JP2002315148A - 車両用パワーディストリビュータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体スイッチング素子の発する熱を放熱部
材を用いて有効に外部へ放散することができ、かつ、高
い防水性を保ちながら前記放熱部材の固定を確実に行
う。 【解決手段】 車両に搭載された共通の電源から各車載
負荷に配電を行うためのパワーディストリビュータ。ケ
ース本体３４内で配電回路を形成する導体板が略同一平
面上に配列され、その上に半導体スイッチング素子１４
が実装されるとともに、前記導体板に熱的に接続される
放熱部材５６がケース外面に固定される。その固定構造
として、ケース本体３４に形成された突出部３４ａの形
成個所にねじ孔３４ｂが設けられ、前記放熱部材５６の
ボルト挿通孔５６ｂに挿通されたボルト７０が前記ねじ
孔３４ｂにねじ込まれることにより放熱部材５６がケー
ス本体３４に締結される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載された
バッテリー等の電源から各種車載負荷に配電を行うため
の車両用パワーディストリビュータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、共通の車載電源から各種車載負荷
に電力を分配する手段として、複数枚のバスバー基板を
積層することにより配電用回路を構成し、これにヒュー
ズやリレースイッチを組み込んだ電気接続箱が一般に知
られている。

【０００３】さらに近年は、かかる電気接続箱の小型化
や高速スイッチング制御を実現すべく、前記リレーに代
えてＦＥＴ等の半導体スイッチング素子を入力端子と出
力端子との間に介在させたパワーディストリビュータの
開発が進められている。例えば特開平１０−１２６９６
３号公報には、電源入力端子につながる導体板に複数の
半導体スイッチング素子のドレイン端子が接続されると
ともに、これら半導体スイッチング素子のソース端子が
それぞれ別個の電源出力端子に接続され、各半導体スイ
ッチング素子のゲート端子が制御回路基板に接続された
ものが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記公報に示される装
置では、多数の半導体スイッチング素子が使用されてい
るので、その放熱によりケース内の温度が著しく上昇す
るおそれがある。特に、前記公報に示される各半導体ス
イッチング素子は、これらの素子が実装される導体板と
ともに小型化を目的としてパッケージ化され、さらに、
そのパッケージ化されたユニットが回路基板上に実装さ
れた状態にあるため、各半導体スイッチング素子の発す
る熱がこもりやすく、しかも、前記パッケージが実装さ
れている回路基板上の他の素子に熱的悪影響を与えやす
いという欠点がある。

【０００５】このような不都合を解消する手段として、
前記ケースの外側に銅等の良伝熱性を有する材料からな
る放熱部材を設け、この放熱部材を通じて前記半導体ス
イッチング素子の発する熱をケース外に放散することが
考えられるが、車両用のパワーディストリビュータにお
いては、ケース内への雨水等の侵入を確実に防ぎなが
ら、また車両内での設置スペース削減のためにパワー
ディストリビュータ全体の薄型化を図りながら、車両
から受ける振動によっても前記放熱部材がケースから外
れないように当該放熱部材を確実に固定したいという要
求がある。

【０００６】本発明は、このような課題を解決すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、本発明は、車両に搭載された共通の電源
から複数の車載負荷に配電を行うためのパワーディスト
リビュータであって、略同一平面上に配列され、前記電
源と各車載負荷とをつなぐ配電回路を形成する複数の導
体板と、これらの導体板を収容し、かつ、内部が密封さ
れる樹脂製のケースと、このケース内で前記導体板上に
実装され、前記配電回路の通電をオンオフさせる半導体
スイッチング素子と、前記ケースの外面であって前記導
体板が配列される平面と略平行な面に固定され、外向き
に突出する複数枚のフィンを有するとともに、前記半導
体スイッチング素子が実装された導体板に電気的に絶縁
された状態で熱伝達可能に接続される放熱部材とを備
え、この放熱部材において前記フィン同士の間の位置に
当該放熱部材を肉厚方向に貫通するボルト挿通孔が設け
られ、前記ケースの外面には外向きに開口する有底のね
じ孔が設けられ、前記ボルト挿通孔に外側から挿通され
たボルトが前記ねじ孔にねじ込まれることにより前記放
熱部材が前記ケースに締結されるように構成されるとと
もに、前記ケースには前記半導体スイッチング素子の配
設位置から前記導体板が配列される平面と平行な方向に
外れた位置でケース内方に局所的に突出する突出部が形
成されており、この突出部の形成個所に前記ねじ孔が設
けられているものである。

【０００８】なお、「電気的に絶縁された状態で熱伝達
可能に接続され」とは、前記導体板と放熱部材との間の
導通を遮断しながら半導体スイッチング素子の発する熱
が導体板を通じて放熱部材へ十分に伝達され得るように
当該導体板と放熱部材とが近接した状態で配置されてい
ればよく、その具体的な接続構造としては、例えば前記
半導体スイッチング素子が実装されている導体板と前記
放熱部材とが（薄肉の）耐熱絶縁シートを介して重なっ
ている構造を採用することができる。

【０００９】この構成によれば、導体板により形成され
た配電回路を通じて車載電源から各負荷への配電がなさ
れ、その通電制御が各半導体スイッチング素子を通じて
行われるとともに、各半導体スイッチング素子の発する
熱は、当該半導体スイッチング素子が実装されている導
体板及び放熱部材を通じて外部へ有効に放散される。

