JP2011067019A - 電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】積層回路ユニットと電子回路基板を離隔して、積層回路ユニットによる電子回路基板への発熱の影響を少なくする。
【解決手段】積層回路ユニット４と電子回路基板８は離隔して配置すると共に、接続ピン５を介して電気的に接続されており、積層回路ユニット４で生じた発熱が電子回路部品を搭載した電子回路基板８に伝熱し難くなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車の電気回路に用いられ、各種の配線を分岐、結合する回路、更には信号の変換、増幅、演算を行う回路を内蔵した電気接続箱に関するものである。

自動車の電気回路には、従来から種々の形態の電気接続箱が使用されている。例えば特許文献１には、複数枚の回路基板を積層し、これらの回路基板間をスルーピンを挿通して回路を構成する電気接続箱が開示されている。

一方、最近では自動車に搭載される多数の電子機器を制御するために、電子回路基板の数が増加する傾向にある。電子回路基板又はそれを収納した筺体（ＥＣＵボックス）とは、電線（ワイヤーハーネス）を介して接続されているが、その回路数の増加とは逆に、小型化、省スペース化、軽量化が要求されている。

そこで、電線による接続ではなく、ＥＣＵボックスをコネクタを介して接続するようになっている。しかし、コネクタによる接続では、コネクタ部分に接続させる接続端部を集約させる必要があるために、回路基板の回路パターンの設計の自由度が小さいという問題や、コネクタ部分のスペースの確保が必須となって、小型化には限界がある。

また、小型化に伴って電子回路基板の単位面積当たりに搭載される電子部品の数が多くなり、電子回路基板の高密度化による発熱に対する放熱性の向上が要求されている。

特開２００８−２２０１６５号公報

しかしながら上述した従来例は、大きな電流の通電により積層した回路基板に発熱が生じ、ＩＣ、コンデンサ等を搭載した他の電子回路基板等を電気接続箱内に同梱すると、この電子回路基板は発熱の影響を受け、誤動作、故障が発生する虞れが多分にある。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、内蔵した電子回路基板への発熱の影響が少なくなるようにした電気接続箱を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る電気接続箱は、回路パターンをそれぞれ有する複数枚の回路基板を積層した積層回路ユニットと、該積層回路ユニットから積層方向に離隔して配置し回路パターンを有する電子回路基板と、前記積層回路ユニットの回路パターンに接続した受端子と、前記電子回路基板の回路パターンに接続した受端子と、前記両受端子間を接続する接続ピンとを備えたことを特徴とする。

本発明に係る電気接続箱によれば、接続すべき積層回路ユニットの回路パターン、電子回路基板の回路パターンに受端子を取り付け、これらの受端子間を接続ピンにより接続するので、所望する個所での接続が可能となる。

また、積層回路ユニットと電子基板回路を同じ筺体内に同梱しながらも、接続ピンを介して離間しているので、電子回路基板から積層回路ユニットへの熱の影響、またその逆の熱の影響を少なくでき、接続ピンによる熱の放散も期待できる。

実施例の電気接続箱の斜視図である。 断面図である。 分解斜視図である。 分解斜視図である。 スルーピンのピン状挿入端の断面図である。 積層回路ユニットの受端子の斜視図である。 スルーピンの端部と受端子との接合の説明図である。 電子回路基板の接続端の斜視図である。 スルーピン保持板、積層回路ユニットを組み合わせ、スルーピン、接続ピンを取り付けた状態の斜視図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る電気接続箱の実施例の斜視図、図２は断面図、図３、図４は分解斜視図である。蓋部材１、スルーピン２、スルーピン保持板３、複数枚の回路基板を積層して成る積層回路ユニット４、接続ピン５、中継部材６、コネクタ７を備えた電子回路基板８、底部材９を相互に組み付けることにより、筐体状の電気接続箱が構成されている。

