专利名称：具有树脂模塑壳体的传感器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有树脂模塑壳体的传感器及其制造方法。具体地，所述树脂模塑壳体容纳分别由树脂制成的感应部分和连接器部分。
背景技术：
图2所示为根据现有技术的具有树脂模塑壳体的传感器。所述传感器公开在美国专利No.6,034,421中。传感器包括被模塑的集成电路(IC)1和壳体2，其中所述被模塑IC1具有作为感应元件的IC芯片，而所述壳体2具有连接器部分。用诸如环氧树脂等热固树脂初次模塑被模塑IC1。通过使用热塑树脂再次模塑被模塑IC1，从而将被模塑IC1容纳在壳体2中。换言之，模塑IC1由热固树脂构成，壳体2由热塑树脂制成。
这样，用热固树脂初次模塑作为感应元件的IC芯片，并且用热塑树脂再次模塑该被模塑IC芯片，即被模塑IC1。该结构用来防止感应元件中的导线及类似物断路，并用来确保壳体2的机械强度。
在该传感器中，由于被模塑IC1由热固树脂构成而壳体2由热塑树脂制成，因此被模塑IC1和壳体2之间的粘着性差。在有些情况下，在被模塑IC1和壳体2之间会形成间隙。因此，一般地，壳体2完全覆盖被模塑IC1，从而壳体2能防止湿气渗入传感器。
然而，由于感应元件，即IC芯片由作为第一树脂模型(resin mold)的热固树脂和作为第二树脂模型的热塑树脂完全覆盖，因此感应元件与作为测量目标的外部环境分隔开。换言之，感应元件与外部环境之间的距离变大。因此，很难提高传感器的响应和/或传感器的灵敏度，这样传感器的设计和规格的自由度变低。此外，为了使被模塑的IC1与壳体2之间密封，需要作为密封物的密封材料，结构增加了传感器的制造成本。
发明内容
由于上述问题，本发明的目的是提供一种具有树脂模塑壳体的传感器，其中在树脂模塑壳体中没有间隙，并且具有高的传感器响应和灵敏度。
此外，本发明的另一个目的是提供一种制造具有树脂模塑壳体的传感器的方法。
传感器包括用来感应物理量的感应部分；连接器部分，其与所述感应部分一体形成用来电气连接所述感应部分和传感器之外的外部电路；用来容纳所述感应部分的传感器外壳；及用来容纳连接器部分的连接器壳体。传感器壳体和连接器壳体均由热塑树脂制成。传感器壳体具有暴露在传感器外部的预定部分。传感器壳体的其他部分由连接器壳体覆盖。
在上述传感器中，由于传感器壳体和连接器壳体均由热塑树脂制成，因此在再次模塑过程中通过加热将两个热塑树脂模塑在一起，以便使传感器壳体与连接器壳体之间不形成间隙。这样，该结构可以防止湿气渗入传感器中。
此外，传感器壳体的预定部分暴露在连接器壳体外。因此，感应部分通过传感器壳体的该部分检测物理量，以便提高传感器的响应和/或灵敏度。
此外，不需要使传感器壳体和连接器壳体之间密封的作为密封物的密封材料，从而限制了传感器的制造成本。
优选地，感应部分包括感应元件和用来处理从感应元件输出的信号的电路，并且用构成传感器壳体的热塑树脂模塑感应元件和电路。
优选地，传感器壳体初次模塑感应部分，连接器壳体再次模塑传感器壳体除暴露在传感器外部的传感器壳体的预定部分之外的传感器部分。
优选地，传感器壳体由第一热塑树脂制成，而连接器壳体由第二热塑树脂制成。更优选地，第一热塑树脂的物理属性不同于第二热塑树脂的物理属性，第一热塑树脂设置有高的流动性，而第二热塑树脂设置有高的机械强度。
提供一种形成传感器的方法。这里，传感器包括用来感应物理属性的感应部分；连接器部分，其用来电气连接感应部分和传感器外部的外电路；用来容纳感应部分的传感器壳体；及用来容纳连接器部分的连接器壳体。方法包括以下步骤用第一树脂模塑感应部分，以便形成感应器壳体；及用第二树脂模塑连接器部分，以便形成连接器壳体。传感器壳体的预定部分暴露在连接器壳体外部，而传感器壳体的其他部分用连接器壳体覆盖。
在用上述方法制造的传感器中，传感器壳体的预定部分暴露在连接器壳体的外部。因此，感应部分通过传感器壳体的该部分检测物理属性，以便改善传感器的响应和/或灵敏度。此外，不需要使传感器壳体和连接器壳体之间密封的作为密封物的密封材料，从而限制传感器制造成本的增加。
优选地，第一和第二树脂均是热塑树脂。因此，两个热塑树脂在再次模塑处理中通过加热模塑在一起，以便在传感器壳体和连接器壳体之间不形成间隙。这样，该结构可以防止湿气渗入传感器中。
优选地，第一树脂的物理属性与第二树脂的物理属性不同，第一树脂设置有高的流动性，第二树脂设置有高的机械强度。
