(57)【要約】【課題】ケース及びハウジングに使用する樹脂材料の種類に関わらず、溶融部の温度を局所的に制御して、素子を十分に封止した防水性、防油性の高い電子部品及びその製造装置を提供する。【解決手段】素子１と、素子１を内部に納めるとともに熱により溶融容易な形状に形成された溶融部２ａを備えた樹脂材料よりなるケース２と、ケース２の外周を被覆する樹脂材料よりなるハウジングとを有し、ハウジングの成型時に、溶融した樹脂材料の熱に加えて、型１０内におけるケース２の溶融部２ａの近傍に配置されたヒーター９の熱によってケース２の溶融部２ａを溶融させ、ケース２とハウジングとを融着させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子と、該素子を内部に納めるとともに熱により溶融容易な形状に形成された溶融部を備えた樹脂材料よりなるケースと、該ケースの外周を被覆する樹脂材料よりなるハウジングとを有し、該ハウジングの成型時に、溶融した樹脂材料の熱に加えて、型内における前記ケースの溶融部の近傍に配置されたヒーターの熱によって前記ケースの溶融部を溶融させ、前記ケースと前記ハウジングとを融着してなることを特徴とする樹脂封止型電子部品。
【請求項２】
前記ケースの溶融部は、その周辺部より少ない熱量で溶融する凹凸形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型電子部品。
【請求項３】
前記ケースを形成する樹脂材料と前記ハウジングを形成する樹脂材料に同種の樹脂材料を用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂封止型電子部品。
【請求項４】
前記ケースの溶融部に隣接し、かつ該溶融部よりも溶融し難い形状に形成された凸部又は凹部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂封止型電子部品。
【請求項５】
前記ケースの溶融部に隣接する凸部は、前記ケースの溶融部の高さよりも高いことを特徴とする請求項４に記載の樹脂封止型電子部品。
【請求項６】
溶融した樹脂材料を送入してハウジングを成型するキャビティと、素子を内部に納めるとともに熱により溶融容易な形状に形成された溶融部を備えた樹脂材料よりなるケースを前記キャビティ内で保持する保持部と、前記ケースの溶融部が位置する部分に局所的に配置されたヒーターと、を有することを特徴とする樹脂封止型電子部品の製造装置。
【請求項７】
前記ヒーターは、前記ケースの溶融部の融点よりも高温に加熱されることを特徴とする請求項６に記載の樹脂封止型電子部品の製造装置。
【請求項８】
前記溶融した樹脂材料の送入部から前記ケースの溶融部までの流路は、前記ハウジングの成型時に前記溶融した樹脂材料が前記ケースの溶融部に到達するまでの間に、前記溶融した樹脂材料の温度が前記溶融部の融点以下まで冷却される程度以上の距離を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の樹脂封止型電子部品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、回転センサ等の電子部品、特に高い密封性を備えた樹脂封止型電子部品及びその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品において、例えばホールＩＣ、電気コイル等の素子が防水性を必要とする場合には、素子を内部に納めたケースを一次成型し、次いでその外周を被覆するようにハウジングを２次成型することにより樹脂で封止する方法がとれられる。
【０００３】
この種の技術としては、ケースを形成する樹脂材料の融点よりも高い融点を有する樹脂材料をハウジングに使用し、ハウジングを成型する際に、溶融した樹脂材料と接するケースの溶融部を、溶融した樹脂材料の熱によって溶融させることにより、ケースとハウジングとを融着させ、防水性、防油性の高い成形品を得る方法が知られており、また、その際、ハウジングと接するケースの溶融部に凸部を設けると、その部分が熱融着容易となり、さらに密封性が高まることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３０３８６２８号公報（第１−３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の方法では、樹脂材料の融点が異なる組み合わせが必要であるため、使用できる樹脂材料の種類が限定されてしまい自由な部品の設計をすることができないという問題がある。また、一般的に樹脂材料の融点が低くなると、それに比例して機械的強度も低下するため、例えハウジングに機械的特性の優れた樹脂材料を用いた場合であっても、ケースにはハウジングに用いる樹脂材料よりも機械的強度が劣る樹脂材料を用いなければならず、両者の機械的強度を満足する組み合わせを見つけるのは非常に困難である。
