JP5842610B2 - センサ制御装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、温度センサやガスセンサ等の検出部が高温環境下に載置されるセンサに用いられるセンサ制御装置とその製造方法に関する。

近年、自動車エンジン等の内燃機関の制御には、さらなる燃費の向上、燃焼排気の浄化等を図るべく、運転状況の変化を検出するための様々なセンサが設けられている。
例えば、特許文献１には、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガス濃度検出装置が開示され、特許文献１の図１１にあるように、このようなセンサは、ケース内に収容されたセンサ制御用の電気回路基板と信号線を介して接続され、電気回路基板には、外部との接続を図る端子を含むコネクタが形成されている。

また、エンジン冷却水温、吸気温度、燃焼排気温度等を測定する温度センサや、酸素センサ、空燃比センサ、ＮＯｘセンサ、アンモニアセンサ、ＰＭセンサ等の燃焼排気を被測定ガスとして、被測定ガス中に含まれる特定成分の濃度を検出するガスセンサ等の検出部は、エンジンルーム内や、排気流路等、比較的高温に晒される環境に設けられ、センサ制御装置は、検出結果の安定化を図るために高温に晒されない比較的安定した温度環境に載置するのが望ましく、検出部とは別体に設けられ、検出部と耐熱電線を介して接続されている。
高温環境下に配設されるセンサの検出部に接続された電線には、高い耐熱性が要求され、例えば、導電性の高い銅線と耐熱性の高いステンレス線とを撚り線とした芯線を耐熱性絶縁被覆で覆ったものや、導電性の高い銅線に耐熱性を向上させるためのニッケルメッキ等を施して撚り線とした芯線を耐熱性の絶縁被覆で覆ったもの等、異種金属材料からなる芯線を用いた耐熱電線が用いられている。

ところが、このような異種金属材料からなる芯線を用いた耐熱電線と、センサ制御装置の回路基板とを接続する場合、回路基板上にパターン形成された入力端子部に、異種金属材料からなる芯線の端末部をハンダ付け等によって直接的に結合するのは、ハンダ濡れ性が悪い芯線を含むため困難である。
このため、このような高温環境下で使用されるセンサから引き出された異種金属を含む芯線を用いた耐熱電線とセンサ制御装置との接続は、予め、異種金属材料を含む芯線の端末部に金属製の圧着端子を圧着した後、回路基板の入力端子部に圧着端子の端末部を挿入し、ハンダ付け等により結合することによって行われている。
なお、ステンレスは、鉄にニッケル、クロム等を添加したものであり、全ての合金は、異種金属材料からなる材料であるといえるが、ステンレス等の単一の合金のみからなり、芯線全体として均一なハンダ濡れ性を呈し、ハンダ付けに困難性を有しない芯線は、ここでいう異種金属材料からなる芯線には該当しないものする。

例えば、特許文献２には、センサ信号を受信し、受信したセンサ信号に応じてセンサ特性を生成するために構成された回路基板と、本体と、本体の内部表面で定義され回路基板を受け入れるために適応した空洞とを含み、回路基板が空洞内に置かれていることを特徴とする収容体と、センサからのセンサ信号を受信するように構成された入力線と、単体構造物を有し、単体構造物の第一の終端は入力線の終端に直接結合され、単体構造物の第二の終端は空洞内に納められ、回路基板に直接結合されて、回路基板との第一の電気的接続をなすコネクタから成るセンサアダプタ回路収容体アセンブリが開示されている。

また、この種のセンサ制御装置では、信号線と収容体との界面に形成された間隙から水分が侵入する虞があり、特許文献２では圧着端子（コネクタの第の終端と第２の終端との間）に湾曲部を設けて湿分の移動経路を長くして、湿分の移動を抑制し、湿分による故障の抑制を図ろうとしている。

ところが、特許文献２にあるように、入力線と回路基板とを入力コネクタを介して接続し、回路基板に出力コネクタを接続した状態で、収容体内に収容するためには、特許文献２の図８に示されたフローチャートにあるように、予め入力コネクタの終端を入力線の終端に結合し、入力コネクタの結合された入力線の終端を、出力コネクタと共に金型内に収容し、回路基板を配設する空洞を具備する収容体を形成する、いわゆる、インサート成形によって、収容体を形成した後、空洞内に回路基板を収容し、樹脂等を充填して密封することになる。
このため、収容体を形成するための金型に入力線に結合した状態の入力コネクタと収容体の成形後に回路基板との接続が可能となるように出力コネクタを保持させる必要があり、しかも、複数に分割された金型を開いたり閉じたりする際に入力線やコネクタを損傷させないようにする必要もあるため、金型の構造が複雑化する虞があり、自動化も困難となる虞がある。

