JP2005086136A

JP2005086136A - 基板固定構造及び該基板固定構造を備える回転センサ

Info

Publication number: JP2005086136A
Application number: JP2003319429A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kurihara; 聡栗原
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】
溶着ピンの基端部での折損を防止し、基板の小型化を図ることのできる基板固定構造の提供。
【解決手段】
本発明の基板固定構造は、上壁（底壁）１８ａを有する台座部１８と、上壁１８ａから突出する溶着ピン１９と、を有する。また、溶着ピン１９は、滑らかに拡開する基端部１９ａを備えている。そして、上壁１８ａは、基板１２と当接する平面部１８ｂと、基端部１９ａの周囲に設けられた凹部１８ｃと、を備えている。更に、基板１２に半田付けされるＩＣ端子１３ａ、１３ａ・・とコネクタ端子１６、１６・・との間に、挿通孔１２ｃが位置している。また、挿通孔１２ｃの周囲には微細な凹凸からなる粗面部１２ｄが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板固定構造及び該基板固定構造を備える回転センサに関するものである。

従来から、ホール素子を利用した回転センサとして、図３に示すような回転センサ５０が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この回転センサ５０は、例えば内燃機関に使用され、クランク角及びカム角の位置検出等を行うことができる。

回転センサ５０は、電子部品５１ａ、５１ａが実装された基板５１と、基板５１が配設された架台部５２と、架台部５２と一体に形成されたコネクタハウジング５３と、コネクタハウジング５３内に配設された端子５４と、基板５１を覆うように設けられた樹脂カバー５５と、を備えている。

更に、回転センサ５０は、基板５１のパターン（図示せず）に半田によって接続されたホールＩＣ５６と、ホールＩＣ５６の近傍に配設されたマグネット５７と、を備えている。

そして、回転センサ５０は、回転体５８の突起部５８ａがホールＩＣの近傍を通過したときの出力電圧の信号変化に基づき、クランク角等の位置検出ができるようになっている。

この回転センサ５０では、ホールＩＣ５６の出力信号に基づき検出を行うため、ホールＩＣ５６やマグネット５７の相対位置に正確さが要求される。また、製造した後の使用時においても、位置ずれが起こると検出誤差を生じてしまう。

このため、基板５１、ホールＩＣ５６、及びマグネット５７は、架台部５２に対して位置決めされており、これにより、それぞれの相対位置が変化しないような構成となっている。

このような回転センサ５０に用いられる基板固定構造としては、例えば、図４に示すような基板固定構造が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

この基板固定構造は、架台部としてのインクタンク６１に基板６２を固定するためのものであり、インクタンク６１には、その上面６１ａから上方に突出した溶着ピン６１ｂが設けられている。

図４（Ａ）に示したように、溶着ピン６１ｂは、ほぼ真直に延びた円柱形状となっており、その先端は半球状に形成されている。また、溶着ピン６１ｂは、熱可塑性樹脂から形成されている。

他方、基板６２には、溶着ピン６１ｂを挿入するための挿通孔６２ａが所定の位置に設けられている。

このような基板固定構造では、まず、溶着ピン６１ｂを挿通孔６２ａに挿入し、基板６２を上面６１ａに当接させる。そして、基板６２より上方に突出した溶着ピン６１ｂの先端部６１ｃを、図４（Ｂ）に示したように溶融させ固化させることにより基板６２を固定していた。より具体的には、加熱したヒータ６３を先端部６１ｃに押し当て、熱と加圧力により先端部６１ｃを溶融させて基板６２と溶着ピン６１ｂとを溶着していた。なお、ヒータ６３を用いずに、振動及び加圧力により溶着することもあった。
特開平１１−１４３０４号公報（第２−３頁、図１）特開平０７−３０４１８１号公報（第３−５頁、図２、図１２）

しかしながら、特許文献２に記載された従来の基板固定構造では、強度が高くない樹脂製の溶着ピン６１ｂを用いているため、溶着ピン６１ｂを挿通孔６２ａに挿入する際や、溶着ピン６１ｂを挿通孔６２ａに挿入した後に基板６２に衝撃力等が加わった際等に、溶着ピン６１ｂの基端６１ｄから折損してしまう虞がある、という問題があった。

