特許 7346750 ハウジングおよびハウジングの開放収容室を注封する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-08

(45)【発行日】2023-09-19

(54)【発明の名称】ハウジングおよびハウジングの開放収容室を注封する方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 5/06 20060101AFI20230911BHJP

   G01D 11/24 20060101ALI20230911BHJP

   G01D 11/30 20060101ALI20230911BHJP

【ＦＩ】

H05K5/06 A

G01D11/24 B

G01D11/30 S

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022547978

(86)(22)【出願日】2021-01-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-29

(86)【国際出願番号】 EP2021051312

(87)【国際公開番号】W WO2021156068

(87)【国際公開日】2021-08-12

【審査請求日】2022-08-05

(31)【優先権主張番号】102020201493.0

(32)【優先日】2020-02-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】イェアク ズィーデントプフ

(72)【発明者】

【氏名】トーマス ブラインリンガー

【審査官】秋山 直人

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５２２１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１２３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３８４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８３５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５１８７２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ５／０６

Ｇ０１Ｄ １１／２４

Ｇ０１Ｄ １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開放収容室（３）開放収容室であって、開放上部（５）に、クリープバリアとしての環状縁部（１０）を有する収容室（３）を備え、
前記収容室（３）は、注封材料（１８）によって充填されており、
完全硬化させられた前記注封材料（１８）は、前記開放上部（５）に、前記環状縁部（１０）に対する凹状の表面（１８Ａ）を形成している、
ハウジング（１）であって、
前記開放収容室（３）は、一方の端部に、前記開放収容室（３）に続く取り囲まれた内室（９）への貫通路（７）を有し、
前記取り囲まれた内室（９）は、注封材料（１８）によって埋め尽くされており、
前記収容室（３）の前記開放上部（５）は、前記取り囲まれた内室（９）への移行部に、互いに異なる高さを有し、
前記環状縁部（１０）は、外向きに下降する傾斜部（１２）と、高さ差（ｄｈ）を克服するために、接線方向の移行部により形成されたなだらかな湾曲部（１４）とを有し、
注封プロセス中に、前記環状縁部（１０）により、安定した凸状の注封材料表面（１８Ｂ）を形成する、前記収容室（３）の一時的な過充填が可能となる
ことを特徴とする、ハウジング（１）。

【請求項2】

前記収容室（３）の縁部は、上昇方向で丸み付け部（１６）として形成されていることを特徴とする、請求項１記載のハウジング（１）。

【請求項3】

前記開放収容室（３）は、丸みを帯びた角隅領域を備えた方形の底面を有することを特徴とする、請求項２記載のハウジング（１）。

【請求項4】

前記外向きに下降する傾斜部（１２）は、２０°～７０°の範囲内の傾斜角（ａ）を有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のハウジング（１）。

【請求項5】

前記環状縁部（１０）は、０．１～１ｍｍの範囲内の高さを有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のハウジング（１）。

【請求項6】

前記収容室（３）および／または前記内室（９）は、前記完全硬化させられた注封材料（１８）によって保護された少なくとも１つの電子コンポーネントまたは電気コンポーネントを収容していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のハウジング（１）。

【請求項7】

前記貫通路（７）は、部分的に円形および／または楕円形および／または段状に形成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のハウジング（１）。

【請求項8】

ハウジング（１）と、
前記ハウジング（１）内に配置された少なくとも１つの電子コンポーネントまたは電気コンポーネントと、
を備える、センサにおいて、
前記ハウジング（１）は、請求項１から７までのいずれか１項に従って形成されていることを特徴とする、センサ。

【請求項9】

請求項１から７までのいずれか１項に従って形成されているハウジング（１）の開放収容室（３）を注封する方法であって、
前記収容室（３）内に注封材料（１８）を注ぎ込む工程と、
注ぎ込まれた前記注封材料（１８）を完全硬化させる工程と、
を有する、方法において、
前記注封材料（１８）を前記収容室（３）内に注ぎ込み、その後、前記収容室（３）を充填し、開放上部（５）の環状縁部（１０）に、安定した凸状の注封材料表面（１８Ｂ）を形成し、
前記注封材料（１８）を、前記完全硬化させる工程の前に、貫通路（７）を介して、取り囲まれた内室（９）に分配し、これによって、前記収容室（３）の前記開放上部（５）の前記環状縁部（１０）に、凹状の注封材料表面（１８Ａ）を形成する
ことを特徴とする、方法。