一方、自動車エンジン等の外部からの振動や衝撃に晒される環境に配設されるセンサ制御装置においては、振動や衝撃を受けたときでも信号の瞬間的な遮断を防ぐ必要性から、出力コネクタと相手側コネクタとの嵌合クリアランスが小さくなっており、出力コネクタには、極めて高い寸法精度が要求されている。
しかし、特許文献２にあるように、インサート成形によって、収容体の成形と同時に出力コネクタの収容体内への保持を行った場合、収容体を形成する際の樹脂の充填圧力によって出力コネクタに変形を生じる虞がある。

さらに、特許文献２にあるように、信号線をインサート成型によって、直接的に収容体に収容した場合には、インサート成型後に収容体を構成する樹脂が収縮して信号線との界面に隙間が形成され、水分の侵入を許すことになる。
このような状況において、コネクタに湾曲部を設けた場合、侵入した湿分がコネクタの表面を移動する限りにおいては、その移動速度を抑制できるものと考えられる。
しかし、一旦収容体内に侵入した水分うぃ排出するのは困難で、環境の温度変化によって収容体内で蒸発と凝縮とを繰り返すことになり、湿分が任意の位置に移動し、制御回路を構成する部品や接続端子などの金属部分に錆等の腐食を起こし、制御装置の信頼性を著しく低下させる虞がある。

また、特許文献１や特許文献２にあるように、センサ制御装置とコネクタとを一体化した場合、コネクタを介して入出力される電気信号の大きさ、周波数、入出力される電圧、電流の大きさに等に応じて、又は、相手側のコネクタに合わせて、コネクタの形状、位置、大きさ等を変える必要があるため標準化することが困難で、設計コスト、及び、製造コストの増大を招く原因ともなっている。

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、センサ制御装置においてセンサの検出部と制御部とを繋ぐ入力線として、回路基板に形成した端子パターンとの直接的な結合が困難な、異種金属材料を含む耐熱性導体が用いられていても、回路基板と入力信号線との接続に圧着端子を必要とせず、また、回路基板に直接コネクタを設けた出力構造とはせず、回路基板と出力信号線との接続を入力信号線の接続と同様に圧着端子金具を用いることなく、出力信号線を介して外部との接続を図る出力構造とすることで、標準化、自動化が容易で、しかも、水分の侵入を抑制し、信頼性の高いセンサ制御装置とその製造方法とを提供することを目的とする。

請求項１の発明では、高温環境下で被検出対象の物理量に応じて電気的特性が変化する検出部を有するセンサに異種金属を含む耐熱性導体を芯線とする入力線を介して接続され、上記センサを制御すると共に、その検出結果を外部に出力する制御回路を筐体の内部に封入したセンサ制御装置であって、上記筐体が、少なくとも、両端が開口する略筒状の筐体周壁部と、該筐体周壁部の上記両端の両方、又は、いずれか一方のみを密封する蓋部と、上記筐体周壁部の対向する側面の一部を架橋する平板状の端子台座部とからなり、上記端子台座部に圧入固定され、一端が上記端子台座部の板面に対して平行方向に露出して、上記入力線が溶接により固定される入力線溶接部と、他端が上記端子台座部の板面に対して垂直方向に露出して上記制御回路に接続される入力側挿入端部とを有する入力端子を具備する。

請求項２の発明では、上記端子台座部が、上記筐体の開口方向のいずれか一方に向かって開口する端子固定溝を具備する。

請求項３の発明では、上記端子台座部に圧入固定され、一端が上記端子台座部の板面に対して平行方向に露出して、外部との接続を図る出力線が溶接により固定される出力線溶接部と、他端が上記端子台座部の板面に対して垂直方向に露出して上記制御回路に接続される出力側挿入端部とを有する出力端子を具備する。

請求項４の発明では、少なくとも、上記筐体が、上記入力線を保持する入力線保持部を具備し、該入力線保持部と上記入力線との間に弾性部材からなる封止部材を介装する。

請求項５の発明では、請求項１ないし４のいずれかに記載のセンサ制御装置の製造方法であって、少なくとも、熱可塑性樹脂を用いて上記筐体周壁部と上記端子台座部とを一体的に形成する筐体成型工程と、上記入力端子を上記端子台座部に穿設した端子固定溝に圧入する、端子圧入工程と、上記筐体の上下面の開口を利用して、上記端子台座部から露出した上記入力端子と上記入力線の端末部を溶接する端子溶接工程と、を具備する。

