(57)【要約】      （修正有）【課題】組み立てが容易で、内燃エンジンの高温および振動に耐える圧力測定プラグを提供する。【解決手段】中空のプラグ本体１０２の一方の端部１０２Ｂにある電気的な感知素子１０４Ａと、中空のプラグ本体１０２の他方の端部１０２Ａにあるプラグ端子を、フレキシブルＰＣＢ１０８Ａと細長い支持構造１０８Ｂで構成される相互接続構造１０８により電気的に結合する。これによりフレキシブルＰＣＢ１０８Ａに搭載された電子回路１０６を高温にさらされる感知素子１０４Ａから離すことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定プラグは、
近位端、遠位端およびプラグ本体軸を有する中空のプラグ本体と、
少なくともひとつの電気的な感知素子を含み、中空のプラグ本体の近位端に位置された感知構造と、
中空のプラグ本体の遠位端に取り付けられたハウジング内に配置されるコネクタ端子であって、当該コネクタ端子は、電子回路およびボンディングワイヤによって少なくともひとつの電気的な感知素子に電気的に結合される、前記コネクタ端子とを有し、
測定プラグはさらに、中空のプラグ本体を介して電気的な接続を提供する相互接続構造を含み、
前記接続構造は、フレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）を含み、当該フレキシブルプリントＰＣＢは、フレキシブルＰＣＢの近位端部にある第１の接触領域と、フレキシブルＰＣＢの遠位端にある第２の接触領域とを有し、
前記第１の接触領域は、ボンディングワイヤによって電気的な感知素子に電気的に結合され、フレキシブルＰＣＢの近位端部は、プラグ本体軸に対して垂直の平面内の中空のプラグ本体内に位置決めされ、
前記相互接続構造はさらに、フレキシブルＰＣＢの近位端部および遠位端部の間でフレキシブルＰＣＢの一部を中空のプラグ本体内に固定するよう構成された細長い支持構造を含む、測定プラグ。
【請求項２】
相互接続構造はさらに、リング形状の支持構造を含み、フレキシブルＰＣＢの近位端部はリング形状の支持構造に取り付けられ、前記リング形状の支持構造は感知構造に取り付けられる、請求項１に記載の測定プラグ。
【請求項３】
リング形状の支持構造は、細長い支持構造の対応する整合構造と協働する整合構造を含み、前記整合構造は、フレキシブルＰＣＢの前記一部とフレキシブルＰＣＢの近位端部とを整合するよう構成される、請求項２に記載の測定プラグ。
【請求項４】
リング形状の支持構造および感知構造は、電気的な感知素子、フレキシブルＰＣＢの近位端部、およびボンディングワイヤを収容し、かつ保護ゲルを一緒に保持するよう構成されたキャビティを形成する、請求項２ないし３いずれか１つに記載の測定プラグ。
【請求項５】
リング形状の支持構造は、測定プラグの外側の一部を形成する、請求項２ないし４いずれか１つに記載の測定プラグ。
【請求項６】
細長い支持構造は、第１の部分および第２の部分を含み、フレキシブルＰＣＢは、第１の部分と第２の部分の間に位置決めされる、請求項１ないし５いずれか１つに記載の測定プラグ。
【請求項７】
第１の部分および第２の部分は、第１の部分を第２の部分に結合するためのスナップフィット結合構造を含む、請求項６に記載の測定プラグ。
【請求項８】
細長い支持構造は、屈曲部を予め曲げるよう構成された突出エッジを含む、請求項６または７に記載の測定プラグ。
【請求項９】
細長い支持構造は、中空のプラグ本体内に細長い支持構造を固定するための圧入構造を含む、請求項１ないし８いずれか１つに記載の測定プラグ。
【請求項１０】
中空のプラグ本体は、電子回路を位置するための構造を有する上部と、相互接続構造のための通路を提供する貫通口を含み、前記貫通口および細長い支持構造は、前記上部を細長い支持構造と整合させるよう構成される、対応する整合構造を含む、請求項１ないし９いずれか１つに記載の測定プラグ。
【請求項１１】
電子回路の少なくとも一部は、フレキシブルＰＣＢ上に搭載される、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の測定プラグ。