【請求項10】

前記注ぎ込まれた注封材料（１８）によって、前記完全硬化させる工程の後に、前記取り囲まれた内室（９）を埋め尽くし、前記収容室（３）の前記開放上部（５）の前記環状縁部（１０）に、凹状の注封材料表面（１８Ａ）を形成することを特徴とする、請求項９記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、独立請求項１の前提部に記載のハウジングから出発する。また、本発明の対象は、このようなハウジングを備えるセンサ、ならびにこのようなハウジングの開放収容室を注封する方法でもある。

【0002】

先行技術から、電子コンポーネントを、封止材料、例えばエポキシド、シリコーンによって、湿分、腐食、および電気的な短絡から保護するために注封することが知られている。つまり、現行技術では、ハウジング、例えばセンサの電子コンポーネントを収容するセンサハウジングの開放収容室が、湿分、腐食、電気的な短絡等から保護するために、エポキシ樹脂の注封またはシリコーンの注封によって埋められる。

【0003】

特に、小型構造のセンサ、例えば回転数センサでは、小さな寸法による毛細管現象、複雑なジオメトリおよび／または凹状の縁部、ならびに親水性の濡れ特性の組み合わせによって、注封プロセス中に注封材料が流出してしまうことがある。結果的に、注封材料によって製品および設備の汚染が生じてしまうことがある。

【0004】

独国特許発明第１０２００８０４２４８９号明細書から、圧力センサ用の被加工物複合材が公知である。この被加工物複合材は、プリフォームと、このプリフォームに設けられた切欠きに収容されているゲルとを含んでいる。切欠きは、クリープバリアとしての少なくとも１つの縁部によって取り囲まれており、これにより、ゲルの広がりが阻止されている。縁部によって隔絶された少なくとも１つの面には、縁部に隣接する領域に、疎油性の材料から成るコーティングが設けられている。疎油性の材料から成るコーティングが、この面上でのゲルのクリープを阻止する。

【0005】

発明の開示
独立請求項１の特徴を有するハウジングには、収容室の開放上部がそれぞれ異なる高さを有するため、高さ差を克服する必要がある場合にも、環状縁部が、注封材料を規定の範囲内に保持するのに適しているという利点がある。つまり、環状縁部は、外向きに下降する傾斜部と、高さ差を克服するためのなだらかな湾曲部とによって、注封材料の流出と、製品および設備の汚染とを阻止する。さらに、収容室の一時的な過充填が可能になったことが、より迅速なサイクルタイムでの安定的で堅牢な注封プロセスと、開放収容室に続く取り囲まれた内室の埋め尽くしとを可能にする。高さ差を克服するためのなだらかな湾曲部の形成によって、この領域において、注封材料の熱機械的な不都合な応力もしくはそれぞれ異なる熱膨張に起因して亀裂が生じる傾向を減じることができる。高さ差を克服するための縁部のなだらかな湾曲部は、注封材料の十分な変形を可能にし、ひいては亀裂形成、密封性不足、腐食に抗して作用する。さらに、開放収容室の端部における高さ差によって、取り囲まれた内室へのより高い、ひいてはより大きな貫通路もしくは通路の形成が可能となる。より大きな貫通路もしくは通路によって、せん断応力を格段に減じることができる。

【0006】

そのうえ、本発明に係るハウジングの実施例は、開放収容室の領域に、単純なジオメトリを有しており、この単純なジオメトリは、種々の別形のデザインに容易に転用可能である。これらの別形のデザインは、例えば、ハウジング長さ、ハウジング幅、貫通路の形状、収容すべき電子コンポーネントまたは電気コンポーネントの数においてそれぞれ異なり得る。さらに、ハウジングは、自由落下式の射出成形部材として製造可能である。

【0007】

本発明の実施形態は、ハウジングであって、１つの開放収容室を備え、この開放収容室は、開放上部に、クリープバリアとしての環状縁部を有する、ハウジングを提供する。収容室は、注封材料によって充填されており、完全硬化させられた注封材料は、開放上部に、環状縁部に対する凹状の表面を形成している。この場合、開放収容室は、一方の端部に、開放収容室に続く取り囲まれた内室への貫通路を有する。取り囲まれた内室は、注封材料によって埋め尽くされており、収容室の開放上部は、取り囲まれた内室への移行部に、互いに異なる高さを有する。環状縁部は、外向きに下降する傾斜部と、高さ差を克服するために、接線方向の移行部により形成されたなだらかな湾曲部とを有する。注封プロセス中に、環状縁部により、安定した凸状の注封材料表面を形成する、収容室の一時的な過充填が可能となる。