請求項６の発明では、上記入力端子と上記入力線の端末部とを溶接する端子溶接工程で用いられる溶接手段が、レーザ溶接、超音波溶接、又は、抵抗溶接のいずれかである。

本発明によれば、センサ制御装置においてセンサの検出部と制御部とを繋ぐ入力線として、回路基板に形成した端子パターンとの直接的な結合が困難な、異種金属材料を含む耐熱性導体が用いられていても、上記筐体の両端が開口しているので、その開口部から、上記端子台座部の板面に対して平行方向に露出する入力線溶接部に上記入力線の端末部を容易に溶接することができる。
さらに、上記端子台座部の板面に対して平行方向に露出する出力端子溶接部に上記出力線の端末部を容易に溶接することができる。
したがって、回路基板と入力信号線との接続に圧着端子を必要とせず、また、回路基板に直接コネクタを設けた出力構造とはせず、回路基板と出力信号線との接続を入力信号線の接続と同様に圧着端子金具も必要としないので、出力信号線を介して外部との接続を図る出力構造とすることで、標準化、自動化が容易で、しかも、水分の侵入を抑制し、信頼性の高いセンサ制御装置が実現できる。

本発明の第１の実施形態におけるセンサ制御装置の概要を示し、（a）は、透視上面図とＢ方向矢視図、及び、センサの平面図、（ｂ）は、本図（ａ）中Ａ−Ａに沿った断面図、（ｃ）は、透視下面図。 図１に示したセンサ制御装置の要部である筐体及び端子台座部の概要を示し、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、断面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は、端子台座部及び端子金具を示す斜視図。 図１に示したセンサ制御装置の製造方法の要部について（ａ）〜（ｃ）の工程順を追って示す断面図。 本発明の第２の実施形態におけるセンサ制御装置の要部である筐体及び端子台座部の概要を示し、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、断面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は、端子台座部を示す斜視図。 図４に示した実施例におけるセンサ制御装置の製造方法の要部について（ａ）〜（ｃ）の工程順を追って示す断面図。 本発明の第３の実施形態におけるセンサ制御措置の概要を示す展開斜視図。 本発明の第４の実施形態におけるセンサ制御装置の概要を示し、（ａ）は、透視上面図、（ｂ）は透視下面図。 本発明に適用し得る抵抗溶接の概要を示す要部断面図。

図１を参照して、本発明の第１の実施形態におけるセンサ制御装置１について説明する。本発明のセンサ制御装置１は、高温環境下で被検出対象の物理量に応じて電気的特性が変化する検出部を有するセンサ２に異種金属を含む耐熱性導体を芯線２１０とする入力線２１を介して接続され、センサ２を制御すると共に、その検出結果を外部に出力する制御回路１２を筐体１０の内部に封入したセンサ制御装置である。
本発明の要部である筐体１０は、少なくとも、両端が開口する略筒状の筐体周壁部１００と、筐体周壁部１００の両端の両方、又は、いずれか一方の面のみを密封する下面側蓋部１０４、又は、上面側蓋部１０５と、筐体周壁部１００の対向する側面の一部を架橋する平板状の端子台座部１１とからなる。ここでは、筐体周壁部１００となる筒の軸方向を上下方向と称し、便宜的に、図１（ｂ）の下側に位置する蓋部を下面側蓋部１０４、上側に位置する蓋部を上面側蓋部１０５としている。
さらに、本発明のセンサ制御装置１は、水平に載置された端子台座部１１に圧入固定され、一端が端子台座部１１から水平方向、すなわち板面に対して平行方向に露出して、入力線２１が溶接により固定される入力線溶接部４１１と、他端が端子台座部１１の板面に対して垂直方向に露出して制御回路１２に接続される入力側挿入端部４１２とを有する入力端子４１を具備することを特徴とする。以下、端子台座部１１の板面に対して平行な方向を、便宜的に水平方向と称する。

本発明のセンサ制御装置１は、例えば、温度センサ、ガスセンサ（酸素センサ、ＮＯｘセンサ、水素センサ、ＣＨセンサ）、粒子状物質（ＰＭ）センサ、圧力センサ、速度センサ、加速度センサ、位置センサ、クランク角センサ等の電流、電圧、抵抗値、静電容量、インダクタンス、インピーダンス等の電気的特性の変化を検出して測定対象の物理量を検出するセンサの制御に適宜採用することができる。
センサ制御装置１は、センサの検出対象とする物理量の種類を限定するものではなく、センサ２の検出部２０が高温環境下に配設され、少なくとも、センサ２とセンサ制御装置１とを繋ぐ入力線２１に高い耐熱性が要求され、耐熱電線が用いられ、回路基板との直接的な接続が困難なものであれば、如何なるセンサにおいても好適なものである。
なお、本発明の特徴の理解を容易にするため、以下の説明においては、センサ２として温度センサを例に挙げて説明する。

センサ２は、略筒状のハウジング２２の先端に検出部２０が設けられ、検出部２０内には、例えば、サーミスタ等の感温素子が内蔵され、一対の信号線がハウジング２２の基端側から引き出され、センサ２からセンサ制御装置１への入力を伝達する入力線２１としセンサ制御装置１に接続されている。
入力線２１には、例えば、導電性の高い銅線と耐熱性の高いステンレス線との撚り線とした芯線を、例えば、フッ素ゴムやシリコーンゴム、ポリイミド、ガラス繊維、等の耐熱性の絶縁被覆で覆ったものや、導電性の高い銅線に耐熱性を向上させるためのニッケルメッキ等を施して撚り線とした芯線を耐熱性絶縁被覆で覆ったもの等、異種金属材料からなる芯線を用いた耐熱電線が用いられている。

