JP2011172356A - 回路構成体及び電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板に実装される電子部品のバスバーへの接続作業を簡素化することが可能な回路構成体及び電気接続箱を提供する。
【解決手段】回路構成体２０は、一方の面に導電路２２を備え、所定箇所に貫通孔を有する回路基板２１と、回路基板２１における導電路２２とは反対側の他方の面に重ねられると共に凸部挿通孔２４内に進入した接続突部３２を一体的に有するバスバー３０と、回路基板２１の一方の面に導電路２２と接続して実装されたスイッチング素子４０とを備え、スイッチング素子４０は接続突部３２にハンダＨによって接続されている。
【選択図】図１２

Description

本発明は、回路構成体及び電気接続箱に関する。

従来、車両の電源から負荷に至る経路には、回路構成体をケース内に収容した電気接続箱が用いられている。この電気接続箱に収容される回路構成体は、表面に導電路を有する回路基板と、この回路基板に裏面側に重ね合されるバスバーと、回路基板に実装される電子部品とを備えて構成されている。

ここで、電力の分配等を目的として、スイッチング素子等の電子部品の端子を回路基板の導電路と、バスバーとの双方に接続する場合がある。この場合には、特許文献１の図４に示されているように、ＦＥＴ本体（電子部品）を貫通孔の矩形状部分を介してバスバー上に載置し、ＦＥＴ本体のゲート端子が制御回路基板の導電路に接続されるとともに、ソース端子がバスバーに接続される。

特開２００３−１６４０３９号公報

しかしながら、電子部品を貫通孔を介してバスバーの面に接続する場合には、このバスバーの面と回路基板における電子部品を接続するランド部分とは、高さ位置が大きく離れているため、ロウ付け又は溶接による接続作業が容易ではなかった。

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、回路基板に実装される電子部品のバスバーへの接続作業を簡素化することが可能な回路構成体及び電気接続箱を提供することを目的とする。

本発明に係る回路構成体は、少なくとも一方の面に導電路を備え、所定箇所に貫通孔を有する回路基板と、前記回路基板における前記導電路とは反対側の他方の面に重ねられると共に前記貫通孔内に進入した接続突部を一体的に有するバスバーと、前記回路基板の前記一方の面に前記導電路と接続して実装された電子部品とを備え、前記電子部品は前記接続突部にロウ付け又は溶接によって接続されているところに特徴を有する（手段１）。
手段１の構成によれば、回路基板に実装される電子部品のバスバーへのロウ付け又は溶接による接続を、貫通孔内に進入した接続突部に行えばよいため、電子部品をバスバー平面に接続するよりも、電子部品のバスバーへの接続作業を簡素化することができる。

手段１の構成に加えて、前記回路基板と前記バスバーとは、当該回路基板及び前記バスバーの全体に対して部分的に固着する樹脂成形体により一体化されているようにしてもよい（手段２）。
手段２の構成のようにすれば、回路基板とバスバーとが重ね合された状態に保持することができる。また、部分的に固定されることになるため、構成部材の線膨張係数差から生じる回路構成体の変形（反り）を抑えることができる。

手段１又は手段２の構成に加えて、前記接続突部の先端には平坦部が形成され、この平坦部が前記回路基板の前記一方の面と面一となるように形成されているようにしてもよい（手段３）。
手段３の構成によれば、平坦部が回路基板の一方の面と面一であるため、回路基板とバスバーとの段差が無くなり、回路基板及びバスバーの接続突部へのハンダ等の印刷が容易になるなど、特殊な部品の使用ならびに特殊な加工工程を経ることなく公知の実装工程で部品実装が可能となる。

手段３の構成に加えて、前記電子部品は前記回路基板の前記一方の面において露出した接続突部の前記平坦部を覆うように配置され、前記平坦部と前記電子部品の裏面に位置する接続端子面とがハンダ付けされているようにしてもよい（手段４）。
手段４の構成によれば、電子部品の実装が容易になる。

手段１ないし手段４のいずれかの回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースとを備える電気接続箱としてもよい（手段５）。

本発明によれば、回路基板に実装される電子部品のバスバーへの接続作業を簡素化することが可能な回路構成体及び電気接続箱を提供することができる。

実施形態１に係る電気接続箱を表した斜視図 電気接続箱を表す上面図 図２のＡ−Ａ断面図 図２のＢ−Ｂ断面図 回路基板を表す斜視図 打ち抜き加工前のバスバーを表す斜視図 バスバーを表す斜視図 回路基板にバスバーが重ねられた状態を表す斜視図 図８を裏側から表した斜視図 回路構成体を表す斜視図 図１０を裏側から表した斜視図 図１０のＣ−Ｃ断面図 図１１のＤ−Ｄ断面図 図１１のＥ−Ｅ断面図 図１１のＦ−Ｆ断面図 回路構成体の上に端子モジュールを配した状態を表す斜視図 ロアケースを表す斜視図 ロアケースに回路構成体及び端子モジュールがボルト締めされた状態を表した斜視図

