adhesive.
  • This attachment is made in a one-touch type by locking each tab portion 661 formed on the cover member 660 to each locking hole 624 formed on the case member 620.
  • each claw portion 661 is elastically deformed, and when locked, the deformation is released, whereby each claw portion 661 strikes each locking hole 624 and gives an impact. This impact may be propagated to cause damage such as a crack or a crack to the diaphragm.
  • Damages such as cracks and cracks are determined to be defects in shipping inspection, resulting in an increase in manufacturing cost.
  • the damage to the diaphragm may be a factor that accelerates deterioration over time after the product is shipped to the market. At this time, a quality problem of increasing the market defect rate occurs.
  • An object of the present invention is to solve such problems, and to provide a low-cost and high-quality physical quantity sensor device.
  • the physical quantity sensor device of the present invention includes a physical quantity sensor for detecting a physical quantity, a housing for housing the physical quantity sensor, and a lid fixed to the housing, the housing having a hole and the lid
  • the body has a protrusion, or the housing has a protrusion and the lid has a hole, and the protrusion is pressed into the hole to fix the housing and the lid. It is characterized by being.
  • the protrusion is pressed into the hole, and the lid and the housing are fixed without using an adhesive. Therefore, the material cost of the adhesive can be reduced. In addition, no protrusion failure of the adhesive occurs, and it is not necessary to form a protrusion prevention structure for the housing and the lid.
  • the manufacturing cost of the physical quantity sensor device can be reduced by the reduction of the material cost of the adhesive, the reduction of the defect of the adhesive, and the reduction of the processing cost of the protrusion preventing structure.
  • the fixation between the housing and the lid is made by pressing the projection into the hole.
  • the elastic deformation at the time of pressing the projection into the hole proceeds with the pressing and ends with the end of the pressing. After that, the elastic deformation at the end of the press-in is held as it is and is not released in a short time. Therefore, an impact is generated on the protrusion and the periphery thereof, and damage such as a crack or a crack does not occur in the diaphragm.
  • the hole is penetrated, and the protrusion is pressed into the hole and protrudes from the hole, and a step is formed between a portion of the protrusion protruding from the hole and a portion accommodated in the hole. It is preferable that the step portion has a step having a larger outer diameter than the outer diameter of the portion to be accommodated.
  • the projection is press-fit into the hole and protrudes to fix the lid and the housing, and the portion of the projection that protrudes from the hole and is accommodated in the hole.
  • the formation of the step between the part and the part prevents the protrusion from coming off the hole, so that the fixing between the housing and the lid becomes stable and stable.
  • a physical quantity sensor device comprising: a physical quantity sensor for detecting a physical quantity; a housing for housing the physical quantity sensor; and a lid fixed to the housing; A step of forming a projection or a hole in a lid, a step of fixing the housing and the lid by pressing the projection into the hole, a step of heating and deforming the hole and the projection, It is characterized by including.
  • the fixing between the housing and the lid becomes stable and stable.
  • the fixing of the housing and the lid is achieved by pressing the projection into the hole.
  • the elastic deformation at the time of pressing the projection into the hole proceeds with the pressing and ends with the end of the pressing. After that, the elastic deformation at the end of the press-in is held as it is and is not released in a short time. Therefore, an impact is generated on the protrusion and the periphery thereof, and damage such as a crack or a crack does not occur in the diaphragm.
  • the hole is formed in a through hole, the protrusion is formed longer than the length in the through direction of the hole, the protrusion is pressed into the hole until a predetermined length protrudes, and the hole and the protrusion are heated. Step so as to transfer the shape of the inner peripheral surface of the through hole to the projection, and between the portion of the projection projecting from the through hole and the portion accommodated in the through hole in the cooling process Is preferably formed.
  • the lid and the housing are fixed by pressing the protrusion into the hole and projecting.
  • the hole and the protrusion are heated, and the shape of the inner peripheral surface of the hole is transferred to the protrusion by stress due to thermal expansion of each other and compressed and deformed, thereby the portion of the protrusion protruding from the hole and the portion Since the step is formed between the portion accommodated in the hole and the protrusion is prevented from coming off the hole, the fixation between the housing and the lid becomes stable and stable.
  • the projections be made of polyphenylene sulfide, polyethylene, polystyrene, ABS resin, vinyl chloride resin, methyl methacrylate resin, nylon, fluorocarbon resin, polycarbonate, polyester resin.
  • the projections are made of thermoplastic resins.
  • the protrusion and the hole After pressing the protrusion into the hole and causing the protrusion to protrude from the hole, the protrusion and the hole are heated. Since the portion of the protrusion accommodated in the hole is heated in a compressed state on the inner surface of the hole, the protrusion made of a thermoplastic resin is softened by heating and compressive stress from the inner surface of the hole The projection plastically deforms and reduces its outer diameter. As a result, a step is formed between the portion of the protrusion received in the hole and the portion of the protrusion protruding from the hole. Then, in the process of returning from the high temperature in the heated state to room temperature, the protrusions and the holes are thermally shrunk, but the shoulders are held and cured.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a physical quantity sensor device in a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of the physical quantity sensor device shown in FIG. 1 and viewed from the arrow direction.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB of the physical quantity sensor device shown in FIG. 1 and viewed from the arrow direction. It is the schematic explaining the manufacturing method of 1st Embodiment. It is an enlarged section schematic view of a joint of a projection and a hole. It is the schematic explaining the modification of 1st Embodiment. It is a cross-sectional schematic of the physical quantity sensor apparatus of 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 It is a cross-sectional schematic of the physical quantity sensor apparatus of 3rd Embodiment. It is a cross-sectional schematic of the physical quantity sensor apparatus disclosed by patent document 1. FIG. It is a cross-sectional schematic of the physical quantity sensor apparatus disclosed by patent document 2. FIG.
  • the physical quantity sensor device 1 in the first embodiment is a pressure sensor device that detects an external pressure by the diaphragm being flexed by an external pressure and the electrical resistance of the piezoresistive element provided in the diaphragm being changed by the flexing.
  • the physical quantity sensor device 1 is mounted on a seat of a car and used to detect a seating load thereof. For example, there is a demand for detecting the seating of a child so that the airbag does not operate when the child is seated to prevent an accident of the air bag. There is also a demand for detecting seating other than the driver's seat in order to optimize the image of the multi-view display device mounted on a car.
  • the physical quantity sensor device 1 is mounted on a seat of a car and used, but the present invention is not limited to this.
  • it can be used by being mounted on a mobile device such as a mobile phone, a watch, a video camera and the like.
  • the physical quantity sensor device 1 is a pressure sensor device having a diaphragm, but the present invention is not limited to this.
  • An acceleration sensor device or a load sensor device with a diaphragm is also possible.
  • a physical quantity sensor device without a diaphragm is also possible.
  • the Y direction is the left and right direction
  • the Y1 direction is the left direction
  • the Y2 direction is the right direction
  • the X direction is the front and back direction
  • the X1 direction is the front direction and the X2 direction is the back direction.
  • a direction perpendicular to both the X direction and the Y direction is the vertical direction (Z direction; height direction)
  • the Z1 direction is the upper direction
  • the Z2 direction is the lower direction.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of the physical quantity sensor device 1 in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of the physical quantity sensor device 1 shown in FIG. 1 and viewed from the arrow direction.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB of the physical quantity sensor device 1 shown in FIG. 1 and viewed from the arrow direction.
