JP2008154428A - 回路構成体 - Google Patents

Abstract

【課題】静電気等によりいずれかの導電路の電位が異常上昇した場合であっても、効果的に電荷を逃がしうる構成を、より小型構成で実現する。
【解決手段】回路構成体１は、絶縁層３０と、導電層（導電パターン２０及びバスバー４０）とを備えている。導電層は、第１の導電路と、第１の導電路と離間して配置された第２の導電路とを備え、絶縁層３０に積層される構成をなしている。さらに、絶縁層３０には空隙部３１が設けられている。第１の導電路及び第２の導電路はこの空隙部３１の孔内に面するように形成されており、これにより、第１の導電路から第２の導電路への放電が可能となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路構成体に関する。

従来より、自動車用電気部品の分野において、各種回路構成体が提供されている。例えば、特許文献１では、その一例として、電源から供給される電力を複数の電気的負荷に分配する配電回路を構成する回路構成体が提供されている。
特開２００３−１６４０３９公報

ところで、上記のような回路構成体は、静電気等による異常電位という問題を抱えている。例えば、回路構成体のいずれかの導電路に異常電位が発生しやすい場合や、異常電位によって不具合を生じる素子などが接続される場合など、異常電位対策を講じる必要がある。このような異常電位対策としては、対象とする導電路に高電圧吸収素子などを接続する方法が考えられるが、構造面やコスト面などの理由によりそのような素子を接続できない場合もある。

また、異常電位が生じた場合に、回路基板の一方面に隣接する開放空間を利用して電荷を逃がす方法も考えられるが、そのような対策をとりにくい場合（例えば電荷を逃がすべき面がシール材やポッティング材などによって覆われる場合等）やそのような対策によってデメリットが生じる場合もあるため、開放空間を利用せずとも電荷を逃がしうる構成が望まれる。

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、静電気等によりいずれかの導電路の電位が異常上昇した場合であっても、効果的に電荷を逃がしうる構成を、より小型構成で実現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、
絶縁層と、
前記絶縁層に積層される第１の導電路と、
前記絶縁層に積層され、前記第１の導電路と離間して配置される第２の導電路と、
前記絶縁層において有底孔又は貫通孔として形成され、かつ前記第１の導電路及び前記第２の導電路がその孔内に面するように形成されることで、前記第１の導電路から前記第２の導電路への放電を可能とする空隙部と、
を備えている。
本発明によれば、静電気等により第１の導電路の電位が異常上昇した場合であっても、空隙部を利用した放電により第２の導電路へ電荷を逃がすことができるようになる。従って、第１の導電路に接続される部品に異常電圧が印加されることを効果的に防止できる。

上記構成において、
前記空隙部を貫通孔からなる構成とし、
前記第１の導電路及び前記第２の導電路のいずれか一方を、前記絶縁層の一方側の面に配された導電パターンからなる構成とし、他方を、前記絶縁層の他方側の面に配されたバスバーからなる構成とすることができる。
このようにすれば、導電パターン又はバスバーからなる第１の導電路にて生じた異常電位を他種の第２の導電路にて吸収できることとなる。

上記構成において、
前記バスバーの端部を、前記貫通孔内に面する形態で配置するようにしてもよい。
このように貫通孔内に面する位置にバスバー端部を配するようにすれば、貫通孔内で放電が生じやすくなるため、第１の導電路の電荷をより良好に除去でき、第１の導電路に接続される部品をより好適に保護することができる。

上記構成において、
前記第１の導電路を、前記絶縁層の一方側の面に配された第１の導電パターンによって構成し、
前記第２の導電路を、前記一方側の面において前記第１の導電パターンとは離間して配された第２の導電パターンによって構成してもよい。
このようにすれば、第１の導電パターンによって生じた異常電位を、第２の導電パターンによって吸収できるため、部品保護を効果的に実現しつつ全体的にコンパクト化を図ることができる。