センサ制御装置１は、筐体１０内にセンサ２を制御するための制御回路１２が収容されている。
制御回路１２の周囲の空間には、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる封止部材１５が充填されている。

制御回路１２は、例えば、プリント基板や、アルミナ基板、リードフレーム等の回路基板１２０によって、所定の回路パターンが形成され、ＩＣ、ＣＰＵ等の能動素子１３と、抵抗、コンデンサ、コイル等の受動素子１４とが配置され、検出部２０の電気的特性を検出し外部へ出力するようになっている。
さらに、制御回路１２０には、所定の電極パターンを形成した、入力端子挿通孔１２１、出力端子挿通孔１２２が形成され、それぞれ、入力端子４１の入力側挿入端部４１２、出力端子５１の出力側挿入端部５１２が接続されている。

例えば、温度センサの場合、制御回路１２は、検出部２０に設けたサーミスタ等の感温素子の温度変化にともなう抵抗値の変化を検出し、その結果をＡ−Ｄ変換して出力線３１を介して外部に出力する。

なお、本発明において入力線２１は、必ずしもセンサ２側からセンサ制御装置１への入力を伝送する電線のみを示すのではなく、例えば、センサ２として、ガスセンサセンサを用いた場合において、センサ２の検出部２０に内蔵された発熱体へ制御装置１からセンサ２へ電力を供給する場合や、センサ２の検出部２０内の検出素子の抵抗値、静電容量、誘電率等の電気特性を測定するために、直流電流、又は、交流電流を供給する場合等も含め、センサ２、即ち、入力側とセンサ制御装置１との間を接続する電線の総称として、便宜上、入力線２１と称しているものである。
さらに、本発明において、出力線３１は、制御回路１２で算出された出力結果の伝送のみを行うものを示すものではなく、制御回路１２への電源電圧の供給や、外部に設けた電子制御装置からの駆動指令信号等、外部、即ち、出力側とセンサ制御装置１との接続を図る電線の総称として、便宜上、出力線３１と表現しているものである。

制御回路１２は、入力端子４１を介して入力線２１に接続され、入力線２１はセンサ２と接続され、出力端子５１を介して出力線３１に接続され、出力線３１は相手側との接続を可能とするコネクタ３に接続されている。
本発明において、コネクタ３は、相手側と嵌合するコネクタハウジング３０の内側に、出力線３１の端末部３１１に接続され相手側との電気的接続を図るコネクタ端子３１２が保持され、コネクタハウジング３には、相手側との結合を保持するコネクタ係止手段３２が形成されている。
本発明においては、コネクタ３の具体的な形状を特に限定するものではなく、公知のコネクタを適宜採用し得るものである。

入力端子４１、及び、出力端子５１は、それぞれ、端子台座部１１に穿設された略Ｌ字形の端子固定溝１１１に圧入され、端子係止手段１１２、１１３によって弾性的に押圧されて保持・固定され、一端が、端子台座部１１の水平方向に露出し入力線溶接部４１１、および、出力線溶接部５１１を構成し、他端が、端子台座部１１の垂直方向に露出し、入力側挿入端部４１２、及び、出力側挿入端部５１２を構成している。
入力端子４１、及び、出力端子５１は、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス等、制御回路１２に設けた電極パターンとのハンダ付けによる接続が可能な、単一の導電性材料からなる金属製の平板を略Ｌ字形に屈曲させてある。
さらに、入力端子４１の一方の端部は、入力線２１が溶接される入力線溶接部４１１として、略平板状に形成され、端子台座部１１の端子固定溝１１１から水平方向に露出し、その表面に入力線２１の芯線の端末部２１０が後述する方法によって溶接により固定されている。
入力端子４１の他方の端部は、入力側挿入端部４１２として、平板状、又は、ピン状に形成され、端子台座部１１の端子固定溝１１１から垂直方向に露出し、制御回路１２に設けた所定の電極を有する入力端子挿通孔１２１に挿入され、さらに、ハンダ付けされ制御回路１２との導通を図っている。

一方、出力端子５１も入力端子４１と同様に、一方の端部が、出力線３１が溶接される出力線溶接部５１１として、略平板状に形成され、端子台座部１１の端子固定溝１１１から水平方向に露出し、その表面に出力線３１の芯線の端末部３１０が後述する方法によって溶接により固定されている。
出力端子５１の他方の端部は、出力側挿入端部５１２として、平板状、又は、ピン状に形成され、回端子台座部１１の端子固定溝１１１から垂直方向に露出し、路基板１２に設けた所定の電極を有する出力端子挿通孔１２２に挿入され、さらに、ハンダ付けされ、制御回路１２との導通が確保されている。

