JP4132584B2

JP4132584B2 - Sensor with connector

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Publication number: JP4132584B2
Application number: JP2000176509A
Authority: JP
Inventors: 義明太斎; 美津男黒沢
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2020-06-13
Also published as: JP2001357915A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力などを検知するセンサエレメント側のリードピンとコネクタハウジング側のコンタクトピンとを結線材で接続して組み立てられるコネクタ付きセンサの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エアコンの冷媒圧力や自動車のブレーキオイル圧力等を検出する、流体圧検出用の液封型半導体圧力センサが、特開平１０−９００９６号公報等で知られている。
図６は、従来の圧力センサの構造図であり、図６（ａ）は接続作業時の状態を示す正面図、図６（ｂ）は接続完了時を示す正面図、図６（ｃ）はセンサ部側を示す外観図である。
【０００３】
図６（ａ）において、５１はコネクタハウジング部であって、コンタクトピン５２は、このコネクタハウジング部５１内を貫通して一体化されている。５３はＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）であって、コンタクトピン５２と圧力検出エレメントのリードピン２とを電気的に接続する結線材である。５４は圧力センサ部であって、詳細な構造は説明を省略するが、圧力検出エレメント５５と、中心軸に沿って圧力導入通路を有する継手部５６等からなる。３は圧力検出エレメントのオイル封入用パイプである。
【０００４】
図６（ｂ）において、５７はＯリングであって、コネクタハウジング部５１の底部の溝にはめ込まれている。５８は筒状のかしめカバーである。コネクタハウジング部５１の底部に圧力センサ部５４の上部がはめ込まれて結合された後に、かしめカバー５８の上下の開口部がかしめられることにより一体化され、Ｏリング５７により密閉される。
コネクタハウジング部５１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５２に接続される。圧力センサ部５４の出力は、リードピン２、ＦＰＣ５３、コンタクトピン５２、外部コネクタ、ケーブルを介して外部に出力される。
【０００５】
図６（ｃ）において、１３はステムである。このステム１３は、シールガラスであって、複数本のリードピン２およびオイル封入用パイプ３を一体化し、圧力検出エレメント５５の中心穴に固着されている。なお、３ａはオイル封入口であって、圧力検出エレメント内の液封室にオイルを充填した後に、押しつぶされて密着されている。
【０００６】
ＦＰＣ５３は、その導体にあけられた穴にリードピン２が差し込まれ、圧力検出エレメント５５の上面に置かれ、リードピン２の根本部分で半田付けされる。なお、全てのリードピン２がＦＰＣ５３を介してコンタクトピン５２に接続されるのではない。複数のリードピン２の中には、圧力センサの調整用の外部端子が含まれている。このような調整用のリードピン２はコンタクトピン５２には接続されない。
【０００７】
上述した従来の圧力センサにおいては、リードピン２とコンタクトピン５２との間を電気的に接続するために、ＦＰＣ５３を使用している。ＦＰＣ５３を使用している理由は、図６（ａ）に示したように、コネクタハウジング部５１と圧力センサ部５４とが重ね合わされる以前の状態で、リードピン２とコンタクトピン５２とを電気的に接続し、図６（ｂ）に示すように、ＦＰＣ５３を数回折り曲げて組み込むためである。ＦＰＣ５３は、絶縁フィルムの片面に１０μｍ〜５０μｍ厚の導体がエッチングでパターン形成されたものであって、非常に屈曲性が高いという利点がある。
【０００８】
しかし、ＦＰＣ５３をリードピン２に半田付けする場合、ＦＰＣ５３をリードピン２に挿入する必要がある。ＦＰＣ５３は柔らかいため、機械でのハンドリングで簡単に変形してしまい、自動化された製造装置でＦＰＣ５３をリードピン２に挿入することは非常に困難である。ＦＰＣ５３をコンタクトピン５２に接続する側でも同様に、自動接続が難しい。また、図６（ｃ）に示すように、リードピン２のピッチが狭いため、隣のリードピン２と半田ブリッジを起こさずに自動半田付けを行うことが困難であるという問題もある。
【０００９】
また、ＦＰＣ５３は、導体が薄いために、接続方法としては、半田付け以外に、機械的接触によるコネクタや、導電性接着剤による接着に限られていた。しかし、機械的接触によるコネクタはその収容スペースや価格の点で問題がある。導電性接着剤は、過酷な使用環境では信頼性に乏しい。そのため、半田付けが採用されている。
しかし、半田付けに関しては、環境問題から鉛フリーの検討が進んでいる。ところが、鉛フリーになると濡れ性が悪くなったり、融点が高くなったりするとの問題があった。また、車載用圧力センサなど、温度条件が厳しい条件で使用される場合には、半田付けであっても耐久性，信頼性に不安があった。
【００１０】
このように、ＦＰＣおよび半田付けを用いることは、信頼性および製造工程の自動化に関して種々の問題があった。
そこで、電気的に接続するために抵抗溶接を採用することが考えられた。しかし、抵抗溶接をするためには、ＦＰＣでは導体が薄過ぎる。そのため、ＦＰＣに代えて、導体に厚みのある結線材料を使用することが考えられる。導体が厚くなると屈曲耐久性が悪くなる。しかし、上述した構造では、折り曲げは組み立て時の１回だけで、完成後は再度折り曲げられることはないので、可動部を有する機器に使用する場合ほどには屈曲耐久性を必要としない。
ところが、抵抗溶接は接続部に大電流を流して溶接するものである。上述した圧力センサのような電子部品の接続部分に大電流を流すとなれば、電子部品に予想しない電圧が加わって破壊されるおそれがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、結線材とリードピンとの電気的接続部、および、結線材とコンタクトピンとの電気的接続部の耐久性，信頼性を向上するとともに、製造装置の自動化に適した構造のコネクタ付きセンサを提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明においては、複数のリードピンが突出するセンサエレメントを有するセンサ本体部と、外部接続用の複数のコンタクトピンが突出するコネクタハウジング部とが、前記リードピンと前記コンタクトピンの少なくとも各１本を結線材で電気的に接続された状態で重ね合わされることにより、一体化されたコネクタ付きセンサであって、前記センサエレメントは、前記リードピンとともにオイル封入用パイプが前記リードピンよりも高く突出する圧力検出用のセンサエレメントであり、前記結線材は、１または複数本の結線導体が、少なくとも電気的接続部を除いて絶縁カバーに貼り付けられたものであり、折り曲げられた状態で、重ね合わされた前記センサ部と前記コネクタハウジング部内に収容され、前記複数のリードピンは、円形状配置にされ、前記絶縁カバーは、円形状部を有し、該円形状部は、前記オイル封入用パイプとの係合部を有し、該円形状部の直径が前記複数のリードピンの前記円形状配置の直径よりも大きくされ、前記複数のリードピンの円形状配置の上に載置され、前記結線導体は、前記結線導体の一端部の導体幅が局所的に拡げられ前記リードピンの直径よりも大きい部分を有し、該部分において前記結線導体の一端部と前記リードピンの少なくとも各１本が重ね合わされ、レーザスポット溶接されることにより電気的に接続されているものである。
したがって、レーザスポット溶接により電気的接続部の耐久性，信頼性を向上させることができる。レーザ光は、センサ内部の半導体回路等に悪影響を与えない。１または複数本の結線導体が絶縁カバーに貼り付けられたものを結線材に使用するため、レーザスポット溶接が可能な厚みのある導体を有し、折り曲げに必要な程度の屈曲性がある結線材を使用できるので、組み立て工程の自動化に適している。
さらに、１または複数本の結線導体が絶縁カバーで挟まれた結線材を使用した場合には、結線導体と絶縁カバーとの間の接着強度が高まると同時に、結線導体の絶縁がほぼ完全になる。
配線部分の結線導体幅については、電気抵抗と結線材の可撓性を考慮して決めることができる。これに対して、結線導体の一端部では、導体幅を局所的に拡げるため、結線材の位置決め精度を高くすることができなくても、結線導体とリードピンとのレーザスポット溶接を確実に行うことができ、電気的接続が保証され信頼性を高めることができる。
