(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電気コンポーネントを有する電気アセンブリと、
電気アセンブリの周りに配置され電気アセンブリと接触する第１の高分子材料を具備する内側シェルであって、前記内側シェルは第１の機械的強度を具備することを特徴とする内側シェルと、
前記内側シェルの周りにコンフォーマルに配置され前記内側シェルに接触する第２の高分子材料を具備する外側シェルであって、前記外側シェルは前記第１の機械的強度より大きい第２の機械的強度を具備することを特徴とする外側シェルと、
を具備し、
前記電気コンポーネントは第１のＣＴＥ（熱膨張率）を具備し、前記内側シェルは第２のＣＴＥを具備し、前記外側シェルは第３のＣＴＥを具備し、前記第１のＣＴＥと前記第２のＣＴＥとの差は、０．５×１０−５／Ｋより小さく、前記第３のＣＴＥは、前記第１のＣＴＥより４×１０−５／Ｋから１１×１０−５／Ｋだけ大きいことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記電気アセンブリは第１の外形を定める第１の外面を有し、前記内側シェルは前記第１の外形とは異なる第２の外形を定める第２の外面を具備し、前記外側シェルは前記第１の外形とは異なる第３の外形を定める第３の外面を具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記内側シェルは熱硬化性材料を具備し、前記外側シェルは熱可塑性材料を具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記電気アセンブリはプリント基板 (ＰＣＢ）を具備し、少なくとも１つの電気コンポーネントがその上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記内側シェル及び前記外側シェルは、−５０℃から１５０℃の温度範囲で動作するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記内側シェルの前記第２の外面は、前記外側シェルと機械的に結合することにより前記内側シェルと前記外側シェルとの間のシーリングを強化するよう構成されたシーリングリブアセンブリを具備することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記第３の外面は、前記第２の外面とは異なることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記内側シェルは、前記外側シェルと連結するよう構成されたポスト部を具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
少なくとも１つの電気コンポーネントを有する電気アセンブリを用意するステップと、
前記電気アセンブリの周りに、第１の高分子材料を具備する内側シェルを形成するステップであって、前記内側シェルは前記電気アセンブリと接触していることを特徴とするステップと、
前記内側シェルの周りに、第２の高分子材料を具備し内側シェルと接触している外側シェルを形成するステップと、
を具備し、
前記電気アセンブリは第１のＣＴＥ（熱膨張率）を具備し、前記内側シェルは第２のＣＴＥを具備し、前記外側シェルは第３のＣＴＥを具備し、前記第２のＣＴＥと前記第１のＣＴＥとの差は、前記第３のＣＴＥと前記第１のＣＴＥとの差より小さいことを特徴とし、
前記内側シェルを形成するステップは、
第１のモールド中に電気アセンブリを設置するステップと、
前記第１のモールド中に前記内側シェルの第１の液体の前駆体を注入するステップと、
第１の温度及び第１の圧力で前記第１の液体の前駆体及び前記電気コンポーネントに第１の射出成形処理を行うステップであって、前記内側シェルと前記電気アセンブリとを具備する単一のカプセルに包まれた装置が形成されることを特徴とするステップと、
を具備することを特徴とし、
前記外側シェルを形成するステップは、
第２のモールド中に前記単一のカプセルに包まれた装置を設置するステップと、
前記第２のモールド中に前記第２の高分子材料の第２の液体の前駆体を注入するステップと、
第２の温度及び前記第１の圧力より高い第２の圧力で前記単一のカプセルに包まれた装置に第２の射出成形を行うステップと、
を具備することを特徴とする電気装置を形成する方法。
【請求項１０】
前記第２の温度は前記第１の温度より高いことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記内側シェルは熱硬化性材料を具備し、前記外側シェルは熱可塑性材料を具備することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の温度は１５０℃と２００℃との間であり、前記第１の圧力は２０ｋｇｆ／ｃｍ２と１００ｋｇｆ／ｃｍ２との間であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の温度は２７５℃と３１５℃との間であり、前記第２の圧力は７００ｋｇｆ／ｃｍ２と１１００ｋｇｆ／ｃｍ２との間であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
