JP2005285348A - 電子ユニット部材および入力ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】リード端子や電子素子の端子自体の加工・配置精度を高めなくても、正確な位置に電子素子を実装可能とする。
【解決手段】 樹脂製筐体２２と、該筐体に一部が埋設支持されかつ電子素子１５が接続されるリード端子４１とを備えた電子ユニット部材である。リード端子４１が、電子素子１５との接続側に、筐体２２から露出して曲げ変形が可能な張出部を有する。張出部は、筐体の壁面から略水平に突出し、リード端子は、張出部の先端部に連続しかつ先端部から折れ曲がって略直交する方向に延びる、電子素子との接続部を有する。また、該電子ユニット部材を用いてＤＣ−ＤＣコンバータの入力回路ユニットを構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子ユニット部材および入力ユニットに係り、特に樹脂筐体と一体に成形されて電子部品素子を所定の位置に正確に設置可能とするリード端子の構造に関する。

様々な電子部品あるいは電子機器内において、各回路素子を接続するためにリード端子が使用される。リード端子への電子素子の接続は、溶接や半田等によって行われるが、単に素子の入出力端子をリード端子に対して電気的に接続すれば済むというものでは必ずしもなく、素子の取付精度、すなわちリード端子に接続した後の素子の位置や姿勢（角度）の正確さが求められることも少なくない。

例えば、自動車に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、主トランスの一次側回路（スイッチング回路）に含まれるＦＥＴ等のスイッチング素子は、放熱性を確保するため、ヒートシンクを備えたベースプレートや筐体ケース等の放熱部材に素子の全面（底面全体）を接触させるように実装を行う必要がある。放熱部材から素子が浮き上がっていれば、放熱が適切に行われず、所期の性能が得られないだけでなく、素子が熱暴走し熱破壊を起こすおそれがあるからである。

ところが、回路素子を所定の位置に正確な姿勢で実装することは、実際には容易ではない。

具体的には、上記ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング回路では、例えば４個のＦＥＴを並べて配置することがあるが、これらＦＥＴ素子の高さにばらつきが生じることがある。また、素子の入出力端子とリード端子とを治具によって共に上方に向け直角に折り曲げ、これら直角に曲げた端子先端部同士を合わせてアーク溶接により接続を行うことがある。このような接続構造をとる場合、各端子の曲げ角度を正確に合わせる（例えば共に９０°とする）必要があり、曲げ角度に誤差が生じれば、素子が斜めに傾いて素子の縁部しかベースプレートに接触せず、放熱性を十分に確保することが出来ない。

一方、このような実装不良の発生を防ぐには、リード端子や素子端子の寸法・加工を厳密に管理し加工精度を高める必要があり、取付誤差を完全に無くすことは困難である。また、素子実装時の加工や調整、検査作業に時間と手間を要することとなり、生産性の向上を阻む原因ともなる。

さらに、放熱の問題だけでなく、近年の電子機器の小型化・高密度実装化に伴い、リード端子に接続される電子素子が正確な位置および姿勢で取り付けられない場合には、隣接して配置されるべき他の素子や基板が収まらず、組込みが出来なくなるような事態も生じ得る。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、従来の端子構造では、電子素子を所定位置に正確に実装することが難しい点であり、本発明の目的は、リード端子や電子素子の入出力端子自体の加工・配置精度を高めなくても、正確な位置に電子素子を実装できるようにする点にある。

前記目的を達成して課題を解決するため、本発明に係る第一の電子ユニット部材は、樹脂製の筐体と、該筐体に一部が埋設支持されかつ電子素子が接続されるリード端子とを備えた電子ユニット部材であって、前記リード端子は、前記電子素子との接続側に、前記筐体から露出して曲げ変形が可能な張出部を有する。