  • FIG. 5 is a schematic enlarged cross-sectional view of the joint of the protrusion and the hole.
  • the housing 3 is erected on the periphery of the bottom wall 3 a, and a side wall 3 b is formed surrounding the bottom wall 3 a.
  • An opening 9 for opening the pressure sensor 6 is formed in the upper portion of the housing 3 so as to be surrounded by the side wall 3 b.
  • the lid 2 is provided with a pressure introducing hole 10 which is covered at the opening 9 and is a through hole for introducing an external pressure.
  • the physical quantity sensor device 1 is configured to be housed in the housing 3 by fixing the pressure sensor 6 to the upper surface 3c of the bottom wall 3a of the housing 3 having a concave shape. ing.
  • the protrusion 5 provided on the lid 2 in a protruding manner is press-fit into the hole 4 provided on the housing 3 and formed in the through hole, The tip end portion of the projection 5 is made to project from the hole 4.
  • the step part 5c is provided between the part 5a of the protrusion 5 which protrudes from the hole 4, and the part 5b of the protrusion 5 accommodated in the hole 4.
  • the stepped portion 5c is formed such that the outer diameter of the portion 5a of the protrusion 5 protruding from the hole 4 is larger than the outer diameter of the portion 5b of the protrusion 5 accommodated in the hole 4, that is, the inner diameter of the hole 4 formed in the through hole It is done. Therefore, the portion 5 a of the projection 5 protruding from the hole 4 prevents the projection 5 from coming off the hole 4, so that the fixing between the housing 3 and the lid 2 becomes stable and stable.
  • the external pressure is introduced into the cavity 11 provided in a hollow shape in the physical quantity sensor device 1 through the pressure introducing hole 10. Further, on the upper surface of the pressure sensor 6 provided in the cavity 11, a diaphragm 7 which is bent according to the external pressure is formed as a sensitive part. Therefore, the diaphragm 7 bends in response to the external pressure introduced through the pressure introducing hole 10, and the electric resistance of the piezoresistive element (not shown) provided on the diaphragm 7 changes in response to the bending. And the external pressure is detected from the change of this electrical resistance.
  • the pressure sensor 6 of this embodiment is a strain gauge system such as a piezoresistive element, but is not limited to this. It is also possible to use an electrostatic capacitance system in which a movable electrode formed of a diaphragm and a fixed electrode are opposed to form a capacitor and external pressure is detected.
  • the physical quantity sensor device 1 is provided with a lead terminal 21 for outputting an electric signal to the outside, and one end of the lead terminal 21 is the upper surface of the bottom wall 3 a of the housing 3 in the cavity 11.
  • a housing electrode 21a is formed on 3c.
  • the pad electrode (not shown) of the pressure sensor 6 and the housing electrode 21 a are electrically connected to each other through the bonding wire 13. Further, the pressure sensor 6, the bonding wire 13, and the housing electrode 21a are covered and protected by the potting resin 12 which is a flexible and low elastic resin. Thus, the external pressure acts on the diaphragm 7 through this soft and low elastic resin.
  • an electrical signal which is a change in electrical resistance caused by external pressure, is output from the pad electrode of the pressure sensor 6 to the electrical circuit of the automobile by the lead terminal 21 through the bonding wire 13.
  • the pressure sensor 6, the bonding wire 13, and the housing electrode 21 a are covered and protected by a flexible and low elastic resin, but the present invention is not limited thereto. It is also possible that it is not covered with a soft, low elasticity resin.
  • FIG. 4 is a schematic view for explaining the manufacturing method of the first embodiment.
  • FIG. 5 shows a schematic enlarged cross-sectional view of the joint between the protrusion and the hole. Below, the manufacturing method of the physical quantity sensor device 1 of this embodiment is demonstrated according to FIG. 4 and FIG.
  • a housing substrate 20 in which a plurality of housings 3 arranged at a constant pitch and a plurality of leads 21 are integrated is manufactured by insert molding or the like.
  • a plurality of holes 4 are formed in the through holes in each housing 3.
  • one end of each lead terminal 21 is in the cavity 11 of the housing 3 and constitutes each housing electrode 21a on the upper surface 3c of the bottom wall 3a.
  • thermosetting resin 23 is applied to a predetermined range of the upper surface 3c of the bottom wall 3a of each housing 3 by a dispenser of an application device. Then, the pressure sensor 6 is placed at the location where the thermosetting resin 23 is applied, and heating is performed for 30 minutes to 2 hours at a temperature of 100 ° C. to 250 ° C. to cure the liquid thermosetting resin 23. The pressure sensor 6 is fixed to the upper surface 3c.
  • each pad electrode (not shown) provided on the upper surface of the pressure sensor 6 and each housing electrode 21a provided on the upper surface 3c of the bottom wall 3a of the housing 3 It is electrically connected by the bonding wire 13.
  • a liquid potting resin 12 is dropped on the pressure sensor 6, the bonding wire 13, and the like from the opening 9 formed by being surrounded by the side wall 3 b in the upper part of the housing 3 by a dispenser. Then, heating is performed at a temperature of 100 ° C. to 250 ° C. for about 30 minutes to 2 hours. As a result, the liquid potting resin 12 is soft and hardens to a low elasticity resin, and as shown in FIG. 4B, the pressure sensor 6 and the bonding wire 13 are flexible and low elasticity resin potting resin Covered and protected by twelve.
  • the lid 2 having the projections 5 is formed by injection molding or the like.
  • the projections 5 formed in a projecting shape in the lid 2 from the holes 4 formed in the through holes in the housing 3 are in the vertical direction (Z1-Z2 direction), that is, the holes 4 penetrate It is formed long in the direction. Further, the outer diameter of the projection 5 is formed larger than the inner diameter of the hole 4.
  • the projection 5 is inserted into the hole 4 and pressed to press-fit. Then, pressing is performed until a predetermined length of the protrusion 5 protrudes from the hole 4.
  • each lid 2 is fixed to each housing 3.
  • the predetermined length of the projection 5 is preferably 10% to 50% of the total length of the projection 5 in the vertical direction (Z1-Z2 direction). In such an embodiment, it is possible to firmly form the portion 5 a of the protrusion 5 protruding from the hole 4.
  • the lid 2 and the housing 3 are formed of a thermoplastic resin.
  • the thermoplastic resin can be selected from polyphenylene sulfide, polyethylene, polystyrene, ABS resin, polyvinyl chloride resin, methyl methacrylate resin, nylon, fluorocarbon resin, polycarbonate, polyester resin and the like.
  • the outer diameter of the protrusion 5 formed in the shape of a protrusion is set larger than the inner diameter of the hole 4 formed in the through hole.
  • the inner diameter of the hole 4 is about 0.3 mm to 1.0 mm
  • the outer diameter of the protrusion 5 is about 0.32 mm to 1.1 mm.
  • the outer diameter of the protrusion 5 is larger than the inner diameter of the hole 4 to about 0.02 mm to 0.1 mm.
  • the portion 5 b accommodated in the hole 4 of the protrusion 5 It receives compressive stress from the inner circumferential surface 4a.
  • the hole 4 accommodating the projection 5 receives tensile stress from the outer peripheral surface of the projection 5.
  • the compressive stress acting on the portion 5b accommodated in the hole 4 of the protrusion 5 increases in size so as to converge from the outer peripheral surface of the protrusion 5 formed in the protrusion shape to the axial center.