プリント基板と、
前記プリント基板に取り付けられた少なくとも１つのセンサーと、
前記プリント基板と少なくとも１つの電気装置の周りに配置され、前記プリント基板と少なくとも１つの電気装置に接触している第１の高分子材料を具備する内側シェルと、
前記内側シェルの周りに配置され、前記内側シェルに接触している第２の高分子材料を具備する外側シェルと、
を具備し、
前記内側シェルは第１の機械的強度を具備し、前記外側シェルは前記第１の機械的強度より大きい第２の機械的強度を具備することを特徴とし、
前記プリント基板は第１のＣＴＥ（熱膨張率）を具備し、前記内側シェルは第２のＣＴＥを具備し、前記外側シェルは第３のＣＴＥを具備し、前記第１のＣＴＥと前記第２のＣＴＥとの差は、０．５×１０−５／Ｋより小さく、前記第３のＣＴＥは前記第１のＣＴＥより４×１０−５／Ｋから１１×１０−５／Ｋだけ大きいことを特徴とする、
センサー装置。
【請求項１５】
前記内側シェルは熱硬化性材料を具備し、前記外側シェルは熱可塑性材料を具備することを特徴とする請求項１４に記載のセンサー装置。
【請求項１６】
前記内側シェル及び前記外側シェルは、−５０℃から１５０℃の温度範囲で動作するよう構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のセンサー装置。
【請求項１７】
前記内側シェルは、
前記外側シェルと機械的に結合することにより前記内側シェルと前記外側シェルとの間のシーリングを強化するよう構成されたシーリングリブアセンブリと、
前記外側シェルと連結するよう構成されたポスト部と、
を具備することを特徴とする請求項１４に記載のセンサー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
具体的には回路保護装置の分野に関し、より詳細には、サージ保護のための金属酸化物バリスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサーその他の電気コンポーネントは、自動車、家庭、産業界、公益事業、事務所、その他に広く配備されている。多くの場合、センサーは、温度、湿度、ほこり、その他の状況の変化を含む様々な状況で使うように設計されている。自動車では、種々のセンサーを、−５０℃から１５０℃までの間のような、大きく温度が変化する周囲状況で配備する必要がある。センサー及び他のコンポーネントは、いくつかの例ではプリント基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）のようなプリント基板（ＰＣＢ）上に取り付けることができる。ＰＣＢコンポーネントの保護のために、ポッティングを用いてＰＣＢコンポーネントをシールすることができ、この処理は、ＰＣＢにおいてＰＣＢの周り又はコンポーネントに、硬化させ固化するよう構成された液体材料を注入してコーティングを形成する処理を伴う。不都合なことに、ポッティングを用いてシールしたとき、電気コンポーネントは、自動車の過酷な運転状況において簡単に損傷することがある。例えば、ＰＣＢは、広い範囲にわたって温度が変化する可能性のある自動車のボンネットの下に配置することがある。この温度変化により、ＰＣＢコンポーネントとポッティング材料との間の熱膨張係数の違いにより、応力付加、層間剥離、その他の悪影響がもたらされる。ＰＣＢをシールするための他の方法として、ホットメルト接着剤を用いた低圧力を加える処理が含まれる。不都合なことに、この接着材料は、ポッティング材料と反応し、シール材料を劣化させることがある。
【０００３】
これらの問題その他に関し、改良を行うことが望まれる。
【発明の概要】
【０００４】
１つの実施形態では、装置は、少なくとも１つの電気コンポーネントを有する電気アセンブリを含むことができる。装置は、電気アセンブリの周りに配置され電気アセンブリと接触する第１の高分子材料を具備する内側シェルであって、この内側シェルは第１の機械的強度を具備することを特徴とする内側シェルと、内側シェルの周りにコンフォーマルに配置され、内側シェルに接触する第２の高分子材料を具備する外側シェルであって、この外側シェルは第１の機械的強度より大きい第２の機械的強度を具備することを特徴とする外側シェルと、を含み、電気コンポーネントは第１の熱膨張率（ＣＴＥ）を具備し、内側シェルは第２のＣＴＥを具備し、外側シェルは第３のＣＴＥを具備し、ここで、第１のＣＴＥと第２のＣＴＥとの差は、第１のＣＴＥと第３のＣＴＥとの差より小さいことを特徴とする。
【０００５】
別の実施形態では、電気装置を形成する方法は、少なくとも１つの電気コンポーネントを有する電気アセンブリを用意するステップと、この電気アセンブリの周りに第１の高分子材料を具備する内側シェルを形成するステップであって、内側シェルは電気アセンブリと接触していることを特徴とするステップと、内側シェルの周りに第２の高分子材料を具備し内側シェルと接触している外側シェルを形成するステップとを含むことができ、電気アセンブリは第１の熱膨張率（ＣＴＥ）を具備し、内側シェルは第２のＣＴＥを具備し、外側シェルは第３のＣＴＥを具備し、ここで、第２のＣＴＥと第１のＣＴＥとの差は、第３のＣＴＥと第１のＣＴＥとの差より小さいことを特徴とする。
