JP2013217838A - 基板取付け構造および物理量センサ - Google Patents

Abstract

【課題】より容易に検出素子の検出方向を変更させることのできる基板取付け構造および物理量センサを得る。
【解決手段】検出素子１０が実装された基板１１に設けられた係合部１７をハウジング１３に設けられた被係合部１８に係合することで、基板１１がハウジング１３に取り付けられる。係合部１７は、基板１１の回転軸Ｌに対して線対称となるように当該基板１１に形成されている。そして、基板１１は、正規の状態および回転軸Ｌを中心として回転させて裏返した状態でハウジング１３に取り付けられるようになっている。このとき、検出軸１０ａが回転軸Ｌと交差するように検出素子１０を実装することで、基板１１を正規の状態でハウジング１３に取り付けた際の検出軸１０ａの軸方向と、基板１１を裏返した状態でハウジング１３に取り付けた際の検出軸１０ａの軸方向とが異なるようにした。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板をハウジングや筐体に取り付ける基板取付け構造およびその構造を備えた物理量センサに関する。

一般に、加速度や角速度などの物理量を検出するセンサは、基板に実装されて用いられる。基板は、センサを保護することを目的として、ハウジングや筐体内に収容された状態で固定される。特許文献１は、コネクタハウジングに設けられた台座部に、検出素子を実装した基板を固定する基板固定構造を開示している。台座部は、基板に対向する平坦部と当該平坦部に立設されたボスとを有しており、基板には、当該ボスを挿通させるためのボス用貫通孔およびコネクタ端子と電気的な接続をするための電極部が設けられている。そして、基板は、平坦部と基板の対向面との間の接着、ボスとボス用貫通孔との間の接着、およびコネクタ端子と電極部との間の半田付けによって、コネクタハウジングに固定されている。

特開２０１０−２３０３２９号公報

しかしながら、上記特許文献１では、基板をコネクタハウジングに固定した状態では、検出素子の検出軸方向が所定の方向に決まってしまう。そのため、センサの設置場所の制約等により同じ設置状態とせざるを得ない場合に、上記所定の方向とは異なる方向の物理量を検出しようとすると、センサの内部部品を大幅に変更する必要があり、手間がかかってしまう。

そこで、本発明は、より容易に検出素子の検出方向を変更させることのできる基板取付け構造および物理量センサを得ることを目的とする。

本発明の第１の特徴は、検出素子が実装された基板に設けられた係合部をハウジングに設けられた被係合部に係合することで、前記基板が前記ハウジングに取り付けられる基板取付け構造であって、前記係合部は、前記基板の回転軸に対して線対称となるように当該基板に形成されており、前記基板は、正規の状態および前記回転軸を中心として回転させて裏返した状態で前記ハウジングに取り付けられるようになっており、前記検出素子は、検出軸が前記回転軸と交差するように実装されており、前記基板を正規の状態で前記ハウジングに取り付けた際の前記検出軸の軸方向と、前記基板を裏返した状態で前記ハウジングに取り付けた際の前記検出軸の軸方向とが異なるようにしたことを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、前記検出素子は、前記検出軸と前記回転軸とのなす角度が略４５度となるように、前記基板に実装されていることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、前記被係合部は、係合突起であり、前記係合部は、前記係合突起が挿通される係合孔であることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、前記検出素子は、静電容量式加速度センサであることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、前記静電容量式加速度センサが１軸加速度センサであることを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、検出素子を実装した基板を、上記基板取付け構造を用いてハウジングに固定したことを要旨とする。

本発明によれば、基板を、正規の状態および回転軸を中心として回転させて裏返した状態でハウジングに取り付けられるようになっている。そして、基板を正規の状態でハウジングに取り付けた際の検出軸の軸方向と、基板を裏返した状態でハウジングに取り付けた際の検出軸の軸方向とが異なるようにしている。そのため、基板を裏返してハウジングに取り付けるだけで、検出素子の検出方向を変更させることができる。

