JP2008066468A

JP2008066468A - 回路材および該回路材を収容した車載用の電気接続箱

Info

Publication number: JP2008066468A
Application number: JP2006241823A
Authority: JP
Inventors: Junji Ido; 順二井戸; Yuji Saka; 雄次阪; Takahiro Onizuka; 孝浩鬼塚; Hiromi Yabutani; 博美藪谷
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2008-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-06
Also published as: JP4765849B2

Abstract

【課題】回路部にバスバーを設けることで、部分的に許容電流量を大きくする。
【解決手段】車載用の電気接続箱に収容する回路材であって、多層プリント基板の銅箔パターンを層間接続するための貫通孔を設け、該貫通孔の開口位置に一部を位置させるバスバーを前記多層プリント基板の表面に積層し、前記貫通孔に半田を充填してバスバーを前記多層プリント基板と固着すると共に、該バスバーと前記多層プリント基板の内外層を導通させている。
【選択図】図２

Description

本発明は電気接続箱に収容する回路材および該回路材を収容した車載用の電気接続箱に関し、ジャンクションボックス等の車載用電気接続箱の内部回路材として多層プリント基板を用い、各層の銅箔パターンを導通させると共に部分的に許容電流量を増大させるものである。

車載用の電気接続箱において、ジャンクションボックス等のメイン電源分配箱内に収容されるプリント基板として、通常、厚さ１０５μｍの銅箔パターンを印刷したプリント基板が用いられている。該銅箔パターンの回路幅１ｍｍあたりの許容電流値は６Ａであるため、銅箔パターンに大電流が通電される場合には、銅箔パターンの幅あるいは厚さを大きくすることで許容電流量を増加させる必要がある。

しかし、回路パターンの幅を大きくすると、回路の配索密度が低下しプリント基板全体が大型化してしまう問題がある。また、銅箔パターンの厚さを１０５μｍより厚くすると、エッチング工程でのコストが増加し、現実的ではない。また、部分的に許容電流値を大幅に増加させる場合、銅箔パターンの幅を増大させても、大幅に許容電流値を高くすることはできない。
そこで、回路配索密度を低下させずに、部分的に銅箔パターンの回路幅１ｍｍ当たりの許容電流値を上げ、大電流回路とすることが望まれている。

例えば、特開２０００−３３２４１９号公報（特許文献１）において、図６に示す複数枚のプリント基板２を積層した多層プリント基板１が提供されており、複数層のプリント基板２の導体３を導電材４を介して層間接続している。
このような多層プリント基板１の層間接続する回路を電源回路とした場合、電線と接続される銅箔パターンが電源上流側回路となり、他の層間接続されるプリント基板の銅箔パターンは分岐接続回路となる。
その場合、電源上流側回路の通電量を増大させる必要があるが、前記のように銅箔パターンの幅を大きくすると、回路の配索密度が低下しプリント基板全体が大型化してしまう前記問題が生じる。

特開２０００−３３２４１９号公報

本発明は、多層プリント基板の銅箔パターンのうち、異なる層の銅箔パターンを層間接続した上流側回路となる銅箔パターンを、その幅を大きくすることなく、許容電流量を増加させた回路材を提供することを課題としている。

前記課題を解決するために、車載用の電気接続箱に収容する回路材であって、
多層プリント基板の銅箔パターンを層間接続するための貫通孔を設け、該多層プリント基板の最外層の銅箔パターンの表面の少なくとも一部にバスバーを配置し、該バスバーの一部は前記貫通孔の開口表面に位置し、
前記貫通孔に充填する半田で、前記バスバーと前記多層プリント基板とを固着していると共に、前記バスバーと前記多層プリント基板の内外層の銅箔パターンを電気接続していることを特徴とする電気接続箱に収容する回路材を提供している。

本発明の回路材によれば、前記貫通孔に充填した半田によりバスバーを多層プリント基板の表面に固着することができると共に、最外層の銅箔パターンおよび各層の銅箔パターンとバスバーとを導通させることができ、銅箔パターンに導通したバスバーでは銅箔パターンよりも大電流を通電することができる。このように大電流が必要な部分をバスバーにより構成しているため、銅箔パターンの幅を大きくする必要がなく、回路の配索密度が低下して多層プリント基板全体が大型化してしまうことがない。
特に、前記バスバーと接続する多層プリント基板の銅箔パターンを電源回路とすると、表面の銅箔パターンとバスバーとを重ね合わせて許容通電値を大とした電源上流側回路から層間接続した多層プリント基板の銅箔パターンへと通電することができる。
また、多層プリント基板の表面にバスバーを配置していることで放熱性を高めることもできる。

