DE112016004181T5

DE112016004181T5 - Schaltungsanordnung und elektrischer Verteilerkasten

Info

Publication number: DE112016004181T5
Application number: DE112016004181.0T
Authority: DE
Inventors: Tou Chin; Arinobu NAKAMURA
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2018-05-30
Also published as: CN108029216B; US10334734B2; WO2017047373A1; JP6528620B2; CN108029216A; JP2017060256A; US20190045635A1

Abstract

Eine Schaltungsanordnung (20) umfasst eine mit einer Verbindungsöffnung (23) versehene Leiterplatte (22), mehrere auf einer Rückseite der Leiterplatte (22) vorgesehene Stromschienen (27), eine elektronische Komponente (36), die mit Verbindungsanschlüssen (38D, 38S) versehen ist, die an die entsprechende Stromschiene (27) angelötet sind, die durch die Verbindungsöffnung (23) freiliegt, und eine Lötmittelbegrenzungsschicht (29), die zwischen der Leiterplatte (22) und den Stromschienen (27) vorgesehen ist und ein Muster (29A) umfasst, das einen Lötbereich (SR1) der Stromschiene umgibt, an dem die Verbindungsanschlüsse (38D, 38S) angelötet sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Beschreibung betrifft eine Schaltungsanordnung und einen mit der Schaltungsanordnung versehenen elektrischen Verteilerkasten, und insbesondere eine Technologie zum Anlöten bzw. Verlöten einer elektronischen Komponente in einer Leiterplatte, die in einer Schaltungsanordnung vorgesehen ist, an einer Stromschiene.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die beispielsweise in Patentdokument 1 offenbarte Technologie zum Anlöten einer elektronischen Komponente an einer Stromschiene ist als eine herkömmliche Technologie zum Anlöten einer elektronischen Komponente an einer Stromschiene bekannt. Patentdokument 1 offenbart eine Technologie zum Vorsehen eines aus einem Schlitz oder einem kleinen Loch gebildeten gelochten Abschnitts einer Stromschiene, der an der Außenseite und längs des äußeren Rands eines Verbindungsanschlusses anzuordnen ist, der an der Rückseite einer elektronischen Komponente wie beispielsweise eines Halbleiterschaltelements vorgesehen ist, um das Streuen von Lötmittel zu begrenzen und die elektronische Komponente auf einer geeigneten Montagefläche mit hoher Genauigkeit zu positionieren, wenn die elektronische Komponente an der Stromschiene angelötet wird. Zu diesem Zeitpunkt blockiert der gelochte Abschnitt das Streuen von auf die Anschlussmontagefläche der Stromschiene aufgebrachtem pastenartigem Lötmittel. Das Lötmittel wird somit aufgrund von Oberflächenspannung ausgewölbt, und das ausgewölbte Lötmittel wird auf die Außenfläche des Anschlusses gepresst. Als Ergebnis wird die elektronische Komponente an der Stromschiene befestigt, ohne dass sie aus der exakten Montageposition verschoben wird.
VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: JP 2004-147416A
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
Bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technologie kann die elektronische Komponente an der Stromschiene montiert werden, ohne dass sie aus der exakten Montageposition verschoben würde, während jedoch ein Raum auf der Stromschiene erforderlich ist, in dem der durch einen Schlitz oder ein kleines Loch gebildete gelochte Abschnitt vorzusehen ist. Daher ist dies nachteilig für eine weitere Größenreduzierung einer Schaltungsanordnung. Außerdem wird die Oberflächenspannung von Lötmittel ausgenützt, und deshalb ist es nicht einfach, das Streuen von Lötmittel mit hoher Genauigkeit zu begrenzen.
Die in dieser Beschreibung offenbarte Technologie wurde auf der Basis der vorgenannten Umstände entwickelt, und gemäß dieser Beschreibung wird eine Schaltungsanordnung bereitgestellt, bei der das Streuen von Lötmittel beim Anlöten einer elektronischen Komponente an einer Stromschiene mit hoher Genauigkeit begrenzt werden kann, während die Größe der Schaltungsanordnung weiter reduziert werden kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Eine in dieser Beschreibung offenbarte Schaltungsanordnung umfasst eine Leiterplatte, die mit einer Verbindungsöffnung versehen ist, mehrere Stromschienen, die auf der Rückseite der Leiterplatte vorgesehen sind, eine elektronische Komponente, die mit einem Verbindungsanschluss versehen ist, der an einer der Stromschienen angelötet ist, die durch die Verbindungsöffnung freiliegt; und eine Lötmittelbegrenzungsschicht, die zwischen der Leiterplatte und den Stromschienen vorgesehen ist und ein Muster aufweist, das einen Lötbereich der Stromschiene umgibt, an den der Verbindungsanschluss angelötet ist.