  • the tensile stress acting on the portion of the hole 4 that accommodates the projection 5 decreases in size so as to diverge outward from the inner peripheral surface of the hole 4 formed in the through hole.
  • a step 5 c is formed between the portion 5 b accommodated in the hole 4 of the protrusion 5 and the portion 5 a of the protrusion 5 protruding from the hole 4.
  • the stepped portion 5c has a step such that the outer diameter of the portion 5a protruding from the hole 4 of the protrusion 5 is larger than the inner diameter of the hole 4 (the outer diameter of the portion 5b accommodated in the hole 4 of the protrusion 5). It is formed.
  • the holes 4 and the projections 5 made of thermoplastic resin soften and project from the holes 4 of the projections 5 from the inner diameter of the holes 4 (the outer diameter of the portion 5 b accommodated in the holes 4 of the projections 5). It plastically deforms while holding the step 5c where the outer diameter of the portion 5a is large. And in the cooling process which returns to room temperature, this step part 5c is hold
  • the lid 2 and the housing 3 are stably and firmly fixed.
  • the lead terminals 21 (housing substrate 20) are cut by a slicing apparatus or the like to be separated into pieces and a plurality of physical quantity sensor devices 1 Is produced.
  • the thermal expansion coefficients of the holes 4 and the protrusions 5 may be different. Therefore, at the time of heating at 200 ° C. to 300 ° C., the inner diameter of the hole 4 and the outer diameter of the protrusion 5 both thermally expand and become larger, but the inner diameter becomes larger than the outer diameter. There is concern that the tightening will be insufficient. Therefore, it is preferable to set the dimensional difference between the inner diameter of the hole 4 and the outer diameter of the protrusion 5 in consideration of the thermal expansion coefficient of the hole 4 and the protrusion 5 so that the above-mentioned tightening does not become insufficient.
  • the tips of the protrusions 5 are formed to be tapered. By doing this, the projections 5 can be easily pressed into the holes 4.
  • the cross section of the hole 4 and the protrusion 5 is a circle, but is not limited to this. It is also possible to form the cross section of the hole 4 formed in the introduction hole into an ellipse or a polygon and to form the cross section of the protrusion 5 formed into a protrusion into a circle or a polygon. Then, the outer diameter of the protrusion 5 is set larger than the inner diameter of the hole 4 in all or a part of the portion where the inner circumferential surface of the hole 4 and the outer circumferential surface of the protrusion 5 abut.
  • a gap can be formed in a part between the inner peripheral surface of the hole 4 and the outer peripheral surface of the protrusion 5, and the protrusion 5 can be easily inserted into the hole 4 and press-fitted. Further, since there is a portion where the outer diameter of the protrusion 5 is provided larger than the inner diameter of the hole 4, the protrusion 5 is sufficiently tightened in the hole 4.
  • the potting resin 12 is preferably a compound mainly composed of an epoxy resin, a melamine resin, a polyimide resin, a silicone resin, a urethane resin, a polyester resin, or a fluorine-based resin.
  • thermosetting resin 23 it is possible to use a compound having any of epoxy resin, melamine resin, phenol resin, and polyester resin as a main material.
  • both the lid 2 and the housing 3 are made of the thermoplastic resin, but the present invention is not limited to this. It is preferable that the lid 2 having the projections 5 formed in the shape of a projection be made of a thermoplastic resin, since it is preferable that at least the projections 5 formed in the shape of the projections be plastically deformed. It is not necessary for the housing 3 to have a thermoplastic resin.
  • each housing 3 and each lid 2 are fixed without using an adhesive as described above. Therefore, the material cost of the adhesive can be reduced. In addition, no protrusion failure of the adhesive occurs, and it is not necessary to form a protrusion prevention structure for each housing 3 and each lid 2.
  • the manufacturing cost of the physical quantity sensor device 1 can be reduced by reducing the material cost of the adhesive, reducing the adhesive defect, and reducing the processing cost of the protrusion preventing structure. It can be reduced.
  • the fixing of the respective housings 3 and the respective lids 2 is performed by inserting the projections 5 formed in the shape of projections of the respective lids 2 into the holes 4 formed in the through holes of the respective housings 3 Press-fit by doing. Then, a predetermined length of the protrusion 5 is made to project from the hole 4. As a result, a step 5 c is formed between the portion 5 b accommodated in the hole 4 of the projection 5 and the portion 5 b of the projection 5 protruding from the hole 4 by elastic deformation.
  • the heat treatment is performed in a state in which the step 5c is formed, and the hole 4 and the projection 5 are plastically deformed to stably maintain the step 5c.
  • the projection 5 is prevented from coming off the hole 4 and the hole 4 and the projection 5 are firmly fixed.
  • the projection 5 is inserted into the hole 4 and is elastically deformed while being pressed, and this elastic deformation is changed to plastic deformation. Further, the stepped portion 5c is formed, and the hole 4 and the protrusion 5 are firmly fixed. Therefore, as in the prior art disclosed in Patent Document 2, no impact occurs due to release of elastic deformation or the like. Therefore, the impact is not propagated and damage such as a crack or a crack does not occur in the diaphragm.
  • pressing is performed until the predetermined length of the protrusion 5 protrudes from the hole 4 and heating is performed at a temperature of 200 ° C. to 300 ° C. for about 30 minutes to 2 hours.
  • heating is performed at a temperature of 200 ° C. to 300 ° C. for about 30 minutes to 2 hours.
  • the portion 5 b accommodated in the hole 4 of the projection 5 is tightened by the inner peripheral surface of the hole 4, and the portion 5 b accommodated in the hole 4 of the projection 5 and the projection 5 projecting from the hole 4
  • a step 5c is formed between the portion 5a and the hole 4 and the projection 5 are firmly fixed.
  • the pressure sensor 6 is accommodated in the housing 3 as shown in FIGS. 2 to 4 in the present embodiment, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 6, it is also possible for the housing 3 together with the pressure sensor 6 to accommodate a control circuit chip 8 for amplifying an output signal from the pressure sensor 6, supplying power to the pressure sensor 6, and the like.
  • a gap can be formed between the housing 3 and the lid 2. Then, this gap can be used as a pressure introducing hole for introducing an external pressure. Therefore, it is not necessary to form the pressure introducing hole 10 in the lid 2, and the processing cost of the pressure introducing hole 10 can be reduced. Therefore, in such an embodiment, the manufacturing cost of the physical quantity sensor device 1 is reduced. be able to.
  • the housing 3 and the lid 2 are fixed with an adhesive to form a gap between the housing 3 and the lid 2 and this gap can be used as a pressure introducing hole.
  • the space between the housing 3 and the lid 2 is not clogged with the adhesive. Therefore, it is possible to provide a longer gap. Therefore, the more responsive physical quantity sensor device 1 can be provided.
  • the suction port of the suction nozzle to be picked up is the surface portion of the lid 2 without the pressure introducing hole 10 It is preferable to completely cover the entire pressure introducing hole 10 or completely cover the pressure introducing hole 10.
  • the suction port of the suction nozzle to be picked up covers only a part of the pressure introducing hole 10, the suction port is open to the atmosphere, so the adsorption force is weak and the physical quantity sensor device 1 is easily dropped during transportation.
