JP5208839B2 - 端子付センサ及び端子付センサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、端子付センサ及び端子付センサの製造方法に関する。

従来、温度センサとして、特許文献１記載のように、板状端子の先端に半田を介してサーミスタ素子等の感知素子を固着したものがあった。

特許第３４９３８０２号公報

従来の端子付センサに用いられる端子部材は、相手コネクタが接続されるコネクタ用接続部に十分な強度を与えるために、厚みのある板素材を用いて成形していた。そのため、導通部や温度感知素子の取付部は、接続部ほど強度が必要でないにも関わらず厚く形成され、素子取付部の断面積が大きくなり、素子取付部に半田付けされた温度感知素子の熱膨張係数と、上記取付部（金属）の熱膨張の差によって、半田付け部位及び温度感知素子に大きな熱応力を生じ、クラックが発生する等の問題があった。

そこで、本発明は、薄板素材を用いてもコネクタ用接続部が十分な強度を有する端子付センサを提供することを目的とし、また、素子取付部が、温度感知素子（感温素子）等と半田付け部位又は接着部位に（熱膨張差に伴って）、大きな熱応力を生じさせることを防止して、クラックや破損を防ぐことを、さらなる目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の端子付センサは、素子取付部と、長手方向に沿った折り曲げ線で両側から内側方向に折り畳まれた４層構造の横断面略四角形のコネクタ用接続部と、上記素子取付部と上記接続部とを連結する導通部と、を１枚の薄板素材から一体に形成した端子部材を備え、２つの上記端子部材の上記素子取付部の間に半田又は導電性接着剤を介して感知素子を挟持状に固着したものである。

また、素子取付部と、長手方向に沿った折り曲げ線で両側から内側方向に折り畳まれた４層構造の横断面略四角形のコネクタ用接続部と、素材厚さ寸法のままで塑性加工された補強部を有し上記素子取付部と上記接続部とを連結する導通部と、を１枚の薄板素材から一体に形成した端子部材を備え、２つの上記端子部材の上記素子取付部の間に半田又は導電性接着剤を介して挟持状に固着される感知素子と、上記感知素子と上記素子取付部と上記導通部を樹脂にて被覆したボディと、を具備するものである。

また、上記補強部は、上記長手方向に形成された凸条部である。
また、上記凸条部に、貫孔を形成したものである。
また、２つの上記端子部材の上記導通部の先端側は、上記素子取付部側に向かうにつれて互いに接近し、続いて平行となるように折曲げ形成されているものである。
また、上記感知素子は、感温素子から成るものである。

また、本発明の端子付センサの製造方法は、素子取付部と、長手方向に沿った折り曲げ線で両側から内側方向に折り畳んだ４層構造の横断面略四角形のコネクタ用接続部と、上記素子取付部と上記接続部を連結する導通部と、を一枚の薄板素材からプレス加工にて一体に形成して、かつ、上記素子取付部に圧延塑性加工を付与せずに、端子部材を成形し、２つの上記端子部材を並設して、上記素子取付部の間に半田又は導電性接着剤を介して感知素子を固着し、上記感知素子と上記素子取付部と上記導通部と、に樹脂にて一体被覆して、ボディを形成する方法である。

本発明によれば、薄板素材を用いてもコネクタ用接続部に十分な強度を得ることができる。しかも、素子取付部と素子との半田付け部位（又は接着部位）のクラック発生を防止し、かつ、素子への熱膨張差に伴う悪影響を低減することができ、優れた感知（検出）性能を長期間にわたって維持することができる。

本発明の実施の形態を示す断面図である。 端子部材と感知素子の形状と相対位置を示す説明平面図である。 端子部材と感知素子の形状と相対位置を示す説明正面図である。 図３の拡大断面図であり、（ａ）は図３のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図３のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）は図３のＤ−Ｄ断面図、（ｅ）は図３のＥ−Ｅ断面図、である。 端子部材と感知素子の形状と相対位置を示す説明する斜視図である。 コネクタ用接続部の成形工程を説明する要部拡大断面図である。 端子部材の成形工程の説明図である。 素子取付部と感知素子の半田付け部を説明する要部拡大断面図である。 端子部材の他の例を示す正面図である。

以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
本発明の端子付センサは、図１に示すように、金属製の薄板素材から成る一対の端子部材１，１と、端子部材１の先端側に固着された小ブロック型の感知素子２と、樹脂製のボディ３と、を備えている。なお、本発明に於て、薄板素材とは、素材厚さ寸法が０．０５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下のものを言う。

