(57)【要約】【課題】外装ケース材から発生する熱応力を軽減して、実装した電子部品の接続部にクラックが発生しない信頼性の向上した電子装置を提供することにある。【解決手段】複数のリード部材９が、外装ケース５にモールド成形により一体成形されている。検出部１を含む電子回路ユニットは、外装ケース５の開口部に配置され、リード部材９と電気的に接続される。電子部品７，８は、複数のリード部材９の間に接続される。ここで、リード部材９は、その両端付近において外装ケース５に固定されて拘束状態とされ、電子部品７，８は、リード部材５の拘束部位の間の非拘束部位において、リード部材９に固定されている。【選択図】  図１
2005026282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部が電気的接続用コネクタ端子となる複数のリード部材と、
このリード部材をモールド成形により保持して一体成形した外装ケースと、
この外装ケースの開口部に配置されると共に、前記リード部材と電気的に接続される電子回路ユニットと、
前記複数のリード部材の間に固定されると共に電気的に接続される電子部品とを備え、
前記リード部材は、その両端付近において前記外装ケースに固定されて拘束状態とされ、
前記電子部品は、前記リード部材の拘束部位の間の非拘束部位において、前記リード部材に固定されていることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子装置において、
前記外装ケースの内部に形成した開口面の底面高さが、前記リード部材の底面高さと同じ位置に配置されていることを特徴とする電子装置。
【請求項３】
請求項１記載の電子装置において、
前記外装ケースの内部に形成した開口面の底面高さが、前記リード部材の底面高さよりも低い位置に配置されていることを特徴とする電子装置。
【請求項４】
請求項３記載の電子装置において、
前記外装ケースの内部に形成した開口面に凸部を設け、この凸部の上面に前記リード部材を配置することを特徴とする電子装置。
【請求項５】
請求項１記載の電子装置において、
前記リード部材上に接続した電子部品を、線膨張係数が前記外装ケースよりも小さくかつ前記電子部品よりも大きな樹脂で硬化封止したことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力検出装置の他、空気流量検出装置、回転信号検出装置、角度検出装置、点火装置等の電子装置に係り、特に、リード部材と一体成形された外装ケースに、出力信号を有する電子回路と電気的外乱を低減する電子部品とを実装する構造を有するものに好適な電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧力検出装置は、例えば、特開平１０−１７０３８０号公報に記載のように、物理量を電気信号に変換する半導体センサチップと、上記センサ出力信号に演算処理をして検出信号を得る半導体回路チップで構成された２チップ構成のセンサ装置である。この２チップ構成では、リードフレームに上記半導体回路チップを配設したのち樹脂で封止すると共に一部に凹部キャビテイを有したパッケージを構成し、凹部キャビテイに上記半導体センサチップを配設し電気的に接合したセンサユニットを、凹型開口部を備え一部がコネクタ端子となり、一部が凹型開口部に露出したリード部材と一体成形した外装ケースの、上記凹部開口部に配設し、リード部材とリードフレームを電気的に接合したのち、カバーで塞ぐ構造となっていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１７０３８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の２チップ構成のセンサ装置において、耐過渡電圧性や耐電磁気性のユーザ要求仕様がより厳しくスペックアップされた場合に、従来の半導体チップでは仕様を満足できない場合が生じることがある。このとき、カスタマイズされたチップを再設計して対応することが必要となり、多大な開発工数と費用が発生することになるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明者らは、特願２００１−３５１５３９号として、リード部材と、このリード部材と一体成形され、一部に開口部が設けられた外装ケースと、圧力を電気信号に変換する半導体センサとその信号処理回路とその処理された信号を出力する出力端子と一部に開口部が設けられたチップケースを主構成部品とするセンサユニットと、電気的外乱を低減する電子部品とを備え、上記センサユニットと上記電子部品が上記外装ケースの開口部内に配設され、上記リード部材と上記電子部品と上記センサユニットの端子とが、上記外装ケースの開口部内で電気的に接続されるようにしたものを提案している。
【０００６】
