JP2004163321A - 圧力センサおよび圧力センサにおける端子接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクトピンとリードピンとの間を電気的に接続するにあたり、薄いフレキシブルなプリント基板を使用した場合のように、変形や溶接不良を発生する虞が少なく、しかも位置合わせに治具を必要とせず、さらには自動溶接を行い易い、圧力センサおよび圧力センサにおける端子接続方法を提供する。
【解決手段】コンタクトピン５６の端部とリードピン６２の端部とを同一直線上で突き当てるとともに、この突き当てられた部分をレーザースポット溶接により直接接続するようにした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサおよび圧力センサにおける端子接続方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体圧力センサは、測定流体が腐食性流体の場合は、図６に示したように、金属ダイヤフラム方式が採用されている。
例えば、この圧力センサ２は、黄銅などから形成された継手４と、継手４の内部に収容されるセンサモジュール６と、継手４の開口縁部８がカシメられることにより継手４からの抜けが防止されるとともに継手４に一体化されるコネクタハウジング１０とから構成されている。
【０００３】
内部に収容されたセンサモジュール６は、中央開口１２が形成された略円柱状のセンサハウジング１４と、該センサハウジング１４の中央開口１２に装填されたハーメチックガラス１８と、このハーメチックガラス１８に貫通状態で埋設されたリードピン２０ならびにオイル充填用パイプ２２と、ハーメチックガラス１８に接着剤で固定されたセンサチップ２４と、金属ダイヤフラム２６と、多数の孔が形成された保護カバー２８とを有しており、ハーメチックガラス１８と金属ダイヤフラム２６との間には、シリコンオイルなどの圧力伝達媒体が充填される液封室３０が画成されている。
【０００４】
コネクタハウジング１０には、外部接続用の複数のコンタクトピン３２がインサート成形により一体化されている。
そして、このような圧力センサ２では、コネクタハウジング１０に例えば、インサート成形されたコンタクトピン３２と、センサハウジング１４から突出されたリードピン２０との間は、フレキシブルなプリント基板３４を介して接続されている。
【０００５】
このような圧力センサ２では、コネクタハウジング１０の図示上方の開口部にケーブル付きの外部コネクタが挿入されると、外部コネクタの端子がコンタクトピン３２に接続される。そして、センサモジュール６の出力は、リードピン２０、プリント基板３４、コンタクトピン３２、外部コネクタの端子、ケーブルを介して外部に出力される。（例えば、特許文献１参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１１６６４３号公報（第２−４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようにフレキシブルなプリント基板３４を用いて、リードピン２０とコンタクトピン３２との間を接続するには、図７に示したように、コンタクトピン３２の先端部にプリント基板３４の一端部を当接させ、この状態からコンタクトピン３２にレーザー光Ａを照射するとともに、リードピン２０の先端部にプリント基板３４の他方の端部を当接させ、この状態からレーザー光Ｂを照射することにより、コンタクトピン３２とリードピン２０との間を接続していた。
【０００８】
ここで、フレキシブルなプリント基板３４は、自由に折り曲げることができるように、通常０．１ｍｍ程度の薄いニッケル板から形成されている。
したがって、レーザー光Ａ，Ｂによりスポット溶接を確実に行なうには、コンタクトピン３２とプリント基板３４との間、またリードピン２０とプリント基板３４との間を隙間なく密着させる必要がある。
【０００９】
しかしながら、プリント基板３４は柔らかく、変形し易いため、これらのピン２０，３２の先端にプリント基板３４を確実に密着させることは困難で、結果として、溶接不良を発生する虞れがあった。また、図６、図７に示したように、特に、リードピン２０の先端部にプリント基板３４を重ね合わせてレーザー光Ｂで溶接する場合には、リードピン２０の先端部を作業者が目視で確認することができないことから、この作業を行なうには、位置合わせ用に治具が必要であった。このため、自動溶接を行なうことが困難であった。
【００１０】