本発明の要部である、筐体１０は、両端が開口する略矩形筒状の筐体周壁部１００の両端を上面側蓋部１０５と下面側蓋部１０４とによって密封可能な構造とすることで、上下方向から構成部品の組み付けを可能としてある。
なお、ここでは、上述したように、図１（ｂ）における筐体周壁部１００の軸方向を上下方向としている。筐体１０の上面側開口、及び、下面側開口は、封止部材１５が充填されることによって閉じられるので、封止部材１５を充填する際に、上面側蓋部１０５、又は、下面側蓋部１０４のいずれか一方によって上面側開口か下面側開口が閉じられていれば、他方を省略することもできる。

さらに、本実施形態においては、筐体周壁部１００の互いに対向する２側面には、底面方向に向かって開口する断面略コ字形の入力線保持部１０１と出力線保持部１０２とが形成されている。
入力線保持部１０１と入力線２１との間、および、出力線保持部１０２と出力線３１との間には、それぞれ弾性部材からなる封止部材１０６、１０７が介装されている。

さらに、封止部材１０６、１０７は、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の耐熱性の弾性部材からなり、下面側蓋部１０４を筐体周壁部１００に固着したときに、封止部材１０６が圧縮され、入力線２１及び出力線３１を気密、水密に保持し、外部からの水分の侵入を阻止している。

ここで。図２を参照して、本発明の要部である筐体１０について詳述すると共に、図３を参照して、本発明に係るセンサ制御装置１の製造方法について概説する。

筐体成型工程では、例えば、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＡＩ等の熱可塑性樹脂を金型内に射出して筐体１０を形成する。
筐体１０は熱可塑性樹脂からなり筐体周壁部１００の長手方向の互いに対向する２つの側面の一部を架橋するように端子台座部１１が一体的に形成されている。

端子台座部１１は、略平板状に形成した台座本体部１１０に、入力端子４１及び出力端子５１を固定するための端子固定溝１１１が、固定される入力端子４１及び出力端子５１の数に応じて設けられている。
本実施形態において、端子固定溝１１１は、端子台座部１１の下面側から挿入した略Ｌ字形の入力端子４１及び出力端子５１を圧入固定するため、固定溝１１１は、略Ｌ字形で、一方が端子台座部１１の下面側から上面側に向かって貫通するように垂直方向に伸びるように形成され、他方が、端子台座部１１の下面側に向かって水平方向に伸びるように形成されている。

端子圧入工程では、上下面の開口のいずれかから、固定溝１１１に各端子４１、５１を圧入する。
固定溝１１１に入力端子４１及び出力端子５１を圧入したときに、脱落を防止するための端子係止手段１１２、１１３として、固定溝１１１には、内側に向かって突出し、垂直方向に向かって伸びる突起部が形成され、入力端子４１、及び、出力端子５１の両側面及び背面を弾性的に押圧している。

図２（a）は、筐体１０の上面図及び、入力端子保持部１０１のＢ方向矢視図、及び、出力端子保持部１０２のＣ方向矢視図であり、（ｂ）は、Ａ−Ａに沿った断面図、（ｃ）は、下面図、（ｄ）は、端子台座部１１及び入力端子４１、出力端子５１の斜視図である。

本発明の要部である筐体１０は、例えば、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＡＩ等の熱可塑性樹脂を用いて射出成形によって形成することができるが、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、筐体１０の上下面の開口方向、入力線保持部１０１の開口部、出力線保持部１０２の開口部、及び、端子台座部１１の端子固定溝１１１が上下方向のいずれかに向かって順に拡大するように開口しており、しかも、従来のコネクタを含み水平方向に移動可能な中子を設けたり、インサートされた部品を保持したりする必要もないので、単純な２分割の金型によって簡単に形成でき、量産性に優れている。

本実施形態においては、図２（ｄ）に示すように、射出成形によって形成された筐体１０と一体的に形成された端子台座部１１の下面方向から、入力端子４１、及び、出力端子５１を圧入する。
筐体１０は、上下方向に大きく開口しているので、入力端子４１及び出力端子５１を圧入する際の障害が少なく、自動化も容易である。

図３（ａ）に示すように、入力線２１、及び、出力線３１に、それぞれ、封止部材１０６、１０７を装着する。
封止部材１０６、１０５は、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性部材からなり、それぞれ、入力線２１、出力線３１と密着状態となっている。
端子台座部１１に固定された入力端子４１、出力端子５１の水平方向に伸び、端子台座部１１１の外側に露出した入力線溶接部４１１、及び、出力線溶接部５１１のそれぞれに、入力線端末部２１０、及び、出力線端末部３１０を配設する。

