JP6092684B2 - 物理量センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は物理量センサ装置に関し、特に、物理量センサを保護するための保護樹脂を有する物理量センサ装置に関する。

下記特許文献１には、物理量を検知する物理量センサ装置として、自動車等に用いられる圧力センサ装置が開示されている。図６は、特許文献１に記載されている従来例の物理量センサ装置の断面図を示す。

図６に示すように、従来例の物理量センサ装置１１０は、キャビティ部１３１が備えられたハウジング１３０と、物理量を検知する物理量センサ（圧力センサ）１２０とを有する。キャビティ部１３１の底部には凹部１３０ａが設けられており、凹部１３０ａに物理量センサ１２０が収納されている。

図６に示すように、リードフレーム１５０が、ハウジング１３０を貫通してキャビティ部１３１の内部からハウジング１３０の外部へと延出して設けられており、リードフレーム１５０と物理量センサ１２０とがボンディングワイヤ１２３により電気的に接続される。また、ボンディングワイヤ１２３は物理量センサ１２０に設けられた接続パッド（図示しない）に接続されている。

従来例の物理量センサ装置１１０では、キャビティ部１３１に、充填樹脂１２５及びゲル状の保護樹脂１２６が形成されている。充填樹脂１２５は、ハウジング１３０とリードフレーム１５０との隙間を埋めるために設けられており、ポリイミド樹脂等を塗布、硬化して、キャビティ部１３１の底面１３６及び内周面１３３を覆って設けられている。また、リードフレーム１５０がハウジング１３０の外周面から延出する箇所にも充填樹脂１２５が設けられている。これにより、ハウジング１３０とリードフレーム１５０との隙間を通して圧力漏れが発生する不具合を防止できる。

図６に示すように、保護樹脂１２６は、物理量センサ１２０、ボンディングワイヤ１２３、及び接続パッド（図示しない）を覆うように設けられており、これにより、物理量センサ１２０、ボンディングワイヤ１２３、及び接続パッド（図示しない）は被測定圧力媒体や測定環境に含まれる汚染物質などの付着から保護されている。

特開２００７−８６０８１号公報

図６に示すように、従来例の物理量センサ装置１１０において、充填樹脂１２５はキャビティ部１３１の内周面１３３の上端まで覆うように形成されている。これは、液状の樹脂材料を塗布する際に、表面張力により充填樹脂１２５が内周面１３３の上端まで這い上がるためであると推察される。そして、充填樹脂１２５の内周を埋めるように保護樹脂１２６が設けられている。すなわち、充填樹脂１２５が保護樹脂１２６により覆われずに一部露出しており、かつ、充填樹脂１２５と保護樹脂１２６との境界部が露出して形成されている。

このような物理量センサ装置１１０が自動車のエンジン吸排気系圧力測定用等に用いられる場合、ガソリン、排気凝縮ガス、軽油等の薬品や水分が含まれる環境で使用される。そのため、物理量センサ装置１１０は高い耐環境性、耐薬品性が要求される。

よって、充填樹脂１２５及び保護樹脂１２６として良好な耐環境性、耐薬品性を有することが要求される。保護樹脂１２６として良好な耐環境性、耐薬品性を有する樹脂材料を用いることで、保護樹脂１２６に覆われている箇所は耐薬品性、耐ガソリン性が向上させることが可能である。

しかしながら、充填樹脂１２５は、ハウジング１３０とリードフレーム１５０との隙間を埋める必要があるため、充填樹脂１２５とハウジング１３０との熱膨張係数の差や充填樹脂１２５を硬化する際の熱収縮が小さいこと等が必要とされる。そのため、充填樹脂１２５として、隙間を充填する機能と、良好な耐環境性、耐薬品性の両方を満足する材料を選択することは困難である。

また、充填樹脂１２５は、塗布された液状樹脂の表面状態を保って硬化されるため、非常に滑らかな表面状態となる。そのため、充填樹脂１２５と保護樹脂１２６との間で十分な接着力が得られない場合がある。

