JP2009283391A

JP2009283391A - 接続構造

Info

Publication number: JP2009283391A
Application number: JP2008136555A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ueda; 義明植田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】接触面積を大きくするとともに、接続部での接触強度を高めて接続を安定なものとし、電気信号を効率良く流すことのできる接続構造を提供すること。
【解決手段】接続構造１０は、一主面２ａと他主面２ｂとを有する第１リード２と、一主面３ａと、第１リード２の一主面２ａと対向する他主面３ｂとを有する第２リード３と、相対する２面を有し、２面で第１リード２の他主面２ｂと第２リード３の一主面３ａとを押圧する押圧手段４と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、接続構造に関する。

従来、大電流素子と端子部材とを接続するために、例えば、大電流素子の端子部と端子部材のそれぞれにねじ止め用の孔を設けておき、大電流素子の端子部と端子部材とをねじ止め固定する接続構造が採られていた（例えば、特許文献１参照）。
実開平７−１１５５５４号公報

しかしながら、従来の接続構造は、端子部材にねじ止め用の孔を設ける構造であるため、孔の周辺では端子部材の幅が狭くなる。端子部と端子部材との接触は、孔の周辺で行われるため、端子部と端子部材との接触面積が小さいものとなる。それゆえ、接続部に電流を流すと接続部は発熱する。その結果、接続部に不具合が生じるおそれがあった。

また、従来の接続構造は、ねじ止め部で局所的に応力が加わるため、ねじ止め部以外では、端子部と端子部材とが離間し易く、接続部における接触抵抗が増加するおそれがあった。

そこで、端子部と端子部材との接触面積を大きくするとともに、接続部における接触抵抗を抑制し、電気信号を効率良く流すことのできる接続構造を提供することが望まれていた。

本実施態様にかかる接続構造は、一主面と他主面とを有する第１リードと、一主面と、前記第１リードの一主面と対向する他主面とを有する第２リードと、相対する２面を有し、該２面で前記第１リードの他主面と前記第２リードの一主面とを押圧する押圧手段と、を具備する。

本実施形態にかかる接続構造は、一主面と他主面とを有する第１リードと、一主面と、前記第１リードの一主面と対向する他主面とを有する第２リードと、相対する２面を有し、該２面で前記第１リードの他主面と前記第２リードの一主面とを押圧する押圧手段と、を具備することから、押圧手段の使用により、従来のボルト及びナットを用いた接続構造のように、第１リード及び第２リードに孔を設けなくともよいため、第１リードと第２リードとの接触面積を増加できる。

その上、従来の接続構造よりも、第１リードの一主面、及び第２リードの他主面に均等に荷重を加え易いため、端子部と端子部材とが離間することを抑制できる。その結果、接続部における接触抵抗を低減し、電気信号を効率良く流すことができる。

本発明の一実施形態を示す接続構造１０について、以下に詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態にかかる接続構造１０は、一主面２ａと他主面２ｂとを有する第１リード２と、一主面３ａと、前記第１リード２の一主面２ａと対向する他主面３ｂとを有する第２リード３と、相対する２面を有し、該２面で前記第１リード２の他主面２ｂと前記第２リード３の一主面３ａとを押圧する押圧手段４と、を具備する。

この場合、押圧手段４を用いることで、従来のボルト及びナットを用いた接続構造のように、第１リード２及び第２リード３に孔を設けなくともよいため、第１リード２と第２リード３との接触面積を増加できる。

その上、従来の接続構造よりも、第１リード２の一主面２ａ、及び第２リード３の他主面３ｂに均等に荷重（押圧力）を加え易いため、第１リード２と第２リード３とが離間することを抑制できる。その結果、第１リード２と第２リード３との接続部における接触抵抗を低減し、電気信号を効率良く流すことができる。また、本実施形態によれば、第１リード２と第２リードとの離間に伴って、第１リード２の一主面２ａ及び第２リード３の他主面３ｂに、酸化膜が形成されることを抑制できるため、長期信頼性の高い接続構造を提供することができる。