  • the gap formed between the housing 3 and the lid 2 is used as a pressure introducing hole for introducing an external pressure
  • it is not necessary to completely cover the pressure introducing hole 10 with the suction port and to exhaust the gas in the cavity 11 of the physical quantity sensor device 1 sufficiently it is possible to shorten the transportation time for component mounting.
  • the physical quantity sensor device 1 is a pressure sensor device. Therefore, a pressure introducing hole 10 is formed in the lid 2 shown in FIGS. 1 to 4.
  • the lid 2 may not be provided with a through hole such as the pressure introducing hole 10.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the physical quantity sensor device 201 of the second embodiment.
  • the holes 4 are formed to have bottomed hollow holes.
  • the protrusion 5 is formed in protrusion shape. Then, the outer diameter of the protrusion 5 formed in the shape of a protrusion is formed larger than the inner diameter of the hole 4 formed in the bottomed hollow hole.
  • the present embodiment is basically the same as the first embodiment except that the hole 4 is a bottomed hollow hole and that the protrusion 5 does not protrude from the hole 4. Therefore, the lid 5 and the housing 3 are firmly fixed by the projection 5 being stably and firmly tightened in the hole 4.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the physical quantity sensor device 301 of the third embodiment.
  • the projection 5 is formed in the housing 3 in the form of a projection, and the hole 4 is formed in the lid 2 in the conduction hole. Further, the outer diameter of the projection 5 is formed larger than the inner diameter of the hole 4.
  • the present embodiment is basically the same as the first embodiment except that the projection 5 is formed in the housing 3 and the hole 4 is formed in the lid 2. Therefore, the projection 5 is stably and firmly tightened in the hole 4, and a step 5 c is formed between the portion of the projection 5 accommodated in the hole 4 and the portion of the projection 5 projecting from the hole 4.
  • the holes 4 and the projections 5 are firmly fixed.

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Abstract

【課題】本発明は、低コストであり、且つ高品質な物理量センサ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】圧力を検知する圧力センサ６と、圧力センサ６を収納するハウジング３と、ハウジング３に固定される蓋体２とを有し、ハウジング３が孔４を有してなると共に蓋体２が突起５を有しなり、孔４に突起５が圧入されてハウジング３と蓋体２とが固定されている物理量センサ装置１。

Description

物理量センサ装置とその製造方法
　本発明は、物理量センサ装置に係り、特に、物理量センサを収納するハウジングの構造に関する。
　外部から負荷される物理量を検知する物理量センサ装置、例えば、外部から負荷される物理量によってダイヤフラムが撓み、この撓みによって物理量、例えば、圧力や加速度等を検知する物理量センサ装置が、携帯電話、腕時計等の携帯機器や、自動車等に搭載されて用いられている。
　特許文献１に開示される発明では、図９に示すように、半導体圧力センサ素子５０１と結合されたガラス台座５０２が、樹脂ケース５０３の内部中央に形成される凹部５０３ａの底面に接着剤５０８によって接着され固定されている。そして、蓋５０６と接合される樹脂ケース５０３の端面の外周面域（リブ状突起５０３ｂの外周側）に接着剤５０９が塗布され、樹脂ケース５０３の上に蓋５０６を被せ、接着剤５０９により蓋５０６と樹脂ケース５０３とが固定されている。また、樹脂ケース５０３の底面側に導圧孔５０４が開口され設けられている。
　また、半導体圧力センサ素子５０１の電極（図示していない）とリード端子５１０とがボンディングワイヤ５０５によって電気的に接続されている。そして、半導体圧力センサ素子５０１やボンディングワイヤ５０５を保護するためにシリコンゲル５０７が樹脂ケース５０３内に注入されている。
　特許文献２に開示される発明では、図１０に示すように、ケース部材６２０が機器筐体６００の挿入孔６０１に挿入配置され、電子回路基板６４０がガスケット６３０を介してケース部材６２０に取り付けられ、圧力センサチップ６５０が電子回路基板６４０上に実装され、カバー部材６６０が圧力センサチップ６５０を被うようにケース部材６２０に取り付けられている。
　その際、カバー部材６６０は、カバー部材６６０の各ツメ部６６１がケース部材６２０の各係止孔６２４に係止されることで、ケース部材６２０にワンタッチ式に取り付けられる。また、電子回路基板６４０は、ケース部材６２０の各ツメ部６２１で係止されることで、ケース部材６２０の配置面６２２にワンタッチ式に固定される。
　このようにして、ケース部材６２０及び電子回路基板６４０に設けられる圧力導入孔６２３と貫通孔６４３とを介して被測定圧力（外部の圧力）が圧力センサチップ６５０のシリコンダイヤフラムからなる受圧面に作用する。
特開平６－１８６１０４号公報 特開平１１－３５１９９４号公報
　特許文献１に開示される発明においては、図９に示すように、樹脂ケース５０３と蓋５０６との間の固定は、樹脂ケース５０３の端面の外周域に接着剤５０９を塗布し、樹脂ケース５０３の上に蓋５０６を被せ、両者間に押圧力を加えながら接着剤５０９を硬化することでなされる。