【０００６】
さらなる実施形態では、センサー 装置は、プリント基板と、プリント基板に取り付けられた少なくとも１つのセンサーと、プリント基板と少なくとも１つの電気装置の周りに配置され、プリント基板と少なくとも１つの電気装置に接触している第１の高分子材料を具備する内側シェルと、内側シェルの周りに配置され、内側シェルに接触している第２の高分子材料を具備する外側シェルとを含むことができ、電気コンポーネントは第１の熱膨張率（ＣＴＥ）を具備し、内側シェルは第２のＣＴＥを具備し、外側シェルは第３のＣＴＥを具備し、ここで、第１のＣＴＥと第２のＣＴＥとの差は、第１のＣＴＥと第３のＣＴＥとの差より小さいことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】開示された実施形態による装置を示す。
【図２Ａ】開示された実施形態による装置の形成における様々な段階を示す。
【図２Ｂ】開示された実施形態による装置の形成における様々な段階を示す。
【図２Ｃ】開示された実施形態による装置の形成における様々な段階を示す。
【図３Ａ】装置の形成における図２Ａに対応する段階の透視図を示す。
【図３Ｂ】装置の形成における図２Ｂに対応する段階の透視図を示す。
【図３Ｃ】装置の形成における図２Ｃに対応する段階の透視図を示す。
【図４Ａ】開示されたさらなる実施形態による装置の様々な視点からの図を示す。
【図４Ｂ】開示されたさらなる実施形態による装置の様々な視点からの図を示す。
【図４Ｃ】開示されたさらなる実施形態による装置の様々な視点からの図を示す。
【図４Ｄ】開示されたさらなる実施形態による装置の様々な視点からの図を示す。
【図５】さらなる実施形態による例示的な処理フローを示す。
【図６】開示された実施形態による装置の形成に用いられる内側シェルの例示的な特性のリストを表す。
【図７Ａ】開示された実施形態による装置の形成に用いられる外側シェルの特性のリストを提示する。
【図７Ｂ】射出成形により外側シェルを形成するための処理条件を表す。
【図７Ｃ】開示された実施形態による外側シェルとして用いられる熱可塑性高分子の例示的な特性のリストを提示する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで、例示的な実施形態を示した添付図を参照してより詳しくこの実施形態を説明する。実施形態はここで説明した実施形態に限定するものと解釈すべきでない。これらの実施形態は、この開示がすべてで完全なものであり、当業者に技術的範囲をすべて伝達するものである。図面において、全体を通じて類似の番号は類似の構成要素を示す。
【０００９】
以下の説明及び／又は請求項において、用語「上に」、「横たわる」、「配置される」、「覆う」が以下の説明及び請求項において用いられることがある。「上に」、「横たわる」、「配置される」、「覆う」は、２つ以上の構成要素が直接物理的に接触していることを示すために用いることが出来る。用語「上に」、「横たわる」、「配置される」、「覆う」はまた、２つ以上の構成要素が直接物理的に接触していないことを意味することもある。例えば、「覆う」は、他の構成要素の上に１つの構成要素があるがお互いに接触しておらず、他の構成要素が２つの構成要素の間にある場合を意味することがある。さらに、「及び／又は」は、「及び」を意味することもあり、「又は」を意味することもあり、「排他的論理和」を意味することもあり、「１つ」を意味することもあり、「いくつかであるが全てではない」ことを意味することもあり、「どちらでもない」ことを意味することもあり、「両方」を意味することもあり、請求項の技術的範囲はこれにより限定されない。
【００１０】
例示的な実施形態は、センサーを含むＰＣＢコンポーネントのような電気コンポーネント、及び、このようなコンポーネントを保護するための改良された方法を対象とする。例えば、自動車のエンジンの中や上や近傍で用いられる電気コンポーネントは、有害なガス、ほこり、液体、及び大きな温度変動にさらされることがある。本実施形態は、特に、コーティング又はシェルにより保護されたその他の電気装置のセンサーのような装置に関連する。
【００１１】
種々の実施の形態により電気コンポーネント又は電気アセンブリを保護するために複数の層又は複数のシェルを用いてカプセルに包むことにより保護された新規な装置が提供される。そのような電気アセンブリの例として、少なくとも１つの電気コンポーネントを支えるかまたは収納するプリント基板（ＰＣＢ）が含まれる。本実施の形態によれば、装置には、第１の高分子材料の内側シェルと第２の高分子材料の外側シェルとを含むことができ、内側シェルは電気アセンブリの周りに配置されこの電気アセンブリと接触しており、外側シェルは内側シェルの周りに配置されこの内側シェルと接触している。以下に詳述するように、内側シェル及び外側シェルは、機械的応力、亀裂、層間剥離、その他の物理的劣化に対する抵抗性、及び外側からの材料の侵入に対する抵抗性などの複合的な特性を生じさせるよう調整することができる。この構成により、センサーのような電気装置のより優れた保護、性能の改善、及び、装置の寿命の増大を含む種々の効果を得ることができる。
【００１２】
