JP2011166874A - 回路構成体および電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板とバスバーを重ね合わせて配置し、もって電気接続箱を小型化する。
【解決手段】本発明の回路構成体３０は、基板側貫通孔４５Ａを有する回路基板３１と、この回路基板３１に重ね合わせて配置され、基板側貫通孔４５Ａに連通するバスバー側貫通孔４５Ｂを有するバスバー３２と、両貫通孔４５に貫通して差し込まれるピン６４と、ピン６４と回路基板３１を導通可能に接続するとともにピン６４とバスバー３２を導通可能に接続する半田付け部７０とを備えた構成としたところに特徴を有する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、回路構成体および電気接続箱に関する。

従来、車両用の電気接続箱として、回路構成体をケース内に収容してなるものが知られている。回路構成体は、金属板からなるバスバーと、このバスバー上に実装された半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子による通電および断電の切替制御を行う制御用の回路基板とを備えて構成されている。バスバーには、バッテリーに直結される電源端子が一体に形成されており、バッテリーからの電力は、バスバーを通じて半導体スイッチング素子のドレイン部に入力される。また、バスバーと回路基板は、基板用接続端子によって接続されており、バスバーからの電力は、基板用接続端子を通じて回路基板に入力される。

特開２００１−２６８７８５号公報

しかしながら、上記の回路構成体は、回路基板とバスバーが基板用接続端子を介して配置されているため、この端子の長さに対応する間隔が回路基板とバスバーとの間に形成され、電気接続箱の小型化の観点からは好ましくない。そこで、回路基板とバスバーを重ね合わせて配置した場合、バスバーの一部を切り起こして基板用接続端子を形成することが考えられる。ところが、基板用接続端子を切り起こし形成したことに伴う切り起こし孔がバスバー側に形成されたり、また、半導体スイッチング素子など他の部品の配置によっては基板用接続端子を設ける位置が制限されたりすることもあり得る。

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、回路基板とバスバーを重ね合わせて配置し、もって電気接続箱を小型化することを目的とする。

本発明の回路構成体は、基板側貫通孔を有する回路基板と、この回路基板に重ね合わせて配置され、基板側貫通孔に連通するバスバー側貫通孔を有するバスバーと、両貫通孔に貫通して差し込まれるピンと、ピンと回路基板を導通可能に接続するとともにピンとバスバーを導通可能に接続する半田付け部とを備えた構成としたところに特徴を有する。

このような構成によると、基板側貫通孔とバスバー側貫通孔に貫通するようにしてピンを差し込み、回路基板とピン、バスバーとピンをそれぞれ、半田付け部で導通可能に接続することができる。ここで、ピンは両貫通孔に差し込まれているため、回路基板とバスバーの間に、ピンの長さに対応する間隔を設ける必要がなく、回路基板とバスバーを重ね合わせて配置することができる。したがって、回路構成体を小型化することができる。

本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
ピンは、バッテリーと通電可能に接続された電源端子の一部である構成としてもよい。
このような構成によると、ピンが電源端子の一部として構成されているため、バッテリーからの電力をピンによって回路基板とバスバーとに対して同時に入力することができる。

半田付け部は、回路基板側に形成された基板側半田付け部とバスバー側に形成されたバスバー側半田付け部とが両貫通孔を通って一体に形成されてなる構成としてもよい。
このような構成によると、基板側半田付け部とバスバー側半田付け部を別々に半田付けしなくてもよく、回路基板もしくはバスバーのいずれか一方から半田付けすれば両方に半田付けすることができる。

また、本発明は、上記の回路構成体と、この回路構成体を内部に収容したケースとを備えた電気接続箱としてもよい。
このような構成によると、電気接続箱を小型化することができる。

本発明によれば、回路基板とバスバーを重ね合わせて配置することができ、もって電気接続箱を小型化することができる。

実施形態１における電気接続箱の平面図 図１におけるＡ−Ａ線断面図 図１におけるＢ−Ｂ線断面図 回路基板を示す斜視図 バスバーを示す斜視図 図５のバスバーに図４の回路基板を重ね合わせた状態を示す斜視図 図６の状態から樹脂成形を行った状態を示す斜視図 図７の下面側を示す斜視図 図７の回路構成体に電子部品が実装された状態を示す斜視図 図９の回路構成体に端子集合体が実装された状態を示す斜視図 図１０の回路構成体をケースの内部に収容した状態を示す斜視図 図１におけるＣ−Ｃ線断面図 図１２の一部を拡大して示す断面図 実施形態２における図３に対応する断面図 図１４の一部を拡大して示す断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１３の図面を参照しながら説明する。本実施形態における電気接続箱１０は自動車などに搭載されて使用される。この電気接続箱１０は、バッテリー（図示せず）と、ヘッドランプ、ワイパーなどの図示しない電装品との間に設けられている。この電気接続箱１０は、バッテリーから供給される電力を分配、供給するとともに、これらの電力供給の切り替えなどの制御を行う。