複数のリードピンの上に絶縁材の絶縁カバーが載置されたときの座りが良好となるので、押さえ治具で結線導体の上から押さえ付けたときにも複数のリードピン上に安定して保持される。その結果、レーザスポット溶接を確実に行うことができ、電気的接続が保証され信頼性を高めることができる。
オイル封入用パイプと絶縁カバーの係合部とにより結線材が位置決めされる。その結果、レーザスポット溶接を確実に行うことができ、電気的接続が保証され信頼性を高めることができる。なお、係合部は、絶縁カバーに設けられた穴でもよいが、Ｕ字状の切り欠きとすれば、この穴にオイル封入用パイプを通す必要がないので、一層、位置決めが行いやすくなる。
【００１８】
請求項２に記載の発明においては、複数のリードピンが突出するセンサエレメントを有するセンサ本体部と、外部接続用の複数のコンタクトピンが突出するコネクタハウジング部とが、前記リードピンと前記コンタクトピンの少なくとも各１本を結線材で電気的に接続された状態で重ね合わされることにより、一体化されたコネクタ付きセンサであって、前記結線材は、１または複数本の結線導体が、少なくとも電気的接続部を除いて絶縁カバーに貼り付けられたものであり、折り曲げられた状態で、重ね合わされた前記センサ部と前記コネクタハウジング部内に収容され、前記複数のリードピンは、円形状配置にされ、前記絶縁カバーは、円形状部を有し、該円形状部は、該円形状部の直径が前記複数のリードピンの前記円形状配置の直径よりも大きくされ、前記複数のリードピンの円形状配置の上に載置され、前記結線導体は、該結線導体の一端部の導体幅が局所的に拡げられ前記リードピンの直径よりも大きい部分を有し、該部分において前記結線導体の一端部と前記リードピンの少なくとも各１本が重ね合わされ、レーザスポット溶接されることにより電気的に接続され、かつ、前記結線導体に接続される前記コンタクトピンの先端部は凹部を有し、前記コネクタハウジングは、前記コンタクトピンの凹部の前後に所定間隔を置いて支持部を有し、前記コンタクトピンの凹部の溝面は前記支持部と同じ高さであり、前記コンタクトピンに接続される前記結線導体の他端部は、前記支持部の少なくとも一方および前記コンタクトピンの凹部の溝面に当接していることにより、前記コンタクトピンの凹部に位置決めされ、前記コンタクトピンの凹部の溝面に重ね合わされて、レーザスポット溶接されることにより電気的に接続されているものである。
したがって、レーザスポット溶接により電気的接続部の耐久性，信頼性を向上させることができる。レーザ光は、センサ内部の半導体回路等に悪影響を与えない。１または複数本の結線導体が絶縁カバーに貼り付けられたものを結線材に使用するため、レーザスポット溶接が可能な厚みのある導体を有し、折り曲げに必要な程度の屈曲性がある結線材を使用できるので、組み立て工程の自動化に適している。
さらに、１または複数本の結線導体が絶縁カバーで挟まれた結線材を使用した場合には、結線導体と絶縁カバーとの間の接着強度が高まると同時に、結線導体の絶縁がほぼ完全になる。
配線部分の結線導体幅については、電気抵抗と結線材の可撓性を考慮して決めることができる。これに対して、結線導体の一端部では、導体幅を局所的に拡げるため、結線材の位置決め精度を高くすることができなくても、結線導体とリードピンとのレーザスポット溶接を確実に行うことができ、電気的接続が保証され信頼性を高めることができる。
複数のリードピンの上に絶縁材の絶縁カバーが載置されたときの座りが良好となるので、押さえ治具で結線導体の上から押さえ付けたときにも複数のリードピン上に安定して保持される。その結果、レーザスポット溶接を確実に行うことができ、電気的接続が保証され信頼性を高めることができる。
コンタクトピンと結線導体との、レーザスポット溶接時の幅方向の位置ずれを防ぐことができる。また、結線導体は、コンタクトピンの凹部およびコネクタハウジングの支持部によって高さ方向の位置合わせを行うことができる。その結果、レーザスポット溶接を確実に行うことができ、電気的接続が保証され信頼性を高めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のコネクタ付きセンサの実施の一形態の説明図である。図１（ａ）は接続作業時の状態を示す平面図、図１（ｂ）は接続作業時の状態を示す断面図である。ただし、後述するガイド部５ｅの上部の、破断線より上は正面からみた外形である。
図中、従来の図６と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。
図１（ａ）において、１は圧力センサ部、４は結線材、５はコネクタハウジング部である。結線材４は、圧力センサ部１とコネクタハウジング部５とが重ね合わされて形成される内部にＵ字状に折り曲げられた状態で収容される。
４-１は結線材の絶縁カバー、４-１ａは絶縁カバーの円形部、４-１ｂは絶縁カバーの開口部、４-１ｃは絶縁カバーの切り欠き部である。４-２は結線材の３本の結線導体、４-２ｄは導体上においてレーザスポット溶接された溶接部である。
５ｃ，５ｄはひれ状に張り出したガイド部であり、この図では隠れているが上下それぞれに２カ所設けられている。５ｅは紙面手前にひれ状に張り出したガイド部である。５ｆはこのガイド部５ｅに設けられた係合部である。
【００２２】
図１（ｂ）のコネクタハウジング５側において、６はコンタクトピン、５ａはコンタクトピン６が圧力センサ部１の側に突出した部分の両側に設けられた凸部、５ｂはオイル封入用パイプの先端を収容する収容部である。５ｇは凹部であり、凹部５ｇ内において、コンタクトピン６が外部コネクタ側に突出している。
コネクタハウジング５側において、図示しない外部コネクタが、図示左側から挿入される。外部コネクタは、コネクタハウジング５の左半分を受け入れる凹部を有し、ガイド部５ｃ，５ｄ，５ｅによって案内され嵌合される。
外部コネクタの凹部内には、突出部があり、この突出部が凹部５ｇに挿入される。さらに、この突出部には３本の長孔があり、３本のコンタクトピン６はこの長孔に挿入され、長孔内の接続端子と接続される。外部コネクタの突出部の根元側の周囲にはゴムパッキング部材があり、凹部５ｇの入り口を塞ぐ。
【００２３】
ガイド部５ｅは、左側面から見るとＴ字状である。外部コネクタに設けられた１対の爪片が、Ｔ字の上辺左右に設けられた係合部５ｆと係合すると、外部コネクタがコネクタハウジング５に係止される。この爪片は係合解除可能に設けられている。
なお、外部コネクタとの嵌合および嵌合された外部コネクタを係止する構造については、図示のような特定のものに限定されず、従来から知られたものを用いることができる。
【００２４】
図１（ｂ）の圧力センサ部１の側において、１１は圧力検出エレメント本体部、１２は圧力検出エレメント本体部の中央開口部、１３はハーメチックシールガラスによるステムであって、従来と同様に、中央開口部１２に固着され、複数のリードピン２およびオイル封入用パイプ３が貫通している。
１４は金属製のダイアフラム、１５は複数の連通穴を有するダイアフラムの保護カバーであって、これらの周縁部が圧力検出エレメント本体部１１の底面に固着されている。１６は液封室であって、圧力検出エレメント本体部１１の中央開口部１２において、ステム１３およびダイアフラム１４との間に形成された密閉部分である。オイル封入用パイプ３を通してオイルが充填されている。
【００２５】
１７はセンサチップであって、ステム１３上に接着され液封室１６内にある。このセンサチップ１７は、例えば、半導体圧力センサであって、半導体基板上にピエゾ抵抗型半導体圧力検出部と半導体温度検出部とが形成された圧力検出部を有する。加えて、この圧力検出部は、同一半導体基板または別の半導体基板にデータ書き込み可能なＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ、データ一時記憶用のレジスタ、Ｄ／Ａ変換器、および、出力信号増幅回路等を有している。リードピン２とセンサチップ１７の外部入出力端子とは、液封室１６内において、図示を省略したボンディングワイヤによって電気的に接続されている。
【００２６】
１８は流体導入通路１９を有する継手である。圧力検出エレメント本体部１１の下端面と継手１８とは、外周部の溶接によって一体化されている。流体の圧力は、流体導入通路１９を介してダイアフラム１４に伝達され、液封室１６内のオイルを通して、センサチップ１７の圧力および温度検出部に伝達される。
２０はＯリングであって、コネクタハウジング部５の底部の周縁近傍の溝にはめ込まれている。コネクタハウジング部５が圧力センサ部１の上部に重ね合わされた後に、図６のかしめカバー５８と同様なかしめカバーによって、一体化され、Ｏリング２０により密閉される。なお、一体化の方法としては、このようなかしめ方法に限らず、従来周知の任意の方法を採用することができる。
【００２７】
この実施の形態は、圧力センサ部１側にあって突出する複数のリードピン２と、コネクタハウジング部５側にあって突出する複数のコンタクトピン６とが、結線材４で電気的に接続された状態で重ね合わされ、一体化された圧力センサであって、リードピン２の先端部と結線導体４-２、および、コンタクトピン６の先端部と結線導体４-２とは、それぞれ重ね合わされてレーザスポット溶接されている。