したがって、充填樹脂１２５の露出するする部分が測定環境中のガソリン、排気凝縮ガス、軽油等の薬品等に晒されて、充填樹脂１２５の腐食が発生し、さらに、充填樹脂１２５の腐食が進行して測定環境中のガソリン等が侵入してしまう。または、充填樹脂１２５と保護樹脂１２６との接着が不十分であり、充填樹脂１２５と保護樹脂１２６との境界から測定環境中のガソリン等が侵入して、ボンディングワイヤ１２３、接続パッド部（図示しない）、及び物理量センサ１２０の腐食が発生するという課題が生じる。

本発明は、上記課題を解決して、耐環境性、耐薬品性を向上させることが可能な物理量センサ装置を提供することを目的とする。

本発明の物理量センサ装置は、凹状のキャビティ部が形成されたハウジングと、 前記キャビティ部に配置された物理量センサと、前記ハウジングに埋め込まれるとともに、前記キャビティ部の内部から前記ハウジングの外部に延びるリードフレームと、前記キャビティ部に充填される第１の充填樹脂及び第２の充填樹脂を有し、前記キャビティ部は、底面と、前記底面を囲む内周面とを有し、前記物理量センサは前記底面に配置されて、前記リードフレームは前記底面から露出して、露出する前記リードフレームが電気接続部を介して前記物理量センサに接続されており、前記内周面は、第１の内周面と第２の内周面とを有し、前記第２の内周面は、前記第１の内周面よりも上方に位置して形成されて、前記第１の内周面と前記第２の内周面とが連なって段部を構成して、前記第１の充填樹脂は、前記底面及び露出する前記リードフレームを覆うとともに、前記第１の内周面を覆って形成されており、前記第２の充填樹脂は、前記物理量センサ及び前記第１の充填樹脂を覆うとともに前記段部の上面又は前記第２の内周面に形成され、前記物理量センサは、前記第１の充填樹脂で覆われることなく、前記第２の充填樹脂で覆われていることを特徴とする。
本発明の物理量センサ装置は、前記第１の充填樹脂が熱硬化性樹脂であり、前記第２の充填樹脂がゲル状絶縁材料であることを特徴とする。

これによれば、キャビティ部の内周面に段部が形成されているため、第１の充填樹脂を塗布形成する際に、第１の充填樹脂の表面張力によって這い上がる高さが、段部によって規制される。よって、段部の上面近傍の第１の内周面まで覆って第１の充填樹脂が形成される。そして、段部により第１の充填樹脂の這い上がり高さを規制するとともに、第１の充填樹脂を覆って段部の上面に第２の充填樹脂が形成されているため、第２の充填樹脂に覆われた第１の充填樹脂の耐薬品性・耐環境性を向上させることができる。すなわち、第１の充填樹脂として耐ガソリン、耐薬品性が不十分な材料を用いた場合であっても、第２の充填樹脂によって外部からのガソリン、薬品等の侵入や第１の充填樹脂の腐食を防止して、物理量センサ、及びボンディングワイヤ、接続パッド等の電気接続部の腐食が防止される。

したがって、本発明の物理量センサ装置によれば、耐薬品性・耐環境性を向上させることが可能である。

本発明の物理量センサ装置において、前記第２の充填樹脂は、前記上面及び前記第２の内周面を覆って形成されていることが好適である。これによれば、ハウジングと第２の充填樹脂との接着面積を大きくすることができるため、ハウジングと第２の充填樹脂との隙間から外部のガソリン、薬品等が侵入することを確実に防止することができる。

本発明の物理量センサ装置において、前記段部は前記内周面の全周に形成されており、平面視で前記第２の充填樹脂が前記第１の充填樹脂を内包して形成されていることが好ましい。これによれば、第１の充填樹脂と第２の充填樹脂との密着性が不十分な場合であっても、第１の充填樹脂と第２の充填樹脂との境界が露出しないため、第１の充填樹脂と第２の充填樹脂との間の隙間を通って外部からガソリン、薬品等が侵入することを防止できる。