本発明は、上記実状に鑑み、コンタクトピンとリードピンとの間を電気的に接続するにあたり、薄いフレキシブルなプリント基板を使用した場合のように、変形や溶接不良を発生する虞が少なく、しかも位置合わせに特別な治具を必要とせず、さらには自動溶接を行い易い、圧力センサおよび圧力センサにおける端子接続方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る圧力センサは、
センサエレメントから突出された複数のリードピンと、外部接続用の複数のコンタクトピンとの間を互いに略同一直線上で突き当てるとともに、突き当てられた部分を溶接することにより、これらリードピンとコンタクトピンとを、直接接続したことを特徴としている。
【００１２】
ここで、前記コンタクトピンには、外部接続用の本体部と溶接用軸部とが備えられており、当該溶接用軸部の端面と前記リードピンの端面とが溶接されることが好ましい。
係る構成による本発明によれば、コンタクトピンとリードピンとの間に肉厚の薄いフレキシブルなプリント基板を使用しないで、互いの端面を直線状に突き当てて直接溶接するようにしているため、溶接の具合を目視で確認することができる。また、溶接の作業性も容易である。
【００１３】
また、前記溶接が、レーザースポット溶接で行なわれていることが好ましい。
このような構成であれば、自動溶接を行なうことができるとともに、溶接部の接続を確実に行なうことができる。
さらに、本発明では、前記リードピンの断面形状は、円または角であることが好ましい。
【００１４】
また、前記コンタクトピンの断面形状は、円または角であることが好ましい。
このような構成であれば、溶接面積を大きく確保することができる。
さらに、前記センサエレメントから突出された複数のリードピンと、外部接続用の複数のコンタクトピンとの間に、絶縁体からなるホルダーが介在され、該ホルダーには、前記コンタクトピンに形成された直線状の保持部が挿入される開口と、前記リードピンが挿入される孔とが形成されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記ホルダーには、切欠部が形成され、この切欠部において、前記コンタクトピンの溶接用軸部の端面と前記リードピンの端面とが軸方向に突き合わされていることが好ましい。
このような構成であれば、ホルダーによりコンタクトピンの位置決めを行なうことができるとともに、溶接を容易に行なうことができる。
【００１６】
また、前記コンタクトピンは、前記外部接続用の本体部から略水平方向に延出された肩部が、前記ホルダーの天面に当接されていることが好ましい。
このような構成であれば、コンタクトピンの挿入深さを略一定にすることができるので、コンタクトピンの高さ方向の位置決めを容易に行なうことができる。
本発明に係る圧力センサにおける端子接続方法は、センサエレメントから突出された複数のリードピンと、外部接続用の複数のコンタクトピンとの間を互いに略同一直線上で突き当てるとともに、突き当てられた部分を溶接することにより、これらリードピンとコンタクトピンとを、直接接続したことを特徴としている。
【００１７】
係る方法によれば、コンタクトピンとリードピンとの間に肉厚の薄いフレキシブルなプリント基板を使用しないで、互いの端面を突き当てて直接溶接するようにしているため、溶接の具合を目視で確認することができる。また、溶接の作業性も向上する。
ここで、前記溶接が、レーザースポット溶接で行なわれていることが好ましい。
【００１８】
このような方法であれば、自動溶接を行うことができるとともに、溶接部の接続を確実に行なうことができる。
また、前記リードピンの断面形状は、円または角であることが好ましい。
さらに、前記コンタクトピンの断面形状は、円または角であることが好ましい。
【００１９】
このような構成であれば、溶接面積を大きく確保することができる。
また、前記リードピンと前記コンタクトピンとの間に絶縁体からなるホルダーが介在され、該ホルダーにより、前記コンタクトピンが自立可能に、かつ、前記コンタクトピンと前記リードピンとの間が位置合わせ可能に支持されていることが好ましい。
【００２０】
また、前記ホルダーには、切欠部が形成され、この切欠部において、前記コンタクトピンの溶接用軸部の端面と前記リードピンの端面とが軸方向に突き合わされていることが好ましい。
このような構成であれば、ホルダーの切欠部により溶接を行なうことができるので、溶接の作業性を向上させることができる
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施例に係る端子接続方法で接続された圧力サンセの断面図である。図２はその圧力センサに組み込まれているセンサエレメントの斜視図で、図３は図２に示したセンサエレメントの分解斜視図である。
【００２２】