参考附图，本发明的以上和其他目的、特征及优点将变得更明显，其中图1是根据本发明优选实施例的传感器的示意性截面视图；图2是根据现有技术的传感器的示意性截面视图。
具体实施例方式
图1示出根据本发明优选实施例的传感器S1。传感器S1感应诸如温度、磁场、加速度和角速度等物理量。
传感器S1安装在附加装置K1中，以便传感器S1通过附加装置K1感应温度或磁场，或感应作用在附加装置K1上的加速度或角速度。传感器S1包括感应部分10和连接器部分21。感应部分10包括用来感应物理量和根据感应到的物理量输出传感器信号的感应元件11以及用来处理来自感应元件11的传感器信号的电路12。
例如，在温度传感器的情况下，感应元件11是热敏电阻；在磁性传感器的情况下，感应元件11是磁阻装置；或在加速度传感器和角度速度传感器的情况下，感应元件11是具有可移动部分的传感器。这里，传感器中的可移动部分根据加速度或角速度移动。
此外，用来处理传感器信号的电路12可以集成在感应元件11中。在这种情况下，感应部分10可以不具有电路12。在感应部分10中，感应元件11和电路12通过连接方法(bonding method)及类似方法安装在引线框13中。引线框13由铜(Cu)或42合金制成。感应元件11、电路12和引线框13通过诸如金(Au)或铝(Al)等导线14电气连接在一起。
这样，感应元件11和电路12安装在引线框13上，并通过导线14连接在一起，然后用传感器壳体15覆盖它们，以便用作为树脂模型的热塑树脂密封它们。由此，具有感应元件11和电路12的感应部分10容纳在传感器壳体15中。
连接器部分21一体结合并直接连接至感应部分10。连接器部分21在感应部分10与传感器外部的外部电路之间提供用来连通电信号的电连接。连接器部分21包括由诸如黄铜等导电材料制成的端子20。端子20在感应部分10一侧上的一个末端是连接部分20a，该连接部分20a直接连接至感应部分10。端子20的连接部分20a与引线框13从感应部分10中的传感器壳体15凸起的一个末端通过软焊(soldering)或焊接(welding)连接在一起。
这里，连接部分20a和引线框13的一个末端通过软焊或焊接的一点连接(one point bonding)电气和机械连接在一起。此外，连接部分20a和引线框13的一个末端可以通过夹压和软焊或夹压和焊接的两点连接连接在一起，以便由两个连接点分别提供机械连接和电气连接。
虽然端子20和引线框13通过上述的连接而连接，但端子20和引线框13也可以集成，以便它们由一个部分构成。
这样，感应部分10、连接器部分21和传感器壳体15容纳在作为连接器壳体的壳体30中。壳体30由热塑树脂制成。除了感应元件11的一部分，即感应元件11暴露在壳体30外的一部分以外，传感器壳体15由壳体30覆盖。壳体30包括用来将传感器S1安装在附加装置K1上的凸缘31。如图1所示，壳体30插入在附加装置K1的槽口K2中。例如，凸缘31具有螺纹孔31a，以便传感器S1通过穿过凸缘31的螺纹孔31a和附加装置K1的螺纹孔K3的螺钉旋接在附加装置K1上。
端子20相对连接部分20a的另一末端20b凸起在形成在壳体30中的开口部分30a的内部空间中。端子20的另一个末端20b和开口部分30a集成在一起，以便形成插入连接器。插入连接器可连接至传感器外部的外部电路(未示出)和类似物上。
此外，壳体30的凸缘31的尺寸、形状、连接方向和数量可以根据传感器S1的类型和形状改变。此外，壳体30可以无需使用凸缘31。例如，在这种情况下，作为附件的其他部分将壳体30固定在附加装置K1上。此外，可以将使附加装置K1的槽口K2与壳体30之间密封的O形圈插入其间。此外，槽口K2的内表面和对应槽口K2的内表面的壳体30的外表面均可以螺纹切削，以便壳体30直接与槽口K2旋合。
在传感器S1中，从感应元件11中输出的传感器信号在电路12中进行处理。然后，传感器信号通过端子20从引线框13输出至外部电路。
传感器S1的制造如下。例如，感应元件11和电路12安装在引线框13上。然后，感应元件11和电路12通过导线连接方法电气连接在一起。端子20的连接部分20a和引线框13的一个末端连接在一起。
这样，感应部分10和连接器部分21集成，然后使用第一热塑材料将它们初次模塑，以便形成传感器壳体15。接着，使用第二热塑材料将它们再次模塑，以便形成作为连接器壳体的壳体30。结果，完成传感器S1。
