(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードスイッチが搭載された回路基板と、該リードスイッチ及び回路基板が収容されて密封された収容体とを備えた検出装置であり、
前記リードスイッチ及び回路基板がコーティング樹脂層により被覆されて絶縁され、
前記収容体は、
前記コーティング樹脂層により被覆された前記リードスイッチ及び前記回路基板が空隙を設けて収容された樹脂ケースと、
前記樹脂ケースの外面に設けられた端子部と、
該樹脂ケースを取り囲み、リード線挿通口と該リード線挿通口のキャップとを備えた金属筐体と、
該金属筐体と前記樹脂ケースとの間に充填されたポッティング樹脂層と、
を含み、
前記回路基板は、複数のピンを介して前記端子部と接続されており、
前記端子部に接続されたリード線が、前記金属筐体のリード線挿通口から外部に延びていて、前記金属筐体内で前記ポッティング樹脂層に埋設されている、検出装置。
【請求項２】
前記コーティング樹脂層及び／又はポッティング樹脂層は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなる、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
リードスイッチを搭載した回路基板を収容体内に収容して密封する検出装置の製造方法であって、
上記リードスイッチを搭載した回路基板を上記収容体内に収容し、
流動性を有する被覆用樹脂組成物を上記収容体内に注入することで、該被覆用樹脂組成物を上記リードスイッチ及び回路基板の表面に付着させた後、該被覆用樹脂組成物を排出し、
上記リードスイッチ及び回路基板の表面に付着させた上記被覆用樹脂組成物を硬化させることで、上記リードスイッチ及び回路基板を被覆するコーティング樹脂層とその周囲の空隙とを形成する、検出装置の製造方法。
【請求項４】
一方側に開口部を有する樹脂ケース内に前記リードスイッチ及び回路基板を収容して前記コーティング樹脂層及び空隙を形成し、
一方側に開口部を有し他方側に底部を有する金属筐体内に上記樹脂ケースを収容し、上記樹脂ケースの開口部を上記金属筐体の底部に当接させて閉塞し、
上記金属筐体と該樹脂ケースとの間に充填用樹脂組成物を充填して硬化させることでポッティング樹脂層を形成する、請求項３に記載の検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードスイッチを搭載した回路基板が収容体内で密封された検出装置と、その検出装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検出装置として、図３に示すようにリードスイッチが回路基板１３に搭載されてケース５１内に収容され、さらにケース５１内が樹脂５３により密封されたものが知られている。このような検出装置では、リードスイッチ１１を搭載した回路基板１３が樹脂５３内に埋設されることで、水や油等の液体、塵埃、更には外部から受ける熱や衝撃などからリードスイッチ１１が保護されている。
【０００３】
下記特許文献１の検出装置では、リードスイッチを樹脂製保護材で被覆し、基板とケースとの間隙に樹脂製保護材より硬質の熱硬化性樹脂が充填された構成とすることで、リードスイッチを確実に保護できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６０２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の検出装置では、リードスイッチ１１が樹脂５３内に埋設されているため、樹脂５３を硬化させる際や高温環境下で使用する際に、樹脂５３が膨張すると、リードスイッチ１１に内部応力が負荷されて検出装置の特性変化や破損が生じることがあった。
また、樹脂製保護部材により被覆されたリードスイッチを熱硬化性樹脂に埋設して作製した検出装置であっても、埋設された熱硬化性樹脂が膨張すると、樹脂性保護部材が軟質であったとしても、内部応力が生じて検出装置の特性変化や破損防止の効果が十分に得られなかった。
【０００６】
そこで本発明は、製造時や使用時に内部構造に膨張などの変化が生じても、リードスイッチが破損したり特性が変化することを防止できる検出装置と、このような検出装置の製造方法とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の検出装置は、リードスイッチが搭載された回路基板と、リードスイッチ及び回路基板が収容されて密封された収容体とを備え、リードスイッチ及び回路基板がコーティング樹脂層により被覆されて絶縁され、収容体は、コーティング樹脂層により被覆されたリードスイッチ及び回路基板が空隙を設けて収容された樹脂ケースと、樹脂ケースの外面に設けられた端子部と、樹脂ケースを取り囲み、リード線挿通口とリード線挿通口のキャップとを備えた金属筐体と、金属筐体と樹脂ケースとの間に充填されたポッティング樹脂層と、を含み、回路基板は、複数のピンを介して端子部と接続されており、端子部に接続されたリード線が、金属筐体のリード線挿通口から外部に延びていて、金属筐体内で前記ポッティング樹脂層に埋設されている。