Bei dieser Konfiguration kann, wenn der Verbindungsanschluss der elektronischen Komponente an den Lötbereich der Stromschiene angelötet wird, durch das Muster der den Lötbereich umgebenden Lötmittelbegrenzungsschicht das Streuen von Lötmittel heraus aus dem Lötbereich begrenzt werden. Beispielsweise kann eine üblicherweise verwendete Haftschicht, Klebefolie oder dergleichen, die zwischen der Leiterplatte und den Stromschienen vorzusehen ist und mit einer Öffnung für die Verbindung der elektronischen Komponente versehen ist, als die Lötmittelbegrenzungsschicht verwendet werden. Dabei kann die Öffnung als das Muster verwendet werden, das den Lötbereich umgibt. Genauer gesagt können die Endabschnitte, die die Öffnung in der Haftschicht oder der Klebefolie bilden, als Wälle bzw. Wände zum Begrenzen des Streuens des Lötmittels verwendet werden.
Die Größe der Haftschicht, Klebefolie oder dergleichen kann beispielsweise abhängig von der Reduktion der Größe der Leiterplatte reduziert werden. Die Öffnung kann in Draufsicht in einer exakten Form gebildet werden. Daher kann das Streuen des Lötmittels mit hoher Genauigkeit begrenzt werden, wenn die elektronische Komponente an die Stromschiene angelötet wird, während die Größe der Schaltungsanordnung weiter reduziert werden kann. Außerdem kann das Streuen des Lötmittels mit hoher Genauigkeit begrenzt werden, und daher kann auch die elektronische Komponente mit hoher Genauigkeit positioniert werden.
Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung kann ferner eine Haftfolie umfassen, die isolierend ist, zwischen der Leiterplatte und den Stromschienen vorgesehen ist und an gegenüberliegenden Flächen der Stromschienen anhaftet, die der Leiterplatte gegenüberliegen, und eine Konfiguration aufweisen, bei der die Lötmittelbegrenzungsschicht aus der Haftfolie gebildet ist und eine Folienöffnung, die in Draufsicht kleiner als die Verbindungsöffnung und größer als der Lötbereich der Stromschiene ist, in der Haftfolie an einer Position korrespondierend zu der Verbindungsöffnung der Leiterplatte als das Muster gebildet ist.
Bei dieser Konfiguration ist die Lötmittelbegrenzungsschicht aus einer Haftschicht gebildet, und die Folienöffnung, die in Draufsicht kleiner als die Verbindungsöffhung und größer als der Lötbereich der Stromschiene ist, ist in der Haftfolie an der Position entsprechend der Verbindungsöffnung als das Muster gebildet. Daher kann die Folienöffnung als das Muster verwendet werden, das den Lötbereich umgibt. Genauer gesagt können die Endabschnitte, welche die Folienöffnung in der Haftfolie bilden, als Wälle bzw. Wände zum Begrenzen des Streuens des Lötmittels verwendet werden.
Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung kann ferner eine Klebefolie umfassen, die isolierend ist, zwischen der Leiterplatte und den Stromschienen vorgesehen ist und die Leiterplatte an den Stromschienen anhaften lässt, und eine Konfiguration aufweisen, bei der die Lötmittelbegrenzungsschicht aus der Klebefolie gebildet ist und eine Folienöffnung, die in Draufsicht kleiner als die Verbindungsöffnung und größer als der Lötbereich der Stromschiene ist, in der Klebefolie an einer Position korrespondierend zu der Verbindungsöffnung der Leiterplatte als das Muster gebildet ist.
Bei dieser Konfiguration ist die Lötmittelbegrenzungsschicht aus einer Klebefolie bzw. Klebstofffolie gebildet, und die Folienöffhung, die in Draufsicht kleiner als die Verbindungsöffnung und größer als der Lötbereich der Stromschiene ist, an den der Verbindungsanschluss angelötet ist, ist als das Muster in der Klebefolie an der Position entsprechend der Verbindungsöffnung gebildet. Daher kann auch in diesem Fall die Folienöffnung als das Muster verwendet werden, das den Lötbereich umgibt. Genauer gesagt können die Endabschnitte, welche die Folienöffnung in der Klebefolie bilden, als Wälle bzw. Wände zum Begrenzen des Streuens des Lötmittels verwendet werden.
Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung kann eine Konfiguration aufweisen, bei der die Lötmittelbegrenzungsschicht aus Lötresistfilmen gebildet ist, die auf gegenüberliegende Flächen der Stromschienen gedruckt sind, die der elektrischen Komponente gegenüberliegen, und die Lötresistfilme als das Muster gebildet sind, das den Lötbereich umgibt. Bei dieser Konfiguration sind die Lötresistfilme als das den Lötbereich der Stromschiene umgebende Muster gebildet. Die Lötresistfilme weisen keine Affinität für Lötmittel auf. In anderen Worten fehlt den Lötresistfilmen die Benetzbarkeit durch Lötmittel. Daher können die Lötresistfilme Lötmittel abweisen. Als Ergebnis kann durch die Lötresistfilme das Streuen des Lötmittels heraus aus dem Lötbereich begrenzt werden.
Ein in dieser Beschreibung offenbarter elektrischer Verteilerkasten umfasst eine beliebige der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnungen sowie ein Gehäuse, in dem die Schaltungsanordnung untergebracht ist.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Bei der vorliegenden Erfindung kann das Streuen von Lötmittel mit hoher Genauigkeit begrenzt werden, wenn eine elektronische Komponente an eine Stromschiene angelötet wird, während die Größe einer Schaltungsanordnung weiter reduziert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen elektrischen Verteilerkasten von Ausführungsform 1 zeigt.