この提案された構成についてさらに検討を進めた結果、線膨張係数の大きい外装ケースから繰り返し発生する熱応力によって、電子部品をリード部材に固定するためのはんだにクラックが発生して断線する恐れが生じることが判明した。
【０００７】
本発明の目的は、外装ケース材から発生する熱応力を軽減して、実装した電子部品の接続部にクラックが発生しない信頼性の向上した電子装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、一方の端部が電気的接続用コネクタ端子となる複数のリード部材と、このリード部材をモールド成形により保持して一体成形した外装ケースと、この外装ケースの開口部に配置されると共に、前記リード部材と電気的に接続される電子回路ユニットと、前記複数のリード部材の間に固定されると共に電気的に接続される電子部品とを備え、前記リード部材は、その両端付近において前記外装ケースに固定されて拘束状態とされ、前記電子部品は、前記リード部材の拘束部位の間の非拘束部位において、前記リード部材に固定するようにしたものである。
かかる構成により、外装ケース材から発生する熱応力を軽減して、実装した電子部品の接続部にクラックが発生しないようにして、信頼性を向上し得るものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記外装ケースの内部に形成した開口面の底面高さが、前記リード部材の底面高さと同じ位置に配置したものである。
【００１０】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記外装ケースの内部に形成した開口面の底面高さが、前記リード部材の底面高さよりも低い位置に配置したものである。
【００１１】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記外装ケースの内部に形成した開口面に凸部を設け、この凸部の上面に前記リード部材を配置したものである。
【００１２】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記リード部材上に接続した電子部品を、線膨張係数が前記外装ケースよりも小さくかつ前記電子部品よりも大きな樹脂で硬化封止したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を用いて、本発明の第１の実施形態による電子装置の構成について説明する。本実施形態では、電子装置として、圧力検出装置に適用した場合を例にして説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による電子装置である圧力検出装置の構成を示す断面図である。図１は、図２のＢ−Ｂ断面を示している。図２は、図１の平面図であり、図１の封止樹脂を取り除いた状態を示している。図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、各図において、同一符号は、同一部分を示している。
【００１４】
図１に示すように、検出部ケース４には、検出部端子３が一体成形されている。検出部ケース４には、検出部１が接着固定されている。検出部１は、シリコンにダイアフラムと回路を形成し、ガラス台座と陽極接合して構成されている。
【００１５】
検出部ケース４は、エポキシ樹脂またはポリフェニリンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂からなる。検出部端子３は、ニッケルめっきを施したリン青銅を一体成形して構成される。検出部端子３と検出部１とは、アルミ又は金からなる接続ワイヤ２で接続され、電気的接続がとられている。以上の検出部１と、検出部端子３と、検出部ケース４とによって、センサユニット，すなわち、電子回路ユニットが構成される。
【００１６】
外装ケース５は、ポリブチルテレフタレート（ＰＢＴ）またはポリフェニリンサルファイド（ＰＰＳ）などの樹脂材で構成されている。外装ケース５には、金属製のリード部材９ｂが一体成形により、固定されている。リード部材９は、図２に示すように、３本のリード部材９ａ，９ｂ，９ｃから構成されている。
【００１７】
外装ケース５の右側の端部には、コネクタ５ａが形成されており、外部に信号を出力する構造となっている。リード部材９ｂの一方の端部（図中右側の端部）は、コネクタ端子９ｘ３となる。図２に示す例において、例えば、リード部材９ａは、グランド端子として用いられ、リード部材９ｂは、信号検出端子として用いられ、リード部材９ｃは、電源端子として用いられる。
【００１８】