【０００８】
コーティング樹脂層及び／又はポッティング樹脂層は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなるのが好適である。
【０００９】
上記目的を達成する本発明の検出装置の製造方法は、リードスイッチを搭載した回路基板を収容体内に収容して密封する検出装置の製造方法であって、リードスイッチを搭載した回路基板を収容体内に収容し、流動性を有する被覆用樹脂組成物を収容体内に注入することで被覆用樹脂組成物をリードスイッチ及び回路基板の表面に付着させ、付着後残りの被覆用樹脂組成物を排出し、リードスイッチ及び回路基板の表面に付着させた被覆用樹脂組成物を硬化させることで、リードスイッチ及び回路基板を被覆するコーティング樹脂層とその周囲の空隙とを形成する。
【００１０】
この製造方法では、一方側に開口部を有する樹脂ケース内にリードスイッチ及び回路基板を収容してコーティング樹脂層及び空隙を形成し、一方側に開口部を有し他方側に底部を有する金属筐体内に樹脂ケースを収容し、樹脂ケースの開口部を金属筐体の底部に当接させて閉塞し、金属筐体と樹脂ケースとの間に充填用樹脂組成物を充填して硬化させることでポッティング樹脂層を形成するのが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の検出装置によれば、リードスイッチや回路基板が収容体に収容されて密封されると共にコーティング樹脂層により被覆され、収容体内のコーティング樹脂層により被覆されたリードスイッチや回路基板の周囲に空隙が設けられているので、製造時や使用時に内部構造に膨張などの変化が生じてもリードスイッチに内部応力が負荷されることを防止できる。よって、リードスイッチが破損したり特性が変化することを防止できる。しかも空隙内に水分や塵埃等が発生して混入しても、リードスイッチや回路基板がコーティング樹脂層により被覆されているため確実に絶縁状態を保つことができる。
【００１２】
本発明の検出装置の製造方法によれば、収容体内に流動性を有する被覆用樹脂組成物を注入して収容体内に収容したリードスイッチ及び回路基板の表面に被覆用樹脂組成物を付着させ、残りの被覆用樹脂組成物を排出し、さらに付着させた樹脂を硬化させてコーティング樹脂層を形成している。そのため収容体内に配置されたリードスイッチ及び回路基板の形状に拘わらず、容易にリードスイッチ及び回路基板の表面全体に被覆用樹脂組成物を付着させることができ、コーティング樹脂層により確実にリードスイッチ及び回路基板を被覆して絶縁することができる。しかも注入した被覆用樹脂組成物を収容体から排出して硬化させるため、コーティング樹脂層により被覆されたリードスイッチ及び回路基板の周囲に確実に空隙を形成できる。それ故、上記のような検出装置を容易に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における検出装置を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態における検出装置の製造工程を説明する部分断面図である。
【図３】従来の検出装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。
この検出装置１０は、リードスイッチ１１を含む各種の電子部品を搭載した回路基板１３と、電子部品及び回路基板１３を内部に収容して密封した収容体２０とを備えている。ここでは収容体２０の内部に収容空間２１が設けられ、収容空間２１内に各種の電子部品及び回路基板１３が配置されている。
【００１５】
本実施形態の検出装置１０は近接センサの例であり、この検出装置１０では収容体２０を所定位置に装着し、検出対象物に配置されている磁石等が検出装置１０に近接及び離間することで変化する磁界をリードスイッチ１１により検出するように構成されている。ここでは収容体２０の底面が検出面２３となっている。
【００１６】
回路基板１３に搭載される電子部品としては、リードスイッチ１１の他、検出装置１０の所望の動作を実現するための回路を構成する図示しない抵抗、ダイオード、ＬＥＤなどが含まれていてもよい。これらの電子部品には内部応力が負荷されることで特性が変化したり破損したりするものが含まれている。特にリードスイッチ１１は、リード片がガラス管に封着された構成を有し、応力が負荷されるとリード片の動作に影響して特性が変化したり破損することがある。
【００１７】