合成樹脂材から成る蓋部材１の上部には、ヒューズ素子、スイッチ素子、リレー素子などの回路素子１ａを保持する複数の枠部１ｂ、他回路のコネクタを嵌合する嵌合部１ｃが形成され、蓋部材１にはこれらの回路素子１ａの接続端等に接続するための挿通孔１ｄ、嵌合部１ｃ内に突出するためのスルーピン２の接続端２ａを挿通する挿通孔１ｄが設けられている。また、蓋部材１の左右両側には、自動車のフレーム等にこの電気接続箱を固定するための固定部１ｅが設けられ、蓋部材１の下部には、周囲を囲む壁部１ｆが形成され、壁部１ｆの前後に下方の中継部材６と連結するための連結部１ｇが設けられている。

スルーピン２は導電金属板を打抜き折曲して成り、必要に応じて各種の形状、大きさを有する複数種類の型式が採用されている。スルーピン２の上部は、蓋部材１の挿通孔１ｄから上方に突出する例えばピン端子、平刃端子等から成る接続端２ａとされている。接続端２ａは金属板を例えば二重に折り畳んで厚みを持たせているが、その形状等は蓋部材１上の回路素子１ａの接続部や嵌合部１ｃに嵌合する外部コネクタの接続端子に合わせて選択されている。中間部２ｂには係止部２ｃが形成され、スルーピン保持板３に挿通する際に所定位置に係止できるようになっている。

スルーピン２の下部は積層回路ユニット４中に挿入するために、好ましくは先端を錘状としたピン状挿入端２ｄとされている。ピン状挿入端２ｄは金属板を折り曲げ、図５の断面図に示すように断面略四角形の棒状に形成されている。従って、金属板の板厚が薄い場合でも、金属板の厚みと比較して一辺の厚みを十分に大きくすることができ、ピン状挿入端２ｄは弯曲したり或いは折損することが少ない。

スルーピン２は前述したように、回路素子１ａや後述する積層回路ユニット４との接続に際しての電流容量によって、大きさが異なる複数種のものが使用されている。なお、接続端２ａにおいても、蓋部材１に嵌合する外部コネクタの接続端等によっては、ピン状挿入端２ｄのように折り畳んだピン端子とすることもできる。

合成樹脂材から成るスルーピン保持板３上には台部３ａが設けられ、台部３ａにはスルーピン２を挿通するための複数個の挿通孔３ｂが設けられている。そして、挿通孔３ｂの上端は蓋部材１の挿通孔１ｄと連通されている。また、スルーピン保持板３の四隅には下方に向けて柱状部３ｃが突出されている。

積層回路ユニット４は射出成型により成型された厚み２〜５ｍｍ程度の例えば３枚の回路基板４ａが積層され、各回路基板４ａの上には、それぞれ複数の相互に離間した箔回路４ｂが載置されている。箔回路４ｂは例えば銅箔をビク刃により打ち抜いて回路基板４ａ上に接着固定されており、回路基板４ａごとに異なる回路パターンが形成されている。また、回路基板４ａの四隅には、スルーピン保持板３の柱状部３ｃが挿通される孔部４ｃが設けられている。

回路基板４ａの複数個所には、積層した回路基板４ａにスルーピン２を挿通するための共通の円形状のピン挿通孔４ｄが形成されている。所定の層の回路基板４ａのピン挿通孔４ｄには、図６に示す短円筒状でスルーピン２のガイドとなるテーパ部を有する金属製の第１受端子４ｅが、スルーピン２を上方から挿入するために上向きに嵌め込まれている。これらの第１受端子４ｅは第１受端子４ｅと一体にして付設されたタブ端子４ｆを介して、その回路基板４ａの箔回路４ｂと例えば溶着により接続されている。なお、挿通すべきスルーピン２の大きさに従って、ピン挿通孔４ｄの径も変えられ、第１受端子４ｅの大きさも選択されている。

