(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部（２）を有するケース（１）と、前記凹部内に配設され前記凹部の外部の環境を測定するセンサ素子（３）とを備えるセンサ装置の製造方法であって、
前記ケースの前記凹部内に前記センサ素子を配設し、このセンサ素子を覆うように前記凹部の開口部をシート部材（９）により閉塞し、しかる後、前記シート部材に貫通穴（１１）を形成して前記凹部の内外を連通させるものであり、
前記シート部材（９）として、前記貫通穴（１１）を形成する部位の肉厚が前記シート部材における他の部位よりも薄くなっているものを用い、
前記シート部材（９）の一部を加熱して溶かすことにより前記シート部材に前記貫通穴（１１）を形成するようにしたことを特徴とするセンサ装置の製造方法。
【請求項２】
前記シート部材（９）として、樹脂よりなるシートを用いることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置の製造方法。
【請求項３】
前記センサ素子（３）は前記凹部（２）の外部の大気圧を測定するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置の製造方法。
【請求項４】
前記センサ装置は、プリント板に実装され、防湿剤塗布工程後に、前記貫通穴を形成するものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケースに形成された凹部内に該凹部の外部環境を測定するセンサ素子を配設してなるセンサ装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のセンサ装置としては、例えば、大気圧を測定する大気圧センサが知られている。従来の大気圧センサＪ１の一般的な構成を図３に示す。ケース１にはリード６がインサート成形されるとともに、凹部２が形成されている。この凹部２内には、凹部２外の大気圧を検出する圧力検出素子としてのセンサチップ３が配設され、センサチップ３とリード６とがワイヤ７にて結線されている。
【０００３】
また、センサチップ３の表面には、センサチップ保護用のゲル８が配設されている。そして、凹部２の開口部を覆うように、リッド（蓋）２００が接着剤等を介してケース１に接合されている。ここで、リッド２００には、凹部２の内外を連通する大気開放孔としての孔２０１が形成され、この孔２０１を介して凹部２内に大気を導入しセンサチップ３にて大気圧を検出するようになっている。
【０００４】
この大気圧センサＪ１は、実際にはプリント基板等の相手部材（図示せず）に対してリード６を電気的に接続するように装着されて、センサ装置を構成する。次に、従来のセンサ装置の製造方法について、図４および図５を参照して述べる。
【０００５】
まず、図３に示す大気圧センサＪ１を用意し（図４（ａ））、リッド２００の孔２０１を塞ぐようにマスキングテープ２０２をリッド２００に貼り付ける（図４（ｂ））。次に、このものをクリームはんだ２１を介してプリント基板２０に搭載し（図４（ｃ））、図４（ｄ）に示す様に、温風（図中の矢印Ｙ１）等によってはんだ２１をリフローさせ、リード６をプリント基板２０に電気的に接続し、大気圧センサＪ１とプリント基板２０とを接合し一体化させる。
【０００６】
この後、はんだフラックスの除去等のために、上記一体化したものを洗浄液２２中に浸漬させる等により洗浄し（図５（ａ））、続いて乾燥させる。次に、結露等による電気リークを防止するため、例えば、図５（ｂ）中の矢印Ｙ２方向から防湿剤を吹き付ける等により、大気圧センサＪ１及びプリント基板２０の全面に防湿剤を塗布する。
【０００７】
そして、防湿剤を乾燥させた後、マスキングテープ２０２を剥がす（図５（ｃ））。こうして、大気圧センサＪ１がプリント基板２０に実装されてなるセンサ装置が完成し、この後、検査等を経て出荷される。このセンサ装置は例えば、自動車のＥＦＩ（電子式燃料噴射装置）等のシステムにおける大気圧補正用の大気圧センサとして、車両ＥＣＵ内に装着される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の製造方法においては、製造工程の初期にてマスキングテープ２０２の貼付を行っているが、その理由は次のようである。
【０００９】
もし、マスキングテープ２０２の貼付を行わなずに、リッド２００の孔２０１を通じて洗浄液２２が凹部２内へ侵入した場合、侵入した洗浄液２２によって、例えばセンサチップ保護用のゲル８やセンサチップ３をケース１に接着する接着剤５が膨潤する等、センサ特性に悪影響を及ぼす。
【００１０】