【００１０】さらに、前記放熱部材の固定は、その放熱
部材に設けられたボルト挿通孔にボルトを挿通し、か
つ、このボルトを前記ケースの外面に設けられた有底の
ねじ孔にねじ込むことにより行われるので、当該ボルト
挿通孔を通じてケース内に水が侵入するおそれがない。
すなわち、高い防水性を維持しながら放熱部材の固定を
確実に行うことができる。

【００１１】なお、この放熱部材の固定は、例えばケー
スの壁にボルト挿通孔を貫通させ、このボルト挿通孔に
通したボルトを放熱部材側に設けたねじ孔にねじ込むこ
とによっても可能であるが、この場合には、前記ねじ孔
の深さ分だけ放熱部材の肉厚を厚くしなければならず、
その肉厚増大分だけフィンの突出量ひいては放熱面積が
減り、放熱機能が低下してしまう。

【００１２】これに対し、前記のように放熱部材のフィ
ン同士の間の位置にボルト挿通孔を設け、このボルト挿
通孔に対して外側からボルトを通してケースの有底ねじ
孔にねじ込むという構造をとることにより、放熱部材を
厚肉にすることなく、高い防水性を保ちながら放熱部材
の固定をすることができる。

【００１３】しかも、このように成形性に優れた樹脂製
ケース側にねじ孔を設けるようにすることにより、前記
ケースに前記半導体スイッチング素子の配設位置から前
記導体板が配列される平面と略平行な方向に外れた位置
でケース内方に局所的に突出する突出部が形成され、こ
の突出部の形成個所に前記ねじ孔が設けられている構造
とすることが可能となり、このような構造により、ケー
ス全体の肉厚を小さく抑えた薄型化構造を維持しつつケ
ース内での半導体スイッチング素子の配設スペースを確
保しながら、その配設位置より外れた位置に局所的に形
成した突出部によって有底のねじ孔を形成するのに必要
なケース肉厚を稼ぐことが可能となる。すなわち、パワ
ーディストリビュータ全体の小型化を図りつつ、高い防
水性を保ちながら信頼性の高い放熱部材の固定構造を構
築することができる。

【００１４】例えば、前記樹脂ケースが前記複数の導体
板の周囲にモールドされている構成とすることも可能で
あり、これにより、パワーディストリビュータ全体の小
型化及び防水性をさらに推進させることができるととも
に、そのモールドの際に前記突出部の形成も簡単に行う
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１６】まず、この実施の形態にかかるパワーディ
ストリビュータの回路構成を図１を参照しながら説明す
る。

【００１７】このパワーディストリビュータは、第１の
入力端子１０Ｉ及び第２の入力端子１０Ｌと、複数（図
例では１１個）の出力端子１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１
２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉ，１２
Ｉ′，１２Ｊと、複数（図例では１０個）の半導体スイ
ッチング素子（図例ではパワーＭＯＳＦＥＴ１４。以
下、単に「ＦＥＴ」と称する。）と、制御回路基板１８
とを有している。

【００１８】前記両入力端子１０Ｉ，１０Ｌは、共通の
車載電源（例えばバッテリー）に接続されるものである
が、このうち、第１の入力端子１０Ｉは図略のイグニッ
ションスイッチを介して前記車載電源に接続され、第２
の入力端子１０Ｌは直接、前記車載電源に接続される。

【００１９】前記出力端子１２Ａ〜１２Ｊのうち、出力
端子１２Ａ〜１２Ｈは前記イグニッションスイッチの操
作により給電を受けるべき車載負荷（例えばセンターク
ラスタユニットやエアコンユニット、ドアユニットな
ど）にそれぞれ接続され、残りの出力端子１２Ｉ，１２
Ｉ′，１２Ｊは直接給電を受けるべき電子ユニット、例
えばランプユニットに接続されている。

【００２０】各出力端子１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２
Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉ，１２
Ｉ′，１２Ｊの途中部分には、過電流発生時に溶断する
ヒューズ部１６が設けられている。

【００２１】各ＦＥＴ１４のソース端子（第２の通電端
子）は、それぞれ前記出力端子１２Ａ，１２Ｂ，１２
Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２
Ｉ，１２Ｊに接続されており、出力端子１２Ｉに接続さ
れるＦＥＴ１４のソース端子は同時に出力端子１２Ｉ′
にも接続されている。すなわち、両出力端子１２Ｉ，１
２Ｉ′には共通のＦＥＴ１４が接続されている。

【００２２】これらＦＥＴ１４のうち、前記出力端子１
２Ａ〜１２Ｈに接続されているＦＥＴ１４のドレイン端
子は、全て前記第１の入力端子１０Ｉに接続されてい
る。これに対し、前記出力端子１２Ｉ，１２Ｉ′，１２
Ｊに接続されるＦＥＴ１４のドレイン端子は、全て前記
第２の入力端子１０Ｌに接続されている。従って、第１
の入力端子１０Ｉに入力された電源電力は、各ＦＥＴ１
４を通じて各出力端子１２Ａ〜１２Ｈにつながる電子ユ
ニットに分配される一方、第２の入力端子１０Ｌに入力
された電源電力は、各ＦＥＴ１４を通じて各出力端子１
２Ｉ，１２Ｉ′，１２Ｊにつながる電子ユニットに分配
されるようになっている。

【００２３】各ＦＥＴ１４のゲート端子は、すべて制御
回路基板１８の制御回路に接続されている。この制御回
路には、第２の入力端子１０Ｌに印加される電源電圧
と、各ＦＥＴ１４のソース電圧とが入力されるようにな
っている。この制御回路は、外部から入力される操作信
号（スイッチ信号など）に基づいて各ＦＥＴ１４の通電
制御を行うとともに、前記電源電圧と各ＦＥＴ１４のソ
ース電圧との電位差から当該ＦＥＴ１４を流れる電流を
検出し、この電流が許容範囲を超える場合にＦＥＴ１４
をオフにして図略の表示装置に警告信号を出力するよう
に構成されている。

