JP3118975B2

JP3118975B2 - センサ装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP3118975B2
Application number: JP04234629A
Authority: JP
Inventors: 良光山添; 雅司杉本; 英敏斉藤; 昌宏粂
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 2000-12-18
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: JPH0682477A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、基台と基台を貫通す
る接続リードとからなるホルダーの基台の先端面に、回
路基板を載置する突部を設けると共に、先端面から突出
する接続リードに屈曲部を設けたことにより、回路基板
に搭載したセンサ素子の位置合せを容易に行なえるよう
にして、組み立て行程の簡素化と組み立て精度の向上を
図ると同時に、信頼性の向上をも図ったセンサ装置及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気や温度等を検出するセンサ素子を回
路基板に搭載して外部を保護ハウジングで囲って使用す
るセンサ装置として、例えば図８に示す、磁電変換素子
１を搭載した回路基板２を、ホルダー３を貫通しその先
端面に露出させた接続リード４の電極上に載置し、その
ホルダー３に載置された回路基板２とホルダー３とをハ
ウジング５で囲み、封止部材６で封止した自動車用の回
転センサがある。

【０００３】このような自動車用の回転センサでは、従
来、その回路基板２の位置決めと回路基板２からの検出
信号の取り出しのために、ホルダー３端面の接続リード
４端に形成した電極と対向する回路基板２の裏面に出力
電極を設けると共に、両電極間に、銅のコア上にハンダ
コーティングを施したハンダバンプ７を配置し、熱板上
で加熱する等の手段でハンダを溶融させ、そして、その
ハンダの表面張力によって両電極のハンダ付けによる接
続が行なわれる際に、回路基板のセンサ素子１をハウジ
ング５の内壁に突き当て、上下方向の位置決めと接続と
を行なっている。

【０００４】ところで、上記のハンダバンプ７を用いた
ものでは、回路基板２は、その電極とホルダー３端面の
接続リード４の電極とが、ハンダバンプ７の溶融したハ
ンダによるハンダ付けによって支持されることとなる
が、本来、機械的な力を支えるものではなく、電気的接
続を行なうためのハンダ付けによって支持されている前
記両電極は、衝撃力や圧力等に対して弱く、断線等を起
こす危険があるため、機械的信頼性の点で多々不安があ
る。

【０００５】そこで、図７に示すように、ホルダー３先
端部に凹部を設け、その凹部の側壁に回路基板２の端部
を当接させて回路基板２に加わる機械的な力を支持させ
ることが考えられるが、回路基板２と接続リード４との
接続を、ハンダバンプ７によるハンダ付けを用いた、い
わゆるつき当て方式によって行なう限り、回路基板２と
ホルダー３の成形誤差、熱膨張や収縮時の歪等が、全て
ストレスとしてハンダバンプ７のハンダ付け部に加わる
ことになり、ハンダクラックやハンダ剥がれ等による断
線等を起こす不安がある。

【０００６】このため、図８のハウジング５内のホルダ
ー３先端部に樹脂を流し込み、あとで加熱して固める、
いわゆる、ポッティング法等で回路基板２を固定するこ
ともよく行なわれるが、前記ハンダバンプ７のハンダ付
け部には樹脂を介して外部衝撃は加わるし、また、流入
させて固めた樹脂が歪みを生じ、前記ハンダ付け部に不
要な応力を与えて上記同様、ハンダクラックやハンダ剥
がれ等による断線を引き起こすことが考えられる。

【０００７】これらの問題の一つの解決策として、図６
に示すように、回路基板２の支持と位置決め及び電気的
接続とをハンダバンプ７に依らず、回路基板２に直接ハ
ンダ付けされる回路基板２を貫通する接続リード４によ
って行なわせることが考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
回路基板の支持を、回路基板に直接ハンダ付けされる回
路基板を貫通する接続リードによって行なわせるもので
は、例えば回路基板の接続リードの貫通孔の位置と接続
リードの位置とにずれがあると取り付けが行なえないた
め、ホルダー、回路基板及び接続リード等の構成部材の
加工精度を上げなければならず、コストが高くなるとい
う問題がある。