この圧力センサ４０は、黄銅などの金属から形成された継手４２と、継手４２内に収容されたセンサエレメント４４と、などから形成されたコネクタハウジング４６とからなるもので、コネクタハウジング４６は、継手４２の開口縁部４８がカシメられることにより、継手４２からの抜けが防止されている。
【００２３】
センサエレメント４４は、図２および図３に示したように、略円筒状で金属から形成されたセンサハウジング５０と、このセンサハウジング５０の中央開口５８内に装填されたハーメチックガラス６０により移動不能に固着された複数のリードピン６２およびオイル充填用パイプ６４と、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの絶縁体により略凸状に形成されたホルダー５４と、外部接続用の複数のコンタクトピン５６と、から構成されている。なお、これら３本のコンタクトピン５６は、それぞれ電源、出力、グラウンドとして機能するもので、黄銅又はりん青銅などから形成されている。また、上記リードピンは、Ｆｅ−Ｎｉ合金から形成されている。
【００２４】
一方、センサエレメント４４の下方側には、金属ダイヤフラム７２と保護カバー７４とが装着される。そして、オイル充填用パイプ６４を介してシリコンオイルなどが注入された後、オイル充填用パイプ６４の先端部開口が封止される。
略凸状に形成されたホルダー５４の外周部には、上記したリードピン６２を挿入するための複数個（実施例では８個）の孔６６が形成されている。さらに、孔６６で囲まれた内方域に、断面矩形状の開口６８が、実施例では３個形成されている。
【００２５】
加えて、ホルダー５４には、矩形状の開口６８に隣接して、切欠部７０が形成されている。ホルダー５４に、このような切欠部７０が形成されることにより、３本のリードピン６２をそれぞれ差し込むための３つの孔６６’が、ホルダー５４の一段低い位置に露出されている。
なお、上記実施例では、コンタクトピン５６が３本具備され、リードピン６２が８本具備されているが、本発明はこれに限定されない。また、この実施例において、３本のリードピン６２は、それぞれ対応するコンタクトピン５６に接続されるが、残り５本のリードピン６２は、どこにも接続されずに、孔６６内でホルダー５４の位置決め用として機能する。
【００２６】
３本のコンタクトピン５６の形状は、配置される位置により、若干の差異はあるものの、略同形状に形成されている。
すなわち、コンタクトピン５６は、図４に示したように、断面略矩形の板材をプレスで打ち抜いて形成されている。そして、コンタクトピン５６は、外部接続用の本体部５６ａと、この本体部５６ａの下方に略直線状に垂下した保持部５６ｂと、本体部５６ａから略水平方向に延出された肩部５６ｃと、肩部５６ｃの先端部から下方に延出された溶接用軸部５６ｄとを有している。また、本体部５６ａの下端部と肩部５６ｃとの連結部分は、やや湾曲して形成されている。
【００２７】
なお、上記実施例では、コンタクトピン５６は、ホルダー５４の矩形状の開口６８に対し、直線状の保持部５６ｂが上方から挿入されているが、ホルダー５４とコンタクトピン５６とをインサート成形で一体化することもでき、実施例に何ら限定されない。さらに、上記実施例では、ホルダー５４の外周部の一部に、所定形状の切欠部７０を設けたが、この切欠部７０は全周に形成されていても良い。
【００２８】
以下に、圧力センサ４０の組み付けならびに端子接続方法について説明する。
先ず、ホルダー５４に形成された矩形状の開口６８に、コンタクトピン５６の保持部５６ｂを挿入して、コンタクトピン５６をホルダー５４上で自立させる。このとき、コンタクトピン５６の溶接用軸部５６ｄは、切欠部７０内に配置され、軸部５６ｄの下端部は、孔６０’の開口に臨むように配置される。さらに、コンタクトピン５６の水平方向に延びる肩部５６ｃは、ホルダー５４の天面に当接され、これにより、コンタクトピン５６の深さ方向の位置決めがなされる。すなわち、コンタクトピン５６に、水平方向の肩部５６ｃを設けることにより、３本のコンタクトピン５６の挿入深さを略一定にすることができ、これにより、３本のコンタクトピン５６の頂部を揃えることができる。
【００２９】
次いで、コンタクトピン５６を立設したホルダー５４の底面側を、センサハウジング５０の上方側に配置し、センサハウジング５０から突出されたリードピン６２の先端部を、ホルダー５４の下面に開口した８個の孔６６内に挿入する。
すると、ホルダー５４は、８本のリードピン６２により、回動不能に位置決めされるとともに、切欠部７０内に配置された３本のリードピン６２の先端部と、コンタクトピン５６の先端部とが、略同一直線状で突き当てられる。すなわち、図２の状態となる。
【００３０】