【００２４】一方、各ヒューズ部１６は、各ＦＥＴ１４
が強制オフされる電流の閾値よりも高い電流であって、
各電線の安全性を確保できる最大電流よりも低い電流が
所定時間流れたときに溶断するようにその溶断特性が設
定されており、仮にＦＥＴ１４が故障してそのオフ切換
が不能になっても、その下流側のヒューズ部１６が溶断
することにより、過電流が流れ続けることが阻止される
ようになっている。

【００２５】ただし、このヒューズ部１６は仕様に応じ
て適宜省略が可能である。

【００２６】次に、前記配電回路を実現するパワーディ
ストリビュータの具体的な構造を、図２〜図８を参照し
ながら説明する。

【００２７】このパワーディストリビュータでは、前記
配電回路が導体板（金属板）により構成され、これらの
導体板がその板厚方向と直交する同一平面上に配される
とともに、その周囲に樹脂材料がモールドされることに
よって一体化されており、その樹脂モールド体がそのま
まケース本体３４とされている。図２は、当該樹脂モー
ルド体を透かして前記導体板で構成された部分のみを示
した平面図である。

【００２８】図示のように、第１の入力端子１０Ｉ及び
第２の入力端子１０Ｌは、それぞれ導体板２０，２３の
端部にこれと一体に形成されている。図例では、両入力
端子１０Ｉ，１０Ｌは、板厚確保のために、前記各導体
板２０，２３の端部をそれぞれ２枚折りにすることによ
り形成され、互いに横方向（図２では上下方向）に隣接
する状態で配列され、かつ、同じ向き（図２では左向
き）に突出している。

【００２９】導体板２０は、前記第１の入力端子から奥
側（図２では右側）に延びる中継部２１と、この中継部
２１の奥端から当該中継部２１と直交する方向に延びる
ドレイン接続部（導体板）２２とを一体に有している。

【００３０】導体板２３は、前記第２の入力端子１０Ｌ
から前記導体板２０の中継部２１の外側（図２では上
側）を通って当該中継部２１と平行に延びる第１中継部
２４と、この第１中継部２４の奥端から前記ドレイン接
続部２２の外側（図２では右側）を通って当該ドレイン
接続部２２と平行に延びる第２中継部２５と、この第２
中継部２５の端から前方に延びるドレイン接続部２６と
を一体に有し、このドレイン接続部２６と前記ドレイン
接続部２２とが当該ドレイン接続部２２の長手方向（図
２の上下方向）に沿って一列に並んだ状態となってい
る。

【００３１】全出力端子１２Ａ〜１２Ｊは、前記両入力
端子１０Ｉ，１０Ｌとともに横一列に並べて配され、こ
れらの入力端子１０Ｉ，１０Ｌと同じ向きに突出してい
る。出力端子１２Ａ〜１２Ｊのうち、並び方向両外側の
出力端子１２Ａ〜１２Ｃ及び出力端子１２Ｈ〜１２Ｊは
小幅の小電流用出力端子とされ、並び方向中央の出力端
子１２Ｄ〜１２Ｇは前記小電流用出力端子よりも幅広の
大電流用出力端子とされている。すなわち、大電流用出
力端子１２Ｄ〜１２Ｇの両外側に小電流用出力端子１２
Ａ〜１２Ｄ及び１２Ｈ〜１２Ｊが配列されている。

【００３２】各出力端子１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２
Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉ，１２Ｊ
の後部は、前記ドレイン接続部２２，２６と隣接する位
置まで延びる中継部２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ，
２８Ｅ，２８Ｆ，２８Ｇ，２８Ｈ，２８Ｉ，２８Ｊとさ
れている。これらの中継部２８Ａ〜２８Ｊは、後方に向
かうに従って（ドレイン接続部２２，２６に近づくに従
って）互いにピッチの広がる形状となっている。また、
出力端子１２Ｉ′は、出力端子１２Ｉの中継部２８Ｉか
ら分岐している。すなわち、両出力端子１２Ｉ，１２
Ｉ′は中継部２８Ｉを共有している。

【００３３】従って、前記出力端子１２Ａ〜１２Ｊの後
端（すなわち中継部２８Ａ〜２８Ｊの後端）は、これら
出力端子１２Ａ〜１２Ｈの先端側ピッチよりも大きなピ
ッチで配列されている。そして、前記中継部２８Ａ〜２
８Ｊのうち、中継部２８Ａ〜２８Ｈの奥端に隣接する位
置に前記ドレイン接続部２２が配置され、中継部２８
Ｉ，２８Ｊの奥端に隣接する位置に前記ドレイン接続部
２６が配置されている。また、大電流用出力端子１２Ｄ
〜１２Ｇが並び方向中央に配されているため、その中継
部２８Ｄ〜２８Ｇの経路が、両外側に配された小電流用
出力端子１２Ａ〜１２Ｃ，１２Ｈ〜１２Ｊの中継部２８
Ａ〜２８Ｃ，２８Ｈ〜２８Ｊの経路よりも短くなってい
る。

【００３４】さらに、各中継部２８Ａ〜２８Ｊと隣接す
る位置には、略短冊状の導体板からなる制御用端子３０
が配設されている。すなわち、制御用端子３０、中継部
２８Ａ、制御用端子３０、中継部２８Ｂ、制御用端子３
０、…という具合に、中継部と制御用端子とが横一列に
交互に配列されている。