本発明の第１実施形態にかかる基板取付け構造および物理量センサを示す図であって、（ａ）は基板をハウジングに取り付ける前の状態を示す分解斜視図、（ｂ）は基板をハウジングに取り付けた状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる物理量センサの一部透視斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる物理量センサの分解斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる物理量センサを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 本発明の第１実施形態にかかる物理量センサのコネクタハウジングを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は斜視図、（ｄ）は後面図である。 本発明の第１実施形態にかかる物理量センサの基板を示す図であって、（ａ）は、正規の状態を示す平面図、（ｂ）は、回転軸を中心に回転させて裏返した状態を示す裏面図である。 本発明の第２実施形態にかかる物理量センサの基板を示す図であって、（ａ）は、正規の状態を示す平面図、（ｂ）は、回転軸を中心に回転させて裏返した状態を示す裏面図である。

以下、本発明の実施形態にかかる基板取付け構造および物理量センサについて、図面を参照して説明する。なお、各図に示した前後上下左右などの方向は、各部の位置関係を説明するため、便宜上、定めたものであり、実際の物理量センサの取付姿勢には何ら関係しない。物理量センサの取付姿勢は、図示した方向に関わらず、自由に設定できる。また、以下の説明においては、同様の部材に対しては同様の符号を付して、詳細な説明は省略する。

（第１実施形態）
図１乃至図６は、本実施形態にかかる基板取付け構造および物理量センサ１を示すものである。

物理量センサ１は、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０を実装した基板１１と、この基板１１と電気的に接続される３本のコネクタ端子１２を備えたコネクタハウジング１３（以下、単にハウジングともいう）とを備えている。本実施形態では、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０として一軸加速度センサを用いている。

基板１１は、コネクタハウジング１３に設けられた台座部１４に載置され固定されている。

物理量センサ１は、必要に応じて、更にハウジングケース１３ｃと封止材１３ｄとを備えている。

コネクタハウジング１３は、コネクタ端子１２の中間部を樹脂に埋設した状態で、樹脂成形によりコネクタ端子１２と一体的に成形されている。コネクタハウジング１３は、前方に突出しかつ前方に向けて開口するコネクタソケット部１３ａと、基板１１を固定するための左右一対の台座部１４（１４Ｌ、１４Ｒ）と、コネクタソケット部１３ａと台座部１４との間に位置して双方を隔離する隔壁１３ｂとを備えている。コネクタソケット部１３ａは、物理量センサ１を外部回路に電気的に接続するためのコネクタソケットを構成している。隔壁１３ｂは、コネクタソケット部１３ａの突設方向に直交する平面に略平行に延びており、台座部１４は、隔壁１３ｂの後側の面から後方に突設されている。各台座部１４の上部には、基板１１を受けるための平坦部１４ａ（基板受け面）が設けられている。右台座部１４Ｒの平坦部１４ａは、左台座部１４Ｌの平坦部１４ａとともに、隔壁１３ｂに略直交する１つの水平面を規定している。各平坦部１４ａには、各々（計２本の）ボス１５が立設されている。

コネクタ端子１２の前部は、コネクタハウジング１３の樹脂部から前方へ導出されて、コネクタソケット部１３ａの底面から前方に突出し、その前端部において、コネクタソケットのピンを形成している。コネクタ端子１２の後部は、隔壁１３ｂから後方へ導出されて直線状に延びたのち、隔壁１３ｂから十分離間した位置（基板１１の後方辺縁付近）において略直角に左側に折り曲げられ、そののち、略直角に上方に折り曲げられた形状をしており、基板１１に半田付けで固定される。このとき、コネクタ端子１２の後端１２ａは、平面視で左上から右下に向けて斜めに並置される（図５（ａ）参照）。３本のコネクタ端子１２は、例えば、本実施形態のように一軸加速度センサを静電容量式加速度センサ１０として用いた場合、それぞれ電圧印加用の端子、センシング信号用の端子、および接地端子である。なお、左台座部１４Ｌは、折り曲げられたコネクタ端子１２と干渉しないように、右台座部１４Ｒよりも突出量が小さくなっている。

基板１１は、平面視で略正方形状の回路基板であり、３本のコネクタ端子１２との電気的な接続をするための３つの電極部１１ａ、および２本のボス１５を挿通させるための２つのボス用貫通孔１１ｂが設けられている。電極部１１ａは、コネクタ端子１２を挿通して半田付けするための半田用貫通孔であり、孔の内部と上下開口の周辺部に半田付け用の導体を備えている。基板１１には、静電容量式加速度センサ１０と静電容量式加速度センサ１０の信号増幅のための増幅回路（不図示）が実装されており、これらの回路とコネクタ端子１２とは、基板１１上に形成された回路パターン（不図示）を通して電気的に接続される。

