JP3818174B2

JP3818174B2 - ボタン型電池用ターミナル

Info

Publication number: JP3818174B2
Application number: JP2002053540A
Authority: JP
Inventors: 中川　　充
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: US20030162436A1; DE10307934B4; US6887097B2; JP2003257397A; DE10307934A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に実装されるボタン型電池用ターミナルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板に実装するボタン型電池用ターミナルは、図６（ａ）、（ｂ）に示す構造となっている。すなわち、例えば、自動マウント可能な表面実装とする場合、基板２０に表面実装される半田付け部４１０と、ボタン型電池３０の平面ターミナル部３１に接触する２本の接点ばね部４２０とを、板状の電導部材により一体に成形して構成している。
【０００３】
これらの接点ばね部４２０は、半田付け部４１０からそれぞれ独立して直線的に延びており、半田付け部４１０の板面に対して垂直の方向に弾性変形して、この変形に伴う弾性力により平面ターミナル部３１に押し付けられて接触している。
【０００４】
そして、上記接触の圧力が小さいと、接触電気抵抗が大きくなり、電力ロスが大きくなってしまうため、必要とされる最小限度の圧力（以下、必要最低接触圧と呼ぶ）を確保できるように接点ばね部４２０の板厚ｔおよび幅ｗを設定している。そして、このように設定された板厚ｔ、幅ｗおよび接点ばね部４２０の長さＬ２により、接点ばね部４２０のばね定数は決定される。
【０００５】
なお、接点ばね部４２０の寸法公差等により、接点ばね部４２０の撓み量には少なからずバラツキが生じる。そこで、このバラツキにより撓み量が小さくなってしまった場合でも必要最低接触圧を確保できるように板厚ｔおよび幅ｗを設定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記バラツキにより撓み量が大きくなってしまった場合には、弾性力が大きくなり、接点ばね部４２０の内部応力が降伏応力を超え、接点ばね部４２０が塑性変形してしまうことが懸念される。そして、ばね定数が大きいほど、撓み量が大きくなってしまったときの曲げ応力が大きくなり、上記塑性変形の危険性が高くなる。
【０００７】
そこで、ばね定数を小さくして塑性変形の危険性回避を図ることが望ましいが、上記ターミナル４００の構造では、接点ばね部４２０が直線的に延びる形状であるため、接点ばね部４２０の長さＬ２を平面ターミナル部３１範囲内にて十分に長くすることができず、ばね定数を十分に小さくすることができない。
【０００８】
因みに、板厚ｔを薄くしたり幅ｗを小さくしてばね定数を小さくしつつ、大きな撓み量で必要最低接触圧を確保しようとすると、接点ばね部４２０の断面積が小さくなり、曲げ応力が大きくなってしまうため、塑性変形の危険性回避を図ることはできない。
【０００９】
このような問題に対し、図７に示すように接点ばね部４２１を曲線的に延びる形状にして、符号Ｌ３に示すように接点ばね部４２１の長大化を図り、ばね定数を小さくしたターミナル４０１が容易に発案される。
【００１０】
しかしながらこのような構造においては、接点ばね部４２１の弾性変形がねじりをともなう変形となる。そして、このねじり力により、半田付け部４１１のうち符号Ｘに示す部分には、符号Ｙに示す部分を支点とした梃子の原理により、図７の紙面手前側に極めて大きな作用力が生じてしまう。よって、長期間使用時には、半田にクラックが入り、ひいては、半田付け部４１１が基板から剥離してしまう。
【００１１】
本発明は、上記点に鑑み、ボタン型電池用ターミナルの塑性変形の危険性回避を図るとともに、半田付け部の剥離の抑制を図ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（２０）に実装される半田付け部（４１）と、弾性変形することによりボタン型電池（３０）の平面ターミナル部（３１）に押し付けられて接触する接点ばね部（４２）とを、板状の電導部材により一体に成形したボタン型電池用ターミナルであって、接点ばね部（４２）を、半田付け部（４１）を囲う環状に形成し、半田付け部（４１）および接点ばね部（４２）を連結する連結部（４３）を２つ設け、接点ばね部（４２）は、一方の連結部（４３）から平面ターミナル部（３１）と接触する接触部（４２ｂ）を経て他方の連結部（４３）に連続的に繋がっていることを特徴としている。