電気接続箱１０は、図２に示すように、回路構成体３０と、この回路構成体３０を内部に収容するケースとを備えて構成されている。このケースは、略方形の箱形をなして上方に開口するケース本体５０Ａと、略方形の箱形をなして下方に開口するカバー５０Ｂとから構成されている。カバー５０Ｂは、ケース本体５０Ａの開口を塞ぐようにして装着されている。回路構成体３０は、ケース本体５０Ａの底面に載置され、ボルト止めにより固定されている。この回路構成体３０の上面には、端子集合体６０が実装されている。

端子集合体６０は、図１０に示すように、平板状をなす複数のタブ端子６１と、回路構成体３０の外周縁部に沿って略Ｌ字状をなす合成樹脂製のハウジング６２とを備えて構成されている。タブ端子６１は、ハウジング６２を上下方向に貫通する形態でハウジング６２と一体に成形されている。これにより、複数のタブ端子６１がハウジング６２によって保持されている。同様にして、ハウジング６２の両端部のうち図示左側の端部には、電源端子６３が保持されている。この電源端子６３は、バッテリーと通電可能に接続される平板状の本体部を有し、この本体部の下方に一対のピン６４が突出して形成されている。

タブ端子６１においてハウジング６２から下方に突出した部分は、回路構成体３０に貫通形成されたスルーホール３８に差し込まれ、半田付けにより導通可能に接続されている。一方、タブ端子６１においてハウジング６２から上方に突出した部分は、図１ないし図３に示すように、筒状をなすコネクタ部５１の内部に収容されている。コネクタ部５１は、カバー５０Ｂを上下方向に貫通する形態で複数設けられている。

コネクタ部５１の内部には、バッテリーもしくは各電装品に連なるワイヤハーネスの端末部に設けられた相手側コネクタ（図示せず）が嵌合可能とされている。相手側コネクタには、タブ端子６１と接続可能な相手側端子が複数収容されている。これにより、相手側コネクタをコネクタ部５１の内部に嵌合すると、相手側端子とタブ端子６１が導通可能に接続され、バッテリーからの電力が電気接続箱１０に供給され、電気接続箱１０から各電装品に対して電力が分配、供給される。

ケース本体５０Ａの側壁の外面には、図２に示すように、外方に突出するロック部５２が設けられている。一方、カバー５０Ｂの側壁には、ロック部５２と対応する位置に弾性変形可能なロック受け部５３が設けられている。また、ケース本体５０Ａのロック部５２の下方には、フランジ部５４が外方に張り出す形態で周設されている。これにより、カバー５０Ｂをケース本体５０Ａに被せてカバー５０Ｂの側壁の下端がフランジ部５４に接触する位置に至ると、ロック部５２とロック受け部５３が上下方向に係止し、ケース本体５０Ａとカバー５０Ｂが一体に組み付けられた状態に保持される。

回路構成体３０は、後述する半導体リレー４８の制御回路を有する回路基板３１と、この回路基板３１の下面に密着状態で配設されたバスバー３２とを備えて構成されている。回路基板３１は、例えばポリイミドからなる絶縁基材の両面に、銅箔パターンからなる導電路を形成した構成とされている。絶縁基材の厚さは、例えば５０μｍ（２ｍｉｌ）とされている。一方、導電路の厚さは、例えば３５μｍ（１ｏｚ）とされている。さらに、回路基板３１の表面には、絶縁材としてのソルダーレジスト（図示せず）が塗布されている。ソルダーレジストの厚さは、導電路を露出させない程度に薄く設定されている。このため、回路基板３１は、導電路が形成されている銅箔部分においても可撓性を有し、導電路が形成されていない部分においては、極めて柔軟なフィルム状に構成されている。

回路基板３１は、図４に示すように、略長方形状をなしている。回路基板３１には、略方形をなす複数の開口部３３が貫通して形成されている。複数の開口部３３は、回路基板３１の長手方向に沿って並んで設けられ、隣り合う２つの開口部３３の間には、基板側係止窓３４が貫通して形成されている。この基板側係止窓３４は、回路基板３１の長手方向に沿って複数が並んで設けられている。複数の基板側係止窓３４のうち並び方向中央に位置する基板側係止窓３４は、左右に配置された両開口部３３に隣り合う配置で、かつ、両開口部３３とは独立して形成されている。これに対して残りの基板側係止窓３４は、左右に配置された両開口部３３に隣り合う配置で、かつ、左右いずれか一方の開口部３３と連通して形成されている。