端子溶接工程では、図３（ｂ）に示すように、筐体１０の上下面の開口を利用して、端子台座部１１の水平方向に露出した入力線溶接部４１１、及び、出力線溶接部５１１にそれぞれ、入力線端末部２１０、出力線端末部３１０を溶接する。
本実施形態においては、溶接手段としてレーザ溶接機ＬＷを用いている。
本発明の要部である筐体１０の上下両面が大きく開口しているので、溶接作業が容易である。

加えて、従来の回路基板上の配線パターンに電線を溶接する場合には、基板の損傷を防ぐ必要性などから、レーザ溶接によって接続できる線材及びレーザ出力などに制限があり、異種金属材料を含む、耐熱性導体、例えば、２５０℃程度の耐熱性をもった線を芯線とする入力線２１、及び、出力線３１を回路基板上の電極パターンに直接溶接することが困難であった。
しかし、本実施形態では、入力線端末部２１０と入力線溶接部４１１、及び、出力線端末部３１０と出力線溶接部５１１が、端子台座部１１から露出した位置において溶接されるので、入力線２１、及び、出力線３１の芯線として、電導率の高い銅線に耐熱性の高いニッケルメッキを施した耐熱性導体を撚り線とした電線が用いられていても、溶接部_ＰＷＬＤとなる部分の周囲に損傷を受ける基板が存在しないため、溶融温度の高い耐熱性導体を芯線として用いた入力線２１及び出力線３１を溶接できる程度の比較的高い出力のレーザ光を用いて溶接を行うことができる。

さらに、溶接部Ｐ_ＷＬＤが、端子台座部１１の外部に設けられ、筺体１０の上下面が開放しているので、治具等による支持も容易である。
また、本発明において、溶接手段を限定するものではなく、本実施形態においても、溶接手段として、後述する超音波溶接機ＵＳＷや、抵抗溶接機ＲＷを用いることもできる。

図３（ｂ）に示すように、封止部材１０６、１０７をそれぞれ、入力線保持部１０１、出力線保持部１０２に移動させ、さらに、図３（ｃ）に示すように、入力線保持部１０１の開口部、出力線保持部１０２の開口部、及び、筐体周壁気部１００の下面側の開口部を下面側蓋部１０４によって閉塞する。
このとき、封止部材１０６、１０７が圧縮され、弾性的に変形して入力線２１と入力線保持部１０１との密着強度、及び、出力線３１と出力線保持部１０２との密着強度が増し、外部からの水分の侵入を阻止できる。
また、筐体周壁部１００と下面側蓋部１０４との機密性を維持すべく、全周に渡りそれぞれの界面が、接着、又は、溶着される。

図３（ｃ）に示すように、所定の能動素子１３、及び、受動素子１４を配設した制御回路１２を、端子台座部１１に固定した入力端子４１の挿入端部４１２、及び、出力端子５１の挿入端部５１２を、それぞれ、制御回路１２に設けた所定の電極パターンが形成された挿通孔に挿入し、ハンダ付け（ＳＯＬ）により固定する。
回路基板１２は、筐体１０の内側の４角に設けた基板保持部１０３に固定する。
このとき、筐体１０の上面が大きく開口しているので制御回路１２を筐体１０内に容易に収容することができる上に、入力端子４１、及び、出力端子５１のハンダ付け作業も容易に行うことができる。

さらに、筐体周壁部１００の内側の空間には、例えば、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の熱効果性樹脂からなる充填材料１５が注入され、制御回路１２、端子台座部１１、入力端子４１、出力端子５１、制御回路１２が一体的に覆われた状態となる。充填材料１５が注入された後、上面側蓋部１０５によって、筐体１０の開口部が閉じられ、全周に渡って、接着剤が塗布され、又は、溶着され本発明のセンサ制御装置１が完成する。

なお、本実施形態においては、端子台座部１１の下面側から、入力端子２１、及び、出力端子４１を挿入・固定してあるため、入力線２１、及び、出力線４１を溶接する際には、本図（ｂ）、（ｃ）に示すように、溶接中に端子台座部１１から各端子４１、５１が脱落しないように、筐体１０の天地をひっくり返して溶接作業を行う例を示したが、入力端子４１、及び、出力端子５１が端子台座部１１から脱落しないよう、何らかの治具によって固定した状態で、筐体１０の天地をひっくり返すことなく、溶接を行うようにしても良い。

図４を参照して、本発明の第２の実施形態における、筐体１０ａについて説明し、図５を参照して、本実施形態における、センサ制御装置１ａの製造方法の要部について説明する。
なお、上記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付したので説明を省略し、上記実施形態との相違点を中心に説明する。
上記実施形態においては、端子台座部１１の下面側から、入力端子４１、及び、出力端子５１を挿入するように、端子固定溝１１１を穿設した例を示したが、本実施形態においては、」端子台座部１１ａの上面側から、入力端子４１、及び、出力端子５１を挿入するように、端子固定溝１１１ａを穿設した点が相違する。