【００２８】
図２は、図１に示した結線材の説明図である。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は概念的な断面図である。結線導体４-２に対しては、ハッチングを施して図示している。図中、図１と同一の部分には同じ符号を付している。
図２（ｂ）は、概念的に示されたものであって、図２（ａ）の特定の断面と対応したものではない。結線材４は、厚さ０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚みのある結線導体４-２が、プレスにて希望する形状に打ち抜かれたもので、両端部の領域を除けば、３本の短冊状になっている。これに、予め溶接部用の開口部４-１ｂがプレスで打ち抜かれた絶縁カバー４-１を両面より接着材で張り合わせて、結線導体４-２を絶縁カバー４-１で挟み込み、最後にガイドピン穴４-２ｂと外形とをプレスで打ち抜いたものである。導体材料としては、例えば、ニッケルを使用し、絶縁カバー４-１としては、例えば、ポリイミド，ポリエステルを使用する。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、絶縁カバー４-１は、コネクタハウジング５側となる左端部においては、幅を拡げて、ここから導体端部４-２ａが露出している。中間の配線部においては、短冊状の結線導体４-２を挟んで左右に延長している。一方、圧力センサ部１側となる右端部においては、円形部４-１ａが形成されている。図１に示したように、リードピン２は円形状に配置されているので、絶縁カバー４-１をリードピン２の円形配置よりも大きな円形部４-１ａとすることにより、結線材４を複数のリードピン２の上に安定して置くことができるようになる。
【００３０】
円形部４-１ａには、外周に沿って開口部４-１ｂが形成され、また、外周の一部にＵ字状の切り欠き部４-１ｃが形成されている。
開口部４-１ｂは、結線導体４-２とリードピン２の先端との導通性を確保するために設けられている。結線導体４-２とリードピン２とは、３組、各１本ずつ重ね合わされ、レーザスポット溶接されることにより電気的に接続される。図示の例では、開口部４-１ｂが、３組に共通して１個だけ設けられている。したがって、この開口部４-１ｂにおいて、３本の結線導体４-２がその上下両面を露出させている。その結果、３カ所の溶接部における絶縁カバー４-１の除去を、プレス打ち抜き等による１個の穴あけで実現することができる。したがって、絶縁カバー４-１の部分的な除去を簡単にかつ１工程で行うことができる。
図１（ｂ）に示されたように、オイル充填用パイプ３の先端は、リードピン２の先端よりも高くなっている。開口部４-１ｃは、オイル封入用パイプ３との係合部となり、オイル封入用パイプ３を、結線材４の位置出し用として利用することができる。
【００３１】
一方、結線導体４-２に関しては、図２（ａ）に示すように、導体端部４-２ａは一定長にわたって細幅に形成されており、後述するように、この部分でコンタクトピン６の凹部６ａと重ね合わされてレーザスポット溶接される。
中間の配線部分において、結線導体４-２は並行した短冊状である。結線導体幅については、電気抵抗と結線材の可撓性を考慮して決める。
結線導体４-２の右端の近傍においては、上述した開口部４-１ｂによる絶縁カバー４-１の露出部に対応して、導体幅が局所的に拡げられた導体ラウンド部４-２ｃが形成されている。この導体ラウンド部４-２ｃは、ほぼ円形状に形成されている。ここにおいて、リードピン２と結線導体４-２とが重ね合わされ、レーザスポット溶接される。
溶接箇所が直線的でないため、両者の位置決めが難しいが、導体ラウンド部４-２ｃにおける導体幅が拡げられ、かつ、リードピン２の直径よりも大きくされているために、レーザスポット溶接時の位置決めの許容誤差を大きくすることができる。レーザスポット溶接では、半田ブリッジの心配がないので、複数の導体ラウンド部４-２ｃ間の間隔を狭くすることができる。
【００３２】
４-２ｂは２個のガイドピン穴であって、絶縁カバー４-１および結線導体４-２を貫通している。このガイドピン穴４-２ｂに搬送装置側のピンを差し込むことにより、結線材４の搬送や位置出しに使用される。結線導体４-２の剛性により結線材を変形させることがない。この搬送装置により、結線材４をリードピン２およびまたはコンタクトピン６に対する適正な位置に置くことができる。ガイドピン穴４-２ｂは、結線導体の幅を拡げた部分に設けたので、この部分での電気抵抗の増加を防ぐことができる。
なお、このガイドピン穴４-２ｂは、絶縁カバー４-１で挟まれていない部分の結線導体４-２に設けてもよい。
【００３３】
図３は、図１に示したコネクタ付きセンサにおけるレーザスポット溶接方法を説明するための光学系の概要図である。
結線導体４-２とリードピン２とを溶接する例で示しているが、結線導体４-２とコンタクトピン６とを溶接する場合も同様である。
図中、３１はＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）のレーザ発振器、３２はレーザ光を導く光ファイバ、３３はレーザ光を加工面に集光する集光レンズ、３４はレーザ光、３５は押さえ治具である。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、レーザスポット溶接は、溶接対象物、図示の例ではリードピン２と結線導体４-２とを重ね合わせ、上から押さえ治具３５にて押さえ付けて、集光されたレーザ光３４を照射することにより行う。
この場合の押さえ治具３５は、中央部に円錐台形状の穴がある筒状体である。この中を集光されたレーザ光が通過して、押さえ治具３５の底面で対象部を押さえ付ける。
【００３５】
図４は、図１に示したセンサの結線導体４-２とリードピン２との溶接部の説明図である。図４（ａ）は溶接部の拡大図、図４（ｂ）は溶接部の拡大断面図である。図１，図２と同様な部分には同じ符号を付している。
圧力検出エレメント本体部１の中心にあるステム１３からは、８本のリードピン２が突出しているが、実際にコンタクトピン６に接続する本数は、この例ではリードピン総数よりも少なく、３本である。リードピン２は、これ以外にも、圧力検出エレメントの調整に使用するリードピンが必要で、これらを合わせて円周状に配置されている。この他、圧力検出エレメント内の回路に接続されていないダミー用のリードピンを配置してもよい。
【００３６】
レーザスポット溶接前に基本的な調整を行っておく。温度および圧力のゼロ点調整、感度調整等の調整データを結線導体４-２に接続されないリードピン２を用いてレジスタに一時記憶させ、調整が完了した段階で、補正値を不揮発メモリに記憶させ、圧力検出時には、記憶された補正値をＤ／Ａ変換して温度検出部の出力とともに圧力検出部に出力する。記憶された補正データおよび検出温度により補正された圧力データが、圧力検出部から出力され増幅されて、結線材４の結線導体４-２に接続されたリードピン２に出力される。
【００３７】
円形部４-１ａは、複数のリードピン２上に載置される。この円形部４-１ａの直径は、８本のリードピン２の円形状配置の直径よりも大きくされているので、載置されたときの座りが良くなり、レーザスポット溶接時に押さえ付けたときにも複数のリードピン２上に安定して保持される。
ステム１３には、リードピン２以外にオイル封入用パイプ３が立っている。このパイプの長さをリードピン２より長くし、円形部４-１ａの一部にＵカット状の切り欠き部４-１ｃを設けることにより、製造時に、結線材４の位置出しに使用することができる。
【００３８】
円形部４-１ａの３カ所の導体ラウンド部４-２ｃを、それぞれ、３本のリードピン２の上にＴ字状に継ぐように合わせ、上部よりレーザ光により、結線導体４-２からリードピン２まで貫通して溶融させることにより、両者を溶接する。
既に説明したように、結線材４は、従来のＦＰＣ５３に比べて剛性があるため、電気的接続を自動化することができる。
図示の例では、溶接部が３カ所あるが、１カ所の溶接を終了すると、押さえ治具３５を持ち上げ、圧力センサ部１が載置されているテーブルを駆動して、集光レンズ部３３および押さえ治具３５が次の溶接スポット位置に来るようにして、押さえ治具３５で押さえ付けてレーザスポット溶接する。
【００３９】
図５は、図１に示したセンサの結線導体４-２とコンタクトピン６との溶接部の説明図である。図５（ａ）は溶接部の平面図、図５（ｂ）は溶接部の拡大説明図、図５（ｃ）は溶接部のＸ−Ｘ拡大断面図である。図１，図２と同様な部分には同じ符号を付している。
各コンタクトピン６の先端部は、図１（ｂ）にも示したように、コネクタハウジング５の裏面から突出している。コンタクトピン６の先端部には、凹部６ａが形成されている。一方、この凹部６ａの前後には、所定間隔を置いて２カ所に凸部５ａが形成されている。凹部６ａの側壁は、コネクタハウジング５の凸部５ａよりも高く、凹部６ａの溝は、凸部５ａの高さと同じ高さとなるようにしている。