【００３５】各出力端子１２Ａ〜１２Ｊにおいては、そ
の中継部２８Ａ〜２８Ｊとこれよりも前方の端子本体部
分とが分断され、この分断された部分に前記ヒューズ部
１６が配設されている。

【００３６】具体的には、図５（ａ）（ｂ）に示すよう
に、前記分断により形成された端部同士をつなぐように
ヒューズ部材１６ａが配設されている。このヒューズ部
材１６ａの中間部は小幅でかつ上に凸の向きで略Ｕ字状
に曲げられており、さらにその両端部１６ｂが水平方向
を向くまで折り返されている。そして、これら両端部１
６ｂが前記分断により形成された端部にそれぞれ重ね合
わされ、かつ、溶接（例えば抵抗溶接やレーザ溶接な
ど）の手段により接合されている。このヒューズ部材１
６ａの溶断特性は上述のとおりである。

【００３７】各ＦＥＴ１４の端子のうち、図略のドレイ
ン端子はチップ本体の裏面に形成され、ソース端子１４
ｓ及びゲート端子１４ｇは前記チップ本体から同じ向き
に突出している。そして、前記中継部２８Ａ〜２８Ｊの
配列及びそのピッチに合わせてドレイン接続部２２，２
６上に各ＦＥＴ１４が一列に配され、これらＦＥＴ１４
のドレイン端子が前記ドレイン接続部２２，２６に直接
接触する状態で当該ドレイン接続部２２，２６上にＦＥ
Ｔ１４が溶接等（例えば半田付け）によって実装される
とともに、各ＦＥＴ１４のソース端子１４ｓが各中継部
２８Ａ〜２８Ｊの後端に、ゲート端子１４ｇが各制御用
端子３０の後端に、それぞれ半田付けなどの手段で電気
的に接続されている。

【００３８】前記中継部２８Ａ〜２８Ｊの後部からは爪
部が分岐しており、これらの爪部が上向きに折り起こさ
れることにより、タブ２８ｔが形成されている。同様
に、各制御用端子３０の前部にも爪部が形成され、これ
が上向きに折り起こされることにより、タブ３０ｔが形
成されている。

【００３９】一方、前記導体板２３の第２中継部２５に
はドレイン接続部２２と平行に延びる矩形状の切欠２５
ｂが形成されており、この切欠２５ｂの空間に複数の信
号用端子３２が配設されている。各信号用端子３２は、
小幅の短冊状をなし、前記ドレイン接続部２２の長手方
向と平行な方向に横一列に配列されるとともに、前記入
力端子１０Ｉ，１０Ｌ及び出力端子１２Ａ〜１２Ｊと反
対側の向き（図２では右向き）に突出している。これら
信号用端子３２の後部も爪部とされ、この爪部が上向き
に折り起こされてタブ３２ｔが形成されている。

【００４０】また、前記第２中継部２５にも、前記信号
用端子３２と隣接する部分に爪部が形成され、これが折
り起こされてタブ２５ｔが形成されている。そして、こ
のタブ２５ｔ及び前述のタブ２８ｔ，３０ｔ，３２ｔが
すべて共通の制御回路基板１８に接続されている。

【００４１】制御回路基板１８は、図４に示すように、
前記各端子が配列されている平面と略平行な状態（図で
は略水平な状態）で、前記ＦＥＴ１４のすぐ上方の位置
（ＦＥＴ１４から離れた位置）に配設されている。そし
て、この制御回路基板１８に設けられた貫通孔１８ｈに
前記各タブ２８ｔ，３０ｔ，３２ｔ，２５ｔが挿通され
た状態で例えば半田付けされることにより、これらタブ
と制御回路基板１８とが機械的に連結されるとともに、
制御回路基板１８に組み込まれた制御回路に各出力端子
１２Ａ〜１２Ｊ、各制御用端子３０、各信号用端子３
２、及び第２の入力端子１０Ｌが電気的に接続されてい
る。すなわち、この制御回路基板１８は、制御用端子３
０と前記信号用端子３２との間で前記ＦＥＴ１４を跨ぐ
位置に配されている。

【００４２】次に、前記各端子を一体化する樹脂モール
ド体について説明する。

【００４３】この樹脂モールド体は、前述のようにパワ
ーディストリビュータのケース本体３４を構成してお
り、後述のカバー６０とともに、前記各ＦＥＴ１４及び
制御回路基板１８を収納するケースを構成している。

【００４４】ケース本体３４の適所には、これを厚み方
向に貫通する複数の窓が形成されている。具体的には、
各出力端子１２Ａ〜１２Ｊの分断部分を上下両側に露出
させる矩形状のヒューズ用窓３８や、各ドレイン接続部
２２，２６をそれぞれ上下両側に露出させる素子用窓４
４等が形成され、素子用窓４４は各ＦＥＴ１４の実装個
所ごとに補強ブリッジ４５によって区画されている。そ
して、前記ヒューズ用窓３８内に各ヒューズ部１６が配
列されるともに、素子用窓４４内で各ＦＥＴ１４のドレ
イン接続部２２，２６への実装が行われている（その他
の窓については後述する。）。

【００４５】ケース本体３４の一方の側面には、コネク
タハウジング部５０，５２が一体に形成されており、反
対側の側面にはコネクタハウジング部５４が形成されて
いる。これらのコネクタハウジング部５０，５２，５４
は、外方に向かって開口するフード状をなしている。そ
して、前記コネクタハウジング部５０内に前記両入力端
子１０Ｉ，１０Ｌが互いに横方向に隣接する状態で突出
し、コネクタハウジング部５２内に全出力端子１２Ａ〜
１２Ｊが横一列に並ぶ状態で突出し、コネクタハウジン
グ部５４内に全信号用端子３２が横一列に並ぶ状態で突
出するように、ケース本体３４の成形が行われている。
すなわち、ケース本体３４の外側に突出する各端子１０
Ｉ，１０Ｌ，１２Ａ〜１２Ｊ，３２は、ケース本体３４
と一体に形成されたコネクタの雄端子を構成している。