同様に、防湿剤が凹部２内へ侵入した場合、例えば、防湿剤の希釈成分によってゲル８及び接着剤５の膨潤が発生したり、防湿剤自身が固化したときの応力によってワイヤ７が破断したりする等、特性や構造へ悪影響が及ぼされる。従って、製造工程中に洗浄液２２や防湿剤等の異物がケース１の凹部２内に侵入するのを防止するためには、マスキングテープ２０２の貼付が必要となる。
【００１１】
ここで、従来の製造方法においては、防湿剤の乾燥工程を経た後、マスキングテープ２０２を取り除く必要があるが、該テープ２０２のようなものを取り除くには手間がかかる。そこで、本発明者等は、このマスキングテープの除去工程を無くし、製造工程の簡略化を図ることを考えた。なお、もし、テープ２０２を取り除かないと、リッド２００の孔２０１が詰まった状態となるため、凹部２外の大気圧の検出が不可能となってしまう。
【００１２】
なお、このようなマスキングテープの必要性及び該マスキングテープの除去工程の排除という相矛盾する問題は、ケースに形成された凹部内に該凹部の外部環境を測定するセンサ素子を配設してなるセンサ装置の製造方法においては、最終的に凹部の内外を連通させる部分を形成する必要があるため、共通の問題と考えられる。
【００１３】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、ケースに形成された凹部内に該凹部の外部環境を測定するセンサ素子を配設してなるセンサ装置において、製造工程中における凹部への異物の侵入を防止しつつ、適切に製造工程の簡略化を図ることができる製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、凹部（２）を有するケース（１）と、凹部内に配設され凹部の外部の環境を測定するセンサ素子（３）とを備えるセンサ装置の製造方法であって、ケースの凹部内にセンサ素子を配設し、このセンサ素子を覆うように凹部の開口部をシート部材（９）により閉塞し、しかる後、シート部材に貫通穴（１１）を形成して凹部の内外を連通させるものであり、シート部材（９）として、貫通穴（１１）を形成する部位の肉厚がシート部材における他の部位よりも薄くなっているものを用い、シート部材（９）の一部を加熱して溶かすことによりシート部材に貫通穴（１１）を形成するようにしたことを特徴としている。
【００１５】
それによれば、センサ素子が配設された凹部をシート部材により閉塞した後、シート部材に貫通穴を形成するまでの間に、上記した洗浄や防湿剤の塗布等の工程を行うことで洗浄液や防湿剤等の異物の凹部への侵入を防止することができる。また、シート部材に貫通穴を形成することにより、凹部の内外を連通させる部分を形成することができる。
【００１６】
このように、本発明によれば、シート部材が従来のマスキングテープの役割を果たすと共に、貫通穴が形成されたシート部材が従来の大気開放孔が形成されたリッドの役割を果たす。そのため、リッドの代わりにシート部材をそのままセンサ装置の構成部品として残すことができ、従来必要であったリッドの上に更にマスキングテープを貼り付ける工程及びマスキングテープの除去工程の廃止が可能となる。
【００１７】
よって、本発明によれば、製造工程中における凹部への異物の侵入を防止しつつ、適切に製造工程の簡略化を図ることができる製造方法を提供することができる。
【００１８】
ここで、本発明では、シート部材（９）に貫通穴（１１）を形成することは、シート部材（９）の一部を加熱して溶かすことにより実行している。また、シート部材（９）としては、請求項２に記載の発明のように、樹脂よりなるシートを用いることができる。
【００１９】
また、本発明では、シート部材（９）として、貫通穴（１１）を形成する部位の肉厚がシート部材における他の部位よりも薄くなっているものを用いるため、貫通穴を形成しやすくでき、好ましい。
【００２０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係るセンサ装置としての大気圧センサ１００の概略断面構成を示す図である。なお、この大気圧センサ１００は、上記図３に示した大気圧センサＪ１の一部を変形したものであり、図１中、上記図３と同一部分には同一符号を付してある。
【００２２】
この大気圧センサ１００は、例えば、自動車のＥＦＩ等のシステムにおける大気圧補正用の大気圧センサとして、車両ＥＣＵ内に装着されるもので、図１では図示しないが、実際には上記図５に示すものと同様に、ＥＣＵ内のプリント基板２０に対して装着されて、センサ装置を構成する。
【００２３】