図１に示すように、本実施形態にかかる接続構造１０は、例えば電子装置１のリード端子（第１リード２）を外部リード端子（第２リード３）に接続させる箇所に適用される。

電子装置１は、例えば、光通信分野や無線通信分野で使用される半導体装置や、大電流を制御するために使用される電力変換装置等が挙げられる。勿論、これらの電子装置１の接続に限定されることはなく、電気的接続がなされる様々の用途の電気的な接続箇所に本発明の接続構造１０を採用することができる。
（第１リード、第２リード）
第１リード２及び第２リード３の材質は、例えば、銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ），鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ，ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属からなる。なお、第１リード２又は第２リード３の表面には、従来周知のめっき処理等を施すことにより、第１リード２と第２リード３の表面の硬度を小さくしたり、電気抵抗を小さくすることができる。特に、第１リード２と第２リード３の表面に金（Ａｕ）めっきを施すのが好ましい。この構成により、硬度が小さく、且つ、電気抵抗が小さい金属層を形成することができることから、第１リード２と第２リード３とを押圧した時の密着性を向上させ、且つ、接触抵抗を低減させるとともに導電性を向上させることができる。

特に、第１リード２及び第２リード３は、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）から成ることが好ましい。銅（Ｃｕ）及び銀（Ａｇ）は、他の材料よりも電気抵抗が小さいため、電気信号を伝送させる用途の第１リード２及び第２リード３には好適な材料である。それゆえ、電気抵抗が小さく、伝送される電気信号の抵抗損失を小さなものとすることができる第１リード２及び第２リード３とできる。

また、第１リード２及び第２リード３を上記銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）で構成すれば、他の材料と比較して、リード自体の放熱性が高いため、特に大電流の用途で、第１リード２及び第２リード３において発生する熱を第１リード２及び第２リード３の表面から外部に放熱させることができる。

それゆえ、熱による第１リード２及び第２リード３の破断を防止することができるだけではなく、熱により第１リード２及び第２リード３に接続される電子部品の作動性が低下することを抑制できる。

第１リード２及び第２リード３の形成方法は、上記金属のインゴットに引き抜き加工や圧延加工を施して柱状体又は板状体を形成し、さらにプレス加工やエッチング加工等の金属加工を施すことによって、四角平板状等の所定形状に形成される。又は、金属線材を所定長さに切断するとともにプレスフォーミングすることによって、所定形状に形成される。

このように形成された第１リード２及び第２リード３は、例えば図１に示すように、電子装置１のリード端子とそれに接続される外部リード端子となる。

ここで、電子装置１と第１リード２との接続方法は、例えば、貫通孔を有する容器の内外を挿通するように第１リード２を載置し、その後、第１リード２と貫通孔とをＡｇ−Ｃｕロウ等のロウ材やガラス，樹脂接着剤等の接合材を介して接合させる。若しくは、第１リード２と電子部品とを電気的に接続させた後、樹脂モールド成型によって電子装置１を形成すると同時に電子装置１へ第１リード２を取り付けてもよい。
（押圧手段）
本実施形態にかかる押圧手段４は、第１リード２の一主面２ａと第２リード３の他主面３ｂとを押圧するものである。

第１リード２と第２リード３との接合部に押圧手段４を取り付けて接続固定させることにより、従来の第１リード２，第２リード３に孔をあける必要がある固定部材（ボルト、ナット）を使用する接続固定構造に比べ、接触面積を増加できるだけではなく、第１リード２の一主面２ａ、及び第２リード３の他主面３ｂは、押圧手段４によって押し付けられて変形する。それゆえ、第１リード２と第２リード３との接触面積が増加し、接触抵抗を低減することができる。その結果、第１リード２及び第２リード３に電気信号を効率良く流すことができる。
（本実施形態）
本実施形態にかかる押圧手段４の形状は、図２（ａ）に示すクリップ状のものである。この場合、任意の箇所に押圧手段４を容易に取付けることができるため、従来のボルト及びナットを使用した接続構造と比較して作業性が向上する。