2 ist eine schematische Draufsicht, die eine Schaltungsanordnung von Ausführungsform 1 zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A in 2.
4 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem zweite Leiterplatten in Stromschienen eingepresst sind.
5 ist eine schematische Draufsicht, die eine Haftfolie zeigt.
6 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Haftfolie an den Stromschienen anhaftet.
7 ist eine schematische Draufsicht, die eine erste Leiterplatte zeigt.
8 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die erste Leiterplatte auf die Haftfolie aufgelegt ist.
9 ist eine schematische Teilquerschnittsansicht, die eine Schaltungsanordnung von Ausführungsform 2 zeigt.
10 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem Lötresistfilme auf die Stromschienen gedruckt sind.
11 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Haftfolie an den Stromschienen anhaftet.
12 ist eine schematische Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die erste Leiterplatte auf die Haftfolie aufgelegt ist.
13 ist eine schematische Draufsicht, die die Schaltungsanordnung von Ausführungsform 2 zeigt.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Ausführungsform 1
Ausführungsform 1 wird unter Bezug auf die 1 bis 8 beschrieben.
Ein elektrischer Verteilerkasten 10 ist in einem Stromversorgungsweg zwischen einer Stromversorgung, wie beispielsweise einer Batterie eines Fahrzeugs, und Lasten, die durch fahrzeuggebundene elektrische Geräte wie beispielsweise eine Lampe oder einen Scheibenwischer gebildet sind, angeordnet und kann in einem Gleichspannungswandler, einem Wechselrichter oder dergleichen verwendet werden. In der folgenden Beschreibung bezeichnet die X-Richtung eine „rechte Seite“, die Y-Richtung bezeichnet eine „Vorderseite“, und die Z-Richtung bezeichnet eine „Oberseite“.
Elektrischer Verteilerkasten
Wie in 1 gezeigt, enthält der elektrische Verteilerkasten 10 eine Schaltungsanordnung 20 und ein Gehäuse 11, in dem die Schaltungsanordnung 20 untergebracht ist. Das Gehäuse 11 enthält ein Wärmeableitungselement 12, auf dem die Schaltungsanordnung 20 angebracht ist, und einen Deckel 15, der die Oberseite der Schaltungsanordnung 20 bedeckt.
Das Wärmeableitungselement 12 ist aus einem Metallmaterial wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt und umfasst eine ebene obere Fläche, die eine Größe aufweist, die es ermöglicht, dass eine Platine 21 vollständig darauf befestigt wird, sowie mehrere Wärmeableitungsfinnen 13, die wie Zähne eines Kamms an der Unterseite aufgereiht sind. Schraubenlöcher 14 mit einem Gewinde, in die Schrauben 41 einzuschrauben sind, sind an der Oberseite des Wärmeableitungselements 12 gebildet. Der Deckel 15 ist aus einem Kunststoff oder Metall gebildet und ist in einer Kastenform ausgestaltet, deren Unterseite offen ist.
Schaltungsanordnung
Wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst die Schaltungsanordnung 20 eine Platine 21 und elektronische Komponenten 36, die auf der Platine 21 montiert sind. Die Platine 21 umfasst eine erste Leiterplatte 22, mehrere auf die Rückseite der ersten Leiterplatte 22 geschichtete Stromschienen 27 und zweite Leiterplatten 30, die auf die Rückseite der ersten Leiterplatte 22 geschichtet und auf der gleichen Ebene wie die Stromschienen 27 angeordnet sind.
Die erste Leiterplatte 22 ist eine aus einem isolierenden Material hergestellte isolierende Platte. Aus einer Kupferfolie oder dergleichen hergestellte Leiterbahnen (nicht gezeigt) sind durch eine gedruckte Verdrahtung auf der Oberseite der ersten Leiterplatte 22 gebildet. Verbindungsöffnungen 23, durch welche die elektronischen Komponenten 36 eingeführt und mit den entsprechenden Stromschienen 27 verbunden werden, Durchgangslöcher 24 und Einführungslöcher 26, durch welche die Schäfte der Schrauben 41 hindurchgeführt werden, sind in einer die erste Leiterplatte 22 durchsetzenden Weise gebildet (vergleiche 2 und 7). Die Rückseite der ersten Leiterplatte 22 ist eine Fläche, die von der Fläche auf der Seite abgewandt ist, von der aus die elektronischen Komponenten 36 in die Verbindungsöffnungen 23 eingeführt werden. In anderen Worten ist die Rückseite der ersten Leiterplatte 22 eine Fläche an einer von der Oberseite (Vorderseite) abgewandten Seite, an der die vorgenannten Leiterbahnen gebildet sind. Die erste Leiterplatte 22 ist ein Beispiel einer „Leiterplatte“.
Die Verbindungsöffnungen 23 weisen eine rechteckige Form auf und sind an mehreren (vier in dieser Ausführungsform) Positionen gebildet, die von der Mitte und dem Umfangsrandabschnitt der ersten Leiterplatte 22 beabstandet sind (vergleiche 7). Die Durchgangslöcher 24 sind an mehreren (vier in dieser Ausführungsform) Positionen gebildet, die sich jeweils in der Nähe einer Verbindungsöffnung 23 befinden und mit einem vorbestimmten Abstand davon entfernt sind. Ein leitfähiger Zwischenabschnitt 25 ist an der Innenwandfläche sowie oberen und unteren Öffnungsrandabschnitten jedes der Durchgangslöcher 24 vorgesehen. Der Zwischenabschnitt 25 ist mit dem Leiterweg auf der Oberseite (Vorderseite) der ersten Leiterplatte 22 elektrisch verbunden.
