JP2007281138A

JP2007281138A - 配線基板

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Publication number: JP2007281138A
Application number: JP2006104298A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Sato; 正行佐藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】簡単な構造にて、複数の基板からなる配線基板の厚みを極力抑えることができるとともに、効果的な熱対策を得ることができる配線基板を提供すること。
【解決手段】板状のメタルコアの表面を絶縁部によって覆ったメタルコア基板からなる大電流用基板１１と、ガラスエポキシ基板からなる小電流用基板１２とを同一平面内に配置する。大電流用基板１１にヒューズ２１やリレー２２からなる大電流部品を搭載させ、小電流用基板１２に抵抗器２３やコンデンサ２４からなる小電流部品を搭載させ、更に、大電流用基板１１と小電流用基板１２とを跨ぐようにコネクタ２５，２６を搭載させ、一括してハンダ付けする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源電流等の大電流を扱う電気部品および制御信号等の小電流を扱う電気部品が実装される配線基板に関する。

近年、自動車等の車両に搭載される電子機器の高機能化に伴い、半導体リレー、メカニカルリレー、ヒューズ、ＩＰＳ（即ち、ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰｏｗｅｒＳｗｉｔｃｈ）、パワー用導電路（即ち、導電性回路パターン等）、電気コネクタ、等といった発熱量の多いパワーデバイスである大電流を扱う大電流電気部品が増大している。

このため、比較的熱に弱い制御信号等の小電流を扱う小電流電気部品を、大電流電気部品とは別の基板に実装し、これら基板同士を接続することが考えられている。

ここで、複数の基板を接続する技術として、１枚の補助板上に複数の基板を並べて接着剤によって貼り付け、その後、基板上に電気部品を実装してハンダ付けするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、それぞれの基板の一部を互いに重ね合わせ、その重ね合わせ部分を電気コネクタで接続する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−１４６５４０号公報特開２００４−６３８６１号公報

ところで、大電流電気部品は、回路パターンの銅箔厚の厚い（１０５μｍ程度）基板に実装され、小電流電気部品は、回路パターンの銅箔厚の薄い（７０μｍ程度）基板に実装される。従って、これら大電流電気部品を実装する大電流用基板および小電流電気部品を実装する小電流用基板では、そのハンダ付けの条件が異なるため、特許文献１の技術のように、一括してハンダ付けを行なうことが難しく、また、この場合、補助板を要することにより、コストアップおよび厚みの増大による大型化を招いてしまう。

このため、大電流用基板および小電流用基板におけるハンダ付けをそれぞれ行なった後、特許文献２の技術のように、大電流用基板および小電流用基板を接続しなければならないが、この場合、ハンダ付けの工程が多くなり、多大な手間を要し、生産性の向上を図ることが困難であり、しかも、基板同士を重ね合わせることにより、厚みが嵩み、大型化を招いてしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造にて、複数の基板からなる配線基板の厚みを極力抑えることができるとともに、効果的な熱対策を得ることができる配線基板を提供することにある。

前述した目的を達成するため、本発明に係る配線基板は、下記（１）〜（３）を特徴としている。
（１）電気部品が実装される複数の基板が同一平面内に配置され、これら基板同士に跨って取り付けられたコネクタによって前記基板同士が互いに接続されていること。
（２）上記（１）の構成の配線基板において、
前記基板が、大電流部品である電気部品が実装される大電流用基板を有し、該大電流用基板は、板状のメタルコアの表面を絶縁部によって覆ったメタルコア基板からなること。
（３）上記（１）または（２）の構成の配線基板において、
複数の前記基板に搭載した前記電気部品が一括してハンダ付けされていること。