【0008】

さらには、このようなハウジングを備え、このハウジング内に少なくとも１つの電子コンポーネントまたは電気コンポーネント、例えば、センサ素子、制御・評価ユニット等が配置されたセンサが提案される。

【0009】

さらに、このようなハウジングの開放収容室を注封する方法が提案される。この場合、注封材料が収容室内に注ぎ込まれ、その後、この収容室が充填され、開放上部の環状縁部に、安定した凸状の注封材料表面が形成される。次いで、注ぎ込まれた注封材料が完全硬化させられる。完全硬化前には、注封材料が、貫通路を介して、取り囲まれた内室に分配され、これによって、収容室の開放上部の環状縁部に、凹状の注封材料表面が形成される。

【0010】

先行技術から公知の、開放収容室を備えた従来のハウジングでは、収容室の開放上部を画定する環状縁部は、外向きに下降する傾斜部を有していない。これにより、注ぎ込まれた注封材料が、過充填の際に不安定な凸状の注封材料表面を形成し、材料に起因した接触角の超過時に、従来の縁部を越えて収容室の隣接する面へと流出し、これによって、ハウジングおよび設備が汚染されることがある。液体の前面もしくは張り出した注封材料は、材料に起因した接触角が、最も近くの面、本実施例では、収容室の隣接する面に対して実現されている限りは変動しない。このことは、収容室が過充填されない限り、隣接する面に対して９０°の角度を有する従来の単純な環状縁部が、注封材料を収容室の内部にのみ保持することを意味している。

【0011】

ハウジングの実施形態は、好ましくは、小型構造の回転数センサに使用することができる。当然ながら、ハウジングの実施形態は、別の小型構造のセンサまたは電気回路もしくは電子回路に使用することもできる。

【0012】

従属請求項に記載されている手段および発展形態により、独立請求項１に記載されているハウジング、および独立請求項９に記載されている、このようなハウジングの開放収容室を注封する方法の有利な改善が可能である。

【0013】

収容室の縁部が、上昇方向で丸み付け部として形成されてもよいことが、特に有利である。つまり収容室は、例えば、丸みを帯びたかもしくは凹状の角隅領域を備えた方形の底面を有してもよい。注封材料の上昇方向に形成された丸み付け部により、注封プロセス中に注封材料の流出を促進させてしまうことがあるシャープな縁部が回避される。

【0014】

ハウジングの有利な構成では、外向きに下降する傾斜部は、例えば、２０°～７０°の範囲内の傾斜角、好ましくは４５°の傾斜角を有してもよい。さらに、環状縁部は、０．１～１ｍｍの範囲内の高さを有してもよい。

【0015】

ハウジングの別の有利な構成では、収容室および／または内室は、完全硬化させられた注封材料によって保護することができる少なくとも１つの電子コンポーネントまたは電気コンポーネントを収容していてもよい。少なくとも１つの電子コンポーネントまたは電気コンポーネントは、例えば、センサ素子またはＡＳＩＣ部品（ＡＳＩＣ：特定用途向け集積回路）等として形成されていてもよい。

【0016】

ハウジングの別の有利な構成では、貫通路は、注封材料で埋め尽くすべき種々異なる取り囲まれた内室に適合させるために、部分的に円形および／または楕円形および／または段状に、または別の適切な形状に形成されてもよい。

【0017】

方法の有利な構成では、注ぎ込まれた注封材料が、完全硬化後に、取り囲まれた内室を埋め尽くし、開放上部の環状縁部に、凹状の注封材料表面を形成する。

【0018】

本発明の実施例を図面に示し、以下の記述にて詳細に説明する。図中、同じ機能もしくは類似の機能を実施する構成要素もしくは要素には、同一の符号が付してある。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】収容室内に注ぎ込まれた注封材料を有する本発明に係るハウジングの実施例による回転数センサの概略的な斜視図である。