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を図１〜図１８を参照して説明する。
本実施形態における図１に示す電気接続箱１０は、バッテリー等の電源（図示せず）と、ヘッドランプ、ワイパー等の車載電装品（図示せず）との間に接続されて、各種車載電装品への電力の供給及び供給電力の制御等を行うものである。以下では、図２の上方を前方とし、下方を後方として説明する。

電気接続箱１０は、図４に示すように、回路構成体２０と、回路構成体２０に取り付けられる端子１２（端子群）を有する端子モジュール１１と、回路構成体２０及び端子モジュール１１が収容されるケース１５とから構成されている。

回路構成体２０は、図１０に示すように、回路基板２１と、回路基板２１に重ね合わされる一対の金属製のバスバー３０と、回路基板２１に実装されるスイッチング素子４０（本発明の構成である「電子部品」の一例）と、回路基板２１及びバスバー３０に部分的に固着するように成型された樹脂成形体５０とを備えている。

回路基板２１は、図５に示すように、左右方向に長い長方形状をなし、多数の導電路２２が上面２１Ａ（一方の面）に形成されているとともに、多数の貫通孔２３〜２６を有する。
貫通孔２３〜２６は、端子モジュール１１の端子１２が挿通される端子挿通孔２３と、後述するバスバー３０の接続突部３２が進入する凸部挿通孔２４（本願発明の構成である「貫通孔」の一例）と、樹脂成形体５０が充填される基板側充填孔２５と、ケース１５に固定するための固定用孔２６とからなる。

端子挿通孔２３は、円形で小径の貫通孔であって、回路基板２１のうち、前部及び後部に一列状に並んで配されているとともに、重ねて使用するバスバー３０の長円形状の端子挿通孔３６と重なる前後方向の中間部における左右両端部に２列に並んで形成されている。
凸部挿通孔２４は、矩形（正方形）の貫通孔であって、スイッチング素子４０の実装位置に対応して回路基板２１の前部及び後部にそれぞれ幅方向（左右方向）に一列に並んで設けられている。

基板側充填孔２５は、円形で小径の貫通孔であって、バスバー３０が重ねられる部分（重ねられるバスバー３０の縁部。図９参照）に所定の間隔を空けて設けられている。
固定用孔２６は、端子モジュール１１の枠体１３の位置に対応して回路基板２１の角部等の位置に設けられる。

バスバー３０は、回路基板２１の前部及び後部にそれぞれ対称となるように重ねられ、図７に示すように、平坦な薄肉の平板状の平面部３１と、平面部３１から上方に一列状に突出する複数の接続突部３２と、隣り合う接続突部３２の間に貫通形成される打ち抜き孔３３と、端子モジュール１１の複数の端子１２が挿通される長円形状の端子挿通孔３６と、樹脂成形体５０が充填されるバスバー側充填孔３４と、ケース１５に固定するための固定用孔３５とを備えている。

接続突部３２は、回路基板２１の凸部挿通孔２４にわずかな隙間を残して挿通可能な矩形状（直方体状）であって、平面部３１と一体に形成され、回路基板２１の凸部挿通孔２４の位置に対応して一列状に設けられている。
この接続突部３２は、平面部３１の表面３１Ａ（バスバーの表面）からの突出高さが、図１２に示すように、回路基板２１の厚みとほぼ等しくなっており、接続突部３２の先端（上端）は、平坦面３２Ａとなっている。これにより、接続突部３２が回路基板２１の凸部挿通孔２４に挿通される（進入する）と、回路基板２１の上面２１Ａと接続突部３２の上面３２Ａとが面一（同一平面上に形成）になる。

打ち抜き孔３３は、図７に示すように、一列状に形成されており、各接続突部３２と交互に設けられている。
端子挿通孔３６は、図９に示すように、その内側の領域に回路基板２１の複数の端子挿通孔２３を含んでいる。
バスバー側充填孔３４及び固定用孔３５は、バスバー３０の縁部であって、回路基板２１における基板側充填孔２５及び固定用孔２６と連通する位置に形成されている。
このバスバー３０の形成方法は、図６に示す突条ＭＬ（幅方向に延びる凸部）を有する金属板材ＭＢを用意し、この金属板材ＭＢに打ち抜き加工を施すことにより、打ち抜き孔３３、端子挿通孔３６、バスバー側充填孔３４及び固定用孔３５の部分を打ち抜いて形成することができる。