スルーピン２のピン状挿入端２ｄを第１受端子４ｅに圧入することで、図７に示すように第１受端子４ｅの内径の導通部にピン状挿入端２ｄの角部が接触し、この接合状態が安定して維持される。このように、ピン状挿入端２ｄを上方から第１受端子４ｅに圧入するが、１本のスルーピン２に対する第１受端子４ｅによる接続は、１個所にすることが好ましく、２個所以上となると１個所目の圧入の影響で、２個所目の接続構造は同等な接続機能が得難くなることもある。

接続ピン５は長尺とされ、導電金属板をスルーピン２のピン状挿入端２ｄと同様に、図５に示すように折り畳んで形成され強度を高めているが、この接続ピン５は金属棒から製造してもよい。接続ピン５の上下端５ａ、５ｂはそれぞれ挿入を容易とするために錐状とされ、上端部５ａは積層回路ユニット４の所定の回路基板４ａに設けた第１受端子４ｅと接続し、下端部５ｂは下方に配置した電子回路基板８のピン接続孔８ｄに挿し込まれる。なお、この場合の回路基板４ａに取り付けられた第１受端子４ｅは、下方から挿入する接続ピン５の上端部５ａに対応するように、該当の回路基板４ａの下面に、テーパ部が下向きとなるように取り付けられ、上面の箔回路４ｂと接続されているが、必ずしも図６に示す第１受端子４ｅとは同形でなくともよい。

中継部材６は合成樹脂材から成り、板体部６ａの上面にスルーピン保持板３、積層回路ユニット４を保持し、その周囲を囲む上壁部６ｂが設けられ、この上壁部６ｂは蓋部材１の壁部１ｆの内側に嵌合される。また、下面の周囲にも上壁部６ｂよりも周囲の長さが小さな下壁部６ｃが設けられている。下壁部６ｃ内には、後述する電子回路基板８のピン接続孔８ｄに相当する位置に、複数本の筒状のピン収容筒６ｄが設けられ、ピン収容筒６ｄの孔の上部は、積層回路ユニット４のピン挿通孔４ｄと連通している。

また、下壁部６ｃのコネクタ７の嵌合部が位置する個所は開口部６ｅとされている。更に、中継部材６には蓋部材１の連結部１ｇと連結する連結部６ｆが設けられ、下方の底部材９の連結部と連結する連結部６ｇが設けられている。

電子回路基板８の基板本体８ａの上面には、外部コネクタの接続端子と接続する複数のピン状の接続端子７ａを有する箱形のコネクタ７が固定されている。接続端子７ａはコネクタ７のハウジング７ｂ内でＬ字型に折曲され、コネクタ７の嵌合部７ｃ内に位置する接続端子７ａの水平方向を向く端部は、コネクタ７と嵌合する外部コネクタの接続端子と嵌合する。接続端子７ａの反対側の鉛直方向に折り曲げられた端末部は、基板本体８ａ上の回路パターン８ｂと接続されている。なお、コネクタ７のハウジング７ｂは電子回路基板８の基板本体８ａと一体に成型されているが、別体として基板本体８ａ上に固定するようにしてもよい。別体とする場合には、コネクタ７のハウジング７ｂは、電子回路基板８ａの裏側からねじにより固定され、更に緩み防止のためにフロー半田により固定する。

基板本体８ａ上には回路パターン８ｂが形成されると共に、ＩＣ、コンデンサ、抵抗等の電子回路素子８ｃが取り付けられ、回路パターン８ｂに接続されている。更に、基板本体８ａにはピン接続孔８ｄが設けられ、このピン接続孔８ｄには図８に示すように、接続ピン５の下端部５ｂが挿入し易いようにテーパ部を設けた短円筒状の金属製の第２受端子８ｅが、接続ピン５が上方から挿入できるようにテーパ部を上向きにして嵌め込まれている。