【００４６】前記コネクタハウジング部５０は、図略の
電源入力用ワイヤハーネスの端末に設けられたコネクタ
と嵌合可能な形状を有し、その嵌合によってコネクタハ
ウジング部５０内の各入力端子１０Ｉ，１０Ｌが前記電
源入力用ワイヤハーネスを通じて車載電源に電気的に接
続されるようになっている。

【００４７】同様に、コネクタハウジング部５２は、図
略の電源分配用ワイヤハーネスの端末に設けられたコネ
クタと嵌合可能な形状を有し、その嵌合によって、コネ
クタハウジング部５２内の各出力端子１２Ａ〜１２Ｊが
前記電源分配用ワイヤハーネスを通じて適当な電子ユニ
ットにそれぞれ電気的に接続されるようになっている。

【００４８】また、コネクタハウジング部５４は、図略
の信号用ワイヤハーネスの端末に設けられたコネクタと
嵌合可能な形状を有し、その嵌合によって、コネクタハ
ウジング部５４内の信号用端子３２の一部が操作信号を
発信する電子ユニット（例えばセンタークラスタユニッ
ト）に接続されるとともに、残りの信号用端子３２の一
部が警告表示動作を行う電子ユニット（例えばディスプ
レイ機能をもったセンタークラスタユニットあるいはメ
ータユニットなど）に接続されるようになっている。

【００４９】前記ケース本体３４の裏面（各端子が配置
されている平面を挟んで前記制御回路基板１８と反対側
の外面；図４では下面）には、その略全域（図例ではケ
ース本体３４の周縁部を除く領域）にわたって放熱部材
５６が配設されている。

【００５０】この放熱部材５６は、例えばアルミニウム
合金や銅合金のように熱伝導性の高い（もしくは比熱の
大きい）材料で全体が一体に形成されており、図例では
全体が押し出し成形によって一体形成されたものが用い
られている。

【００５１】この放熱部材５６は、前記ケース本体３４
の裏面を覆うようにして、前記各端子が配置されている
平面と略平行な状態で配設されている。この放熱部材５
６が外側に露出する面（図４（ａ）（ｂ）では下面）に
は、前記ＦＥＴ１４の配列方向と平行な方向（図４
（ａ）（ｂ）では奥行き方向）に延びる多数枚のフィン
５６ｆが外向き（図では下向き）に突出する形状に形成
される一方、ケース本体３４の周縁部には、図７に示さ
れるように前記各フィン５６ｆと連続する形状のフィン
カバー３４ｆが形成され、これらのフィンカバー３４ｆ
によって各フィン５６ｆの両端部が側方から覆われてい
る。

【００５２】前記放熱部材５６の内側面（図４では上
面）には、前記ＦＥＴ１４の配列方向と平行な方向に延
びる台部５６ｈが上向きに突設されている。これに対
し、前記ケース本体３４の下面には、前記素子用窓４４
を含んでＦＥＴ配列方向に延びる窓４３が形成され、こ
の窓４３内に前記台部５６ｈが前記ケース本体３４の素
子用窓４４内に下方から挿入されるとともに、この台部
５６ｈの表面に前記ドレイン接続部２２，２６の裏面が
シリコーン等からなる絶縁シート５８（図４（ｂ））を
介して熱的に接続されている。従って、この台部５６ｈ
の高さ寸法ｈは、この台部５６ｈと熱的に接続されるド
レイン接続部２２，２６上に実装された各ＦＥＴ１４の
ソース端子１４ｓ及びゲート端子１４ｇがちょうど出力
端子１２Ａ〜１２Ｊ及び制御用端子３０と接続可能な高
さに位置するような寸法に設定されている。

【００５３】この放熱部材５６は、ケース本体３４との
接合面（図例では上面）５６ａに塗布された接着剤によ
りケース本体３４に接着されるのに加え、複数本のボル
ト７０によって前記ケース本体３４に締結されることに
より、ケース本体３４に強固に固定されている。

【００５４】その構造の詳細を図７及び図８に示す。ケ
ース本体３４の底壁には、ＦＥＴ１４の実装位置から当
該ＦＥＴ１４がの並び方向（外れた複数の位置に上向き
に突出する突出部３４ａが形成され、その形成部分のみ
他の部分に比べて局所的に肉厚が大きくなっている。そ
して、この突出部形成個所に下方に開口するねじ孔３４
ｂが刻設されている。このねじ孔３４ｂは有底とし、上
側（ケース内側）に突き抜けないようにすることが肝要
である。

【００５５】なお、前記突出部３４ａの突出量は、ねじ
孔３４ｂの刻設個所においてケース本体底壁の厚みを十
分に確保できる程度あればよい。従って、前記ねじ孔３
４ｂは必ずしも突出部３４ａの内側まで侵入するほどの
深さを有していなくてもよく、例えばねじ孔３４ｂの奥
端が突出部３４ａよりも外側（図例では下側）の位置に
あってもよい。