【０００９】また、組み立て後は、回路基板と接続リー
ドとが固定されてしまうため、組み立て後の熱膨張や収
縮また外部衝撃等がストレスとして直接接続リードと回
路基板とのハンダ付け部に加わることとなり、ハンダク
ラックやハンダ剥れ等のトラブルを起こす問題もある。

【００１０】そこで、この発明の課題は、ホルダー、回
路基板及び接続リード等の加工誤差や取り付け誤差及び
回路基板と接続リードとのハンダ付け部の熱膨張や収縮
また、外部衝撃等を吸収あるいは減少できるようにした
センサ装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明のセンサ装置では、基台に貫通され、その
基台の先端面より屈曲部の形成された一端を突出し、他
端が外部回路に接続される接続ワイヤと接続された接続
リードを有し、かつ、その基台の先端面周囲に、前記接
続リードの一端側に基台先端面と並行な支持溝の形成さ
れた突部を有するホルダーと、センサ素子が搭載され、
前記突部の支持溝に嵌め込まれる周端部を有し、前記突
部に載置されると共に、前記基台の先端面から突出した
接続リードの先端が屈曲部を介して貫通され、ハンダ付
けにより接続される接続端子を備えた回路基板と、前記
ホルダーの基台と嵌合し、基台先端より嵌入されて基台
を被うハウジングと、前記ハウジングとハウジングに嵌
入されるホルダーとを封止する封止部材とからなる構成
としたのである。

【００１２】このとき、上記突部の先端がその突部に載
置した回路基板及び回路基板に搭載したセンサ素子より
突出する構成とすることもできる。

【００１３】これらの構成のセンサ装置を製造する方法
としては、上記基台の先端面から突出する接続リード
を、上記突部先端より突出する長さを有するものとし、
上記回路基板に接続リードを貫通すると共に、上記突部
の支持溝に回路基板の周端部を嵌入して取り付け、接続
リードの前記突部の先端より突出する不要部分を切断し
た後、ハンダ付けを行ない、以後、その回路基板を備え
たホルダーにハウジングを嵌合して、封止部材によりそ
のハウジングとホルダを封止する構成を採用することが
できる。

【００１４】

【作用】このように構成されるセンサ装置では、センサ
素子を搭載した回路基板は、その周端部をホルダー先端
面の突部に形成された支持溝に嵌入されることにより、
ホルダに載置され、上下方向の位置決めがなされる。こ
のとき、回路基板の外部回路との接続は、基台先端面か
ら突出する接続リードを基板の接続端子に貫通し、ハン
ダ付けを行なうことにより行なう。その際、回路基板を
回転させることにより、接続リードと回路基板との軸方
向の取り付け誤差が修正される。この修正に伴なう前記
ハンダ付け部に加わるストレスは、接続リードに形成さ
れた屈曲部の伸縮あるいは弾性により吸収される。ま
た、前記屈曲部は、接続リードやホルダーの熱膨脹や収
縮、回路基板に加わる外部応力等によって前記ハンダ付
け部に加わる組み立て後のストレスも同様に吸収する。
このため、ハンダ付け部に取り付け誤差や前記ストレス
によるハンダクラックやハンダ剥れ等を生じさせず断線
を起こさせないため、高い信頼性が得られる。

【００１５】また、このとき、回路基板あるいは回路基
板に搭載したセンサ素子が突部先端より突出しないよう
にしたものでは、例えば封止時の押圧や外圧等により、
ホルダーに押圧が加わったり、またハウジングに変形が
生じた場合でも、その押圧や変形がハウジング先端の内
壁に当接する前記突部により支持されることにより、セ
ンサ素子あるいは回路基板に、押圧や変形による応力が
直接加わるのが防止されるため、センサ素子の損傷やセ
ンサ素子から前記外圧による誤信号が出力されない。