上記構成において、
前記第１の導電路を、当該回路構成体を介して電源から電力を供給するモータ、ホーン、ランプ等の車両用負荷に接続される構成としてもよい。
このようにすれば、異常電位が懸念される車両用負荷への導電路において、効果的に電荷を逃がすことができる。

上記構成において、前記第２の導電路を、接地ラインとしてもよい。
このようにすれば、第１の導電路から第２の導電路へ放電を生じさせやすく、また、高電位による影響の少ない接地ラインによって第２の導電路が構成されるため、第２の導電路側での不具合も生じにくくなる。

上記構成において、前記第２の導電路を、当該回路構成体に電力を供給する電源に接続される構成とすることができる。
このようにすれば、第１の導電路に異常電位が生じた場合、高電位による影響の少ない電源側へ電荷を逃がすことによって異常電位を抑えることができるようになる。

上記構成において、
前記第２の導電路に、高電圧抑制素子が接続される構成としてもよい。
このようにすれば、放電後における第２の導電路の電位上昇を効果的に抑えることができ、第２の導電路側での電位の安定化を図ることができるようになる。

上記構成において、
前記絶縁層と、１又は複数の前記導電層とを備えて回路基板を構成し、
当該回路基板の一方の基板面側を、防水樹脂層によって被覆するようにしてもよい。
このように回路基板の一方の基板面側を防水樹脂層によって被覆すると、回路基板を効果的に保護できる一方で、第１の導電路に生じた異常電圧を外部へ逃がしにくくなる。
しかしながら、上記構成によれば、回路基板の内部に形成された空隙部を介して第２の導電路側に放電を生じさせ、異常電位を効果的に吸収することができる。

上記構成において、
前記回路基板における前記防水樹脂層とは反対側の基板面に放熱板を接着するようにしてもよい。
このように、防水樹脂層とは反対側の基板面に放熱板を接着すると、回路基板の温度上昇を効果的に抑えることができる。しかしながら、回路基板の両面が覆われてしまうため、異常電位を外部に逃がしにくくなり、その対策が懸念される。
このような問題に対して、上記構成によれば、回路基板の内部に形成された空隙部を介して第２の導電路側に放電を生じさせ、異常電位を効果的に吸収することができる。

本発明によれば、静電気等により第１の導電路の電位が異常上昇した場合であっても、空隙部を利用した放電により第２の導電路へ電荷を逃がすことができるようになる。従って、第１の導電路に接続される部品に異常電圧が印加されることを効果的に防止できる。

＜実施形態１＞
本発明に係る回路構成体の実施形態１について図面を参照して説明する。
１．全体構成
ここに示す実施形態は、共通の電源から複数の車載機器に電力を分配する配電回路を構成する回路構成体１に本発明を適用したものであるが、本発明はこれに限らず、各種回路を構成する回路ユニットについて広く適用し得るものである。なお、本実施形態の回路構成体１の下方には放熱板６０が取り付けられており、これら回路構成体１及び放熱板６０を図示しないケースで囲むことで電気接続箱が構成されるようになっている。

図１に示すように、回路構成体１は、樹脂材料からなる基板１０と、この基板１０に絶縁層３０を介して接合されるバスバー４０とを備えた回路基板２を有し、この回路基板２において、基板１０の一方側の面１１のほぼ全体がポッティング材３（ポッティング材３は防水樹脂層の一例に相当する）によって覆われている。なお、基板１０の板面には図示しないレジスト層が設けられているが、図１ではこのレジスト層を省略して示している。

基板１０におけるポッティング材３によって被覆される側の面１１には、図示しない実装部品が実装されている。実装部品としては、リレースイッチ素子のほか、ＦＥＴ等の半導体素子や、抵抗素子その他の各種電気部品を用いることができる。

基板１０におけるポッティング材３とは反対側（バスバー４０側）の面１２には、複数のパターンからなる導電パターン２０が形成されている。図１では、導電パターン２０の一部を構成するパターン２１，２２，２３を図示している。このうち、パターン２１，２３が本実施形態での第１の導電路に相当しており、バスバー４２及びパターン２２が本実施形態での第２の導電路に相当している。なお、これらについては後に詳述する。