【００５６】一方、放熱部材５６において、そのフィン
５６ｆ同士の間の位置であって、前記各ねじ孔３４ｂに
対応する位置には、この放熱部材５６をその肉厚方向
（上下方向）に貫通するボルト挿通孔５６ｂが設けら
れ、さらに、各ボルト挿通孔５６ｂの下部（外側端部）
にはボルト７０の頭部を受け入れるための座ぐり部５６
ｃが形成されている。そして、この座ぐり部５６ｃに平
座金７２及びばね座金７４を入れて外側（下側）からボ
ルト挿通孔５６ｂにボルト７０を通し、前記ねじ孔３４
ｂにねじ込むことにより、放熱部材５６がケース本体３
４に締結されるようになっている。

【００５７】前記カバー６０は、その周縁部が前記ケー
ス本体３４の表側面（図４では上面）に装着可能とさ
れ、その装着状態で前記ＦＥＴ１４及び制御回路基板１
８を外側から覆う形状を有している。さらに、このカバ
ー６０の内側面の適所には、前記各ヒューズ部１６を縦
横に取り囲む仕切り壁６２が形成され、図４に示すよう
にカバー６０がケース本体３４に装着された状態で、図
５（ａ）に示すように前記仕切り壁６２が各ヒューズ部
１６をその両外側の空間から隔離し、かつ各ヒューズ部
１６同士を隔離するようになっている。

【００５８】以上示したパワーディストリビュータで
は、入力端子１０Ｉ，１０Ｌに電気的につながるドレイ
ン接続部２２，２６に各ＦＥＴ１４が実装され、かつ、
そのドレイン接続部２２，２６が放熱部材５６の台部５
６ｈに熱的に接続されているので、各ＦＥＴ１４の発す
る熱は放熱部材５６を通じて外部に有効に放散される。
しかも、放熱部材５６に設けられたボルト挿通孔５６ｂ
にボルト７０を挿通し、ケース本体３４側に設けられた
有底のねじ孔３４ｂにねじ込むことにより、放熱部材５
６をケース本体３４に締結するようにしているので、放
熱部材５６の肉厚は特に大きくすることなく、高い防水
性を維持しながら放熱部材５６をケース本体３４に確実
に固定することが可能となっている。

【００５９】また、この実施の形態にかかるパワーディ
ストリビュータは、例えば次の工程を含む方法により、
簡単な工程で容易に製造することが可能である。

【００６０】１）打ち抜き工程 同じ１枚の導体板を例えばプレスにより所定形状に打ち
抜くことにより、前記入力端子１０Ｉ，１０Ｌを含む導
体板２０，２３と、出力端子１２Ａ〜１２Ｊ及びその中
継部２８Ａ〜２８Ｊと、制御用端子３０と、信号用端子
３２とがすべて一体につながった原板を製造する。

【００６１】具体的には、図９に示すような原板を製造
する。この原板では、導体板２０，２３同士をつなぐ小
幅のつなぎ部分２７と、導体板２０と出力端子１２Ａと
の間及び出力端子同士をつなぐ小幅のつなぎ部分１１
と、各出力端子１２Ａ〜１２Ｊの先端側の端子本体部分
と中継部２８Ａ〜２８Ｊとの間をつなぐ小幅のつなぎ部
分１３と、導体板２０と１本の制御用端子３０との間及
び制御用端子３０とこれに隣接する中継部との間をつな
ぐ小幅のつなぎ部分２９と、導体板２３と１本の信号用
端子３２との間及び信号用端子３２同士をつなぐ小幅の
つなぎ部分３１と、導体板２３と出力端子１２Ｊの中継
部２８Ｊとをつなぐ小幅のつなぎ部分３３とが形成さ
れ、これらのつなぎ部分によって全体が一体化されてい
る。また、中継部２８Ａ〜２８Ｊ、制御用端子３０、信
号用端子３２、及び導体板２３の第２中継部２５には、
前記タブ２８ｔ，３０ｔ，３２ｔ，２５ｔに相当する爪
部が予め形成されている。

【００６２】２）モールド工程 前記原板の外側にケース本体３４を構成する樹脂モール
ド体を成形する。この樹脂モールド体には、図１０に示
すように、前記各つなぎ部分２７，１１，２９，３１，
３３をそれぞれ上下に露出させる切断用窓３５，３６，
４２，４８，４９と、ドレイン接続部２２，２６を上下
に露出させる素子用窓４４と、前記タブ２８ｔ，３０ｔ
に相当する爪部を上下に露出させる端子用窓４０と、前
記タブ２５ｔ，３２ｔに相当する爪部を上下に露出させ
る端子用窓４６と、前記つなぎ部分１３を上下に露出さ
せるヒューズ用窓３８とを形成するとともに、ケース本
体３４の下面において前記素子用窓４４，４０とつなが
る位置に、放熱部材５６の台部５６ｈと略同一形状の窓
４３を形成しておく。

【００６３】さらに、ＦＥＴ実装位置から前記各導体板
が配列される平面（図例では水平面）と略平行な方向に
外れた適当な位置に、ケース本体３４の底壁から上方に
突出する（すなわち局部的に肉厚の大きい）突出部３４
ａを成形しておく。

【００６４】３）切断工程 前記切断用窓３５，３６，４２，４８，４９を通じて前
記つなぎ部分２７，１１，２９，３１，３３を例えばプ
レスにより切断する。なお、この切断工程では、後述の
ヒューズ配設工程に含まれる切断作業、すなわち、ヒュ
ーズ用窓３８を通じての各つなぎ部分１３の切断も同時
に行っておく方が効率的である。

【００６５】また、これらの窓３５，３６，４２，４
８，４９，３８を図示のように表裏両側に開放させるよ
うにしておけば、その両側からプレス用治具等を挿入す
ることが可能になり、より簡単に各つなぎ部分の切断を
行うことができる。