【００１３】
これによれば、接点ばね部（４２）を環状に形成するので、２つの接点ばね部４２０を半田付け部４１０からそれぞれ独立して直線的に延びる形状にした図６に示す従来構造に比べて、接点ばね部（４２）を長大化でき、ばね定数を小さくできる。従って、撓み量のバラツキにより撓み量が大きくなってしまった場合における弾性力を小さくでき、接点ばね部（４２）の塑性変形の危険性回避を図ることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、接点ばね部（４２）は、一方の連結部（４３）から平面ターミナル部（３１）と接触する接触部（４２ｂ）を経て他方の連結部（４３）に連続的に繋がるように環状に形成されているので、連結部（４３）にはねじりをともなう変形が生じることがなく、よって、本発明の半田付け部（４１）には、図７に示す従来のターミナル４０１の半田付け部４１１に作用していた梃子の原理による作用力は生じない。従って、図７の従来構造に比べて半田付け部（４１）の剥離の抑制を図ることができる。
【００１５】
ここで、一般的に、ボタン型電池（３０）の平面ターミナル部（３１）は円形であるため、平面ターミナル部（３１）に接触する接点ばね部（４２）を、請求項２に記載の如く接点ばね部（４２）を円形に形成すれば、平面ターミナル部（３１）の面内で接点ばね部（４２）の長さを最大限に長くすることができる。よって、ばね定数をより一層小さく設定することができ、接点ばね部（４２）の塑性変形の危険性をより確実に回避することができる。
【００１６】
ところで、本発明のボタン型電池用ターミナルは、板状の電導部材をプレス加工により成形し、一枚の母材としての電導部材から複数個のボタン型電池用ターミナルを成形して好適である。そして、このような場合において、接点ばね部（４２）を上述のように円弧形にすると、隣り合うターミナル間にて母材のロスが多くなってしまう。これに対し、請求項３に記載の如く接点ばね部（４２）を多角形に形成すれば、母材のロスを少なくでき、好適である。
【００１７】
ところで、半田付け部（４１）を基板（２０）に表面実装する場合には、リフロー時の半田付け部（４１）は、溶融した半田の上に表面張力により吸着した状態となる。従って、半田付け部（４１）を円弧形状に形成すると、リフロー時には、半田付け部（４１）が半田上を容易に回転してしまい、位置決めが困難となってしまう。
【００１８】
これに対し、請求項４に記載の発明では、半田付け部（４１）を多角形状に形成したことを特徴としているので、リフロー時における半田付け部（４１）の回転を抑制でき、位置決めを確実にできる。
【００１９】
ところで、接点ばね部（４２）の１箇所のみが平面ターミナル部（３１）と接触するようにすると、接点ばね部（４２）と平面ターミナル部（３１）との接触の確実性が損なわれる。一方、接点ばね部（４２）の接触箇所が多いほど上記確実性を高めることができるが、その反面、１箇所あたりの必要最低接触圧は決まった値であるため、半田付け部（４１）に作用する接点ばね部（４２）の弾性力が大きくなり、半田付け部（４１）が剥離し易くなってしまう。
【００２０】
そこで、上記接触の確実性と半田付け部（４１）の剥離困難性とを鑑みて、請求項５に記載の発明のように、接点ばね部（４２）を、平面ターミナル部（３１）と２箇所で接触するようにして好適である。また、請求項６に記載の発明のように、接点ばね部（４２）のうち２箇所の接触部分を、半田付け部（４１）に対して対称に配置して好適である。
【００２３】
また、上記した各請求項に記載の発明において、請求項７に記載の発明のように、２つの連結部（４３）を、半田付け部（４１）に対して対称に配置して好適である。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明は、車両のドアロック装置を作動させる信号を無線送信するキーレスエントリー送信機であり、請求項９に記載の発明は、車両のエンジン始動装置を作動させる信号を無線送信するエンジンスタータ送信機である。そして、これらの送信機に、請求項１ないし７のいずれか１つに記載のボタン型電池用ターミナルを備えるようにして好適である。
【００２５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本実施形態に係るキーレスエントリー送信機の断面図であり、上下に分割された樹脂製ケース１０、１１内に、プリント基板２０およびボタン型電池３０が内蔵されている。
【００２８】
そして、プリント基板２０のうちボタン電池３０側の面には、ボタン型電池３０のマイナス極側ターミナル３１の上面に接触する円輪ターミナル４０と、プラス極側ターミナル３２の側面に接触する側方ターミナル５０とが表面実装されている。なお、マイナス極側ターミナル３１は請求項に記載の平面ターミナル部に相当し、円輪ターミナル４０は本発明のボタン型電池用ターミナルに相当する。