【０００６】
さらに、ハウジング成型時に溶融した樹脂材料を送入する送入部とケースの溶融部までの距離はある程度は離れていることが多いため、融点に差があったとしても、送入した樹脂材料がケースの溶融部に到達するまでの間に、前記樹脂材料の温度が前記溶融部の融点以下まで冷却されてしまい、ケースとハウジングとが融着できず、十分な防水性や防油性を確保できない場合がある。また一方で、前記樹脂材料の送入量を増やせば、溶融部を溶融させるのに十分な熱量を確保することができるとの考えもあるが、この場合、送入量を増やした分、ハウジングが分厚くなり電子部品の小型化のニーズに逆行することになる。また、他方、前記樹脂材料を送入する際の樹脂材料の温度を高くすることや、型の温度を高くすることでも、ケースの溶融部を溶融するのに十分な熱量を確保することができるが、この場合、冷却して型から取り出すまでの時間がかかりすぎるため生産効率が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑み案出されたものであり、ケース及びハウジングに使用する樹脂材料の種類に関わらず、溶融部の温度を局所的に制御して、素子を十分に封止した防水性、防油性の高い電子部品及びその製造装置を提供することを解決すべき課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の樹脂封止型電子部品は、請求項１に記載させているように、素子と、該素子を内部に納めるとともに熱により溶融容易な形状に形成された溶融部を備えた樹脂材料よりなるケースと、該ケースの外周を被覆する樹脂材料よりなるハウジングとを有し、該ハウジングの成型時に、溶融した樹脂材料の熱に加えて、型内における前記ケースの溶融部の近傍に配置されたヒーターの熱によって前記ケースの溶融部を溶融させ、前記ケースと前記ハウジングとを融着したものである。この手段によれば、溶融した樹脂材料の熱量に加え、ヒーターによってケースの溶融部を局所的に加熱して、ケースの溶融部を溶融させられるだけの熱量を与えることができるため、ケースとハウジングとを十分に融着させることができる。また、この手段によれば、ケース及びハウジングに使用する樹脂材料の種類が限定されないので、任意の選択が可能であり、また機械的強度の高い樹脂材料を選択することもできる。またさらに、樹脂材料が冷却されることを考慮する必要がないため、ハウジングの厚み及び送入する樹脂材料や型の温度等は制限されず、目的に合わせて自由に設計することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載されているように、ケースの溶融部は、その周辺部より少ない熱量で溶融する凹凸形状に形成されていることが好ましい。溶融部を凹凸形状にすることで熱効率が良くなるため、融着が容易となり、さらに密封性が高まる。
【００１０】
さらに、請求項３に記載されているように、ケースを形成する樹脂材料とハウジングを形成する樹脂材料に同種の樹脂材料を用いることが好ましい。ケースとハウジングに同種の樹脂材料を用いると、融着時の樹脂材料同士の馴染みが良くなり融合し易くなるため、融着部分の機械的強度を向上させることができる。
【００１１】
また、請求項４に記載されているように、ケースには、溶融部に隣接し、かつ該溶融部よりも溶融し難い形状に形成された凸部又は凹部を設けることが好ましい。このような凸部又は凹部を設けることにより、ケースとハウジングの融着面に平行な方向の機械的強度が向上し、衝撃等による融着部の剥離を防止できる。また、凸部は流れ込んだ樹脂材料の勢いを受け流すことができるので、ハウジング成型時に溶融した樹脂材料が流れ込む際の樹脂材料の圧力により、ケースの溶融部が変形することを防止できる。
【００１２】
さらに請求項５に記載されているように溶融部に隣接する凸部は、前記ケースの溶融部の高さよりも高いことが好ましい。高いとは、ケースの外面からケースとハウジングとの接触面に直交する方向に、溶融部より突き出ていることをいうが、高くすることで、勢いよく流れ込む樹脂材料を十分に受け流して、溶融部を保護することができる。
【００１３】