【００６６】４）折り起こし工程 端子用窓４０内で中継部２８Ａ〜２８Ｊ及び制御用端子
３０の爪部を折り起こすことによりタブ２８ｔ，３０ｔ
を形成し、同様に端子用窓４６内で導体板２０及び信号
用端子３２の爪部を折り起こすことによりタブ２５ｔ，
３２ｔを形成する。

【００６７】５）素子配設工程 前記素子用窓４４内で各ＦＥＴ１４の実装を行う。すな
わち、各ＦＥＴ１４の裏面のドレイン端子をドレイン接
続部２２，２６に接触させた状態で、半田付け等の溶接
によって当該ドレイン接続部２２，２６上にＦＥＴ１４
を固定するとともに、各ＦＥＴ１４のソース端子１４ｓ
を対応する中継部２８Ａ〜２８Ｊの後端に、ゲート端子
１４ｇを対応する制御用端子３０の後端に、それぞれ半
田付け等で接続する。

【００６８】６）ヒューズ部配設工程 前記ヒューズ用窓３８を通じてつなぎ部分１３を切断し
た後、この切断により形成された端部同士の間にヒュー
ズ部材１６ａを介在させる。具体的には、図５（ａ）
（ｂ）に示すようにヒューズ部材１６の両端部１６ｂを
前記切断により形成された端部にそれぞれ溶接等により
接合する。

【００６９】その後、ケース本体３４にカバー６０を装
着することにより、前記ＦＥＴ１４及び制御回路基板１
８をカバー６０で覆うことができるとともに、縦仕切り
壁６２，６４によって各ヒューズ部１６を個別に隔離で
きる。従って、ヒューズ部１６の溶断時にその破片等が
他の導体部分に接触して短絡することを防止できる。

【００７０】７）放熱部材の製造及び組み付け工程 前記パワーディストリビュータ本体の組み立てとは別
に、放熱部材５６の製造を行う。この実施の形態にかか
る放熱部材５６は、その台部５６ｈ及びフィン５６ｈの
長手方向が合致しているので、これら台部５６ｈ及びフ
ィン５６ｆを含む断面形状をもつ長尺物を例えば押し出
し成形により形成し、これを適当な寸法に切断すること
によって量産が可能である。そして、この放熱部材５６
を前記ケース本体３４の裏面に当該裏面を覆うようにし
て装着し、ボルトなどで固定する。その際、放熱部材５
６に突設された台部５６ｈをケース本体３４の窓４３に
挿入し、当該台部５６ｈを絶縁シート５８を介して導体
板２０，２３のドレイン接続部（導体板）２２，２６に
熱的に接続するようにする。

【００７１】その具体的な固定方法については、まず、
前記ケース本体３４に予め成形しておいた突出部３４ａ
に対してケース本体下面（外面）からタップ等でねじ孔
３４ｂを刻む一方、放熱部材５６側には座ぐり部５６ｃ
をもったボルト挿通孔５６ｂを穿設しておく。そして、
放熱部材５６の接合面（図では上面）５６ａを接着剤で
ケース本体３４の下面に接着するとともに、前記ボルト
挿通孔５６ｂに外側からボルト７０を挿入してねじ孔３
４ｂにねじ込み、これにより放熱部材５６をケース本体
３４に締結する。

【００７２】このように、予め樹脂製のケース本体３４
に突出部３４ａを一体に成形しておき、この突出部３４
ａの形成個所にねじ孔３４ｂを螺刻するという手順をと
ることにより、簡単な工程で、パワーディストリビュー
タ全体の薄型化を図りながらねじ孔３４ｂの形成に必要
な肉厚を十分に確保することが可能となる。

【００７３】その後は、ＦＥＴ１４の直上方に制御回路
基板１８を配し、その制御回路基板１８に設けられた貫
通孔１８ｈに各タブ２８ｔ，３０ｔ，２５ｔ，３２ｔを
挿通して半田付け等により固定することにより、各端子
と制御回路基板１８の制御回路とを電気的に接続し、こ
の制御回路基板１８等を覆うようにカバー６０をケース
本体３４に固定する（例えば超音波融着や接着剤で固着
する）ことにより、パワーディストリビュータが完成す
る。

【００７４】なお、本発明において、前記放熱部材５６
の固定は、前記接着剤を用いずにボルト締結のみで行う
ことも可能である。また、前記座ぐり部５６ｃは必ずし
も設けられていなくてもよい。

【００７５】その他、本発明は例えば次のような実施の
形態をとることも可能である。

【００７６】・本発明において、使用する半導体スイッ
チング素子は前記パワーＭＯＳＦＥＴに限らず、その他
のトランジスタ（例えばＩＧＢＴや通常のバイポーラト
ランジスタ）やＧＴＯをはじめとする各種サイリスタな
ど、スイッチング機能をもつ各種半導体素子を仕様に応
じて適用することが可能である。また、かかる半導体ス
イッチング素子はパッケージ素子に限らず、例えば半導
体チップを直接実装したものであってもよい。

【００７７】・本発明において、ケースの具体的な形状
は問わず、配電回路を構成する導体板及び半導体スイッ
チング素子が組込まれた状態で内部が密封可能であり、
かつ、その外面に放熱部材５６が固定可能な形状であれ
ばよい。

【００７８】・本発明では、放熱部材５６の具体的な形
状も自由に設定が可能である。ただし、前記のようにケ
ース本体３４の裏面略全体を覆う形状とすることによ
り、薄型構造を維持しながら広い放熱面積を確保できる
とともに、台部５６ｈ等の形成によって放熱部材５６と
ドレイン接続部２２，２６との熱的接続を支障なく行う
ことができる。