上記（１）の構成の配線基板によれば、複数の基板が同一平面内に配置され、これら基板同士に跨って取り付けられたコネクタによって基板同士が接続された構造であるので、例えば、基板上に他の基板を立設したり、基板同士を複数段に配置したり、あるいは補助板を積層させた場合と比較して、全体の厚みを極力抑えることができる。これにより、配線基板を収納する配線ボックスなどの小型化を図ることができる。
また、発熱量の多い大電流部品からなる電気部品と発熱量が少なく熱に弱い小電流部品からなる電気部品とを別々の基板に実装することにより、大電流部品が実装された基板から放射される熱の小電流部品への影響を極力抑えることができる。これにより、耐熱グレードの低い小電流部品を用いることができ、低コスト化を図ることができる。
特に、上記（２）の構成の配線基板のように、大電流部品である電気部品が実装される大電流用基板を、板状のメタルコアの表面を絶縁部によって覆ったメタルコア基板とすることにより、小電流部品である電気部品を実装する例えばガラスエポキシ基板等と配線パターンの箔厚を合わせることができ、これにより、ハンダ付けの条件を一致させ、一括してハンダ付けを行なうことができる。
そして、上記（３）の構成の配線基板のように、複数の基板に搭載した電気部品を一括してハンダ付けすることにより、ハンダ付けにかかる時間および労力を大幅に削減することができ、さらなる低コスト化を図ることができる。

本発明によれば、簡単な構造にて、複数の基板からなる配線基板の厚みを極力抑えることができるとともに、効果的な熱対策を得ることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明に係る配線基板の一実施形態を示す配線基板の平面図である。また、図２は、図１の配線基板の縦断面図である。

図１および図２に示されるように、配線基板１０は、大電流用基板１１と、小電流用基板１２とを備えている。

大電流用基板１１は、メタルコア基板からなるもので、板状のメタルコア１３と、このメタルコア１３の表面を覆うように形成された絶縁部１４とを有し、これらが層状に形成された電気回路基板である。

メタルコア１３は、導電性金属である銅を素材とした板体であり、絶縁部１２は、非導電性で且つ熱伝導率の低い例えばガラスエポキシ樹脂等によって成形されている。尚、メタルコア１３の素材としては、銅の代わりに、比重が銅の約３分の１で且つ放熱性能が銅よりも高いアルミニウムを用いてもよい。

そして、上記メタルコア基板からなる大電流用基板１１には、絶縁部１４に、銅箔からなる導電性回路パターン（不図示）が形成されており、その箔厚は、約７０μｍとされている。

小電流用基板１２は、ガラスエポキシ基板からなるもので、その表面には、箔厚が約３５〜７０μｍの銅箔からなる導電性回路パターン（不図示）が形成されている。

これら大電流用基板１１および小電流用基板１２は、互いに同一平面内に配置されており、互いに対向する側部における略中央部分には、これら大電流用基板１１および小電流用基板１２を接続する接続ブロック１５が設けられている。

上記のように構成された配線基板１０には、メタルコア基板からなる大電流用基板１１に、大電流部品であるヒューズ２１およびリレー２２が実装され、ガラスエポキシ基板からなる小電流用基板１２に、小電流部品である複数の抵抗器２３およびコンデンサ２４が実装されている。

また、配線基板１０には、ワイヤハーネス等のコネクタが接続可能なコネクタ２５，２６が実装されている。これらコネクタ２５，２６は、大電流用基板１１および小電流用基板１２にわたって、これら大電流用基板１１および小電流用基板１２の接続箇所を跨ぐように配置されている。

これにより、これら大電流用基板１１および小電流用基板１２は、接続ブロック１５とともに、コネクタ２５，２６によって接続された状態が維持されている。

この配線基板１０に実装されるヒューズ２１、リレー２２、抵抗器２３、コンデンサ２４およびコネクタ２５，２６は、その金属端子２７が、大電流用基板１１および小電流用基板１２のスルーホール２９に挿通され、導電性回路パターンの所定のランド（不図示）にハンダ付けによりそれぞれ電気的に接続されている。

また、コネクタ２５，２６には、固定用ボス２８が形成されており、これら固定用ボス２８が、大電流用基板１１および小電流用基板１２の挿通孔３０に挿通され、これら大電流用基板１１および小電流用基板１２の裏面側から固定用ボス２８をネジ止めあるいは溶着することにより、大電流用基板１１および小電流用基板１２にコネクタ２５，２６が固定されている。

そして、上記のように、ヒューズ２１、リレー２２、抵抗器２３、コンデンサ２４およびコネクタ２５，２６が実装された配線基板１０は、不図示のジャンクションブロックや配線ボックス等に収容される。

次に、大電流用基板１１および小電流用基板１２を接続し、ヒューズ２１、リレー２２、抵抗器２３、コンデンサ２４およびコネクタ２５，２６を実装する場合について説明する。