また、本発明の樹脂封止型電子部品の製造装置は、請求項６に記載されているように、溶融した樹脂材料を送入してハウジングを成型するキャビティと、該キャビティ内において、素子を内部に納めるとともに熱より溶融容易な形状に形成された溶融部を備えた樹脂材料よりなるケースを保持する保持部と、前記ケースの溶融部が位置する部分に局所的に配置されたヒーターとを有するものである。この製造装置によって、ケースの周囲に樹脂材料を送入してハウジングを成型し、ケース溶融部を融点まで局所的に加熱することによりケースとハウジングを融着することができるため、上述の効果がある樹脂封止型電子部品を製造することができる。
【００１４】
また、効果的に融着させるためには、請求項７に記載されているように、前記ヒーターは、前記ケースの溶融部の融点よりも高温に加熱されることが、好ましい。
【００１５】
さらに、本発明の製造装置は、請求項８に記載されているように、前記溶融した樹脂材料の送入部から前記ケースの溶融部までの流路が、前記ハウジングの成型時に前記溶融した樹脂材料の温度が前記ケースの溶融部に到達するまでの間に、前記溶融した樹脂材料の温度が前記溶融部の融点以下まで冷却される程度以上の距離を有する場合に特に適している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る樹脂封止型電子部品は、図１に示すように素子１と、素子１を内部に納めるケース２と、ハウジング３とを有する。また、ここでは、リードフレーム４と、リードフレーム４を装置本体と連結するためのコネクター部５とブラケット部６が備えられている。
【００１７】
素子１は、一定の電気特性をもち，かつ回路をつくるために他の素子等と接続する端子をもつ電気部品である。本発明に係る電子部品に適用される素子としては、特に限定されず、例えば、ダイオード、トランジスタ、サーミスタ、磁電変換素子、真空管、抵抗器、コイル、トランス、コンデンサ等があり、特にホール素子等の磁電変換素子や電気コイル等が好適である。
【００１８】
ケース２は、素子１を保護するために、素子１を内部に納めて被覆するように任意の形に成型された部材であって、樹脂材料よりなり、熱により溶融容易な形状に形成された溶融部２ａを有している。ケース２を形成する樹脂材料としては、熱可塑性樹脂ならば特に制限はないが、特にナイロン等のポリアミド系、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル系、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリウレタン等を好ましく用いることができる。
【００１９】
溶融部２ａにおいて、熱により溶融容易とは、周辺部より少ない熱量で溶融可能なことをいう。また、熱により溶融容易な形状とは、ある部分に一定の熱量を供給した時に、その周りの部分に熱を伝え難く、放熱し難い形状をいい、例えば、凹凸形状等が挙げられる。この凹凸形状は角状でも円錐状あるいは半球状でもよい。このような形状により、溶融部２ａは、後述するハウジング３の成型時にヒーターの熱によって容易に溶融し、ハウジング３と一体となるので、さらに密封性を高めることができる。溶融部２ａは、例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにケース２とハウジング３との接触面に沿って、ケース２の外周に連続的に設けることが好ましい。
【００２０】
また、ケース２は、溶融部２ａに隣接し、かつ溶融部２ａよりも溶融し難い形状に形成された凸部又は凹部を有することが好ましい。なお、本実施形態では、凸部を設けた場合について説明する。本実施形態における凸部２ｂは、ケース２とハウジング３との接触面積を増やすことにより、融着面に平行な方向の機械的強度を向上させ、衝撃等による溶融部２ａがハウジング３から剥離されるのを防止することができるものである。また、さらに、凸部２ｂは、流入してくる溶融した樹脂材料から溶融部２ａを保護することもできる。すなわち、後述するハウジング３の成型時に、凸部２ｂにより流れ込む樹脂材料の勢いを受け流すことができるので、その樹脂材料が流れ込む圧力により溶融部２ａが変形することを防止することができる。凸部２ｂの形状、位置は、特に制限はないが、前述の溶融部２ａを保護する観点からは、凸部２ｂは、溶融部２ａよりも高く、流入する樹脂材料に早く接する側に設置することが好ましく、また、流入する樹脂材料の流れに直交し、溶融部２ａに沿って連続的に設けられることが好ましい。さらに、凸部は、本実施形態のように溶融部２ａの片側だけでなく、両側に設けることもできる。これは、前述の融着部の機械的強度の向上につながり、好ましい態様である。また、本実施形態には示していないが、凸部２ｂの代わりに、又は凸部２ｂと共に凹部を設けることもできる。凹部によってもケース２とハウジング３との接触面積を大きくできるため、前述のとおり衝撃等によって、溶融部２ａがハウジング３から剥離されるのを防止することができる。
