JP2004198240A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センシング部およびコネクタ部がそれぞれ樹脂ケースにてモールドされてなるセンサ装置において、センシング部と外部環境との距離を短くして応答性や感度を適切に向上させる。
【解決手段】センシング部１０は、センシング部用ケース部としてのモールド樹脂１５に収納され、センシング部１０と一体化されセンシング部１０と外部との電気的接続を行うコネクタ部としてのターミナル２０は、コネクタ部用ケース部としてのケース３０に収納されており、モールド樹脂１５およびケース３０は、ともに熱可塑性樹脂樹脂からなり、モールド樹脂１５を一次成型した後ケース３０を二次成型することで、モールド樹脂１５の一部を露出させつつモールド樹脂１５の外周がケース３０によって被覆されている。両ケース部１５、３０は成型時の熱で溶着しあい、隙間が無くなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センシング部およびコネクタ部がそれぞれ樹脂ケースにてモールドされてなるセンサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のセンサ装置としては、センシング部、センシング部と一体化されたコネクタ部を、それぞれ樹脂からなるセンシング部用ケース部、コネクタ部用ケース部に収納し、これら両ケースを一体化したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１７３３５０号公報（第２−３頁、第１−２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上述した従来のセンサ装置について試作検討を行った。その試作品としてのセンサ装置の概略断面構成を図２に示す。
【０００５】
このセンサ装置は、温度センサや磁気センサなどに用いられるもので、センシング部１０はリードフレーム１３にセンシング素子１１と回路素子１２とを搭載し、これら素子１１、１２をワイヤ１４で接続したものである。
【０００６】
このようなセンシング部１０とすることにより、センサ装置自体を外部の回路基板に取り付けることなくセンサ装置自体で回路処理まで行えるセンサ、いわゆるスタンドアローンタイプのセンサとすることができる。
【０００７】
そして、センシング部１０は、センシング部用ケース部としてのエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂からなるモールド樹脂Ｊ１５によってモールドされ、このモールド樹脂Ｊ１５に収納されている。
【０００８】
また、センシング部１０のリードフレーム１３には、コネクタ部としてのターミナル２０の一端側が直結されることによって、センシング部１０とターミナル２０とは電気的・機械的に接続されている。
【０００９】
そして、ターミナル２０とともにモールド樹脂Ｊ１５を含むセンシング部１０全体が、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の熱可塑性樹脂からなるコネクタ部用ケース部３０にてモールドされ、収納されている。
【００１０】
このように、センシング部用ケース部Ｊ１５は、熱硬化性樹脂を用いて一次モールドし、コネクタ部用ケース部３０は、熱可塑性樹脂を用いて二次モールドして成形するのが一般的である。これは、センシング部１０におけるワイヤ１４等の断線防止のためと、センサ装置の外郭を形成するコネクタ部用ケース部３０の強度確保のためである。
【００１１】
また、センシング部用ケース部Ｊ１５は熱硬化性樹脂を用い、コネクタ部用ケース部３０は熱可塑性樹脂を用いているため、両ケース部Ｊ１５、３０の間は密着性が悪く、場合によっては隙間が生じる。
【００１２】
そのため、センシング部用ケース部（モールド樹脂）Ｊ１５を一次モールドで成型した後、センシング部用ケース部Ｊ１５全体を、二次モールド樹脂すなわちコネクタ部用ケース部３０で被覆した形とすることで、水分等の侵入を防止するようにしている。
【００１３】
しかしながら、このような構成では、センシング部１０全体が一次モールド樹脂および二次モールド樹脂で覆われてしまうため、センシング素子１１と外部の測定環境との距離が大きくなる。そのため、センサの応答性や感度をより向上させるためには、この距離が大きいことが制約となって設計自由度が低くなる。