具体的には、前記貫通孔の一端開口は前記バスバーで閉鎖し、該貫通孔の他端開口から充填している半田を前記バスバーの閉鎖部に固着している。
前記構成によれば、貫通孔に隙間なく半田を充填することができるので、半田によって各層の銅箔パターンとバスバーとを確実に電気接続することができ、電気接続信頼性をより高めることができる。

あるいは、前記バスバーに前記多層プリント基板に設けた貫通孔の一端開口と連通する貫通孔を設け、これら連通させた貫通孔に導電性金属ピンを貫通させ、該導電性金属ピンと貫通孔の内周面に充填する半田を介して、導電性金属ピンとバスバーと各層の銅箔パターンを接続している。
前記構成によれば、多層プリント基板の貫通孔とバスバーの貫通孔に貫通させた導電性金属ピンにより多層プリント基板とバスバーを位置決めすることができ、半田の充填作業をより容易にすることができる。

前記多層プリント基板の表面の異なる回路の銅箔パターン上に１枚の前記バスバーを配置して固着し、該バスバーで銅箔パターンの回路接続してもよい。
前記構成によれば、バスバーを介して回路を形成できることで、多層プリント基板の回路設計の自由度を高めることができる。また、多層プリント基板の銅箔パターンと導通させるバスバーの配置位置や形状を変更することにより、銅箔パターンを変更することなく回路変更に柔軟に対応することができる。

さらに、前記バスバーを分割バスバーから構成し、該分割バスバーを前記多層プリント基板の表面の異なる回路の銅箔パターン上に配置して夫々接続し、該分割バスバーの分割端に端子を突設し、これら端子間をジャンパー線で接続し、かつ、
前記ジャンパー線と前記多層プリント基板の表面との間に、別のバスバーあるいは電線を配置してもよい。
前記構成によれば、多層プリント基板の同一面上で回路を交差させて設けることができ、回路密度を高めることができる。

前記半田は、熱伝導率が高い鉛フリー半田が好ましい。なお、半田以外に銅入りペーストや導電性接着剤を用いることも可能であるが、熱伝導性の点で半田が好ましい。

また、本発明では、前記回路材を収容したジャンクションボックス等の車載用の電気接続箱を提供している。
前記回路材を収容した電気接続箱では、バスバーを主たる回路材とした場合と比較して、多層プリント基板により信号回路等の小電流回路を高密度に設けることができると共に、前記バスバーによる大電流回路も多層プリント基板上に設けているため、多層プリント基板を主たる回路材とすることができ、回路材の簡素化および小型化を図ることができ、その結果、電気接続箱を小型化および軽量化することができる。

前述したように、本発明によれば、多層プリント基板に設けた貫通孔に充填した半田によりバスバーを多層プリント基板の表面に固着することができると共に、各層の銅箔パターンとバスバーとを導通させることができ、銅箔パターンに導通したバスバーでは銅箔パターンよりも大電流を通電することができる。このように大電流が必要な部分をバスバーにより構成しているため、銅箔パターンの幅を大きくする必要がなく、回路の配索密度が低下して多層プリント基板全体が大型化してしまうことがない。
特に、前記多層プリント基板の層間接続部分が電源回路の分岐部を形成する場合、該分岐部の上流側では大電流の通電が必要となるが、この大電流が必要な上流側の回路を前記バスバーで構成することができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１および図２は本発明の第１実施形態を示し、回路材１０は車載用の電気接続箱２０に収容するものであり、回路材１０の表面にはリレーやヒューズ等の電子部品Ｐが実装される。

前記回路材１０を構成する多層プリント基板１１は、図２に示すように、絶縁層１３
と銅箔パターン１４を交互に積層しており、本実施形態では４層の銅箔パターン１４の間に３層の絶縁層１３を配置している。
なお、銅箔パターン１４の層数は４層に限らず、３層以上であればよい。