なお、この実施例では、リードピン６２は、円周上等間隔で配置されている。したがって、ホルダー５４をセンサハウジング５０上に装着した後、レーザー溶接機から、定まった回転角でレーザー光を３回照射することにより、リードピン６２とコンタクトピン５６との突合せ部の溶接を行なうことができる。したがって、自動化が達成できる。
【００３１】
このようにして、リードピン６２とコンタクトピン５６との突き当てられた部分が溶接されたら、Ｏリング７８とともに、継手４２内に組み込む。さらに、上方からコネクタハウジング４６を装着し、継手４２の開口縁部４８をコネクタハウジング４６にカシメることにより、センサエレメント４４が位置決め固定されるとともに、コネクタハウジング４６の抜けが防止される。
【００３２】
そして、最後に、コネクタハウジング４６の凹所内に形成されたポッティング剤注入孔８０よりエポキシ樹脂などのポッティング剤８２を注入することにより組み付けが完了する。
このように、本実施例による端子接続方法では、リードピン６２とコンタクトピン５６との接続に、従来のように、フレキシブルなプリント基板を用いずに、リードピン６２とコンタクトピン５６との間を互いに略同一直線上で突き当てるとともに、その突き当てられた部分を溶接することにより、直接接続しているので、脆弱な部分が形成されない。また、互いに突き合わされた溶接部の周囲は、エポキシ樹脂などで覆われているので、溶接した部分を保護することができる。さらに、レーザー光Ｃにより突合せ部をスポット溶接を行なう場合には、図５に示したように、リードピン６２の側方から行なうので、溶接が確実に行なわれたか否かを直接目視により、確認することができる。また、位置合わせに治具なども必要でない。
【００３３】
さらに、溶接は１回の照射を行なうことにより、各リードピン６２とコンタクトピン５６とを接続する事が出来るので、プリント基板を用いた場合のように両端部に分けて溶接する必要がない。したがって、溶接箇所を半分にすることができ、作業工数を少なくすることができる。
よって、コストダウンが図れる。
【００３４】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されない。
例えば、上記実施例では、コンタクトピン５６の溶接用軸部５６ｄは断面角形に形成されているが、この軸部５６ｄは、円形にすることもできる。同じく、リードピン６２の断面形状も角に限定されず、円であっても良い。このように溶接部の突合せ部が円または角であれば、溶接面積を大きく確保することができる。また、円あるいは角のいずれであれ、最頂部は平坦に形成されていることが好ましい。
【００３５】
また、コンタクトピン５６の全体の形状は、実施例に何ら限定されない。
さらに、上記実施例では、８本のリードピン６２のうち、コンタクトピン５６と接続する３本のリードピン６２は、互いに隣接するものを選択しているが、例えば、８本あるうちの１本おきのリードピン６２を選択してコンタクトピン５６に、接続することもできる。
【００３６】
また、上記実施例では、コンタクトピン５６が三角形を形成するように千鳥状に配置されているが、コンタクトピン５６を、直線状に３つ並ぶように配置することもできる。
このような場合には、ホルダー５４上で３本のコンタクトピン５６が交差して接触することがないようにする必要があるが、この接触を避けるには、水平方向に延びる肩部５６ｃに相当する部分で、一度上方に屈曲させ、その後、再び下方に下げるようにすれば、その高さ方向の段差により、接触を避けることができる。このように、高さ方向に、いわゆる階層を設ければ、コンタクトピン５６をいずれの位置にあるリードピン６２であっても接続することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る圧力センサおよび圧力センサにおける端子接続方法によれば、リードピンとコンタクトピンとを接続するにあたり、薄くて変形し易いプリント基板を使用しないで、硬くて強度的にも強いリードピンとコンタクトピンとの端部同士を溶接により、直接接続するようにしているので、溶接部が変形することはない。さらに、レーザー光を側方から照射するので、溶接状態を確認することができる。また、溶接部の位置合わせに、特に、治具が必要でないので組立装置を簡素化することができる。また、溶接状態を安定化することもできる。
【００３８】
さらに、溶接箇所は１つのピン同士の溶接に対し、各一回レーザースポット溶接を行なえば良いので、作業工数を減らすことができ、コストダウンにも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例に係る圧力センサの断面図である。