基板側係止窓３４の開口縁のうち回路基板３１の長手方向に沿う一対の対向縁には、一対の規制片３５が対向状態で配置されている。両規制片３５は、回路基板３１の長手方向と交差する方向（以下「幅方向」という）に張り出す形態で設けられている。規制片３５は、導電路を含まない構成とされているため、前記の通り、柔軟なフィルム状とされている。同様にして、回路基板３１の外周縁には、規制片３５と同様に、導電路を含まない構成とされた複数の固定片４０が外側に張り出し形成されている。

また、回路基板３１において基板側係止窓３４の幅方向両側には、一対の基板側係止孔３６が貫通して形成されている。両基板側係止孔３６は、各基板側係止窓３４に対応して配設されている。また、基板側係止孔３６は、開口部３３の近傍であって基板側係止窓３４に隣り合って配置されている。換言すると、複数の開口部３３のうち並び方向両端を除く開口部３３は、４つの基板側係止孔３６によって囲まれている。一方、並び方向両端の開口部３３については、２つの基板側係止孔３６と後述する外周モールド部４６とによって囲まれている。

回路構成体３０の四隅のうち端子集合体６０の両端部と対応する２つの角部には、回路構成体３０をケース本体５０Ａに固定するためのボルト３９を挿通する２つのボルト挿通孔３７が貫通して形成されている。また、回路基板３１において複数のタブ端子６１の下端部と対応する位置には、これらが差し込まれる複数のスルーホール３８が貫通して形成されている。

バスバー３２は、図５に示すように、回路基板３１とほぼ同じ形状をなす略長方形状とされている。詳細には図６に示すように、回路基板３１の固定片４０は、バスバー３２の外周縁よりも外側に張り出しているのに対して、隣り合う固定片４０の間は、バスバー３２の外周縁よりも内側に配置されている。なお、バスバー３２は、金属板材をプレス加工することにより形成されている。

また、バスバー３２の外周縁において固定片４０と対応する位置には、切欠部４１が内側に凹んで形成されている。切欠部４１の切り欠き深さは、固定片４０の厚さよりも大きめとされている。このため、固定片４０は、外周モールド部４６の成形時に金型によって下方に折り曲げられ、切欠部４１に嵌り込むようになっている。

なお、外周モールド部４６の成形時に、樹脂は、固定片４０で区画された成形空間の外側から内側に向けて流れ込む。これに伴って固定片４０は、バスバー３２の外周縁部に沿って折り返され、射出された樹脂を固定片４０の外側に確実に回り込ませることができる。この折り返された状態の固定片４０が後述する外周モールド部４６の内部にインサート成形される。なお、外周モールド部４６の成形方法は、後述する係止窓モールド部４７の成形方法と同じである。

バスバー３２において基板側係止窓３４と対応する位置には、バスバー側係止窓４２が貫通して形成されている。バスバー側係止窓４２は、幅方向に長い略長方形状をなしている。また、バスバー３２において基板側係止孔３６と対応する位置には、バスバー側係止孔４３が貫通して形成されている。バスバー側係止孔４３は円孔とされており、基板側係止孔３６と同軸で配置されている。バスバー側係止孔４３の内径は、基板側係止孔３６の内径よりも小さく設定されている。

このため、係止窓モールド部４７の成形に伴って、溶融した樹脂がバスバー側係止孔４３と基板側係止孔３６の双方に充填された状態では、基板側係止孔３６に充填された樹脂がバスバー側係止孔４３の孔縁部に係止することによりアンカー効果が発揮され、係止窓モールド部４７がバスバー３２に抜け止めされる。

また、バスバー３２において複数のスルーホール３８からなるスルーホール群と対応する領域には、略方形をなす単一の逃げ孔４４が貫通して形成されている。これにより、図２または図３に示すように、回路構成体３０をケース本体５０Ａの底壁に取り付けると、タブ端子６１の下端部がスルーホール３８と逃げ孔４４を通って、ケース本体５０Ａの底壁に凹設された逃がし凹部５５に突入される。さらに、図５に示すように、バスバー３２の図示左側の角部には、電源端子６３が接続される一対のバスバー側貫通孔４５Ｂが貫通して形成されている。