スイッチング素子４０は、図１２に示すように、扁平な形状のＮ形のＭＯＳＦＥＴであって、その下面４１の面積が回路基板２１の凸部挿通孔２４の面積よりも大きく、両側部からは、複数の端子４２が下面４１とほぼ同じ高さ位置でストレートに（図１２の幅方向に）突出している。端子４２は、ゲートに連なるゲート端子とソースに連なるソース端子とをそれぞれ複数有する。スイッチング素子４０の下面４１（パッケージの下面）には、ドレインに連なるドレイン電極４３が当該下面４１と面一に形成されている。そのためドレイン電極４３が本発明の構成である「接続端子面」の一例となる。
そして、ゲート及びソースに連なる端子４２がハンダＨにより導電路２２にハンダ付けされ、ドレイン電極４３がハンダＨにより接続突部３２にハンダ付けされている。

スイッチング素子４０の実装方法は、ペースト状のクリームはんだを導電路２２における接続する部分（ランド）及び接続突部３２の平坦面３２Ａに塗布する。そして、スイッチング素子４０のドレイン電極４３を接続突部３２の上に配し、ゲート端子４２及びソース端子４２を回路基板２１の対応する導電路２２上に配し、加熱によりクリームはんだを溶かすリフローを行うことでスイッチング素子４０の端子４２及びドレイン電極４３が導電路２２及びバスバー３０に接続（ハンダ溶接）される。

樹脂成形体５０は、回路基板２１とバスバー３０とが重ね合された状態に保持（固定）するためのものであって、図１３に示すように、基板側充填孔２５及びバスバー側充填孔３４に充填される充填部５１と、充填部５１に一体に連なり回路基板２１側を係止する基板側係止部５２と、充填部５１に一体に連なりバスバー３０側を係止するバスバー側係止部５３とを備える。

基板側係止部５２は、円板状であって、その径は基板側充填孔２５の径よりも大きく、回路基板２１への係止力を発揮できる程度の厚みを有する。
バスバー側係止部５３は、円板状であって、その径はバスバー側充填孔３４の径よりも大きく、バスバー３０への係止力を発揮できる程度の厚みを有する。

ここで、図１１に示すように、バスバー側係止部５３のうち、回路構成体２０の前後の端部における左右のバスバー側係止部５３は、端子挿通孔２３を包囲する領域まで延出された延出部５４を有する。
延出部５４は、図１４に示すように、端子挿通孔３６の孔縁部全体を含む領域まで延出されるとともに、端子挿通孔３６の内側まで進入している。端子挿通孔３６の内側に進入した延出部５４は、回路基板２１側に近づくほど狭くなるテーパ状をなし、端子挿通孔３６の内面（内周）の全体を覆っている。

なお、樹脂成形体５０の成形は、樹脂成形機（図示しない）により金型に樹脂を注入するモールド成形により行うことができるが、これに限らず他の成形法でもよい。例えば、熱硬化性の樹脂においては、トランスファー成形や圧縮成形等を用いてもよく、また、インサート成形等の成形法を組み合わせたものでもよい。樹脂材料としては、本実施形態では、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を用いるが、他の熱硬化性樹脂や他の熱可塑性樹脂等を用いることもできる。

端子モジュール１１は、図１６に示すように、長方形状の枠体１３と、枠体１３から突出する多数の端子１２と、枠体１３の角部にてケース１５に取り付けるために設けられた取付部１４とを有する。
端子１２は、１列又は２列に並んで配置された端子群と、幅寸法の大きい扁平な形状をなし電源から電力の供給を受ける電源側端子とを有する。
取付部１４は、ボルトを挿通するボルト挿通孔１４Ａを有する。

ケース１５は、図４に示すように、回路構成体２０が載置されるロアケース１６と、回路構成体２０及び端子モジュール１１を覆うアッパーケース１７とからなる。

ロアケース１６の上面（回路構成体２０を載置する面）は、前後方向の中央部がわずかに段差状に高くされた基板載置面１９Ａとされ、その前後に配されたわずかに低い部分がバスバーが載置されるバスバー載置面１９Ｂとされている。
バスバー載置面１９Ｂには、樹脂成形体５０のバスバー側係止部５３が挿通される凹部１９Ｃが対応する箇所に設けられており、バスバー側係止部５３が凹部１９Ｃに挿通されることでバスバー３０の下面の全体がバスバー載置面１９Ｂに当接するようになっている。
ロアケース１６の上面における角部には、図１７に示すように、ボルト締めに用いるボルト締付凹部１９Ｄが設けられている。ロアケース１６の外周には、係止突部１６Ａが設けられる。