Bei dieser Ausführungsform ist jede der elektronischen Komponenten 36 eine sogenannte Komponente ohne Anschlussstift und umfasst mehrere N-Kanal-MOSFETs (Feldeffekttransistoren), die parallel zueinander geschaltet sind. Jede elektronische Komponente 36 (auch lediglich als „MOSFET“ bezeichnet) umfasst einen Hauptkörper 37 und mehrere Anschlüsse 38. Zu den mehreren Anschlüssen 38 gehören ein Drain-Anschluss 38D (ein Beispiel des „Verbindungsanschlusses“), ein Gate-Anschluss 38G und mehrere Source-Anschlüsse 38S (Beispiele des „Verbindungsanschlusses“).
Der Hauptkörper 37 weist eine rechteckige Quader-Form auf und ist zu einem aus Kunststoff hergestellten Hüllenkörper 37A geformt. Die von der Unterseite des Hüllenkörpers 37A herausragenden Anschlüsse 38S und 38G sind an der Bodenfläche des Hüllenkörpers 37A angeordnet. Andererseits ist der Drain-Anschluss 38D ein plattenförmiger Anschluss, der in Draufsicht im Wesentlichen die gleiche Größe aufweist wie die elektronische Komponente 36, und er ist an der Bodenfläche 37B der elektronischen Komponente 36 angeordnet und liegt frei (vergleiche 3).
Die Stromschienen 27 weisen eine Plattenform auf und sind aus einem Metall wie beispielsweise Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt. Die Stromschienen 27 werden hergestellt, indem Metallplatten zu einer Form entsprechend der Form des Leiterwegs gestanzt und mit Abständen auf der gleichen Ebene angeordnet werden. Wie in 4 gezeigt, sind Ausnehmungen 28A und 28B mit einer Form, die durch Schneiden des Seitenrands der Stromschiene 27 erhalten werden, am Seitenrand von einer der benachbarten Stromschienen 27 gebildet. Wie in 6 gezeigt, sind diese zweiten Leiterplatten 30 in die Ausnehmungen 28A und 28B eingepresst. Einführungslöcher 27A, durch welche die Schäfte der Schrauben 41 hindurchgeführt werden, sind so gebildet, dass sie die Stromschienen 27 durchsetzen. Gegenüberliegende Oberflächen 27S der Stromschienen 27, die der ersten Leiterplatte 22 gegenüberliegen, enthalten Lötbereiche SR1, an die der Drain-Anschluss 38D anzulöten ist, und Lötbereiche SR2, an welche die mehreren Source-Anschlüsse 38S anzulöten sind (vergleiche 8).
Eine Haftfolie 29 ist zwischen der ersten Leiterplatte 22 und den mehreren Stromschienen 27 vorgesehen. Die Haftfolie 29 weist isolierende Eigenschaften auf und haftet an den gegenüberliegenden Oberflächen 27S der mehreren Stromschienen 27 an, die der ersten Leiterplatte 22 gegenüberliegen. Es ist zu beachten, dass bei dieser Ausführungsform in der Haftfolie 29 nur eine Rückseite 29R, die den mehreren Stromschienen 27 gegenüberliegt, anhaftend ist.
Folienöffnungen 29A, die in einer Draufsicht jeweils kleiner als die Verbindungsöffnung 23 und größer als die Lötbereiche (SR1 und SR2) der Stromschiene 27 sind, sind in der Haftfolie 29 an den zu den Verbindungsöffnungen 23 der ersten Leiterplatte 22 korrespondierenden Positionen gebildet. Die Folienöffnungen 29A sind Beispiele des „Musters, das den Lötbereich der Stromschiene umgibt, an den der Verbindungsanschluss anzulöten ist“.
Außerdem sind in der Haftfolie 29 Leiterplattenöffnungen 29B gebildet, die jeweils mit einer Folienöffnung 29A verbunden sind. Beispiele der Grenzen zwischen den Folienöffnungen 29A und den Leiterplattenöffnungen 29B sind durch Linien mit zwei kurzen Strichen und einem langen Strich dazwischen (imaginäre Linien) gezeigt (vergleiche 5). Außerdem sind Einführungslöcher 29C, durch die die Schäfte der Schrauben 41 hindurchgeführt werden und die die Haftfolie 29 durchsetzen, gebildet.
Abschnitte der Haftfolie 29, die sich an den Grenzen zu den Folienöffnungen 29A befinden, in anderen Worten Endabschnitte 29W der Haftfolie 29, welche die Folienöffnungen 29A bilden, befinden sich in Peripheriebereichen, welche die Anschlüsse 38D, 38G und 38S der MOSFETs 36 umgeben, die an die gegenüberliegenden Oberflächen 27S der Stromschienen 27 anzulöten sind, und bilden Wälle gegen Lötmittel S (vergleiche 3). In anderen Worten umgeben die Folienöffnungen 29A die Lötbereiche (SR1 und SR2) der Stromschienen 27. Es ist zu beachten, dass bei dieser Ausführungsform die elektronischen Komponenten 36 durch Aufschmelzlötung bzw. Reflow-Löten gelötet werden.