特に、特許文献１に記載された回転センサ５０では一般に小型化が要求され、基板５１の面積を小さくする必要がある。このような場合には、溶着ピンを細くして固定のためのスペースを低減しなければならないが、特許文献２に記載された基板固定構造によれば、溶着ピンの基端（根本）が折れやすいため溶着ピンを細くしようとしても一定の限界があった。このため、基板５１の面積を小さくできず、回転センサ５０の小型化が困難になっている、という問題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、溶着ピンの基端部での折損を防止し、該溶着ピンをより細く形成することを可能とし、これにより、基板の小型化を図ることのできる基板固定構造、及び該基板固定構造を備える回転センサの提供を目的としている。

前記課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、底壁を有する台座部と、前記底壁から突出する溶着ピンと、を有し、基板に設けられた挿通孔に前記溶着ピンを挿入して該溶着ピンの先端部を溶融させることにより前記基板を固定する基板固定構造であって、前記溶着ピンは、滑らかに拡開する基端部を備えると共に、前記底壁は、前記基板と当接する平面部と前記基端部の周囲に設けられた凹部とを備えることを特徴とする基板固定構造である。

このように構成された請求項１に記載のものでは、前記溶着ピンが滑らかに拡開する基端部を備えるため、該基端部の強度が高く、前記基端部における折損を低減させることができる。

従って、前記溶着ピンをより細く形成することが可能となり、固定のためのスペースを低減して前記基板の小型化を図ることができる。

しかも、前記底壁の凹部が前記基端部の周囲に設けられているため、前記基端部と前記挿通孔とを干渉させることなく前記基板を前記平面部に当接させることができ、前記基板のガタツキの発生を防止することができる。

また、請求項２に記載の発明は、前記基板には、複数の固定的な端子が半田付けされ、前記挿通孔が、前記複数の固定的な端子の間に位置することを特徴とする請求項１に記載の基板固定構造である。

このように構成された請求項２に記載のものでは、前記基板に複数の固定的な端子が半田付けされるため、半田付けの際、前記複数の端子の寸法誤差や半田付けの熱の影響によって、前記基板に前記複数の端子からの引張力等が作用する。

しかしながら、この基板固定構造では、前記挿通孔が前記複数の固定的な端子の間に位置するため、前記挿通孔を介して対向する前記固定的な端子の引張力等を前記溶着ピンで効率的に負担することができる。

このため、基板固定のための溶着ピンの数を削減して固定スペースを低減することができ、これにより、基板の小型化を図ることができる。

また、請求項３に記載された発明は、前記挿通孔の周囲には微細な凹凸からなる粗面部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板固定構造である。

このように構成された請求項３に記載のものでは、前記挿通孔の周囲には微細な凹凸からなる粗面部が設けられているため、前記溶着ピンを前記挿通孔に挿入して前記基板に溶着させると、前記溶着ピンが前記粗面部に堅固に固着し、より確実に前記基板を固定することができる。

また、請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板固定構造を備えることを特徴とする回転センサである。

このように構成された請求項４に記載のものでは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板固定構造を備えるため、基板を、より小型化することができる。

従って、請求項４に記載の回転センサは、小型化が可能な回転センサである。

このように、請求項１に記載発明によれば、前記溶着ピンが滑らかに拡開する基端部を備えるため、該基端部の強度が高く、前記基端部における折損を低減させることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記基板に複数の固定的な端子が半田付けされるため、半田付けの際、前記複数の端子の寸法誤差や半田付けの熱の影響によって、前記基板に前記複数の端子からの引張力等が作用する。

また、請求項３に記載された発明によれば、前記挿通孔の周囲には微細な凹凸からなる粗面部が設けられているため、前記溶着ピンを前記挿通孔に挿入して前記基板に溶着させると、前記溶着ピンが前記粗面部に堅固に固着し、より確実に前記基板を固定することができる。

また、請求項４に記載された発明によれば、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板固定構造を備えるため、基板を、より小型化することができる。

本発明の基板固定構造によれば、溶着ピンの基端部が滑らかに拡開するため、該基端部での折損を防止することができる。

そして、このように折損しにくい溶着ピンを備えている基板固定構造であれば、溶着ピンをより細く形成することができ、これにより、挿通孔を小さくして基板の小型化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、実施例に基づき説明する。

