(57)【要約】【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。【選択図】図２
2013061785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１８６１０４号公報
【特許文献２】特開平１１−３５１９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
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。【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
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。【００２８】
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。【００２９】
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。【００３０】
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。【００３１】
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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。
【発明の効果】
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】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２】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３】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。
【図４】第１の実施形態の製造方法を説明する概略図である。
【図５】突起と孔との結合部の拡大断面略図である。
【図６】第１の実施形態の変形例を説明する概略図である。
【図７】第２の実施形態の物理量センサ装置の断面略図である。
【図８】第３の実施形態の物理量センサ装置の断面略図である。
【図９】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。
【図１０】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。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
＜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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
＜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。
【００９４】
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。
【００９５】
＜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。
【００９６】
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。
【符号の説明】
【００９７】
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
【図１】
2013061785.tif 000003
【図２】
2013061785.tif 000004
【図３】
2013061785.tif 000005
【図４】
2013061785.tif 000006
【図５】
2013061785.tif 000007
【図６】
2013061785.tif 000008
【図７】
2013061785.tif 000009
【図８】
2013061785.tif 000010
【図９】
2013061785.tif 000011
【図１０】
2013061785.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月30日(2013.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記ハウジングが貫通孔を有すると共に前記蓋体が突起を有し、または、前記ハウジングが突起を有すると共に前記蓋体が貫通孔を有し、前記貫通孔に前記貫通孔の内径よりも大きな外形を備えた熱可塑性樹脂からなる前記突起が圧入されて前記突起に圧縮応力が印加した状態で、前記突起が加熱されて前記圧縮応力により塑性変形することで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。
【請求項２】
前記突起が前記貫通孔に圧入され前記貫通孔から突出し、前記突起が加熱されて前記突起の前記貫通孔内に収容される部分が塑性変形し、前記突起の前記貫通孔から突出した部分と前記貫通孔内に収容される部分との間に段部が形成され、前記突起は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ことを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置。
【請求項３】
前記ハウジング及び前記蓋体が、前記熱可塑性樹脂により形成されており、加熱により前記突起及び前記貫通孔が塑性変形されることを特徴とする請求項１又は２に記載の物理量センサ装置。
【請求項４】
前記突起の外周面と前記貫通孔の内周面との間の一部分に隙間を有して前記突起が前記貫通孔に圧入されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物理量センサ装置。
【請求項５】
前記突起の先端が先細りするように形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の物理量センサ装置。
【請求項６】
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、
前記ハウジングに貫通孔または突起を形成する工程と、
前記蓋体に突起または貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔に前記突起を圧入することで前記突起に圧縮応力を印加する工程と、
前記突起に圧縮応力が印加した状態で前記貫通孔と前記突起とを加熱して前記突起を記圧縮応力により塑性変形させる工程と、
を含むことを特徴とする物理量センサ装置の製造方法。
【請求項７】
前記突起を前記貫通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貫通孔に前記突起を圧入し、前記貫通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塑性変形させ、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６に記載の物理量センサ装置の製造方法。
【請求項８】
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６または請求項７に記載の物理量センサ装置の製造方法。
【国際調査報告】
2013061785.tif 000013
2013061785.tif 000014