(57)【要約】【課題】  本発明よれば、センサを実装した回路基板とハウジングに搭載された内部端子を接続するワイヤを収納したセンサ装置において、ワイヤの寿命を確保し、またストロークノイズを低減し、信号遅延を防止することができる信頼性の高いワイヤ構造を備えたセンサを提供することができる。【解決手段】  前記一対のワイヤ群の出力端子の間隔Lt1は、前記一対のワイヤ群の基板パッドどうしの間隔Ls1より狭くなっており、前記一対のワイヤ群が連続して設けられる【選択図】  図３
2018107363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサの信号が入力される電子部品が実装され、パッドを複数備える基板と、
前記基板のパッドとワイヤにより電気的に接続される複数の出力端子と、を備えるセンサ装置において、
パッドとワイヤと出力端子の一組とし、となりあう２組を一対のワイヤ群と定義し、
前記一対のワイヤ群の出力端子の間隔Lt1は、前記一対のワイヤ群の基板パッドどうしの間隔Ls1より狭くなっており、
前記一対のワイヤ群が連続して設けられるセンサ装置。
【請求項２】
センサの信号が入力される電子部品が実装され、パッドを複数備える基板と、
前記基板のパッドとワイヤにより電気的に接続される複数の出力端子と、を備えるセンサ装置において、
パッドとワイヤと出力端子の一組のとし、
となりあう一組のパッド間隔をＬｓ１、出力端子間隔をＬｔ１としたときに、Ｌｔ１＞Ｌｓ１が成り立ち、
次のとなりあう一組のパッド間隔をＬｓ２、出力端子間隔をＬｔ２としたときに、Ｌｔ２＜Ｌｓ２が成り立つセンサ装置。
【請求項３】
慣性力センサと電子部品とが実装された基板と、基板を収納するハウジングと、前記基板に形成された基板パッドと前記ハウジングに形成されたターミナル端子の接続部との間を接続する一組のワイヤ接続部が並列に配置されたセンサ装置において、一組のワイヤ接続部のターミナル端子の接続部と基板パッドの位置と、隣接するもう一組のワイヤ接続部のターミナル端子の接続部と基板パッドの位置が、ワイヤの延伸方向にずれて配置され、ワイヤ延伸方向に垂直な方向の投影面でワイヤどうしが重なっていないことを特徴とするセンサ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載のセンサ装置において、
前記複数のワイヤ長を同等にしたことを特徴とするセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度および角速度などの物理量を検出する物理量センサを電子部品とともに実装した基板と、基板を収納するハウジングと、前記基板に形成されたパッドと前記ハウジングと一体形成されたターミナル端子間を接続する複数のワイヤを備えたセンサ装置のワイヤ接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車では、旋回や傾斜地走行時などにおける車両安定走行を支援するため、車両の姿勢制御やブレーキ制御用に角速度や加速度といった物理量を検出するセンサが用いられている。同様に農業機械や建設機械でも、車両本体や農場を耕作するための耕作機械などの姿勢制御、特に水平制御のために物理量センサが適用されている。
【０００３】
物理量センサは、センサを動作、制御するために必要な他の電子部品とともにプリント基板に実装される。物理量センサを搭載したプリント基板は、外部との電気的信号の入出力や電源供給を行うコネクタ部を備えたハウジングに収納され、プリント基板に形成されたパッドと、コネクタに併設されたターミナル端子間を複数のワイヤで電気的に接続した後、モジュール化され、センサ装置として使用される。
【０００４】
物理量センサをモジュール化したセンサ装置には、小型軽量化が要求されている。この要求に対応するため、プリント基板のパッドとターミナル端子間を接続するワイヤどうしの間隔も狭くなる傾向にある。物理量センサは、自動車の悪路走行や農業機械の段差乗り越え時などに過大な衝撃や振動を受けることが想定されている。ワイヤどうしの間隔が狭い場合、衝撃や振動負荷によってワイヤどうしが接触し、電気的特性が低下する可能性がある。
【０００５】
また、近年、自動車および農業機械などでは、自動運転化に対する要求が高くなってきており、運転時の安全性を確保するため、高精度で角速度や加速度などを測定し、高速で測定した信号を処理することが求められてきている。例えば、車両の姿勢制御では、加速度センサや角速度センサの測定値から算出される傾斜角度を1度以下の精度で測定することが求められている。このような測定精度を達成するためには、センサ出力に重畳するノイズの低減が不可欠になっている。さらに、高速で信号処理を行う回路をセンサ装置に実装する場合、プリント基板のパッドとターミナル端子間を接続するワイヤ接続構造についてもノイズを低減するための方策を講じることが必要になっている。
【０００６】
ワイヤ接続構造に関しては、例えば、特開平８−１８６１４４号公報（特許文献１）が知られている。
【０００７】