本実施形態の回路構成体３０は、図６に示すように、回路基板３１とバスバー３２を重ね合わせた状態とし、図７および図８に示すように、合成樹脂材（図７，図８における外周モールド部４６と係止窓モールド部４７）を樹脂成形することによって、一体に組み付けられている。合成樹脂材としては、エポキシ樹脂などの任意の熱硬化性樹脂、または、ポリフェニルサルファイド、液晶ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの任意の熱可塑性樹脂を用いることができる。

回路構成体３０の外周縁部には、図７に示すように、図示４つの外周モールド部４６が各辺に沿って設けられている。図２または図３に示すように、外周モールド部４６の上面は、回路基板３１の上面と略面一に形成されている。一方、外周モールド部４６の下面は、バスバー３２の外周縁部を覆うようにしてバスバー３２の下面よりも下方に突出して形成されている。外周モールド部４６の内部には、固定片４０がバスバー３２の外周縁部に沿って折り返された状態でインサート成形されている。これにより、回路基板３１の外周縁部がバスバー３２の上面から剥離することを規制し、回路基板３１がバスバー３２に固定されている。

回路構成体３０の下面中央部において複数のバスバー側係止窓４２および複数のバスバー側係止孔４３と対応する位置には、図８に示すように、単一の係止窓モールド部４７が形成されている。この係止窓モールド部４７は、回路基板３１の長手方向に延びる中央リブと、この中央リブの幅方向両側に配置された枝分かれリブとからなる。中央リブは、隣り合うバスバー側係止窓４２間を連結している。一方、枝分かれリブは、バスバー側係止窓４２とバスバー側係止孔４３との間を連結している。

係止窓モールド部４７の上面は、図２または図３に示すように、回路基板３１の上面と略面一に形成されている。一方、係止窓モールド部４７の下面は、バスバー側係止窓４２の開口縁部を覆うようにしてバスバー３２の下面よりも下方に突出して形成されている。係止窓モールド部４７の内部には、規制片３５がバスバー側係止窓４２の開口縁部に沿って折り返された状態でインサート成形されている。これにより、基板側係止窓３４の開口縁部がバスバー３２の上面から剥離することを規制し、回路基板３１がバスバー３２に固定されている。

前記したように、基板側係止窓３４は、開口部３３に隣り合う配置で形成されているため、基板側係止窓３４の開口縁部のみならず、開口部３３の開口縁部がバスバー３２の上面から浮き上がることも規制できる。特に、基板側係止窓３４と開口部３３が連通して形成されている箇所では、開口部３３の開口縁部の浮き上がりを効率良く規制することができる。これらに加えて、基板側係止孔３６が開口部３３の近傍に形成されているため、開口部３３の開口縁部の浮き上がりをさらに効率良く規制することができる。

開口部３３には、図９に示すように、半導体スイッチング素子を樹脂封止してなる半導体リレー４８が半田付けにより実装されている。半導体リレー４８の側面下部には、開口部３３の開口縁部に形成された導電路に接続される複数の第１端子４８Ａが形成されている。半導体リレー４８の下面には、開口部３３に露出したバスバー３２の上面に接続される第２端子（図示せず）が形成されている。ここで、本実施形態では開口部３３の開口縁部の浮き上がりが規制されているため、第２端子とバスバー３２の上面とを確実に半田付けすることができる。

図４に示すように、回路基板３１の図示左側の角部には、電源端子６３が接続される一対の基板側貫通孔４５Ａが貫通して形成されている。また、図５に示すように、バスバー側貫通孔４５Ｂは、基板側貫通孔４５Ａと同軸で配置され、互いに連通している。すなわち、電源端子６３のピン６４は、図１２に示すように、基板側貫通孔４５Ａとバスバー側貫通孔４５Ｂに対して同時に同一箇所で半田付けされている。なお、以下の説明においては、同軸で配置された基板側貫通孔４５Ａとバスバー側貫通孔４５Ｂをまとめて両貫通孔４５という場合がある。

両貫通孔４５とピン６４の半田付け部７０は、詳細には図１３に示すように、回路基板３１とピン６４を導通可能に接続する基板側半田付け部７１と、バスバー３２とピン６４を導通可能に接続するバスバー側半田付け部７２と、両半田付け部７１，７２を連結する半田連結部７３とを備えて構成されている。この半田連結部７３は、両貫通孔４５の内壁とピン６４との間に充填された半田によって構成されている。

