JP2008091718A - 電気接続箱に収容する回路材 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板の銅箔パターンのうち許容電流量を増加する必要がある部分に、半田層を塗布して許容電流量を増大させると共に、銅箔パターンの設計自由度を高める。
【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、プリント基板の分離された複数の銅箔パターンの表面に、該銅箔パターンの幅以下で所要の厚さとした半田層を備え、これら分離された銅箔パターン上の半田層の間に架け渡すバスバーを備え、該バスバーは前記半田層との接触部が半田固着されている。
【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プリント基板を用い、プリント基板の導体を銅箔パターンに影響を与えることなく、許容電流量を増大させると共に、銅箔パターンの設計自由度を高めるものである。

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おり、該銅箔パターンの回路幅１ｍｍあたりの許容電流値は６Ａとなる。
しかしながら、プリント基板にリレー等を実装する場合、大電流が必要となり、その場合は、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、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問題がある。また、銅箔パターンの厚さを１０５μｍ以上とすると、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あたりの許容電流値を高くし、大電流回路部とすることが望まれている。

また、特開昭６３−２７１９９６号公報（特許文献１）の大電流用プリント基板では、図８に示すように、プリント基板１の銅箔部１ａのうち大電流を通過させる銅箔部に大電流用導体となるショートバスバー２をバーリング加工により添着し、該バーリング加工部２ａに電気部品３をボルトとナットを用いてネジ止めして電気接続する構成が開示されている。

しかしながら、前記構成とすると、ショートバスバー２は電気部品３を取り付ける位置にしか設けることができず、かつ、ショートバスバーにはバーリング加工が必須とされる。 また、ショートバスバー２とプリント基板１の銅箔部１ａとは電気部品３と接続するネジ止め部分では強固に固着されるが、他の離れた部分ではショートバスバー２は銅箔部１ａに完全に接合されていない恐れもあり、また、外力によりネジ止め部分が緩むとショートバスバー２がプリント基板１から外れてしまう恐れもあり、電気接続信頼性が低い問題がある。

特開昭６３−２７１９９６号公報

本発明は、プリント基板の銅箔パターンのうち許容電流量を増加する必要がある部分に、前記問題が発生することなく、半田層を塗布して許容電流量を増大させると共に、銅箔パターンの設計自由度を高めることを課題としている。

前記課題を解決するために、第１の発明として、車載用の電気接続箱に収容する回路材であって、
プリント基板の分離された複数の銅箔パターンの表面に、該銅箔パターンの幅以下で所要の厚さとした半田層を備え、これら分離された銅箔パターン上の半田層の間に架け渡すバスバーを備え、該バスバーは前記半田層との接触部が半田固着され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。

本発明では、プリント基板の銅箔パターン上に半田を塗布しており、具体的には、銅箔パターンの表面にクリーム状の半田（以下、クリーム半田と略称する）を印刷して形成している。
半田層の塗布部分での許容電流量は、半田層の通電量も加わり、銅箔パターン、半田層の導体の合計通電量とすることができ、許容電流量値を大幅にアップすることができる。その結果、銅箔パターンの幅を広げる必要はなく、銅箔パターンの回路パターンに影響を及ぼさず、かつ、銅箔パターンの厚さを大とする必要がないため、作業工程も増加させない。このようにすると、特許文献１のように電気部品の取付位置に限定されず、任意の位置で部分的に銅箔パターン上に半田を塗布することができる。さらに、銅箔パターン上に直接クリーム半田を塗布して半田層を形成しているため、電気接続信頼性も高い。

また、本発明では、半田層を備えている銅箔パターン間を、バスバーを架け渡して両端部で半田層と半田接続し、回路を形成している。バスバーの半田層への接続は、フロー半田付け法で溶融半田をバスバー両端部に噴流しても良いし、コテ半田付け法でもよい。
前記構成とすると、銅箔パターン上の半田層同士を任意の位置で接続することができると共に、バスバーの長さを調整することで離れた銅箔パターン間でも接続することができるため、銅箔パターンの設計自由度を高めることができる。