図１において、１はケースであり、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂を成形したものである。ケース１には、その外面から凹んだ凹部２が形成されており、この凹部２内には、凹部２の外部の大気圧を測定するセンサ素子としてのセンサチップ３が配設されている。
【００２４】
このセンサチップ３は、例えば、受けた圧力を電気信号に変換して出力するものを採用でき、具体的には、ダイヤフラムを利用したシリコン等の半導体よりなる圧力センサ素子を用いることができる。本例では、センサチップ３はガラス等の台座４に一体に接合され、この台座４は接着剤５を介して凹部２の底面に接着されている。
【００２５】
また、ケース１には、銅系の合金等よりなる導電性のリード６がインサート成形されている。このリード６は、凹部２内に突出する突出部６ａを有し、この突出部６ａとセンサチップ３とは、金やアルミニウム等をワイヤボンディングする等により形成されたワイヤ７によって電気的に接続されている。
【００２６】
また、リード６は、ケース１の外部に突出しており、この外部に突出した部位にて、上記プリント基板２０（図５参照）と電気的に接続可能となっている。こうして、センサチップ３からの出力はワイヤ７及びリード６を介して、プリント基板２０へ出力可能となっている。
【００２７】
また、センサチップ３の表面及びワイヤ７とリード６との接合部には、センサチップ保護用のゲル（センサ素子の保護部材、樹脂材）８が配設されており、このゲル８によってセンサチップ３及びワイヤ７とリード６との接合部の防湿等が図られている。
【００２８】
また、ケース１には、凹部２の開口部を覆うように、シート部材９が接着剤１０を介して接合されている。ここで、シート部材９には、凹部２の内外を連通する貫通穴１１が形成されており、この貫通穴１１は大気開放孔として機能し、該貫通穴１１を介して凹部２内は外部の大気圧と同等となる。このシート部材９は例えばポリイミド基材等の耐熱性樹脂材料等よりなるシートを採用できる。
【００２９】
上記構成に基づき、本実施形態に係るセンサ装置の製造方法について説明する。まず、ケース１の凹部２内にセンサチップ３を配設する（センサ素子配設工程）。具体的には、リード６がインサート成形され且つ凹部２が形成されたケース１を用意し、台座４に一体化されたセンサチップ３を接着剤５を介して凹部２内に固定する。
【００３０】
次に、ワイヤボンディングを行う等ことにより、センサチップ３とリード６とをワイヤ７にて結線し、電気的に接続する。そして、センサチップ３の表面及びワイヤ７とリード６との接合部に、ゲル８を塗布、硬化させる等により配設する。
【００３１】
次に、センサチップ３を覆うように凹部２の開口部をシート部材９により閉塞する（シート部材取付工程）。具体的には、シート部材９の周辺部または凹部２の開口縁部に接着剤１０を塗布し、凹部２を覆うようにシート部材９をケース１に取り付け、接着剤１０を介して、シート部材９とケース１とを固定する。
【００３２】
この後、本実施形態においても、上記図４（ｃ）〜図５（ｂ）に示す工程と同様の工程を行う。つまり、上記図４（ｃ）〜図５（ｂ）中の工程は、これら図中の大気圧センサＪ１が、上記シート部材取付工程まで行われた本実施形態の大気圧センサ１００に置き換わったものとして行うことができる。
【００３３】
即ち、この大気圧センサ１００をクリームはんだ２１を介してプリント基板２０に搭載し（図４（ｃ）参照）、温風等によってはんだ２１をリフローさせ、リード６をプリント基板２０に電気的に接続する（図４（ｄ）参照）。なお、ケース１がＰＢＴである場合には、光ビームによる局所加熱や、こてはんだ付けによる局所加熱にて接続を行う。
【００３４】
次に、一体化されたセンサ１００及び基板２０を洗浄液２２により洗浄し（図５（ａ）参照）、続いて乾燥させた後、大気圧センサ１００及びプリント基板２０の全面に防湿剤を塗布する（図５（ｂ）参照）。
【００３５】
そして、本実施形態では、防湿剤を乾燥させた後、シート部材９に貫通穴１１を形成して凹部２の内外を連通させる（貫通穴形成工程）。具体的には、シート部材９に対して、シート部材９に対してレーザや加熱したコテを当てることで、シート部材９の一部を加熱して溶かすことにより貫通穴１１を形成することができる。
【００３６】
こうして、貫通穴１１まで形成された大気圧センサ１００がプリント基板２０に実装されてなるセンサ装置が完成する。このセンサ装置は、この後、検査等を経て出荷される。
【００３７】
かかるセンサ装置においては、大気圧センサ１００における貫通穴１１から凹部２内に導入された大気圧が、センサチップ３に受圧され、センサチップ３にて、受けた圧力に応じたレベルの電気信号が出力される。この信号はワイヤ７及びリード６を介してプリント基板２０に出力され、上記ＥＣＵにて大気圧補正用の信号として用いられる。