種々の実施形態において、少なくとも−５０℃から１５０℃の範囲で動作する改良された自動車センサーが提供される。特定の実施形態において、少なくとも１つの電気コンポーネントを保持するよう構成されたＰＣＢのような、保護すべき電気アセンブリと適合性を有するよう、内側シェルの特性を調整する。外側シェルは、外部からの機械的擾乱から電気アセンブリを保護するよう調整することができる。加えて、内側シェル及び外側シェルは、ガス、液体、ほこり、その他の周囲にある成分による外的干渉からの保護を強化するような効果的な構成とすることができる。
【００１３】
図１は、開示された実施形態による装置１００を示す。装置１００のいくつかの実施形態では、自動車中のセンサーとして機能させることができる。実施形態はこの文脈に限定されるものではない。装置１００には、内側シェル１０８及び外側シェル１１０によるカプセルに包まれた電気アセンブリ１０２が含まれる。電気アセンブリ１０２は、一例として、ＰＣＢ１０４と検出チップ１０６とを含むことができる。内側シェル１０８は、電気アセンブリ１０２の周囲に配置されこの電気アセンブリ１０２に接触している第１の高分子材料を具備することができる。言い換えれば、内側シェル１０８は電気アセンブリ１０２の外面と整合面を形成する内面を有する固形材料とすることができる。以下に詳述するように、内側シェル１０８は、電気アセンブリ１０２と内側シェル１０８への液体の前駆体とを第１のモールドに置き、圧力と温度が加える、射出成形処理により形成される。この処理により、内側シェル１０８の形成の最中に液体の前駆体が電気アセンブリ１０２をコーティングする。従って、固化した後、内側シェル１０８の内面１２２は、ＰＣＢ１０４及び検出チップ１０６のような電気アセンブリ１０２の部品の外面にぴったり合わせることができる。この方法で、内側シェル１０８を電気アセンブリ１０２に結合させることができる。
【００１４】
装置１００において、外側シェル１１０は、内側シェル１０８の周囲に配置し内側シェル１０８と接触させることができ、外側シェル１１０の内面を内側シェル１０８の外面とぴったり合わせる。例えば、面１２０が外側シェル１１０の内面として、そして、内側シェル１０８の外面としての役割を果たすことができる。内側シェル１０８と同様に、外側シェル１１０は固形材料とすることができる。以下に詳述するように、外側シェル１１０もまた、電気アセンブリ１０２と内側シェル１０８及び外側シェル１１０への液体の前駆体を第２のモールドに置き、圧力と温度を加える、射出成形処理により形成される。
【００１５】
開示された種々の実施形態によれば、内側シェル１０８と外側シェル１１０とは、物理的特性、成分、及び形成状態を含む要素のうちの少なくとも１つが異なる。内側シェル１０８と外側シェル１１０とを組み合わせることにより、電気コンポーネントの保護のための既知の方法と比べて、このような電気アセンブリ１０２に対するより強固な保護を効果的に提供することができる。１つの特徴によれば、内側シェル１０８の物理的・機械的特性は、電気アセンブリ１０２と適合性を有するよう調整することができる。例えば、内側シェル１０８は、熱可塑性材料を用いた既知の射出成形処理と比較して幾分低い温度及び低い圧力で射出成形により形成するのに適した材料を具備することができる。内側シェル１０８を形成するための射出成形に適した温度範囲の例として、１５０℃と２００℃との間の温度範囲が含まれる。適切な圧力範囲の例として、２０ｋｇｆ／ｃｍ２と１００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲が含まれ、いくつかの例では３０ｋｇｆ／ｃｍ２と６０ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲である。ここで、１ｋｇｆ／ｃｍ２＝９８．０６６５キロパスカル（ｋＰａ）である。内側シェル１０８を比較的低い温度及び圧力で形成することにより、電気アセンブリ１０２の電気コンポーネントを、さもなければより高い温度又は圧力にさらされることによる損傷から保護することができる。
【００１６】
外側シェル１１０は、より高い機械的・温度的保護を提供するよう構成された材料を具備することができ、比較的高い温度及び圧力で射出成形を用いて形成するのに適するようにできる。外側シェル１１０を形成するために適した温度範囲の例として、２７５℃と３１５℃との間の温度、及び７００ｋｇｆ／ｃｍ２と１１００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲が含まれる。
【００１７】