　しかしながら、接着剤５０９の塗布量、押圧力の管理が適正でないと、余剰の接着剤５０９が樹脂ケース５０３の内外周面にはみ出して、樹脂ケース５０３に注入したシリコンゲル５０７と混触したり、ボンディングワイヤ５０５に付着したりするほか、樹脂ケース５０３の外周面側にはみ出して外観を損なうといった不具合を引き起こすことがあった。
　この不具合を解決するために、従来の半導体圧力センサ素子５０１には、樹脂ケース５０３の端面に周方向に沿ってリブ状突起５０３ｂが起立形成されている。また、蓋５０６にはリブ状突起５０３ｂより内周側で樹脂ケース５０３の端面に当接し合う突当段部５０６ａ、及びリブ状突起５０３ｂに対向した部位に接着剤溜り溝５０６ｂが形成されている。接着剤５０９の余剰分が蓋５０６の押し付けにより内周側に向かって押し出される分は、突当段部５０６ａがリブ状突起５０３ｂの内周側に嵌合し当接すると共に、余分な接着剤５０９が接着剤溜り溝５０６ｂに逃げ込むことで、接着剤５０９が樹脂ケース５０３内にはみ出すことを防いでいる。
　また、樹脂ケース５０３と蓋５０６との外周端縁にはテーパ状に拡大する面取り部５０３ｃ、５０６ｃが形成されている。接着剤５０９の外周側に向かって押し出される分は、面取り部５０３ｃと面取り部５０６ｃの間に囲まれた拡大スペース内に逃げ込ませて、接着剤５０９が樹脂ケース５０３の外周面にはみ出すことを防いでいる。
　このように、接着剤５０９を用いて樹脂ケース５０３と蓋５０６とを固定する方法では、樹脂ケース５０３と蓋５０６とに接着剤５０９のはみ出し防止構造を形成するため、加工コストが余分に掛かり、製造コストアップになってしまう。
　特許文献２に開示される発明においては、図１０に示すように、接着剤を用いずにケース部材６２０（ハウジング）にカバー部材６６０（蓋体）を取り付ける。この取り付けは、カバー部材６６０に形成される各ツメ部６６１を、ケース部材６２０に形成される各係止孔６２４に係止することでワンタッチ式になされる。係止する前に各ツメ部６６１は弾性的に変形し、係止される際に前記変形が解放されることで、各ツメ部６６１は各係止孔６２４を強打し衝撃を与える。この衝撃が伝播されてダイヤフラムにクラックや、割れ等の損傷を生じさせることがある。
　これらのクラックや割れ等の損傷が、出荷検査で不良と判断され製造コストアップになってしまう。ところが、ダイヤフラムの前記損傷が、製品が市場に出荷された後に経時的な劣化を加速する要因となる場合がある。この際には、市場不良率を増加させるという品質的問題を発生させてしまう。
　本発明の目的は、このような課題を顧みてなされたものであり、低コストであり、且つ高品質な物理量センサ装置を提供することである。
　本発明の物理量センサ装置は、物理量を検知する物理量センサと、前記物理量センサを収納するハウジングと、前記ハウジングに固定される蓋体とを有し、前記ハウジングが孔を有してなると共に前記蓋体が突起を有しなり、または、前記ハウジングが突起を有してなると共に前記蓋体が孔を有してなり、前記孔に前記突起が圧入されて、前記ハウジングと前記蓋体とが固定されていることを特徴とする。
　このような態様であれば、前記孔に前記突起が圧入されて、前記蓋体と前記ハウジングとが接着剤を用いずに固定されている。そのため、接着剤の材料費を削減できる。また、接着剤のはみ出し不良が発生することはないと共に、ハウジングと蓋体とにはみ出し防止構造を形成する必要がない。
　よって、接着剤の材料費の削減、接着剤のはみ出し不良の削減、及びはみ出し防止構造の加工費の削減によって、物理量センサ装置の製造コストを低減できる。
　前記ハウジングと前記蓋体との固定は、前記孔に前記突起を圧入することでなされている。前記孔に前記突起を圧入する際の弾性変形は、圧入に伴い進行し、圧入の終了と共に終える。その後は、この圧入終了時の弾性変形のままに保持され短時間に解放されることはない。よって、前記突起やその周辺に衝撃が発生して、ダイヤフラムにクラックや、割れ等の損傷が生じることはない。
　その結果、クラックや、割れ等の損傷に伴う不良率の上昇は避けられ製造コストは低減される。
　よって、本発明によれば、低コストであり、且つ高品質な物理量センサ装置を提供することが可能である。
　前記孔が貫通してなり、前記突起が前記孔に圧入され前記孔から突出してなり、前記突起の前記孔から突出した部分と前記孔内に収容される部分との間に段部が形成されてなり、前記段部が前記収容される部分の外径より前記突出した部分の外径が大きい段差を有することが好ましい。
　このような態様であれば、前記突起が前記孔に圧入され突出することで前記蓋体と前記ハウジングとが固定されると共に、前記突起の前記孔から突出した部分と前記孔内に収容される部分との間に段部が形成されることにより前記突起が前記孔から抜けることが防止されるので、前記ハウジングと前記蓋体との固定が安定的に堅固となる。
　物理量を検知する物理量センサと、前記物理量センサを収納するハウジングと、前記ハウジングに固定される蓋体と、を有する物理量センサ装置の製造方法において、前記ハウジングに孔または突起を形成する工程と、前記蓋体に突起または孔を形成する工程と、前記孔に前記突起を圧入することで前記ハウジングと前記蓋体とを固定する工程と、前記孔と前記突起とを加熱して変形させる工程と、を含むことを特徴とする。
　このような態様であれば、前記孔に前記突起を圧入することで、前記蓋体と前記ハウジングとを接着剤を用いずに固定することが可能である。そのため、接着剤の材料費を削減できる。また、接着剤のはみ出し不良が発生することはなく、前記ハウジングと前記蓋体とにはみ出し防止構造を形成する必要がない。よって、物理量センサ装置の製造コストを低減できる。
　また、前記孔と前記突起とを加熱して、前記孔と前記突起とを変形させることで、前記ハウジングと前記蓋体との固定が安定的に堅固となる。
　前記ハウジングと前記蓋体との固定は、前記孔に前記突起を圧入することでなされる。前記孔に前記突起を圧入する際の弾性変形は、圧入に伴い進行し、圧入の終了と共に終える。その後は、この圧入終了時の弾性変形のままに保持され短時間に解放されることはない。よって、前記突起やその周辺に衝撃が発生して、ダイヤフラムにクラックや、割れ等の損傷が生じることはない。
　その結果、クラックや、割れ等の損傷に伴う不良率の上昇は避けられ製造コストは低減される。
  よって、本発明によれば、低コストであり、且つ高品質な物理量センサ装置を提供することが可能である。
　前記孔を貫通孔に形成し、前記突起を前記孔の貫通方向の長さより長く形成し、所定の長さが突出するまで前記孔に前記突起を圧入し、前記孔と前記突起とを加熱して前記突起に該貫通孔の内周面の形状を転写するように変形させ、冷却過程において前記突起の該貫通孔から突出した部分と該貫通孔内に収容される部分との間に段部を形成させることが好ましい。
　このような態様であれば、前記突起が前記孔に圧入され突出することで前記蓋体と前記ハウジングとが固定される。
　また、前記孔と前記突起とが加熱され互いの熱膨張による応力により前記突起に前記孔の内周面の形状が転写され圧縮変形されることで、前記突起の前記孔から突出した部分と前記孔内に収容される部分との間に段部が形成されることにより前記突起が前記孔から抜けることが防止されるので、前記ハウジングと前記蓋体との固定が安定的に堅固となる。
　前記突起が、ポリフェニレンスルファイド、ポリエチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニール樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、ナイロン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル樹脂からなることが好ましい。
　ポリフェニレンスルファイド、ポリエチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニール樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、ナイロン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル樹脂は熱可塑性樹脂であるので、前記突起は熱可塑性樹脂からなる。