回路基板１３は、リードスイッチ１１と接続された配線を有するプリント配線板等である。回路基板１３は複数のピン２５を介して収容体２０に設けられた端子部２７と接続されている。この複数のピン２５によりリードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３が収容体２０の内表面２０ａから離間して支持されている。なお、端子部２７には収容体２０の外部に延びるリード線２９が接続されている。
本実施形態の検出装置１０では、検出面２３を下向きにして装着されることで、リードスイッチ１１及び他の電子部品を搭載した回路基板１３が複数のピン２５により収容体２０内で吊り下げられた状態で配置されている。
【００１８】
リードスイッチ１１及び回路基板１３はコーティング樹脂層３１により表面全体が被覆されている。ここでは収容空間２１内に配置されている各部品、具体的には各リードスイッチ１１のリード部１１ａ、プリントされた配線、リード部１１ａと配線とを接続する半田部、複数のピン２５などの通電部分と非通電部分との各全表面がコーティング樹脂層３１により被覆されている。
【００１９】
コーティング樹脂層は、検出装置１０の使用環境下で要求される絶縁性、耐水性、耐油性、耐熱性、耐衝撃性等を有する熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂のような樹脂からなり、例えばシリコーン樹脂が使用されている。コーティング樹脂層によりリードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３が被覆されることで、リードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３に水や油等の液体、塵埃が直接接触することを防止している。
【００２０】
収容空間２１内にはコーティング樹脂層３１が存在しない空間からなる空隙３３が設けられている。空隙３３の形状は何ら限定されないが、少なくともコーティング樹脂層３１により被覆されたリードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３の周囲、具体的には、リードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３を被覆するコーティング樹脂層３１の外表面と収容体２０の内表面２０ａとの間に空隙３３が存在している。
【００２１】
収容体２０は、樹脂ケース３５と、樹脂ケース３５を取り囲む金属筐体３７と、金属筐体３７及び樹脂ケース３５の間に充填されて硬化されたポッティング樹脂層３９と、を備えている。
樹脂ケース３５は、一方側にだけ開口部３５ａを有する中空形状の成形体であり、内部にリードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３を収容可能な収容空間２１が、収容体２０の内表面２０ａに囲まれて設けられている。樹脂ケース３５の収容空間２１には開口部３５ａ側にリードスイッチ１１が配置されるように回路基板１３が固定されており、樹脂ケース３５が収容体２０内に開口部３５ａを下向きにして収容されている。
【００２２】
樹脂ケース３５を構成する樹脂は、検出装置１０の使用環境時の熱や衝撃等に対する耐熱性や耐衝撃性などを有する樹脂であればよい。本実施形態ではポリエーテルサルホンを用いている。
【００２３】
金属筐体３７は、内部に樹脂ケース３５を収容可能な中空部を有し、開口部３７ａ、底部３７ｂ、側周壁等が設けられている。側周壁の一部にはリード線挿通口３７ｃとこのリード線挿通口３７ｃのキャップ３７ｄが設けられ、開口部３７ａにはこの開口部３７ａを閉塞可能な蓋体３７ｅが設けられている。
この金属筐体３７は、検出装置１０の取付時や使用時等において外部から受ける衝撃や応力に対して十分な強度を有し、更に検出動作をできるだけ阻害しない金属により形成されている。本実施形態の検出装置１０では、リードスイッチ１１により外部の磁界の変化を検出可能にするためにアルミニウム合金により形成されている。
【００２４】
ポッティング樹脂層３９は、金属筐体３７と樹脂ケース３５との間に充填されて硬化されることで、金属筐体３７の中空部内で樹脂ケース３５を固定するものである。本実施形態では、検出面２３の近傍位置にリードスイッチ１１を配置するため、樹脂ケース３５の開口部３５ａを金属筐体３７の底部３７ｂに当接させて閉塞した状態で、樹脂ケース３５がポッティング樹脂層３９により固定されている。固定状態でリードスイッチ１１が金属筐体３７の底部３７ｂに近接して平行に配置されている。
【００２５】
このポッティング樹脂層３９は、金属筐体３７内に充填されることで、樹脂ケース３５を埋設するため、樹脂ケース３５の外面に設けられた端子部２７と端子部２７に接続されたリード線２９をも埋設している。ポッティング樹脂層３９は、金属筐体３７のリード線挿通口３７ｃのシール材３７ｆより内側まで充填されて硬化されている。
【００２６】