本発明の物理量センサ装置において、前記底部には、前記物理量センサを囲む壁部が設けられており、前記壁部には、前記壁部の上方に向かうに従って前記壁部の内周側に近づく傾斜面が形成されて、前記第１の充填樹脂は、前記傾斜面を覆って形成されていることが好適である。これによれば、第１の充填樹脂を塗布形成する際に、表面張力によって壁部の傾斜面を這い上がって第１の充填樹脂が形成されるため、第１の充填樹脂が壁部を這い上がる長さを長くすることができる。かつ、傾斜面を設けることにより、傾斜面の外周側で第１の充填樹脂により充填される体積を大きくすることができる。したがって、傾斜面を設けた部分を充填する第１の充填樹脂の体積の分だけ、第１の内周面を這い上がる第１の充填樹脂の量を低減して這い上がり高さを規制できるため、第２の充填樹脂によって確実に第１の充填樹脂を覆うことができる。

本発明の物理量センサ装置において、前記ハウジングはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂またはポリプロピレン（ＰＰ）樹脂であり、前記第２の充填樹脂はフッ素樹脂であることが好適である。これによれば、第２の充填樹脂として用いるフッ素樹脂の耐薬品性・耐環境性が高いため、第２の充填樹脂に覆われた第１の充填樹脂の耐薬品性・耐環境性を向上させることができる。また、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂またはポリプロピレン（ＰＰ）樹脂とフッ素樹脂との接着性が良好であるため、外部のガソリン、薬品等が侵入することを防止して、物理量センサ装置の耐薬品性・耐環境性を向上させることができる。

本発明の物理量センサ装置によれば、耐環境性、耐薬品性を向上させることが可能である。

本発明の第１の実施形態における物理量センサ装置の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向から見たときの、物理量センサ装置の断面図である。 物理量センサ装置の製造方法を説明するための工程図である。 第２の実施形態における物理量センサ装置の平面図である。 図４のＶ−Ｖ線で切断して矢印方向から見たときの、物理量センサ装置の断面図である。 従来例の物理量センサ装置の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の具体的な実施形態を説明する。なお、各図面の寸法は、適宜変更して示している。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の物理量センサ装置の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向から見たときの物理量センサ装置の断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の物理量センサ装置１０は、ハウジング３０、物理量センサ２０、物理量センサ２０と電気的に接続されるリードフレーム５０とを有して構成される。図２に示すように、ハウジング３０にはキャビティ部３１が形成されており、キャビティ部３１は、底面３６及び底面３６を囲む内周面を備える凹状に形成される。キャビティ部３１の底面３６に載置部３０ｂが形成されており、載置部３０ｂに物理量を検知する物理量センサ２０が配置される。また、載置部３０ｂには、物理量センサ２０を囲むように壁部３０ｃが設けられている。そして、キャビティ部３１には、第１の充填樹脂２５及び第２の充填樹脂２６が充填されている。

本実施形態において、物理量センサ２０は、キャビティ部３１に加えられる圧力を測定する圧力センサである。物理量センサ２０の上面に、感応部としてダイヤフラム２０ａが形成されており、ダイヤフラム２０ａは、キャビティ部３１に加えられる圧力に応じて変形可能に形成されている。また、ダイヤフラム２０ａには、ダイヤフラム２０ａの撓みに応じて電気抵抗が変化する複数のピエゾ抵抗素子（図示しない）が設けられている。この複数のピエゾ抵抗素子によりブリッジ回路が構成されており、ピエゾ抵抗素子の抵抗変化に基づいてキャビティ部３１に加えられる圧力等を測定することができる。

リードフレーム５０は、図１に示すように、キャビティ部３１の内部からハウジング３０の外部まで延在している。また、図２に示すように、リードフレーム５０はハウジング３０の底部３０ａに埋め込まれて形成されるとともに、リードフレーム５０の表面が底面３６から露出して設けられている。また、露出した部分のリードフレーム５０とボンディングワイヤ２３とが接続されるとともに、ボンディングワイヤ２３は物理量センサ１２０に設けられた接続パッド（図示しない）に接続される。このようにして、リードフレーム５０と物理量センサ２０とが、ボンディングワイヤ２３、接続パッド（図示しない）等の電気接続部により電気的に接続されて、物理量センサ２０により検知された物理量が、電気信号としてリードフレーム５０を介して外部回路へと出力される。