【請求項１２】
感知構造は圧力感知構造であり、電気的な感知素子は多数の歪みゲージを含む、請求項１ないし１１いずれか１つに記載の測定プラグ。
【請求項１３】
フレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）の近位端にある第１の接触領域およびフレキシブルＰＣＢの遠位端にある第２の接触領域を有するフレキシブルＰＣＢと、フレキシブルＰＣＢの近位端および遠位端の間でフレキシブルＰＣＢの一部を中空のプラグ本体内に固定するように構成される細長い支持構造とを含む相互接続構造を提供すること、
前記相互接続構造を感知構造に機械的に結合すること、
前記細長い支持構造を移動させ、近位端をワイヤボンディングシステムにアクセス可能にさせること、
ボンディングワイヤを用いて、第１の接触領域を、感知構造の電気的な感知素子に電気的に結合させること、
フレキシブルＰＣＢの近位端に対して垂直に細長い支持構造を位置決めすること、
相互接続構造を中空のプラグ本体内にスライドさせ、フレキシブルＰＣＢの近位端がプラグ本体軸に対して直交する面内の中空のプラグ本体内に位置決めされることを可能にし、かつ遠位端がさらなるアッセンブリのためにプラグ本体から突出することを可能にすること、を含む測定プラグの組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、測定プラグと、測定プラグを組み立てるための方法に関する。より具体的には、本発明は、燃焼機関のためのピエゾ抵抗圧力測定プラグに関する。
【０００２】
将来におけるガソリンエンジンのための進歩的な燃焼の方針は、全体のサイクル（圧縮‐燃焼‐排出のサイクル）中に各燃焼シリンダーからの正確な圧力フィードバックの存在に依存する。これらの方針は、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）燃焼を含むことも含まないこともあり、かつ迅速かつ正確な圧力応答を要求する高い圧力放出速度になり得る。
【０００３】
ピエゾ抵抗圧力測定プラグは、特許文献１により公知である。圧力測定プラグは、燃焼側に近接して位置され得る非常に小さな感知素子を含み、それゆえ非常に高い帯域幅のセンサが実現可能である。ボンディングワイヤを用いて、感知素子は、プラグ本体内に設置されるプリント配線基板（ＰＷＢ）上のセンサ電子部品と電気的に結合される。センサ電子部品は、感知構造上に搭載されたピエゾ抵抗素子の抵抗の変化を測定し、かつ条件付けされた測定信号を発生させるために配置される。コネクタ端子は、プラグ本体に取り付けられたハウジングに配置される。コネクタ端子は、センサ電子部品を介して、プラグ本体内に配置された感知素子に電気的に結合される。本文献は、プラグ本体内に配置されたピエゾ抵抗素子とプラグ本体の外側の電子部品との間の信頼性のある電気的接続をどのように獲得するかについては開示しない。電気的接続は、内燃エンジンの環境までの典型的な高い温度および振動に耐えなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＥＰ２１３８８１９Ａ１
【発明の概要】
【０００５】
信頼性のある、製造するのに安価な、半自動もしくは完全自動の生産工程を用いた大量生産が可能な、過酷な圧力媒体に対して長寿命および／もしくは堅牢な、内燃エンジンの典型的な高い温度および振動に耐える、といった構造のうちの少なくともひとつを有する改良された測定プラグを提供するのが、本発明の目的である。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、この目的は、請求項１の特徴を有する測定プラグにより達成される。本発明を実施する有利な実施例および更なる方法が、従属項で言及される手段によって達成され得る。
【０００７】