【００１４】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、センシング部およびコネクタ部がそれぞれ樹脂ケースにてモールドされてなるセンサ装置において、センシング部と外部環境との距離を短くして応答性や感度を適切に向上できるようにすることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、センシング部（１０）と、センシング部と一体化されセンシング部と外部との電気的接続を行うコネクタ部（２０）と、センシング部を収納するセンシング部用ケース部（１５）と、コネクタ部を収納するコネクタ部用ケース部（３０）とを備えるセンサ装置において、センシング部用ケース部およびコネクタ部用ケース部は、ともに熱可塑性樹脂樹脂からなり、センシング部用ケース部の一部を露出させつつセンシング部用ケース部の外周がコネクタ部用ケース部によって被覆されていることを特徴とする。
【００１６】
それによれば、センシング部用ケース部およびコネクタ部用ケース部を、ともに熱可塑性樹脂樹脂からなるものにしているので、両ケース部の樹脂を熱で溶着させ合って、隙間のない構成とできる。
【００１７】
例えば、請求項３に記載の発明のように、センシング部用ケース部を一次成型した後、コネクタ部用ケース部を二次成型することによって、両方の樹脂を成型時の熱で溶着させ合うことができる。
【００１８】
そのため、従来のように、センシング部用ケース部の外周全体をコネクタ部用ケース部によって被覆する必要はなく、本発明のように、センシング部用ケース部の一部をコネクタ部用ケース部から露出させた構成とすることができる。それによって、センシング部用ケース部の露出部において、センシング部と外部環境との距離を短くした構成を実現できる。
【００１９】
よって、本発明によれば、センシング部およびコネクタ部がそれぞれ樹脂ケースにてモールドされてなるセンサ装置において、センシング部と外部環境との距離を短くして応答性や感度を適切に向上させることができる。
【００２０】
また、本発明は、請求項２に記載の発明のように、センシング部（１０）は、センシング素子（１１）とこのセンシング素子の信号を処理するための回路素子（１２）とからなり、センシング素子および回路素子が、センシング部用ケース部（１５）にてモールドされているものにできる。
【００２１】
なお、上記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一例である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係るセンサ装置Ｓ１の概略断面構成を示す図である。このセンサ装置Ｓ１は温度や磁気、あるいは加速度や角速度などをセンシングするセンサとして適用可能である。
【００２３】
図示例では、センサ装置Ｓ１は、被取付部材Ｋ１に取り付けられ、被取付部材Ｋ１およびその周囲の温度や磁気、あるいは被取付部材Ｋ１に印加される加速度や角速度を検出するタイプのものである。
【００２４】
センシング部１０は、センシングを行いセンサ信号を出力するセンシング素子１１と、このセンシング素子１１からのセンサ信号を電気的に処理する回路素子１２とを備えている。
【００２５】
センシング素子１１は、例えば温度センサの場合はサーミスタ、磁気センサの場合は磁気抵抗素子、加速度または角速度センサの場合は加速度や角速度に応じて変位する可動体を備える素子、といったものを採用することができる。
【００２６】
なお、センサ信号を出力するセンシング素子１１はセンサ信号を電気的に処理する回路まで一体化されたものでも良く、その場合はセンシング部１０は回路素子１２を持たなくて良い。
【００２７】
センシング部１０において、これらセンシング素子１１および回路素子１２は、Ｃｕや４２アロイなどからなるリードフレーム１３に接着などにより搭載されている。各素子１１、１２およびリードフレーム１３の間は、ＡｕやＡｌなどのワイヤ１４により結線されることで電気的に接続されている。
【００２８】
そして、センシング部１０は、このようにしてリードフレーム１３にセンシング素子１１と回路素子１２を搭載しワイヤ１４による接続を行ったものを、熱可塑性樹脂からなるモールド樹脂１５で封止してなるものである。こうして、センシング部１０は、センシング部用ケース部としてのモールド樹脂１５に収納されている。