本実施形態の物理量センサ装置１０は、例えば自動車やバイク等の車載用の圧力センサ装置に適用される。例えばエンジンの吸気測定用圧力センサ装置や排気系圧力検出用センサ装置に用いられる。エンジン吸気測定用圧力センサ装置は、ガソリンと空気との混合ガスをシリンダに噴射する吸気管に取り付けられる。また、排気系圧力検出用センサ装置は、排気ガスを排気する排気管に取り付けられ、ＮＯ_ｘやＳＯ_ｘ等から生じる酸などの腐食性物質や未燃焼のガソリン、水分などに晒される。本実施形態の物理量センサ装置１０は、ガソリン、排気凝縮ガス、軽油等の薬品や水分が含まれる環境にて使用されることになる。なお、物理量センサ装置１０の適用対象は、これに限定されるものではない。例えば、携帯電話、腕時計、水中撮影カメラ等の携帯機器に搭載することも可能である。

本実施形態において、ハウジング３０には熱可塑性樹脂が用いられ、例えばポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）等を用いることができる。ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）及びポリプロピレン（ＰＰ）は良好な耐薬品性、耐環境性を有しており、車載用センサ装置等の過酷な使用環境下においても好適に用いることができる。

図２に示すように、キャビティ部３１には、物理量センサ２０、ボンディングワイヤ２３、接続パッド（図示しない）等を保護するために、第１の充填樹脂２５及び第２の充填樹脂２６が充填されており、使用環境に含まれるガソリン、薬品等による腐食や断線等の発生が防止される。

図２に示すように、本実施形態の物理量センサ装置１０において、キャビティ部３１の内周面は第１の内周面３３と第２の内周面３４とを有しており、第２の内周面３４は第１の内周面３３よりも上方に形成されている。そして、第１の内周面３３と第２の内周面３４とが連なって段部３２を構成している。図２に示すように、第１の内周面３３は底面３６に立設しており、段部３２の上面３５は第１の内周面３３に連接されて、第２の内周面３４は、第１の内周面３３よりも外周側に位置して上面３５から立設する。

第１の充填樹脂２５は、リードフレーム５０及び底面３６を覆うとともに、底面３６から第１の内周面３３に連続して、段部３２の上面３５近傍の第１の内周面３３まで覆って形成されている。この第１の充填樹脂２５は、低粘性で流動性を有する樹脂材料を滴下して、熱硬化処理で硬化されて形成される。液状の樹脂材料を底面３６に滴下すると、表面張力により第１の内周面３３に沿って這い上がるように形成される。

図２に示すように、ハウジング３０の内周面に段部３２を設けることにより、第１の充填樹脂２５の這い上がりの高さが規制されて、段部３２の上面３５と第１の内周面３３との境界近傍まで第１の充填樹脂２５が這い上がって第１の内周面３３を覆っている。また、物理量センサ２０を囲む壁部３０ｃには傾斜面３０ｄが設けられており、第１の充填樹脂２５の表面張力により、傾斜面３０ｄの頂部近傍まで第１の充填樹脂２５が這い上がって形成される。したがって、物理量センサ２０の少なくともダイヤフラム２０ａを覆わないよう第１の充填樹脂２５が形成されている。

このように第１の充填樹脂２５を設けることにより、リードフレーム５０とハウジング３０との間の隙間を封止して、ハウジング３０の外部からキャビティ部３１の内部へ貫通する通気孔が形成されることを防止できる。よって、第１の充填樹脂２５または第２の充填樹脂２６の内部での気泡の発生や、キャビティ部３１の内部の圧力変動を防止して、測定時の測定誤差や圧力変動を抑制できる。また、ボンディングワイヤ２３とリードフレーム５０とが接続された箇所を第１の充填樹脂２５により充填して、接続信頼性が確保される。

第１の充填樹脂２５として、リードフレーム５０とハウジング３０との間の隙間を封止するのに適した材料特性（熱膨張係数、ヤング率、熱硬化時の収縮率など）を有する材料を選択する必要がある。よって、第１の充填樹脂２５には、エポキシ樹脂等の一般的な耐薬品性・耐環境性を有する材料が用いられるため、車載用のセンサ装置のようにガソリンや薬品等に晒される過酷な環境で使用される場合は、第１の充填樹脂２５単体では十分な耐久性が得られない。

