JP4101033B2 - 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
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Description
【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62と、
外部接続用の板状の本体部56a、この本体部56aの下方に略直線状に垂下した保持部56b、前記本体部56aから略水平方向に延出された肩部56cおよび該肩部56cの先端部から下方に向かって延出された溶接用軸部56dを備えた複数のコンタクトピン56と、を互いに接続するに際し、
略凸状の絶縁体から形成され、外周部に切欠部70が形成され、この切欠部70により一段低くなった外周部分とこの外周部分より高い位置の天面とを備え、前記切欠部70により一段低くなった外周部分に複数の孔66’が形成されるとともに、これより高い位置の天面に複数の孔66と複数の矩形状の開口68とが形成されたホルダー54を予め用意し、
前記リードピン62を前記ホルダー54の前記孔66’、66内に挿入し、かつ、前記コンタクトピン56の前記保持部56bを前記ホルダー54の前記開口68に挿入し、前記コンタクトピン56の前記肩部56cを前記ホルダー54の前記天面に当接するように配置し、さらに、
前記リードピン62の先端部端面と前記コンタクトピン56の前記溶接用軸部56dの先端部端面とを互いに略同一直線上で突き当てて溶接することにより、前記リードピン62と前記コンタクトピン56とを、直接接続したことを特徴としている。
このように、本願発明では、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ので、溶接の具合を目視で確認することができるとともに、溶接の作業性が容易である。
【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。
【0016】
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62と、
外部接続用の板状の本体部56a、この本体部56aの下方に略直線状に垂下した保持部56b、前記本体部56aから略水平方向に延出された肩部56cおよび該肩部56cの先端部から下方に向かって延出された溶接用軸部56dを備えた複数のコンタクトピン56と、を互いに接続するに際し、
略凸状の絶縁体から形成され、外周部に切欠部70が形成され、この切欠部70により一段低くなった外周部分とこの外周部分より高い位置の天面とを備え、前記切欠部70により一段低くなった外周部分に複数の孔66’が形成されるとともに、これより高い位置の天面に複数の孔66と複数の矩形状の開口68とが形成されたホルダー54を予め用意し、
前記リードピン62を前記ホルダー54の前記孔66’、66内に自立可能に挿入し、かつ、前記コンタクトピン56の前記保持部56bを前記ホルダー54の前記開口68に挿入し、前記コンタクトピン56の前記肩部56cを前記ホルダー54の前記天面に当接するように配置し、さらに、
前記リードピン62の先端部端面と前記コンタクトピン56の前記溶接用軸部56dの先端部端面とを互いに略同一直線上で突き当てて溶接することにより、前記リードピン62と前記コンタクトピン56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。
【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。
【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 (8)
- センサエレメントから突出された複数のリードピン(62)と、
外部接続用の板状の本体部(56a)、この本体部(56a)の下方に略直線状に垂下した保持部(56b)、前記本体部(56a)から略水平方向に延出された肩部(56c)および該肩部(56c)の先端部から下方に向かって延出された溶接用軸部(56d)を備えた複数のコンタクトピン(56)と、を互いに接続するに際し、
略凸状の絶縁体から形成され、外周部に切欠部(70)が形成され、この切欠部(70)により一段低くなった外周部分とこの外周部分より高い位置の天面とを備え、前記切欠部(70)により一段低くなった外周部分に複数の孔(66’)が形成されるとともに、これより高い位置の天面に複数の孔(66)と複数の矩形状の開口(68)とが形成されたホルダー(54)を予め用意し、
前記リードピン(62)を前記ホルダー(54)の前記孔(66’)、(66)内に挿入し、かつ、前記コンタクトピン(56)の前記保持部(56b)を前記ホルダー(54)の前記開口(68)に挿入し、前記コンタクトピン(56)の前記肩部(56c)を前記ホルダー(54)の前記天面に当接するように配置し、さらに、
前記リードピン(62)の先端部端面と前記コンタクトピン(56)の前記溶接用軸部(56d)の先端部端面とを互いに略同一直線上で突き当てて溶接することにより、前記リードピン(62)と前記コンタクトピン(56)とを、直接接続したことを特徴とする圧力センサ。 - 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に記載の圧力センサ。
- 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または2に記載の圧力センサ。
- 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または2に記載の圧力センサ。
- センサエレメントから突出された複数のリードピン(62)と、
外部接続用の板状の本体部(56a)、この本体部(56a)の下方に略直線状に垂下した保持部(56b)、前記本体部(56a)から略水平方向に延出された肩部(56c)および該肩部(56c)の先端部から下方に向かって延出された溶接用軸部(56d)を備えた複数のコンタクトピン(56)と、を互いに接続するに際し、
略凸状の絶縁体から形成され、外周部に切欠部(70)が形成され、この切欠部(70)により一段低くなった外周部分とこの外周部分より高い位置の天面とを備え、前記切欠部(70)により一段低くなった外周部分に複数の孔(66’)が形成されるとともに、これより高い位置の天面に複数の孔(66)と複数の矩形状の開口(68)とが形成されたホルダー(54)を予め用意し、
前記リードピン(62)を前記ホルダー(54)の前記孔(66’)、(66)内に自立可能に挿入し、かつ、前記コンタクトピン(56)の前記保持部(56b)を前記ホルダー(54)の前記開口(68)に挿入し、前記コンタクトピン(56)の前記肩部(56c)を前記ホルダー(54)の前記天面に当接するように配置し、さらに、
前記リードピン(62)の先端部端面と前記コンタクトピン(56)の前記溶接用軸部(56d)の先端部端面とを互いに略同一直線上で突き当てて溶接することにより、前記リードピン(62)と前記コンタクトピン(56)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。 - 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5に記載の圧力センサにおける端子接続方法。
- 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5または6に記載の圧力センサにおける端子接続方法。
- 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5または6に記載の圧力センサにおける端子接続方法。
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