【００１６】さらに、上記先端面より突出する接続リー
ドを、突部先端より突出する長さを有するものとしたも
のでは、回路基板のホルダーへの取り付けは、上記先端
面より突出する接続リードを突部先端より短かくしてあ
る場合のように、回路基板を突部に嵌入し、回路基板に
接続リードの先端を当接させ、そして接続端子の挿入孔
へ挿通される接続リードを、例えば回路基板を回転させ
る等して嵌め込み、挿通させる必要はなく、突部から突
出した接続リードを回路基板の所定の端子に貫通し、次
に、突部の支持溝に回路基板の周端部を押し込むだけで
取り付けられるため、取り付けが効率良く行なえる。こ
のとき、回路基板の端子の位置と接続リードの位置との
加工誤差は、接続リードの屈曲部により吸収されるた
め、回路基板と接続リードの位置合わせは厳密に行なわ
なくても良い。また、回路基板を突部の支持溝に押し込
む際にも回路基板、突部、接続リード等々が、それぞれ
有する加工誤差による位置ずれがあっても、そのずれは
接続リードの屈曲部により吸収される。したがって、両
方の位置合わせも別々に行なえるため、その取り付けが
容易に行なえる。また、接続リードと回路基板の端子と
のハンダ付けも、前記基板より突出した接続リードの不
要部分の切断をした後行なえばよいので容易に行なえ
る。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１８】図１及び図２に示す本実施例のセンサ装置
は、センサ素子に磁気検出素子としてホールＩＣ１０を
用いた磁気式回転センサで、ホルダー１１と、ホルダー
１１に載置されるホールＩＣ１０の搭載された回路基板
１２と、ホルダー１１の嵌入されるハウジング１３及
び、ハウジング１３とそのハウジング１３に嵌入された
ホルダー１１とを封止する封止部材１４とからなってい
る。

【００１９】ホルダー１１は、一側に嵌合溝１５の形成
された円柱形の基台１６とその基台１６を貫通し、基台
１６の先端面１７より屈曲部１８の形成された一端１
９’が突出される接続リード１９と、その先端面１７の
周縁即ち、先端面１７から突出する接続リード１９の一
端１９’の周囲に形成された突部２０とからなってい
る。

【００２０】接続リード１９は、基台１６の先端面１７
より突出する接続リード１９の一端１９’の屈曲部１８
がＮ字形に形成され、回路基板１２の取り付け前には、
前記突部２０先端より突出する長さに形成されている。

【００２１】突部２０は、接続リード１９側の中程に、
基台１６の先端面１７と並行な支持溝２１が形成されて
おり、その溝２１には、突部２０の先端から前記回路基
板１２を押し込むことにより、回路基板１２の周端部１
２’が嵌め込まれ、支持されるようになっている。この
ため、突部２０の先端は、回路基板１２の挿入が容易に
行なえるよう外側に向けての傾斜面に形成されている。
また、前記突部２０の支持溝２１の位置及び先端の長さ
は、前記支持した回路基板１２のホールＩＣ１０が先端
より突出しないように、形成されている。

【００２２】回路基板１２は、上述した如く、前記突部
２０の支持溝２１に嵌めこまれる周端部１２’を有し、
ホールＩＣ１０と回路部品２２を搭載すると共に、前記
ホールＩＣ１０と接続され、前記基台１６の先端面１７
から突出した接続リード１９が貫通する接続端子とし
て、スルホール２３が設けられている。

【００２３】一方、この回路基板１２に搭載されたホー
ルＩＣ１０と対向する基台１１の先端面１７には、挿入
孔２４が形成され、その挿入孔２４には、マグネット２
５が圧入されている。また、そのマグネット２５の先端
は、回路基板１２に当接させることにより、組み立ての
際に、マグネット２５とホールＩＣ１０との距離が、組
み立てるセンサごとに違ったものとならず、常に一定と
なるようにして、ホールＩＣ１０に加えられるバイアス
磁界の強度のバラツキを小さくし、特性の安定を図って
いる。さらに、この場合、マグネット２５と回路基板１
２間に鉄片等を用いた磁極子を設けることによって漏れ
磁束を小さくし、磁気特性の向上を図るようにしてもよ
い。

