JP2007195289A - 回路構成体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実装すべき電子部品が異なる機種間でバスバー構成を共通化できて製造コストを削減できるようにする。
【解決手段】３本のバスバー１２のうち例えば左側の２個の半導体スイッチング素子１４に接続される２本については、各ソース電極１４Ｃに接続される接続部１２Ｅと共に、これに連続して他機種用接続部１２Ｆを設ける。この他機種用接続部１２Ｆは別機種としたときに実装されるリレーのリード部を接続するためのものであり、半導体スイッチング素子１４のソース電極１４Ｃが接続される接続部１２Ｅの左右両側に連続して設けられており、半導体スイッチング素子１４を使用する場合には何も接続されないので、その場合には無用な部分である。リレーを実装する他機種を製造する場合には、回路基板１１だけをその機種用に設計された開口部配置のものに交換し、バスバー１２群は共通して使用する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、回路基板にバスバーを貼り付けて構成される回路構成体に関する。

例えば、自動車に搭載される電気接続箱として、回路構成体をケースに収容した構造のものがある。回路構成体は、回路基板と、回路基板に沿って配索したバスバーと、回路基板に実装されるリレーや半導体素子等の電子部品とを備えて構成される。これらの電子部品は、合成樹脂製のパッケージから複数本のリード部を突出させた構造であり、そのリード部を回路基板の表面に形成した導体回路やバスバーに接続して制御回路が構成される。そのリード部を回路基板の裏面側に配索されているバスバーに接続するには、下記の特許文献１に開示されているように、回路基板に開口部を形成すると共に裏面側にバスバーをその一部が開口部から露出するように配索しておき、回路基板の表面に実装した電子部品の一部のリード部を前記開口部を通してバスバーに接続する構成が考えられている。

ところで、回路基板上に実装されるスイッチング用の電子部品としては、電子接続箱の機種によって、リレーを使用したり、ＦＥＴ等の半導体素子を使用したり、或いはそれらを混在させたりすることがある。リレーと半導体素子とは、共にパッケージから複数本のリード部を突出させた構造ではあるが、そのリード部の配置位置や長さが異なるものであるから、異なる機種間では回路基板やバスバーを共用することができない。

その事情を説明するために、図１１にリレー１を実装する例を示した。リレー１には、パッケージ２の下面に１対の制御用リード部１Ａと、３本の負荷用リード部１Ｂが設けられ、各制御用リード部１Ａは回路基板３の表面に形成された導体回路３Ａに接続される。回路基板３には負荷用リード部１Ｂに対応する３カ所に、それらを貫通可能な開口部３Ａが形成され、２本のバスバー４が回路基板３の裏面に配索されている。リレー１を回路基板３上に載置すると、リレー１の各負荷用リード部１Ｂが各開口部３Ａ内に収容されてバスバー４に接することになり、ここで半田付けが行われてリレー１の実装が完了する。

一方、図１２に示したものは、半導体素子５を実装する例である。半導体素子５のパッケージ６の下面にはリード部としてドレイン電極５Ａが設けられ、パッケージ６の側面からはリード部としてソース電極５Ｂ，ゲート電極５Ｃが突設されている。回路基板７には表面にゲート電極５Ｃに対応して導体回路７Ａが形成され、パッケージ６に対応する位置に開口部７Ｂが、ソース電極５Ｂに対応する位置に開口部７Ｃがそれぞれ形成され、２本のバスバー８が回路基板３の裏面に配索されている。半導体素子５を、パッケージ６が開口部７Ｂ内に収容されるようにセットすると、ドレイン電極５Ａが一方のバスバー８に接触すると共に、ソース電極５Ｂが他方のバスバー８に接触するから、それぞれ半田付けを行って半導体素子５の実装が完了する。

以上の構成であるから、リレー１用の回路基板３やバスバー４群を使って半導体素子５を実装しようとしても明らかに不可能であり、それぞれ専用の回路基板やバスバー群を準備せざるを得なかった。
また、バスバーだけでも共通化するため、半導体素子５を実装する機種ではリード部５Ａ〜５Ｃの構成に合わせた回路基板７に交換してリレー１用のバスバー４群を利用することも考えられるが、すると図１３に示すような状態となるから、ドレイン電極５Ａの接続が不完全となり、やはり実現不可能である。
特開２００３−１６４０３９公報