【図2】注ぎ込まれた注封材料なしの図１に示した本発明に係るハウジングの細部ＩＩの概略的な斜視図である。

【図3】図１および図２に示した本発明に係るハウジングの一部の概略的な斜視部分断面図である。

【図4】安定した凸状の注封材料表面を形成する注封材料によって埋め尽くした後の、図１～図３に示した本発明に係るハウジングの開放収容室の概略的な横断面図である。

【図5】安定した凹状の注封材料表面を形成する注ぎ込まれた注封材料の完全硬化後の、図４に示した本発明に係るハウジングの開放収容室の概略的な横断面図である。

【0020】

発明の実施形態
図１～図５から明らかであるように、本発明に係るハウジング１の図示の実施例は、それぞれ１つの開放収容室３を備えている。この開放収容室３は、開放上部５に、クリープバリアとしての環状縁部１０を有している。収容室３は、注封材料１８によって充填されている。完全硬化させられた注封材料１８は、図１および図５から明らかであるように、開放上部５に、環状縁部１０に対する凹状の表面１８Ａを形成している。開放収容室３は、一方の端部に、開放収容室３に続く取り囲まれた内室９への貫通路７を有している。取り囲まれた内室９は、注封材料１８によって充填されており、収容室３の開放上部５は、取り囲まれた内室９への移行部に、互いに異なる高さを有している。環状縁部１０は、外向きに下降する傾斜部１２と、高さ差ｄｈを克服するために、接線方向の移行部により形成されたなだらかな湾曲部１４とを有している。注封プロセス中には、図４から明らかであるように、環状縁部１０によって、安定した凸状の注封材料表面１８Ｂを形成する、収容室３の一時的な過充填が可能となる。

【0021】

図２および図３には、注封材料１８による注封プロセス前もしくは充填前の収容室３が示してある。図１および図５には、安定した凹状の注封材料表面１８Ａを形成した、注封材料１８の完全硬化後の収容室３が示してある。図４には、安定した凸状の注封材料表面１８Ｂを形成する、注封材料１８による収容室３の一時的な過充填が示してある。

【0022】

このようなハウジング１の開放収容室３を注封する本発明に係る方法によれば、注封材料１８が収容室３内に注ぎ込まれ、その後、この収容室３が充填され、この収容室３の開放上部５の環状縁部１０に、図４に示した安定した凸状の注封材料表面１８Ｂが形成される。次いで、収容室３内に注ぎ込まれた注封材料１８が完全硬化させられる。完全硬化プロセス前には、注ぎ込まれた注封材料１８が貫通路７を介して内室９に分配され、その後、この内室９が注封材料１８によって埋め尽くされ、これによって、収容室３の開放上部５の環状縁部１０に、凹状の注封材料表面１８Ａが形成される。このとき、注封材料１８は、収容室３および内室９に設けられた中空室（図示せず）およびアンダカット（図示せず）にも流れ込む。完全硬化工程後には、注ぎ込まれた注封材料１８が、取り囲まれた内室９を埋め尽くしていて、収容室３の開放上部５の環状縁部１０に、凹状の注封材料表面１８Ａを形成している。図示の実施例では、貫通路７は、丸み付けられた角隅を有する方形の横断面を有している。当然ながら、貫通路７は、取り囲まれた内室９を注封材料１８によって充填するために適した別の形状を有していてもよい。

【0023】

図４および図５からさらに明らかであるように、本発明に係るハウジング１の環状縁部１０は、外向きに下降する傾斜部１２による図示の実施例では、最も近くの面、本実施例では傾斜部１２に対して２０°～７０°の範囲内の傾斜角ａを有している。これによって、注封プロセス中、注封材料１８が収容室３から流出することなしに、収容室３の過充填と、安定した凸状の注封表面１８Ａの形成とが可能となる。

【0024】

特に図１および図２から明らかであるように、収容室３の縁部は、上昇方向で丸み付け部１６として形成されている。これによって、収容室３において、注封プロセス中に収容室３からの注封材料１８の流出を促進させてしまうシャープな縁部が回避される。

【0025】

図１～図３からさらに明らかであるように、収容室３は、ハウジング１の図示の実施例では、丸みを帯びた角隅領域を備えた方形の底面と、一方の端部に、内室９への貫通路７とを有している。このことは、収容室３の角隅領域が丸み付け部１６として形成されていることを意味している。

【0026】

さらに、収容室３は、ハウジング１の図示していない実施例では、方形の底面のほかに、端面側および／または長手方向側に、丸み付けられた湾入部および／または丸み付けられた湾出部を有していてもよい。

【0027】

図１～図５からさらに明らかであるように、環状縁部１０の外向きに下降する傾斜部１２は、ハウジング１の図示の実施例では、例えば４５°の傾斜角ａを有している。環状縁部１０の高さは、ハウジング１の別の寸法もしくは収容室３の寸法に応じて、０．１～１ｍｍの範囲内の高さを有している。ハウジング１の図示の実施例では、環状縁部１０は、例えば０．１５ｍｍの高さを有している。

【0028】

ハウジング１の図示の実施例は、好ましくは回転数センサに使用される。この場合、収容室３と内室９とは、回転数センサの、完全硬化させられた注封材料１８によって保護された少なくとも１つの電子コンポーネント、例えばＡＳＩＣ部品（ＡＳＩＣ：特定用途向け集積回路）を収容している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】