図２に示すように、第２の充填樹脂２６は、物理量センサ２０、ボンディングワイヤ２３及び第１の充填樹脂２５を覆うとともに段部３２の上面３５に形成されている。また、第２の充填樹脂２６は、低粘性で流動性を有する液状の樹脂材料を滴下して形成されるため、表面張力により段部３２の上面３５を覆って第２の内周面３４に沿って這い上がるように形成される。これにより、第２の充填樹脂２６は段部３２の上面３５及び前記第２の内周面３４を覆って、段部３２を充填するように設けられる。

外部の圧力の変化は、第２の充填樹脂２６を介して物理量センサ２０のダイヤフラム２０ａに伝達されることから、正確に圧力を測定可能とするために柔軟で低弾性であるゲル状絶縁材料のフッ素樹脂が用いられている。フッ素樹脂は、良好な耐薬品性・耐環境性を有するため、物理量センサ装置１０が車載用センサ装置として用いられた場合であっても、物理量センサ２０、ボンディングワイヤ２３、及び物理量センサ２０に設けられた接続パッド（図示しない）を保護することができ、外部のガソリンや薬品等による腐食の発生が防止される。

表１に、ハウジング３０に用いるポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、第１の充填樹脂２５に用いるエポキシ樹脂、第２の充填樹脂２６に用いるフッ素系樹脂の、それぞれ一般的な材料について耐薬品性（耐硝酸、耐硫酸）のデータを示す。ＰＰＳ、ＰＰ、及びフッ素樹脂は、硝酸、硫酸に対しても使用可能であり、車載用センサ装置などガソリンや薬品等に晒される環境でも耐性を有する。一方、第１の充填樹脂２５に用いる一般的なエポキシ樹脂は、硝酸、及び濃度の高い硫酸に対しては、耐久性が低いため使用できない。

本実施形態の物理量センサ装置１０において、段部３２を設けることにより第１の充填樹脂２５の這い上がり高さを規制するとともに、第２の充填樹脂２６が第１の充填樹脂２５を覆って段部３２の上面３５に形成されるため、第２の充填樹脂２６に覆われた第１の充填樹脂２５の耐薬品性・耐環境性を向上させることができる。よって、第１の充填樹脂２５としてエポキシ樹脂等の一般的な耐薬品性・耐環境性を有する材料を用いた場合であっても、第２の充填樹脂２６に良好な耐薬品性・耐環境性を有するフッ素樹脂等の材料を用いることで、外部からのガソリン、薬品等の侵入を防止して、第１の充填樹脂２５の腐食が防止される。したがって、外部からのガソリン、薬品等の侵入による物理量センサ２０やボンディングワイヤ２３の腐食が防止される。

また、図２に示すように、第２の充填樹脂２６は段部３２の上面３５及び前記第２の内周面３４を覆って、段部３２を充填するように設けられる。ハウジング３０と第２の充填樹脂２６との接着面積を大きくすることができるため、外部からのガソリン、薬品等の侵入を確実に防止することができる。

さらに、図１に示すように、段部３２はハウジング３０の内周面の全周に形成されており、第１の充填樹脂２５と第２の充填樹脂２６との境界が露出しないように、平面視で第２の充填樹脂２６が第１の充填樹脂２５を内包して形成されている。

第１の充填樹脂２５は、液状のエポキシ樹脂材料を滴下して、液状の表面状態を保ったまま硬化されるため、非常に滑らかな表面状態を有して形成される。よって、第１の充填樹脂２５と第２の充填樹脂２６との間に十分な接着力が得られない場合がある。この場合、第１の充填樹脂２５と第２の充填樹脂２６との間のわずかな隙間が、ガソリンや薬品等の侵入経路となり物理量センサ２０、ボンディングワイヤ２３、及び接続パッド（図示しない）が腐食するおそれがある。

本実施形態においては、第１の充填樹脂２５と第２の充填樹脂２６との境界が露出しないため、第１の充填樹脂２５と第２の充填樹脂２６との接着性が不十分な場合であっても、第１の充填樹脂２５と第２の充填樹脂２６との間の隙間を通って外部からガソリン、薬品等が侵入することを防止できる。