特許文献１には、チップ外縁に沿って千鳥状に配置された第１パッドと第２パッドを備えるチップにおいて、チップ表面に垂直な方向から見たとき、それぞれのワイヤが等間隔に配置される構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１８６１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されている先行技術によれば、ワイヤどうしの間隔をすべて等間隔に構成することで、部分的に間隔が狭い箇所をなくすことができワイヤどうしが接触することを抑制する効果が得られる。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、複数のワイヤが同じ方向に並行して延伸されているため、クロストークノイズの低減に関しては考慮されていない。また、隣接するワイヤ長さが異なっているため、差動で信号伝送する場合、ワイヤに重畳するノイズを完全にキャンセルすることができなくなり、出力信号にノイズが加わる場合がある。
【００１１】
本発明の目的は、加速度および角速度などの物理量を検出する物理量センサを電子部品とともに実装した基板と、基板を収納するハウジングと、前記基板に形成されたパッドと前記ハウジングと一体形成されたターミナル端子間を接続する複数のワイヤを備えたセンサ装置において、ワイヤ接続部分で発生するノイズを低減するとともに、ワイヤどうしの接触を防止したセンサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
慣性力センサと電子部品とが実装された基板と、基板を収納するハウジングと、前記基板に形成された基板パッドと前記ハウジングに形成されたターミナル端子の接続部との間を接続する並列に配置された複数のワイヤとを備えたセンサ装置において、一対のワイヤ群のターミナル端子どうしの間隔Ｌｔ1は基板パッドどうしの間隔Ｌｓ1より狭くなっており、隣接するワイヤ群のターミナル端子どうしの間隔Ｌｔ2は基板パッドどうしの間隔Ｌｓ2より広くなっており、前記２対のワイヤ群を連続して形成させる。
【００１３】
また、慣性力センサと電子部品とが実装された基板と、基板を収納するハウジングと、前記基板に形成された基板パッドと前記ハウジングに形成されたターミナル端子の接続部との間を接続する一組のワイヤ接続部が並列に配置されたセンサ装置において、一組のワイヤ接続部のターミナル端子の接続部と基板パッドの位置と、隣接するもう一組のワイヤ接続部のターミナル端子の接続部と基板パッドの位置が、ワイヤの延伸方向にずれて配置され、ワイヤ延伸方向に垂直な方向の投影面でワイヤどうしが重なっていない構成とする。
【００１４】
さらに、ターミナル端子の接続部と基板パッド間を接続するワイヤ長を同等にする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明よれば、センサを実装した回路基板とハウジングに搭載された内部端子を接続するワイヤを収納したセンサ装置において、ワイヤの寿命を確保し、またストロークノイズを低減し、信号遅延を防止することができる信頼性の高いワイヤ構造を備えたセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のセンサ装置の外観図
【図２】実施例１におけるカバーを除いた上面図
【図３】実施例１におけるパッド部周辺の拡大図
【図４】実施例２におけるパッド部周辺の拡大図
【図５】実施例３におけるパッド部周辺の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第一実施形態について、図面を用いて説明をする。
【実施例１】
【００１８】
本発明の実施例１について、図１〜図３を用いて説明する。本実施例によるセンサ装置は、角速度と加速度を検出するセンサ１１を実装した回路基板６、および、外部機器と電気的に接続されるコネクタ２と端子（図示せず）を備え、回路基板６を収納するハウジング１００の部材収納部であるケース部１と、回路基板６との取り付け位置を定める位置決めガイド８と、外部機器に固定するためのフランジ１２が形成されたハウジング１００と、カバー３を備える。
【００１９】
センサを実装した回路基板６には、センサ１１の他に電子部品７が実装されている。電子部品７は、マイコン、電圧調整器（レギュレータ）、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどの部品で構成されており、センサ制御や電源供給、および外部との通信制御などを行っている。
【００２０】
回路基板６には、ガラスエポキシ基板やセラミック基板を用いる。ハウジング１00のケース部１、コネクタ２、フランジ１２、およびカバー３はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂などで形成する。回路基板６やカバー３をケース１の所定の箇所に固定する接着剤にはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを使用する。回路基板６はハウジング１内の位置決めガイド８の４箇所と接触するように設置し、接着剤１４ａによって回路基板６側面をケース部１の所定の箇所に固定している。
【００２１】
位置決めガイド８は、ケース側面の肉厚部１０１に形成され、ハウジング１００のケース部1のコネクタ側に２箇所、片側のフランジ側側面に２箇所の計4箇所に設置されており、ケース側面からケース内部に突出している。
【００２２】
回路基板６上のパッド９とコネクタ２の端子の一端である内部端子５は、金属細線（アルミワイヤなど）からなるワイヤ１０で電気的に接続されており、コネクタ端子の他方の端部である外部端子（図示せず）は、コネクタ内部で外部機器の接続端子と結合される。回路基板６のケース1への収納とワイヤ１０の接続が終了した後、回路基板６とワイヤ１０を覆うようにゲル１３を塗布し、ハウジング１の所定の箇所にカバー３を載置し、カバー３周辺部を接着剤１４ｂで固定してハウジング３の開口部を覆っている。