図１乃至図５に於て、端子部材１は、先端側に感知素子２が半田又は導電性接着剤を介して固着される横断面一文字状の素子取付部11と、基端側に相手側端子が接続される雄型棒状のコネクタ用接続部13と、素子取付部11とコネクタ用接続部13を連結する導通部12と、を一体に有している。

コネクタ用接続部13は、端子部材１の長手方向Ｎに沿った折り曲げ線で両側から内側方向に折り畳まれた４層構造の横断略四角形に形成されている。言い換えると、幅方向Ｗに薄板素材の４枚分の厚みを有する棒状体とし、横断面略正方形に形成されている。ここで、素材厚さ寸法が０．１６ｍｍの薄板素材を用いたとすれば、コネクタ用接続部13は、一辺が０．６４ｍｍの横断面略正方形となる。
また、最基端部には、相手コネクタの雌型接続部へスムーズに挿入可能なように、長手方向Ｎの外方へいくにつれて一辺の寸法が次第に小さくなる四角錐（台）状の差込案内部13ａが形成されている。

導通部12は、基端側寄りから中間を越えて、素材厚さ寸法のままで塑性加工された補強部30を有する第１導通部12Ａを備えている。また、先端側寄りに第１導通部12Ａの幅寸法から素子取付部11の取付幅寸法ｗａとなるように先端側に向かうにつれて次第に幅狭となるように形成された第２導通部12Ｂを有し、さらに、上記取付幅寸法ｗａと同一の幅寸法であって、相互に平行に先端へ延伸する第３導通部12Ｃを有する。

第１導通部12Ａは、補強部30として、幅方向Ｗの中間位置に、補強用の横断面円弧状の凸条部18を長手方向Ｎに沿って有している。さらに、補強部30として両側を長手方向Ｎに沿って折曲げ形成した補強用の両側壁部12ａ，12ａを有している。凸条部18と壁部12ａは同方向に突出している。

また、第１導通部12Ａは、長手方向Ｎの中間位置で壁部12ａ，12ａを一旦省略している。この省略された部分は、１枚の薄板素材から複数の端子部材１を成形する場合に、隣合う別の成形途中の端子部材１と連結される連結部17である（図７参照）。

第２導通部12Ｂは、横断面一文字状であって、２つの端子部材１，１を並設した際に、相互間隔Ｈが接続部13側よりも素子取付部11側が小さくなるように、導通部12から素子取付部11に向かうにつれ互いに接近するように折曲げ成形されている。さらに、その第２導通部12Ｂの先端に第３導通部12Ｃが連設され、相互に接近した第３導通部12Ｃ，12Ｃの間隔は素子取付部11，11の間隔寸法と同一として相互平行に延伸され、同一横断面形状・寸法のままで、素子取付部11へ第３導通部12Ｃの先端が連続する。

素子取付部11は、第１導通部12Ａ及び第２導通部12Ｂや接続部13に比べて幅方向Ｗに小さく（幅狭に）形成されている。しかも、感知素子２の幅寸法よりも小さく形成されている。素子取付部11の取付厚さ寸法ｔａは、素材厚さ寸法と同等である。具体的には取付厚さ寸法ｔａは０．１６ｍｍである。また、取付幅寸法ｗａは、０．１６〜０．５ｍｍである。

感知素子２は、例えばサーミスタ素子から成る感温素子である。２つの端子部材１，１の素子取付部11，11の間に半田又は導電性接着剤を介して挟持状に固着されている。そして、感知素子２の安定した載置の点で、横断面一文字状であることが好ましい。
また、本発明に於て、「半田」とは公知の物であれば良く、好ましくは、環境面で鉛を含有しない半田を挙げることができる。そして、「導電性接着剤」とは、樹脂などの組成物に、粉末状の金属（銅や銀）等の導電性材料を混合したものであれば良い。

感知素子２が固着された素子取付部11及び導通部12は射出成形によって成形される樹脂ボディ３に被覆されている。言い換えると、感知素子２が固着された一対の端子部材１，１とボディ３とを射出成形等にて一体成形する。

次に、上述した端子付センサの製造方法について説明する。
一枚の金属製の薄板素材から、素子取付部11と導通部12と接続部13をプレス加工によって一体形成して端子部材１を作成する。