本発明による測定プラグは、圧力測定プラグがさらに、中空のプラグ本体を介して電気的な接続を提供する相互接続構造を含むことを特徴とする。相互接続構造は、中空のプラグ本体内に少なくとも部分的に配置される。相互接続構造は、フレキシブルＰＣＢの近位端部にある第１の接触領域と、フレキシブルＰＣＢの遠位端部にある第２の接触領域とを有するフレキシブルＰＣＢを含む。第１の接触領域は、ボンディングワイヤを用いて電気的な感知素子に電気的に結合される。フレキシブルＰＣＢの近位端部は、プラグ本体の軸に対して垂直な平面内の中空のプラグ本体内に位置決めされる。相互接続構造はさらに、フレキシブルＰＣＢの近位端部と遠位端部との間でフレキシブルＰＣＢの一部を中空のプラグ本体内に固定するように構成される細長い支持構造を含む。
【０００８】
これらの特徴は、少なくとも１００ｍｍの総距離を接続し得る、感知素子と条件付け電子部品との間の相互接続を提供する。相互接続は、自動車エンジンの温度および振動要求に耐え得る。一方の端部でワイヤボンドシステムを受け入れることは適切であり、これは大量のアッセンブリを可能にする。細長い支持構造は、測定プラグのアッセンブリ中に、中空のプラグ本体内にフレキシブルＰＣＢを通すのを容易にする。
【０００９】
ひとつの実施例では、相互接続構造はさらにリング形状の支持構造を含み、フレキシブルＰＣＢの近位端はリング形状の支持構造に取り付けられ、リング形状の支持構造は感知構造に取り付けられる。この特徴は、測定プラグを組み立てる際にひとつの構成要素としてプリアッセンブリされ、かつ使用され得る相互接続構造を提供する。これは、製造工程の複雑さを減少させる。
【００１０】
ひとつの実施例では、リング形状の支持構造は、細長い支持構造の対応する整合構造と協働するための整合構造を含む。整合構造は、フレキシブルＰＣＢの２つの端部の間に位置されたフレキシブルＰＣＢの一部と、フレキシブルＰＣＢ（１０８Ａ）の近位端部（１０８Ａ１）とを整合させるよう構成される。これらの特徴は、歪みによるフレキシブルＰＣＢの応力量を減少させる。
【００１１】
ひとつの実施例では、リング形状の支持構造および感知構造は、電気的な感知素子、フレキシブルＰＣＢの近位端部、およびボンディングワイヤを収容するキャビティ（空洞）を形成する。キャビティは、電気的な感知素子を覆って腐食から保護する保護ゲルを有するよう構成される。
【００１２】
ひとつの実施例では、リング形状の支持構造は、測定プラグの外側の一部を形成する。これらの特徴により、測定プラグの直径を減少させることができる。
【００１３】
ひとつの実施例では、細長い支持構造は、第１の部分および第２の部分を含む。フレキシブルＰＣＢは、第１の部分と第２の部分との間に位置決めされる。これらの特徴は、中空のプラグ本体を介してフレキシブルＰＣＢを支持するための単純な構造を提供する。さらなる実施例では、第１の部分および第２の部分は、第１の部分を第２の部分に結合させるためのスナップ式に固定される結合構造を含む。この方法では、相互接続構造をプリアッセンブルするのが容易である。
【００１４】
ひとつの実施例では、細長い支持構造は、屈曲部を予め曲げるよう構成される突出エッジを含む。この特徴は、測定プラグの製造工程の複雑さを減少させる。
【００１５】
ひとつの実施例では、細長い支持構造は、中空のプラグ本体内に細長い支持構造を固定するための圧入構造を含む。これらの特徴の結果として、フレキシブルＰＣＢは、振動要求に耐えることができる。
【００１６】
ひとつの実施例では、中空のプラグ本体は、電子回路を位置決めするための構造を有する上部を含む。中空のプラグ本体を貫通する孔は、相互接続構造のための通路を提供する。当該貫通孔および細長い支持構造は、上部を細長い支持構造に整合させるよう構成される、対応する整合構造を含む。これらの特徴は、製造プロセスの複雑さを減少させ、アッセンブリ後のフレキシブルＰＣＢの応力のリスクを減少させる。
【００１７】
ひとつの実施例では、電子回路の少なくとも一部分はフレキシブルＰＣＢ上に搭載される。この方法で、ハウジングの大きさが削減され得る。
【００１８】