内側シェル１０８の種々の実施形態では、熱硬化性高分子により形成することができ、ここで用いられる「熱硬化性」又は「熱硬化性高分子」は、非可逆的硬化が行われる材料を意味し、高分子鎖同士の架橋結合により特徴づけられる。液体の前駆体の射出成形により形成される熱硬化性材料は、射出成形の間加熱されることにより硬化させることができる。一度硬化すれば、熱硬化性材料は型の形状を維持する。続いて熱を加えることにより熱硬化性材料を溶融させることはなく、熱硬化性材料は、硬化処理により形成された形状を維持する。内側シェル１０８の熱硬化性材料に適した例として、エポキシ成形化合物のようなエポキシベースの材料が含まれる。適切なエポキシ成形化合物の例として、ＥＭＥ  １２００Ｄ及びＥＭＥ  Ｅ５００ＨＡＣ（供給者：Ｃｈａｎｇ  Ｃｈｕｎ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ.Ｃｏ.,Ｌｔｄ.（Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ  ｆａｃｔｏｒｙ）８、Ｃｈｕｎｇ  Ｈｕａ  Ｒｄ.、Ｆｏｎｇ  Ｓｈａｎ  Ｖｉｌｌａｇｅ、Ｈｕ−Ｋｏｕ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐａｒｋ、Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ３０３、Ｔａｉｗａｎ）が含まれる。種々の実施形態では、エポキシベースの材料には、エポキシ樹脂及びシリカ充填剤を含むことができ、ここで、エポキシ濃度は１０％から３０％までの範囲とし、シリカ濃度は６０％から９０％までの範囲とすることができ、フェノール樹脂の濃度は５％から２０％の間で変動する。実施形態はこの文脈に限定されない。
【００１８】
種々の実施形態において、外側シェル１１０は熱可塑性材料により形成することができ、ここで用いられる「熱可塑性材料」又は「熱可塑性材高分子」は、固体から所定の形状に形成することができ、熱を加えることにより異なる形状の固体に形成することができる高分子材料を意味する。多くの熱可塑性材料は、溶融動作により特徴付けられ、また、高分子鎖同士の架橋結合の度合いが低いか又はゼロであることにより特徴付けられる。外側シェル１１０に適した熱可塑性材料の例として、ガラス繊維強化ポリアミド重合体を含むポリアミド重合体が含まれる。例として適切な熱可塑性物質が含まれる。例としてＺｙｔｅｌ（登録商標）７０Ｇ３３ＨＳ１Ｌ  ＢＫ０３１又はＺｙｔｅｌ（登録商標）７０Ｇ３０ＨＳＬＲＢＫ０９９（ＺｙｔｅｌはＤｕｐｏｎｔ  ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である）が挙げられる。
【００１９】
種々の実施形態では、内側シェル１０８の特性は、電気アセンブリ１０２の特性と適合するよう調整することができる。いくつかの実施形態では、電気アセンブリ１０２は、内側シェル１０８の第２のＣＴＥにしっかりと適合する第１の熱膨張率（ＣＴＥ）を持たせることができる。電気アセンブリ１０２の第１のＣＴＥと内側シェルの第２のＣＴＥとの差が小さいかゼロとなる内側シェル１０８を用いることの利点は、装置１００が大きな温度変動にさらされた時に生じるストレスが減少することである。例えば、自動車内のセンサー装置として用いられた時、装置１００は２００℃以上の温度変動範囲で動作するという利点がある。一例として、装置を自動車エンジン近傍の周囲状況において動作させるのに特に適するよう作ることで、装置１００は、−５０℃と１５０℃との間を超える温度範囲で動作するよう構成することができる。電気アセンブリ１０２の第１のＣＴＥと内側シェルの第２のＣＴＥとがしっかりと適合しているので、装置１００の温度が上昇したり下降したりした時の電気アセンブリ１０２と内側シェル１０８との間の膨張又は収縮の差を少なくすることができる。膨張の差が小さいことにより、電気アセンブリ１０２と内側シェル１０８との間の境界面で生じる温度ストレスが減少する。温度ストレスが減少することにより、内側シェル１０８と電気アセンブリ１０２との間での層間剥離の可能性が減少し、内側シェル１０８の亀裂その他の損傷が減少し、そして電気アセンブリ１０２へのストレスにより生じる損傷が減少する。装置１００は、周期的に繰り返して異なる温度にさらされる可能性があるので、このように温度ストレスを減少させることにより、既知のセンサー装置に比べて装置１００の信頼性及び寿命を向上させることができる。
【００２０】
外側シェル１１０は、電気アセンブリ１０２の第１のＣＴＥと十分適合していない第３のＣＴＥを有することができる。外側シェル１１０は、電気アセンブリ１０２と直接接触していないので、第１のＣＴＥと第３のＣＴＥとの差異により電気アセンブリ１０２の近傍に有害なストレスを生じることはない。
【００２１】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃは、開示された実施形態による装置２００の形成における様々な段階を示す。いくつかの実施形態において装置２００は、自動車内のセンサーとして機能する。装置２００及びその前駆体を、理解を助けるため斜視図として示す。さらに理解を助けるために、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃはそれぞれ、装置の形成における図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃに対応する段階の透視図を示す。図２Ａ及び図３Ａでは、電気アセンブリ２０２が示されている。電気アセンブリ２０２には、ＰＣＢ２０４が含まれる。検出チップ２０６、コンデンサー２０８、コンデンサー２１０、及び抵抗２１２は、ＰＣＢ２０４に取り付けられている。加えて、導線アセンブリ２１４は、ＰＣＢ２０４に取り付けられ、外部装置と電気的に接続するために外部（下方向）に伸びている。