プレス加工に於て、素子取付部11は、取付厚さ寸法ｔａを素材厚さ寸法のままとし、プレス加工の打ち抜き工程によって、導通部12や接続部13よりも幅狭の取付幅寸法ｗａに成形する。

接続部13は、図６（ａ）に示すように、基端部側を、所定の接続幅寸法の横断面一文字に打ち抜いて接続用片部10を形成し、その両側の端縁10ａ，10ａを長手方向Ｎに沿った折り曲げ線で両側から内側に立ち上げて横断面コの字状にした後に、図６（ｂ）に示すようにさらに折曲げる。次に、図６（ｃ）に示すように、両側の端縁10ａ，10ａを内側に折曲げて、幅方向Ｗに４層構造状に折り畳む。そして、図６（ｄ）に示すように、四方から圧縮して（１辺が０．６４ｍｍの）横断面略正方形とする。また、最基端部側を四角錐状に圧縮して、（図５に示した）差込案内部13ａを形成する。

導通部12の第２導通部12Ｂは、素材厚さ寸法のまま、第３導通部12Ｃに向かうにつれ取付幅寸法ｗａとなるように打ち抜く、さらに、薄板素材の表裏面（上下）方向に折曲げ成形する。

導通部12の第１導通部12Ａは、両側を長手方向Ｎに沿った折り曲げ線で両側から内側に立ち上げて横断面コの字状にし、補強部30である壁部12ａ，12ａを両側に形成する。また、補強部30である凸条部18を形成する。

ここで、端子部材１は、図７に示すように、１枚の薄板素材から複数成形する。隣り合う端子部材１と、連結片20，20を介してくし歯状に連結させ、同時に、又は、順送りに、プレス加工を行なう。この連結片20と成形途中の端子部材１が連結している箇所が、その後の点線にて示した位置での切断によって、壁部12ａが省略された連結部17となる（連結片20はその後切断除去される）。

上述のプレス加工にて端子部材１を成形後に、２つの端子部材１，１を対面状に並設する。素子取付部11，11が互いに接近するように配設される。その素子取付部11，11の間に半田又は導電性接着剤を介して感知素子２を固着する。

感知素子２が固着された端子部材１，１を、ボディ３を樹脂成形可能な射出成形機の成形金型に配置し、感知素子２と素子取付部11と導通部12とを、ボディ３で樹脂被覆するように一体状に成形する。言い換えると、ボディ３と感知素子２が固着された端子部材１，１とを、接続部13が露出するように射出成形機にて一体状にインサート成形する。このようにして、図１に示すような、端子部材１の導通部12及び素子取付部11と、感知素子２と、がボディ３によって樹脂被覆された、端子付センサが得られる。樹脂としては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン、ナイロン、ポリフェニレンサルファイドやそれらにガラス繊維を配合したものが適用される。中でも、耐熱性の点で、ポリフェニレンサルファイドが好ましい。

なお、端子部材１は、図９に示す他の例のように、凸条部18に貫孔19を形成しても良い。貫孔19を設けることで、ボディ３を形成するための溶融樹脂を端子部材１近傍にスムーズに流させる。溶融樹脂の流れによる押圧によって端子部材１が変形するのを防止する。

上述した本発明の端子付センサ及び端子付センサの製造方法の作用（使用方法）について説明する。
端子部材１の接続部13は、棒状であり、板状よりも十分な強度を得て、コネクタ（相手側端子）との接続の際に折れや曲がり等の変形を防止する。薄板素材を用いても十分な強度の接続部13が得られる。また、導通部12は、必要以上に厚く形成されず、所望の強度が得られる形状や樹脂一体成形に適した形状に容易に形成することが可能になる。

また、接続部13を幅方向Ｗに４層構造に折り畳むことで、素子取付部11の取付厚さ寸法ｔａを圧延加工等することなく、薄い素材厚さ寸法のままで取付厚さ寸法ｔａとすることを可能にする。プレス加工に於ては、素材厚さ寸法よりも幅寸法を小さく形成することは非常に困難であるため、従来は素材厚さ寸法が厚いと取付厚さ寸法ｔａのみでなく取付幅寸法ｗａも大きく形成するしかなかった。しかし、本発明によって、素子取付部11の取付厚さ寸法ｔａを接続部13に対して４分の１まで小さく形成することを可能とし、それに伴って、取付幅寸法ｗａも小さく形成することを可能としている。