ひとつの実施例では、感知構造は圧力感知構造であり、電気的な感知素子は多数の歪みゲージを含む。歪みゲージは、好ましくはピエゾ抵抗感知素子である。
【００１９】
第２の態様では、測定プラグの組み立て方法が提供される。当該方法は、フレキシブルＰＣＢの近位端部にある第１の接触領域とフレキシブルＰＣＢの遠位端部にある第２の接触領域とを有するフレキシブルＰＣＢ、およびフレキシブルＰＣＢの近位端部と遠位端部との間でフレキシブルＰＣＢの一部を中空のプラグ本体内に固定するよう構成される細長い支持構造を含む相互接続構造を提供することと；ボンディングワイヤを用いて、第１の接触領域を、感知構造の電気的な感知素子に電気的に結合させることと；細長い支持構造をフレキシブルＰＣＢの近位端部に対して垂直に位置決めすることと；中空のプラグ本体内で相互接続構造をスライドさせて、フレキシブルＰＣＢの近位端部を、プラグ本体軸に対して垂直の平面内の中空のプラグ本体内に位置決めするのを可能にし、かつ、遠位端部をさらなるアッセンブリのために中空のプラグ本体から突出させることを可能にすることを含む。
【００２０】
その他の特徴及び利点は、例として様々な特徴の実施例を描く添付の図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
これらの、およびその他の態様、特性および利点は、図面を参照した下記の記載に基づいて、以下で説明される。類似の参照番号は、同様の、もしくは比較可能な部分を示す。
【図１】図１は、圧力測定プラグのひとつの実施例の概略的な断面図を表す。
【図２】図２は、図１に示された実施例におけるフレキシブルＰＣＢの経路を概略的に表す。
【図３】図３は、感知構造および相互接続構造の側面図を概略的に表す。
【図４】図４は、相互接続構造の分解図を概略的に表す。
【図５】図５は、フレキシブルＰＣＢの遠位端部の上面図を概略的に表す。
【図６】図６は、フレキシブルＰＣＢの近位端部の上面図を概略的に表す。
【図７】図７は、図１における線ＶＩＩ‐ＶＩＩに沿った圧力測定プラグの横断面図を概略的に表す。
【図８】図８は、圧力感知構造と相互接続構造との結合にかかる斜視図を表す。
【発明の詳細な説明】
【００２２】
図１は、燃焼機関用の圧力測定プラグ１００のひとつの実施例の断面図を概略的に示す。圧力測定プラグ１００は、中空のプラグ本体（ボディ）１０２および感知構造１０４を含む。圧力測定プラグ１００はさらに、レンチによる圧力測定プラグの搭載を可能とする六角形の外周（図示しない）が設けられたハウジング１１０を含む。
【００２３】
中空のプラグ本体１０２は、プラグ本体１０２を燃焼エンジンのシリンダーヘッドに搭載するための雄ネジ１０２Ｄ１が設けられた上部１０２Ｄを含む。上部１０２Ｄはさらに、電子回路１０６を位置決めするための構造を含む。この構造は、中空のプラグ本体１０２の遠位端１０２Ａを形成する。中空のプラグ本体１０２はさらに、上部１０２Ｄと圧力感知構造１０４との間に位置決めされる中間部１０２Ｅを含む。中間部１０２Ｅは、金属切断工程により得ることができる、半径方向に対称である、あるいは円筒状の部品である。中空のプラグ本体１０２は、プラグ本体軸１０２Ｃを有する。
【００２４】
感知構造１０４は、圧力測定プラグ１００の自由端を形成する。感知構造１０４は、中空のプラグ本体１０２の近位端１０２Ｂに結合される。少なくともひとつの電気的な感知素子１０４Ａは、中空のプラグ本体１０２内の空間に面する、感知構造１０４の円筒状の本体部１０４Ｂの表面に取り付けられる。電気的な感知素子１０４Ａは、多数の歪みゲージの形態であり得る。歪みゲージは、好ましくはピエゾ抵抗感知素子である。感知構造の機能についてのさらなる詳細は、特許文献１で開示される。
【００２５】