Die Endabschnitte 29W der Haftfolie 29 begrenzen das Streuen des Lötmittels S insbesondere dann, wenn die Drain-Anschlüsse 38D der elektronischen Komponenten 36 durch Aufschmelzlötung an die entsprechenden Stromschienen 27 angelötet werden. Genauer gesagt weisen die Drain-Anschlüsse 38D eine große Anschlussfläche auf und erfordern daher eine große Menge an Lötmittel beim Löten. Daher ist es während der Aufschmelzlötung wahrscheinlich, dass sie sich mit der Bewegung des geschmolzenen Lötmittels S bewegen. Bei dieser Ausführungsform sind daher, um eine solche Bewegung des Lötmittels während der Aufschmelzlötung zu begrenzen, die Öffnungen der Haftfolie so ausgestaltet, dass sie eine Fläche aufweisen, die kleiner als normal ist, so dass sich die Haftfolie 29 viel näher an den Drain-Anschlüssen 38D der MOSFETs befindet (vergleiche 3). Die Haftfolie 29, welche die Bewegung des Lötmittels S auf diese Weise begrenzt, während die MOSFETs 36 an die Stromschienen 27 gelötet werden, ist ein Beispiel der „Lötmittelbegrenzungsschicht“.
Die zweiten Leiterplatten 30 sind kleine Platten, mit denen die Gate-Anschlüsse 38G der MOSFETs 36 zu verbinden sind. Leiterwege 31, die aus einer Kupferfolie hergestellt sind, sind auf den oberen Flächen der zweiten Leiterplatten 30 gebildet. Die Leiterwege 31 sind über die Zwischenabschnitte 25 in den Durchgangslöchern 24 mit dem auf der Oberfläche der ersten Leiterplatte 22 gebildeten Leiterweg (nicht gezeigt) verbunden. Die Gate-Anschlüsse 38G sind an die Leiterwege 31 angelötet, und die Leiterwege 31 sind an die Zwischenabschnitte 25 angelötet.
Verfahren zur Herstellung des elektrischen Verteilerkastens
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des elektrischen Verteilerkastens 10 unter Bezug auf die 4 bis 8 beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, wird die Stromschiene 27 mit den zweiten Leiterplatten durch Einpressen der zweiten Leiterplatten 30 in die Ausnehmungen 28A und 28B der Stromschiene 27 gebildet. Als Nächstes werden die der Stromschiene 27 mit den zweiten Leiterplatten benachbarten Stromschienen 27 so angeordnet, dass sie in engem Kontakt mit den zweiten Leiterplatten 30 sind. Dann wird die Rückseite 29R der in 5 gezeigten Haftfolie 29 an die Flächen (gegenüberliegenden Flächen) 27S der Stromschienen 27 angepresst und daran befestigt (vergleiche 6).
Anschließend wird Lötpaste S an vorbestimmten Positionen der Stromschienen 27 und der zweiten Leiterplatten 30 aufgebracht, und die erste Leiterplatte 22 wird auf die Haftfolie 29 aufgelegt (vergleiche 8). Dann werden die MOSFETs 36 an den vorbestimmten Stromschienen 27 angelötet, indem sie einen Reflow-Ofen durchlaufen. Als Ergebnis werden die Anschlüsse 38D, 38G und 38S der MOSFETs 36 mit dem Lötmittel S an den vorbestimmten Stromschienen 27 angelötet, und die Zwischenabschnitte 25 werden mit dem Lötmittel S an den Leiterwegen 31 der zweiten Leiterplatten 30 angelötet. Dadurch wird die in den 2 und 3 gezeigte Schaltungsanordnung 20 gebildet.
Als Nächstes wird die Schaltungsanordnung 20 unter Zwischenlage einer Isolierschicht 40 auf dem Wärmeableitungselement 12 befestigt. Die Schäfte der Schrauben 41 werden durch Unterlegscheiben 42, die Einführungslöcher 26 der ersten Leiterplatte 22, die Einführungslöcher 27A der Stromschienen 27 etc. gesteckt und in die Schraubenlöcher 14 des Wärmeableitungselements 12 geschraubt, und dadurch ist die Schaltungsanordnung 20 an dem Wärmeableitungselement 12 fixiert. Dann wird der Deckel 15 auf die Schaltungsanordnung 20 aufgesetzt, und dadurch ist der in 1 gezeigte elektrische Verteilerkasten 10 gebildet.