特に、感知素子２を感温素子とし、端子付センサを温度センサとして、温度変化の激しい場所で使用することを想定した場合に、取付厚さ寸法ｔａが厚いと、素子取付部11の熱伸縮による力（熱応力）が大きなものとなって、その力が感知素子２や半田（又は接着部）に働きクラック等を発生させる虞れがあるので取付厚さ寸法ｔａを薄くすることが望まれる。また、感知素子２と素子取付部11と半田（又は接着部）とは、熱膨張率（熱伸縮率）等の熱に起因する変化が各々異なることから、図８に示す横断面図のように、素子取付部11と感知素子２との両方に接する半田又は接着剤の量を少なくすることが望まれる。
このような場合に、接続部13を棒状にして十分な強度に保ちながらも、取付厚さ寸法ｔａや、二辺の取付厚さ寸法ｔａ，ｔａと取付幅寸法ｗａの和（２ｔａ＋ｗａ）、断面積を小さくでき、実際に各々が変形した伸縮量の差や熱歪み等による力の発生を低減して、半田（又は接着部）や感知素子２のクラックを防止する。熱変動に強い信頼性の高い端子付センサが得られる。
つまり、接続部13は強度のために大きく、素子取付部11は温度変化の影響を受けにくくするために小さくすることが可能となり、合理的である。

また、薄板素材の表裏面が錫（Ｓｎ）等でメッキされた銅板である場合に、打ち抜かれることで両側端面には銅が露出する。ところが、この両側の銅露出端面は、接続部13の成形後の形状では内側に巻き込み状に配設され外方に露出しない。つまり、外方に露出する面が、全てメッキ面（表裏面）側となって、腐食や磨耗、電気抵抗の変動を防止する。

なお、本発明は設計変更可能であって、例えば、第２導通部12Ｂに補強部30を設けても良い。ボディ３は、図１に示した形状に限らず、取付用のネジ部を有する形状や、締め付け用の六角部を有する形状としても良い。また、感知素子２は感温素子に限らず様々なセンサ用の素子を用いるも自由である。

以上のように、本発明の端子付センサは、素子取付部11と、長手方向Ｎに沿った折り曲げ線で両側から内側方向に折り畳まれた４層構造の横断面略四角形のコネクタ用接続部13と、素子取付部11と接続部13とを連結する導通部12と、を１枚の薄板素材から一体に形成した端子部材１を備え、２つの端子部材１，１の素子取付部11，11の間に半田又は導電性接着剤を介して感知素子２を挟持状に固着したので、薄板素材を用いても接続部13に十分な強度を得ることができる。素子取付部11を薄くするための圧延（伸延）加工を行なう必要がない。また、素子取付部11の加工硬化を生じないので、残留応力による感知素子２への悪影響を及ぼすこともなくなる。そして、上記素子取付部11を横断面一文字状とすれば、感知素子２を安定して載置（保持）できる。

また、素子取付部11と、長手方向Ｎに沿った折り曲げ線で両側から内側方向に折り畳まれた４層構造の横断面略四角形のコネクタ用接続部13と、素材厚さ寸法のままで塑性加工された補強部30を有し素子取付部11と接続部13とを連結する導通部12と、を１枚の薄板素材から一体に形成した端子部材１を備え、２つの端子部材１，１の素子取付部11，11の間に半田又は導電性接着剤を介して挟持状に固着される感知素子２と、感知素子２と素子取付部11と導通部12を樹脂にて被覆したボディ３と、を具備するので、薄板素材を用いても接続部13に十分な強度を得ることができる。素子取付部11を薄くするための圧延（伸延）加工を行なう必要がない。また、素子取付部11の加工硬化を生じないので、残留応力による感知素子２への悪影響を及ぼすこともなくなる。また、製造工程数を低減して安価な端子付センサを得ることができる。

また、補強部30は、長手方向Ｎに形成された凸条部18であるので、薄板素材で成形されながらも、十分な強度を得ることができる。具体的には、射出成形機にて樹脂被覆を行なう際に溶融樹脂の押圧による変形を防止できる。

また、凸条部18に、貫孔19を形成したので、凸条部18により得られる強度を調整するように所望の強度を得ることができる。特に、樹脂被覆する場合に、端子部材１近傍に溶融樹脂をスムーズに流させる。溶融樹脂による押圧を軽減して端子部材１が変形するのを防止する。