電子回路基板８においては、回路パターン８ｂは基板本体８ａ上にプリント印刷により形成されている。小型の電子回路素子８ｃと第２受端子８ｅは基板本体８ａの上面でリフロー半田により回路パターン８ｂに電気的に接続されている。一方、大型の電子回路素子８ｃのリード部とコネクタ７の接続端子７ａの端末部は、基板本体８ａの裏面においてフロー半田により回路パターン８ｂと接続されている。また、基板本体８ａの裏面においても、回路パターン８ｂ、電子回路素子８ｃを配置することが可能である。別の態様としては、銅板等の放熱板を貼り付けて、回路パターン８ｂとを接続することで、放熱効果を向上させることができる。

合成樹脂から成る底部材９は、コネクタ７を付設した電子回路基板８を収容し、中継部材６の下壁部６ｃを囲む壁部９ａが設けられ、壁部９ａにはコネクタ７の嵌合部に相当する個所に開口部９ｂが設けられている。また、壁部９ａの両側には中継部材６の連結部６ｇと連結する連結部９ｃが設けられている。

この電気接続箱の組立に際しては、回路基板４ａが積層された積層回路ユニット４に対して、上方からスルーピン保持板３を当てがい、スルーピン保持板３の四隅から突出された柱状部３ｃを回路基板４ａの孔部４ｃに挿通し、下方に露出した柱状部３ｃの先端を溶融することにより、積層回路ユニット４はスルーピン保持板３と一体に固定される。

ここで、所定数のスルーピン２のピン状挿入端２ｄを、スルーピン保持板３の上方からスルーピン保持板３の挿通孔３ｂ、積層回路ユニット４のピン挿通孔４ｄに挿入する。この挿入により、積層回路ユニット４では必要な回路基板４ａに設けられた上向きの第１受端子４ｅ内に、スルーピン２のピン状挿入端２ｄが図７に示すように挿入され、ピン状挿入端２ｄは所定の回路基板４ａの箔回路４ｂと導通され、或いはスルーピン２を介して異なる層の箔回路４ｂ同士が導通される。

この場合に、スルーピン２の中間部２ｂには係止部２ｃが突出されているので、スルーピン２はスルーピン保持板３の台部３ａの所定深さ位置に固定され、上端の接続端２ａは台部３ａ上に突出される。

次いで、必要数の接続ピン５を積層回路ユニット４の下方から必要なピン挿通孔４ｄを介して積層回路ユニット４内に挿入する。接続ピン５の上端部５ａは必要な回路基板４ａにおけるスルーピン２と接続する上向きの第１受端子４ｅを除く、テーパ部が下向きの第１受端子４ｅに接続され、接続ピン５はこの第１受端子４ｅを介して積層回路ユニット４の箔回路４ｂと接続される。

このようにして、図９に示すように組立てたスルーピン保持板３、積層回路ユニット４に対し中継部材６を組み込む。即ち、積層回路ユニット４から下方の積層方向に突出している接続ピン５を中継部材６のピン収容筒６ｄに挿入し、接続ピン５の下端部５ｂをピン収容筒６ｄの先端から更に下方に突出する。このとき、中継部材６の上部の上壁部６ｂ内に、スルーピン保持板３、積層回路ユニット４が収納される。

続いて、スルーピン保持板３上に蓋部材１を当てがい、スルーピン保持板３から上方に突出された接続端２ａを蓋部材１ｅ内に突出する。なお、この際にスルーピン保持板３上に図示しない電気導通板を配置し、蓋部材１上に取り付ける回路素子１ａの接続端同士を必要に応じて接続するようにしてもよい。蓋部材１の壁部１ｆには中継部材６の上壁部６の連結部６ｆが連結する。このようにすることで、以下の組立工程中のスルーピン２の破損が抑制される。

次に、中継部材６の下部に電子回路基板８を図示しない位置合わせ部を使用して所定位置に取り付ける。このとき、電子回路基板８上のコネクタ７の嵌合部７ｃは中継部材６は下壁部６ｃの開口部６ｅ内に位置し、接続ピン５の下端部５ｂは電子回路基板８の上向きの第２受端子８ｅに挿し込まれ、図７に示すようなスルーピン２と第１の受端子４ｅ、接続ピン５の下端部５ａと第１受端子４ｅと同様な接続構造となる。