本発明の第一の電子ユニット部材では、リード端子が樹脂製の筐体に埋設支持される。このリード端子は、電子素子との接続側に張出部を備えており、この張出部は曲げ変形が可能である。このため、電子素子をリード端子に接続した後においても、張出部を曲げることによって電子素子の位置や姿勢を変更することができ、素子を正確な位置に配置し直しあるいは姿勢とすることが出来る。

また、このようにリード端子と電子素子との間の相対的な位置関係を変更し、電子素子の配置誤差（ばらつき）を吸収することが出来るから、リード端子への電子素子の取付（接続）精度を高めなくても済み、電子素子実装時に検査や調整工程を省略しあるいは簡略化することが可能で、電子部品の生産性を向上させることが出来る。

本発明の第二の電子ユニット部材は、前記第一のユニット部材において、前記張出部が、前記筐体の壁面から略水平に突出し、前記リード端子が、該張出部の先端部に連続しかつ該先端部から折れ曲がって略直交する方向に延びる、前記電子素子との接続部を有する。

本発明の第二の電子ユニット部材では、リード端子が略直角に折れ曲がっており、この折れ曲がった先端部に電子素子との接続部を形成してある。したがって、該接続部に電子素子の入出力端子を重ね合わせて（接触させて）例えばアーク溶接によって電子素子とリード端子とを接続することが出来る。曲げ変形可能な張出部は、該接続部と当該リード端子が埋設支持される筐体壁面との間に設けられ、電子素子とリード端子の接続後にも曲げ変形させることが可能である。

本発明の第三の電子ユニット部材は、前記第一または第二のユニット部材において、前記張出部に、湾曲した湾曲部を形成したものである。

このように、瘤状に湾曲した湾曲部（いわゆるキンク）を張出部に形成すれば、張出部がより容易にかつ大きく曲げ変形することが可能となる。また、リード端子（張出部）を短くしても張出部が曲げ変形が可能となるから、その分、電子ユニット部材を小さく形成することができ、電子部品を小型化することが可能となる。

さらに、本発明に係る入力ユニットは、入力端子と、該入力端子から入力される直流電流を平滑化するフィルタ回路と、複数のスイッチング素子を含み、前記入力された直流電流を交流電流に変換するスイッチング回路と、前記スイッチング素子を制御する制御回路と、前記スイッチング回路からの交流電流を出力する出力端子と、前記制御回路と前記スイッチング素子との接続を行うリード端子と、前記入力端子、フィルタ回路、スイッチング回路、出力端子の少なくとも１つ、およびリード端子を収容する樹脂製の筐体とを備えた入力ユニットであって、前記リード端子は、前記筐体に一部が埋設支持され、かつ前記スイッチング素子との接続側に、前記筐体から露出して曲げ変形が可能な張出部を有する。

この入力ユニットは、例えばＤＣ−ＤＣコンバータの入力ユニットとして使用することが可能で、本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、上記入力ユニットと、該入力ユニットからの出力電圧を変圧する変圧器と、該変圧器からの出力電流を整流する整流回路と、該整流回路からの出力電流を平滑化するフィルタ回路とを備える。

また、本発明に係る電子部品は、前記第一から第三のいずれかの電子ユニット部材を含むものである。

本発明によれば、リード端子に接続される電子素子を正確な位置に実装することが可能となる。

本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。

図１は本発明の一実施形態（以下、本実施形態という）に係る電子ユニット部材を使用して構成したＤＣ−ＤＣコンバータを示す回路図、図２は本実施形態に係る電子ユニット部材を示す斜視図である。

本実施形態に係る電子ユニット部材は、ＤＣ−ＤＣコンバータのメイントランスの一次側に接続される入力回路ユニット（図１の符号２）を形成することが可能なもので、該ＤＣ−ＤＣコンバータは、図１に示すように、例えば自動車のバッテリである直流電源（図示せず）に接続される入力端子９と、該入力端子９に接続されバッテリからの入力電流を平滑化する入力平滑回路３と、入力平滑回路３から出力される直流電流を交流電流に変換するスイッチング回路４と、スイッチング回路４の出力電圧を変圧するトランス１と、トランス１とスイッチング回路との間に挿入される共振インダクタ１１と、トランス１の出力を整流する全波整流回路５と、全波整流回路５の出力を平滑化する出力平滑回路６と、出力端子１０とを有する。