半田付け部７０は、両貫通孔４５にピン６４を貫通して差し込んだ状態とし、フロー半田付け工程によって形成される。溶融した半田は、バスバー３２側から両貫通孔４５を通って回路基板３１側に流れ込み、フロー半田付け工程完了時には両半田付け部７１，７２がフィレット形状として形成されるようになっている。これにより、バッテリーからの電力は、電源端子６３のピン６４を介して回路基板３１とバスバー３２とに供給される。

以上のように本実施形態によると、ピン６４が両貫通孔４５に貫通した状態で、回路基板３１とピン６４を基板側半田付け部７１で導通可能に接続し、バスバー３２とピン６４をバスバー側半田付け部７２で導通可能に接続したから、回路基板３１とバスバー３２を重ね合わせて配置することができる。この結果、回路構成体３０が上下方向に低背化され、もって電気接続箱１０を小型化できる。

特に本実施形態では、回路基板３１が低剛性であることから、回路基板３１をバスバー３２から離れて独立して配置した場合、回路基板３１の変形に伴って半田付け部７０に応力が集中しやすく、接続信頼性を確保できない可能性もある。一方、回路基板３１をバスバー３２の上面に重ね合わせて配置した場合には、回路基板３１の変形を防ぐことができ、接続信頼性を確保することができる。したがって、本実施形態によると、電気接続箱１０を小型化できるだけでなく、接続信頼性の向上も可能である。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１４および図１５を参照しながら説明する。実施形態２は、実施形態１に追加でピン６５を設けたものであって、実施形態１と共通する構成、作用、および効果については重複するためその説明を省略する。ピン６５は丸棒状をなし、実施形態１のピン６４とは異なり、電源端子６３とは独立して設けられている。

このピン６５は、詳細には図１５に示すように、基板側貫通孔５６Ａとバスバー側貫通孔５６Ｂとに貫通して差し込まれており、ケース本体５０Ａにおいて両貫通孔５６と対応する位置には、ピン受け孔５７が凹み形成されている。両貫通孔５６に差し込まれたピン６５は、その下端がピン受け孔５７の底面に当接し、上下方向に位置決めされる。

回路基板３１とピン６５は、基板側半田付け部７１によって導通可能に接続され、バスバー３２とピン６５は、バスバー側半田付け部７２によって導通可能に接続されている。このため、回路基板３１とバスバー３２は、ピン６５を介して導通可能に接続される。

本実施形態によると、例えばバスバー３２の上面に複数の回路基板３１を配置した場合に、１つの電源端子６３からバスバー３２、各ピン６５を通じて各回路基板３１に電力を供給することができる。また、１つの回路基板３１に電気的に独立した複数の領域がある場合にも、１つの電源端子６３からバスバー３２、各ピン６５を通じて各領域に電力を供給することができる。したがって、回路基板３１の設計の自由度を高めることができる。

＜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。
（１）上記実施形態ではピン６４が電源端子６３の一部として構成されているものの、本発明によると、ピン６４を他の端子の一部として構成してもよい。

（２）上記実施形態では基板側半田付け部７１とバスバー側半田付け部７２が半田連結部７３で連結されているものの、本発明によると、半田連結部７３がない構成、すなわち両半田付け部７１，７２を別体に構成してもよい。

（３）上記実施形態では、半田付け部７０は、両貫通孔４５にピン６４を貫通して差し込んだ状態とし、フロー半田付け工程によって形成されるものの、本発明によると、スポット半田付けなど任意の半田付け工程により形成してもよい。

１０…電気接続箱
３０…回路構成体
３１…回路基板
３２…バスバー
４５…両貫通孔
４５Ａ…基板側貫通孔
４５Ｂ…バスバー側貫通孔
５０Ａ…ケース本体
５０Ｂ…カバー
６３…電源端子
６４…ピン
６５…ピン
７０…半田付け部
７１…基板側半田付け部
７２…バスバー側半田付け部
７３…半田連結部

Claims (4)

1. 基板側貫通孔を有する回路基板と、
   この回路基板に重ね合わせて配置され、前記基板側貫通孔に連通するバスバー側貫通孔を有するバスバーと、
   両貫通孔に貫通して差し込まれるピンと、
   前記ピンと前記回路基板を導通可能に接続するとともに前記ピンと前記バスバーを導通可能に接続する半田付け部とを備えた回路構成体。
2. 前記ピンは、バッテリーと通電可能に接続された電源端子の一部であることを特徴とする請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記半田付け部は、前記回路基板側に形成された基板側半田付け部と前記バスバー側に形成されたバスバー側半田付け部とが前記両貫通孔を通って一体に形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路構成体。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体と、
   この回路構成体を内部に収容したケースとを備えた電気接続箱。

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