圧力測定プラグ１００のハウジング１１０は、電子回路１０６を収容するためのキャビティを形成する。電子回路１０６は、電気部品が備えられたプリント回路基板（ＰＣＢ）である。電子回路は、次の動作の少なくともひとつを実行するよう構成される：圧力センサ、すなわちピエゾ抵抗素子から得られた信号の温度補償、少なくともひとつの電気的な感知素子から得られた信号のキャリブレーション（校正）、内部の故障検出、少なくともひとつの電気的な感知素子からの電気的な信号を、条件付けされた測定信号へ、すなわち、内燃チャンバ内の圧力を示す信号へ変換すること、である。電子回路は、中空のプラグ本体１０４の遠位端１０２Ａに配置される。使用中、電子回路１０６は、燃焼エンジンの外側に配置される。エンジンの外側の温度範囲は、中空のプラグ本体内の温度と比べて極端に低い。これにより、動作温度に関して非常に低い要件を持つ電子回路の構成部品の使用が可能になる。これらの構成部品は、中空のプラグ本体内の温度範囲に従う動作温度の範囲に応じた構成部品よりも高価ではない。本出願では、電子回路は、感知構造から離れた場所にあり、このことは、電子回路にとっての好ましい温度環境を生成する。
【００２６】
圧力測定プラグはさらに、電気的な感知素子１０４Ａを電子回路１０６に電気的に接続するよう構成された相互接続構造１０８を含む。電気的な感知素子１０４Ａと電子回路１０６との距離は、１００ｍｍよりも大きくし得る。相互接続構造１０８は、中空のプラグ本体１０２を介して、電子回路から電気的な感知素子１０４Ａまで延在する。
【００２７】
相互接続構造１０８は、フレキシブルＰＣＢ１０８Ａと、細長い支持構造１０８Ｂと、リング形状の支持構造１０８Ｃとを含む。フレキシブルＰＣＢは、非導電性のフレキシブル基板上に積層された配線層を形成する導電性の経路、トラックもしくは信号トレースを使用する、電子部品を電気的に接続するためにパターンニングされた構成である。本出願では、フレキシブルＰＣＢは、ひとつの配線層を含む。複数の配線層を有するフレキシブルＰＣＢが使用されても良いことが明らかであり得る。条件付け電子部品の少なくとも一部がフレキシブルＰＣＢ上に搭載されるならば、これは有利であり得る。細長い支持構造１０８Ｂは、プラグ本体軸１０２Ｃと一致する中心軸を含む。細長い支持構造は、フレキシブルＰＣＢの部分１０８Ａ３を中空のプラグ本体１０４に固定するよう構成される。細長い支持構造は、燃焼エンジンに起因する振動により移動し得るフレキシブルＰＣＢの長さを減少させる。これは、電子回路と電気的な感知素子との電気的な接続の信頼性を増加させる。測定プラグのアッセンブリ中に、細長い支持構造は、中空のプラグ本体を介してフレキシブルＰＣＢをガイドするのを容易にする。
【００２８】
細長い支持構造１０８Ｂは、第１の部分１０８Ｂ１および第２の部分１０８Ｂ２を含む。フレキシブルＰＣＢ１０８Ａは、第１の部分１０８Ｂ１と第２の部分１０８Ｂ２との間に位置決めされる。フレキシブルＰＣＢの部分１０８Ａは、第１の部分１０８Ｂ１上に積層される。第１の部分１０８Ｂ１は、第２の部分１０８Ｂ２の対応部分の整合および配向のための特徴を有する。細長い支持構造１０８Ｂは、中空のプラグ本体が相互接続構造上を移動され、かつリング形状の支持構造１０８Ｃに取り付けられたとき、相互接続構造１０８を測定プラグ内に固定するための圧入特徴を含む。
【００２９】
第１の圧入特徴１１４は、感知構造１０４に面する細長い支持構造１０８Ｂの端部に配置される。当該端部は、中空のプラグ本体１０２の近位端１０２Ｂの空間よりもわずかに大きな外形（輪郭）を有する。第１の部分１０８Ｂ１と第２の部分１０８Ｂ２との間の空間により、第１および第２の部分の端部は、第１および第２の部分１０８Ｂ１、１０８Ｂ２で発生された応力によって、恒久的な圧入を得るために相互に移動することができる。参照番号１１２および１１６は、第２および第３の圧入特徴の位置を示す。
【００３０】
リング形状の支持構造１０８Ｃは、中空のプラグ本体１０２内の空間に面する感知構造１０４の円筒状の本体部側に取り付けられる。本実施例では、リング形状の支持構造１０８Ｃは、中空のプラグ本体１０２の近位端１０２Ｂと円筒状の本体部１０４Ｂとの間に位置決めされる。リング形状の支持構造１０８Ｃは、測定プラグ１００の外側の一部を形成する。これにより、リング形状の支持構造１０８Ｃの空間を、プラグ本体の与えられた特定の直径に拡張させことができる。リング形状の支持構造は、測定されるべき圧力が測定プラグ１００に作用しているときに変形しない感知素子１０４の表面に取り付けられる。その結果、リング形状の支持構造に作用する力は、電気的な感知素子１０４Ａが取り付けられた円筒状の本体部１０４Ｂの表面の応力に影響を及ぼさない。