さらに、所定の銅箔パターンを印刷した後でも、バスバーを半田層に半田接続するだけで任意の位置で銅箔パターン間を接続することができるため、設計変更があった場合にも既存のプリント基板を用いることができる。
さらにまた、半田層を形成しているクリーム半田は放熱性が高いため、プリント基板の過熱を防ぐことができ、プリント基板上に実装している電子部品の不具合を防止することができる。
銅箔パターンの熱伝導率は３９８Ｗ/(ｍ・Ｋ)である一方、半田層の熱伝導率は６６．６Ｗ/(ｍ・Ｋ)であるため、熱伝導率が半田層の熱伝導率の約６倍となり、銅箔パターンの厚さの約６倍のはんだ層であれば銅と同等の熱伝導率が得ることができるため、はんだ層の厚さは銅箔パターンの約６倍であることが好ましい。

第２の発明として、車載用の電気接続箱に収容する回路材であって、
プリント基板の分離された複数の銅箔パターンの表面に、該銅箔パターンの幅以下で所要の厚さとした半田層を備え、該半田層とプリント基板の貫通穴に挿入固着された圧接端子材が半田層より突出され、前記分離された銅箔パターン上の半田層から突出した前記圧接端子間にジャンパー線の両端を圧接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。

第２の発明は、半田層を備える銅箔パターンをジャンパー線で接続している点で第１の発明と相違させている。
第２の発明においても、第１の発明と同様に、大電流が必要な部分の銅箔パターンに半田層を形成することで、銅箔パターンの幅を増大させることなく部分的に許容電流量を増大させることができるため、回路の配索効率を低下させることなく、プリント基板を小型化することができる。また、ジャンパー線の長さを調整することで、離れた銅箔パターン上の半田層間を接続することができるため、銅箔パターンの設計自由度を高めることができる。

前記バスバーあるいはジャンパー線で接続される銅箔パターンの間に他の銅箔パターンが配置され、該銅箔パターンと前記バスバーあるいはジャンパー線とは非接触とされているのが好ましい。
このように、バスバーあるいはジャンパー線で接続される銅箔パターンの間に配置された銅箔パターンに影響を与えることなく、半田層を備える銅箔パターン間を接続しており、銅箔パターンを高密度に配索している。

第３の発明として、車載用の電気接続箱に収容する回路材であって、
プリント基板の分離された複数の銅箔パターンの表面に、該銅箔パターンの幅以下で所要の厚さとした半田層を備え、これら分離された銅箔パターン上の半田層の間に中間半田層を連続させて設け、該中間半田層が接触するプリント基板の表面には銅箔パターンが設けられていない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。

前記構成とすると、回路の設計変更があった場合でも、半田層が形成されている銅箔パターンの任意の位置に中間半田層を設けて、該銅箔パターン間を接続することができるため、既存のプリント基板を用いることができる。
本発明は、銅箔パターンを印刷した後の回路変更にも対応することができるため、選択的に回路を形成するオプション回路にも適用することができる。

前述したように、本発明によれば、プリント基板を用いた場合に大電流回路を設けることが困難であった課題を、銅箔パターン上に半田層を形成して、銅箔パターンと半田層との合計通電量を有する大電流回路を設けることで解決している。
このように、プリント基板の銅箔パターンの幅を大きくさせることなく部分的に許容電流量を増大させることができるため、回路の配索効率を低下させることなく、プリント基板を小型化することができる。
また、バスバーあるいはジャンパー線で半田層を任意の位置で接続することができると共に、バスバーあるいはジャンパー線の長さを調整することで離れた銅箔パターン上の半田層間を接続することができるため、銅箔パターンの設計自由度を高めることができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は本発明の回路材１０の第１実施形態を示し、該回路材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表面にはリレーやヒューズ等の電子部品Ｐを実装している。

回路材１０は、図２および図３に示すように、プリント基板上に印刷している銅箔パターン１２と、銅箔パターン１２表面に半田層１３を備える大電流回路部１４および電源回路部１６と、大電流回路部１４と電源回路部１６の間を架け渡しているバスバー１５とを備えている。

前記大電流回路部１４および電源回路部１６の許容電流値は銅箔パターン１２と半田層１３の許容電流値の合計からなる。
本実施形態では、厚さ約１０５μｍ、幅１０ｍｍの銅箔パターン１２に対して、厚さ０．７ｍｍ、幅９ｍｍの半田層１３を設けている。銅箔パターン１２の熱伝導率は３９８Ｗ/(ｍ・Ｋ)である一方、半田層１３の熱伝導率は６６．６Ｗ/(ｍ・Ｋ)であるため、半田層１３の厚さを銅箔パターン１２の厚さの約６倍としている。