スイッチング回路４は、スイッチング素子として例えば４個のＦＥＴを含む。これらのＦＥＴは、トランス１のセンタタップと出力平滑回路６（平滑コンデンサ）との間に挿入した電流検出器８からの出力信号に基づいてスイッチング回路４を制御する制御回路７によって制御される。尚、図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータは一例として示したものであって、他の回路構成を採ることも可能である。

図２に示すように本実施形態の電子ユニット部材２１は、樹脂製の筐体２２と、筐体２２にインサート成形により一体に埋め込まれたリード端子４１とを有する。筐体２２は、入力端子９を設けた入力端子部２３と、前記入力平滑回路３を形成した基板を収容する入力平滑回路基板収納部２４と、前記トランス１およびトランスの前段に挿入される共振インダクタ１１を接続するための端子台部２５と、ヒューズを収容するヒューズ収納部２６とを有する。また、筐体２２には、これら各部２３〜２６を接続して入力回路２を形成する配線を、リード端子４１と同様にインサート成形によって一体に埋め込んである。

リード端子４１は、図３および図４に拡大して示すように、筐体２２に略水平に埋設されてリード端子４１を筐体２２に固定支持する支持部４１ｃと、該支持部４１ｃの一端部から略垂直に上方に立ち上がって前記制御回路７を形成した基板が接続される制御回路基板接続部４１ｄと、支持部４１ｃの他端から該支持部４１ｃに連続して筐体２２から略水平に張り出し、曲げ変形が可能な張出部４１ｂと、張出部４１ｂの先端部から略垂直に上方に立ち上がってスイッチング素子（ＦＥＴ）１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの端子が接続される素子接続部４１ａとを備えている。尚、図３は、樹脂筐体２２を取り除いてリード端子４１を示す斜視図であり、図４は、リード端子４１の配設部を切断して示す端面図である。

制御回路基板接続部４１ｄの略中間の高さ位置には、当該ＤＣ−ＤＣコンバータを自動車に搭載した場合に受ける振動を吸収し、リード端子４１と制御回路基板との接続部を保護するための湾曲部（いわゆるキンク）４１ｅを形成してある。

また、筐体２２は、ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄの入出力端子を受け入れる複数の接続孔２７を有する。これらの接続孔２７は、筐体２２を垂直方向に貫通しており、筐体２２の下面側から該接続孔２７内にＦＥＴ１５ａ〜１５ｄの入出力端子を挿入することが可能である。また、該接続孔２７の内壁面から該接続孔２７内にリード端子４１の張出部４１ｂが水平に張り出しており、接続孔２７の内部に素子接続部４１ａの下端部が収容されている。また、ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄの入出力端子は、先端部が上方に垂直に延びるように直角に折り曲げてある。

ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄをリード端子４１に接続するには、ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄの端子の先端部を下方から筐体２２の接続孔２７に挿入し、該ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄの端子をリード端子４１の素子接続部４１ａに合わせた（接触させた）後、例えばアーク溶接によってＦＥＴ１５ａ〜１５ｄの端子と素子接続部４１ａとを接合すれば良い。

図５は、図１に示した電子ユニット部材２１に、電子素子を実装し、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力回路ユニット２を形成した状態を示すものである。同図に示すように、入力平滑回路基板収納部２４には入力平滑回路３を構成するコンデンサやインダクタ等の各素子を収容し、ヒューズ収納部２６にはヒューズを収容してある。また、入力平滑回路基板収納部２４の上部には、前記制御回路７を形成した基板（図示せず）が配置される。かかる制御回路７と、リード端子４１との接続は、該制御回路基板に形成されたスルーホール内に、リード端子４１の制御回路基板接続部４１ｄを挿入し、半田付けすることにより行う。