【００２９】
コネクタ部２０は、センシング部１０と直結されて一体に接合され、センシング部１０と外部との信号のやり取りなど、電気的な接続を行うものである。本例のコネクタ部２０は、黄銅などの導通部材からなるターミナル２０から構成されている。
【００３０】
このターミナル２０におけるセンシング部１０側の一端部は、センシング部１０に直結される接合部２０ａとして構成されている。このターミナル２０における接合部２０ａとセンシング部１０においてモールド樹脂１５から突出するリードフレーム１３の一端側とは、はんだ接合や溶接などにより接合されている。
【００３１】
なお、ターミナル２０における接合部２０ａとリードフレーム１３の一端側とは、上記のはんだ接合や溶接により１箇所の接合にて電気的・機械的に接合しても良いし、かしめと溶接あるいはかしめとはんだ接合というように、２箇所接合を行って、機械的接合と電気的接合とを別々の接合箇所に振り分けるようにしても良い。
【００３２】
さらには、ターミナル２０とリードフレーム１３とは、接合により一体化したものでなくてもよく、両者１３、２０が一体の部材から形成されたものであっても良い。
【００３３】
このようにして一体化したセンシング部１０およびコネクタ部２０、さらにモールド樹脂１５は、熱可塑性樹脂からなるコネクタ部用ケース部としてのケース３０に収納されている。ここで、モールド樹脂（センシング部用ケース部）１５は、センシング素子１１の収納部分を露出させた形でケース３０に被覆されている。
【００３４】
また、ケース３０は、被取付部材Ｋ１にセンサ装置Ｓ１を取り付けるためのフランジ部３１を有する。ケース３０は、図１に示すように、被取付部材Ｋ１に形成された穴部Ｋ２に挿入される。そして、フランジ部３１には例えばネジ穴３１ａが設けられており、このネジ穴３１ａおよび被取付部材Ｋ１に設けられたネジ穴Ｋ３を介して、センサ装置Ｓ１は被取付部材Ｋ１にネジ結合される。
【００３５】
そして、ターミナル２０における接合部２０ａとは反対側の他端部２０ｂは、ケース３０に形成された開口部３０ａ内にて外部に露出している。そして、このターミナル２０の他端部２０ｂと当該開口部３０ａとが一体となって雄型コネクタを形成し、外部配線部材等に結合可能となっている。
【００３６】
なお、ケース３０におけるフランジ部３１は、センサ装置の種類や形状によってその大きさや向き、個数などが変わる。当然ケース３０にはフランジ部３１が無いものであっても良く、その場合は、別体の金具などの取付部材を用いて、ケース３０と被取付部材Ｋ１とを固定するようにしても良い。
【００３７】
また、被取付部材Ｋ１の穴部Ｋ２とケース３０との間にシール用のＯリングを介在させても良いし、当該穴部Ｋ２の内面およびこれに対応するケース３０の外面にネジを形成し、当該穴部Ｋ２にてケース３０を直接ネジ結合させるようにしても良い。
【００３８】
このようなセンサ装置Ｓ１においては、センシング素子１１からのセンサ信号を回路素子１２にて処理し、これをリードフレーム１３からターミナル２０を介して外部に出力するようになっている。
【００３９】
また、このセンサ装置Ｓ１は、次のようにして製造される。例えば、リードフレーム１３にセンシング素子１１および回路素子１２を搭載し固定した後、ワイヤボンディングを行って、これら両素子１１、１２を結線する。ターミナル２０の接合部２０ａとリードフレーム１３の一端側とを接続する。
【００４０】
こうして一体化したセンシング部１０およびコネクタ部２０について、センシング部用ケース部としてのモールド樹脂１５を一次モールドして成型し、続いて、コネクタ部用ケース部としてのケース３０を二次モールドして成型する。こうして、センサ装置Ｓ１ができあがる。
【００４１】
ところで、本実施形態によれば、センシング部用ケース部であるモールド樹脂１５およびコネクタ部用ケース部であるケース３０を、ともに熱可塑性樹脂樹脂からなるものにしている。そのため、モールド樹脂１５を一次モールド成型した後、ケース３０を二次モールド成型すれば、両方の樹脂が成型時の熱で溶着し合い、隙間のない構成とできる。
【００４２】
そのため、従来のように、センシング部用ケース部の外周全体をコネクタ部用ケース部によって被覆した構成（上記図２参照）とする必要はなく、本実施形態のように、モールド樹脂１５の一部１５ａをケース３０から露出させた構成とすることができる。
【００４３】