なお、ハウジング３０は、樹脂成形により形成されるため、第１の充填樹脂２５とハウジング３０との接着性、および第２の充填樹脂２６とハウジング３０との接着性は十分に得られる。例えば、第２の充填樹脂２６として用いるフッ素樹脂とハウジング３０として用いるポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）との剪断接着試験では１．５ＭＰａ程度の接着力が得られる。よって、第２の充填樹脂２６とハウジング３０との境界から、外部のガソリンや薬品等は侵入しない。

また、図２に示すように、物理量センサ２０を囲む壁部３０ｃには壁部３０ｃの上方に向かうにしたがって壁部３０ｃの内周側に近づく傾斜面３０ｄが設けられている。そして、第１の充填樹脂２５の表面張力により、傾斜面３０ｄの頂部近傍まで第１の充填樹脂２５が這い上がって形成される。これにより、傾斜面３０ｄを設けない場合に比べて第１の充填樹脂２５が壁部３０ｃを這い上がる長さを長くすることができる。かつ、傾斜面３０ｄを設けることにより、傾斜面３０ｄの外周側で第１の充填樹脂２５により充填される体積を大きくすることができる。したがって、傾斜面３０ｄを設けた部分を充填する第１の充填樹脂２５の体積の分だけ、第１の内周面３３を這い上がる第１の充填樹脂２５の量を低減して這い上がり高さを規制できるため、第２の充填樹脂２６によって確実に第１の充填樹脂２５を覆うことができる。

本実施形態の第１の充填樹脂２５の具体例として、ナミックス株式会社製の「オームコート」（登録商標）１５７２を用いることができる。また、第２の充填樹脂２６の具体例として、信越化学工業株式会社製の「ＳＨＩＮ−ＥＴＳＵ ＳＩＦＥＬ」（登録商標）を用いることができる。

以上のように、本実施形態の物理量センサ装置１０によれば、耐薬品性・耐環境性を向上させることが可能である。

なお、図２に示す第１の内周面３３及び第２の内周面３４は、垂直に立設されているが、これに限定されず、傾斜する面に形成しても良い。また段部３２の断面形状も、直角形状に限定されず適宜変更することが可能である。

＜製造方法＞
図３は、第１の実施形態の物理量センサ装置の製造方法を説明するための工程図である。図３（ａ）〜図３（ｄ）の各図は、各工程について、図１に示すＩＩ−ＩＩ線の位置で切断したときの断面図である。

図３（ａ）の工程では、インサート成形によりハウジング３０とリードフレーム５０とを一体成形する。金型内にリードフレーム５０を固定した状態で、溶融樹脂を金型内に充填して、図３（ａ）に示すようにハウジング３０をリードフレーム５０と一体に成形する。溶融樹脂として熱可塑性樹脂であるポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）を用いる。図３（ａ）に示すように、ハウジング３０には、キャビティ部３１が形成され、キャビティ部３１の内周面には段部３２が形成される。

図３（ｂ）の工程では、キャビティ部３１の底面３６に物理量センサ２０を載置する。キャビティ部３１の底面３６に載置部３０ｂが設けられており、載置部３０ｂに液状の熱硬化性樹脂（図示しない）を塗布して、その上に物理量センサ２０を載置する。そして、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を硬化させて物理量センサ２０を載置部３０ｂに固着させる。そして、キャビティ部３１の底面３６に露出するリードフレーム５０と、物理量センサ２０とを、金ワイヤ等のボンディングワイヤ２３により電気的に接続する。

図３（ｃ）の工程では、リードフレーム５０及びキャビティ部３１の底面３６を覆うように第１の充填樹脂２５を形成する。第１の充填樹脂２５として液状のエポキシ樹脂を用いて、低粘性で流動性を有する液状のエポキシ樹脂を滴下する。第１の充填樹脂２５は、物理量センサ２０を覆わないよう、キャビティ部３１の底面３６の載置部３０ｂ以外の箇所に滴下する。この際、表面張力により、液状のエポキシ樹脂はキャビティ部３１の底面３６から第１の内周面３３に沿って這い上がる。エポキシ樹脂が這い上がる高さは段部３２によって規制されて、第１の内周面３３と段部３２の上面３５との境界近傍まで第１の内周面３３を覆うようにエポキシ樹脂が這い上がって形成される。また、物理量センサ２０を囲む壁部３０ｃには傾斜面３０ｄが設けられており、エポキシ樹脂は傾斜面３０ｄの頂部近傍まで這い上がって形成される。