図１に示すように、本実施例の回転センサ１０は、下底（一方の底部）１１ａが開放した円筒状の樹脂カバー１１と、所定の配線パターン（図示せず）を備える基板１２と、ホール素子を備えるホールＩＣ１３と、を備えている。

また、回転センサ１０は、基板１２の近傍からコネクタ部（図示せず）に至るまで一体成形されている樹脂本体部１４を備えている。そして、この樹脂本体部１４に基板１２が配設され、これらが下底１１ａ側から樹脂カバー１１内に収容されるようになっている。更に、回転センサ１０には、下底１１ａに当接して樹脂カバー１１内を密閉するパッキン部材１５が設けられている。

ホールＩＣ１３は、制御電流を流すための入出力端子及びホール出力電圧を検知するための入出力端子からなる四本のＩＣ端子１３ａを備えている。また、ホールＩＣ１３は、カバー１１の上底（他方の底部）１１ｂの近傍に、上底１１ｂに沿うように配置されている。更に、ホールＩＣ１３は、ＩＣホルダ１４ａに保持されると共に接着剤により接着されており、これにより、ホールＩＣ１３の位置ずれを防止して検出誤差を低減するような構成となっている。

また、ＩＣ端子１３ａは、樹脂本体部１４に設けられた保持溝（図示せず）と基板１２との間に配設されており、ホールＩＣ１３がＩＣホルダ１４ａに固定されるとその移動が規制されるようになっている。すなわち、ＩＣ端子１３ａは容易に位置変形することができない固定的な端子となっている。

更に、このホールＩＣ１３の直近には図示しない永久磁石が配設されている。そして、回転体の突起部（図示せず）が上底１１ｂの近傍を通過するとホールＩＣ１３の出力電圧が変化し、この出力電圧の変化に基づき、クランク角等の位置検出ができるようになっている。

また、回転センサ１０には、前記コネクタ部から基板１２に渡って配設された三本のコネクタ端子１６が設けられている。このコネクタ端子１６は、図２に示すように、樹脂本体部１４にインサート成形されて移動が規制されている。すなわち、コネクタ端子１６は容易に位置変形することができない固定的な端子となっている。

そして、基板１２には端子挿通用の複数のスルーホールが設けられている。具体的には、ＩＣ端子１３ａが挿通される四つのスルーホール１２ａと、コネクタ端子１６が挿通される三つのスルーホール１２ｂと、が設けられている。

更に、回転センサ１０には、基板１２の移動を規制して位置ずれを防止するための溶着支持部１７が設けられている。

溶着支持部１７は、底壁としての上壁１８ａを有する台座部１８と、上壁１８ａから上方に向けて突出する溶着ピン１９と、を有している。

この台座部１８及び溶着ピン１９は、樹脂本体部１４と一体に形成され、熱可塑性樹脂からなる構成となっている。

溶着ピン１９は円柱形状となっており、台座部１８直近の基端部１９ａが台座部１８に向けて滑らかに拡開している。すなわち、溶着ピン１９の根本に位置する基端部１８は、その全周が下方に向けて末広がり形状を呈して滑らかな曲面を形成している。

また、上壁１８ａは、基板１２と当接する平面部１８ｂと、平面部１８ｂに凹設された凹部１８ｃと、を備えている。

凹部１８ｃは、基端部１９ａの周囲に溝状に設けられており、これにより、基端部１９ａが凹部１８ｃ内に位置するようになっている。すなわち、拡開する基端部１９ａは、側面視で平面部１８ｂが形成する平面より下方に位置する構成となっている。

他方、基板１２には、溶着ピン１９を挿入するための挿通孔１２ｃが設けられている。

この挿通孔１２ｃは、側面視で、複数のスルーホールの間に位置するようになっている。本実施例においては、挿通孔１２ｃが、ＩＣ端子１３ａが挿通される四つのスルーホール１２ａと、コネクタ端子１６が挿通される三つのスルーホール１２ｂと、の間に位置するようになっている。

また、図１に示したように、基板１２は、挿通孔１２ｃの周囲に設けられた粗面部１２ｄを備えている。この粗面部１２ｄは、微細な凹凸からなり、上面視で挿通孔１２ｃと同心の環状となっている。