【図２】図２は図１の圧力センサに組み込まれたセンサエレメントの斜視図である。
【図３】図３は図２に示したセンサエレメントの分解斜視図である。
【図４】図４は図２のセンサエレメントで採用されたコンタクトピンの斜視図である。
【図５】図５はリードピンとコンタクトピンとの溶接部の拡大図である。
【図６】図６は従来の圧力センサの断面図である。
【図７】図７は従来の圧力センサにおける端子結合方法を示した概略図である。
【符号の説明】
４０ 圧力センサ
４２ 継手
４４ センサエレメント
４６ コネクタハウジング
４８ 開口縁部
５０ ハウジング
５４ ホルダー
５６ コンタクトピン
５６ａ 本体部
５６ｂ 保持部
５６ｃ 肩部
５６ｄ 溶接用軸部
５６ コンタクトピン
５８ 中央開口
６０ ハーメチックガラス
６６ 孔
６２ リードピン
６４ オイル充填用パイプ
６８ 開口
７０ 切欠部
７２ 金属ダイヤフラム
７４ 保護カバー
Ａ，Ｂ，Ｃ レーザー光

Claims (14)

1. センサエレメントから突出された複数のリードピンと、外部接続用の複数のコンタクトピンとの間を互いに略同一直線上で突き当てるとともに、突き当てられた部分を溶接することにより、これらリードピンとコンタクトピンとを、直接接続したことを特徴とする圧力センサ。
2. 前記コンタクトピンには、外部接続用の本体部と溶接用軸部とが備えられており、当該溶接用軸部の端面と前記リードピンの端面とが溶接されることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記溶接が、レーザースポット溶接で行なわれていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
4. 前記リードピンの断面形状は、円または角であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧力センサ。
5. 前記コンタクトピンの断面形状は、円または角であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧力センサ。
6. 前記センサエレメントから突出された複数のリードピンと、外部接続用の複数のコンタクトピンとの間に、絶縁体からなるホルダーが介在され、該ホルダーには、前記コンタクトピンに形成された直線状の保持部が挿入される開口と、前記リードピンが挿入される孔とが形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧力センサ。
7. 前記ホルダーには、切欠部が形成され、この切欠部において、前記コンタクトピンの溶接用軸部の端面と前記リードピンの端面とが軸方向に突き合わされていることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ。
8. 前記コンタクトピンは、前記外部接続用の本体部から略水平方向に延出された肩部が、前記ホルダーの天面に当接されていることを特徴とする請求項６または７に記載の圧力センサ。
9. センサエレメントから突出された複数のリードピンと、外部接続用の複数のコンタクトピンとの間を互いに略同一直線上で突き当てるとともに、突き当てられた部分を溶接することにより、これらリードピンとコンタクトピンとを、直接接続したことを特徴とする圧力センサにおける端子接続方法。
10. 前記溶接が、レーザースポット溶接で行なわれていることを特徴とする請求項９に記載の圧力センサにおける端子接続方法。
11. 前記リードピンの断面形状は、円または角であることを特徴とする請求項９または１０に記載の圧力センサにおける端子接続方法。
12. 前記コンタクトピンの断面形状は、円または角であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の圧力センサにおける端子接続方法。
13. 前記リードピンと前記コンタクトピンとの間に絶縁体からなるホルダーが介在され、該ホルダーにより、前記コンタクトピンが自立可能に、かつ、前記コンタクトピンと前記リードピンとの間が位置合わせ可能に支持されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の圧力センサにおける端子接続方法。
14. 前記ホルダーには、切欠部が形成され、この切欠部において、前記コンタクトピンの溶接用軸部の端面と前記リードピンの端面とが軸方向に突き合わされていることを特徴とする請求項１３に記載の圧力センサにおける端子接続方法。

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