基板１０の他方側（ポッティング材３とは反対側）の面１２は、絶縁層３０を介してバスバー４０に接続されている。この絶縁層３０は、絶縁性材料からなるシート状の接着媒体（接着シート）として構成されると共に、基板１０の面１２とバスバー４０との間に介在してこれらを互いに接合する構成をなしている。

バスバー４０における絶縁層３０とは反対側の面には、接着剤５０を介して放熱板６０が接合されている。この放熱板６０は、例えば、アルミニウム合金等の熱伝導性に優れた金属板により構成され、上記接着剤５０によってバスバーに４０に接続されており、他方側の面が図示しないケースに支持されている。なお、バスバー４０は、接着剤５０の存在により放熱板６０との絶縁が図られている。

回路構成体１を収容するケース（図示略）は、例えば合成樹脂等の絶縁材料によって構成されており、図１に示す回路構成体１の周りを囲む箱状形態をなしている。

２．空隙部等の構成
次に、本願発明の特徴の１つである空隙部３１について説明する。
本実施形態では、第１の導電路に相当するパターン２１が、当該パターン２１に対応する第２の導電路（即ち、パターン２２）と離間して配置されている。また、別の第１の導電路に相当するパターン２３は、当該パターン２３に対応する第２の導電路（即ちバスバー４２）と離間して配置されている。

さらに、絶縁層３０には、貫通孔として構成される空隙部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが設けられている。パターン２１及びパターン２２は、空隙部３１Ｃの孔内に面するように形成されており、これにより、空隙部３１Ｃの内部空間を介してパターン２１からパターン２２への放電を可能としている（空隙部３１Ｃ内の矢印参照：図１）。即ち、絶縁層３０の一方側の面１２に配された第１の導電パターン（パターン２１）によって第１の導電路が構成され、この一方側の面１２において第１の導電パターン（パターン２１）とは離間して配された第２の導電パターン（パターン２２）によって第２の導電路が構成されている。

また、パターン２３及びバスバー４２は、空隙部３１Ａ，３１Ｂに面するように形成されており、これにより空隙部３１Ａ，３１Ｂの内部空間を介してパターン２３からバスバー４２への放電を可能としている（空隙部３１Ａ，３１Ｂ内の矢印参照：図１）。なお、図１の例では、バスバー４２の端部４２Ａが貫通孔（空隙部３１Ａ）内に面する形態で配置されている。

第１の導電路に相当するパターン２１或いはパターン２３には、当該回路構成体１を介して電源から電力を供給するモータ、ホーン、ランプ等の車両用負荷を接続することができる。図３はその一例を示すものであり、第１の導電路、第２の導電路に関連する部分の回路構成を概略的に示している。図３では、第１の導電路に相当するパターン２１のラインがコネクタ６８，６９を介して外部の車両用負荷６３に接続され、第２の導電路に相当するパターン２２のラインが接地ラインとされている。

なお、車両用負荷６３は、当該回路構成体１を介して電源から電力を供給するモータ、ホーン、ランプなどからなる高インピーダンス負荷であり、異常電位が生じたとしても負荷側に電荷を逃がしにくい構成となっている。このような構成の場合、パターン２１に静電気等による異常電位が発生した場合にパターン２１と電気的に接続される他の部品６５，６７への影響が懸念されるが、空隙部を介してパターン２２へ放電を生じさせることができるようになっているため、放電によって電荷をパターン２２側へ逃がすことができる。なお、図３の例では、回路構成体１に設けられる他の様々なラインや部品を省略して示している。

図３では、パターン２１，２２の例を示したが、パターン２３とバスバー４２によって同様のラインを実現してもよい。即ち、図３のパターン２１の部分をパターン２３に代え、パターン２２の部分をバスバー４２に変えてもよい。