【００２９】
一方、プリント基板２０のうちボタン電池３０と反対側の面には、ＩＣ６０、水晶発振子６１、タクトスイッチ６２等の電子部品が表面実装されている。
【００３０】
また、ケース１０の内面には防水用パッキン７０が備えられており、このパッキンにより、プリント基板２０および電子部品３０〜６２のうちボタン電池３０と反対側の面全体が覆われている。また、パッキン７０の端面にはリップ７１が形成されており、このリップ７１により、分割された２つのケース１０、１１の間をシールしている。このような構造のパッキン７０を備えることにより、プリント基板２０、電子部品３０〜６２、ボタン型電池３０、円輪ターミナル４０および側方ターミナル５０を防水している。
【００３１】
また、パッキン７０外側面のうちタクトスイッチ６２に対応する部分には、ロック／アンロックボタン８０が配置されている。そして、ボタン８０を操作すると、電子部品６０〜６２には、円輪ターミナル４０および側方ターミナル５０を介してボタン型電池３０から給電される。そして、ボタン８０の操作内容に基づいて、ＩＣ６０は発振子６１の作動を制御する。そして、この作動制御により、車両のドアロック装置を作動させる信号を有する電波が発振子６１から発振されて無線送信することとなる。
【００３２】
次に、本発明の要部である円輪ターミナル４０の構造を説明する。図２は図１のＡ矢視図であり、キーレスエントリー送信機の円輪ターミナル４０のみを示している。また、図３は図２のＢ矢視図であり、図４は図３のＣ矢視図である。
【００３３】
そして、図２に示すように、円輪ターミナル４０は、半田付け部４１、接点ばね部４２および連結部４３とから構成されており、板状の電導部材により一体にプレス成形されている。因みに、電導部材の材質としては、リン青銅やベリリウム銅等の銅合金にニッケル下地を施して金メッキしたものや、ステンレスばね材に銀メッキしたもの等が挙げられ、本実施形態では、ベリリウム銅合金にニッケル下地を施して金メッキしたものを採用している。また、電導部材の板厚は０．１ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましく、本実施形態では板厚が０．１５ｍｍの電導部材を採用している。
【００３４】
半田付け部４１は、プリント基板２０に表面実装される部分であり、多角形状に形成されている。なお、本実施形態では半田付け部４１を矩形形状に形成している。
【００３５】
接点ばね部４２は、半田付け部４１を囲う環状に形成されている。なお、本実施形態では半田付け部４１を、ボタン型電池３０のマイナス極側ターミナル３１の円弧に沿った円弧形状に形成している。
【００３６】
連結部４３は、半田付け部４１および接点ばね部４２を連結する部分であり、本実施形態では２本の連結部４３が半田付け部４１に対して対称に備えられており、半田付け部４１と同一平面上にて、半田付け部４１から接点ばね部４２の内側に向かって延びるように形成されている。なお、２本の連結部４３は半田付け部４１を介して対向するように配置されている。
【００３７】
また、接点ばね部４２のうち連結部４３と連結する部分には、折り曲げ部４２ａが設けられており、図３に示すように、接点ばね部４２は、折り曲げ部４２ａにてボタン電池３０の側に折り曲げられている。因みに、図３の符号αに示す折り曲げ角度を、本実施形態では約３０°に設定している。そして、このように折り曲げられた接点ばね部４２は、半田付け部４１の板面に対して略垂直の方向に弾性変形する。
【００３８】
また、接点ばね部４２の中央部分、すなわち、最もボタン電池３０に近い部分の２箇所には、ボタン型電池３０のマイナス極側ターミナル３１と接触する接触部４２ｂが設けられている。なお、図２に示すように２箇所の接触部４２ｂは、半田付け部４１に対して対称に配置されている。
【００３９】
この接触部４２ｂは、マイナス極側ターミナル３１に向かって突出する円弧形状に形成されており、圧延加工により形成して好適である。なお、このような円弧形状に形成した場合には、接触部４２ｂはマイナス極側ターミナル３１に線接触することとなる。そして、上記弾性変形に伴う弾性力により、２つの接触部４２ｂはマイナス極側ターミナル３１に押し付けられて接触する。
【００４０】
ここで、上記接触の圧力が小さいと、接触電気抵抗が大きくなり、電力ロスが大きくなってしまうため、必要最低接触圧Ｆｍｉｎを確保する必要がある。なお、本実施形態における必要最低接触圧Ｆｍｉｎとは、一箇所の接点に加えられる荷重（ｇｆ）の大きさである。因みに、本実施形態のボタン型電池３０には、ニッケル−金タイプの電池が採用されており、この種の電池における必要最低接触圧Ｆｍｉｎは５０ｇｆである。