前記銅箔パターン１４のランド部および絶縁層１３に貫通孔を設け、これら貫通孔を全て連通させて１つの貫通孔１６としている。

前記貫通孔１６にはメッキ１７を施しており、貫通孔１６の内周面に露出した銅箔パターン１４と該メッキ１７とを導通させている。

貫通孔１６の図２中の下端側の一端開口を、最下層の銅箔パターン１４Ａに重ねるバスバー１８で閉鎖している。該バスバー１８は貫通孔１６を設けたランド部に連続する銅箔パターン１４の形状に沿わせると共に該銅箔パターン１４の幅以下としている。
前記貫通孔１６には先端開口より半田１９を充填して、該半田１９でバスバー１８を多層プリント基板１１に固着し、それによりバスバー１８を銅箔パターン１４Ａとも固定している。

前記回路材１０の作製手順は、多層プリント基板１１の貫通孔１６にメッキ１７を施し、最下層の銅箔パターン１４にバスバー１８を重ねて貫通孔１６を閉鎖した状態でセットする。
この状態で、貫通孔１６に先端開口から半田１９を充填する。
半田１９はバスバー１８の貫通孔１６に面した閉鎖部１８ａに固着すると共にメッキした貫通孔１６の内周面に固着する。
これにより、バスバー１８と多層プリント基板１１とが半田１９を介して固定されると共に、半田１９およびメッキ１７を介してバスバー１８と各層の銅箔パターン１４とが電気接続される。
なお、バスバー１８と最下層の銅箔パターン１４Ａとは予め半田で固着しておいてもよい。

本実施形態では、銅箔パターン１４を厚さ１０５μｍ、幅１０ｍｍとし、バスバー１８を０．６４ｍｍ、幅９ｍｍとして、銅箔パターン１４Ａとバスバー１８を重ね合わせた部分では回路幅１ｍｍあたりの許容電流値を２０Ａ、銅箔パターン１４単体の部分では回路幅１ｍｍあたりの許容電流値を６Ａとしている。
また、半田１９は、熱伝導率は６６．６Ｗ/ｍ・Ｋの鉛フリー半田からなり、接着剤等に比べるとはるかに熱伝導率が高いものを用いている。

前記構成からなる回路材１０では、多層プリント基板１１に設けた貫通孔１６のメッキ１７および貫通孔１６に充填した半田１９により、各層の銅箔パターン１４とバスバー１８とを導通させることができ、該バスバー１８により回路材１０に部分的に大電流回路部を形成することができる。このように大電流が必要な部分をバスバー１８により構成しているため、銅箔パターン１４の幅を大きくする必要がなく、回路の配索密度が低下して多層プリント基板１１全体が大型化してしまうことがない。
また、多層プリント基板１１の各層の銅箔パターン１４を層間接続した部分は回路の分岐部となるが、この層間接続部分に半田１９およびメッキ１７を介してバスバー１８を接続しているため、大電流が必要な分岐部の上流側をバスバー１８により容易に形成することができる。
さらに、多層プリント基板１１の表面に配置したバスバー１８により、銅箔パターン１４のみを配索した場合と比較して放熱性を高めることもできる。

図３に第２実施形態を示す。
第２実施形態では、最外層の銅箔パターン１４Ａに重ね合わせた前記バスバー１８は、隙間Ｓをあけて配置した銅箔パターン１４Ａ−１、１４Ａ−２上に夫々重ねる分割バスバー１８Ａ、１８Ｂとしている。これら分割バスバー１８Ａ、１８Ｂの対向する分割端はそれぞれ折り曲げ加工して圧接端子１８ｂを立設している。
前記圧接端子１８ｂ、１８ｂの間にジャンパー線ｗを架け渡し、該ジャンパー線ｗの両端を前記圧接端子１８ｂ、１８ｂに圧接接続している。
上記ジャンパー線ｗは多層プリント基板１１の表面から離れて位置するため、分割バスバー１８Ａ、１８Ｂ間の隙間Ｓの多層プリント基板１１の表面には、他のバスバー１８Ｃをジャンパー線ｗと非接触で配置している。
なお、前記隙間Ｓに配置する導体は電線でもよいし、銅箔パターン１４でもよい。

図４（Ａ）に第３実施形態を示す。
第３実施形態では、バスバー１８を４つの回路の接続用導体として用いている。
該バスバー１８は所要の銅箔パターン１４Ａに重ねて配置するパターン部１８ｃの先端に四角形状の集中接続部１８ｄを設け、該集中接続部１８ｄに他の銅箔パターン１４Ｂ〜１４Ｄの端部に重ねて接続している。
前記バスバー１８と銅箔パターン１４Ａ〜１４Ｂの接続形態は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