図示右側の凸部５ａの頂面の前後幅は、他方のそれよりも短くされ、結線材４の絶縁カバー４-１が当接するのを避けることにより、絶縁カバー４-１の厚みの影響が位置決めに影響しないようにしている。
【００４０】
結線材４の導体端部４-２ａは、コンタクトピン６の凹部６ａの両壁に案内されて、導体端部４-２ａの幅方向を凹部６ａの溝に正確に位置合わせされる。導体端部４-２ａは、コンタクトピン６の凹部６ａの溝面およびコネクタハウジング５の凸部５ａに当接して高さ方向に位置決めされる。コネクタハウジング５の凸部５ａと凹部６ａの溝の間の２カ所において、押さえ治具４１を導体端部４-２ａに押し当てると、導体端部４-２ａの中間部は、凹部６ａの溝にＴ字状に継いだ状態で押圧される。
その結果、図５（ｂ），図５（ｃ）に示す状態となり、上部からレーザスポットにより、結線導体４-２からコンタクトピン６までが貫通して溶融されて溶接される。
【００４１】
なお、図５（ｃ）に示したように、コンタクトピン６の先端部が突き出ている根元部分は、コネクタハウジング５の底面より１段深くされている。しかし、この部分は、凹部６ａの溝部の高さ未満であればよく、コネクタハウジング５の底面と同じ平面上であってもよい。コネクタハウジング５の凸部５ａは、導体端部４-２ａを凹部６ａの溝の高さに位置決めする支持部であるので、凸部５ａを設ける代わりに、コネクタハウジング５の底面で支持をしてもよい。
図５（ｃ）の状態で、導体端部４-２ａは、コネクタハウジング５の２カ所の凸部５ａおよび凹部６ａの溝に当接して位置決めされているが、溶接終了後に、結線材４を曲げた場合には、導体端部４-２ａは、結線材４の延長方向にある図示右側の凸部５ａから離れる場合もある。しかし、既に、溶接が完了しているので、さほど大きな問題はない。
【００４２】
結線導体４-２とリードピン２との溶接、および、結線導体４-２とコンタクトピン６とのスポット溶接は、同一の工程で一括して行ってもよいが、いずれか一方を先に行ってもよい。溶接が完了すると、圧力センサ部１と、コネクタハウジング部５とを重ね合わせて一体化することによりコネクタ付きセンサが完成する。
【００４３】
上述した説明では、結線導体４-２は、開口部４-１ｂを除き、絶縁フィルムである絶縁カバー４-１を、接着材で両側から張り合わされて、絶縁カバー４-１で挟み込まれたものであった。このようにすることにより、結線導体４-２と絶縁カバー４-１との間の接着強度が高まると同時に、結線導体４-２の絶縁がほぼ完全になる。しかし、コネクタ付きセンサに用いる場合は、屈曲耐久性がさほど要求されないので、片面だけの絶縁カバー４-１に結線導体４-２が貼り付けられたものを結線材４として用いてもよい。この場合、絶縁カバーのある側が、Ｕ字状の折り曲げ部の外側になるようにすれば、結線導体４-２が圧力エレメント本体部１１のような金属部分と接触するおそれがなくなる。
【００４４】
上述した説明では、センサエレメントの複数のリードピンの内の一部が結線材の結線導体によってコネクタのコンタクトピンに接続されていた。これは、リードピンの中には、センサエレメント内の調整用回路の入出力端子としてのみ使用されるものがあったからである。しかし、従来、調整用回路が、センサエレメント内に内蔵されず、コネクタハウジング内に収容されるものもある。
この場合、センサエレメントの複数のリードピンが全て結線材の結線導体と接続される。しかし、結線材の全ての結線導体がコンタクトピンに接続されるのではなく、一部はコネクタハウジング内の調整用回路に接続される。
【００４５】
このような従来タイプの圧力センサであっても、電気的接続を行う結線材の結線導体とリードピン、および、電気的接続を行う結線材の結線導体とコンタクトピンを、レーザスポットによる重ね合わせ溶接で電気的接続を行うことができる。結線材の結線導体とコネクタハウジング内の調整用回路との電気的接続についても、この調整用回路の入出力端子の形状を、上述したコンタクトピンと同じ形状として、コンタクトピンと横に並べて配置することによって、コンタクトピンとの接続と同様にしてレーザスポットによる重ね合わせ溶接ができる。
【００４６】
上述した説明では、図１に示したような、特定の圧力センサ部１および特定のコネクタハウジング部５を一例として説明した。また、圧力検出センサについて説明をした。しかし、本発明は、これらの形状および一体化方法、圧力センサに限られることなく、コネクタ付きセンサ一般に適用することができる。
センサ本体部とコネクタハウジング部とが、リードピンとコンタクトピンの少なくとも各１本を結線材で電気的に接続された状態で重ね合わされることにより一体化されるコネクタ付きセンサであればよい。センサの検出対象として、例えば、加速度センサ、温度センサ、湿度センサ、ガス検出センサ等に適用することができる。
【００４７】
上述した説明では、同じレーザスポット溶接であっても、リードピンと結線導体との間の接続構造、および、コンタクトピンと結線導体との間の接続構造を異ならせていた。すなわち、リードピンの先端部は、ほぼ平面状であり、この上に結線導体の端部を重ね合わせていた。一方、コンタクトピンの先端部は、凹部を有し、この凹部の溝面に結線導体の端部を重ね合わせていた。
しかし、逆に、コンタクトピンの先端部をほぼ平面状にして、この上に結線導体の端部を重ね合わせてもよい。また、リードピン側とコンタクトピン側とで、接続構造をいずれか一方に統一してもよい。
なお、結線材側の結線導体の形状は、採用する接続構造に応じて異なることになる。絶縁カバーについては、電気的接続部において絶縁導体を露出させるために、絶縁カバーに開口部を設ける構成、および、絶縁カバーの端部から絶縁導体を露出させる構成を説明したが、両構成は、上述した接続構造のいずれにも適用することができる。
【００４８】
上述した説明では、リードピンと結線導体との間、コンタクトピンと結線導体との間の電気的接続のいずれについても、レーザスポット溶接を用いた。しかし、いずれか一方のみにレーザスポット溶接を用い、他方については、半田付け等の従来周知の電気的接続方法を用いてもよい。
また、上述したレーザスポット溶接による電気的接続は、コネクタ付きセンサのリードピンとコンタクトピンとをそれぞれ結線材の結線導体で電気的に接続する場合に限らず、一般にピン状の導体と結線材の結線導体を重ね合わせてレーザスポット溶接して電気的接続構造を形成する場合に適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、上述した説明から明らかなように、結線材とリードピンとの電気的接続部、および、結線材とコンタクトピンとの電気的接続部の耐久性，信頼性を向上することができるという効果がある。温度条件が厳しい車載関係のセンサに使用するのに適したものである。
また、自動接続が容易になるという効果があり、安価にセンサを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセンサの実施の一形態の説明図である。
【図２】図１に示した結線材の説明図である。
【図３】図１に示したセンサの接続部におけるレーザスポット溶接方法の説明図である。
【図４】図１に示したセンサの結線導体４-２とリードピン２との溶接部の説明図である。
【図５】図１に示したセンサの結線導体４-２とコンタクトピン６との溶接部の説明図である。
【図６】従来の圧力センサの構造図である。
【符号の説明】
１センサ部、２リードピン、３オイル封入用パイプ、３ａオイル封入口４結線材、４-１絶縁カバー、４-１ａ円形部、４-１ｂ開口部、４-１ｃ切り欠き部、４-２結線導体、４-２ａ導体端部、４-２ｂガイドピン穴、４-２ｃ導体ラウンド部、４-２ｄ溶接部、５コネクタハウジング、６コンタクトピン、６ａ凹部、１１圧力検出エレメント本体部、１２中央開口部、１３ステム、１４ダイアフラム、１５保護カバー、１６液封室、１７センサチップ、１８継手、１９流体導入通路、２０Ｏリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a sensor with a connector that is assembled by connecting a lead pin on the sensor element side for detecting pressure and the like and a contact pin on the connector housing side with a connecting material.To makeIt is related.
[0002]
[Prior art]
A liquid-seal type semiconductor pressure sensor for detecting fluid pressure and detecting a refrigerant pressure of an air conditioner, a brake oil pressure of an automobile, and the like is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-90096.