まず、大電流用基板１１および小電流用基板１２を同一面内に配置し、接続ブロック１５によって大電流用基板１１および小電流用基板１２を接続する。

次いで、ヒューズ２１、リレー２２、抵抗器２３およびコンデンサ２４の金属端子２７をスルーホール２９に挿通させるとともに、コネクタ２５，２６の金属端子２７および固定用ボス２８をスルーホール２９および挿通孔３０へ挿通させることにより、これらヒューズ２１、リレー２２、抵抗器２３、コンデンサ２４およびコネクタ２５，２６を、大電流用基板１１および小電流用基板１２に搭載させる。

そして、コネクタ２５，２６の固定用ボス２８をネジ止めあるいは溶着してコネクタ２５，２６を大電流用基板１１および小電流用基板１２に固定したら、ハンダリフロー炉にてハンダ処理工程を行なう。

具体的には、図３に示すように、配線基板１０を実装パレット３１に支持させる。この実装パレット３１は、開口部３２を有しており、これにより、実装パレット３１に支持された配線基板１０は、係止される縁部を除く下面が露出される。

また、実装パレット３１には、閉塞部３３を備えており、この閉塞部３３が、配線基板１０を構成する大電流用基板１１および小電流用基板１２の隙間を塞ぐように、配線基板１０の下面側から当接する。

そして、上記の実装パレット３１によって配線基板１０を支持した状態にて、この配線基板１０をハンダリフロー炉へ導入する。これにより、配線基板１０を構成する大電流用基板１１および小電流用基板１２に搭載したヒューズ２１、リレー２２、抵抗器２３、コンデンサ２４およびコネクタ２５，２６の金属端子２７が導電性回路パターンの所定のランドにハンダ付けされて電気的に接続される。

このとき、大電流用基板１１および小電流用基板１２の隙間が、実装パレット３１の閉塞部３３によって塞がれているので、配線基板１０の上面側へのハンダの上がり込みが防がれる。

ここで、大電流用基板１１は、内部にメタルコア１３を備えたメタルコア基板からなることより、その回路パターンの膜厚が、ガラスエポキシ基板からなる小電流用基板１２と略同一とされているので、ハンダ付けが略同一条件とされる。従って、これら大電流用基板１１および小電流用基板１２に対して一括して同一条件にて同時にハンダ処理を施すことができる。

尚、ハンダ付け条件としては、その条件の範囲の比較的狭いガラスエポキシ基板からなる小電流用基板１２に合わせるのが好ましい。

ここで、本発明の更なる優位性を説明するための参考例を示す。

図４に示される基板構造の参考例では、メタルコア基板ではない銅箔厚１０５μｍ程度の基板からなる大電流用基板５１に、銅膜厚７０μｍ以下のガラスエポキシ基板からなる小電流用基板５２を立てて配置し、その小電流用基板５２を大電流用基板５１にハンダ付けで接続した。

図４の基板構造では、大電流用基板５１上に、大電流部品であるヒューズ２１、リレー２２およびコネクタ２５，２６を実装し、小電流用基板５２に、小電流部品である抵抗器２３およびコンデンサ２４を実装することで、抵抗器２３あるいはコンデンサ２４などの小電流部品をヒューズ２１あるいはリレー２２など大電流部品から放射される熱から避けようとしている。

しかし、このような基板構造としても、小電流用基板５２が大電流用基板５１の上方に配置されるので、熱に弱い小電流部品に、大電流部品から放射される熱を効果的に与え難くすることはできない。

その上、図４の基板構造では、大電流用基板５１および小電流用基板５２の銅箔厚が大きく異なるため、ハンダ付けの条件が異なり、それぞれの基板にて別々にハンダ付け処理を行なわなければならず、作業性に劣るものである。

また、この基板構造の場合、大電流用基板５１に小電流用基板５２を立設することにより、厚さ方向の寸法が嵩んでしまい、配線基板を収納した配線ボックスの大型化を招いてしまう。

図５に示される基板構造の参考例では、メタルコア基板ではない銅箔厚１０５μｍ程度の基板からなる大電流用基板５１と、銅膜厚７０μｍ以下のガラスエポキシ基板からなる小電流用基板５２とを、間隔をあけて２段に配置し、これらをリード線５３によって電気的に接続したものである。