リード部材９ｂの他方の端部９ｘ１と、一方の端部９ｘ３に近接する部分９ｘ２は、外装ケース５にモールド成型時に埋め込まれており、固定されている。すなわち、リード部材９ｂは、両端部若しくはその近傍の２箇所で、外装ケース５に拘束されている。他のリード部材９ａ，９ｃも、同様に、２箇所で、外装ケース５に拘束されている。その２箇所以外は、非拘束状態である。２箇所の拘束位置９ｘ１，９ｘ２の間の位置において、各リード部材９間を跨ぐように電子部品７，８をはんだ又は導電性ペーストから成る接続部材で電気的接続されている。電子部品７，８は、例えばチップコンデンサである。図２に示すように、チップコンデンサ７は、リード部材９ａとリード部材９ｃとの間に接続されている。チップコンデンサ８は、リード部材９ａとリード部材９ｂとの間に接続されている。すなわち、電子部品であるチップコンデンサ７，８は、リード部材９の非拘束位置に固定されている。
【００１９】
外装ケース５の上部は、検出部ケース４を含む電子回路ユニット及び電子部品７，８を実装するため開口している。外装ケース５の開口部に、検出部ケース４を搭載し、検出部端子３とリード部材９の間を溶接によって接続し、更に、外装ケース５の開口部にエポキシ樹脂から成る封止材１０を隙間無く注入硬化させて圧力検出装置が完成される。封止材１０は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を用いている。
【００２０】
外装ケース５の右下側には、円筒形のパイプ５ｃが形成されている。パイプ５ｃから外部の圧力（大気圧や吸気圧）が導入され、この圧力が検出部１によって検出される。
【００２１】
次に、図３を用いて、電子部品の搭載位置の断面形状について説明する。
【００２２】
図示するように、リード部材９ａ，９ｂ，９ｃの底面に対して、外装ケース５の開口面６の高さを低くしている。そのために、外装ケース５の上面側の開口部の底面には、３個の凸部５ｄ１，５ｄ２，５ｄ３を形成し、櫛の歯状に形成している。モールド型の内部にリード部材９ａ，９ｂ，９ｃをセットして樹脂モールドして外装ケース５を成形することにより、リード部材９を外装ケース５に固定する訳であるが、その際、図３に示す断面位置では、リード部材９ａ，９ｂ，９ｃの底面と凸部５ｄ１，５ｄ２，５ｄ３の上面，即ち両者が接触する面においては、両者は固定されておらず、フリーの状態，すなわち、非拘束状態となっている。外装ケース５の成形後、リード部材９ａ，９ｂ間を跨いで電子部品８をはんだ又は導電性ペーストから成る接続部材１１で電気的接続を持たせる。
【００２３】
リード部材９が外装ケース５の開口面に埋めこれたような構成とすると、図３の断面位置においても、リード部材は拘束された状態となっている。リード部材９の上にはんだ等により固定される電子部品８であるチップコンデンサの線膨張係数は、例えば、１０ｐｐｍ／℃であるのに対して、外装ケース５のＰＢＴやＰＰＳなどの樹脂材の線膨張係数は、例えば、４０ｐｐｍ／℃である。従って、このような構成では、線膨張係数の大きい外装ケースから繰り返し発生する熱応力によって、電子部品をリード部材に固定するためのはんだにクラックが発生して断線する恐れが生じることが判明した。
【００２４】
それに対して、本実施形態では、リード部材９は、その両端若しくはその近傍の２箇所を拘束することにより、電子部品８を搭載する位置では非拘束状態となっているので、外装ケースから熱応力が繰り返し発生しても、電子部品をリード部材に固定するためのはんだにクラックが発生しにくくなるものである。
【００２５】
さらに、リード部材９ａ，９ｂの上に電子部品８を接続部材１１で固定した後、外装ケース５の上面の開口部に、エポキシ樹脂からなる封止材１０を隙間無く注入し、熱硬化している。ここで、封止材１０の線膨張係数は、外装ケース１１よりも小さくし、電子部品７，８よりも大きくするために、線膨張係数が２０〜３０ｐｐｍ／℃のエポキシ樹脂を用いている。このように、各構成材料の線膨張係数の関係を、外装ケース５＞封止材１０＞電子部品７，８とすることにより、線膨張係数の一番大きい外装ケース５の熱による変位を封止材１０によって拘束する構造となっているために接続部材１１における熱応力を軽減し、接続部材１１に発生するクラックの進行を緩和することができる。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態によれば、外装ケース材から発生する熱応力を軽減して、実装した電子部品の接続部にクラックが発生しにくくなり、信頼性が向上するものである。
【００２７】
次に、図４を用いて、本発明の第２の実施形態による電子装置の構成について説明する。なお、本実施形態による電子装置である圧力検出装置の全体構成は、図１及び図２に示したものと同様である。
図４は、本発明の第２の実施形態による電子装置の断面構成を示す図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００２８】
本実施形態においては、外装ケース５の開口面６ａは、平面状であり、その高さは、リード部材９ａ，９ｂ，９ｃの底面と同じにしている。そして、リード部材９の側面を封止材１０によって拘束する構成としている。
【００２９】
なお、外装ケース５には、金属製のリード部材９をモールド成形する際に、リード部材９の側面であって、外装ケース５の開口面と接する部位（矢印ｙ１の部位）において、モールド樹脂がリード部材９の側面まで廻り込む場合もあるが、その量はかなり小さく、実質的に、リード部材９は非拘束状態とすることができる。