【００４１】
図５は、ボタン型電池３０を円輪ターミナル４０に押し付けたときの押し付け荷重Ｆ（ｇｆ）と接点ばね部４２の撓み量Ｓ（ｍｍ）との関係を示す特性図であり、この特性図に示される直線の傾きを接点ばね部４２のばね定数Ｋ１とする。なお、図３の実線に示す接点ばね部４２は弾性変形していない自然状態を示しており、二点鎖線に示す接点ばね部４２は、目標の量だけ撓んで弾性変形した状態を示している。そして、図３の矢印Ｓに示す方向の撓み量Ｓを図５の撓み量Ｓとして定義している。
【００４２】
ここで、接点ばね部４２の寸法公差等により、ボタン型電池３０をキーレスエントリー送信機の所定位置に填め込んだときの接点ばね部４２の撓み量Ｓには少なからずバラツキΔＳが生じる。よって、設計目標としての撓み量をＳ２とすると、上記バラツキΔＳにより撓み量がＳ２より小さいＳ１となってしまった場合でも必要最低接触圧Ｆｍｉｎを確保できるように、ばね定数Ｋ１を設定する必要がある。
【００４３】
なお、本実施形態の接点ばね部４２には２つの接触部４２ｂが設けられているため、必要最低接触圧Ｆｍｉｎを確保するためにはＦｍｉｎの２倍の値の弾性力を発揮するようにばね定数Ｋ１を設定する必要がある。そして、図５中の符号Ｆ１は上記２倍の値を示しており、撓み量がＳ１のときにＦ１の荷重に相当する弾性力を確保できるように、ばね定数Ｋ１を設定している。因みに、本実施形態では必要最低接触圧Ｆｍｉｎが５０ｇｆであるため、弾性力Ｆ１は１００ｇｆとなる。
【００４４】
このようにばね定数Ｋ１を設定すると、設計目標撓み量Ｓ２だけ撓んだときには、図５中の符号Ｆ２に示す大きさの弾性力を円輪ターミナル４０が発揮することとなる。また、バラツキΔＳにより撓み量がＳ２より大きいＳ３となってしまったときには、図５中の符号Ｆ３に示す大きさの弾性力を円輪ターミナル４０が発揮することとなる。
【００４５】
ここで、本実施形態では、接点ばね部４２を環状に形成しているので、図２の符号Ｌ１に示す接点ばね部４２の長さは、図６に示す従来のターミナル４００における接点ばね部４２０の長さＬ２に比べて長い。そして、図６に示すターミナル４００を本実施形態の円輪ターミナル４０と同じ材質および板厚で成形すると、接点ばね部４２０の長さＬ２が短い分だけターミナル４００のばね定数Ｋ２は円輪ターミナル４０のばね定数Ｋ１に比べて大きくなる。
【００４６】
なお、図５中の符号Ｓ２０は、ばね定数Ｋ２における設計目標としての撓み量を示し、符号Ｓ１０およびＳ３０は、上記バラツキΔＳによる撓み量の変動上下限値を示している。そして、撓み量がＳ１０のときに弾性力Ｆ１を確保できるように設定されている。
【００４７】
以上のように、本実施形態によれば、接点ばね部４２を環状に形成することに起因して、ばね定数Ｋ１を、図６に示す従来のターミナル４００のばね定数Ｋ２に比べて小さくできる。
【００４８】
よって、図５に示すように、撓み量ＳのバラツキΔＳにともなう弾性力のバラツキΔＦ１を、ターミナル４００による弾性力のバラツキΔＦ２よりも小さくできる。従って、バラツキΔＳにより撓み量が大きくなってしまった場合における弾性力Ｆ３を、ターミナル４００による弾性力ｆ３０よりも小さくできる。これにより、接点ばね部４２の塑性変形の危険性回避を図ることができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、接点ばね部４２を環状に形成するので、連結部４３にはねじりをともなう変形が生じることがなく、よって、半田付け部４１には、図７に示す従来のターミナル４０１の半田付け部４１１に作用していた梃子の原理による作用力は生じない。従って、図７の従来構造に比べて半田付け部４１の剥離の抑制を図ることができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、半田付け部４１を設けて表面実装する構造にしているので、プリント基板２０への円輪ターミナル４０の取り付けを自動化でき、好適である。
【００５１】
また、本実施形態によれば、半田付け部４１の形状を多角形状に形成しているので、リフロー時の回転を防止でき、好適である。
【００５２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、接点ばね部４２を円弧形の環状に形成しているが、本発明の実施にあたり、接点ばね部４２を多角形の環状に形成してもよい。そして、円弧形に形成した場合には、マイナス極側ターミナル３１の面内で接点ばね部４２の長さを最大限に長くすることができるので、ばね定数Ｋ１をより一層小さく設定することができ、接点ばね部４２の塑性変形の危険性回避を確実にすることができる。一方、多角形に形成した場合には、一枚の母材としての電導部材から複数個のボタン型電池用ターミナル４０を成形するにあたり、母材のロスを少なくでき、好適である。