前記構成とすると、バスバー１８のパターン部１８ｃを重ねた銅箔パターン１４Ａの許容電流値を増大させると共に、該銅箔パターン１４Ａを他のバスバーを重ねていない銅箔パターン１４Ｂ〜１４Ｄと接続させることができる。

図４（Ｂ）（Ｃ）は第３実施形態の変形例を示し、図４（Ｂ）に示すように、バスバー１８の集中接続部１８ｄをＬ形状として銅箔パターン１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃのみを接続している。
図４（Ｃ）では、バスバー１８は、２つの銅箔パターン１４Ａと１４Ｂ、１４Ｃと１４Ｄをそれぞれ接続できる形状としている。
このように、バスバー１８の集中接続部１８ｄの形状を変えることにより接続回路を任意に変更することができる。

図５に本発明の第４実施形態を示す。
第４実施形態では、バスバー１８にも貫通孔１８ｅを設け、該貫通孔１８ｅを多層プリント基板１１に設ける貫通孔１６と連通させている。この連通させた貫通孔１６と１８ｅとに導電性金属ピン２１を貫通させている。
前記導電性金属ピン２１を貫通させた状態で、連通した貫通孔１６、１８ｅの内周面と導電性金属ピン２１の外周面の間に半田１９を充填している。
これにより、半田１９によりバスバー１８と多層プリント基板１１とを固着すると共に、バスバー１８と各層の銅箔パターン１４とを半田１９と導電性金属ピン２１とを介して電気接続している。

前記構成によっても、第１実施形態と同様、各銅箔パターン１４を層間接続することができると共に、バスバー１８により大電流回路を形成することができる。
また、本実施形態では、多層プリント基板１１の貫通孔１６とバスバー１８の貫通孔１８ｅに導電性金属ピン２１を貫通させて、半田１９を充填する前に多層プリント基板１１にバスバー１８を位置決めすることができ、半田１９の充填作業を容易にすることができる。
なお、他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の第１実施形態の回路材を収容する電気接続箱の分解斜視図である。第１実施形態の回路材の要部拡大断面図である。第２実施形態を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。（Ａ）は第３実施形態を示す概略平面図、（Ｂ）（Ｃ）は第３実施形態の変形例を示す概略平面図である。第４実施形態の回路材の要部拡大断面図である。従来例を示す図面である。

符号の説明

１０回路材
１１多層プリント基板
１４（１４Ａ〜１４Ｄ）銅箔パターン
１６貫通孔
１７メッキ
１８バスバー
１８Ａ、１８Ｂ分割バスバー
１８ａ閉鎖部
１８ｂ圧接端子
１８ｃパターン部
１８ｄ集中接続部
１８ｅ貫通孔
１９半田
２０電気接続箱
２１導電性金属ピン

Claims

車載用の電気接続箱に収容する回路材であって、
多層プリント基板の銅箔パターンを層間接続するための貫通孔を設け、該多層プリント基板の最外層の銅箔パターンの表面の少なくとも一部にバスバーを配置し、該バスバーの一部は前記貫通孔の開口表面に位置し、
前記貫通孔に充填する半田で、前記バスバーと前記多層プリント基板とを固着していると共に、前記バスバーと前記多層プリント基板の内外層の銅箔パターンを電気接続していることを特徴とする電気接続箱に収容する回路材。
前記貫通孔の一端開口は前記バスバーで閉鎖し、該貫通孔の他端開口から充填している半田を前記バスバーの閉鎖部に固着している請求項１に記載の電気接続箱に収容する回路材。
前記バスバーに前記多層プリント基板に設けた貫通孔の一端開口と連通する貫通孔を設け、これら連通させた貫通孔に導電性金属ピンを貫通させ、該導電性金属ピンと貫通孔の内周面に充填する半田を介して、導電性金属ピンとバスバーと各層の銅箔パターンを接続している請求項１に記載の電気接続箱に収容する回路材。
前記多層プリント基板の表面の異なる回路の銅箔パターン上に１枚の前記バスバーを配置して固着し、該バスバーで銅箔パターンの回路接続している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電気接続箱を収容する回路材。
前記バスバーを分割バスバーから構成し、該分割バスバーを前記多層プリント基板の表面の異なる回路の銅箔パターン上に配置して夫々接続し、該分割バスバーの分割端に端子を突設し、これら端子間をジャンパー線で接続し、かつ、
前記ジャンパー線と前記多層プリント基板の表面との間に、別のバスバーあるいは電線を配置している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電気接続箱に収容する回路材。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回路材を収容している車載用の電気接続箱。