このポッティング樹脂層３９は、使用環境下で要求される絶縁性、耐水性、耐油性、耐熱性、耐衝撃性等を有し、使用時に検出装置１０を金属筐体３７内に強固に固定できる熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂からなる。なおポッティング樹脂層３９は、コーティング樹脂層３１と同じ樹脂を用いることができるが、本実施形態ではコーティング樹脂層３１より硬化前の流動性が低いシリコーン樹脂が使用されている。
【００２７】
このような構成の検出装置１０は、収容体２０を固定して装着され、検出対象物に配置されている磁石等が検出装置１０に近接及び離間することで変化する磁界をリードスイッチ１１により検出するように使用することができる。
【００２８】
以上のような検出装置１０によれば、リードスイッチ１１を含む電子部品や回路基板１３が収容体２０に収容されて密封されると共に、コーティング樹脂層３１により被覆され、収容体２０内のコーティング樹脂層３１の周囲に空隙３３が設けられているので、製造時や使用時に内部構造に膨張などの変化が生じてもリードスイッチ１１に内部応力が負荷されることを防止できる。従って、リードスイッチ１１が破損したり特性が変化することを防止できる。しかも空隙３３内に水分や塵埃等が発生して混入しても、リードスイッチ１１を含む電子部品や回路基板１３がコーティング樹脂層３１により被覆されているため確実に絶縁状態を保つことができる。
【００２９】
特に、この検出装置１０では、リードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３が樹脂ケース３５内にコーティング樹脂層３１により被覆された状態で収容されて空隙３３が設けられ、この樹脂ケース３５が金属筐体３７内に配置されて、金属筐体３７と樹脂ケース３５との間にポッティング樹脂層３９が充填されて硬化されている。そのため、外部からの応力がリードスイッチ１１に負荷されることを、金属筐体３７により高度に防止でき検出装置１０の強度を向上できる。また金属筐体３７内には、ポッティング樹脂層３９、樹脂ケース３５及び空隙３３を介して回路基板１３や電子部品が配置されているため、外部からの熱が電子部品に伝わり難く、検出装置１０の耐熱温度を向上できる。
【００３０】
その一方で、樹脂ケース３５やポッティング樹脂層３９が金属筐体３７内に配置されていて、金属筐体３７より熱膨張率が大きいため、使用時の温度上昇や製造時の樹脂硬化により樹脂ケース３５やポッティング樹脂層３９が膨張すると、樹脂ケース３５が内側に変形することになる。ところが、樹脂ケース３５内の電子部品及び回路基板１３の周囲に空隙３３が存在するため、電子部品に内部応力が負荷されることを十分に防止でき、これによりリードスイッチ１１を含む電子部品の破損や特性変化が防止される。
そのため強度や耐熱性を有してリードスイッチ１１を含む電子部品の破損や特性変化を防止できる検出装置１０を実現することができる。
【００３１】
次に、このような検出装置１０の製造方法について説明する。
この検出装置１０を製造するには、図２（ａ）に示すように、まずリードスイッチ１１を搭載した回路基板１３と樹脂ケース３５とを準備し、リードスイッチ１１を含む電子部品を搭載した回路基板１３を樹脂ケース３５の収容空間２１内に収容する。このとき回路基板１３に設けられたスルーホール等に複数のピン２５を挿通し、半田固定する。これにより回路基板１３と樹脂ケース３５の外表面に設けられた端子部２７とが接続される。また端子部２７にリード線２９を接続する。
【００３２】
次いで、図２（ｂ）に示すように、流動性を有する被覆用樹脂組成物４１を開口部３５ａから収容体２０の収容空間２１内に注入して満たし、リードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３の表面全体に被覆用樹脂組成物４１を接触させる。
このとき被覆用樹脂組成物４１として、後述する充填用樹脂組成物４３よりも流動性が高く、樹脂ケース３５の収容空間２１内で容易に流動するものを用いるため、収容空間２１内に満たすことでリードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３の表面全体に容易に接触させることができる。
【００３３】
次いで、図２（ｃ）に示すように、樹脂ケース３５の開口部３５ａから、電子部品及び回路基板１３に付着させた後の残りの被覆用樹脂組成物４１を排出させる。これにより被覆用樹脂組成物４１がリードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３の表面に付着した状態となる。
その後、残りの余った被覆用樹脂組成物４１を排出することで、収容体２０の収容空間２１内には空隙部分となる空間が形成される。
【００３４】
