(57)【要約】【課題】  センサのばらつきを低減した信頼性の高い物理量センサ装置を提供すること。【解決手段】    回路基板に実装した物理量を検出するセンサと、前記センサが収納され内部と外部間を通気する換気孔が形成されたケースを有するハウジングと、を備えた物理量センサ装置において、前記回路基板は、前記ケース内部に形成された位置決め部材によってケース内部の所定の箇所に位置決めされた状態で固定され、前記位置決め部材に前記換気孔の少なくとも一部を設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に実装した物理量を検出するセンサと、前記センサが収納され内部と外部間を通気する換気孔が形成されたケースを有するハウジングと、を備えた物理量センサ装置において、
前記回路基板は、前記ケース内部に形成された位置決め部材によってケース内部の所定の箇所に位置決めされた状態で固定され、
前記位置決め部材に前記換気孔の少なくとも一部を設けたことを特徴とする物理量センサ装置。
【請求項２】
回路基板に実装した物理量を検出するセンサと、前記センサが収納され内部と外部間を通気する換気孔が形成されたケースを有するハウジングと、を備えた物理量センサ装置において、
前記回路基板は、前記ケース内部に形成された位置決め部材によってケース内部の所定の箇所に位置決めされるとともに回路基板表面の上下に空間を有する状態でケースに固定され、
前記位置決め部材に前記換気孔の少なくとも一部が設けられており、
前記換気孔は、回路基板上下にそれぞれ存在するケース内部の空間とケース外部間を通気するように形成したことを特徴とする物理量センサ装置。
【請求項３】
前記ケース内部に形成された位置決め部材をケース側面の肉厚部分に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の物理量センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板に実装した物理量を検出するセンサをハウジングのケースに搭載してモジュール化したセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車や農業機械および建設機械などでは走行安定性制御や安全性、作業性を向上するため種々の物理量を検出するセンサ装置が用いられている。自動車においては、特に加速度センサや角速度センサが横滑り防止や乗員の安全性を向上するための機器（例えばエアバック）制御用として適用が拡大している。また、センサ装置の自動車への適用では、エンジンルームへの搭載も想定されるため、熱変化や機械的振動などの過酷な環境下に耐えることが必要となっている。農業機械では車体の姿勢制御や、種々の耕作用途に用いる付属機の水平制御に用いられており、自動車同様過酷な環境で使用される。
【０００３】
物理量センサは、他の電子部品とともに回路基板に実装された状態で使用され、この回路基板を、ハウジングを構成するケース内部に収納し、センサ装置としてモジュール化されている。また、回路基板に搭載したセンサと外部との電気的信号の入出力を行うコネクタ、ハウジングを外部機器などに固定するためフランジや、ケースの開口部を覆うカバーが、ケースとともにハウジングを構成している。
【０００４】
ハウジングのケース内部に物理量センサを収納したセンサ装置のモジュール製造工程では、回路基板やカバーが接着剤によってケースの所定の箇所にそれぞれ固定されている。回路基板やカバーの接着剤固定では、接着剤を短時間で硬化させるため、ケース全体を高温環境に晒し接着剤の硬化を促進させている。また、実使用環境においても、例えばエンジンルーム内部に搭載されるなどで、ケース周囲が高温になる場合がある。
【０００５】
ケースが高温に晒されることでケース内部の温度も上昇するため、ケースが密閉構造になっているとケース内部に高い圧力が生じる場合がある。この圧力によって、ケース内部の電気的接続部が損傷したり、回路基板やカバーの接着部に破損が生じたりする可能性がある。温度上昇によるケース内部の圧力を低減する手段として、ケース内部と外部とを通気させる換気孔が設けられている。
【０００６】
通気性の確保とともに、ケース内部には物理量センサや電子部品の電気的な接続部が存在するため、ハウジングは防水性も保つ必要があり、ケース外部の換気孔の開口部はケースに隣接したコネクタ内部などに形成される。ケース外部の開口部がコネクタ内部であるため、ケース内部側の換気孔はコネクタに接しているケース内側側面部に設けられている。また、ケース成型時やセンサ装置組立時に加えられる外力や温度変化によって換気孔を形成する部材が変形や破損しないようにするため、換気孔形成部材はケース内壁に接するように配置されている。
【０００７】
また、ケース内部側の換気孔開口部は、回路基板表面や回路基板に実装された物理量センサや他の電子部品の電気的接続部を保護するために塗布されるコーティング材で塞がれることを避けるため、ケース上部のカバーで覆われる開口端近傍位置に設けられる。
【０００８】
物理量センサとして加速度センサを回路基板に実装し、ハウジングのケース内部に収納したセンサ装置は、検出した加速度の値から傾斜角度を算出することができる。この機能を利用し、高精度の姿勢制御（例えば農機用耕作付属機器の水平制御）に使用される場合があり、対象機器の水平制御を行う場合、例えば加速度センサの水平方向検出軸の出力を用いる。ハウジングを機器に取り付けた際に、加速度センサの水平方向検出軸に角度ずれがあると、機器の制御装置側でのセンサ出力補正が必要になる場合がある。また個々のセンサ装置間に角度ずれがあると、機器への取り付け角度を個別に調整することが必要となる場合もある。ハウジング取付けによる加速度センサの角度ずれを抑制するためには、加速度センサを実装した回路基板をケース内部の所定の位置にばらつきを抑制して確実に固定することが不可欠である。