【００３１】
フレキシブルＰＣＢは、近位端部１０８Ａ１および遠位端部１０８Ａ２を含む。部分１０８Ａ３は、近位端部１０８Ａ１と遠位端部１０８Ａ２との間に配置される。図２は、圧力測定プラグ内のフレキシブルＰＣＢ１０８の進路を明らかにする。フレキシブルＰＣＢ１０８の部分１０８Ａ３は、プラグ本体軸１０２Ｃと平行な面にある。近位端部１０８Ａ１および遠位端部１０８Ａ２の双方は、プラグ本体軸１０２Ｃに垂直の面に位置決めされる。
【００３２】
図５は、フレキシブルＰＣＢ１０８の遠位端部１０８Ａ２の上面図を示す。この状況における上面図は、配線層側から眺望されることを意味する。遠位端部１０８Ａ２は、第２の接触領域を含む。本実施例では、接触領域の数は４つである。遠位端部は、金属プレート（図示しない）上に積層される。金属プレートは、螺旋状のバネの負荷圧力に耐えるように加えられる。本実施例では、螺旋状の接触バネが、電子回路１０６とフレキシブルＰＣＢ１０８との電気的な接続のために使用される。フレキシブルＰＣＢ内の孔４１０および金属プレートは、螺旋状の接触バネのアッセンブリにおいて正確な位置決めをするのに使用される。
【００３３】
図６は、近位端部１０８Ａ１の上面図を示す。近位端部１０８Ａ１は、第１の接触領域６０２を含む。本出願では、接触領域の数は４つである。近位端部と遠位端部との間のフレキシブルＰＣＢが、第１および第２の接触領域の間の電気的な接続を形成する４つのトレースを含むことが明らかであり得る。電気的な感知素子は、ボンディングワイヤによって第１の接触領域６０２に電気的に結合される。近位端部１０８Ａ１はさらに、リング形状の支持構造１０８Ｃ上に近位端部１０８Ａ１を取り付ける際に、リング形状の支持構造１０８Ｃに対して近位端部１０８Ａ１を整合させる整合特徴６０４を含む。近位端部１０８Ａ１は、フレキシブルＰＣＢをリング形状の支持構造１０８Ｃに積層するよう接触領域を拡大するべく４つの突出領域６０６を含む。
【００３４】
図３は、感知構造１０４および相互接続構造１０８を含むアッセンブリの側面図を示す。アッセンブリは、細長い支持構造１０８Ｂの第２の部分１０８Ｂ２の側面から眺望される。この視野は、測定プラグ１００が９０度回転された図１の視野に対応する。このアッセンブリは、プラグ本体が細長い支持構造１０８上に差し込まれる工程よりも前の製造工程で得られる。図３は、リング形状の感知構造１０８Ｃのアライメント（整合）構造３０２および細長い支持構造１０８Ｂの対応するアライメント構造３０４を示す。アライメント構造３０２、３０４は、リング形状の支持構造１０８Ｃが細長い支持構造１０８Ｂの本体軸に対して角度方向に整合されるのを保証にする。フレキシブルＰＣＢ１０８Ａにおけるゆがみが原因のストレス量が減少する。アライメント構造３０２、３０４が、フレキシブルＰＣＢ１０８Ａの部分１０８Ａ３に対してフレキシブルＰＣＢ１０８Ａの近位端部１０８Ａ１の角度方向を整合させるので、フレキシブルＰＣＢ１０８Ａのゆがみによるストレス量が減少する。
【００３５】
第２の部分１０８Ｂ２はさらに、溝３０６を含む。この溝３０６は、上部１０２Ｄおよび相互接続構造１０８を角度方向に整合させる。溝３０６と上部１０２Ｄの内側の対応する突起との協働は、細長い支持構造１０８Ｂが軸方向に移動し得るのを防ぐ。図７は、図１のＶＩＩ‐ＶＩＩ線に沿った、上部１０２Ｄおよび相互接続構造の断面図である。図７はさらに、細長い支持構造１０８Ｂおよび上部１０２Ｄが追加の角度整合特徴を含むことを示す。この追加の整合特徴は、細長い支持構造１０８Ｂおよび上部１０２Ｄの双方の外形を平坦化することによって形成される。
【００３６】