【００２２】
保護のために、電気アセンブリ２０２は、それぞれ図２Ｂ、３Ｂ、及び図３Ｂ、３Ｃで示したように２つのモールド処理を受ける。図２Ｂ、３Ｂには、ＰＣＢ２０４及び検出チップ２０６、コンデンサー２０８、コンデンサー２１０、及び抵抗２１２を含む電気コンポーネントを保護している、電気アセンブリ２０２の周りに配置された内側シェル２２０が示されている。内側シェル２２０は射出成形処理により形成することができる。例えば、電気アセンブリ２０２は、内側シェル２２０の外面２２６に対応する形を有する第１の射出成形モールド（不図示）内に設置することができる。射出成形モールド機械（不図示）は、第１の射出成形モールド内に内側シェル２２０の液体の前駆体（不図示）を注入するよう構成することができる。次いで、内側シェル２２０の液体の前駆体は、電気アセンブリ２０２と接触し、電気アセンブリ２０２を覆うことができる。加熱し加圧すると、液体の前駆体は固化し、その結果、図示のような外面２２６を有する内側シェル２２０ができる。図２Ｂに表れないが、内側シェル２２０の内面は、電気アセンブリ２０２と接触することができ、従って、電気アセンブリ２０２と結合することができる。
【００２３】
開示された種々の実施形態において、内側シェル２２０は、ＰＣＢ２０４の熱膨張率（ＣＴＥ）に合致するＣＴＥを有する高分子材料で作ることができる。例えば、ＦＲ４と指定された業務用ガラスエポキシプリント基板は、１．３×１０−５／Ｋの面の平均ＣＴＥを有することができる。種々の実施形態において、内側シェル２２０は、１×１０−５から１．５×１０−５の範囲のＣＴＥを有し、特別な実施形態において、内側シェル２２０のＣＴＥは、１．３×１０−５となる。とりわけ、内側シェル２２０の的確な高分子材料及び処方、そして、充填剤の濃度についても、内側シェル２２０のＣＴＥ及びＰＣＢ２０４の材料としっかり適合するよう選ぶことができる。例えば、多くの熱硬化性高分子は、ＰＣＢ２０４のＣＴＥとしっかり適合しないＣＴＥを有することがあり、また、大きすぎるか又はひょっとして小さすぎてＰＣＢ２０４のＣＴＥのうまく適合しないＣＴＥを有することがある。本実施形態において、内側シェル２２０として用いるのに適切な材料には、ＥＭＥ  １２００Ｄ又はＥＭＥ  Ｅ５００ＨＡＣ、又は、熱硬化性高分子及びシリカのような充填材を含む他の合成材料のような熱硬化性材料が含まれる。都合のいいことには、内側シェル２２０とＰＣＢ２０４のＣＴＥを適合させることにより、装置２００を温度範囲を超えて動作させた時に生じる温度ストレスをなくすか最小限にすることができる。従って、装置２００は、例えば、自動車内のセンサー装置としての性能を向上させることができる。
【００２４】
図２Ｂ、３Ｂにさらに示されているように、内側シェル２２０は、内側シェルを形成するために用いられるモールドの形を有するよう形成された種々の構造を含むことができる。特に、内側シェル２２０を形成するためのモールドは、内側シェル２２０の外側の構造を、電気アセンブリ２０２の性能、寿命、又は信頼性を改善するよう設計することができる。例えば、内側シェル２２０は、構造２２２及び構造２２４を含むことができ、これらの構造は外側に突き出ている。このような構造又はその他の構造を、内側シェル２２０と外側シェル２３０との間の機械的結合を向上させるため、内側シェル２２０と外側シェル２３０との間のシーリングを強化するため、その他の理由で、用いることができる。
【００２５】
図２Ｃおよび図３Ｃに戻ると、外側シェル２３０を形成した後の完成した装置である装置２００が示されている。外側シェル２３０はまた、射出成形処理により形成することができる。例えば、電気アセンブリ２０２及び内側シェル２２０は、個々にカプセルに包まれた装置２２９を構成すると考えることができる。個々にカプセルに包まれた装置２２９は、次に、外側シェル２３０の外面２３８に対応する形状を持つ第２の射出成形モールド（不図示）に収容することができる。射出成形モールド機械（不図示）は、外側シェル２３０の液体の前駆体（不図示）を第２の射出成形モールドに注入するよう構成することができる。次いで、外側シェル２３０の液体の前駆体は、内側シェル２２０に接触し、内側シェル２２０をコーティングすることができる。加熱し加圧した時液体の前駆体は固化し、その結果、図示のような外面２３８を有する外側シェル２３０が形成される。とりわけ、外側シェル２３０の外面２３８は、図２Ｂと図２Ｃとを比較することで分かるように、内側シェル２２８の外面２２６の外形と異なる外形を有することができる。加えて、外側シェル２３０の内面は、内側シェル２２０の外面２２６と接触することができ、従って、内側シェル２２０と結合することができる。
【００２６】
開示された種々の実施形態によれば、外側シェル２３０は、内側シェル２２０の機械的強度より大きな機械的強度の高分子材料で作ることができる。ここで使われているような「機械的強度」は、曲げ強度及び衝撃強さを含む材料の特性を意味する。この大きくした機械的強度により、結果的に、衝撃、ストレス、その他の外乱から装置２００をより良好に保護することができる。いくつかの例では、外側シェル２３０は２５０ＭＰａから３００ＭＰａの曲げ強度を有し、２３℃で１０〜１５ｋＪ／ｍ２のノッチ付き付シャルピー衝撃試験強度を有することができる。実施形態はこの文脈に限定されない。内側シェル２２０は、１４０ＭＰａから１７０ＭＰａの曲げ強度のような、比較的小さい機械的強度を持たせることができる。