【００７９】・本発明において、導体板の材質（前記実
施形態では導体板２０，２３の材質）は、良好な導電性
及びある程度の熱伝導性を備えたものであればよく、例
えば銅や銅合金が好適である。

【００８０】

【発明の効果】以上のように本発明は、ケース内で半導
体スイッチング素子が実装された導体板に電気的に絶縁
された状態で熱伝達可能に接続される放熱部材を備え、
かつ、この放熱部材の固定構造として、当該放熱部材に
ボルト挿通孔が、ケース外面に有底のねじ孔がそれぞれ
設けられ、前記ボルト挿通孔に挿通されたボルトがケー
ス外面に設けられた有底のねじ孔にねじ込まれることに
より前記放熱部材が前記ケースに締結されるものである
ので、半導体スイッチング素子の発する熱を放熱部材を
用いて有効に外部へ放散することができ、かつ、高い防
水性を保ちながら前記放熱部材の固定を確実に行うこと
ができる効果がある。

【００８１】しかも、前記ケースに前記半導体スイッチ
ング素子の配設位置から前記導体板が配列される平面と
略平行な方向に外れた位置でケース内方に局所的に突出
する突出部が形成され、この突出部の形成個所に前記ね
じ孔が設けられている構造であるため、ケース全体の肉
厚を小さく抑えた薄型化構造を維持しつつケース内での
半導体スイッチング素子の配設スペースを確保しなが
ら、放熱部材の確実な固定を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるパワーディストリ
ビュータの回路図である。

【図２】前記パワーディストリビュータの導体部分を示
す平面図である。

【図３】前記パワーディストリビュータの全体平面図で
ある。

【図４】（ａ）は前記パワーディストリビュータの断面
正面図、（ｂ）はＦＥＴ実装部分の拡大断面図である。

【図５】（ａ）は前記パワーディストリビュータにおけ
るヒューズ部を示す断面正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ線断面図である。

【図６】前記パワーディストリビュータのケース本体を
示す斜視図である。

【図７】前記パワーディストリビュータの一部断面斜視
図である。

【図８】（ａ）は前記パワーディストリビュータの断面
正面図であって放熱部材の固定構造を表した断面図、
（ｂ）はその要部を拡大した図である。

【図９】前記パワーディストリビュータの製造方法にお
ける打ち抜き工程により打ち抜かれた原板の形状を示す
平面図である。

【図１０】前記原板の外側に樹脂モールド体を成形した
ものを示す平面図である。

【図１１】前記樹脂モールド体に形成された窓を通じて
前記原板の各つなぎ部分を切断しかつタブを折り起こし
たものを示す平面図である。

【符号の説明】

１０Ｉ，１０Ｌ 入力端子（導体板） １２Ａ〜１２Ｇ 出力端子（導体板） １４ ＦＥＴ（半導体スイッチング素子） ２０，２３ 導体板 ２２，２６ ドレイン接続部（導体板） ３４ ケース本体 ３４ａ 突出部 ３４ｂ ねじ孔 ５６ 放熱部材 ５６ｂ ボルト挿通孔 ５６ｆ フィン ７０ ボルト

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｌ 25/07 Ｈ０１Ｌ 25/04 Ｃ 25/18 (72)発明者 山根 茂樹 愛知県名古屋市南区菊住１丁目７番10号 株式会社オートネットワーク技術研究所内 (72)発明者 境 茂樹 愛知県名古屋市南区菊住１丁目７番10号 株式会社オートネットワーク技術研究所内 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AB01 AB07 AB08 5G003 BA01 CC02 DA02 DA17 FA02 GA01 5G361 BA01 BB02 BB03 BC01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載された共通の電源から複数の
   車載負荷に配電を行うためのパワーディストリビュータ
   であって、略同一平面上に配列され、前記電源と各車載
   負荷とをつなぐ配電回路を形成する複数の導体板と、こ
   れらの導体板を収容し、かつ、内部が密封される樹脂製
   のケースと、このケース内で前記導体板上に実装され、
   前記配電回路の通電をオンオフさせる半導体スイッチン
   グ素子と、前記ケースの外面であって前記導体板が配列
   される平面と略平行な面に固定され、外向きに突出する
   複数枚のフィンを有するとともに、前記半導体スイッチ
   ング素子が実装された導体板に電気的に絶縁された状態
   で熱伝達可能に接続される放熱部材とを備え、この放熱
   部材において前記フィン同士の間の位置に当該放熱部材
   を肉厚方向に貫通するボルト挿通孔が設けられ、前記ケ
   ースの外面には外向きに開口する有底のねじ孔が設けら
   れ、前記ボルト挿通孔に外側から挿通されたボルトが前
   記ねじ孔にねじ込まれることにより前記放熱部材が前記
   ケースに締結されるように構成されるとともに、前記ケ
   ースには前記半導体スイッチング素子の配設位置から前
   記導体板が配列される平面と平行な方向に外れた位置で
   ケース内方に局所的に突出する突出部が形成されてお
   り、この突出部の形成個所に前記ねじ孔が設けられてい
   ることを特徴とする車両用パワーディストリビュータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のパワーディストリビュー
   タにおいて、前記半導体スイッチング素子が実装されて
   いる導体板と前記放熱部材とが耐熱絶縁シートを介して
   重なっていることを特徴とする車両用パワーディストリ
   ビュータ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のパワーディスト
   リビュータにおいて、前記樹脂ケースが前記複数の導体
   板の周囲にモールドされていることを特徴とする車両用
   パワーディストリビュータ。