端子固定溝１１１ａは、略Ｌ字形に形成され、内側に向かって突出して、入力端子４１、及び、出力端子５１を弾性的に押圧して固定する端子係止手段１１２ａ、１１３ａが形成されている。

図５（ａ）に示すように、端子台座１１ａに入力端子４１、及び、出力端子５１を固定した後、入力線２１、出力線３１を挿入し、入力線端末部２１０、及び、出力線端末部３１０をそれぞれ入力線溶接部４１１、出力線溶接部５１１に配置する。
本図（ｂ）に示すように、本実施形態においては、溶接手段として超音波溶接機ＵＳＷを用いている。
超音波溶接機ＵＳＷは、トランスデューサＴＲＳで電気信号を超音波振動に変換し、超音波ホーンＨＲＮを介して、溶接チップＣＨＰに伝達すると共に、加圧部ＬＲＤによって溶接チップＣＨＰを加圧することによって、アンビルＡＮＶで支えられた入力線溶接部４１１と入力線端末部２１０とに中庸的な圧力を加えながら並行振動させることによって入力線溶接部４１１と入力線端末部２１０との間で原子拡散を誘起させ、金属原子レベルでの結合を引き起こし、異種金属の接合を可能とするものである。

回路基板上に形成した配線パターンに直接的に耐熱導線を結合させるべく、基板上の電極パターンに耐熱性導体を配置し、超音波溶接機を用いて、耐熱性導体と電極パターンとを加圧しながら超音波振動を加えても、基板に振動エネルギが吸収されてしまうため、超音波溶接によって回路基板と入力線及び出力線とを直接的に結合することは困難であったが、本実施例によれば、入力線２１及び出力線３１の芯線として、電導率の高い銅線と、耐熱性の高いステンレス線とを撚り線とした耐熱性導体を芯線とする場合等であっても、入力線溶接部４１１、及び、出力線溶接部５１１が、端子台座部１１ａから露出しており、振動エネルギが基板に吸収されることがなく、振動超音波溶接機ＵＳＷによって、入力線２１と入力端子４１、及び、出力線３１と出力端子５１との溶接が可能となる。
入力線２１と入力端子４１、及び、出力線３１と出力端子５１との溶接が完了したら、上記実施形態と同様、下面側蓋部１０４を接着、又は、接合し、制御回路１２と入力端子４１及び出力端子５１とを接続し、封止部材１５を充填した後、上面側蓋部１０５を接着、又は、接合することによって、本実施形態におけるセンサ制御装置１ａが完成する。

図６を参照して、本発明の第３の実施形態におけるセンサ制御装置１ｃの概要について説明する。
上記実施形態においては、入力線保持部１０１、出力線保持部１０２が下面方向に開口するように形成された例を示したが、本実施形態においては、筐体１０ｃを形成する際に、入力線保持部１０１ｃ、出力線保持部１０２ｃが上面方向に開口するように形成されており、上面側蓋部１０５ｃによって、筐体周壁部１００ｃと入力線保持部１０１ｃと出力線保持部１０２ｃとが一体的に密閉されるようになっている点が相違するが、その他の点においては、上記第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の構成を適用することができる。

本実施形態においても上記実施形態と同様、入力線２１と入力端子４１との接続、及び、出力線３１と接続端子５１との接続を、レーザ溶接、又は、超音波溶接によって行うことができ、容易に自動化が可能であると共に、筐体外壁１００ｃと下面側蓋部１０４ｃとの界面、及び、筐体外周壁１００ｃと上面側蓋部１０５ｃとの界面が、気密、水密に密閉されている、上に、封止部材１０６、１０７によって、入力線２１と筐体１０ｃとの間、及び、出力線３１と筐体１０ｃとの間の気密性、水密性が確保され、外部からの水分の侵入を確実に阻止するようになっている。

図７を参照して、本発明の第４の実施形態におけるセンサ制御装置１ｄについて説明する。
上記実施形態においては、センサ制御装置１、1ａ、１ｂ、１ｃが、それぞれ１つのセンサ２のみを制御する構成について説明したが、本実施形態においては、複数のセンサ２を制御、又は、２以上の入力線２１が接続されるセンサ制御装置１ｄである点が相違する。