なお、上記説明では、第２の導電路に相当するバスバー４２やパターン２２を接地ラインとした例を示したが、当該回路構成体１に電力を供給する電源に接続されたライン（電源ライン）によって第２の導電路を構成してもよい。例えば、バスバー４２を電源ラインとし、パターン２３から電源ライン側に放電させるようにしてもよい。同様に、パターン２２を電源ラインとし、パターン２１から電源ライン側に放電させるようにしてもよい。

また、図３では、第１の導電路において保護対象となる電気部品６５の接続位置Ｐ１に対して異常電位が発生しやすい側（位置Ｐ１よりも車両用負荷６３側）に第２の導電路を近接させたが、図４のように、保護対象となる電気部品６５の接続位置Ｐ１に対して異常電位が発生しにくい側（位置Ｐ１に対し車両用負荷６３とは反対側）に第２の導電路を近接させてもよい。

以上のように、本実施形態に係る回路構成体１は、絶縁層３０において第１の導電路から第２の導電路への放電を可能とする空隙部３１が設けられているため、静電気等により第１の導電路の電位が異常上昇した場合であっても、空隙部３１を利用した放電により第２の導電路へ電荷を逃がすことができるようになる。従って、第１の導電路に接続される部品に異常電圧が印加されることを効果的に防止できる。

また、パターン２３及びバスバー４２の例では、第１の導電路及び第２の導電路のいずれか一方を、絶縁層の一方側の面に配された導電パターンからなる構成とし、他方を、絶縁層の他方側の面に配されたバスバーからなる構成としている。このようにすれば、導電パターン又はバスバーからなる第１の導電路にて生じた異常電位を他種の第２の導電路にて吸収できることとなる。

また、バスバー４２の端部４２Ａを、空隙部３１Ａ（貫通孔）内に面する形態で配置している。このように貫通孔内に面する位置にバスバー端部４２Ａを配するようにすれば、電界の集中により貫通孔内で放電が生じやすくなるため、第１の導電路の電荷をより良好に除去でき、第１の導電路に接続される部品をより好適に保護することができる。

また、パターン２１，２２の例では、第１の導電路を、絶縁層の一方側の面に配された第１の導電パターンによって構成し、第２の導電路を、一方側の面において第１の導電パターンとは離間して配された第２の導電パターンによって構成している。このようにすれば、第１の導電パターンによって生じた異常電位を、第２の導電パターンによって吸収できるため、部品保護を効果的に実現しつつ全体的にコンパクト化を図ることができる。

また、第１の導電路を、当該回路構成体１を介して電源から電力を供給するモータ、ホーン、ランプ等の車両用負荷に接続される構成としている。このようにすれば、異常電位が懸念される車両用負荷への導電路において、効果的に電荷を逃がすことができる。

また、第２の導電路の例として接地ラインを挙げている。このようにすれば、第１の導電路から第２の導電路へ放電を生じさせやすく、また、高電位による影響の少ない接地ラインによって第２の導電路が構成されるため、第２の導電路側での不具合も生じにくくなる。

また、第２の導電路の例として、当該回路構成体に電力を供給する電源ラインを挙げている。このようにすれば、第１の導電路に異常電位が生じた場合、高電位による影響の少ない電源側へ電荷を逃がすことによって異常電位を抑えることができるようになる。

また、回路基板２の一方の基板面側を、ポッティング材３によって被覆している。このように回路基板２の一方の基板面側をポッティング材３によって被覆すると、回路基板２を効果的に保護できる一方で、第１の導電路に生じた異常電圧を外部へ逃がしにくくなる。しかしながら、上記構成によれば、回路基板２の内部に形成された空隙部３１を介して第２の導電路側に放電を生じさせ、異常電位を効果的に吸収することができる。