【００２７】
とりわけ、種々の実施形態において、外側シェル２３０に適した材料には、熱可塑性高分子を含めることができる。いくつかの実施形態において、外側シェル２３０は、熱可塑性高分子で形成され、外側シェル２３０のＣＴＥを、５×１０−５／Ｋから１．２×１０−４／Ｋの範囲とすることができる。これにより、外側シェル２３０と電気アセンブリ２０２とのＣＴＥに約４×１０−５／Ｋから１１×１０−５／Ｋの差を生じさせる。有利なことに、外側シェル２３０は電気アセンブリ２０２に直接結合していないので、ＣＴＥのこの際により、装置２００の性能に悪影響を与えることはない。
【００２８】
装置２００の２つのシェルは、従って、異なる特性同士が結合することにより既存のセンサーに関する装置２００の性能、寿命、又は信頼性を向上させることができる。例えば、既存のセンサーにおいて、電気アセンブリを、熱可塑性材料その他の単一のコーティング又はシェルによるカプセルに包むことができ、ここでシェルのＣＴＥは電気アセンブリのＣＴＥとは合致しないようにできる。熱可塑性材料とＰＣＢとの間でＣＴＥが異なるので、上述したように、温度ストレスにより、亀裂、層間剥離、又は、装置のような電気コンポーネントの劣化を生じることがある。本実施形態において、電気アセンブリは、ＣＴＥが電気アセンブリのＰＣＢのＣＴＥと厳密に又は正確に一致する内側シェルによるカプセルに包まれる。このように厳密にＣＴＥを一致させることにより、上述の問題を解消又は減少させることができる。加えて、外側シェルにより、本実施形態による装置を二重にカプセルに包むより強固な保護ができるので、より良い機械的強度が得られる。
【００２９】
上述の通り、開示した種々の実施形態において、二重にカプセルに包まれた装置の内側シェル及び外側シェルは、シーリングを強化するとともに、内側シェルと外側シェルとの間での機械的結合を強化するよう構成することができる。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、及び図４Ｄは、開示したさらなる実施形態による装置４００の異なる視点からの図を示す。装置４００は、ある場合は、装置２００に類似するような構成とすることができる。図４Ａには、内側シェル４０４及び外側シェル４０２を示す平面透視図が示されている。内側シェルによりカプセルに包まれた電気アセンブリは図示されていない。しかし、電気アセンブリは、たとえば、図３Ａに示した電気アセンブリ２０２に類似させることができる。
【００３０】
図４Ａ及び図４Ｂに示す通り、外側シェル４０２には、外側シェル４０２の円筒部分４１２から外側に突き出る形状４０６が含まれる。図４Ｃをみると、内側シェル４０４のポスト部４０８の斜視図が示されている。内側シェル４０４には、２以上のポスト部４０８を含むことができ、ポスト部は、外側シェル４０２と結合することができ、内側シェル４０４を外側シェル４０２に対して正しく位置合わせするために用いることができる。ポスト部４０８は、シーリングリブ４１４として示されるシーリングリブアセンブリを含むシーリングアセンブリ４１０を含むことができる。図４Ｄは、図４ＢのＡ−Ａで示した方向の断面図を示す。図示の通り、ポスト部４０８のシーリングリブ４１４により、ポスト部４０８の外側シェル４０２への連結が容易になる。これにより、特に装置４００のシーリング能力を高めることができ、装置４００内に置かれた電気アセンブリを、ほこり、ガス、液体、湿気、その他の物質による悪影響から守る。
【００３１】
図５は、さらなる実施形態による例示的な処理フロー５００を示す。ブロック５０２にて、少なくとも１つの電気コンポーネントを有する電気アセンブリが提供される。いくつかの例では、電気アセンブリは、少なくとも１つの電気コンポーネントを取り付けたＰＣＢを具備することができる。電気アセンブリは、第１の熱膨張率（ＣＴＥ）を有することができる。
【００３２】
ブロック５０４にて、第１の高分子材料を具備する内側シェルが電気アセンブリの周囲に形成され、内側シェルは電気アセンブリと接触する。いくつかの実施形態では、内側シェルは、第１の熱膨張率と厳密に適合する第２の熱膨張率を具備する。例えば、第２の熱膨張率と第１の熱膨張率との間の差は、いくつかの事例では１×１０−５／Ｋ以下とすることができ、特別な場合は、２×１０−６／Ｋ以下とすることができる。いくつかの実施形態では、内側シェルは、射出成形により形成することができ、電気アセンブリは第１のモールド内に置かれ、第１の温度及び第１の圧力で内側シェルの液体の前駆体の注入を受ける。いくつかの例では、第１の温度は１５０℃と２００℃との間の範囲とすることができ、第１の圧力は２０ｋｇ／ｃｍ２と１００ｋｇ／ｃｍ２との間の範囲とすることができる。
【００３３】