このモールド樹脂１５の露出部１５ａを設けることに伴い、モールド樹脂１５とケース３０との境界が露出するが、上述したように、両樹脂間は溶着して隙間のない構成となっているので、気密性が確保され、水等の侵入を防止できる。
【００４４】
そして、モールド樹脂１５の露出部１５ａにおいて、センシング素子１１と外部環境との距離を短くした構成を実現できる。そのため、本実施形態によれば、センシング部１０と外部環境との距離を短くして応答性や感度を適切に向上させることができる。
【００４５】
ここで、モールド樹脂１５およびケース３０を構成する熱可塑性樹脂としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を採用することができる。そして、モールド樹脂１５とケース３０とでは、用いられる熱可塑性樹脂の基材は同じだが、添加物を調整することにより、物性を異ならせている。
【００４６】
これは、上述したように、一次モールド樹脂であるモールド樹脂１５はセンシング部１０におけるワイヤ１４等の断線防止のため流動性が優先されるが、二次モールド樹脂であるケース３０はセンサ装置の外郭本体をなすことから強度確保が優先されるためである。
【００４７】
例えば、一次および二次の両方のモールド樹脂にＰＰＳを用いる場合、一次のＰＰＳとしては、流れ方向の線膨張係数が２．１、流れ直角方向の線膨張係数が２．０、溶融時の粘度（回転粘度）が４９Ｐａ／ｓｅｃであるものや、流れ方向の線膨張係数が５．５、流れ直角方向の線膨張係数が５．６、溶融時の粘度が４６Ｐａ／ｓｅｃであるものを採用できる。
【００４８】
一方、二次のＰＰＳとしては、流れ方向の線膨張係数が１．７、流れ直角方向の線膨張係数が６．２、溶融時の粘度が数百Ｐａ／ｓｅｃであるものを採用できる。
【００４９】
また、モールド樹脂１５でモールドされたセンシング部１０とターミナル２０とが一体化した一体部材を、予め形成しておいたケース３０に挿入して一体化する場合では、両ケース部１５、３０に隙間が生じる。また、挿入される方の一体部材にアンダーカット（凹凸部）があると挿入できない。
【００５０】
その点、本実施形態では、モールド樹脂（センシング部用ケース部）１５を一次成型した後、ケース（コネクタ部用ケース部）３０を二次成型することで形成しているので、両方の樹脂を成型時の熱で溶着させ合うことができ、挿入の場合のような隙間が無くアンダーカットの有る構成とできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。
【図２】本発明者らが試作したセンサ装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１０…センシング部、１１…センシング素子、１２…回路素子、
１５…センシング部用ケース部としてのモールド樹脂、
２０…コネクタ部としてのターミナル、
３０…コネクタ部用ケース部としてのケース。

Claims (3)

1. センシング部（１０）と、
   前記センシング部と一体化され、前記センシング部と外部との電気的接続を行うコネクタ部（２０）と、
   前記センシング部を収納するセンシング部用ケース部（１５）と、
   前記コネクタ部を収納するコネクタ部用ケース部（３０）とを備えるセンサ装置において、
   前記センシング部用ケース部および前記コネクタ部用ケース部は、ともに熱可塑性樹脂樹脂からなり、
   前記センシング部用ケース部の一部を露出させつつ前記センシング部用ケース部の外周が前記コネクタ部用ケース部によって被覆されていることを特徴とするセンサ装置。
2. 前記センシング部（１０）は、センシング素子（１１）とこのセンシング素子の信号を処理するための回路素子（１２）とからなり、
   前記センシング素子および前記回路素子が、前記センシング部用ケース部（１５）にてモールドされていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記センシング部用ケース部（１５）および前記コネクタ部用ケース部（３０）は、前記センシング部用ケース部を一次成型した後、前記コネクタ部用ケース部を二次成型することで形成されているものであることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置。

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