【０００９】
電子回路基板を内部に収納したケースにおいて、ケース内部と外部を通気させる換気孔構造として、例えば、特許文献１に記載されている技術が知られている。また、ケース内部で回路基板を位置決めする構造の例として、特許文献２に記載されている技術が知られている。
【００１０】
特許文献１に開示された従来技術では、電気回路基板を収容するケース部と、コネクタ部を有し、ハウジングは樹脂で形成された電子回路収納ケースにおいて、ケース内部を換気させるために外部と貫通した換気穴の一部を形成した一次樹脂形成部と、コネクタ部及びケース部を形成するハウジング部の二次樹脂形成部から構成されることが開示されている。特許文献２に開示された従来技術では、基板支持部で支持された回路基板を、ケース内面の側壁から突出した凸部によって位置決めする構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１２−２３４８９４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２０７２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に開示されている従来技術では、ケース部の内部からコネクタ部の外部へ通じる換気穴の一部を形成した一次樹脂形成部とコネクタ部及びケース部を形成するハウジング部の二次樹脂形成部より電子回路収納ケースが構成されている。そのため、例えば高温下に晒された場合や、周囲の温度上昇に伴いケース部内の内部圧力が上昇し圧力の逃げ場がない場合でも、ハウジング内部と外部を換気する連通穴を有することで、圧力を緩和させることができ、ケース部材の肉厚の薄い箇所や結合部等に応力が集中し破損する可能性を低減できる。
【００１３】
しかしながら、電子回路収納ケースにおいて、換気孔を設けた一次樹脂形成部、および一次樹脂形成部を内包した二次樹脂形成部を成型する二回の工程が必要であり、作業性が良くない。また、一次樹脂形成部周囲を二次樹脂形成部の樹脂が覆う構造であるため、熱応力や機械的外力による応力によって、一次樹脂形成部と二次樹脂形成部の接触部分にはく離やき裂が発生する可能性がある。これによって電子回路収納ケースの防水性が損なわれたり、接触部分のき裂が拡大してケース自体が破損したりする場合がある。
【００１４】
特許文献２に開示されている従来技術では、回路基板の側面をケース内面の側壁から突出した凸部によって、回路基板の位置決めをすることができる。位置決め用の凸部が厚さの薄いケース側壁に設けられているため、ケース構造や成型条件が適正でない場合などにケースにゆがみが生じ、回路基板の位置決め精度が低下する場合がある。回路基板の位置決め精度が低下すると、物理量センサとして加速度センサを搭載した場合のばらつき要因となり、センサ特性の調整作業が増加する可能性がある。
【００１５】
本発明は、センサのばらつきを低減した信頼性の高い物理量センサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために本発明の物理量センサ装置は、回路基板に実装した物理量を検出するセンサと、前記センサが収納され内部と外部間を通気する換気孔が形成されたケースを有するハウジングと、を備えた物理量センサ装置において、前記回路基板は、前記ケース内部に形成された位置決め部材によってケース内部の所定の箇所に位置決めされた状態で固定され、前記位置決め部材に前記換気孔の少なくとも一部を設けた
【発明の効果】
【００１７】
本発明よれば、センサのばらつきを低減した信頼性の高い物理量センサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明をなす第一実施形態の物理量センサの外観図
【図２】本発明をなす第一実施形態の物理量センサの平面図
【図３】図２に示した本発明による物理量センサのＡ−Ａ位置における断面図
【図４】図２に示した本発明の第一実施形態の他の様態を示す物理量センサの平面図
【図５】図２、図３に示した本発明の第一実施形態のさらに他の様態を示す換気孔形成部の部分断面図
【図６】図５に示した換気孔形成部の他の例を示す部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
本発明の実施例をなす物理量センサ装置の実装構造について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明による物理量センサ装置の外観図、図２は物理量センサ装置のカバーを除いた状態の平面図、図３は図２のカバー上面からハウジング底面にかけてのＡ−Ａ断面における断面図である。
【００２１】
本実施例における物理量センサは、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５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から構成されている。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。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。
【００２２】
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。これにより、回路基板６固定時の位置決めを確実に行い、取付けばらつきを小さくして加速度センサの取付けばらつきを抑制する。また位置決めガイド８により、ケース部１の側面と回路基板６側面に接着材１４ａを塗布する隙間を確保することで、接着剤量を多くすることができ接続強度を向上することができる。