このように、接続ピン５の上端部５ａを積層回路ユニットの下方向から所定の下向きの第１受端子４ｅに圧入後に、下端部５ｂを電子回路基板の第２受端子８ｅに上方向から圧入させる方法とすることで、１本の接続ピン５により、２個所の第１受端子４ｅ、第２受端子８ｅ間の安定な電気的接続が得られる。そして、複数本のボルト１０を用いて電子回路基板８を中継部材６の下壁部６ｃの下部に固定する。

次に、底部材９内に中継部材６、電子回路基板８を嵌め込むと、中継部材６の下壁部６ｃは底部材９の壁部９ａ内に嵌まり込み、中継部材６の連結部６ｇと底部材９の連結部９ｃは連結される。

更に、蓋部材１上の必要個所にヒューズ素子、スイッチ素子等の回路素子１ａを枠部１ｂ内に挿し込み、その接点部を枠部１ｂ内に突出しているスルーピン２の接続端２ａに接続する。また、必要に応じて、これらの回路素子１ａを保護する保護部材を蓋部材１に設けることができる。

このような構成により、コネクタ７の接続端子７ａが電子回路基板８の回路パターン８ｂと接続され、電子回路素子８ｃに接続される。更に、回路パターン８ｂは第２受端子８ｅ、接続ピン５、第１受端子４ｅを介して積層回路ユニット４の箔回路４ｂと接続され、スルーピン２を介して蓋部材１上の回路素子１ａに接続され、更には蓋部材１に嵌合する外部コネクタと接続可能となる。

従って、この電気接続箱のコネクタ７に外部コネクタを嵌合したり、蓋部材１の嵌合部１ｃに別の外部コネクタを嵌合することにより、外部回路が電気接続箱の回路と導通され、電気接続箱において配線の分岐、結合、信号の変換、増幅、演算等の機能が発揮される。

積層回路ユニット４と電子回路基板８は接続ピン５を介して電気的に接続されるが、接続ピン５は中継部材６のピン収容筒６ｄ内に収容され、積層回路ユニット４、電子回路基板８は相互に十分に離隔して配置されるため、積層回路ユニット４で生じた発熱が電子回路基板８に比較的伝熱し難い。また、長尺の接続ピン５を通じて熱が放散される。

更に、コネクタ７は積層回路ユニット４と電子回路基板８の間の間隙を利用して配置されているので、空間内の伝熱を防止すると共に、電気接続箱内の余剰空間の利用効率が高くなる。

１ 蓋部材
２ スルーピン
３ スルーピン保持板
４ 積層回路ユニット
４ａ 回路基板
４ｅ 第１受端子
５ 接続ピン
６ 中継部材
７ コネクタ
８ 電子回路基板
８ｅ 第２受端子
９ 底部材

Claims (5)

1. 回路パターンをそれぞれ有する複数枚の回路基板を積層した積層回路ユニットと、該積層回路ユニットから積層方向に離隔して配置し回路パターンを有する電子回路基板と、前記積層回路ユニットの回路パターンに接続した受端子と、前記電子回路基板の回路パターンに接続した受端子と、前記両受端子間を接続する接続ピンとを備えたことを特徴とする電気接続箱。
2. 前記接続ピンは前記積層回路ユニットと前記電子回路基板の間において、合成樹脂製の収容筒内に収容したことを特徴とする請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記積層回路ユニットと前記電子回路基板の間に、前記電子回路基板に接続端子の端末部を接続し、前記接続端子により外部コネクタと接続するコネクタを配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気接続箱。
4. 前記積層回路基板の回路パターンと接続した受端子は内径を導通部とした円筒形にタブ端子を付設したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の電気接続箱。
5. 前記接続ピンと接続する受端子は内径を導通部とした円筒形であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の電気接続箱。

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