【００２４】ハウジング１３は、前記ホルダー１１と嵌
合する円筒形に形成されたカップ状容器で、その一側に
は、前記ホルダー１１の嵌合溝１５と互いに嵌り合う溝
１５’が形成されている。このため、嵌入されるホルダ
ー１１の先端面１７に載置される回路基板１２のホール
ＩＣ１０の向きが、組み立てるセンサごとに違ったもの
とならず、常にハウジング１３の向きに対して一定とな
り、量産時のセンサ装置の磁気感応領域が常に同じとな
るようになっている。

【００２５】また、ハウジング１３の開口端２８は、外
向きに折曲され、その折曲は、図１に示すように、封止
部材１４と係合することによって両者の封止が強固に行
なわれるようになっている。

【００２６】この封止部材１４にはナイロン樹脂が用い
られ、その成形の際には、取り付け用のボルト孔２６を
有するフランジ２７が形成されると共に、ホルダー１１
後端面から突出した接続リード１９の他端１９”とその
他端１９”と接続されたワイヤーハーネス２９とが一体
に成形される。

【００２７】この実施例は以上のように構成され、この
回転センサでは、例えばホルダー１１とハウジング１３
とを金型あるいは射出成形等を用いて個々に樹脂成形に
より成形する。このとき、ホルダー１１には接続リード
１９を一体成形によりモールドする。

【００２８】こうして成形されたホルダー１１には、基
台１６の先端面１７の挿入孔２４にマグネット２５を圧
入すると共に、あらかじめ別に組み立てておいたホール
ＩＣ１０を搭載した回路基板１２のスルホール２３に、
所定の接続リード１９の先端１９’を宛てがい貫通させ
た後、回路基板１２の周端部１２’を突部２０の支持溝
２１に押し込み支持させると、上下方向の位置決めが完
了する。

【００２９】次に、回路基板１２を回転させてホールＩ
Ｃ１０が規定の方向を向くよう軸方向の位置決めを行な
う。このとき、回路基板１２のスルホール２３の形成誤
差や接続リード１９の成形誤差等は、接続リード１９の
屈曲部１８の伸縮あるいは弾性により吸収される。

【００３０】こうして位置決めの済んだ回路基板１２
は、回路基板１２から突出した接続リード１９の不要部
分を切断した後、ハンダ付けする。

【００３１】このように、回路基板１２に接続リード１
９を屈曲部１８を介して貫通し、突部２０に支持させた
後、接続リード１９の不要部分を切断し、ハンダ付けす
ることとしたため、作業性がよく、また、ハンダ付け作
業も容易に行なえる。

【００３２】また、このようにして、回路基板１２の載
置されたホルダー１１は、図２に示すように、ホルダー
１１の嵌合溝１５とハウジング１３に形成された溝１
５’とを合致させながらハウジング１３に嵌入すると、
回路基板１２のホールＩＣ１０の位置合わせができ、セ
ンサ装置の磁気感応領域が一定に決められる。

【００３３】こうしてホルダー１１を嵌入したハウジン
グ１３には、例えばナイロン樹脂を用いた射出成形によ
って封止が行なわれる。このとき、接続リード１９の他
端１９”とその他端１９”に接続されたワイヤーハーネ
ス２９とを一体に成形する。

【００３４】また、こうして、樹脂成形による封止を行
なった場合、樹脂成形に伴なう成形圧力（数百kg／c
m²）がホルダー１１に加わり、そのストレスが前記回
路基板１２と接続リード１９とのハンダ付け部３０にも
加わるが、そのストレスは接続リード１９の屈曲部１８
で吸収または緩和され、前記ハンダ付け部３０には加わ
らない。このため、ハンダ付け部３０は、ストレスによ
るハンダクラックやハンダ剥れ等を起こして損傷される
ことはなく、断線を起こさない。