次に、回転センサ１０の基板１２の固定方法に沿って、本発明の基板固定構造が奏する作用について説明する。

まず、基板１２の挿通孔１２ｃに溶着ピン１９を挿入すると共に、スルーホール１２ａにＩＣ端子１３ａを挿入し、スルーホール１２ｂにコネクタ端子１６を挿入する。

そして、図２に示したように、基板１２を、台座部１８の平面部１８ｂに当接させることにより、回転センサ１０の所定位置に組み付ける。

このとき、本発明の基板固定構造では、基端部１９ａの周囲に溝状の凹部１８ｃが設けられており、下方に向けて拡開する基端部１９ａが凹部１８ｃ内に位置するため、基端部１９ａと基板１２の挿通孔１２ｃとが干渉せず、基板１２と平面部１８ｂとを確実に面当たり状態で当接させることができ、基板１２のガタツキの発生を防止することができる。

更に、基板１２の組み付けの際、溶着ピン１９と基板１２とが接触して溶着ピン１９に入力があっても、本発明の基板固定構造では、滑らかに拡開し末広がり形状の基端部１９ａを溶着ピン１９が備えるため、基端部１９ａでの折損を防止することができる。

また、このように折損の虞が少ない基端部１９ａを備える溶着ピン１９では、より細く形成することが可能となる。このため、溶着ピン１９が挿入される挿通孔１２ｃをより小さくすることができ、固定のためのスペースを低減して基板１２の小型化を図ることができる。従って、本発明の回転センサ１０は、より小型化が可能な回転センサである。

そして、挿通孔１２ｃから突出した溶着ピン１９の先端部１９ｂを加熱して溶融させ、図２の一点鎖線で示したように、基板１２と先端部１９ｂとが接触するように先端部１９ｂを変形させる。

溶着ピン１９は熱可塑性樹脂からなるため、このように溶融変形した先端部１９ｂは冷却すると固化し、これにより、基板１２が溶着支持部１７に固定される。

ここで、本発明の基板固定構造では、挿通孔１２ｃの周囲に微細な凹凸からなる粗面部１２ｄが設けられているため、この粗面部１２ｄに先端部１９ｂが堅固に固着し、より確実に基板１２を固定することができる。

そして、ＩＣ端子１３ａ及びコネクタ端子１６の半田付けを行う。すなわち、図２に示したように、スルーホール１２ａ、１２ｂから突出したＩＣ端子１３ａ及びコネクタ端子１６に半田２０を付着させ、これにより、所定の回路パターンに導通させる。

このように、固定的なＩＣ端子１３ａ及びコネクタ端子１６を基板１２に半田付けすると、半田付けの熱や寸法誤差等により、基板１２に各端子からの引張力等が作用する。

しかしながら、本発明の基板固定構造では、挿通孔１２ｃが固定的なＩＣ端子１３ａ、１３ａ・・とコネクタ端子１６、１６・・との間に位置するため、挿通孔１２ｃを介して対向するＩＣ端子１３ａ、１３ａ・・とコネクタ端子１６、１６・・との引張力等を、溶着ピン１９で効率的に負担することができる。

このため、基板１２を固定する溶着ピン１９の数を削減して基板１２上の挿通孔１２ｃの数を削減することができる。

従って、基板１２の固定スペースを低減することができ、これにより、基板１２の小型化を図ることができる。

以上説明したように、本発明の基板固定構造は、上壁（底壁）１８ａを有する台座部１８と、上壁１８ａから突出する溶着ピン１９と、を有する。

また、溶着ピン１９は、滑らかに拡開する基端部１９ａを備えている。

そして、上壁１８ａは、基板１２と当接する平面部１８ｂと、基端部１９ａの周囲に設けられた凹部１８ｃと、を備えている。

このような構成を有する基板固定構造では、溶着ピン１９が滑らかに拡開する基端部１９ａを備えるため、基端部１９ａの強度が高く、基端部１９ａにおける折損を低減させることができる。

従って、溶着ピン１９をより細く形成することが可能となり、固定のためのスペースを低減して基板１２の小型化を図ることができる。

しかも、底壁の凹部１８ｃが基端部１９ａの周囲に設けられているため、基端部１９ａと挿通孔１２ｃとを干渉させることなく基板１２を平面部１８ｂに当接させることができ、基板１２のガタツキの発生を防止することができる。