本発明は、本実施形態に示したように、複数のセンサ２を制御する場合や、ガスセンサ等、入力線２１として、検出部に繋がる一対の信号線、及び、検出部を加熱するヒータに電力を供給する一対の動力線の４線が用いられるような２以上の入力線２１が接続されるような場合であっても、上記実施形態と同様の効果を発揮することができる。
また、上記実施形態においては、筐体１０、１０ａ〜１０ｄを形成する金型の構造を極めて簡単な、２分割型とするために、入力線保持部１０１、１０１ｃ、及び、出力線保持部１０２、１０２ｃを上下面のいずれか一方向に開口する略コ字形に形成した例を示したが、本図（ｃ）に示す、入力線保持部１０１ｄのように、筒状に形成しても良い。
ただし、その場合、筐体１０ｄを形成する金型は、筐体１０の上下面方向にのみ分割された単純な金型ではなく、水平方向に移動する中子を用いるものとなるが、従来のような、入力線に結合された入力端子や、出力コネクタをインサートする必要はなく、筐体１０ｄの製造のみを単独ですることができ、その後の、入力端子４１及び出力端子５１の端子台座部１１への固定や、入力線２１、出力線３１の接続は、上記実施形態と同様、自動化が容易である。

図８を参照して、上記実施形態のいずれにも採用可能な他の溶接方法について説明する。
上記実施形態においては、入力線２１、及び、出力線３１と、入力端子４１、及び、出力端子５１との接続をレーザ溶接、又は、超音波溶接によって行う例について説明したが、公知の抵抗溶接によって行うこともできる。
抵抗溶接では、例えば、入力線２１と入力端子４１とを接続する場合、入力線端末部２１０を入力端子３１に密接させた状態で、電極ＥＬ_１、ＥＬ_２を押し当てて加圧しながら、例えば、数十〜数万アンペアの大きな電流を数ミリ秒〜数百ミリ秒程度の極短い時間だけ流して、金属抵抗によるジュール熱を発生させて溶融することによって、入力線端末部２１０と入力端子４１との合金からなる溶接部Ｐ_ＷＬＤを形成する。
また、出力線３１と出力端子５１との溶接においても同様である。
この場合においても、筐体１０の上下面が大きく開口しているので、上記実施形態と同様、端子台座部１１から露出した、入力端子４１、及び、出力端子５１と入力線２１、及び、出力線３１の接続を抵抗溶接機ＲＷを用いて行う際に自動化が容易である。

１ センサ制御装置
１０ 筐体
１００ 筐体周壁部
１０４ 下面側蓋部
１０５ 上面側蓋部
１１ 端子台座部
１２ 制御回路
２ センサ
２０ 検出部
２１ 入力線
２１０ 入力線端末部
４１ 入力端子
４１１ 入力線溶接部
４１２ 入力側挿入端部
Ｐ_ＷＬＤ 溶接部

特開２００２−７１６４０号公報 ＵＳ２００８／００２６６１０Ａ１号公報

Claims (6)

1. 高温環境下で被検出対象の物理量に応じて電気的特性が変化する検出部を有するセンサに異種金属を含む耐熱性導体を芯線とする入力線を介して接続され、上記センサを制御すると共に、その検出結果を外部に出力する制御回路を筐体の内部に封入したセンサ制御装置であって、
   上記筐体が、少なくとも、
   両端が開口する略筒状の筐体周壁部と、
   該筐体周壁部の上記両端の両方、又は、いずれか一方のみを密封する蓋部と、
   上記筐体周壁部の対向する側面の一部を架橋する平板状の端子台座部とからなり、
   上記端子台座部に圧入固定され、
   一端が上記端子台座部の板面に対して平行方向に露出して、上記入力線が溶接により固定される入力線溶接部と、
   他端が上記端子台座部の板面に対して垂直方向に露出して、上記制御回路に接続される入力側挿入端部とを有する入力端子を具備することを特徴とするセンサ制御装置。
2. 上記端子台座部が、上記筐体の開口方向のいずれか一方に向かって開口する端子固定溝を具備する請求項１に記載のセンサ制御装置。
3. 上記端子台座部に圧入固定され、
   一端が上記端子台座部の板面に対して平行方向に露出して、外部との接続を図る出力線が溶接により固定される出力線溶接部と、
   他端が上記端子台座部の板面に対して垂直方向に露出して上記制御回路に接続される出力側挿入端部とを有する出力端子を具備する請求項１又は２に記載のセンサ制御装置。
4. 少なくとも、
   上記筐体が、上記入力線を保持する入力線保持部を具備し、
   該入力線保持部と上記入力線との間に弾性部材からなる封止部材を介装した請求項１ないし３のいずれかに記載のセンサ制御装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のセンサ制御装置の製造方法であって、
   少なくとも、
   熱可塑性樹脂を用いて上記筐体周壁部と上記端子台座部とを一体的に形成する筐体成型工程と、
   上記入力端子を上記端子台座部に穿設した端子固定溝に圧入する、端子圧入工程と、
   上記筐体の上下面の開口を利用して、上記端子台座部から露出した上記入力端子と上記入力線の端末部を溶接する端子溶接工程と、
   を具備することを特徴とするセンサ制御装置の製造方法。
6. 上記入力端子と上記入力線の端末部とを溶接する端子溶接工程で用いられる溶接手段が、レーザ溶接、超音波溶接、又は、抵抗溶接のいずれかである請求項５記載のセンサ制御装置の製造方法。

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