図４は、相互接続構造のパーツの斜視図を示す。図４では、フレキシブルＰＣＢ１０８Ａ３は、細長い支持構造１０８Ｂの第１の部分１０８Ｂ１に取り付けられる。第１の部分１０８Ｂ１および第２の部分１０８Ｂ２は、第２の部分１０８Ｂ２を第１の部分１０８Ｂ１に取り付けるために２つのスナップフィット構造４０２を含む。第１の部分１０８Ｂ１および第２の部分１０８Ｂ２はさらに整合特徴４０４を含む。第２の部分１０８Ｂ２はさらにエレベーション(隆起)４１４を含み、当該エレベーション４１４は、第１の部分および第２の部分をスナップフィットした後に、フレキシブルＰＣＢの第１の部分、第２の部分、ならびに第３の部分１０８Ａ３のアッセンブリの結果として、振動要求に耐え得るアッセンブリの応力が常に存在することを保証する。
【００３７】
第２の部分１０８Ｂ２は、端部に突出エッジ４０６を含む。突出エッジ４０６は、フレキシブルＰＣＢ１０８の遠位端１０８Ａ２が、アッセンブリへの挿入のために予め曲げられ、かつ最終部分が正確な方向へ曲げられるような開始の曲げを持たせるようにする。参照番号４１２は、遠位端部１０８Ａ２が積層される金属プレートを示す。遠位端部１０８Ａ２はさらに、金属プレート４１２上を延在する部分４０８を含む。中空のプラグ本体１０２の上部に遠位端部１０８Ａ２を位置決めするとき、フレキシブルＰＣＢの部分４０８は、反転する方向とは逆方向に曲げられ、部分４０８は、遠位端部１０８Ａ２が測定プラグのアッセンブリ中に曲げ戻されることを防止する。
【００３８】
図８は、圧力感知素子１０４と相互接続構造１０８との結合の拡大された斜視図を示す。図８は、ワイヤボンディング工程後の状態を示す。この状態で、相互接続構造１０８のリング形状の支持構造１０８Ｃは、感知構造１０４の円筒状の本体部１０４Ｂに取り付けられる。この取り付けは、溶接によってなされ得る。フレキシブルＰＣＢ１０８の近位端部１０８Ａ１は、近位端部１０８Ａ１に対応する形状を有する平坦な金属ディスクに積層される。平坦な金属ディスクは、接着剤を用いてリング形状の支持構造１０８Ｃにアッセンブリされる。特殊な接着剤パターンが所望の引き離し力（pull-off force）を得るのに使用される。平坦な金属ディスクの各突出領域の下の接着点は、最適な引き離し力を提供することが理解された。アッセンブリは、ワイヤボンド工程を受け取るのに堅牢である。
【００３９】
リング形状の支持構造１０８Ｃが感知構造１０４に取り付けられた後、細長い支持構造１０８Ｂは、近位端部１０８Ａ１がワイヤボンディングシステムにアクセス可能となるような位置に移動される。図８は、第１の部分１０８Ｂ１の長手の軸が圧力感知構造１０４の本体軸に垂直である、そのような位置を示す。近位端部１０８Ａ１がまた、圧力感知構造１０４の本体軸に垂直である平面にあることが留意されるべきである。続いて、ワイヤボンディングシステムは、ボンディングワイヤ８０２によって、電気的な感知素子１０４Ａの対応する接触領域と近位端部１０８Ａ１上の接触領域６０２とを電気的に接続する。
【００４０】
リング形状の支持構造１０８Ｃはさらに、平坦な金属構造が取り付けられた表面の周囲の壁を形成する環状の突出部８０４を含む。この方法で、リング形状の支持構造１０８Ｃおよび感知構造１０４のアッセンブリは、電気的な感知素子１０４Ａ、フレキシブルＰＣＢ１０８Ａ１の近位端部およびボンディングワイヤ８０２を収容するキャビティを形成する。ボンディングワイヤが搭載された後に、キャビティは、ワイヤボンドの保護ゲルで充填される。
【００４１】
４つの突起部３０２は、環状の突出部８０４の頂部に設けられる。これらの突起部３０２は、リング形状の支持構造１０８Ｃのアライメント構造を形成する。細長い支持構造１０８Ｂの近位端部は、窪み状の対応するアライメント構造３０４を含む。アライメント構造３０２、３０４は、さらなる測定プラグのアッセンブリ段階において／の間に、リング形状の支持構造１０８Ｃ上に細長い支持構造１０８Ｂを整合させる。ワイヤボンディング段階の後、細長い支持構造１０８Ｂがリング形状の支持構造１０８Ｃ上に位置決めされ、その結果として、細長い支持構造１０８Ｂの本体軸は感知素子１０４の本体軸と一致される。この段階は図３に示される。ここで、細長い支持構造１０８Ｂの方向は、フレキシブルＰＣＢ１０８の近位端分１０８Ａ１に対して垂直である。後続の動作において、中空のプラグ本体１０２が細長い支持構造１０８Ｂ上を移動される。中空のプラグ本体はその後、溶接を用いてリング形状の支持構造１０８Ｃに取り付けられる。この後、遠位端部１０８Ａ２は中空のプラグ本体１０２から突出する