更に、本発明の基板固定構造では、基板１２に、ＩＣ端子１３ａ、１３ａ・・及びコネクタ端子１６、１６・・（複数の固定的な端子）が半田付けされる。そして、挿通孔１２ｃが、ＩＣ端子１３ａ、１３ａ・・とコネクタ端子１６、１６・・との間に位置している。

このように、基板１２にＩＣ端子１３ａ、１３ａ・・及びコネクタ端子１６、１６・・が半田付けされるため、半田付けの際、ＩＣ端子１３ａ、１３ａ・・及びコネクタ端子１６、１６・・の寸法誤差や半田付けの熱の影響によって、基板１２にＩＣ端子１３ａ、１３ａ・・及びコネクタ端子１６、１６・・からの引張力等が作用する。

しかしながら、挿通孔１２ｃが、ＩＣ端子１３ａ、１３ａ・・とコネクタ端子１６、１６・・との間に位置するため、挿通孔１２ｃを介して対向するＩＣ端子１３ａ、１３ａ・・及びコネクタ端子１６、１６・・の引張力等を溶着ピン１９で効率的に負担することができる。

このため、基板固定のための溶着ピンの数を削減して固定スペースを低減することができ、これにより、基板１２の小型化を図ることができる。

また、この基板固定構造では、挿通孔１２ｃの周囲には微細な凹凸からなる粗面部１２ｄが設けられている。

従って、溶着ピン１９を挿通孔１２ｃに挿入して基板１２に溶着させると、溶着ピン１９が前記粗面部に堅固に固着し、より確実に基板１２を固定することができる。

そして、この基板固定構造を有する回転センサ１０は、基板１２をより小型化することができ、小型化を図ることができる。

以上、この発明を実施例により説明したが、具体的な構成はこの実施例に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更があってもこの発明に含まれる。

例えば、本実施例では、溶着ピン１９をひとつしか設けていないが、基板の大きさ等に応じて複数設けることができる。

このようにしても、本発明の基板固定構造であれば、溶着ピンが滑らかに拡開する基端部を備えているため、該基端部から折損する虞が少ない。

このため、溶着ピンをより細くすることができ、基板での挿通孔の面積を低減して該基板の小型化を図ることができる。

また、本発明の基板固定構造では、挿通孔１２ｃが固定的なＩＣ端子１３ａ、１３ａ・・とコネクタ端子１６、１６・・との間に位置しているが、この位置に限定されるものではない
挿通孔１２ｃは、前記複数の固定的な端子の間に設けられていれば良い。すなわち、挿通孔１２ｃは、半田付けされる端子の種別に関わらず、複数の固定的な端子からの引張力等が略均等に入力されるような適当な位置に設けることができる。

本発明の基板固定構造を備える回転センサの部分断面図である。本発明の基板固定構造を示す図１におけるＳＡ−ＳＡ線に沿った断面図である。従来の回転センサの断面図である。従来の基板固定構造における溶着方法を示したものであり、（Ａ）は溶着前の断面図、（Ｂ）は溶着後の部分断面図である。

符号の説明

１０回転センサ
１２基板
１２ｃ挿通孔
１２ｄ粗面部
１３ａＩＣ端子（固定的な端子）
１６コネクタ端子（固定的な端子）
１８台座部
１８ａ上壁（底壁）
１８ｂ平面部
１８ｃ凹部
１９溶着ピン
１９ａ基端部

Claims

底壁を有する台座部と、前記底壁から突出する溶着ピンと、を有し、基板に設けられた挿通孔に前記溶着ピンを挿入して該溶着ピンの先端部を溶融させることにより前記基板を固定する基板固定構造であって、
前記溶着ピンは、滑らかに拡開する基端部を備えると共に、
前記底壁は、前記基板と当接する平面部と前記基端部の周囲に設けられた凹部とを備えることを特徴とする基板固定構造。
前記基板には、複数の固定的な端子が半田付けされ、
前記挿通孔が、前記複数の固定的な端子の間に位置することを特徴とする請求項１に記載の基板固定構造。
前記挿通孔の周囲には微細な凹凸からなる粗面部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板固定構造。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板固定構造を備えることを特徴とする回転センサ。