【００５３】
また、上記実施形態では、連結部４３を２つ設けているが、本発明の実施にあたり、連結部４３を１つだけにしてもよく、また、３つ以上設けてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、接触部４２ｂを２箇所に設けているが、本発明の実施にあたり、接触部４２ｂを１つだけにしてもよく、また、３つ以上設けてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、接触部４２ｂを、図４に示す円弧形状に形成して、線接触するようにしているが、本発明の実施にあたり、接触部４２ｂを球面形状に形成して、点接触するようにしてもよい。なお、点接触によれば、接触電気抵抗を小さくでき、電力ロスを少なくできるが、その反面、球面形状では、加工する際に接触部４２ｂにて割れが生じやすいため、その成形性が悪くなってしまう。
【００５６】
また、上記実施形態では、半田付け部４１を多角形状に形成しているが、本発明の実施にあたり、半田付け部４１の形状を円形にしてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態のターミナル４０はプリント基板２０に表面実装する構造であるが、本発明は、表面実装する構造のターミナルに限られることなく、例えば、挿入実装する構造のターミナルであっても本発明を適用できる。例えば、図１〜図３に示す半田付け部４１に、プリント基板２０のスルーホールに挿入されて実装される挿入端子を備えるようにすればよく、プリント基板２０への円輪ターミナル４０の取り付けを自動化できる効果を除いては、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る、キーレスエントリー送信機の断面図である。
【図２】図１の円輪ターミナルを示すＡ矢視図である。
【図３】図２のＢ矢視図である。
【図４】図３のＣ矢視図である。
【図５】ボタン型電池を円輪ターミナルに押し付けたときの押し付け荷重Ｆと接点ばね部の撓み量Ｓとの関係を示す特性図である。
【図６】（ａ）は、従来のボタン型電池用ターミナルを示す平面図であり、（ｂ）は、Ｄ矢視図である。
【図７】従来のボタン型電池用ターミナルを示す平面図である。
【符号の説明】
２０…プリント基板、３０…ボタン型電池、
３１…マイナス極側ターミナル（平面ターミナル部）、４１…半田付け部、
４２…接点ばね部、４３…連結部。

Claims

基板（２０）に実装される半田付け部（４１）と、弾性変形することによりボタン型電池（３０）の平面ターミナル部（３１）に押し付けられて接触する接点ばね部（４２）とを、板状の電導部材により一体に成形したボタン型電池用ターミナルであって、
前記接点ばね部（４２）を、前記半田付け部（４１）を囲う環状に形成し、
前記半田付け部（４１）および前記接点ばね部（４２）を連結する連結部（４３）を２つ設け、
前記接点ばね部（４２）は、一方の連結部（４３）から前記平面ターミナル部（３１）と接触する接触部（４２ｂ）を経て他方の連結部（４３）に連続的に繋がっていることを特徴とするボタン型電池用ターミナル。
前記環状は円形であることを特徴とする請求項１に記載のボタン型電池用ターミナル。
前記環状は多角形であることを特徴とする請求項１に記載のボタン型電池用ターミナル。
前記半田付け部（４１）を多角形状に形成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のボタン型電池用ターミナル。
前記接点ばね部（４２）は、前記平面ターミナル部（３１）と２箇所で接触するようになっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のボタン型電池用ターミナル。
前記接点ばね部（４２）のうち２箇所の接触部分は、前記半田付け部（４１）に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のボタン型電池用ターミナル。
前記２つの連結部（４３）は、前記半田付け部（４１）に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のボタン型電池用ターミナル。
車両のドアロック装置を作動させる信号を無線送信するキーレスエントリー送信機であって、
請求項１ないし７のいずれか１つに記載のボタン型電池用ターミナルを備えることを特徴とするキーレスエントリー送信機。
車両のエンジン始動装置を作動させる信号を無線送信するエンジンスタータ送信機であって、
請求項１ないし７のいずれか１つに記載のボタン型電池用ターミナルを備えることを特徴とするエンジンスタータ送信機。