そして、基板１１は、コネクタハウジング１３の台座部１４上に、裏面を平坦部１４ａに対向させた状態で載置され（以下、この状態において平坦部１４ａに対向する基板１１の裏面を対向面ともいう）、平坦部１４ａと基板１１の対向面との間の接着、ボス１５の側面とボス用貫通孔１１ｂの内周面との間の接着、およびコネクタ端子１２と電極部１１ａとの間の半田付けにより、コネクタハウジング１３に固定される。上記接着は、基板１１を台座部１４上に取り付けたのち、基板１１の表面側からボス用貫通孔１１ｂ内部に接着剤を流し込むことで、平坦部１４ａと基板１１の対向面との間、およびボス１５の側面とボス用貫通孔１１ｂの内周面との間に接着剤を行き渡らせることにより行う。なお、接着剤は、特に限定されず、シリコン系接着剤、エポキシ系接着剤、シリコン系ゲル、ウレタン系接着剤、ポリエステル接着剤、シリコン樹脂等様々な種類のものを用いることができる。

この基板１１は、裏面（静電容量式加速度センサ１０が実装されていない面）を平坦部１４ａに対向させた状態（正規の状態）で台座部１４上に載置させたときに、コネクタハウジング１３に対して位置決めされる。このとき、静電容量式加速度センサ１０は、検出軸１０ａの検出方向が前後方向となるように位置決めされる。

ここで、本実施形態では、静電容量式加速度センサ１０が実装された基板１１を、上述した正規の状態に対して裏返した状態、すなわち、表面（静電容量式加速度センサ１０が実装された面）を平坦部１４ａに対向させた状態で台座部１４上に載置させることができるようにした。

具体的には、基板１１に設けられた係合部１７をコネクタハウジング１３に設けられた被係合部１８に係合することで、基板１１がコネクタハウジング１３に取り付けられるようにしている。本実施形態では、２つのボス用貫通孔１１ｂおよび３つの電極部１１ａが、係合部１７に相当している。一方、コネクタハウジング１３の台座部１４に設けられた２本のボス１５および３本のコネクタ端子１２の後端１２ａが被係合部１８に相当している。このように、本実施形態では、被係合部１８が係合突起となっており、係合部１７は、係合突起が挿通される係合孔となっている。

そして、基板１１の係合部１７は、図６に示すように、基板１１の回転軸Ｌに対して線対称となるように形成されている。具体的には、正方形状の基板１１の対角線を回転軸Ｌとし、当該回転軸Ｌに対して線対称となるように、２つのボス用貫通孔１１ｂを形成している。本実施形態では、２つのボス用貫通孔１１ｂを、基板１１の４隅部のうち、回転軸Ｌが通らない隅部にそれぞれ形成している。また、３つの電極部１１ａは、中央の電極部１１ａを回転軸Ｌ上に配置している。そして、両端の電極部１１ａを、中央の電極部１１ａに対して回転軸Ｌの直交方向（図６の左斜め上方向）両側に、中央の電極部１１ａから等距離となるように配置している。こうして、基板１１の係合部１７が回転軸Ｌに対して線対称となるようにしている。

かかる構成とすることで、基板１１を回転軸Ｌを軸に回転させて裏返しても、係合部１７の位置が変わらないようにできるため、コネクタハウジング１３に基板１１を取り付けることができる。

すなわち、基板１１は、裏面（静電容量式加速度センサ１０が実装されていない面）を平坦部１４ａに対向させた状態（正規の状態）だけでなく表面（静電容量式加速度センサ１０が実装された面）を平坦部１４ａに対向させた状態（回転軸Ｌを中心として回転させて裏返した状態）でもコネクタハウジング１３に取り付けられるようになっている（図６参照）。