Effekte von Ausführungsform 1
Bei der obigen Ausführungsform 1 kann, wenn die Drain-Anschlüsse 38D und die Source-Anschlüsse 38S der MOSFETs 36 an den Lötbereichen (SR1 und SR2) der Stromschienen 27 angelötet werden, durch die Folienöffnungen 29A (Muster) der Haftfolie 29 (Lötmittelbegrenzungsschicht), welche die Lötbereiche (SR1 und SR2) umgeben, das Streuen des Lötmittels S heraus aus den Lötbereichen (SR1 und SR2) begrenzt werden. Genauer gesagt kann die üblicherweise verwendete Haftfolie 29, die zwischen der ersten Leiterplatte 22 und den Stromschienen 27 vorzusehen ist und mit den Öffnungen 29A für die Verbindung der elektronischen Komponenten 36 versehen ist, als die Lötmittelbegrenzungsschicht verwendet werden. Dabei können die Folienöffnungen 29A als die Muster verwendet werden, die die Lötbereiche (SR1 und SR2) umgeben. Genauer gesagt können die die Folienöffnungen 29A in der Haftfolie 29 bildenden Endabschnitte 29W als Wälle bzw. Wände zum Begrenzen des Streuens des Lötmittels S verwendet werden.
Die Größe der Haftfolie 29 kann beispielsweise abhängig von der Reduzierung der Größe der ersten Leiterplatte 22 reduziert werden. Die Folienöffnungen 29A können in Draufsicht in einer exakten Form gebildet werden. Daher kann das Streuen des Lötmittels mit hoher Genauigkeit begrenzt werden, wenn die elektronischen Komponenten 36 an den Stromschienen 27 angelötet werden, während die Größe der Schaltungsanordnung 20 weiter reduziert werden kann. Außerdem kann das Streuen des Lötmittels mit hoher Genauigkeit begrenzt werden, und daher können die elektronischen Komponenten 36 ebenfalls mit hoher Genauigkeit positioniert werden.
In der Ausführungsform 1 ist die Lötmittelbegrenzungsschicht aus der Haftfolie 29 gebildet, und die Folienöffnungen 29A, die in Draufsicht jeweils kleiner als die Verbindungsöffnung 23 und größer als die Lötbereiche (SR1 und SR2) der Stromschienen sind, an die die Drain-Anschlüsse 38D und die Source-Anschlüsse 38S angelötet sind, werden als die Muster in der Haftfolie 29 an den Positionen gebildet, die zu den Verbindungsöffnungen 23 korrespondieren (vergleiche 8). Daher können die Folienöffnungen 29A als die Muster verwendet werden, welche die Lötbereiche (SR1 und SR2) umgeben.
Ausführungsform 2
Als Nächstes wird Ausführungsform 2 unter Bezug auf die 9 bis 13 beschrieben. Es ist zu beachten, dass nur strukturelle Aspekte, die sich von jenen von Ausführungsform 1 unterscheiden, beschrieben werden, und strukturelle Aspekte, die identisch sind wie jene von Ausführungsform 1, mit identischen Bezugszahlen bezeichnet sind und deren Beschreibung unterbleibt. Es ist zu beachten, dass 9 eine Teilquerschnittsansicht eines Teils einer Schaltungsanordnung 20A von Ausführungsform 2 ist, der dem in 3 gezeigten Teil entspricht.
In Ausführungsform 2 unterscheidet sich die Ausgestaltung der Lötmittelbegrenzungsschicht von derjenigen in Ausführungsform 1. Genauer gesagt ist in Ausführungsform 2 die Lötmittelbegrenzungsschicht aus Lötresistfilmen 32 gebildet, die auf die gegenüberliegenden Flächen 27S der Stromschienen 27 gedruckt sind, die den elektronischen Komponenten 36 gegenüberliegen. Dabei sind die Lötresistfilme 32 als die Muster gebildet, welche die Lötbereiche (SR1 und SR2) umgeben. Die Lötresistfilme 32 sind Beispiele des „Musters, das den Lötbereich der Stromschiene umgibt, an den der Verbindungsanschluss anzulöten ist“.
Genauer gesagt umfassen, wie in 10 gezeigt, die Lötresistfilme 32 erste Muster P1, die die Lötbereiche SR1 umgeben, an die die Drain-Anschlüsse 38D der MOSFETs 36 anzulöten sind, und zweite Muster P2, die die Lötbereiche SR2 umgeben, an die die Source-Anschlüsse 38S anzulöten sind.
In Ausführungsform 2 sind die Folienöffnungen 29A der Haftfolie 29 so geformt, dass sie in Draufsicht größer als die Verbindungsöffnungen 23 sind (vergleiche 11 und 13).
Verfahren zur Herstellung des elektrischen Verteilerkastens
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des elektrischen Verteilerkastens 10 von Ausführungsform 2 unter Bezug auf die 10 bis 13 schematisch beschrieben.
Wie in 10 gezeigt, werden die Lötresistfilme 32, die als die Muster P1 und P2 dienen, die jeweils die Lötbereiche SR1 und SR2 umgeben, an die die Verbindungsanschlüsse 38 der MOSFETs 36 anzulöten sind, gedruckt und auf den gegenüberliegenden Flächen 27S der Stromschienen 27, die den MOSFETs 36 gegenüberliegen, gebildet.
Danach wird die Stromschiene 27 mit den zweiten Leiterplatten durch Einpressen der zweiten Leiterplatten 30 in die Ausnehmungen 28A und 28B der Stromschiene 27 gebildet. Dann wird die Rückseite 29R der Haftfolie 29 an die Flächen 27S der Stromschienen 27 angepresst und daran befestigt (vergleiche 11).