　前記突起を前記孔に圧入して前記孔から突出させた後に、前記突起と前記孔とは加熱される。前記突起の前記孔内に収容される部分は前記孔の内面で圧縮された状態で加熱されるので、熱可塑性樹脂からなる前記突起は加熱により軟化して、前記孔の内面からの圧縮応力により前記突起は塑性変形し、その外径を縮める。その結果、前記突起の前記孔内に収容される部分と前記突起の前記孔から突出した部分との間に段部が形成される。そして、加熱された状態の高温から室温に戻る過程で前記突起と前記孔とは熱収縮するが、前記段部は保持されて硬化される。
　本発明によれば、低コストであり、且つ高品質な物理量センサ装置を提供することが可能である。
第１の実施形態における物理量センサ装置の平面略図である。 図１に示す物理量センサ装置のＡ－Ａ線に沿って切断し矢印方向から視る断面略図である。 図１に示す物理量センサ装置のＢ－Ｂ線に沿って切断し矢印方向から視る断面略図である。 第１の実施形態の製造方法を説明する概略図である。 突起と孔との結合部の拡大断面略図である。 第１の実施形態の変形例を説明する概略図である。 第２の実施形態の物理量センサ装置の断面略図である。 第３の実施形態の物理量センサ装置の断面略図である。 特許文献１に開示される物理量センサ装置の断面略図である。 特許文献２に開示される物理量センサ装置の断面略図である。
　＜第１の実施形態＞
　第１の実施形態における物理量センサ装置１は、外部の圧力によってダイヤフラムが撓み、この撓みによりダイヤフラムに備わるピエゾ抵抗素子の電気抵抗が変化することで、外部の圧力を検知する圧力センサ装置である。
　この物理量センサ装置１は、自動車の座席に搭載されて、その着座負荷を検知するために用いられる。例えば、エアバックの事故を防ぐため子供が着座している際はエアバックを作動させないように、子供の着座を検知する要望がある。また、自動車に搭載されたマルチビュー表示装置の映像最適化のために、運転席以外の着座を検知する要望もある。
　本実施形態では、物理量センサ装置１は自動車の座席に搭載されて用いられるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、携帯電話、腕時計、ビデオカメラ等の携帯機器に搭載されて用いることも可能である。
　本実施形態では、物理量センサ装置１は、ダイヤフラムを有する圧力センサ装置としたが、これに限定されるものではない。ダイヤフラムを有する加速度センサ装置や荷重センサ装置も可能である。また、ダイヤフラムを有しない物理量センサ装置も可能である。
　各図に示す物理量センサ装置に関しては、Ｙ方向が左右方向であり、Ｙ１方向が左方向でＹ２方向が右方向、Ｘ方向が前後方向であり、Ｘ１方向が前方向でＸ２方向が後方向である。また、Ｘ方向とＹ方向の双方に直交する方向が上下方向（Ｚ方向；高さ方向）であり、Ｚ１方向が上方向でＺ２方向が下方向である。なお、各図面は、見やすくするために寸法を適宜異ならせて図示されている。
　第１の実施形態について、以下に添付図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態における物理量センサ装置１の平面略図である。図２は、図１に示す物理量センサ装置１のＡ－Ａ線に沿って切断し矢印方向から視る断面略図である。図３は、図１に示す物理量センサ装置１のＢ－Ｂ線に沿って切断し矢印方向から視る断面略図である。また、図５は、突起と孔との結合部の拡大断面略図である。
　図２、図３に示すように、ハウジング３には、底壁３ａの周縁に立設され、底壁３ａを囲んで側壁３ｂが形成されている。そして、圧力センサ６を開口する開口部９が、ハウジング３の上部に側壁３ｂに囲まれて形成されている。そして、蓋体２が、開口部９に覆設されて、外部の圧力を導入する貫通孔になっている圧力導入孔１０を有してなる。
　そして、図２、図３に示すように、物理量センサ装置１は、圧力センサ６が凹型形状であるハウジング３の底壁３ａの上面３ｃに固着されることで、ハウジング３に収納されて構成されている。
　図２に示すように、蓋体２とハウジング３との固定は、ハウジング３に備わり貫通孔に形成される孔４に、蓋体２に備わり突起状に形成される突起５が圧入されて、孔４から突起５の先端部分が突出する様になされている。
　そして、図５に示すように、孔４から突出する突起５の部分５ａと孔４に収容される突起５の部分５ｂとの間に段部５ｃが設けられている。この段部５ｃは、孔４から突出する突起５の部分５ａの外径が、孔４に収容される突起５の部分５ｂの外径、即ち貫通孔に形成される孔４の内径より大きく設けられている。よって、孔４から突出する突起５の部分５ａは、突起５が孔４から抜けることを防止するので、ハウジング３と蓋体２との固定は安定的に堅固となる。
　図２、図３に示すように、外部の圧力は、圧力導入孔１０を介して、物理量センサ装置１内に空洞状に設けられるキャビティ１１内に導入される。また、キャビティ１１内に設けられる圧力センサ６の上面には感応部として、外部の圧力に応じて撓むダイヤフラム７が形成されている。よって、圧力導入孔１０を介して導入される外部の圧力に応じてダイヤフラム７は撓み、この撓みに応じてダイヤフラム７に設けられるピエゾ抵抗素子（図示していない）の電気抵抗が変化する。そして、この電気抵抗の変化から外部の圧力が検知される。
　本実施形態の圧力センサ６はピエゾ抵抗素子等の歪ゲージ方式であるが、これに限定されるものではない。ダイヤフラムからなる可動電極と固定電極とを対向させてコンデンサを形成し、外部の圧力を検知する静電容量方式も可能である。
　図２に示すように、物理量センサ装置１には電気信号を外部に出力するリード端子２１が設けられており、リード端子２１の端部の一方がキャビティ１１内のハウジング３の底壁３ａの上面３ｃにハウジング電極２１ａを形成している。そして、圧力センサ６のパッド電極（図示していない）とハウジング電極２１ａとがボンディングワイヤ１３を介して、電気的に接続されている。また、圧力センサ６、ボンディングワイヤ１３、及びハウジング電極２１ａは、柔軟であり低弾性な樹脂のポッティング樹脂１２に覆われて保護されている。よって、外部の圧力は、この柔軟であり低弾性な樹脂を介してダイヤフラム７に作用する。
　このようにして、外部の圧力により生じる電気抵抗の変化である電気信号は、圧力センサ６のパッド電極からボンディングワイヤ１３を介してリード端子２１によって、自動車の電気回路に出力される。
　本実施形態では、圧力センサ６、ボンディングワイヤ１３、及びハウジング電極２１ａが、柔軟であり低弾性な樹脂に覆われて保護されているが、これに限定されるものではない。柔軟であり低弾性な樹脂に覆われていないことも可能である。
　図４に第１の実施形態の製造方法を説明する概略図を示す。図５に突起と孔との結合部の拡大断面略図を示す。以下に、本実施形態の物理量センサ装置１の製造方法を、図４と図５に従って説明する。
　図４（ａ）に示すように、インサート成形等によって、一定のピッチで配置される複数のハウジング３と複数のリード２１とが一体に構成されるハウジング基板２０が製作される。この際、各ハウジング３には複数の孔４が貫通孔に形成されて備わっている。そして、各リード端子２１の一方の端部は、ハウジング３のキャビティ１１内にあり、底壁３ａの上面３ｃに各ハウジング電極２１ａを構成する。
　次に、図４（ｂ）に示すように、各ハウジング３の底壁３ａの上面３ｃの所定の範囲に、塗布装置のディスペンサによって液状の熱硬化性樹脂２３を塗布する。そして、この熱硬化性樹脂２３を塗布した箇所に圧力センサ６を載置し、１００℃～２５０℃の温度で３０分～２時間程度の加熱を行い液状の熱硬化性樹脂２３を硬化させて圧力センサ６を上面３ｃに固着する。
　図４（ｂ）に示すように、圧力センサ６の上面に設けられる各パッド電極（図示しない）とハウジング３の底壁３ａの上面３ｃに設けられる各ハウジング電極２１ａとが、金ワイヤ等の各ボンディングワイヤ１３によって電気的に接続される。