そして、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０は、検出軸１０ａが回転軸Ｌと交差するように基板１１に実装されている。このとき、基板１１を正規の状態でコネクタハウジング１３に取り付けた際の検出軸１０ａの軸方向と、基板１１を裏返した状態でコネクタハウジング１３に取り付けた際の検出軸１０ａの軸方向とが異なるようにしている。具体的には、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０を、検出軸１０ａと回転軸Ｌとのなす角度が略４５度となるように、基板１１に実装している。こうすれば、基板１１を正規の状態でコネクタハウジング１３に取り付けた際には、検出軸１０ａの検出方向が前後方向となり、基板１１を裏返した状態でコネクタハウジング１３に取り付けた際には、検出軸１０ａの検出方向が左右方向となる。なお、検出軸１０ａと回転軸Ｌとのなす角度は、９０度以外（例えば、３０度や６０度）であれば、基板１１を正規の状態でコネクタハウジング１３に取り付けた際の検出軸１０ａの軸方向と、基板１１を裏返した状態でコネクタハウジング１３に取り付けた際の検出軸１０ａの軸方向とを異ならせることができる。

また、本実施形態では、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０を基板１１の中央部、すなわち、回転軸Ｌ上に実装しているが、検出軸１０ａと回転軸Ｌとが交差している状態であればよく、回転軸Ｌ上に位置するように実装させる必要はない。

さらに、本実施形態では、基板１１の形状が平面視で１回回転対称となるように、係合部１７を形成している。すなわち、基板１１を表裏面に垂直な軸を中心に回転させた際に、３６０度回転させないと、元の状態と同じ形状にならないようにしている。こうすれば、正規の状態、裏返した状態のいずれにおいても、取り付け方向が１つに決まり、それぞれの取り付け状態における検出軸１０ａの検出方向が１つの方向に決められる。すなわち、基板１１を正規の状態でコネクタハウジング１３に取り付けた際に、検出軸１０ａの検出方向が、予定している方向とは異なる方向（例えば左右方向など）になってしまうのを防止（誤挿入を防止）することができる。

ところで、コネクタハウジング１３に固定された基板１１は、隔壁１３ｂとハウジングケース１３ｃとによって周囲を覆われ、封止材１３ｄによって封止されて、外部環境から保護される。基板１１を封止した状態の物理量センサ１は、ブラケット１６によって測定環境に固定されてセンシングに用いられる。ブラケット１６は、左右の環境固定用の取付孔１６ａを有するベース部と、ベース部から立ち上がった保持部１６ｂとを備えている。保持部１６ｂは、ハウジングケース１３ｃに設けられた取付部１３ｅの取付孔に挿入係合され、物理量センサ１が測定環境に固定される。

以上説明したように、本実施形態では、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０が実装された基板１１に設けられた係合部１７をコネクタハウジング（ハウジング）１３に設けられた被係合部１８に係合することで、基板１１がコネクタハウジング（ハウジング）１３に取り付けられるようにしている。

このとき、係合部１７を、基板１１の回転軸Ｌに対して線対称となるように当該基板１１に形成し、基板１１を、正規の状態だけでなく回転軸Ｌを中心として回転させて裏返した状態でもコネクタハウジング（ハウジング）１３に取り付けられるようにしている。

そして、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０を、検出軸１０ａが回転軸Ｌと交差するように実装した。このとき、基板１１を正規の状態でコネクタハウジング（ハウジング）１３に取り付けた際の検出軸１０ａの軸方向と、基板１１を裏返した状態でコネクタハウジング（ハウジング）１３に取り付けた際の検出軸１０ａの軸方向とが異なるようにした。

かかる構成とすることで、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０の検出軸１０ａの検出方向を変えたい場合には、基板１１を裏返してコネクタハウジング（ハウジング）１３に取り付けるだけで、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０の検出軸１０ａの検出方向を変更させることができるようになる。そのため、物理量センサ１の内部部品を大幅に変更する必要がなくなり、より容易に静電容量式加速度センサ（検出素子）１０の検出軸１０ａの検出方向を変更させることのできる基板取付け構造および物理量センサ１を得ることができる。

また、本実施形態では、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０を、検出軸１０ａと回転軸Ｌとのなす角度が略４５度となるように、基板１１に実装している。そのため、正規の状態で基板１１をコネクタハウジング（ハウジング）１３に取り付けた場合と、裏返した状態で基板１１をコネクタハウジング（ハウジング）１３に取り付けた場合とで、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０の検出軸１０ａの検出方向を９０度変更することができる。

また、被係合部１８を係合突起とし、係合部１７を係合突起が挿通される係合孔としている。したがって、係合突起としての被係合部１８を係合突起としての係合部１７に挿通するだけで基板１１をコネクタハウジング（ハウジング）１３に取り付けることができるようになる。すなわち、基板１１のコネクタハウジング（ハウジング）１３への取付け構造をより簡素な構造とすることができる。