Anschließend wird Lötpaste S an vorbestimmten Positionen der Stromschienen 27 und der zweiten Leiterplatten 30 aufgebracht, und die erste Leiterplatte 22 wird auf die Haftfolie 29 aufgelegt (vergleiche 12). Dann werden die MOSFETs 36 an den vorbestimmten Stromschienen 27 angelötet, indem sie einen Reflow-Ofen durchlaufen. Als Ergebnis werden die Anschlüsse 38D, 38G und 38S der MOSFETs 36 mit dem Lötmittel S an den vorbestimmten Stromschienen 27 angelötet, und die Zwischenabschnitte 25 werden mit dem Lötmittel S an den Leiterwegen 31 der zweiten Leiterplatten 30 angelötet. Dadurch wird die in den 9 gezeigte Schaltungsanordnung 20A gebildet.
Als Nächstes wird in gleicher Weise wie bei Ausführungsform 1 die Schaltungsanordnung 20A unter Zwischenlage einer Isolierschicht 40 auf dem Wärmeableitungselement 12 befestigt. Die Schäfte der Schrauben 41 werden durch Unterlegscheiben 42, die Einführungslöcher 26 der ersten Leiterplatte 22, die Einführungslöcher 27A der Stromschienen 27 etc. gesteckt und in die Schraubenlöcher 14 des Wärmeableitungselements 12 geschraubt, und dadurch ist die Schaltungsanordnung 20A an dem Wärmeableitungselement 12 fixiert. Dann wird der Deckel 15 auf die Schaltungsanordnung 20A aufgesetzt, und dadurch ist der elektrische Verteilerkasten 10 gebildet (vergleiche 1).
Effekte von Ausführungsform 2
In Ausführungsform 2 sind die Lötresistfilme 32 als die Muster gebildet, die die Lötbereiche (SR1 und SR2) der Stromschienen 27 umgeben. Die Lötresistfilme 32 weisen keine Affinität für das Lötmittel S auf. In anderen Worten weisen die Lötresistfilme 32 keine Benetzbarkeit durch das Lötmittel auf. Daher können die Lötresistfilme 32 Lötmittel abweisen. Als Ergebnis kann durch die Lötresistfilme 32 das Streuen des Lötmittels S heraus aus den Lötbereichen (SR1 und SR2) begrenzt werden.
Die Lötresistfilme 32 können mit hoher Genauigkeit abhängig von der Größe der elektronischen Komponenten 36 gebildet werden. Daher kann das Streuen des Lötmittels mit hoher Genauigkeit begrenzt werden, wenn die elektronischen Komponenten 36 an die Stromschienen 27 angelötet werden, während die Größe der Schaltungsanordnung 20A weiter reduziert werden kann. Außerdem kann das Streuen des Lötmittels mit hoher Genauigkeit begrenzt werden, und daher können auch die elektronischen Komponenten 36 mit hoher Genauigkeit positioniert werden.
Andere Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, die vorstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben wurden, und Ausführungsformen wie beispielsweise jene nachstehend beschriebenen gehören ebenfalls zum technischen Umfang der vorliegenden Erfindung.
(1) Obwohl bei der obigen Ausführungsform 1 die Haftfolie 29 eine Konfiguration aufweist, bei der nur die Rückseite 29R anhaftend ist (einen Klebstoff aufweist), ist keine Beschränkung hierauf gegeben, und die Haftfolie 29 kann auch eine Konfiguration aufweisen, bei der auch die Vorderseite (Fläche auf der Seite der ersten Leiterplatte) anhaftend ist.
Die Formen der Folienöffnungen 29A in Draufsicht sind nicht auf die in 5 gezeigten Formen (in Draufsicht größer als der Bereich SR1 und der Bereich SR2) beschränkt. Die Folienöffnungen 29A können auch so geformt sein, dass sie in Draufsicht kleiner als die Verbindungsöffnungen 23 und größer als die Bereiche SR1 der Stromschienen 27 sind, an denen nur die Drain-Anschlüsse (oder Source-Anschlüsse, je nach Art der MOSFETs) anzulöten sind. Kurz gesagt reicht es aus, wenn die Folienöffnungen 29A so geformt sind, dass sie in Draufsicht kleiner als die Verbindungsöffnungen 23 und größer als die Bereiche der Stromschienen sind, an denen die Verbindungsanschlüsse der elektronischen Komponenten anzulöten sind.
(2) Obwohl das Beispiel, bei dem die Lötmittelbegrenzungsschicht aus der Haftfolie 29 gebildet ist, in der obigen Ausführungsform 1 gezeigt ist, ist keine Beschränkung hierauf gegeben. Die Lötmittelbegrenzungsschicht kann anstatt der Haftfolie 29 auch aus einer Klebefolie bzw. Klebstofffolie gebildet sein.
Genauer gesagt umfasst die Schaltungsanordnung eine Klebefolie, die isolierend ist und zwischen der Leiterplatte und den Stromschienen 27 angeordnet ist, um die Leiterplatte an den Stromschienen 27 anhaften zu lassen. Die Lötmittelbegrenzungsschicht kann aus der Klebefolie gebildet sein und eine Konfiguration aufweisen, bei der die Folienöffnungen, die in Draufsicht kleiner als die Verbindungsöffnungen 23 und größer als die Lötbereiche (SR1 und SR2) der Stromschienen 27 sind, in der Klebefolie an der zu den Verbindungsöffnungen 23 korrespondierenden Position als die Muster gebildet sind.