　次に、ディスペンサによって、ハウジング３の上部に側壁３ｂに囲まれて形成される開口部９から、圧力センサ６、ボンディングワイヤ１３等の上に、液状のポッティング樹脂１２を滴下する。そして、１００℃～２５０℃の温度で３０分～２時間程度の加熱を行なう。その結果、液状のポッティング樹脂１２は柔軟であり低弾性な樹脂に硬化し、図４（ｂ）に示すように、圧力センサ６、ボンディングワイヤ１３等は、柔軟であり低弾性な樹脂のポッティング樹脂１２に覆われて保護される。
　射出成形等によって突起状の突起５を有する蓋体２が形成される。この際、図５に示すように、ハウジング３に貫通孔に形成される孔４より蓋体２に突起状に形成される突起５は上下方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に、即ち孔４の貫通方向に長く形成されている。また、孔４の内径より突起５の外径が大きく形成されている。次に、図４（ｃ）、図５（ｂ）に示すように、孔４に突起５を挿入し押圧することで圧入する。そして、孔４から突起５の所定の長さが突出するまで圧入する。このようにして、各ハウジング３に各蓋体２が固定される。
　突起５の前記所定の長さは、突起５の上下方向（Ｚ１－Ｚ２方向）の全長の１０％～５０％であることが好ましい。このような態様であれば、孔４から突出する突起５の部分５ａを強固に形成することが可能である。
　蓋体２及びハウジング３は、熱可塑性樹脂で形成されている。熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンスルファイド、ポリエチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニール樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、ナイロン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル樹脂などから選ぶことができる。
　突起状に形成される突起５の外径は、貫通孔に形成される孔４の内径より大きく設定されている。例えば、孔４の内径は０．３ｍｍ～１．０ｍｍ程度であり、突起５の外径は０．３２ｍｍ～１．１ｍｍ程度である。そして、孔４の内径より突起５の外径は、０．０２ｍｍ～０．１ｍｍ程度に大きく形成されている。
　このように、突起状に形成される突起５の外径が貫通孔に形成される孔４の内径より大きく形成されているので、突起５の孔４に収容される部分５ｂは、孔４の内周面４ａから圧縮応力を受ける。逆に、突起５を収容する孔４は、突起５の外周面より引っ張り応力を受ける。
　この際に、突起５の孔４内に収容される部分５ｂに作用する圧縮応力は、突起状に形成される突起５の外周面から軸中心に収束するように、その大きさを増す方向に作用する。逆に、突起５を収容する孔４の部分に作用する引っ張り応力は、貫通孔に形成される孔４の内周面から外方に向けて発散するように、その大きさを減少する方向に作用する。
　孔４と突起５との当接面での圧縮応力と引っ張り応力は同じであり、各々の内部に行くに従い応力は減少する。ところが、上述した理由により、突起５の方が孔４に比べて、その内部の領域において大きな応力が作用する。その結果、これらの応力によって、突起５の孔４内に収容される部分５ｂの外径が収縮するように弾性変形を生じる。
　この際、貫通孔に形成される孔４から突出する突起５の部分５ａには、その外周面から軸中心に収束する応力は作用していないので、この部分には弾性変形は生じない。そのため、図５に示すように、突起５の孔４内に収容される部分５ｂと孔４から突出する突起５の部分５ａとの間には段部５ｃが形成される。そして、この段部５ｃは、孔４の内径（突起５の孔４内に収容される部分５ｂの外径）より突起５の孔４から突出する部分５ａの外径が大きくなる段差を有して形成されている。
　次に、２００℃～３００℃の温度で３０分～２時間の加熱を行なう。この際に、熱可塑性樹脂からなる孔４と突起５とは、軟化し、孔４の内径（突起５の孔４内に収容される部分５ｂの外径）より突起５の孔４から突出する部分５ａの外径が大きい段部５ｃを保持して塑性変形する。そして、室温に戻る冷却過程において、この段部５ｃを保持して硬化する。
　このように、塑性変形することで、上下方向（Ｚ１－Ｚ２方向）等の位置ズレ等によって応力値が変化しても、この塑性変形は変化することはなく安定である。よって、蓋体２とハウジング３とは、安定的に強固に固定される。
　印字印刷（図示しない）を行った後に、図４（ｄ）に示すように、スライシング装置等によってリード端子２１（ハウジング基板２０）を切断することで、個片化されて複数の物理量センサ装置１が製作される。
　孔４と突起５とを異なる材料から選択して形成する際には、孔４と突起５との熱膨張係数が異なることがある。よって、２００℃～３００℃の加熱の際に、孔４の内径と突起５の外径とは共に熱膨張して大きくなるが、前記内径が前記外径より大きくなり、孔４による突起５の締め付けが不十分になることが懸念される。そのため、前記締め付けが不十分にならないように、孔４と突起５との熱膨張係数を考慮して、孔４の内径と突起５の外径との寸法差を設定することが好ましい。
　図５に示すように、突起５の先端は先細りするように形成されている。このようにすることで、突起５を孔４に圧入し易くしている。
　本実施形態では、孔４と突起５との断面は円であるが、これに限定されるものではない。導入孔に形成される孔４の断面を楕円や多角形に形成し、突起状に形成される突起５の断面を円や多角形に形成することも可能である。そして、孔４の内周面と突起５の外周面との当接する箇所の全部もしくは一部分において、突起５の外径が孔４の内径より大きく設ける。このようにすることで、孔４の内周面と突起５の外周面との間の一部分に隙間を形成し、突起５が孔４に挿入されて圧入され易くすることができる。また、突起５の外径が孔４の内径より大きく設けられる箇所があるので、突起５は孔４に十分に締め付けられる。
　ポッティング樹脂１２としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂のいずれかを主材料とする化合物であることが好ましい。
　熱硬化性樹脂２３としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、及びポリエステル樹脂のいずれかを主材料とする化合物を用いることが可能である。
　本実施形態では、蓋体２及とハウジング３とを共に、熱可塑性樹脂としたが、これに限定されるものではない。少なくとも、突起状に形成される突起５が塑性変形すればよいので、突起状に形成される突起５を有する蓋体２は熱可塑性樹脂からなることが好ましいが、貫通孔に形成される孔４を有するハウジング３は必ずしも熱可塑性樹脂からなる必要はない。
　本実施形態においては、各ハウジング３と各蓋体２とは、上述のように接着剤を用いずに固定される。よって、接着剤の材料費を削減できる。また、接着剤のはみ出し不良が発生することはないと共に、各ハウジング３と各蓋体２とにはみ出し防止構造を形成する必要がない。
　よって、特許文献１に開示される従来技術に比べて、接着剤の材料費の削減、接着剤のはみ出し不良の削減、及びはみ出し防止構造の加工費の削減によって、物理量センサ装置１の製造コストを低減できる。
　本実施形態においては、各ハウジング３と各蓋体２との固定は、各ハウジング３の貫通孔に形成される孔４に、各蓋体２の突起状に形成される突起５を挿入し押圧することで圧入する。そして、孔４から突起５の所定の長さを突出させる。その結果、弾性変形によって、突起５の孔４内に収容される部分５ｂと孔４から突出する突起５の部分５ｂとの間には段部５ｃが形成される。
　このように段部５ｃが形成されている状態で熱処理を行って、孔４と突起５とを塑性変形させることで段部５ｃを安定的に維持させる。その結果、突起５が孔４から抜けることを防止すると共に、孔４と突起５とは強固に固定される。
　本実施形態によれば、孔４に突起５を挿入し押圧しながら弾性変形させ、この弾性変形は塑性変形に変化させられる。また、段部５ｃが形成され孔４と突起５とは強固に固定される。よって、特許文献２に開示される従来技術のように、弾性変形が解放される等によって衝撃が生じることはない。そのため、衝撃が伝播されてダイヤフラムにクラックや、割れ等の損傷が生じることはない。