【００３５】このように、この回転センサでは、マグネ
ット２５や接続リード１９を組み込んだホルダー１１
に、回路基板１２を取り付けるだけでホールＩＣ１０の
位置決めと固定とが行なえるため作業性がよく、量産品
として適している。

【００３６】一方、このようにして組み立てられた回転
センサは、例えば取り付け用フランジ２７によって車輪
と共に回転するセンサロータＲと対向する自動車のタイ
ヤリムに取り付けられ、磁性体であるセンサロータＲの
外周の歯車の凹凸によって変化する磁束密度をホールＩ
Ｃ１０により検出し、その検出信号を接続リード１９及
びワイヤー２９を介して外部回路へ出力する車速センサ
として使用するが、このとき、例えばセンサロータＲと
ハウジング１３間に異物を噛み込み、ハウジング１３に
過大な応力が加わり変形が生じた場合でも、その変形
は、回路基板１２を基台１１の突部２０先端より突出し
ないように固定したため、直接、回路基板１２及び回路
基板１２に搭載したホールＩＣ１０に加わらないため、
それらを損傷したり、その検出信号に影響を与えること
はなく、外部衝撃に対しても強い。

【００３７】また、このようにして使用される回転セン
サでは、センサ付近に取り付けられたブレーキ用の摩擦
板の摩擦熱により、１５０℃以上に熱せられることがあ
るが、その熱により発生する接続リード１９の熱膨張ス
トレスも屈曲部１８により吸収あるいは緩和され、前記
ハンダ付け部３０に過大なストレスが加わることがな
く、温度変化に対しても強い。

【００３８】なお、本実施例では、ハウジング１３に樹
脂成形によるものを用いたが、これ以外にもハウジング
１３には、非磁性材、例えばアルミやステンレス鋼を用
いて強度を高めるようにしてもよい。さらに、ホルダー
１１には、あまり衝撃の加わらない用途であれば、セラ
ミックスを用いてもよい。

【００３９】一方、接続リード１９には大抵の金属が使
えるが弾性を有し、かつ、ハンダ付け可能なものが好ま
しく、例えば表面処理を施したリン青銅等が好ましい。

【００４０】また、接続リード１９の屈曲部１８は、本
実施例ではＮ字形に形成したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば図３（ａ）に示すようにカギ形、同図
（ｂ）の斜形、同図（ｃ）、（ｄ）に示すようにコイル
形としてもよい。

【００４１】さらに、この実施例では、基台１６の先端
の突部２０を連続した円筒形のものとしたが、これ以外
にも図４に示すように、突部２０を櫛歯状の間隔を設け
たものとして、回路基板１２を突部に挿入する際の取り
付けが容易に行なえるものとしてもよい。

【００４２】また、本実施例では、嵌合部として、ホル
ダー１１とハウジング１３とに嵌合溝１５、１５’を設
けたが、この溝１５、１５’は、図２に示すものに限っ
たものではなく、例えば図５（ａ）に示す変形した溝１
５、１５’であってもよく、また、嵌合部は、溝１５、
１５’に限らず、図５（ｂ）に示すようにホルダー１１
及びハウジング１３の一側を平面状に形成したり、図５
（ｃ）に示すように突部３３、３３’を設けるようにし
てもよい。

【００４３】さらに、実施例では、ホール効果を用いた
磁気式回転センサを示したが、特にこれにこだわる必要
はなく、例えば温度検出素子（サーミスタ等）を用いた
温度センサ装置や放射線変換器を用いた放射線検出器
等、回路基板に搭載して使用できるセンサ素子を用いる
センサ装置であればどのようなものにも使用できる。