Auch in diesem Fall können die Folienöffnungen als die Muster verwendet werden, die die Lötbereiche (SR1 und SR2) umgeben. Genauer gesagt können die die Folienöffnungen in der Klebefolie bildenden Endabschnitte als Wälle für das Begrenzen des Streuens des Lötmittels S verwendet werden
(3) Obwohl die Konfiguration, bei der die zweiten Leiterplatten 30 vorgesehen und die Gate-Anschlüsse 38G der MOSFETs 36 mit den zweiten Leiterplatten 30 verbunden sind, in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gezeigt ist, ist keine Beschränkung hierauf gegeben. Beispielsweise können auch N-Kanal-MOSFETs mit einer Konfiguration, bei der nur der Drain-Anschluss 38D auf der Rückseite vorgesehen und mit der Stromschiene 27 verbunden ist, als die MOSFETs 36 verwendet werden. In diesem Fall sind die Gate-Anschlüsse 38G und die Source-Anschlüsse 38S mit vorbestimmten Verdrahtungen auf der Vorderseite der ersten Leiterplatte 22 verbunden, und daher sind die zweiten Leiterplatten 30, die Durchgangslöcher 24 etc. weggelassen.
(4) Die Muster der Lötresistfilme 32, die bei Ausführungsform 2 durch Musterdrucken gebildet werden, sind nicht auf die in 10 gezeigten beschränkt. Beispielsweise können die zweiten Muster P2 (Lötresistfilme 32), die die Bereiche SR2 umgeben, an denen die Source-Anschlüsse 38S anzulöten sind, weggelassen werden. Der Grund hierfür liegt darin, dass die zum Anlöten der Source-Anschlüsse 38S erforderliche Menge an Lötmittel kleiner als die für die Drain-Anschlüsse 38D erforderliche Menge an Lötmittel ist.
(5) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die elektronischen Komponenten 36 nicht auf N-Kanal-MOSFETs beschränkt, sondern es können verschiedene elektronische Komponenten verwendet werden. Beispielsweise können auch P-Kanal-MOSFETs, mechanische Relais, Spulen, Kondensatoren oder dergleichen verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: Elektrischer Verteilerkasten
11: Gehäuse
20, 20A: Schaltungsanordnung
22: Erste Leiterplatte (Leiterplatte)
23: Verbindungsöffnung
27: Stromschiene
29: Haftfolie (Lötmittelbegrenzungsschicht)
29A: Folienöffnung (Muster)
32: Lötresistfilm (Lötmittelbegrenzungsschicht, Muster)
36: N-Kanal-MOSFET (Elektronische Komponente)
38D: Drain-Anschluss (Verbindungsanschluss)
38S: Source-Anschluss (Verbindungsanschluss)
SR1, SR2: Lötbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004147416 A [0003]

Claims

Schaltungsanordnung, umfassend: eine Leiterplatte, die mit einer Verbindungsöffnung versehen ist; mehrere Stromschienen, die auf der Rückseite der Leiterplatte vorgesehen sind; eine elektronische Komponente, die mit einem Verbindungsanschluss versehen ist, der an einer der Stromschienen angelötet ist, die durch die Verbindungsöffnung freiliegt; und eine Lötmittelbegrenzungsschicht, die zwischen der Leiterplatte und den Stromschienen vorgesehen ist und ein Muster aufweist, das einen Lötbereich der Stromschiene umgibt, an den der Verbindungsanschluss angelötet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, umfassend: eine Haftfolie, die isolierend ist, zwischen der Leiterplatte und den Stromschienen vorgesehen ist und an gegenüberliegenden Flächen der Stromschienen anhaftet, die der Leiterplatte gegenüberliegen, wobei die Lötmittelbegrenzungsschicht aus der Haftfolie gebildet ist und eine Folienöffnung, die in Draufsicht kleiner als die Verbindungsöffnung und größer als der Lötbereich der Stromschiene ist, in der Haftfolie an einer Position korrespondierend zu der Verbindungsöffnung der Leiterplatte als das Muster gebildet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, umfassend eine Klebefolie, die isolierend ist, zwischen der Leiterplatte und den Stromschienen vorgesehen ist und die Leiterplatte an den Stromschienen anhaften lässt, wobei die Lötmittelbegrenzungsschicht aus der Klebefolie gebildet ist und eine Folienöffnung, die in Draufsicht kleiner als die Verbindungsöffnung und größer als der Lötbereich der Stromschiene ist, in der Klebefolie an einer Position korrespondierend zu der Verbindungsöffnung der Leiterplatte als das Muster gebildet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Lötmittelbegrenzungsschicht aus Lötresistfilmen gebildet ist, die auf gegenüberliegende Flächen der Stromschienen gedruckt sind, die der elektrischen Komponente gegenüberliegen, und die Lötresistfilme als das Muster gebildet sind, das den Lötbereich umgibt.
Elektrischer Verteilerkasten, umfassend: die Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und ein Gehäuse, in dem die Schaltungsanordnung untergebracht ist.