ブロック５０６にて、第２の高分子材料を具備する外側シェルが電気アセンブリの周囲に形成され、内側シェルは電気アセンブリと接触する。いくつかの実施形態では、外側シェルは射出成形により形成することができ、一重のカプセルに包まれた内側シェル及び電気アセンブリで作られた装置は、第２のモールド内に置かれる。いくつかの実施形態では、外側シェルは第１の熱膨張率と厳密には適合しない第３の熱膨張率を具備する。例えば、第３の熱膨張率と第１の熱膨張率との間の差は、いくつかの事例では５×１０−５／Ｋより大きくすることができる。一重のカプセルに包まれた装置は、第２の温度及び第２の圧力で外側シェルの液体の前駆体の注入を受け、第２の温度及び第２の圧力のうちの少なくとも１つは、第１の温度又は第１の圧力より大きい。いくつかの実施形態では、第２の温度は２７５℃と３１５℃との間の範囲とすることができ、第２の圧力は７００ｋｇ／ｃｍ２と１１００ｋｇ／ｃｍ２との間の範囲とすることができる。いくつかの例では、モールドに注入されるときの液体の温度は２７５℃と３１５℃との間の範囲、とりわけ２８５℃と３１５℃との間の範囲とすることができるが、いくつかの例では、モールド温度は２８５℃と３０５℃との間の範囲とすることができる。
【００３４】
有利なことに、図５の例示的な方法により、電気アセンブリをカプセルに包む内側シェルを形成する処理によりさらなる利点がもたらされる。上述の通り、内側シェルを形成するための第１の形成処理は、１５０℃と２００℃との間の温度で熱硬化性高分子を形成する射出成形処理とすることができる。この低い温度範囲は外側シェルを形成するのに用いられる第２の温度範囲よりかなり低い。内側シェルの形成のための低い温度範囲はカプセルに包まれる電気アセンブリに損傷を与えないようにするために十分低くすることができる。同様に、内側シェルを形成するために２０ｋｇ／ｃｍ２から１００ｋｇ／ｃｍ２の低い圧力範囲を用いることにより、外側シェルを形成するときに用いられるより高い圧力に電気アセンブリがさらされるのを避けることにより損傷から電気アセンブリを保護することができる。続いて、外側シェルを形成するために、より高い温度と高い圧力が射出成形処理において用いられるときに、内側シェルは、電気アセンブリを損傷から保護するためのシールドとしての働きを行うことができる。加えて、内側シェルのＣＴＥを電気アセンブリと同じにすることができるので、外側シェルを形成するためにより高い温度で射出成形処理するときに内側シェルと電気アセンブリとの間の境界面での温度ストレスがなくなるか又は最小限になる。
【００３５】
図６は、開示された実施形態による装置の形成に用いられる内側シェルの例示的な特性のリスト６００を表す。図６の例に置いて、内側シェルの材料は熱硬化性高分子である。図６はまた、射出成形により内側シェルを形成するための処理状態のリスト６０２を表す。図６の材料の構成は、約５％から２０％のフェノール樹脂、６０％から９０％のシリカ充填剤、及び１０％から３０％のエポキシ樹脂とすることができる。
【００３６】
図示の通り、内側シェルを形成するための温度は１９５℃を超えず、圧力は１００ｋｇ／ｍｍ２を超えない。
【００３７】
図７Ａは、開示された実施形態による装置の形成に用いられる外側シェルの特性のリスト７００を提示する。図７Ａの例において、外側シェルの材料は熱可塑性高分子である。これから明らかなように、ＣＴＥ（ＣＬＴＥ）は、ＰＣＢの一般的な値１．３×１０−５より大きい。図７Ｂは、射出成形により外側シェルを形成するための処理条件のリスト７０２を表す。図示の通り、外側シェル形成するための溶融温度は約２９５℃で圧力は１００ｋｇ／ｍｍ２を超えない。
【００３８】
図７Ｃは、開示された実施形態による外側シェルとして用いられる熱可塑性高分子の例示的な特性のリスト７１０を提示する。これから明らかなように、このモジュラス強度及び衝撃強度により、外部からのストレスに対して装置を保護するのに役立つ優れた機械的特性をもたらされる。
【００３９】
特定の実施形態を参照して本実施形態を開示したが、添付した請求項で定義した本開示の領域及び範囲から逸脱することなく、記載した実施形態に多くの改良、修正、変更を  加えることができる。従って、本開示は記載した実施形態に限定することを意図するものではなくて、以下の請求項により定義される全範囲及びそれと均等なものを含むことを意図するものである。
【図１】
0006533594.tif 000002
【図２Ａ】
0006533594.tif 000003
【図２Ｂ】
0006533594.tif 000004
【図２Ｃ】
0006533594.tif 000005
【図３Ａ】
0006533594.tif 000006
【図３Ｂ】
0006533594.tif 000007
【図３Ｃ】
0006533594.tif 000008
【図４Ａ】
0006533594.tif 000009
【図４Ｂ】
0006533594.tif 000010
【図４Ｃ】
0006533594.tif 000011
【図４Ｄ】
0006533594.tif 000012
【図５】
0006533594.tif 000013
【図６】
0006533594.tif 000014
【図７Ａ】
0006533594.tif 000015
【図７Ｂ】
0006533594.tif 000016
【図７Ｃ】
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