さらに、回路基板２におけるポッティング材３とは反対側の基板面に放熱板６０を接着している。このように、ポッティング材３とは反対側の基板面に放熱板６０を接着すると、回路基板２の温度上昇を効果的に抑えることができる。しかしながら、回路基板２の両面が覆われてしまうため、異常電位を外部に逃がしにくくなり、その対策が懸念される。このような問題に対して、上記構成によれば、回路基板２の内部に形成された空隙部３１を介して第２の導電路側に放電を生じさせ、異常電位を効果的に吸収することができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図５ないし図９によって説明する。
図５は、実施形態２の回路構成体１００を概略的に例示する平面図であり、図５では、実施形態１の基板１と同様の基板、ポッティング材３と同様の防水樹脂層は省略して示している。なお、実施形態２は、実施形態１と同様の積層構造をなしており、各層の形状が実施形態１と異なっている。即ち、実施形態１と同様に、図５に示すように、導電パターンに接合するようにシート状の接着媒体からなる絶縁層１３０が設けられており（図５、図７参照）、絶縁層１３０に接合されるようにバスバー１６１〜１６５が設けられている。なお、バスバー１６１〜１６５には、実施形態１と同様の放熱板（放熱板６０：図１参照）が、実施形態１と同様の接着剤（接着剤５０：図１参照）を介して接続されている。

バスバー１６１，１６３は、負荷のインピーダンスが高いバスバーであり、バスバー１６２は、負荷のインピーダンスが低いバスバーである。また、バスバー１６４は、電源に接続される電源バスバーであり、バスバー１６２は、接地されるバスバーである。

図５の例では、パターン１１１、１１５、１１９、１２１、１２３が異常電位が生じやすいライン或いは異常電位を抑制すべきラインであり、本実施形態では、
、これらパターン１１１、１１５、１１９、１２１、１２３が、各種信号を伝送する信号線として構成されている。

これらパターン１１１、１１５、１１９、１２１、１２３は、いずれも第１の導電路に相当しており、これら第１の導電路に対応するように、それぞれ空隙部１３１、１３５、１３９、１４１、１４３が形成されている。

図５の例では、パターン１１１にて異常電位が発生した場合、貫通孔状の空隙部１３１を介して放電を生じさせ、電荷をパターン１１３（接地ラインのパターン）に電荷を逃がすようになっている。また、パターン１１５にて異常電位が発生した場合、貫通孔状の空隙部１３５を介して放電を生じさせ他の信号線（例えば電位上昇による影響が比較的少ない信号線）１１７に電荷を逃がすようになっている。

また、パターン１１９にて異常電位が発生した場合、貫通孔状の空隙部１３９を介して放電を生じさせ電源バスバー１６４に電荷を逃がすように構成されている。また、パターン１２３にて異常電位が生じた場合には、貫通孔状の空隙部１４３を介して放電を生じさせパターン１２５（接地ライン）又はパターン１１３（接地ライン）に電荷を逃がすように構成されている。さらに、パターン１２１にて異常電位が発生した場合には、貫通孔状の空隙部１４１を介して放電を生じさせ、バスバー１６５（接地ラインのバスバー）に電荷を逃がすように構成されている。

また、絶縁層１３０には、貫通孔状の空隙部１５１が形成されており、この空隙部１５１を介してパターン１１３とバスバー１６１が対向している。このバスバー１６１はモータ、ランプ等が接続される負荷インピーダンスの高いバスバーであり、異常電位が発生しやすいバスバーに相当する。このバスバー１６１に異常電位が発生した場合には、貫通孔状の空隙部１５１を介して放電を生じさせ、接地ラインを構成するパターン１１３に電荷を逃がすようになっている。

また、絶縁層１３０には、貫通孔状の空隙部１５２が形成されており、この空隙部１５２を介してパターン１１３とバスバー１６３が対向している。このバスバー１６３もモータ、ランプ等が接続される負荷インピーダンスの高いバスバーであり、異常電位が発生しやすいバスバーに相当する。このバスバー１６２に異常電位が発生した場合には、貫通孔状の空隙部１５２を介して放電を生じさせ、接地ラインを構成するパターン１１３に電荷を逃がすようになっている。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