FIG. 6 is a structural diagram of a conventional pressure sensor, FIG. 6 (a) is a front view showing a state during connection work, FIG. 6 (b) is a front view showing the completion of connection, and FIG. It is an external view which shows the sensor part side.
[0003]
In FIG. 6A, reference numeral 51 denotes a connector housing portion, and the contact pins 52 are integrated through the connector housing portion 51. Reference numeral 53 denotes an FPC (Flexible Printed Circuit), which is a connecting material for electrically connecting the contact pin 52 and the lead pin 2 of the pressure detection element. Reference numeral 54 denotes a pressure sensor portion, which is not described in detail, but includes a pressure detection element 55 and a joint portion 56 having a pressure introduction passage along the central axis. 3 is a pipe for oil filling of the pressure detecting element.
[0004]
In FIG. 6B, reference numeral 57 denotes an O-ring that is fitted in a groove at the bottom of the connector housing portion 51. Reference numeral 58 denotes a cylindrical caulking cover. After the upper portion of the pressure sensor portion 54 is fitted and joined to the bottom portion of the connector housing portion 51, the upper and lower openings of the caulking cover 58 are caulked to be integrated and sealed by the O-ring 57.
When an external connector with a cable is inserted into the upper opening of the connector housing portion 51 in the figure, the terminals of the external connector are connected to the contact pins 52. The output of the pressure sensor unit 54 is output to the outside through the lead pin 2, the FPC 53, the contact pin 52, an external connector, and a cable.
[0005]
In FIG. 6C, 13 is a stem. The stem 13 is a seal glass, and a plurality of lead pins 2 and an oil-filling pipe 3 are integrated and fixed to a central hole of the pressure detection element 55. Reference numeral 3a denotes an oil filling port, which is crushed and brought into close contact after filling a liquid sealing chamber in the pressure detection element with oil.
[0006]
The lead pin 2 is inserted into a hole made in the conductor of the FPC 53, placed on the upper surface of the pressure detection element 55, and soldered at the root portion of the lead pin 2. Note that not all lead pins 2 are connected to the contact pins 52 via the FPC 53. The plurality of lead pins 2 include external terminals for adjusting the pressure sensor. Such an adjustment lead pin 2 is not connected to the contact pin 52.
[0007]
In the conventional pressure sensor described above, the FPC 53 is used to electrically connect between the lead pin 2 and the contact pin 52. The reason why the FPC 53 is used is that, as shown in FIG. 6A, the lead pin 2 and the contact pin 52 are electrically connected before the connector housing portion 51 and the pressure sensor portion 54 are overlapped. This is because the FPC 53 is bent several times and incorporated as shown in FIG. The FPC 53 is obtained by patterning a 10 μm to 50 μm thick conductor on one side of an insulating film by etching, and has an advantage that it is very flexible.
[0008]
However, when the FPC 53 is soldered to the lead pin 2, it is necessary to insert the FPC 53 into the lead pin 2. Since the FPC 53 is soft, it is easily deformed by handling with a machine, and it is very difficult to insert the FPC 53 into the lead pin 2 by an automated manufacturing apparatus. Similarly, automatic connection is difficult on the side where the FPC 53 is connected to the contact pin 52. Further, as shown in FIG. 6C, since the pitch of the lead pins 2 is narrow, there is a problem that it is difficult to perform automatic soldering without causing a solder bridge with the adjacent lead pin 2.
[0009]
Further, since the FPC 53 has a thin conductor, the connection method is limited to a connector by mechanical contact and adhesion by a conductive adhesive other than soldering. However, the connector by mechanical contact has a problem in the accommodation space and the price. Conductive adhesives are not reliable in harsh usage environments. Therefore, soldering is adopted.
However, regarding soldering, lead-free studies are progressing due to environmental problems. However, when lead-free, there is a problem that wettability deteriorates and the melting point increases. Also, when used under severe temperature conditions such as in-vehicle pressure sensors, there was concern about durability and reliability even with soldering.
[0010]
As described above, the use of FPC and soldering has various problems regarding reliability and automation of the manufacturing process.
Therefore, it has been considered to employ resistance welding for electrical connection. However, the conductor is too thin in FPC for resistance welding. Therefore, it is conceivable to use a thick wiring material for the conductor instead of the FPC. When the conductor becomes thick, the bending durability deteriorates. However, in the above-described structure, the bending is performed only once at the time of assembly, and it is not bent again after completion. Therefore, the bending durability is not required as in the case of using the device having a movable part.
However, resistance welding involves welding by passing a large current through the connection. If a large current is caused to flow through a connection part of an electronic component such as the pressure sensor described above, an unexpected voltage may be applied to the electronic component, causing destruction.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention has been made to solve the above-described problems, and improves the durability and reliability of the electrical connection portion between the wire connection material and the lead pin, and the electrical connection portion between the wire connection material and the contact pin. In addition, a sensor-equipped sensor with a structure suitable for automation of manufacturing equipment.SaIt is intended to provide.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  Claim1In the invention described in the above, at least one of the lead pin and the contact pin includes a sensor main body portion having a sensor element from which a plurality of lead pins protrudes, and a connector housing portion from which a plurality of contact pins for external connection protrude. Is a sensor with a connector integrated by being superposed in a state of being electrically connected with a connecting material, and the sensor element is a pressure at which an oil-sealed pipe together with the lead pin protrudes higher than the lead pin. It is a sensor element for detection, and the connection member is one in which one or a plurality of connection conductors are affixed to an insulating cover except at least an electrical connection portion, and are overlapped in a folded state. The plurality of lead pins are housed in the sensor portion and the connector housing portion, The insulating cover has a circular portion, and the circular portion has an engagement portion with the oil sealing pipe, and the diameter of the circular portion is the one of the plurality of lead pins. The diameter is larger than the diameter of the circular arrangement, and is placed on the circular arrangement of the plurality of lead pins, and the connection conductor has a conductor width locally expanded at one end of the connection conductor so that the diameter of the lead pin is larger. The one end of the connection conductor and at least one of the lead pins are overlapped and electrically connected by laser spot welding.
  Therefore, durability and reliability of the electrical connection portion can be improved by laser spot welding. Laser light does not adversely affect the semiconductor circuit or the like inside the sensor. Since one or a plurality of wiring conductors attached to an insulating cover is used as a wiring material, the wiring material has a conductor having a thickness capable of laser spot welding and has a degree of flexibility necessary for bending. It is suitable for automating the assembly process.
  Furthermore, when a connection material in which one or more connection conductors are sandwiched by an insulating cover is used, the adhesive strength between the connection conductor and the insulating cover is increased, and at the same time, the insulation of the connection conductor is almost complete. .
  The connection conductor width of the wiring portion can be determined in consideration of the electrical resistance and the flexibility of the connection material. On the other hand, at one end of the connection conductor, the conductor width is locally expanded, so that laser spot welding between the connection conductor and the lead pin can be performed reliably even if the positioning accuracy of the connection material cannot be increased. The electrical connection is guaranteed and the reliability can be improved.
  Sitting is better when an insulating cover of insulating material is placed on multiple lead pins, so even when pressed from above the connection conductor with a holding jig, it is stably held on multiple lead pins. The As a result, laser spot welding can be reliably performed, electrical connection is guaranteed, and reliability can be improved.
  The wire connecting material is positioned by the oil sealing pipe and the engaging portion of the insulating cover. As a result, laser spot welding can be reliably performed, electrical connection is guaranteed, and reliability can be improved. The engagement portion may be a hole provided in the insulating cover, but if it is a U-shaped notch, it is not necessary to pass an oil-filled pipe through this hole, so that positioning becomes easier.
[0018]
  Claim2In the invention described in the above, at least one of the lead pin and the contact pin includes a sensor main body portion having a sensor element from which a plurality of lead pins protrudes, and a connector housing portion from which a plurality of contact pins for external connection protrude. Is a sensor with a connector integrated by being superposed in a state of being electrically connected with a connecting material, wherein the connecting material has one or more connecting conductors excluding at least an electrical connection portion. In the folded state, the sensor part and the connector housing part are accommodated in a folded state, the plurality of lead pins are arranged in a circular shape, and the insulating cover is The circular portion has a diameter larger than the diameter of the circular arrangement of the plurality of lead pins. Is mounted on the circular arrangement of the plurality of lead pins, the connection conductor has a portion where the conductor width of one end of the connection conductor is locally expanded and larger than the diameter of the lead pin, At this part, at least one of the one end of the connection conductor and at least one of the lead pins are overlapped and electrically connected by laser spot welding, and the tip of the contact pin connected to the connection conductor is The connector housing has a support portion at a predetermined interval before and after the contact pin recess, and the groove surface of the contact pin recess has the same height as the support portion; The other end portion of the connection conductor connected to the pin is in contact with at least one of the support portion and the groove surface of the concave portion of the contact pin. Is positioned in the recess of Kutopin, it is superimposed on the groove surface of the recess of the contact pins, in which are electrically connected by being laser spot welding.