【００３８】
ところで、本実施形態によれば、センサチップ３が配設された凹部２をシート部材９により閉塞した後、シート部材９に貫通穴１１を形成するまでの間に、上記した洗浄や防湿剤の塗布等の工程を行うことができる。また、シート部材９に貫通穴１１を形成することにより、凹部２の内外を連通させる部分を形成することができる。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、シート部材９が従来のマスキングテープの役割を果たすと共に、貫通穴１１が形成されたシート部材９が従来の大気開放孔が形成されたリッドの役割を果たす。そのため、リッドの代わりにシート部材９をそのままセンサ装置の構成部品として残すことができ、従来行われていたリッドの上に更にマスキングテープを貼り付ける工程及びマスキングテープの除去工程の廃止が可能となる。
【００４０】
よって、本実施形態によれば、製造工程中における凹部２への異物の侵入を防止しつつ、適切に製造工程の簡略化を図ることができる製造方法を提供することができる。
【００４１】
また、上記例では、シート部材９としてポリイミド基材等の耐熱性樹脂材料等よりなるシートを用いたが、アルミニウムよりなるフィルム（アルミフィルム）、その他の基材フィルムを採用しても良い。この場合も、上記したレーザの加熱によって貫通穴１１を形成することができる。
【００４２】
さらに、シート部材９としては、次の図２（ａ）〜（ｃ）に示す様な種々の構成を採用しても良い。まず、図２（ａ）に示すシート部材９は、アルミフィルム９ａとこのアルミフィルム９ａにおけるケース１への貼り付け面に設けられた熱可塑性樹脂よりなるシート（ヒートシール、ホットメルト）９ｂとの２層構造にて構成されている。この場合、シート９ｂにてケース１への取付が可能であり、また、上記レーザの加熱によって貫通穴１１を形成することができる。
【００４３】
図２（ｂ）に示すシート部材９は、従来のリッドと同様の材質（例えばＰＰＳ等の樹脂）により形成された比較的厚肉の単層シートを用いたものであり、このシート部材９には、貫通穴１１を形成する部位の肉厚がシート部材９における他の部位よりも薄くなった薄肉部９ｃが形成されている。
【００４４】
この図２（ｂ）に示すシート部材９では、薄肉部９ｃに対して、上記したレーザやコテによる加熱を行うことにより、薄肉部１１を形成しない厚肉のままのものに比べて、容易に貫通穴１１を形成することができる。また、薄肉部９ｃを有するシート部材９においては、図２（ｂ）中の破線で示す様に、治具Ｋを用いて薄肉部９ｃを押圧し、薄肉部９ｃを折ることで貫通穴１１を形成しても良い。
【００４５】
図２（ｃ）に示すシート部材９は、第１層９ｄと第２層９ｅとが積層された２層構造のシートを採用することで上記薄肉部９ｃを形成したものである。この場合、貫通穴１１を形成すべき部位において両層９ｄ、９ｅのどちらか一方（図示例では第２層９ｅ）に貫通する穴９ｆを形成し、他方の層（図示例では第１層９ｄ）にてこの穴９ｆを塞いだ構造とする。つまり、薄肉部９ｃは１層分の厚さであるのに対し、他の部位は２層分の厚さとなる。
【００４６】
具体的には、穴９ｆを形成する第２層９ｅには、アルミニウム等の金属よりなるメタルプレートやＰＰＳ等の樹脂製のシートを採用することができ、穴９ｆを塞ぐ第１層９ｄには、第２層９ｅにコーティングされたポリイミド等のフィルムを採用することができる。そして、第１層９ｄに対して上記したレーザやコテによる加熱を行うことにより、貫通穴１１を形成することができる。
【００４７】
なお、本発明の製造方法は、凹部を有するケースと、凹部内に配設され凹部の外部の環境を測定するセンサ素子とを備えるセンサ装置に適用可能なものであり、このようなセンサ装置であれば、大気圧センサ以外でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るセンサ装置としての大気圧センサの概略断面図である。
【図２】シート部材の種々の構成を示す概略断面図である。
【図３】従来のセンサ装置としての大気圧センサを示す概略断面図である。
【図４】従来のセンサ装置の製造方法を示す工程図である。
【図５】図４に続く製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１…ケース、２…凹部、３…センサチップ、９…シート部材、１１…貫通穴。
【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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