【００３０】
さらに、リード部材９ａ，９ｂの上に電子部品８を接続部材１１で固定した後、外装ケース５の上面の開口部に、エポキシ樹脂からなる封止材１０を隙間無く注入し、熱硬化している。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、リード部材の非拘束状態の場所に電子部品を搭載し、外装ケース５の熱による変位を封止材１０によって拘束する構造としているので、外装ケースから熱応力が繰り返し発生しても、電子部品をリード部材に固定するためのはんだにクラックが発生しにくくなり、信頼性が向上するものである。
【００３２】
次に、図５を用いて、本発明の第３の実施形態による電子装置の構成について説明する。なお、本実施形態による電子装置である圧力検出装置の全体構成は、図１及び図２に示したものと同様である。
図５は、本発明の第３の実施形態による電子装置の断面構成を示す図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００３３】
本実施形態においては、図３に示した構成に対して、外装ケース５の開口面６ｂとリード部材９の側面との交わる角に丸みを持たせている。すなわち、凸部５ｄ１’，５ｄ２’，５ｄ３’に隣接する溝部の底面に丸みを持たせ、断面形状がＵ字状の溝としている。そして、リード部材９の側面を封止材１０によって拘束する構成としている。これによって、凸部の間の溝部に角部がある場合に、その角部に集中する応力を分散し、クラックの発生をより効果的に防止できるものとなる。
【００３４】
さらに、リード部材９ａ，９ｂの上に電子部品８を接続部材１１で固定した後、外装ケース５の上面の開口部に、エポキシ樹脂からなる封止材１０を隙間無く注入し、熱硬化している。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、外装ケース材から発生する熱応力を軽減して、実装した電子部品の接続部にクラックが発生しにくくなり、信頼性が向上するものである。
【００３６】
次に、図６を用いて、本発明の第４の実施形態による電子装置の構成について説明する。なお、本実施形態による電子装置である圧力検出装置の全体構成は、図１及び図２に示したものと同様である。
図６は、本発明の第４の実施形態による電子装置の断面構成を示す図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００３７】
本実施形態においては、図５に示した構成と同様にして、外装ケース５の開口面６ｃとリード部材９の側面との交わる角を面取りしている。すなわち、凸部５ｄ１”，５ｄ２”，５ｄ３”に隣接する溝部の底面から側面に掛けて面取りしている。そして、リード部材９の側面を封止材１０によって拘束する構成としている。これによって、凸部の間の溝部に角部がある場合に、その角部に集中する応力を分散し、クラックの発生をより効果的に防止できるものとなる。
【００３８】
さらに、リード部材９ａ，９ｂの上に電子部品８を接続部材１１で固定した後、外装ケース５の上面の開口部に、エポキシ樹脂からなる封止材１０を隙間無く注入し、熱硬化している。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、外装ケース材から発生する熱応力を軽減して、実装した電子部品の接続部にクラックが発生しにくくなり、信頼性が向上するものである。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、外装ケース材から発生する熱応力を軽減して、実装した電子部品の接続部にクラックが発生しないようになり、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による電子装置である圧力検出装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による電子装置の断面構成を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による電子装置の断面構成を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施形態による電子装置の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
１…検出部
２…接続ワイヤ
３…検出部端子
４…検出部ケース
５…外装ケース
６…開口面
７，８…電子部品
９…リード部材
１０…封止材
１１…接続部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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