そして、１００℃〜２５０℃の温度で３０分〜２時間程度の加熱を行い硬化して、第１の充填樹脂２５を形成する。その結果、第１の充填樹脂２５はリードフレーム５０とハウジング３０との隙間を充填して、キャビティ部３１の内部とハウジング３０の外部との通気孔が形成されることを防止する。なお、この硬化工程において、低粘性で液状のエポキシ樹脂の表面状態を保ったまま硬化されるため、第１の充填樹脂２５は、非常に滑らかな表面状態で形成される。

図３（ｄ）の工程では、第１の充填樹脂２５及び物理量センサ２０を覆うように第２の充填樹脂２６を形成する。第２の充填樹脂２６としてフッ素樹脂を用いて、低粘性で流動性を有する液状のフッ素樹脂を滴下する。この際、液状のフッ素樹脂は、第１の充填樹脂２５及び物理量センサ２０を覆うように滴下されるとともに、表面張力により段部３２の上面３５から第２の内周面３４に沿って這い上がるように形成される。そして、１００℃〜２５０℃の温度で３０分〜２時間程度の加熱を行う。その結果、フッ素樹脂が硬化されて柔軟で低弾性な第２の充填樹脂２６となり、物理量センサ２０、ボンディングワイヤ２３等が第２の充填樹脂２６により保護される。

以上のような製造工程により物理量センサ装置１０を製造することができ、キャビティ部３１の内周面に形成した段部３２により、第１の充填樹脂２５の這い上がり高さを規制しつつ、物理量センサ２０及び第１の充填樹脂２５を覆うように第２の充填樹脂２６を形成することができる。これにより、第２の充填樹脂２６に覆われた第１の充填樹脂２５の耐環境性・耐薬品性を向上させることができ、外部のガソリンや薬品等から物理量センサ２０、ボンディングワイヤ２３等が保護される。

＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態における物理量センサ装置の平面図であり、図５は、図４のＶ−Ｖ線で切断して矢印方向から見たときの物理量センサ装置の断面図である。

本実施形態の物理量センサ装置１１において、図４及び図５に示すように、ハウジング４０に第１のキャビティ部４８と第２のキャビティ部４９が形成されている。第１のキャビティ部４８の載置部４０ｂには物理量を検知する物理量センサ２０が収容されており、第２のキャビティ部４９には、物理量センサ２０を制御する制御回路チップ２２が収容されている。図４及び図５に示すように、第１のキャビティ部４８と第２のキャビティ部４９とは、隔壁４７により平面視で分離して設けられている。

また、第１のキャビティ部４８及び第２のキャビティ部４９の底部４０ａに複数のリードフレーム５１が埋め込まれて、物理量センサ２０とリードフレーム５１がボンディングワイヤ２３（図４では省略して示す）によって接続され、制御回路チップ２２とリードフレーム５１とがボンディングワイヤ２４（図４では省略して示す）によって接続される。

図５に示すように、第１のキャビティ部４８は、第１の実施形態と同様に、内周面に段部４２が形成された構成であり、第１の充填樹脂２５は、リードフレーム５１及び第１のキャビティ部４８の底面４６を覆って、段部４２の上面４５近傍の第１の内周面４３まで這い上がって形成される。そして、第２の充填樹脂２６は第１の充填樹脂２５及び物理量センサ２０を覆って、段部４２の上面４５及び第２の内周面４４に形成される。これにより、外部からのガソリン、薬品等の侵入による物理量センサ２０やボンディングワイヤ２３の腐食が防止される。

また、第２のキャビティ部４９には、制御回路チップ２２及びリードフレーム５１を覆って第１の充填樹脂２５が充填される。制御回路チップ２２は、物理量を検知しないため、柔軟性を有する第２の充填樹脂２６を設ける必要が無い。よって、図５に示すように第１の充填樹脂２５を十分に厚く形成して、制御回路チップ２２を保護することが可能である。