第２の導電路に、ツェナーダイオードなどの高電圧抑制素子が接続されていてもよい。例えば、第２の導電路にツェナーダイオードのカソード側端子を接続し、このツェナーダイオードのアノード側端子を接地することで第２の導電路の電位上昇を抑えるようにしてもよい。このようにすれば、放電後における第２の導電路の電位上昇を効果的に抑えることができ、第２の導電路側での電位の安定化を図ることができるようになる。また、第２の導電路に、コンデンサの一端の電極を電気的に接続し、他端の電極を接地することで急激な電位上昇を抑えるようにしてもよい。

上記実施形態では、空隙部を貫通孔によって構成した例を示したが、有底孔として構成されていてもよい。例えば、図１の空隙部３１Ｃを有底孔として構成すると共に第１の導電路及び第２の導電路をこの有底孔内に面するように配し、異常電位時に第１の導電路から第２の導電路へと放電させるようにしてもよい。

上記実施形態では、第１の導電路を導電パターンによって構成し、第２の導電路をバスバーによって構成する例を示したが、第１の導電路をバスバーによって構成し、第２の導電路を導電パターンによって構成してもよい。即ち、バスバーと導電パターンとを空隙部の孔内に臨むように配置し、バスバーから導電パターへと放電を生じさせるようにしてもよい。

図１の例では、絶縁層３０を導電パターン２０に接続し、導電パターン２０以外の部分においては基板１０と絶縁層３０との間に空隙が形成されているが、このようにせずに導電パターン２０と基板１０の双方に跨るように絶縁層３０を接合するようにしてもよい。

本発明の実施形態１に係る回路構成体を概略的に例示する断面図 図１の回路構成体の絶縁層とバスバーとの関係を概略的に説明する説明図 図１の回路構成体の回路構成を概略的に説明する回路図 図３の一部を変更した変更例を示す回路図 実施形態２の回路構成体の一部を概略的に例示する説明図 図５の回路構成体において導電パターンのみを抽出して示す説明図 図５から導電パターンを除いた状態を説明する説明図 図５の回路構成体においてバスバーのみを抽出して示す説明図

符号の説明

１…回路構成体
２…回路基板
３…ポッティング材（防水樹脂層）
２１…パターン（第１の導電路，第１の導電パターン）
２２…パターン（第２の導電路，第２の導電パターン）
２３…パターン（第１の導電路，導電パターン）
３０…絶縁層
３１…空隙部
４２…バスバー（第２の導電路）
４２Ａ…バスバーの端部
６０…放熱板

Claims (9)

1. 絶縁層と、
   前記絶縁層に積層される第１の導電路と、
   前記絶縁層に積層され、前記第１の導電路と離間して配置される第２の導電路と、
   前記絶縁層において有底孔又は貫通孔として形成され、かつ前記第１の導電路及び前記第２の導電路がその孔内に面するように形成されることで、前記第１の導電路から前記第２の導電路への放電を可能とする空隙部と、
   を備えた回路構成体。
2. 前記空隙部は貫通孔からなり、
   前記第１の導電路及び前記第２の導電路のいずれか一方が、前記絶縁層の一方側の面に配された導電パターンからなり、他方が、前記絶縁層の他方側の面に配されたバスバーからなることを特徴とする請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記バスバーの端部が前記貫通孔内に面する形態で配置されていることを特徴とする請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記第１の導電路は、前記絶縁層の一方側の面に配された第１の導電パターンからなり、
   前記第２の導電路は、前記一方側の面において前記第１の導電パターンとは離間して配された第２の導電パターンからなることを特徴とする請求項１に記載の回路構成体。
5. 前記第１の導電路には、当該回路構成体を介して電源から電力を供給するモータ、ホーン、ランプ等の車両用負荷が接続されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体。
6. 前記第２の導電路は、接地ラインとされていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回路構成体。
7. 前記第２の導電路は、当該回路構成体に電力を供給する電源に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回路構成体。
8. 前記絶縁層と、１又は複数の前記導電層とを備えて回路基板が構成され、
   当該回路基板は、一方の基板面側が防水樹脂層によって被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回路構成体。
9. 前記回路基板における前記防水樹脂層とは反対側の基板面に放熱板が接着されていることを特徴とする請求項８に記載の回路構成体。

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