また、本実施形態では、検出素子として、静電容量式加速度センサ１０を用いている。そして、この静電容量式加速度センサ１０は１軸加速度センサである。このように、１軸加速度センサを用いた方が、２軸加速度センサや３軸加速度センサを用いる場合に比べて加速度センサの感度を向上させることができる。その結果、より精度良く物理量を検出することができるようになる。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態にかかる基板取付け構造を示す図である。

本実施形態の基板取付け構造は、基本的に上記第１実施形態の基板取付け構造と同様であり、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０を実装した基板１１Ａと、この基板１１Ａと電気的に接続される３本のコネクタ端子１２を備えたコネクタハウジング１３とを備えた物理量センサ１に関するものである。

ここで、本実施形態にかかる基板取付け構造が上記第１実施形態の基板取付け構造を主に異なる点は、基板１１Ａに形成した係合部１７の位置を変更した点にある。

すなわち、本実施形態では、図７に示すように、係合部１７としての３つの電極部１１ａを、回転軸Ｌ上に配置している。かかる構成としても、係合部１７は、基板１１の回転軸Ｌに対して線対称となるように形成される。このとき、コネクタ端子１２は、３つの電極部１１ａにそれぞれ挿通される被係合部１８としての後端１２ａが、回転軸Ｌ上に配置された３つの電極部１１ａにそれぞれ対応した位置となるように折り曲げるのが好ましい。

なお、静電容量式加速度センサ（検出素子）１０の実装方法等、その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記各実施形態では、コネクタ端子１２を左右方向に折り曲げて、基板１１の電極部１１ａに対応させたものを例示したが、コネクタ端子１２を上下方向に折り曲げるだけとし、回転軸Ｌの方向が前後方向となるように基板１１を斜めの状態でコネクタハウジング１３に取り付けるようにすることも可能である。こうすれば、左台座部１４Ｌの突出量を右台座部１４Ｒよりも小さくする必要がなくなる。このとき、左右の台座部の中央部にボス１５が形成されることとなる。

また、基板１１の３つの電極部１１ａを図６や図７の状態よりも基板中央部に形成すれば、左台座部１４Ｌを右台座部１４Ｒと同じ量だけ突出させたとしても、コネクタ端子１２と干渉することがなくなる。

また、係合部１７や係合部１７に対応する被係合部の数や形成位置も適宜に設定可能である。

また、コネクタ端子やコネクタハウジング、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。

１ 物理量センサ
１０ 静電容量式センサ（検出素子）
１０ａ 検出軸
１１，１１Ａ 基板
１１ａ 電極部
１１ｂ ボス用貫通孔
１２ コネクタ端子
１２ａ 後端
１３ コネクタハウジング（ハウジング）
１５ ボス
１７ 係合部
１８ 被係合部

Claims (6)

1. 検出素子が実装された基板に設けられた係合部をハウジングに設けられた被係合部に係合することで、前記基板が前記ハウジングに取り付けられる基板取付け構造であって、
   前記係合部は、前記基板の回転軸に対して線対称となるように当該基板に形成されており、
   前記基板は、正規の状態および前記回転軸を中心として回転させて裏返した状態で前記ハウジングに取り付けられるようになっており、
   前記検出素子は、検出軸が前記回転軸と交差するように実装されており、
   前記基板を正規の状態で前記ハウジングに取り付けた際の前記検出軸の軸方向と、前記基板を裏返した状態で前記ハウジングに取り付けた際の前記検出軸の軸方向とが異なるようにしたことを特徴とする基板取付け構造。
2. 前記検出素子は、前記検出軸と前記回転軸とのなす角度が略４５度となるように、前記基板に実装されていることを特徴とする請求項１に記載の基板取付け構造。
3. 前記被係合部は、係合突起であり、前記係合部は、前記係合突起が挿通される係合孔であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板取付け構造。
4. 前記検出素子は、静電容量式加速度センサであることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の基板取付け構造。
5. 前記静電容量式加速度センサが１軸加速度センサであることを特徴とする請求項４に記載の基板取付け構造。
6. 検出素子を実装した基板を、請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載の基板取付け構造を用いてハウジングに固定したことを特徴とする物理量センサ。

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