本実施形態において、制御回路チップ２２としてシリコン基板からなる集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いている。制御回路チップ２２は、物理量センサ２０からの信号が入力されると、これを信号処理して検出信号として出力することができる。また、物理量センサ２０のピエゾ抵抗素子には温度特性があるため、物理量センサ装置１１を広い温度範囲で使用するためには温度補償を行う必要がある。本実施形態において、ＩＣを構成するトランジスタ等の素子は温度によって電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化からハウジング４０内の温度を計測することができ、これに基づいて物理量センサ２０が検知する物理量の温度補償を行うことができる。よって測定誤差を低減して、測定精度を向上させることが可能である。

第１の実施形態及び第２の実施形態において、物理量センサ２０として圧力センサを示したが、これに限定されるものではない。ダイヤフラム２０ａを有する加速度センサや荷重センサに適用することも可能である。また、ダイヤフラム２０ａを有しない、例えば光センサや温度センサ等の物理量センサに適用しても良い。

１０、１１ 物理量センサ装置
２０ 物理量センサ
２２ 制御回路チップ
２３、２４ ボンディングワイヤ
２５ 第１の充填樹脂
２６ 第２の充填樹脂
３０、４０ ハウジング
３０ａ、４０ａ 底部
３０ｂ、４０ｂ 載置部
３０ｃ、４０ｃ 壁部
３０ｄ、４０ｄ 傾斜面
３１ キャビティ部
３２、４２ 段部
３３、４３ 第１の内周面
３４、４４ 第２の内周面
３５、４５ 上面
３６、４６ 底面
４８ 第１のキャビティ部
４９ 第２のキャビティ部
５０、５１ リードフレーム

Claims (7)

1. 凹状のキャビティ部が形成されたハウジングと、
   前記キャビティ部に配置された物理量センサと、
   前記ハウジングに埋め込まれるとともに、前記キャビティ部の内部から前記ハウジングの外部に延びるリードフレームと、
   前記キャビティ部に充填される第１の充填樹脂及び第２の充填樹脂を有し、
   前記キャビティ部は、底面と、前記底面を囲む内周面とを有し、
   前記物理量センサは前記底面に配置されて、前記リードフレームは前記底面から露出して、露出する前記リードフレームが電気接続部を介して前記物理量センサに接続されており、
   前記内周面は、第１の内周面と第２の内周面とを有し、
   前記第２の内周面は、前記第１の内周面よりも上方に位置して形成されて、前記第１の内周面と前記第２の内周面とが連なって段部を構成して、
   前記第１の充填樹脂は、前記底面及び露出する前記リードフレームを覆うとともに、前記第１の内周面を覆って形成されており、
   前記第２の充填樹脂は、前記物理量センサ及び前記第１の充填樹脂を覆うとともに前記段部の上面又は前記第２の内周面に形成され、前記物理量センサは、前記第１の充填樹脂で覆われることなく、前記第２の充填樹脂で覆われていることを特徴とする物理量センサ装置。
2. 前記第１の充填樹脂が熱硬化性樹脂であり、前記第２の充填樹脂がゲル状絶縁材料であ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。
3. 前記底面には、前記物理量センサを囲む壁部が設けられており、
   前記第１の充填樹脂は、前記壁部の外面と前記第１の内周面との間に充填されていることを特徴とする請求項１または２に記載の物理量センサ装置。
4. 前記壁部の前記外面に、前記壁部の上方に向かうに従って前記壁部の内周側に近づく傾斜面が形成されており、
   前記第１の充填樹脂が、前記傾斜面を覆って形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の物理量センサ装置。
5. 前記第２の充填樹脂は、前記上面及び前記第２の内周面を覆って形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の物理量センサ装置。
6. 前記段部は前記内周面の全周に形成されており、平面視で前記第２の充填樹脂が前記第１の充填樹脂を内包して形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の物理量センサ装置。
7. 前記ハウジングはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂またはポリプロピレン（ＰＰ）樹脂であり、前記第２の充填樹脂はフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の物理量センサ装置。

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