かかる入力回路ユニット２は、ＤＣ−ＤＣコンバータのベースプレート（図示せず）に設置される。このとき、ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄがベースプレート表面に接触され、さらにＦＥＴ１５ａ〜１５ｄをベースプレートに押し付ける押え金具１６を装着する。この押え金具１６は、例えばステンレス板等の金属板からなり、ベースプレートにネジ１９で固定可能なプレート本体１７と、ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄの個数に対応した数（この場合４個）の爪部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとを有する。各爪部１８ａ〜１８ｄは、プレート本体１７をネジ１９でベースプレートに固定すると、対応するＦＥＴ１５ａ〜１５ｄにそれぞれ当接してＦＥＴ１５ａ〜１５ｄをベースプレートに押し付ける。尚、電気的絶縁のため、ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄとベースプレートの間には絶縁シート２０を介在させてある。

本実施形態の電子ユニット部材では、このようなベースプレートへの設置時にＦＥＴ１５ａ〜１５ｄの高さにばらつきがあったり、あるいはＦＥＴ１５ａ〜１５ｄが水平となっておらずリード端子４１に傾いて接続されているようなことがあっても、張出部４１ｂを変形させ、ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄについてそれらの底面全体をベースプレートに押し付けることが可能である。したがって、ＦＥＴ１５ａ〜１５ｄがベースプレートから浮いた状態で実装されることを防ぐことができ、ベースプレートにＦＥＴ１５ａ〜１５ｄを接触させてＦＥＴ１５ａ〜１５ｄからベースプレートへの放熱をより確実に行わせることが出来る。

尚、ベースプレートの裏面には、ラジエータ（空冷フィン）や冷却水の循環手段等のヒートシンク（図示せず）を設ける。また、ベースプレート自体に凹凸があり、平面度にばらつきがあっても、同様に張出部４１ｂの変形によってその誤差を吸収し、ＦＥＴを当該ベースプレートに密着させることが出来る。

したがって、本実施形態の電子ユニット部材によれば、リード端子と素子の相対位置や接続角度、加工精度を厳密に管理しなくても済み、リード端子への素子の接続工程における加工や調整、検査作業を簡略化して、生産性を向上させることが可能となる。

尚、張出部を有しない従来のリード端子構造では、たとえ上記のような押え金具１６を設けて素子１５ａ〜１５ｄを押圧しても、リード端子４１との接合強度の方が優り、浮き上がった素子１５ａ〜１５ｄをベースプレートに完全に押し付けることは困難である。

図６から図８は、リード端子の別の構成例を示すものである（前記図１〜図５と同様の構成には同一符号を付してある）。図に示すように、このリード端子では、瘤状に隆起し湾曲した湾曲部（いわゆるキンク）４１ｆを張出部４１ｂに形成した。このような湾曲部４１ｆを張出部４１ｂに設ければ、張出部４１ｂがより容易にかつ大きく曲げ変形させることが可能となる。また、リード端子４１（張出部４１ｂ）を短くしても張出部４１ｂが変形可能となるから、その分、電子ユニット部材を小さく形成し、電子部品ユニットを小型化することが可能となる。

湾曲部４１ｆは、図７の例では上側に隆起するように設けたが、図８に示すように下側に隆起するように設けることも可能である。ただし、上向き（図７）とした方が、ベースプレートとの接触を防止する点からは望ましい。

以上、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。

例えば、前記筐体２２およびリード端子４１の形状は、図示の例のほかにも様々に変更が可能である。前記実施形態では、リード端子の制御回路基板接続部４１ｄと素子接続部４１ａとを支持部４１ｃ（または張出部４１ｂ）に対して直角に折り曲げるように形成したが、他の角度であっても良いし、制御回路基板接続部４１ｄと素子接続部４１ａの一方または双方をストレート（真直ぐ）に形成しても構わない。