【００２１】
ハウジング３は、樹脂材料よりなり、コネクター部５及びブラケット部６と一体成型されたケース２を保持する部材であって、ケース２の外周を被覆するように成型し、その際の樹脂材料の熱とヒーターの熱とによって、ケース２と融着させて防水性、防油性を確保するものである。また、ハウジング３の形状は、特に限定されず、目的に合わせて任意の形に成型できる。例えば、横断面の形状は本実施形態では円形で説明しているが、四角形等の多角形や楕円形等に成型してもよく、またケースの断面形状と異なるものであってもよい。ハウジング３の樹脂材料は、熱可塑性樹脂材料であれば特に制限はなく、前述のケース２と同様のものが使用でき、ケース２を形成する樹脂材料と同種であっても、異種であってもよい。また異種の樹脂材料を用いる場合には、樹脂材料の融点は、特に限定されず、ケース２を形成する樹脂材料の融点に比べ、高いものでも、低いものでも用いることができる。
【００２２】
リードフレーム４は、素子１に接続されており、コネクター部５を通じて本実施形態に係る電子部品を装置本体と接続するものである。コネクター部５は、前述のとおりハウジング３の成型の際に作製されるものであり、装置本体側のコネクターに設けられたゴムパッキン等により、装置本体と連結することで密封され、防水性、防油性が確保される。また、ブラケット部６は、ハウジング３の成型の際に、金属製の円筒状部材等をキャビティ７内にセットしてインサート成型することによって得られ、ボルト等によって装置本体に固定するものである。
【００２３】
本発明に係る電子部品は、防水性、防油性を必要とするものに適用され、特に回転速度の検出等に使用する電磁式回転センサや電磁アクチュエータに好ましく適用できる。
【００２４】
本実施形態に係る製造装置は、図３に示すように溶融した樹脂材料を送入してハウジング３を成型するキャビティ７と、ケース２をキャビティ７内で保持する保持部８と、ケース２の溶融部２ａが位置する部分に局所的に配置されたヒーター９とを有するものである。
【００２５】
キャビティ７は、金型１０内部の空間のことをいい、その形状は、閉じられた上型１１と下型１２とが対向する面によって形成される成型品の外周形状に対応し、ハウジングの形状に合わせて任意に設計することができる。本実施形態では、上型１１にコネクター部５とブラケット部６に該当するキャビティを設け、下型１２にケース２を保持するキャビティが設けられており、その最下部分に保持部８が設けられている。
【００２６】
保持部８は、成型時のキャビティ７内でのケース２の位置ずれを防止するためのものである。保持するための固定方法は特に限定されず、本実施形態のような二方向から挟み込んで固定する方法やケースの形状に合わせて設けられた挿入口に差し込んで固定する方法等が好ましく適用される。
【００２７】
金型１０の一側面には、キャビティ７内に溶融した樹脂材料を充填する送入部１３が設けられており、また、金型１０には型全体を所定の温度にする金型ヒーター部１４が設けられている。金型ヒーター部１４は、温水やオイル等の温度供給媒体を流す流路を設けてその流路に温水等を流したり、金属ヒーターを挿入したりして、金型１０を所定の温度に保つようにできる。金型１０は、使用条件に合わせて任意の温度で使用することができるが、温度を高くすると樹脂材料が冷却固化するまでの時間が長くなり、生産効率が低下するため、通常は７０℃〜９０℃で使用するのが好ましい。なお、金型は、本実施形態のように上型１１と下型１２に分かれた上下分割の型である必要はなく、例えば、一体になった型や四分割の型等であってもよい。また、型は金属製に限らず、セラミック製等、所定の温度に耐え得るものであれば用いることができる。
【００２８】
ヒーター９は、金型１０内のケース２の溶融部２ａを局所的に加熱できるように設置されている。本実施形態では、ヒーター９は、ケース２を包み込むキャビティ７の近傍の下型１２内に位置し、ケース２を保持した状態では、溶融部２ａに対応した位置に局所的に設置される。また、ヒーター９は、例えば、図４（ａ）のように連続的であっても、また、図４（ｂ）、（ｃ）のように断続的であってもよく、溶融部２ａを十分に溶融させられるだけの熱量を供給できればよい。
【００２９】