【００２３】
本発明のセンサ装置は、ケース１の外側２か所に設けたフランジ５それぞれに形成された取り付け孔４を用いたネジ止めによって外部機器に固定される。
【００２４】
通信形態はＣＡＮ通信を想定しているため、ワイヤ１０は電源とＧＮＤ、さらにＣＡＮ＿ＨｉｇｈとＣＡＮ＿Ｌｏｗの出力信号で構成されている。両端のワイヤ１０ａ、１０ｄに電源とＧＮＤが配置し、中央のワイヤ１０ｂ、１０ｃに信号線を配置することで、電源とＧＮＤが接触し短絡してしまうことを防止している。
【００２５】
図３に図２の内部端子５と回路基板６上のパッド９とワイヤ１０の位置と長さ関係を示す。内部端子５ａと内部端子５ｂ間の距離を距離Ｌt１、内部端子５ｂと内部端子５ｃ間の距離を距離Ｌt２、内部端子５ｃと内部端子５ｄ間の距離を距離Ｌt３とし、パッド９ａとパッド９ｂ間の距離を距離Ｌｓ１、パッド９ｂとパッド９ｃ間の距離を距離Ｌｓ２、パッド９ｃとパッド９ｄ間の距離を距離Ｌｓ３とした場合、距離Ｌｔ１＞距離Ｌｓ１、距離Ｌｔ２＜距離Ｌｓ２、距離Ｌｔ３＞距離Ｌｓ３となるように設置することで、隣接するワイヤどうしの接触を抑制する。また隣接するワイヤどうしが並行に並んで配置するのを防ぎ、ストロークノイズを低減することができる。またハの字型に交互にワイヤを接続することでワイヤのループ長を長くできワイヤの寿命を確保することができる。
【００２６】
さらに、ワイヤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのループ長を同じ長さにすることで各ワイヤに流れるノイズを同等にでき、さらに信号遅延も同じ時間にすることで制御を容易にすることができる。
【実施例２】
【００２７】
図４に本発明の実施例２における内部端子とパッドとワイヤの構成図を示す。なお、実施例１と同様の構造については説明を省略する。
【００２８】
ハウジング１００のケース部は、回路基板側に突出するように突出部が形成されている。内部端子５ｂ、５ｃがこの突出部に形成される。回路基板６には、前記突出部に合わせてくぼみ部が形成されている。そして、パッド９ｂ、９ｃは、パッド９ａ、９ｄよりもくぼみ方向側に配置される。内部端子５ｂと内部端子５ｃの距離を距離Ｌｔｔとし、パッド９ｂとパッド９ｃの距離を距離Ｌｓｓとした場合、距離Ｌｔｔ＜距離Ｌｓｓとする。
【００２９】
本実施例によれば、隣接するワイヤ１０ｂ、１０ｃをハの字型に接続することができ、ワイヤを並列に接続させないようにすることで、ストロークノイズを低減することができる。またこのときのワイヤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのループ長を同じ長さにすることで、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
更に、突出部と凹部により、回路基板６のケース内への位置決め精度も向上する。なお、突出部を回路基板６に、凹部をハウジング１００のケース部に形成してもよい。
【実施例３】
【００３１】
図５に本発明の実施例３における内部端子とパッドとワイヤの構成図を示す。なお、実施例１、２と同様の構成については説明を省略する。
【００３２】
ハウジング１００のケース部は内部端子５ｂ、５ｄが内部端子５ａ、５ｃよりも回路基板側に突出するように突出部が形成されている。
【００３３】
回路基板６は前記突出部に合わせてくぼみ部と突出部が形成されており、くぼみ部にパッド９ｂ、９ｄが設置される。パッド９ａ、９ｃは回路基板６の突出部に設置される。
【００３４】
内部端子５ａとパッド９ａとワイヤ１０ａの組と、隣接する内部端子５ｂとパッド９ｂとワイヤ１０ｂの組は、ワイヤの延伸方向にずれて配置され、ワイヤ延伸方向に垂直な方向の投影面でワイヤ同士が重なっていない。
【００３５】
同様に、隣接する同士のその他の組についても、ワイヤ延伸方向についてずれて配置されており、ワイヤ延伸方向に垂直な投影面でワイヤ同士が重なっていない。
【００３６】
本実施例によれば、実施例１と同様の効果を奏する。すなわち、隣接するワイヤは平行して並ばないためストロークノイズを低減することができる。そして、ワイヤ同士の接触も防止できる。
【００３７】
さらに、ワイヤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのループ長を同じ長さにすることで、第一実施形態および第二実施形と態同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１００．ハウジング
１．ケース部
２．コネクタ
３．カバー
４．取り付け孔
５．内部端子
５ａ．内部端子ａ
５ｂ．内部端子ｂ
５ｃ．内部端子ｃ
５ｄ．内部端子ｄ
６．回路基板
７．電子部品
８．位置決めガイド
９．パッド
９ａ．パッドａ
９ｂ．パッドｂ
９ｃ．パッドｃ
９ｄ．パッドｄ
１０．ワイヤ
１０ａ．ワイヤａ
１０ｂ．ワイヤｂ
１０ｃ．ワイヤｃ
１０ｄ．ワイヤｄ
１１．センサ
１２．フランジ
１３．ゲル
１４ａ．接着材a
１４ｂ．接着材ｂ
１０１．ケース肉厚部
【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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