また、ＦＥＴ（電子素子）は、実施形態では４個横並びに配列してあるが、１個から３個でも、あるいは５個以上の場合もある。また、配置形態は、横並びに限られず、どのような配置パターンであっても良い。また、本発明は、ベースプレートのような被伝熱部材（放熱部材）に素子を押し付ける場合に限定されるものではない。例えば、放熱とは無関係に、ある基準となる面に対して素子を揃え（合わせ）あるいは配置するような場合を広く含む。また、本発明にいう電子素子は、ＦＥＴ以外のバイポーラトランジスタ等の半導体能動素子や、トランス、コイルその他の回路素子を含む。さらに、本発明の電子ユニット部材は、ＤＣ−ＤＣコンバータの以外にも様々な電子部品に適用が可能である。

本発明の一実施形態に係る電子ユニット部材を使用して構成したＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る電子ユニット部材を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電子ユニット部材について、樹脂筐体を取り除いてリード端子部を示す拡大斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電子ユニット部材について、リード端子の配設部を切断して示す端面図である。 本発明の一実施形態に係る電子ユニット部材を使用して構成したＤＣ−ＤＣコンバータの入力ユニットを示す斜視図である。 前記実施形態に係る電子ユニット部材のリード端子の変形例を示す斜視図であり、図３と同様に樹脂筐体を取り除いてリード端子部を示している。 図６のリード端子の側面図である。 前記実施形態に係る電子ユニット部材のリード端子のさらに別の変形例を示す側面図である。

符号の説明

１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ スイッチング素子（ＦＥＴ）
１６ 押え金具
２０ 絶縁シート
２１ 電子ユニット部材
２２ 筐体
２３ 入力端子部
２４ 入力平滑回路基板収納部
２５ 端子台部
２６ ヒューズ収納部
２７ 接続孔
４１ リード端子
４１ａ 素子接続部
４１ｂ 張出部
４１ｃ 支持部
４１ｄ 制御回路基板接続部
４１ｅ，４１ｆ 湾曲部（キンク）

Claims (6)

1. 樹脂製の筐体と、
   該筐体に一部が埋設支持されかつ電子素子が接続されるリード端子と、
   を備えた電子ユニット部材であって、
   前記リード端子は、前記電子素子との接続側に、前記筐体から露出して曲げ変形が可能な張出部を有する
   ことを特徴とする電子ユニット部材。
2. 前記張出部は、前記筐体の壁面から略水平に突出し、
   前記リード端子は、該張出部の先端部に連続しかつ該先端部から折れ曲がって略直交する方向に延びる、前記電子素子との接続部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ユニット部材。
3. 前記張出部に、瘤状に湾曲した湾曲部を形成した
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子ユニット部材。
4. 入力端子と、
   該入力端子から入力される直流電流を平滑化するフィルタ回路と、
   複数のスイッチング素子を含み、前記入力された直流電流を交流電流に変換するスイッチング回路と、
   前記スイッチング素子を制御する制御回路と、
   前記スイッチング回路からの交流電流を出力する出力端子と、
   前記制御回路と前記スイッチング素子との接続を行うリード端子と、
   前記入力端子、フィルタ回路、スイッチング回路、出力端子の少なくとも１つ、およびリード端子を収容する樹脂製の筐体と、
   を備えた入力ユニットであって、
   前記リード端子は、前記筐体に一部が埋設支持され、かつ前記スイッチング素子との接続側に、前記筐体から露出して曲げ変形が可能な張出部を有する
   ことを特徴とする入力ユニット。
5. 請求項４に記載の入力ユニットと、
   該入力ユニットからの出力電圧を変圧する変圧器と、
   該変圧器からの出力電流を整流する整流回路と、
   該整流回路からの出力電流を平滑化するフィルタ回路と、
   を備えるＤＣ−ＤＣコンバータ。
6. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電子ユニット部材を含む電子部品。

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