【００２３】
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。回路基板６上のパッド（図示せず）とコネクタ２の端子５の一端である内部端子５ａ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５の他方の端部である外部端子５ｂ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。
【００２４】
ハウジング１内部の圧力を低減する手段として、コネクタ側に形成した位置決めガイド８の一方には、ケース１内部とコネクタ２間を通気するための換気孔９を設けられており、ケース１と換気孔９とは一体に形成されている。本発明の物理量センサは、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。
【００２５】
位置決めガイド８とケース部１側面との間に凹部８ａを備え、ケース部１側面から換気孔９の開口部９ａまでの距離をとることで、カバー３をケース１に固定する接着材１４ｂがケース１内部に流出した場合でも、接着剤１４ｂが凹部８ａに流れ込むようにすることで、開口部９ａから接着剤が侵入し、換気孔９を塞いでしまうのを防ぐことができる。さらに、換気孔９の開口部９ａが回路基板６表面に塗布するゲル１３の表面より高い位置となるように形成することで、換気孔９内にゲル１３が流入し、換気孔９が塞がれることを防止することができる。
【００２６】
換気孔９は、開口部９ａと開口部９ｂと開口部９ｃ３か所の開口が形成された空間の間を通気するように配置されている。開口部９ａはカバー３と回路基板６で挟まれた空間を換気するためのものである。開口部９ｂはケース１の底面と回路基板６で挟まれた空間を換気する穴である。開口部９ｃはコネクタ内部の側面に設けられており、ハウジング外部に通じている。このような構成の換気孔９によって、高温環境にされた場合であてもケース内部の圧力上昇を調整、低減することが可能である。これによって、ケース１の薄肉部分やカバー３、回路基板６の接着剤固定部、あるいはセンサ１１や電子部品１１の端子や電気的接続部などに破損が発生することを防止することが可能となる。
【００２７】
開口部９ａと開口部９ｂと開口部９ｃを備えた換気孔９はハウジング１００成形時にコネクタ２部側からケース１内部へ抜く型と、位置決めガイド８の上部（カバー３側）から抜く型を用いることで、Ｔ字形状の換気孔９が形成可能であり、ハウジング１００と換気孔９を一度の成型で一括製造することができる。ハウジング１００と換気孔９の一体成型によって、樹脂成型したハウジング１００の内部に、複数の樹脂成型によって生じる成型樹脂の接触部が無くなるため、接触部のはく離や破損が発生することを防ぐことができる。
【００２８】
図２などに示した本発明の第一実施形態の他の様態を、図４を用いて説明する。図２に示した第一実施形態のセンサ装置と基本的な構成は同じであるが、異なる点は、コネクタ２側のケース１側面に設けた２箇所の位置決めガイド８それぞれに換気孔９を形成した点である。このような構成によって、どちらが一方の換気孔９がカバー３固定用の接着剤１４ｂやゲル１３で塞がれた場合でも、ケース内外部間の通気を保持することができ、ケース内部の圧力上昇によるハウジングの破損や電気的接続部の損傷などを防止することできる。なお、本実施例では２箇所の位置決めガイド８のそれぞれに通気孔９を設ける例を示したが、位置決めガイド８は２個以上でも良く、それに応じて２箇所の換気孔９を設けても良い。
【００２９】
図２や図３に示した本発明の第一実施形態のさらに他の様態を図５、図６を用いて説明する。図３に示した第一実施形態のセンサ装置では、カバー３と回路基板６で挟まれた空間と、回路基板６とケース１底面に挟まれた空間、およびコネクタ内部の空間を、連続した一つの換気孔９で繋いだ例を示している。換気孔９は上記３か所の空間が繋がって通気ができれば、複数の換気孔で繋がった状態でも良い。例えば、図５はコネクタ２内部と回路基板６（図示せず）とケース１の底面に挟まれた空間の間を通気するための換気孔９２有しており、それぞれの空間に開口部９ｂ、９ｃが設けられている。同様に図６は、コネクタ２内部とカバー３（図示せず）と回路基板６（図示せず）に挟まれた空間の間を通気するための換気孔９１を有しており、それぞれの空間に開口部９ｂ、９ａが設けられている。このようにハウジング１００内にある３か所の空間を互いに繋がっていない複数の換気孔を用いて通気するようにしても差し支えない。複数の換気孔をハウジング１００に設けることで、ハウジング成型時の金型構造が簡略化できるとともに成型工数の低減が可能となる
【符号の説明】
【００３０】
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…端子、５ａ…内部端子、５ｂ…外部端子、６…回路基板、７…電子部品、８…位置決めガイド、８ａ…凹部、９…換気孔、９ａ…開口部ａ、９ｂ…開口部ｂ、９ｃ…開口部ｃ、１０…ワイヤ、１１…センサ、１２…フランジ、１３…ゲル、１４ａ…接着材ａ、１４ｂ…接着材ｂ、９１…換気孔ａ、９２…換気孔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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【図６】
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