また、２つの端子部材１，１の導通部12，12の先端側は、素子取付部11側に向かうにつれて互いに接近し、続いて平行となるように折曲げ形成されているので、２つの端子部材１，１で感知素子２を容易に挟持できる。２つの端子部材１，１の接続部13，13の間を所定の間隔に維持した状態で感知素子２を容易に固着できる。感知素子２の固着後に、接続部13同士の位置決め等の作業を省略できる。

また、感知素子２は、感温素子から成るので、素子取付部11の断面積が小さく、素子取付部11の熱応力による力が小さく、感知素子２への悪影響が少なく、温度変化の影響を受けにくい信頼性の高い温度センサを得ることができる。

また、本発明の端子付センサの製造方法は、（横断面一文字状の）素子取付部11と、長手方向に沿った折り曲げ線で両側から内側方向に折り畳んだ４層構造の横断面略四角形のコネクタ用接続部13と、素子取付部11と接続部13を連結する導通部12と、を一枚の薄板素材からプレス加工にて一体に形成して、かつ、素子取付部11に圧延塑性加工を付与せずに、端子部材１を成形し、２つの端子部材１，１を並設して、素子取付部11，11の間に半田又は導電性接着剤を介して感知素子２を固着し、感知素子２と素子取付部11と導通部12と、に（射出成形）樹脂にて一体被覆して、ボディ３を形成するので、薄板素材を用いても接続部13に十分な強度を得ることができる。素子取付部11を薄くするための加工を行なう必要がなく、素材の厚さをそのまま利用でき、加工硬化を防止できる。製造工程数を低減して安価な端子付センサを得ることができる。

１ 端子部材
２ 感知素子
３ ボディ
11 素子取付部
12 導通部
13 接続部
18 凸条部
19 貫孔
30 補強部
Ｎ 長手方向

Claims (7)

1. 素子取付部（11）と、長手方向（Ｎ）に沿った折り曲げ線で両側から内側方向に折り畳まれた４層構造の横断面略四角形のコネクタ用接続部（13）と、上記素子取付部（11）と上記接続部（13）とを連結する導通部（12）と、を１枚の薄板素材から一体に形成した端子部材（１）を備え、
   ２つの上記端子部材（１）（１）の上記素子取付部（11）（11）の間に半田又は導電性接着剤を介して感知素子（２）を挟持状に固着したことを特徴とする端子付センサ。
2. 素子取付部（11）と、長手方向（Ｎ）に沿った折り曲げ線で両側から内側方向に折り畳まれた４層構造の横断面略四角形のコネクタ用接続部（13）と、素材厚さ寸法のままで塑性加工された補強部（30）を有し上記素子取付部（11）と上記接続部（13）とを連結する導通部（12）と、を１枚の薄板素材から一体に形成した端子部材（１）を備え、
   ２つの上記端子部材（１）（１）の上記素子取付部（11）（11）の間に半田又は導電性接着剤を介して挟持状に固着される感知素子（２）と、
   上記感知素子（２）と上記素子取付部（11）と上記導通部（12）を樹脂にて被覆したボディ（３）と、を具備することを特徴とする端子付センサ。
3. 上記補強部（30）は、上記長手方向（Ｎ）に形成された凸条部（18）である請求項２記載の端子付センサ。
4. 上記凸条部（18）に、貫孔（19）を形成した請求項３記載の端子付センサ。
5. ２つの上記端子部材（１）（１）の上記導通部（12）（12）の先端側は、上記素子取付部（11）側に向かうにつれて互いに接近し、続いて平行となるように折曲げ形成されている請求項１，２，３又は４記載の端子付センサ。
6. 上記感知素子（２）は、感温素子から成る請求項１，２，３，４又は５記載の端子付センサ。
7. 素子取付部（11）と、長手方向に沿った折り曲げ線で両側から内側方向に折り畳んだ４層構造の横断面略四角形のコネクタ用接続部（13）と、上記素子取付部（11）と上記接続部（13）を連結する導通部（12）と、を一枚の薄板素材からプレス加工にて一体に形成して、かつ、上記素子取付部（11）に圧延塑性加工を付与せずに、端子部材（１）を成形し、
   ２つの上記端子部材（１）（１）を並設して、上記素子取付部（11）（11）の間に半田又は導電性接着剤を介して感知素子（２）を固着し、
   上記感知素子（２）と上記素子取付部（11）と上記導通部（12）と、に樹脂にて一体被覆して、ボディ（３）を形成することを特徴とする端子付センサの製造方法。

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