  Therefore, durability and reliability of the electrical connection portion can be improved by laser spot welding. Laser light does not adversely affect the semiconductor circuit or the like inside the sensor. Since one or a plurality of wiring conductors affixed to an insulating cover is used as a wiring material, the wiring material has a thick conductor that can be laser spot welded and has a degree of flexibility necessary for bending. It is suitable for automating the assembly process.
  Furthermore, when a connection material in which one or more connection conductors are sandwiched by an insulating cover is used, the adhesive strength between the connection conductor and the insulating cover is increased, and at the same time, the insulation of the connection conductor is almost complete. .
  The connection conductor width of the wiring portion can be determined in consideration of the electrical resistance and the flexibility of the connection material. On the other hand, at one end of the connection conductor, the conductor width is locally expanded, so that laser spot welding between the connection conductor and the lead pin can be performed reliably even if the positioning accuracy of the connection material cannot be increased. The electrical connection is guaranteed and the reliability can be improved.
  Sitting is better when an insulating cover of insulating material is placed on multiple lead pins, so even when pressed from above the connection conductor with a holding jig, it is stably held on multiple lead pins. The As a result, laser spot welding can be reliably performed, electrical connection is guaranteed, and reliability can be improved.
  It is possible to prevent the positional deviation between the contact pin and the connection conductor in the width direction during laser spot welding. Further, the connection conductor can be aligned in the height direction by the concave portion of the contact pin and the support portion of the connector housing. As a result, laser spot welding can be reliably performed, electrical connection is guaranteed, and reliability can be improved.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of a sensor with a connector according to the present invention. FIG. 1A is a plan view showing a state during connection work, and FIG. 1B is a cross-sectional view showing a state during connection work. However, the upper part of the guide part 5e described later and above the break line is the outer shape seen from the front.
In the figure, the same parts as those in the conventional FIG.
In FIG. 1A, 1 is a pressure sensor part, 4 is a connecting material, and 5 is a connector housing part. The connecting member 4 is accommodated in a state where the pressure sensor portion 1 and the connector housing portion 5 are overlapped to be bent in a U shape.
Reference numeral 4-1 denotes an insulating cover of the connecting material, 4-1a denotes a circular portion of the insulating cover, 4-1b denotes an opening portion of the insulating cover, and 4-1c denotes a notch portion of the insulating cover. Reference numeral 4-2 denotes three connection conductors of the connection material, and 4-2d denotes a welded portion that is laser spot welded on the conductor.
Reference numerals 5c and 5d are guide portions protruding in a fin shape, and two guide portions are provided on the upper and lower sides, although they are hidden in this figure. Reference numeral 5e denotes a guide portion protruding in a fin shape in front of the paper surface. Reference numeral 5f denotes an engaging portion provided in the guide portion 5e.
[0022]
On the connector housing 5 side in FIG. 1B, 6 is a contact pin, 5a is a convex portion provided on both sides of the portion where the contact pin 6 protrudes toward the pressure sensor portion 1, and 5b is the tip of an oil-filled pipe. It is the accommodating part which accommodates. Reference numeral 5g denotes a recess, and the contact pin 6 protrudes toward the external connector in the recess 5g.
On the connector housing 5 side, an external connector (not shown) is inserted from the left side in the figure. The external connector has a recess that receives the left half of the connector housing 5, and is guided and fitted by the guide portions 5c, 5d, and 5e.
There is a protrusion in the recess of the external connector, and this protrusion is inserted into the recess 5g. Further, this projecting portion has three long holes, and the three contact pins 6 are inserted into the long holes and connected to connection terminals in the long holes. There is a rubber packing member around the base side of the protruding portion of the external connector, and closes the entrance of the recess 5g.
[0023]
The guide 5e has a T shape when viewed from the left side. When the pair of claw pieces provided on the external connector engages with the engaging portions 5 f provided on the left and right sides of the upper side of the T-shape, the external connector is locked to the connector housing 5. This claw piece is provided so that engagement can be released.
The structure for fitting with the external connector and locking the fitted external connector is not limited to a specific one as shown in the figure, and a conventionally known one can be used.
[0024]
On the pressure sensor unit 1 side in FIG. 1B, 11 is a pressure detection element main body, 12 is a central opening of the pressure detection element main body, and 13 is a stem made of hermetic seal glass. A plurality of lead pins 2 and oil-filling pipes 3 are fixedly attached to the central opening 12.
14 is a metallic diaphragm, and 15 is a protective cover for the diaphragm having a plurality of communication holes, and the peripheral edge thereof is fixed to the bottom surface of the pressure detecting element main body 11. Reference numeral 16 denotes a liquid sealing chamber, which is a sealed portion formed between the stem 13 and the diaphragm 14 in the central opening 12 of the pressure detection element main body 11. Oil is filled through the oil filling pipe 3.
[0025]
Reference numeral 17 denotes a sensor chip which is adhered on the stem 13 and is in the liquid sealing chamber 16. The sensor chip 17 is, for example, a semiconductor pressure sensor, and includes a pressure detection unit in which a piezoresistive semiconductor pressure detection unit and a semiconductor temperature detection unit are formed on a semiconductor substrate. In addition, this pressure detector includes a nonvolatile memory such as an EEPROM that can write data on the same semiconductor substrate or another semiconductor substrate, a register for temporary storage of data, a D / A converter, an output signal amplifier circuit, and the like. Have. The lead pin 2 and the external input / output terminal of the sensor chip 17 are electrically connected in the liquid sealing chamber 16 by a bonding wire (not shown).
[0026]
Reference numeral 18 denotes a joint having a fluid introduction passage 19. The lower end surface of the pressure detection element main body 11 and the joint 18 are integrated by welding of the outer peripheral portion. The pressure of the fluid is transmitted to the diaphragm 14 through the fluid introduction passage 19, and is transmitted to the pressure and temperature detection unit of the sensor chip 17 through the oil in the liquid sealing chamber 16.
Reference numeral 20 denotes an O-ring which is fitted into a groove near the periphery of the bottom of the connector housing portion 5. After the connector housing part 5 is superimposed on the upper part of the pressure sensor part 1, the connector housing part 5 is integrated by a caulking cover similar to the caulking cover 58 of FIG. 6 and sealed by the O-ring 20. The integration method is not limited to such a caulking method, and any conventionally known method can be employed.
[0027]
In this embodiment, a plurality of lead pins 2 projecting on the pressure sensor unit 1 side and a plurality of contact pins 6 projecting on the connector housing unit 5 side are electrically connected by a wire connection material 4. The pressure sensor is superimposed and integrated in a state where the tip of the lead pin 2 and the connection conductor 4-2 are overlapped, and the tip of the contact pin 6 and the connection conductor 4-2 are overlapped to form a laser spot. Welded.
[0028]
FIG. 2 is an explanatory diagram of the connecting material shown in FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a conceptual cross-sectional view. The connection conductor 4-2 is shown hatched. In the figure, the same parts as those in FIG.
FIG. 2B is conceptually shown and does not correspond to the specific cross section of FIG. The wire connection material 4 is formed by punching a wire connection conductor 4-2 having a thickness of 0.1 mm to 0.2 mm into a desired shape by pressing, and excluding the regions at both ends. It is in the shape. To this, the insulating cover 4-1 in which the opening 4-1b for the welded portion is punched out in advance is pasted together with an adhesive from both sides, and the connection conductor 4-2 is sandwiched between the insulating covers 4-1, and finally the guide The pin hole 4-2b and the outer shape are punched out with a press. For example, nickel is used as the conductive material, and polyimide or polyester is used as the insulating cover 4-1.
[0029]
As shown in FIG. 2 (a), the insulating cover 4-1 is widened at the left end on the connector housing 5 side, and the conductor end 4-2a is exposed therefrom. In the intermediate wiring part, it extends to the left and right with a strip-like connection conductor 4-2 interposed therebetween. On the other hand, a circular portion 4-1a is formed at the right end portion on the pressure sensor portion 1 side. As shown in FIG. 1, since the lead pins 2 are arranged in a circular shape, the connecting member 4 is made into a plurality of parts by making the insulating cover 4-1 a circular portion 4-1a larger than the circular arrangement of the lead pins 2. It becomes possible to place the lead pin 2 stably.