在该实施例中，传感器壳体15和壳体30均由热塑树脂制成。所以，在使用第一热塑树脂初次模塑传感器壳体15之后，使用第二热塑树脂再次模塑壳体30，以便使第一热塑树脂与第二热塑树脂在再次模塑处理中通过加热熔化并模塑在一起。这样，在传感器壳体15和壳体30之间不会形成间隙。
因此，传感器壳体15的外圆周不需要完全被壳体30覆盖，以便传感器壳体15的一部分，即暴露部分15a暴露在壳体30外。
通过形成传感器壳体15的暴露部分15a，壳体30和传感器壳体15之间的边界也暴露在外部。然而，构成壳体30和传感器壳体15的第一和第二热塑树脂均被模塑和集成，以便在其间没有间隙形成。因此，壳体30和传感器壳体15之间的边界也可以没有间隙。这样，可以确保传感器S1的防湿性，以便保证没有湿气渗入传感器S1中。此外，不需要使传感器15和壳体30之间密封的作为密封物的密封材料，以便限制传感器S1制造成本的增加。
此外，通过形成传感器壳体15的暴露部分15a，感应元件11和作为感应目标的外部环境之间的距离变小，以便提高传感器S1的响应和灵敏度。
在该实施例中，构成传感器壳体15和壳体30的第一和第二热塑树脂是聚亚苯基硫化物(即，PPS)和类似物。虽然构成传感器壳体15的第一热塑树脂几乎与壳体30的热塑树脂一样，但通过调整热塑树脂的添加剂，传感器壳体15的第一热塑树脂的物理属性不同于壳体30的热塑树脂属性。这是由于以下原因。
作为第一树脂模型的传感器壳体15的第一热塑树脂需要具有高的流动性，以便防止感应部分10中的导线14和类似物断路。然而，作为第二树脂模型的壳体30的第二热塑树脂需要具有高的机械强度，因为壳体30设置在传感器S1的外圆周。
例如，假设第一和第二热塑树脂由PPS形成，第一热塑树脂具有诸如沿流动方向的热膨胀线性系数为2.1、沿与流动方向垂直的方向的热膨胀线性系数为2.0及在熔化状态下粘度(即旋转粘度)系数为49Pa/sec等的物理属性。此外，第一热塑树脂可以具有诸如沿流动方向的热膨胀线性系数为5.5、沿与流动方向垂直的方向的热膨胀线性系数为5.6及在熔化状态下粘度系数为46Pa/sec等其他物理属性。
另一方面，第二热塑树脂具有诸如沿流动方向的热膨胀线性系数为1.7、沿与流动方向垂直的方向的热膨胀线性系数为6.2及在熔化状态下粘度系数为几百Pa/sec等的物理属性。
假设用传感器壳体15模塑感应部分10和端子20，以便使它们预先集成为一个部分，然后所述一个部分插入也是预先形成的壳体30中，在传感器壳体15和壳体30之间形成间隙。这与根据现有技术的传感器相同。此外，当壳体30或所述一个部分具有底切口(undercut)，即不规则时，所述一个部分不能插入壳体30中。
然而，在本实施例中，在初次模塑传感器壳体15之后，再次模塑作为连接器壳体的壳体30。因此，第一和第二热塑树脂在再次模塑处理中通过加热模塑在一起，以便不形成间隙。此外，即使在传感器壳体15和/或壳体30具有底切口时，也可以模塑传感器壳体15，即传感器壳体15可以容纳在壳体30中。
可以理解，在由所附权利要求所限定的本发明范围内所进行的改变和改进。
权利要求
1.一种传感器，包括用来感应物理量的感应部分(10)；连接器部分(21)，其与所述感应部分(10)集成，用来电气连接所述感应部分(10)和所述传感器之外的外部电路；用来容纳所述感应部分(10)的传感器壳体(15)；及用来容纳连接器部分(21)的连接器壳体(30)，其中，所述传感器壳体(15)和所述连接器壳体(30)均由热塑树脂制成，其中，所述传感器壳体(15)具有暴露在所述传感器壳体(30)外部的预定部分(15a)，及其中，所述传感器壳体(15)的其他部分由所述连接器壳体(30)覆盖。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述感应部分(10)包括感应元件(11)和用来处理从所述感应元件(11)输出的信号的电路(12)，及其中，通过构成所述传感器壳体(15)的热塑树脂模塑所述感应元件(11)和所述电路(12)。
3.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述传感器壳体(15)初次模塑所述感应部分(10)，及其中，所述连接器壳体(30)再次模塑所述传感器壳体(15)除暴露在所述连接器壳体(30)外部的所述传感器壳体(15)的预定部分(15a)之外的部分。