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、実装すべき電子部品が異なる機種間でバスバー構成を共通化できて製造コストを削減できる回路構成体を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、所定位置に開口部を形成した回路基板と、この回路基板に沿って配索され前記開口部に対応する位置に接続部を備えたバスバーと、パッケージからリード部を突出させてなりそのリード部が前記開口部を通して前記バスバーの前記接続部に接続された電子部品とを備え、前記バスバーには、前記開口部とは異なる位置に開口部が形成された回路基板と重ねたときに前記電子部品とは異なる電子部品のリード部を接続可能とする他機種用接続部を設けたところに特徴を有する。

この構成では、実装される電子部品が異なる他機種を製造する場合には、回路基板だけをその機種用に設計された開口部配置のものに交換し、バスバー群は共通して使用することができる。電子部品を回路基板上にセットすると、その各リード部が回路基板の各開口部に挿入され、バスバーの他機種用接続部に接触することになる。

請求項１の発明において、前記回路基板には前記バスバー側とは反対側の面に導体回路が形成され、前記電子部品の一部のリード部が前記導体回路に接続されている構成とすることができる。

また、請求項１又は請求項２の発明において、前記バスバーの先端部にはコネクタの端子金具として機能するタブ部を一体に設けてもよく、また、電気部品の接続部を挿入して接続保持する接続保持部を一体に設けてもよい。

本発明によれば、異なる機種間でバスバー群を共通して使用することができるから、大幅なコストダウンを図ることができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を図１〜図１０を参照して説明する。本実施形態の電気接続箱１００は自動車等に搭載されて使用されるものであって、バッテリ（図示せず）とランプ、オーディオ等の図示しない電装品との間に設けられ、バッテリから供給される電力を各電装品に分配・供給するとともに、これらの電力供給の切り替え等の制御を行う。

図１および図２には、本実施形態における電気接続箱１００の斜視図および断面図を示した。尚、両図においては、電気接続箱１００は、その表側が上向きとなるように描かれているが、自動車等に搭載されるときには図１の右奥側が上側、左手前側が下側となる縦型の向きで車体に取り付けられる。

電気接続箱１００は、図２に示すように、回路構成体１０と、その回路構成体１０を収容するケース２０とを備えて構成されている。回路構成体１０は、図３に示した通り、回路基板１１と、回路基板１１の裏面（図における下面）に接着されている複数本のバスバー１２と、回路基板１１の表面側（図における上面側）に実装されている電子部品であるリレー１３及び半導体スイッチング素子１４とを備えて構成されている。

回路構成体１０を収容するケース２０は、図２に示すように、枠体３０と、枠体３０に対しその裏側の開口を塞ぐように固着されている放熱板４０と、枠体３０に対しその表面側（放熱板４０とは反対側）の開口を塞ぐように組み付けられているカバー５０とを備えている。

枠体３０は合成樹脂等の絶縁材料からなり、枠本体３１と、補助枠体３２との２部品を合体させて構成され、回路基板１１の周縁に沿って回路構成体１０を全周に亘り連続して包囲するように形成されている。補助枠体３２および枠本体３１、すなわち枠体３０は、接着剤（図示せず）により放熱板４０の表面に固着されている。

放熱板４０は金属製であって、回路基板１１と概ね相似形であるとともに回路基板１１よりも一回り大きい形状をなす板本体４１と、板本体４１の上端縁から裏面側上方へ段差状に延出する板状のブラケット４２とを一体に有する。本実施形態の電気接続箱１００はブラケット４２を介してボルト（図示せず）により車体に固定される。

また、枠体３０の上部（図２の右側）には第１コネクタハウジング７０が組み付けられ、下部（図２の左側）には第２コネクタハウジング８０が組み付けられ、両コネクタハウジング７０，８０は下向き（図２中左向き）に開口している。

さて、回路基板１１の裏面に接着されているバスバー１２は導電性に優れた金属板を打ち抜いて形成され、電力回路となる所定の導電路を形成する。図３に示すように、各バスバー１２の上縁および下縁には、例えばヒューズ（図示せず）等の電気部品の接続部を挿入して接続するための接続保持部であるヒューズ用端子１２Ａおよび前記第２コネクタハウジング８０内に挿入されてコネクタの端子金具として機能するタブ部１２Ｂが設けられている。

本実施形態では、回路基板１１に実装される電子部品としては、例えば図３に示すように３個のリレー１３と５個の半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）１４とを使用している。半導体スイッチング素子１４は、従来と同様の形状であって、図３に示すように、パッケージ１４Ａの下面にリード部としてのドレイン電極１４Ｂを配し、パッケージ１４Ａの側面からリード部としてのソース電極１４Ｃ及びゲート電極１４Ｄを突出させた構成である。また、リレー１３は、やはり従来と同様の形状であり、図３及び図９に示すようにパッケージ１３Ａの下面から２本の制御用リード部１３Ｂ、３本の負荷用リード部１３Ｃ〜１３Ｅを導出した構成である（負荷用リード部１３Ｃ，１３Ｄは内部で共通接続されている）。