使用するヒーター９の温度は、特に限定はされないが、溶融部２ａを十分に溶融させるためには、使用する樹脂材料の融点以上で熱劣化温度以下に設定することが好ましい。なお、熱劣化温度とは、樹脂材料が、加熱によって化学構造に変化を起こして、その材料の物理的性質が変化する温度のことをいう。また、ヒーター９の種類は、特に限定されないが、樹脂材料を溶融できる温度まで上げる必要があるため、例えばニクロム線、タングステン線、プラチナ線、導電性セラミック等により構成される電気ヒーターを用いることが好ましい。
【００３０】
また、送入部１３から溶融部２ａまでの溶融した樹脂材料の流路は、特に制限はなく、成型するハウジングの形状に合わせて自由に選択できる。例えば、本実施形態のように金型１０に分割型を用いる場合には、送入部１３は分割される部分に設けられるため、送入部１３から溶融部２ａまでの距離が離れてしまい、溶融した樹脂材料の温度が、溶融部２ａに到達する間での間に溶融部２ａの融点以下まで冷却されてしまうが、このような場合であっても、本発明に係る製造装置によれば、ヒーター９によって、溶融部２ａを溶融するのに十分な熱量を供給できる。すなわち、送入部１３から溶融部２ａまでの流路は、溶融した樹脂材料の温度が溶融部２ａの融点以下まで冷却される程度以上に離れている方が、本発明の効果を発揮することができるため好ましい。
【００３１】
以上のように構成された本実施形態の製造装置により、本発明の樹脂封止型電子部品を製造するためには、先ず、素子１を内部に納めたケース２をキャビティ７内のケース保持部８にセットすると、図３に示すようにキャビティ７内の所定の位置に配置される。この状態で、７０℃〜９０℃に保たれた金型１０のキャビティ７内に送入部１３より溶融した樹脂材料を充填する。成型時にヒーター９により、溶融部２ａを溶融させ、ハウジング３の成型と同時に、ケース２とハウジング３を融着させる。その後、キャビティ７内の溶融樹脂を冷却固化させることにより、素子１がハウジング３により完全に封止された防水性、防油性の高い電子部品を得ることができる。
【００３２】
ヒーター９を加熱するタイミングは、溶融した樹脂材料をキャビティ７内に充填する前でも、充填を開始した後であってもよいが、充填が完了するまでに行う方が好ましい。ヒーター９と溶融部２ａの間には、隙間があるため樹脂材料を充填する前からヒーター９を加熱しても溶融部２ａが溶融することはない。また、成型後は、冷却固化した樹脂材料が変形しない温度まで調節することが好ましい。タイミングのコントロールの方法としては、タイマにより充填開始から一定時間後に行う方法、キャビティ内の樹脂圧をセンサにより検知し、充填状態を確認して行う方法など、さまざまな方法が用いられるが、いずれにしても成型前後におけるヒーターのオン、オフの切替のような簡単な方法で制御することができる。また、ヒーター９は、例えば、エアシリンダー等によってキャビティ７の近傍から後退する構成をとることもでき、この場合には、成型前後において、ヒーター９を制御する必要はなくなる。
【００３３】
ヒーター９によって加熱されることにより、溶融部２ａは図５（ａ）に示す状態から、図５（ｂ）に示す状態に変化する。すなわち、溶融部２を形成する樹脂材料は、溶融することで、ハウジング３の成型時における冷却固化する前の樹脂材料と渾然一体となり、ケース２とハウジング３とが融着し、防水性、防油性が確保されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る樹脂封止型電子部品の断面図
【図２】（ａ）（ｂ）本実施形態に係るケースの溶融部の形状を示す説明図
【図３】本実施形態に係る樹脂封止型電子部品の製造装置の断面図
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）本実施形態に係る樹脂封止型電子部品の製造装置のヒーター設置部分の横断面図
【図５】（ａ）（ｂ）本実施形態に係るケース溶融部の融着状態を示す説明図
【符号の説明】
１      素子
２      ケース
２ａ  溶融部
２ｂ    凸部
３      ハウジング
４    リードフレーム
５    コネクター部
６    ブラケット部
７    キャビティ
８    保持部
９    ヒーター
１０  金型
１１  上型
１２  下型
１３  送入部
１４  金型ヒーター部
【図１】
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【図２】
2004281428.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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