[0030]
An opening 4-1b is formed along the outer periphery of the circular portion 4-1a, and a U-shaped notch 4-1c is formed at a part of the outer periphery.
The opening 4-1b is provided in order to ensure electrical connection between the connection conductor 4-2 and the tip of the lead pin 2. The connection conductor 4-2 and the lead pin 2 are electrically connected by superimposing three sets, one by one, and laser spot welding. In the illustrated example, only one opening 4-1b is provided in common for the three sets. Therefore, the upper and lower surfaces of the three connection conductors 4-2 are exposed in the opening 4-1b. As a result, the removal of the insulating cover 4-1 at the three welded portions can be realized by one punching by press punching or the like. Therefore, the partial removal of the insulating cover 4-1 can be easily performed in one step.
As shown in FIG. 1B, the tip of the oil filling pipe 3 is higher than the tip of the lead pin 2. The opening 4-1c serves as an engaging portion with the oil sealing pipe 3, and the oil sealing pipe 3 can be used for positioning the connecting material 4.
[0031]
On the other hand, for the connection conductor 4-2, as shown in FIG. 2 (a), the conductor end 4-2a is formed with a narrow width over a certain length. Laser spot welding is performed by overlapping the recess 6a.
In the middle wiring portion, the connection conductor 4-2 has a parallel strip shape. The connection conductor width is determined in consideration of the electrical resistance and the flexibility of the connection material.
In the vicinity of the right end of the connection conductor 4-2, a conductor round part 4-2 c in which the conductor width is locally expanded is formed corresponding to the exposed part of the insulating cover 4-1 by the opening part 4-1 b described above. Has been. The conductor round part 4-2c is formed in a substantially circular shape. Here, the lead pin 2 and the connection conductor 4-2 are overlapped and laser spot welded.
Since the welding location is not linear, it is difficult to position the two, but since the conductor width in the conductor round portion 4-2c is widened and larger than the diameter of the lead pin 2, positioning at the time of laser spot welding is difficult. The tolerance can be increased. In laser spot welding, since there is no concern about solder bridges, the interval between the plurality of conductor round portions 4-2c can be reduced.
[0032]
Reference numeral 4-2b denotes two guide pin holes, which penetrate the insulating cover 4-1 and the connection conductor 4-2. By inserting a pin on the conveying device side into the guide pin hole 4-2b, the wire 4 is used for conveying and positioning. The connection material is not deformed by the rigidity of the connection conductor 4-2. With this conveying device, the wire connection material 4 can be placed at an appropriate position with respect to the lead pin 2 and / or the contact pin 6. Since the guide pin hole 4-2b is provided in a portion where the width of the connection conductor is widened, an increase in electrical resistance in this portion can be prevented.
The guide pin hole 4-2b may be provided in a portion of the connection conductor 4-2 that is not sandwiched between the insulating covers 4-1.
[0033]
FIG. 3 is a schematic diagram of an optical system for explaining a laser spot welding method in the sensor with connector shown in FIG.
Although an example in which the connection conductor 4-2 and the lead pin 2 are welded is shown, the same applies to the case where the connection conductor 4-2 and the contact pin 6 are welded.
In the figure, 31 is a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser oscillator, 32 is an optical fiber that guides the laser light, 33 is a condensing lens that condenses the laser light on the processing surface, 34 is the laser light, and 35 is a holding jig. is there.
[0034]
As shown in FIG. 3A, laser spot welding is performed by superimposing a welding object, in the illustrated example, a lead pin 2 and a connection conductor 4-2, and pressing them with a pressing jig 35 from above to collect light. This is performed by irradiating the laser beam 34.
The holding jig 35 in this case is a cylindrical body having a truncated cone-shaped hole at the center. The focused laser beam passes through this, and the target portion is pressed by the bottom surface of the pressing jig 35.
[0035]
FIG. 4 is an explanatory view of a welded portion between the connection conductor 4-2 and the lead pin 2 of the sensor shown in FIG. 4A is an enlarged view of the welded portion, and FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the welded portion. Parts similar to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
Although eight lead pins 2 protrude from the stem 13 at the center of the pressure detection element main body 1, the number of pins actually connected to the contact pins 6 is three in this example, which is smaller than the total number of lead pins. . In addition to this, the lead pin 2 requires a lead pin used for adjustment of the pressure detection element, and these are arranged together in a circumferential shape. In addition, a dummy lead pin not connected to a circuit in the pressure detection element may be arranged.
[0036]
Make basic adjustments before laser spot welding. Adjustment data such as temperature and pressure zero point adjustment, sensitivity adjustment, etc. are temporarily stored in a register using the lead pin 2 not connected to the connection conductor 4-2, and when the adjustment is completed, the correction value is stored in a nonvolatile memory. At the time of pressure detection, the stored correction value is D / A converted and output to the pressure detection unit together with the output of the temperature detection unit. The stored correction data and pressure data corrected by the detected temperature are output from the pressure detection unit, amplified, and output to the lead pin 2 connected to the connection conductor 4-2 of the connection member 4.
[0037]
The circular portion 4-1 a is placed on the plurality of lead pins 2. Since the diameter of the circular part 4-1a is larger than the diameter of the circular arrangement of the eight lead pins 2, the sitting position is improved, and even when pressed during laser spot welding. It is stably held on the plurality of lead pins 2.
In addition to the lead pin 2, an oil sealing pipe 3 stands on the stem 13. By making the length of this pipe longer than the lead pin 2 and providing a U-cut notch 4-1c in a part of the circular part 4-1a, it can be used for positioning of the wire connecting material 4 at the time of manufacture. it can.
[0038]
The three conductor round portions 4-2c of the circular portion 4-1a are respectively joined to the three lead pins 2 so as to be joined in a T shape, and the lead pin 2 is connected to the lead pin 2 from the connection conductor 4-2 by laser light from above. Both are welded by piercing and melting.
As already described, since the connecting member 4 is more rigid than the conventional FPC 53, the electrical connection can be automated.
In the illustrated example, there are three welds, but when the welding at one place is completed, the holding jig 35 is lifted to drive the table on which the pressure sensor unit 1 is mounted, and the condensing lens unit 33 and Laser spot welding is performed by pressing the holding jig 35 with the holding jig 35 so that the holding jig 35 comes to the next welding spot position.
[0039]
FIG. 5 is an explanatory diagram of a welded portion between the connection conductor 4-2 and the contact pin 6 of the sensor shown in FIG. Fig.5 (a) is a top view of a welding part, FIG.5 (b) is an expansion explanatory view of a welding part, FIG.5 (c) is XX expanded sectional drawing of a welding part. Parts similar to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
The tip of each contact pin 6 protrudes from the back surface of the connector housing 5 as shown in FIG. A recess 6 a is formed at the tip of the contact pin 6. On the other hand, convex portions 5a are formed at two positions before and after the concave portion 6a at a predetermined interval. The side wall of the concave portion 6a is higher than the convex portion 5a of the connector housing 5, and the groove of the concave portion 6a has the same height as the height of the convex portion 5a.
The front-rear width of the top surface of the convex portion 5a on the right side of the drawing is made shorter than that of the other, and the influence of the thickness of the insulating cover 4-1 is avoided by avoiding contact of the insulating cover 4-1 of the wire connecting material 4. The positioning is not affected.
[0040]
The conductor end portion 4-2a of the connecting member 4 is guided by both walls of the recess 6a of the contact pin 6, and the width direction of the conductor end portion 4-2a is accurately aligned with the groove of the recess 6a. The conductor end portion 4-2a is positioned in the height direction by contacting the groove surface of the concave portion 6a of the contact pin 6 and the convex portion 5a of the connector housing 5. When the pressing jig 41 is pressed against the conductor end portion 4-2a at two locations between the convex portion 5a and the concave portion 6a of the connector housing 5, the intermediate portion of the conductor end portion 4-2a becomes the groove of the concave portion 6a. It is pressed in a state of being joined in a T shape.
As a result, the state shown in FIGS. 5B and 5C is obtained, and the connection conductor 4-2 to the contact pin 6 are melted and welded by a laser spot from above.
[0041]
As shown in FIG. 5C, the root portion where the tip of the contact pin 6 protrudes is made one step deeper than the bottom surface of the connector housing 5. However, this portion may be less than the height of the groove portion of the recess 6 a and may be on the same plane as the bottom surface of the connector housing 5. Since the convex portion 5a of the connector housing 5 is a support portion for positioning the conductor end portion 4-2a at the height of the groove of the concave portion 6a, the convex portion 5a is supported by the bottom surface of the connector housing 5 instead of providing the convex portion 5a. Also good.