回路構成体１００のうち３個の半導体スイッチング素子１４を含んだ右上半部分を図４に拡大して示してある。ここに示すように、各半導体スイッチング素子１４及びそれらの各電極１４Ｂ〜１４Ｄの位置に合わせて回路基板１１には、開口部１５Ａ、１５Ｂが形成されている。

これらの開口部１５Ａ、１５Ｂは、半導体スイッチング素子１４を除去して描いた図５に判りやすく現れている。すなわち、回路基板１１の右上半部分には、各半導体スイッチング素子１４に対応して、そのパッケージ１４Ａを収容可能な大きさの開口部１５Ａと、そのパッケージ１４Ａから上方に突出するソース電極１４Ｃを収容可能な開口部１５Ｂとが連続して形成されている。一方、回路基板１１の表面には周知のプリント配線手段により形成した導体回路１１Ａが設けられ、それらの導体回路１１Ａの先端に半導体スイッチング素子１４のゲート電極１４Ｄに対応して半田付け用ランドが設けられている。

一方、各バスバー１２の形状は、回路基板１１を除去して示した図６に判りやすく現れている。図面中、右端及び下縁部に逆Ｌ字形に連なった最も大型のものとして描かれているバスバー１２は、例えば車両のバッテリー正極に連なるものであり、端部にコネクタタブ部１２Ｃを有する。下縁部に連なるコモンライン１２Ｄには、各半導体スイッチング素子１４のドレイン電極１４Ｂが半田付けにより接続される（図６の二点鎖線参照）。また、同図に示した３個の半導体スイッチング素子１４の各ソース電極１４Ｃは、それぞれ異なる３本のバスバー１２に設けられている電極接続部１２Ｅに接続されるようになっており、これらの半導体スイッチング素子１４にてコモンライン１２Ｄと上記３本のバスバー１２との間の通断電が制御される。

そして、これらの３本のバスバー１２のうち左側の２個の半導体スイッチング素子１４に接続される２本については、各ソース電極１４Ｃに接続される部分に連続して他機種用接続部１２Ｆが設けられている。この他機種用接続部１２Ｆは、図６においてクロスハッチングを付して明瞭化してあるが、後述するリレー１３の負荷用リード部１３Ｃ〜１３Ｅを接続するためのものであり、半導体スイッチング素子１４のソース電極１４Ｃが接続される接続部１２Ｅの左右両側に連続して設けられており、半導体スイッチング素子１４を使用する場合には何も接続されないので、その場合には無用な部分である。

なお、本実施形態の電気接続箱１００を製造するには、最初に回路構成体１０が組み上げられるが、まず電子部品が実装されていない回路基板１１とバスバー１２とを接着剤（図示せず）により固着し、次いでバスバー１２と放熱板４０とを接着する。このとき、回路基板１１にはスイッチング部材１３が実装されていないので、回路基板１１の表面を広い領域に亘って押圧してバスバー１２と放熱板４０とを強固に接着することができる。そして、回路基板１１にリレー１３及び半導体スイッチング素子１４等の電子部品を例えばリフロー半田付け等によって実装し、これにより回路構成体１０が組み上げられる。

さて、以上の説明では、図３に示したように、３個のリレー１３と５個の半導体スイッチング素子１４とを回路基板１１に実装する機種について説明した。しかしながら、機種によっては半導体スイッチング素子１４群の一部をリレー１３で置き換える場合がある。このような場合、リレー１３と半導体スイッチング素子１４とでは、パッケージから導出されているリード部の位置や長さが全く異なるから、バスバーとの接続部の位置が異なり、従って、回路基板だけではなく、バスバーもその機種毎に設計・製造し直す必要があった。

これに対して本実施形態では、バスバー１２に他機種用接続部１２Ｆを形成してあるから、異なる機種との間でバスバー１２を共用することができる。その事情を次に説明する。

本実施形態でも、従来と同様に、回路基板は当該別機種に専用のものとして設計・製造する。当該別機種の回路基板１６を図８に示すが、同図には２個のリレー１３と１個の半導体スイッチング素子１４とを実装する部分を示してある（図４に対応）。回路基板１６のうち左側に設けられている２個のリレー１３の実装部分には、各リレー１３毎の３本の負荷用リード部１３Ｃに対応し、それらを貫通可能にする開口部１６Ａが形成されている。また、その回路基板１６の表面には、各リレー１３の２本の制御用端子１３Ｂに対応する半田付け用ランドを有した複数本の導体回路１６Ｂが形成されている。