また、図２（ｂ）に示すように、複数の押圧手段４を備え、両者が対向するように取付ければ、第１リード２と第２リード３との接続部に歪みが生じることを抑制できるため、
さらに接続部における接触抵抗を低減し、第１リード２及び第２リード３に電気信号を効率良く流すことができる。

本実施形態にかかる押圧手段４の材質は、エポキシ樹脂，アクリル樹脂，シリコーン樹脂等の樹脂、フッ素ゴム，ニトリルゴム，エチレンプロピレンゴム，ブタジエンゴム等のゴム、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ，ＳＵＳ等の金属、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質セラミックス，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質セラミックス，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）質セラミックス，ジルコニア（ＺｒＯ_２）質セラミックス，窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）質セラミックス，炭化珪素（ＳｉＣ）質セラミックス等のセラミックス、ガラス等を用いることができる。また、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ，ＳＵＳ等の金属を用いても良い。

押圧手段４が弾性体からなる場合は、弾性体の弾性力により第１リード２の他主面２ｂと第２リード３の一主面３ａとを押圧することができる。すなわち、押圧手段４の弾性力によって第１リード２と第２リード３とを押圧し続けることができ、より確実に押圧することができる。その結果、第１リード２と第２リード３との接続の信頼性をさらに向上させることができる。

また、図１に示すように、押圧手段４は、第１リード２と第２リード３とが重なる領域の全面で、相対する２面を押圧することが好ましい。

この構成により、第１リード２と第２リード３との接続される面積を最大限確保するとともに、第１リード２と第２リード３の跳ね返りによる接触面積低減を抑制することができ、電気信号をさらに効率良く流すことができる。
（第１変形例）
また、接続構造１０の第１変形例を図３（ａ）、図３（ｂ）に示す。

第１変形例において、押圧手段４は、筐体状のものである。また、筐体４ａは、第１リード２又は第２リード３の長手方向にスライド可能な開口部を有する。

第１変形例にかかる押圧手段４は、クリップ形状のものよりも第１リード２と第２リード３との接続を強固なものとすることができる。その上、衝撃によってもリードどうしが位置ずれしにくくなる。

また、押圧手段４は長手方向にスライド可能であることから、第１リード２と第２リード３との接続箇所を長手方向にずらして微調整することも可能である。この場合、特に、透明樹脂，ガラス等の透明部材から成るのが好ましく、第１リード２と第２リード３との接続箇所を目視しながら調整することでき、微調整が容易となる。

なお、筐体４ａの材質は、上述した押圧手段４の材料を用いることができる。

特に、フッ素ゴム，ニトリルゴム，エチレンプロピレンゴム，ブタジエンゴム等のゴムの場合、適度な弾性を有するとともに取り付け易いという理由により、第１リード２及び第２リード３との接続部を容易かつ確実に押さえ付け、第１リード２と第２リード３との接続の信頼性を向上できる。また、筐体４ａの材質がゴムの場合、第１リード２と第２リード３の表面を傷つけることを抑制できるという効果を奏する。
（第２変形例）
さらに、接続構造１０の第２変形例を図４に示す。

第２変形例において、押圧手段４は、上述した第１変形例の筐体４ａを万力の機構を組み込んだものである。

万力の機構を用いることにより、第１リード２の一主面２ａ、及び第２リード３の他主面３ｂの接合面積を増加させ易い。それゆえ、接続部における接触抵抗をより低減し、電気信号を効率良く流すことができる。

すなわち、押圧手段４は、筐体４ａにねじ孔が設けられるとともに、ねじ４ｂが挿通され、ねじ４ｂの下端に座金４ｃが設けられている構成である。

このような押圧手段４は、筺体４ａに螺子孔が設けており、該螺子孔にねじ４ｂが嵌め合うことにより、座金４ｃと筐体４ａとの間に第１リード２と第２リード３とが挟まれて、第１リード２の他主面２ｂと第２リード３の一主面３ａとが接触させ易い。