【００４２】
フレキシブルＰＣＢは、フレキシブルＰＣＢの遠位端部の金属プレート、細長い支持構造の第１の部分、ならびにフレキシブルＰＣＢの近位端部の金属ディスク上に、同一の工程段階で積層され得ることが留意されるべきである。
【００４３】
さらに、ワイヤボンディング工程のために利用可能な十分な空間がないとき、ワイヤボンディングの後に、細長い支持構造１０８Ｂの第２の部分１０８Ｂ２が第１の部分１０８Ｂ１に取り付けられ得ることが留意されるべきである。十分な空間がワイヤボンディング工程のために利用可能であるならば、相互接続構造１０８は完全にプリアッセンブルされることができる。その場合、細長い支持構造１０８Ｂは、オーバーモールド工程によってフレキシブルＰＣＢ１０８Ａに取り付けられ得る。
【００４４】
前述の実施例では、フレキシブルＰＣＢは、フレキシブルＰＣＢの近位端１０８Ａ１から遠位端１０８Ａ２までの４つのリードを含む。別の実施例では、条件付け電子部品を形成する電子回路の電気的な構成部品の少なくとも一部は、フレキシブルＰＣＢに搭載される。結果として、細長い支持構造は、細長い支持構造内にキャビティを形成するひとつもしくは複数の窪みを含み、そこに電気的な構成部品を収容する。さらに、小型のレイアウトを得るために、フレキシブルＰＣＢは、２つもしくはそれ以上の配線層を有し、そのうち２つは、フレキシブルＰＣＢに搭載される電気的な構成部品に接続する。ひとつの実施例では、条件付け電子部品のすべての構成部品素がフレキシブルＰＣＢ上に搭載される。ここで、相互接続構造はひとつのアッセンブリを形成し、当該アッセンブリは、中空のプラグ本体内に位置されて、プラグ本体の近位端にあるボンディングワイヤを、プラグ本体の遠位端にあるハウジング内のコネクタ端子に電気的に結合させる。
【００４５】
比較的長い距離にわたり、電気的な感知素子を信号条件付け回路から離すための相互接続システムの設計が説明された。この方法で、電子回路が熱的過負荷のために保護される。相互接続システムは、自動車のエンジンシリンダーの温度および振動に耐え、また、大量アッセンブリおよび共通のプロセスに適している。二次元積層されたフレックスアッセンブリの近位端１０８Ａ１は、金属の支持リング１０８Ｃへ搭載される。二次元積層されたフレックスアッセンブリは、フレキシブルＰＣＢ１０８Ａ、金属部品およびプラスチック部品の組み合わせである。金属部品は、遠位端部１０８Ａ２に積層される金属プレート４１２、および近位端部１０８Ａ１に積層される金属ディスクである。プラスチック部品は、細長い支持構造１０８Ｂの第１の部分１０８Ｂ１および第２の部分１０８Ｂ２である。相互接続構造１０８は、自動車の温度および振動要求を満たす。感知構造の端部での電気的接続は、ワイヤボンディングを用いてなされる。その他の端部での接続は、スプリングコンタクトを用いてなされる。その他の端部で他の接続の種類が可能であることが明らかであり得る。設計は、異なる長さの様々なエンジンヘッドのレイアウトならびにその他の測定プラグセンサに適用可能であり、センサは、プラグ本体の一方の端部に位置され、条件付けセンサ電子部品は、プラグ本体の他方の端部に、もしくはプラグ本体内に位置される。
【００４６】
本発明がいくつかの実施例の点から説明されたが、本発明の代替物、修正物、置換物、ならびに均等物が、明細書を読み、図面を検討したうえで当業者に明らかとなることが予期される。本発明は例示された実施例に限定されない。本発明の着想から逸脱することなく変更が成され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2014182127000001.pdf