このような回路基板１６を前記バスバー１２に重ねて所定位置で貼り合わせると、図８に示すように、２本のバスバー１２の各他機種用接続部１２Ｆが回路基板１６の開口部１６Ｂを通して露出することになる。そこで、図９に示すように、回路基板１６の所定位置にリレー１３を配置すると、その制御用リード部１３Ｂは回路基板１６表面の導体回路１６Ｂに接触し、負荷用リード部１３Ｃは回路基板１６の開口部１６Ａ内に嵌り込んで、バスバー１２の他機種用接続部１２Ｆに接触することになる。

従って、本実施形態によれば、図４に示したように、同図に示されている領域に３個の半導体スイッチング素子１４を配置する機種を製造する場合には、その機種用の回路基板１１を用いてその裏面の所定位置にバスバー１２群を貼り付ける。また、図８に示したように、同図に示されている領域に２個のリレー１３と１個の半導体スイッチング素子１４を配置する機種を製造する場合には、その機種用の回路基板１６を使用し、その裏面の所定位置に前記機種と同一のバスバー１２群を貼り付ければよい。このため、実装する電子部品が異なる２機種に関して同一のバスバー１２群を使用することができ、機種毎にバスバー群を設計・製造する必要がなく、部品の共通化によるコストダウンを図ることができる。

なお、上記実施形態では、２機種に対応する例を示したが、他機種用接続部１２Ｆをより多く設けることで、３機種以上に対応する構成としてもよい。また、実装すべき電子部品としてはリレー１３や半導体スイッチング素子１４に限らず、パッケージからリード部を突出させた構造の電子部品を一般的に利用することができる。

本実施形態における電気接続箱の斜視図 電気接続箱の側断面図 回路構成体の斜視図 回路構成体の部分平面図 電子部品の実装前の回路構成体を示す部分平面図 バスバー群を示す平面図 図４のVII−VII線で切断した拡大断面図 異なる機種の回路基板を使用した例を示す回路構成体（電子部品実装前）の部分平面図 異なる機種の回路構成体を示す部分平面図 図９のIX−IX線で切断した拡大断面図 従来技術においてリレーを実装する機種の拡大斜視図 従来技術において半導体スイッチング素子を実装する機種の拡大斜視図 従来技術においてバスバーを共用した場合の不具合を示す拡大斜視図

符号の説明

１０…回路構成体
１１、１６…回路基板
１２…バスバー
１２Ｅ…接続部
１２Ｆ…他機種用接続部
１３…リレー（電子部品）
１４…半導体スイッチング素子（電子部品）
１３Ａ，１４Ａ…パッケージ
１３Ｂ〜１３Ｅ、１４Ｂ〜１４Ｄ…リード部
１５Ａ，１５Ｂ，１６Ａ…開口部

Claims (5)

1. 所定位置に開口部を形成した回路基板と、この回路基板に沿って配索され前記開口部に対応する位置に接続部を備えたバスバーと、パッケージからリード部を突出させてなりそのリード部が前記開口部を通して前記バスバーの前記接続部に接続された電子部品とを備え、前記バスバーには、前記開口部とは異なる位置に開口部が形成された回路基板と重ねたときに前記電子部品とは異なる電子部品のリード部を接続可能とする他機種用接続部が設けられていることを特徴とする回路構成体。
2. 前記回路基板には前記バスバー側とは反対側の面に導体回路が形成され、前記電子部品の一部のリード部が前記導体回路に接続されていることを特徴とする請求項１記載の回路構成体。
3. 前記バスバーの先端部にはコネクタの端子金具として機能するタブ部が一体に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路構成体。
4. 前記バスバーの先端部には電気部品の接続部を挿入して接続保持する接続保持部が一体に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回路構成体。
5. 所定位置に開口部を形成した回路基板と、この回路基板に沿って配索され前記開口部に対応する位置に接続部を備えたバスバーと、パッケージからリード部を突出させてなりそのリード部が前記開口部を通して前記バスバーの前記接続部に接続された電子部品とを備えた回路構成体を製造する方法であって、前記バスバーには、前記開口部とは異なる位置に開口部が形成された回路基板と重ねたときに前記電子部品とは異なる電子部品のリード部を接続可能とする他機種用接続部を設けておき、前記バスバーを共通にしながら前記回路基板を開口部が異なる位置に形成されたものと置き換えることにより他機種の回路構成体を製造することを特徴とする回路構成体の製造方法。

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