　その結果、クラックや、割れ等の損傷に伴う不良率の上昇は避けられ製造コストは低減される。また、ダイヤフラムの損傷に起因する市場不良率の増加に伴う品質的問題は低減される。
　よって、本実施形態によれば、低コストであり、且つ高品質な物理量センサ装置を提供することが可能である。
　本実施形態の製造方法では、孔４から突起５の所定の長さが突出するまで圧入し、２００℃～３００℃の温度で３０分～２時間程度の加熱を行なう。この変形例として、２００℃～３００℃の温度で３０分～２時間程度の加熱を行わないことも可能である。この際にも、突起５の孔４内に収容される部分５ｂは孔４の内周面によって締め付けられると共に、突起５の孔４内に収容される部分５ｂと孔４から突出する突起５の部分５ａとの間には段部５ｃが形成されて、孔４と突起５とは強固に固定される。
　本実施形態では、図２～図４に示すように、ハウジング３に圧力センサ６が収容されるとしたが、これに限定されるものではない。図６に示すように、ハウジング３が圧力センサ６と共に、圧力センサ６からの出力信号の増幅や圧力センサ６への電源供給等を行う制御回路チップ８を収容することも可能である。
　本実施形態では、ハウジング３と蓋体２とを接着剤で固定しないので、ハウジング３と蓋体２との間に隙間を形成することができる。そして、この隙間を外部の圧力を導入する圧力導入孔として活用することができる。よって、蓋体２に圧力導入孔１０を形成する必要がなく、圧力導入孔１０の加工費を削減することができるので、このような態様であれば、物理量センサ装置１の製造コストを低減することができる。
　また、ハウジング３と蓋体２とを接着剤で固定して、ハウジング３と蓋体２との間に隙間を形成し、この隙間を圧力導入孔として活用することができる。この方法に比べて、本実施形態によるハウジング３と蓋体２との間に形成される隙間を圧力導入孔として活用する方法は、ハウジング３と蓋体２との間を接着剤で塞がないので、より長い隙間を設けることが可能である。よって、より応答性の良い物理量センサ装置１を提供することができる。
　部品を吸着ノズルによってピックアップし所定の位置に搬送し実装する部品実装法が知られている。この部品実装法で蓋体２に圧力導入孔１０を有する物理量センサ装置１の搬送が安全になされるためには、ピックアップする吸着ノズルの吸着口が圧力導入孔１０のない蓋体２の表面部分を完全に被うか、若しくは圧力導入孔１０の全体を完全に被うことが好ましい。
　ピックアップする吸着ノズルの吸着口が圧力導入孔１０の一部分のみを被っている際は、吸着口が大気に開放されているので吸着力が弱く搬送中に物理量センサ装置１は落下し易い。
　蓋体２の圧力導入孔１０がない部分のみを吸着する場合には、吸着口と蓋体２との位置調整は精密に行う必要があり、部品実装法が複雑になる。
　また、吸着口が圧力導入孔１０を完全に被う場合は、十分な吸着力を得て搬送中の落下を防ぐためには物理量センサ装置１のキャビティ１１内の気体を十分に排気することが必要であり、この排気に時間を要し搬送時間が長くなるという問題がある。
　ところが、ハウジング３と蓋体２との間に形成される隙間を外部の圧力を導入する圧力導入孔として活用する場合には、蓋体２に圧力導入孔１０を設ける必要がない。よって、蓋体２とピックアップする吸着ノズルの吸着口との位置関係を精密に調整する必要がない。また、吸着口で圧力導入孔１０を完全に被い、物理量センサ装置１のキャビティ１１内の気体を十分に排気する必要もないので、部品実装の搬送時間を短くすることができる。
　本実施形態では、物理量センサ装置１は圧力センサ装置とした。そのため、図１～図４に示す蓋体２には圧力導入孔１０が形成されてなる。ところが、物理量センサ装置１が圧力センサ装置以外の圧力導入孔１０が必ずしも必要でない物理量センサ装置の場合には、蓋体２に圧力導入孔１０のような貫通孔が設けられてない場合もある。
　＜第２の実施形態＞
　図７は第２の実施形態の物理量センサ装置２０１の断面略図である。図７に示すように、本実施形態では、孔４は有底中空の穴を有して形成されている。また、突起５は突起状に形成されている。そして、突起状に形成される突起５の外径は有底中空の穴に形成される孔４の内径より大きく形成されている。
　本実施形態は、孔４は有底中空の穴であること、及び突起５が孔４より突出していないこと以外において、基本的に第１の実施形態と同じである。よって、突起５が孔４に安定的に強固に締め付けられることで、蓋体２とハウジング３とが強固に固定される。
　＜第３の実施形態＞
　図８は第３の実施形態の物理量センサ装置３０１の断面略図である。図８に示すように、本実施形態では、ハウジング３に突起５が突起状に形成され、蓋体２に孔４が導通孔に形成されている。また、突起５の外径が孔４の内径より大きく形成されている。
　本実施形態は、ハウジング３に突起５が形成されていること、及び蓋体２に孔４が形成されていること以外においては、基本的に第１の実施形態と同じである。よって、突起５が孔４に安定的に強固に締め付けられると共に、突起５の孔４内に収容される部分と孔４から突出する突起５の部分との間には段部５ｃが形成されて、孔４と突起５とは強固に固定される。
１　物理量センサ装置
２　蓋体
３　ハウジング
４　孔
５　突起
６　圧力センサ
７　ダイヤフラム
８　制御回路チップ
９　開口部
１０　圧力導入孔
１１　キャビティ
１２　ポッティング樹脂
１３　ボンディングワイヤ
２０　ハウジング基板
２１　リード端子

Claims (5)

  1. 　物理量を検知する物理量センサと、
    前記物理量センサを収納するハウジングと、
    前記ハウジングに固定される蓋体と、
    を有し、
    　前記ハウジングが孔を有してなると共に前記蓋体が突起を有しなり、または、前記ハウジングが突起を有してなると共に前記蓋体が孔を有してなり、前記孔に前記突起が圧入されて前記ハウジングと前記蓋体とが固定されていることを特徴とする物理量センサ装置。
  2. 　前記孔が貫通してなり、前記突起が前記孔に圧入され前記孔から突出してなり、前記突起の前記孔から突出した部分と前記孔内に収容される部分との間に段部が形成されてなり、前記段部が前記収容される部分の外径より前記突出した部分の外径が大きい段差を有することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置。
  3. 　物理量を検知する物理量センサと、
    前記物理量センサを収納するハウジングと、
    前記ハウジングに固定される蓋体と、
    を有する物理量センサ装置の製造方法において、
    　前記ハウジングに孔または突起を形成する工程と、
    前記蓋体に突起または孔を形成する工程と、
    前記孔に前記突起を圧入することで前記ハウジングと前記蓋体とを固定する工程と、
    前記孔と前記突起とを加熱して変形させる工程と、
    を含むことを特徴とする物理量センサ装置の製造方法。
  4. 　前記孔を貫通孔に形成し、前記突起を前記孔の貫通方向の長さより長く形成し、所定の長さが突出するまで前記孔に前記突起を圧入し、前記孔と前記突起とを加熱して前記突起に該貫通孔の内周面の形状を転写するように変形させ、冷却過程において前記突起の該貫通孔から突出した部分と該貫通孔内に収容される部分との間に段部を形成させることを特徴とする請求項３に記載の物理量センサ装置の製造方法。
  5. 　前記突起が、ポリフェニレンスルファイド、ポリエチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニール樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、ナイロン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル樹脂からなることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の物理量センサ装置の製造方法。
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