なお、座金４ｃを設けずに、ねじ４ｂの先端と筐体４ａとの間に第１リード２と第２リード３とを挟んでもよいが、座金４ｃを設けることにより第１リード２と第２リード３の接続箇所全面を均等に押圧できるため、ねじ４ｂの先端で第２リード３の一主面３ａを傷つけることを抑制できる。

筐体４ａ，ねじ４ｂ，座金４ｃは、金属から成ることが好ましい。すなわち、金属は、セラミックスや樹脂と比較して、剛性や弾性が高いため、ねじ４ｂの緩みを抑制し、第１リード２と第２リード３とを長期にわたって強固に接続した状態を保持することができる。加えて、従来周知の金属加工で、筐体４ａ，ねじ４ｂ，座金４ｃを効率良く製造することができるという利点がある。

また、筐体４ａ，ねじ４ｂ，座金４ｃは、第１リード２及び第２リード３よりも硬度の高い材料、即ち、第１リード２と第２リード３よりも硬い材料からなるのがよい。この構成により、筐体４ａ，ねじ４ｂ,又は座金４ｃが変形することを抑制し、第１リード２と第２リード３とを強固に締め付けることができる。

また、２面を構成する部材は、絶縁体であることが好ましい。

この構成により、２面より押圧手段４に電気信号が流れるのを防止することができる。従って、押圧手段４に触れてしまった場合にも、感電したりショートしたりするのを防止することができ安全性に優れたものとなる。

また好ましくは、筐体４ａは、第１リード２及び第２リード３よりも縦弾性係数が大きいのがよい。この構成により、筐体４ａによって第１リード２と第２リード３とを確実に押圧することができる。その結果、第１リード２と第２リード３との接続の信頼性をさらに向上させることができる。

縦弾性係数は、所定の荷重を各部材に加えたときの変位量を基にしてバネ定数の形で算出することができる。

なお、比較対象部材の形状が異なる場合や、対象部材が複数の構成要素からなる場合であって上記方法による縦弾性係数の特定が難しい場合は、部材形状、部材材料の物性値（バネ定数など）、押圧力及び押圧方向などを用いて、有限要素法解析による算出が可能である。

なお、以上の実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を行なうことは何等支障ない。

例えば、図１では電子装置１のリード端子が外部リード端子に接続させる箇所の接続構造１０の例を示したが、本発明は、これに限定されることはなく、電気的接続がなされる種々様々な用途の電気的な接続箇所に用いることができることは言うまでもない。

本実施形態の接続構造を示す平面図である。（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の接続構造を示す斜視図である。（ａ）は第１変形例の接続構造を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す接続構造のＸ−Ｘ’線における断面図である。第２変形例の接続構造を示す断面図である。

符号の説明

１：電子装置
２：第１リード
２ａ：第１リードの一主面
２ｂ：第１リードの他主面
３：第２リード
３ａ：第２リードの一主面
３ｂ：第２リードの他主面
４：押圧手段
４ａ：筐体
４ｂ：ねじ
４ｃ：座金
１０：接続構造

Claims

一主面と他主面とを有する第１リードと、
一主面と、前記第１リードの一主面と対向する他主面とを有する第２リードと、
相対する２面を有し、該２面で前記第１リードの他主面と前記第２リードの一主面とを押圧する押圧手段と、
を具備した接続構造。
前記押圧手段は、前記第１リードと前記第２リードとが重なる領域の全面で、前記相対する２面を押圧することを特徴とする請求項１に記載の接続構造。
前記押圧手段は、前記第１リード又は前記第２リードの長手方向にスライド可能な開口部を有する筐体から成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の接続構造。
前記押圧手段は、弾性体から成り、該弾性体の弾性力により前記第１リードの他主面と前記第２リードの一主面とを押圧するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の接続構造。
前記押圧手段は、万力であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の接続構造。
前記２面を構成する部材は、絶縁体であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の接続構造。
前記筐体は、前記第１リード及び前記第２リードよりも縦弾性係数が大きいことを特徴とする請求項３に記載の接続構造。