4.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述传感器壳体(15)由第一热塑树脂制成，及其中，所述连接器壳体(30)由第二热塑树脂制成。
5.根据权利要求4所述的传感器，其中，所述第一热塑树脂的物理属性不同于所述第二热塑树脂的物理属性，及其中，所述第一热塑树脂设置有高的流动性，而所述第二热塑树脂设置有高的机械强度。
6.根据权利要求4所述的传感器，其中，所述第一热塑树脂具有诸如沿流动方向的热膨胀线性系数在2.1与5.5之间、沿与所述流动方向垂直的方向的热膨胀线性系数在2.0与5.6之间以及在熔化状态下粘度系数在46Pa/sec与49Pa/sec之间等物理属性。
7.根据权利要求6所述的传感器，其中，所述第二热塑树脂具有诸如沿流动方向的热膨胀线性系数为1.7、沿与所述流动方向垂直的方向的热膨胀线性系数为6.2以及在熔化状态下粘度系数在100Pa/sec与1000Pa/sec之间等物理属性。
8.根据权利要求4所述的传感器，其中，所述第一和第二热塑树脂是聚亚苯基硫化物，其中，所述第一热塑树脂包含有添加剂，以便使所述第一热塑树脂具有高的流动性，及其中，所述第二热塑树脂包含有另外的添加剂，以便使所述第二热塑树脂具有高的机械强度。
9.一种形成传感器(S1)的方法，其中所述传感器包括用来感应物理属性的感应部分(10)；连接器部分(21)，其用来电气连接所述感应部分(10)和所述传感器(S1)外部的外部电路；用来容纳所述感应部分(10)的传感器壳体(15)；及用来容纳所述连接器部分(21)的连接器壳体(30)，所述方法包括步骤用第一树脂模塑所述感应部分(10)，以便形成所述感应器壳体(15)；及用第二树脂模塑所述连接器部分(21)，以便形成所述连接器壳体(30)，其中，所述传感器壳体(15)的预定部分(15a)暴露在所述连接器壳体(30)外部，而所述连接壳体(15)的其他部分用所述连接器壳体(30)覆盖。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一和第二树脂均是热塑树脂。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一树脂的物理属性与所述第二树脂的物理属性不同，及其中，所述第一树脂设置有高的流动性，所述第二树脂设置有高的机械强度。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一热塑树脂具有诸如沿流动方向的热膨胀线性系数在2.1与5.5之间、沿与所述流动方向垂直的方向的热膨胀线性系数在2.0与5.6之间以及在熔化状态下粘度系数在46Pa/sec与49Pa/sec之间等物理属性。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二热塑树脂具有诸如沿流动方向的热膨胀线性系数为1.7、沿与所述流动方向垂直的方向的热膨胀线性系数为6.2以及在熔化状态下粘度系数在100Pa/sec与1000Pa/sec之间等物理属性。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一和第二树脂均是聚亚苯基硫化物，其中，用所述第一树脂模塑感应部分(10)的步骤进一步包括步骤在所述第一树脂中添加添加剂，以便使所述第一树脂具有高的流动性，及其中，用所述第二树脂模塑连接器部分(21)的步骤进一步包括步骤在所述第二树脂中添加另外的添加剂，以便使所述第二树脂具有高的机械强度。
全文摘要
本申请公开了一种传感器(S1)，包括用来感应物理量的感应部分(10)；连接器部分(21)，其与所述感应部分(10)集成，用来电气连接所述感应部分(10)和所述传感器之外的外部电路；用来容纳所述感应部分(10)的传感器壳体(15)；及用来容纳连接器部分(21)的连接器壳体(30)。所述传感器壳体(15)和所述连接器壳体(30)均由热塑树脂制成。所述传感器壳体(15)具有暴露在所述传感器壳体(30)外部的预定部分(15a)。所述传感器壳体(15)的其他部分由所述连接器壳体(30)覆盖。
文档编号B29C70/72GK1508516SQ0315250
公开日2004年6月30日 申请日期2003年8月1日 优先权日2002年12月18日
发明者德永正寿, 牧野泰明, 明 申请人:株式会社电装