In the state of FIG. 5C, the conductor end portion 4-2a is positioned in contact with the grooves of the two convex portions 5a and the concave portion 6a of the connector housing 5, but after the welding is finished, the wire connection material 4 is When bent, the conductor end portion 4-2a may be separated from the convex portion 5a on the right side in the drawing in the extending direction of the wire connecting material 4. However, since welding has already been completed, there is no significant problem.
[0042]
The welding between the connection conductor 4-2 and the lead pin 2 and the spot welding between the connection conductor 4-2 and the contact pin 6 may be performed collectively in the same process, but either one is performed first. Also good. When welding is completed, the sensor with connector is completed by superimposing the pressure sensor portion 1 and the connector housing portion 5 together.
[0043]
In the above description, the connection conductor 4-2 is obtained by sandwiching the insulating cover 4-1 as an insulating film from both sides with an adhesive except for the opening 4-1b and sandwiching the insulating cover 4-1. Met. By doing so, the adhesive strength between the connection conductor 4-2 and the insulating cover 4-1 is increased, and at the same time, the insulation of the connection conductor 4-2 is almost complete. However, when used for a sensor with a connector, bending durability is not required so much, so that the connection conductor 4-2 may be used as the connection member 4 having the insulation conductor 4-1 attached to only one side. In this case, if the side having the insulating cover is located outside the U-shaped bent portion, there is no possibility that the connection conductor 4-2 comes into contact with a metal portion such as the pressure element main body portion 11.
[0044]
In the above description, a part of the plurality of lead pins of the sensor element is connected to the contact pins of the connector by the connection conductors of the connection members. This is because some lead pins are used only as input / output terminals of an adjustment circuit in the sensor element. However, conventionally, there is a case in which the adjustment circuit is not built in the sensor element but is accommodated in the connector housing.
In this case, all the plurality of lead pins of the sensor element are connected to the connection conductor of the connection material. However, not all the connection conductors of the connection material are connected to the contact pins, but a part is connected to the adjustment circuit in the connector housing.
[0045]
Even with such a conventional type pressure sensor, the connection conductor and lead pin of the connection material for electrical connection, and the connection conductor and contact pin of the connection material for electrical connection, can be welded by laser spot welding. An electrical connection can be made. For the electrical connection between the connection conductor of the connection material and the adjustment circuit in the connector housing, the input / output terminals of this adjustment circuit are arranged in the same shape as the contact pins described above, and are arranged side by side with the contact pins. In a manner similar to the connection with the contact pins, the superposition welding with the laser spot can be performed.
[0046]
In the above description, the specific pressure sensor part 1 and the specific connector housing part 5 as shown in FIG. 1 have been described as an example. The pressure detection sensor has been described. However, the present invention is not limited to these shapes, integration methods, and pressure sensors, and can be applied to sensors with connectors in general.
The sensor main body and the connector housing may be any sensor with a connector that is integrated by overlapping at least one of the lead pin and the contact pin in a state where they are electrically connected by the connecting material. For example, the sensor can be applied to an acceleration sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, a gas detection sensor, or the like.
[0047]
In the above description, even in the same laser spot welding, the connection structure between the lead pin and the connection conductor and the connection structure between the contact pin and the connection conductor are different. That is, the tip end portion of the lead pin is substantially planar, and the end portion of the connection conductor is overlaid thereon. On the other hand, the tip of the contact pin has a recess, and the end of the connection conductor is overlapped with the groove surface of the recess.
However, conversely, the tip of the contact pin may be substantially planar, and the end of the connection conductor may be overlaid thereon. Further, the connection structure may be unified to one of the lead pin side and the contact pin side.
In addition, the shape of the connection conductor by the side of a connection material will differ according to the connection structure to employ | adopt. As for the insulating cover, in order to expose the insulating conductor in the electrical connection portion, the configuration in which the opening is formed in the insulating cover and the configuration in which the insulating conductor is exposed from the end portion of the insulating cover have been described. It can be applied to any of the connection structures described above.
[0048]
In the above description, laser spot welding is used for both electrical connection between the lead pin and the connection conductor and between the contact pin and the connection conductor. However, laser spot welding may be used for only one of them, and a known electrical connection method such as soldering may be used for the other.
The above-described electrical connection by laser spot welding is not limited to the case where the lead pin and the contact pin of the sensor with connector are electrically connected by the connection conductor of the connection material, but generally the pin-shaped conductor and the connection conductor of the connection material. Can be applied to form an electrical connection structure by laser spot welding.
[0049]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention can improve the durability and reliability of the electrical connection portion between the wire connection material and the lead pin and the electrical connection portion between the wire connection material and the contact pin. There is. It is suitable for use in in-vehicle sensors with severe temperature conditions.
Further, there is an effect that automatic connection becomes easy, and the sensor can be manufactured at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of a sensor of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the wire connecting material shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory diagram of a laser spot welding method at a connection portion of the sensor shown in FIG. 1;
4 is an explanatory view of a welded portion between the connection conductor 4-2 and the lead pin 2 of the sensor shown in FIG.
5 is an explanatory diagram of a welded portion between the connection conductor 4-2 and the contact pin 6 of the sensor shown in FIG.
FIG. 6 is a structural diagram of a conventional pressure sensor.
[Explanation of symbols]
1 sensor part, 2 lead pin, 3 oil pipe, 3a oil filling port 4 connection material, 4-1 insulation cover, 4-1a circular part, 4-1b opening part, 4-1c notch part, 4-2 connection Conductor, 4-2a Conductor end, 4-2b Guide pin hole, 4-2c Conductor round part, 4-2d Welded part, 5 Connector housing, 6 Contact pin, 6a Recessed part, 11 Pressure detection element body part, 12 Center opening Part, 13 stem, 14 diaphragm, 15 protective cover, 16 liquid seal chamber, 17 sensor chip, 18 joint, 19 fluid introduction passage, 20 O-ring

Claims

A sensor main body having a sensor element from which a plurality of lead pins protrudes, and a connector housing part from which a plurality of contact pins for external connection protrudes are electrically connected to each other by at least one of the lead pins and the contact pins. Sensors with connectors integrated by being superposed in a connected state,
The sensor element is a sensor element for pressure detection in which an oil-filled pipe together with the lead pin protrudes higher than the lead pin,
The wire connection material is one in which one or a plurality of wire conductors are affixed to an insulating cover except at least an electrical connection portion, and the sensor portion and the connector housing portion overlapped in a folded state. Housed in
The plurality of lead pins are arranged in a circular shape,
The insulating cover has a circular portion,
The circular portion has an engagement portion with the oil sealing pipe, the diameter of the circular portion is larger than the diameter of the circular arrangement of the plurality of lead pins, and the circular shape of the plurality of lead pins Placed on top of the arrangement,
The connection conductor has a portion where the conductor width of one end of the connection conductor is locally expanded and larger than the diameter of the lead pin,
In this part, at least one of the one end of the connection conductor and the lead pin is overlapped and electrically connected by laser spot welding,
A sensor with a connector.

A sensor main body having a sensor element from which a plurality of lead pins protrudes, and a connector housing part from which a plurality of contact pins for external connection protrudes are electrically connected to each other by at least one of the lead pins and the contact pins. Sensors with connectors integrated by being superposed in a connected state,
The wire connection material is one in which one or a plurality of wire conductors are affixed to an insulating cover except at least an electrical connection portion, and the sensor portion and the connector housing portion overlapped in a folded state. Housed in
The plurality of lead pins are arranged in a circular shape,
The insulating cover has a circular portion,
The circular portion has a diameter of the circular portion larger than the diameter of the circular arrangement of the plurality of lead pins, and is placed on the circular arrangement of the plurality of lead pins,
The connection conductor has a portion whose conductor width at one end of the connection conductor is locally expanded and larger than the diameter of the lead pin,
In this portion, at least one of the one end of the connection conductor and the lead pin is overlapped and electrically connected by laser spot welding, and
The tip of the contact pin connected to the connection conductor has a recess,
The connector housing has a support portion at a predetermined interval before and after the concave portion of the contact pin,
The groove surface of the concave portion of the contact pin is the same height as the support portion,
The other end portion of the connection conductor connected to the contact pin is positioned in the recess of the contact pin by contacting at least one of the support portion and the groove surface of the recess of the contact pin, and the contact Overlaid on the groove surface of the recess of the pin and electrically connected by laser spot welding,
A sensor with a connector.