この状態で開口部３５ａを下向きにして樹脂ケース３５を配置することで、リードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３を複数のピン２５により吊り下げた状態にする。そしてリードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３の表面に付着させた被覆用樹脂組成物４１を硬化させることで、リードスイッチ１１を含む電子部品及び回路基板１３を被覆するコーティング樹脂層３１とコーティング樹脂層３１の周囲の空隙３３とを形成する。
【００３５】
次いで、図２（ｄ）に示すように、コーティング樹脂層３１及び空隙３３を形成した後の樹脂ケース３５を、金属筐体３７内に収容し、樹脂ケース３５の開口部３５ａを金属筐体３７の底部３７ｂに当接させて閉塞する。開口部３７ａから金属筐体３７と樹脂ケース３５との間に充填用樹脂組成物４３を充填する。このとき開口部３５ａが底部３７ｂにより閉塞され、更に複数のピン２５を貫通させた樹脂ケース３５の貫通孔がシールされているため、充填用樹脂組成物４３は樹脂ケース３５の収容空間２１内には殆ど進入しない。
【００３６】
このとき、樹脂ケース３５の外表面に設けられて複数のピン２５が接続された端子部２７や端子部とリード線２９との接続部分も、充填用樹脂組成物４３に浸漬され、リード線２９を埋設するように充填用樹脂組成物４３を金属筐体３７のリード線挿通口３７ｃ内にも充填する。
その後、充填用樹脂組成物４３を硬化することで、金属筐体３７と樹脂ケース３５との間にポッティング樹脂層３９が形成される。
これにより、リードスイッチ１１及び他の電子部品を搭載した回路基板１３が、収容体２０内に収容されて密封された検出装置１０を製造することができる。
【００３７】
このような製造方法によれば、収容体２０内に流動性を有する被覆用樹脂組成物４１を注入して収容体２０内に収容した電子部品及び回路基板１３の表面に被覆用樹脂組成物４１を付着させ、さらに硬化させてコーティング樹脂層３１を形成している。そのため収容体２０内に配置された電子部品及び回路基板１３の形状に拘わらず、容易に電子部品及び回路基板１３の表面全体に被覆用樹脂組成物４１を付着させることができ、コーティング樹脂層３１により確実に電子部品及び回路基板１３を被覆して絶縁することができる。しかも、注入した被覆用樹脂組成物４１の残部を収容体２０から排出した後、電子部品及び回路基板１３の表面全体に被覆した樹脂組成物４１を硬化させるため、コーティング樹脂層３１の周囲に確実に空隙３３を形成することができる。
【００３８】
この製造方法では、樹脂ケース３５内に開口部３５ａから電子部品及び回路基板１３を収容してコーティング樹脂層３１及び空隙３３を形成した後、樹脂ケース３５の開口部３５ａを金属筐体３７の底部３７ｂに当接させて閉塞し、この状態で金属筐体３７と樹脂ケース３５との間に流動性を有する充填用樹脂組成物４３を充填して硬化させるため、内部に空隙３３を形成した状態で樹脂ケース３５をポッティング樹脂層３９内に埋設することができる。それ故、金属筐体３７を用いた検出装置１０を容易に製造可能である。
【００３９】
なお上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。例えば上記では検出装置１０としてリードスイッチ１１を用いた近接センサの例について説明したが、特に限定されず、検出素子に周囲から内部応力が負荷されることで特性が変化したり破損が生じるような検出素子を収容体内に密封して収容するものであれば、上記実施形態と同様に本発明を適用可能である。
【００４０】
上記実施形態では、コーティング樹脂層３１、樹脂ケース３５、ポッティング樹脂層３９のそれぞれに耐熱性の高い樹脂を用いたが、高温環境下で使用されない検出装置１０ではこれらの樹脂としては特に高い耐熱性を有する樹脂でなくてもよく、各種の樹脂を使用してもよい。そのような場合であっても、検出装置１０の周囲の温度変化等により内部構造に膨張などの変化が生じた場合に上記実施形態と同様の作用効果を実現することができる。
【００４１】
上記実施形態では、収容体２０として、樹脂ケース３５、ポッティング樹脂層３９及び金属筐体３７からなる多重構造の例について説明したが、収容体２０として樹脂や金属からなる単層構造の筐体を用いた構成であっても、本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  検出装置
１１  リードスイッチ
１１ａ  リード部
１３  回路基板
２０  収容体
２０ａ  内表面
２１  収容空間
２３  検出面
２５  ピン
２７  端子部
２９  リード線
３１  コーティング樹脂層
３３  空隙
３５  樹脂ケース
３５ａ  開口部
３７  金属筐体
３７ａ  開口部
３７ｂ  底部
３７ｃ  リード線挿通口
３７ｄ  キャップ
３７ｅ  蓋体
３７ｆ  シール材
３９  ポッティング樹脂層
４１  被覆用樹脂組成物
４３  充填用樹脂組成物
５１  ケース
５３  樹脂
【図１】
0005953481.tif 000002
【図２】
0005953481.tif 000003
【図３】
0005953481.tif 000004