図５の基板構造では、大電流用基板５１上に、大電流部品であるヒューズ２１、リレー２２およびコネクタ２５，２６を実装し、小電流用基板５２に、小電流部品である抵抗器２３およびコンデンサ２４を実装することで、抵抗器２３あるいはコンデンサ２４などの小電流部品をヒューズ２１あるいはリレー２２など大電流部品から放射される熱から避けようとしている。

このような基板構造であれば、大電流用基板５１から放射される熱による影響を小電流部品に比較的与え難くすることが可能ではあるが、２段構造であるため、構造が複雑化してしまう。しかも、大電流用基板５１および小電流用基板５２をそれぞれ別々にハンダ付けした後、これら大電流用基板５１および小電流用基板５２を２段に配置してリード線をハンダ付けして電気的に接続しなければならず、組み立て作業性が極めて悪いものである。

また、この基板構造の場合、大電流用基板５１と小電流用基板５２とを２段に配置することにより、厚さ方向の寸法が嵩んでしまい、やはり、配線基板を収納した配線ボックスの大型化を招いてしまう。

これに対して、本実施形態に係る配線基板１０によれば、大電流用基板１１と小電流用基板１２とが同一平面内に配置され、これら大電流用基板１１と小電流用基板１２とに跨って取り付けられたコネクタ２５，２６によって大電流用基板１１と小電流用基板１２が接続された構造であるので、全体の厚みを極力抑えることができる。これにより、配線基板１０を収納する配線ボックスなどの小型化を図ることができる。

また、発熱量の多い大電流部品であるヒューズ２１やリレー２２などの電気部品と発熱量が少なく熱に弱い小電流部品である抵抗器２３やコンデンサ２４などの電気部品とを別々に実装することにより、大電流部品が実装された大電流用基板１１から放射される熱の小電流部品への影響を極力抑えることができる。

特に、コンデンサ２４は、その電気特性の温度変化や構造的な熱劣化が他の電気部品に比べて著しいため、本実施形態による熱対策は効果的である。これにより、熱に弱い抵抗器２３およびコンデンサ２４として、耐熱グレードの低い低コストのものを用いることができ、低コスト化を図ることができる。

特に、大電流部品である電気部品が実装される大電流用基板１１として、板状のメタルコア１３の表面を絶縁部１４によって覆ったメタルコア基板を用いることにより、小電流部品である電気部品を実装するガラスエポキシ基板からなる小電流用基板１２に対して配線パターンの箔厚を合わせることができ、これにより、ハンダ付けの条件を一致させ、一括してハンダ付けを行なうことができ、ハンダ付けにかかる時間および労力を大幅に削減することができ、さらなる低コスト化を図ることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、大電流用基板１１を構成する絶縁部１４は、メタルコア１３の全表面を覆うものでなくともよく、部分的にメタルコア１３が露出されるものであっても良い。

また、互いに接続する大電流用基板１１および小電流用基板１２の数は、一つずつに限らず複数ずつであっても良い。

本発明に係る配線基板の一実施形態を示す配線基板の平面図である。図１の配線基板の縦断面図である。配線基板へのハンダ処理工程を説明する断面図である。参考例を説明する配線基板の縦断面図である。他の参考例を説明する配線基板の縦断面図である。

符号の説明

１０：配線基板
１１：大電流用基板（基板）
１２：小電流用基板（基板）
１３：メタルコア
１４：絶縁部
２１：ヒューズ（電気部品）
２２：リレー（電気部品）
２３：抵抗器（電気部品）
２４：コンデンサ（電気部品）
２５，２６：コネクタ（電気部品）

Claims

電気部品が実装される複数の基板が同一平面内に配置され、これら基板同士に跨って取り付けられたコネクタによって前記基板同士が互いに接続されていることを特徴とする配線基板。
前記基板は、大電流部品である電気部品が実装される大電流用基板を有し、該大電流用基板は、板状のメタルコアの表面を絶縁部によって覆ったメタルコア基板からなることを特徴とする請求項１に記載した配線基板。
複数の前記基板に搭載した前記電気部品が一括してハンダ付けされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した配線基板。