前記プリント基板１１は、絶縁基板の上面に銅箔パターン１２を設けており、該銅箔パターン１２は、大電流回路部１４となる銅箔パターン１２−１と、電源回路部１６となる銅箔パターン１２−２と、大電流回路部１４および電源回路部１６の間に配置している他の銅箔パターン１２−３とを備えている。それぞれの銅箔パターン１２−１〜１２−３は分離しており、前記銅箔パターン１２−３とバスバー１５とは非接触としている。

前記半田層１３は、大電流回路部１４および電源回路部１６とする銅箔パターン１２−１、１２−２の表面に、銅箔パターン１２−１、１２−２の幅以下でクリーム半田を所要の厚さで塗布している。具体的には、大電流回路部１４および電源回路部１６とする銅箔パターン１２の部分を切り抜いたメタルマスクをプリント基板１１の表面に被せ、クリーム半田を大電流回路部１４とする銅箔パターン１２−１、１２−２全面に塗布している。クリーム半田は鉛フリー半田からなり、熱伝導率が高いものを用いている。

前記バスバー１５は、導電性金属板を打ち抜き加工して形成しており、電源回路部１６および大電流回路部１４の半田層１３の間に架け渡し、バスバー１５の半田層１３との接触部１５ａを溶融半田１７で固着している。バスバー１５の長さは電源回路部１６と大電流回路部１４の半田層１３を架け渡すことが可能な長さとし、隣接する銅箔パターンにはみ出さない長さとしている。

前記電源回路部１６の両端には、電源入力部と電源出力部の端子１６ａ、１６ａを挿通する端子挿通孔１６ｂ、１６ｂを半田層１３とプリント基板１１を連通させて設けており、該端子挿通孔１６ｂ、１６ｂに端子１６ａ、１６ａを挿入してプリント基板１１表面から該端子１６ａ、１６ａを突出させている。

次に、本実施形態の回路材１０の作成手順を説明する。
まず、大電流回路部１４および電源回路部１６を形成する銅箔パターン１２−１、１２−２の表面にクリーム半田を塗布する。該クリーム半田は固化して半田層１３を形成する。ついで、大電流回路部１４および電源回路部１６の半田層１３の間に、銅箔パターン１２−３には接触させずにバスバー１５を架け渡して配置する。フロー半田付け法により該バスバー１５の両端部１５ａに溶融半田１７を墳流し、大電流回路部１４および電源回路部１６の半田層１３とバスバー１５の両端部１５ａとを半田接続する。

前記の手順で製造された回路材１０は、半田層１３が通電量の増大に寄与する。即ち、銅箔パターン１２−１、１２−２上に半田層１３を一体的に設けた大電流回路部１４および電源回路部１６の通電量は、銅箔パターン１２の通電量と半田層１３の通電量の合計通電量となり、回路幅１ｍｍあたりでの許容電流値は銅箔パターン１２のみと比較し、約２倍となる。

このように、銅箔パターン１２−１、１２−２の幅を広げることなく許容通電量を増加させ、しかも、半田層１３は銅箔パターン１２−１、１２−２よりはみ出さないようにすると共に、隣接する銅箔パターン１２の回路と導通させない構成としている。よって、大電流回路を備えたプリント基板１１を、銅箔パターン１２の回路密度を低下させることなく形成でき、プリント基板１１の大型化を抑制できる。さらに、バスバー１５を銅箔パターン１２−３に接触させることなく配置しているので、銅箔パターン１２−１、１２−２の間のプリント基板１１表面も有効に利用することができ、回路の配索密度を高めることができる。

また、銅箔パターン１２上の半田層１３同士を任意の位置で接続することができると共に、バスバー１５の長さを調整することで離れている半田層１３同士も接続することができ、銅箔パターン１２の設計自由度を高めることができる。
さらに、バスバー１５を半田層１３に半田接続するだけで、任意の位置で銅箔パターン１２の間を接続することができるため、設計変更があった場合にも、既存のプリント基板を用いることができる。

図４および図５は本発明の第２実施形態を示す。
本実施形態の回路材３０は、大電流回路部１４および電源回路部１６の半田層１３の間をジャンパー線３１で接続している構成を第１実施形態と相違させている。
回路材３０は、プリント基板１１上の銅箔パターン１２と、銅箔パターン１２表面に半田層１３を備えている大電流回路部１４および電源回路部１６と、大電流回路部１４および電源回路部１６の半田層１３から突出した圧接端子３２と、圧接端子３２間に両端部３１ａを接続しているジャンパー線３１とを備える。