【００４４】

【効果】この発明は、以上のように構成し、ホルダー先
端面にセンサ素子を搭載した回路基板を載置する突部
と、その突部の回路基板とハンダ付けされる接続リード
に屈曲部を形成したことにより、回路基板と接続リード
とのハンダ付け部に力のかからない信頼性の高い端子引
出し構造を実現できる。しかも、この構造は、むやみに
高価で誤差の少ない加工をしなくても、簡単な嵌め込み
による位置合せを行なうことができるため、量産にも適
し、位置合わせが必要なセンサ装置を実現するために適
している。

【００４５】また、前記ハンダ付け部に加わる成形圧力
や加工誤差及び熱による熱膨張ストレス等による歪みス
トレスは、全て屈曲部で吸収または緩和され、前記ハン
ダ付け部に加わらないため、ハンダクラックやハンダ剥
がれ等による断線を起こすことがなく、信頼性も高い。

【００４６】さらに、突部先端より、回路基板及びセン
サ素子が突出しないようにしたものでは、外部衝撃等に
よるハウジングの変形等を、突部が支持することによっ
てその変形が、回路基板及びセンサ素子に直接加わるこ
とを防ぐため、外部衝撃に対しても強い。

【００４７】一方、これらのセンサ装置を製造する際に
は、接続リードを突部先端より突出するよう長くしたも
のとすれば、回路基板の取り付けが容易に行なえるた
め、組み立てが簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の縦断面図

【図２】図１の横断面図

【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は接続リード
の屈曲部を示す作用図

【図４】突部の他の実施例を示す斜視図

【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は他の実施例を示す作
用図

【図６】接続リードと基板との接続を示す作用図

【図７】従来例を示す作用図

【図８】他の従来例を示す縦断面図

【符号の説明】

１０ホールＩＣ１１ホルダー１２回路基板１２’ 回路基板の周端部１３ハウジング１４封止部材１５、１５’ 嵌合溝１６基台１７基台の先端面１８接続リードの屈曲部１９接続リード２０突部２１支持溝２３スルホール３０ハンダ付け部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者粂昌宏伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献特開平２−196938（ＪＰ，Ａ) 実開平２−48882（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 1/04 G01D 5/245 G01B 21/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基台１６に貫通され、その基台１６の先
端面１７より屈曲部１８の形成された一端１９’を突出
し、他端１９”が外部回路に接続される接続ワイヤー２
９と接続された接続リード１９を有し、かつ、前記基台
１６の先端面周囲に、前記接続リード１９の一端１９’
側に基台先端面１７と並行に支持溝２１の形成された突
部２０を有するホルダー１１と、センサ素子１０が搭載され、前記突部２０の支持溝２１
に嵌め込まれる周端部１２’を有し、前記突部２０に載
置されると共に、前記基台１６の先端面から突出した接
続リード１９の先端が屈曲部１８を介して貫通され、ハ
ンダ付けにより接続される接続端子２３を備えた回路基
板１２と、前記ホルダー１１の基台１６と嵌合し、基台１６先端よ
り嵌入されて基台１６を被うハウジング１３と、前記ハウジング１３とハウジング１３に嵌入されるホル
ダー１１とを封止する封止部材１４とからなるセンサ装
置。
【請求項２】上記突部２０の先端がその突部２０に載
置された回路基板１２及びその回路基板１２に搭載した
センサ素子１０より突出するようにしたことを特徴とす
る請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載のセンサ装置を製
造する方法であって、上記基台１６の先端面１７から突
出する接続リード１９を、上記突部２０先端より突出す
る長さを有するものとし、上記回路基板１２に接続リー
ド１９を貫通すると共に、上記突部２０の支持溝２１に
回路基板１２の周端部を嵌入して取り付け、接続リード
１９の前記突部２０の先端より突出する不要部分を切断
した後、ハンダ付けを行ない、以後、その回路基板１２
を備えたホルダー１１にハウジング１３を嵌合して、封
止部材１４によりそのハウジング１３とホルダ１１を封
止することを特徴とするセンサ装置の製造方法。