前記圧接端子３２は、先端部が音叉状である圧接部３２ａを備えており、圧接部３２ａを備える先端を大電流回路部１４および電源回路部１６の半田層１３から突出させている。該圧接端子３２は、半田層１３とプリント基板１１を連通する貫通孔３３に挿入して溶融半田３４で固着しており、圧接部３２ａでジャンパー線３１の両端部３１ａを圧接固定している。

次に、本実施形態の回路材１０の作成手順を説明する。
まず、大電流回路部１４および電源回路部１６とする銅箔パターン１２の表面にクリーム半田を塗布する。該クリーム半田は固化して半田層１３を形成する。ついで、プリント基板１１と半田層１３の貫通孔３３に圧接端子３２を挿入し、フロー半田付け法で溶融半田３４を貫通孔３３に充填させ、プリント基板１１と半田層１３に圧接端子３２を固着する。その後、圧接端子３２の圧接部３２ａにジャンパー線３１の両端部３１ａを圧接固定し、大電流回路部１４と電源回路部１６の銅箔パターン１２−１、１２−２間を接続する。
なお、他の構成および作用効果は第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

図６および図７は本発明の第３実施形態を示す。
本実施形態の回路材４０は、大電流回路部１４および電源回路部１６の銅箔パターン１２−１、１２−２の半田層１３の間に中間半田層４１を連続させて設けており、該中間半田層４１が接触するプリント基板１１に銅箔パターン１２を設けていない構成を第１実施形態と相違させている。
中間半田層４１は、フロー半田付け方法によって、溶融半田４２を噴流して形成し、大電流回路部１４および電源回路部１６の半田層１３を半田接続している。

本実施形態では、大電流回路部１４および電源回路部１６の銅箔パターン１２−１、１２−２の半田層１３の間に銅箔パターン１２を設けていない場合に適用し、中間半田層４１を形成するだけで、任意の位置で半田層１３を備えている銅箔パターン１２の間を接続することができるため、銅箔パターン１２の設計自由度を高めることができる。
また、回路の設計変更があった場合でも、半田層１３が形成されている銅箔パターン１２−１、１２−２の任意の位置に中間半田層４１を設けて、該銅箔パターン１３間を接続することができるため、既存のプリント基板を用いることができる。
なお、他の構成は第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実施形態の回路材を示す斜視図である。 図２のＡ―Ａ線断面図の要部を拡大した図である。 第２実施形態の回路材を示す斜視図である。 （Ａ）は図４のＢ―Ｂ線断面図の要部を拡大した図であり、（Ｂ）は図４のＣ―Ｃ線断面図の要部を拡大した図である。 第３実施形態の回路材を示す斜視図である。 図６のＤ―Ｄ線断面図の要部を拡大した図である。 従来例を示す図である。

符号の説明

１０ 回路材
１１ プリント基板
１２ 銅箔パターン
１３ 半田層
１４ 大電流回路部
１５ バスバー
１６ 電源回路部
２０ 電気接続箱
３１ ジャンパー線
３２ 圧接端子
３３ 貫通穴
４１ 中間半田層

Claims (4)

1. 車載用の電気接続箱に収容する回路材であって、
   プリント基板の分離された複数の銅箔パターンの表面に、該銅箔パターンの幅以下で所要の厚さとした半田層を備え、これら分離された銅箔パターン上の半田層の間に架け渡すバスバーを備え、該バスバーは前記半田層との接触部が半田固着されていることを特徴とする電気接続箱に収容する回路材。
2. 車載用の電気接続箱に収容する回路材であって、
   プリント基板の分離された複数の銅箔パターンの表面に、該銅箔パターンの幅以下で所要の厚さとした半田層を備え、該半田層とプリント基板の貫通穴に挿入固着された圧接端子が半田層より突出され、前記分離された銅箔パターン上の半田層から突出した前記圧接端子間にジャンパー線の両端を圧接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。
3. 前記バスバーあるいはジャンパー線で接続される銅箔パターンの間に他の銅箔パターンが配置され、該銅箔パターンと前記バスバーあるいはジャンパー線とは非接触とされている請求項１または請求項２に記載の電気接続箱に収容する回路材。
4. 車載用の電気接続箱に収容する回路材であって、
   プリント基板の分離された複数の銅箔パターンの表面に、該銅箔パターンの幅以下で所要の厚さとした半田層を備え、これら分離された銅箔パターン上の半田層の間に中間半田層を連続させて設け、該中間半田層が接触するプリント基板の表面には銅箔パターンが設けられていないことを特徴とする電気接続箱に収容する回路材。

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