アッパーケース１７は、その上面に、複数のコネクタ１８からなるコネクタ群が形成されており、各コネクタ１８の筒状のフードの内部には、端子モジュール１１の対応する複数の端子１２が突出している。
アッパーケース１７の外面における下端部には、係止凹部１７Ａが凹設されており、両ケースの嵌合の際に係止凹部１７Ａがロアケース１６の係止突部１６Ａに係止することでケース１５を嵌合状態にロックする。

電気接続箱１０の組付は、図１８に示すように、回路構成体２０の上面に端子モジュール１１を配した状態でロアケース１６上に載置し、ボルト挿通孔１４Ａ、固定用孔２６，３５及びボルト締付凹部１９ＤにボルトＢＴを螺合させて締め付けて固定する。そして、この状態でアッパーケース１７を上から被せると、係止突部１６Ａが係止凹部１７Ａに係止して電気接続箱１０（図１）となる。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）回路基板２１に実装されるスイッチング素子４０（電子部品）のバスバー３０への接続を、公知のハンダ接続技術により凸部挿通孔２４（貫通孔）内に進入した接続突部３２に行えばよいため、スイッチング素子４０をバスバー３０の平面部３１（平面）に接続するよりも、スイッチング素子４０のバスバー３０への接続作業を簡素化することができる。
また、回路基板２１上の入力パターンによらずに、バスバー３０とスイッチング素子４０（電子部品）とが接続されるため、配線密度を向上させることができる。また、回路基板２１を介すことなく直接スイッチング素子４０に電力を供給でき、回路基板２１の発熱が少なくなるため低発熱化される。さらに、スイッチング素子４０を直接バスバー３０に実装するため高放熱化することができる。
また、バスバー３０とスイッチング素子４０（電子部品）との接続という簡素な構成で、これら配線密度の向上、低発熱化、高放熱化を実現できるため、製造コストを低減させることができる。

（２）回路基板２１とバスバー３０とは、回路基板２１及びバスバー３０の全体に対して部分的に固着する（ように成型された）樹脂成形体５０により一体化されているため、回路基板２１とバスバー３０とが重ね合された状態に保持することができる。また、部分的に固定されることになるため、構成部材の線膨張係数差から生じる回路構成体２０の変形（反り）を抑えることができる。

（３）接続突部３２の先端には平坦部３２Ａが形成され、この平坦部３２Ａが回路基板２１の上面２１Ａ（一方の面）と面一であるため、回路基板２１とバスバー３０との段差が無くなり、回路基板２１及びバスバー３０（の接続突部３２）へのハンダの印刷が容易になるなど、特殊な部品の使用ならびに特殊な加工工程を経ることなく（作業工程を追加することなく）、公知の実装工程で部品実装が可能となる（回路基板２１とバスバー３０の層間接続が可能となる）。
（４）スイッチング素子４０は回路基板２１の一方の面において露出した接続突部３２の平坦部３２Ａを覆うように配置され、平坦部３２Ａとスイッチング素子４０の裏面４１に位置するソース電極４３（接続端子面）とがハンダ付けされているため、スイッチング素子４０（電子部品）の実装が容易になる。

＜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、スイッチング素子４０（電子部品）の端子４２と回路基板２１の導電路２２（ランド）との間の接続及びスイッチング素子４０とドレイン電極４３との間の接続は、ハンダＨによることとしたがこれに限られない。例えば、ハンダ以外を用いる溶接により接続してよく、また、ろう付けにより接続してもよい。

（２）上記実施形態では、本願発明の「電子部品」としてＮ形のＦＥＴを用いたが、これに限られず、他のスイッチング素子を用いてもよい。また、スイッチング素子以外の、回路基板２１とバスバー３０の双方に接続される電子部品を用いてもよい。

（３）上記実施形態では、バスバー３０の接続突部３２の上面３２ａは、回路基板２１の上面２１ａと面一であるとしたが、これに限られず、少なくとも接続突部３２が回路基板２１の凸部挿通孔２４に進入していればよい。

（４）上記実施形態では、回路基板２１とバスバー３０とは、回路基板２１及びバスバー３０と部分的に固着するように成型された樹脂成形体５０により一体化されているとしたが、これに限らず基板全域にわたって一体化されていてもよい。

（５）上記実施形態では、上記実施形態では、回路基板２１とバスバー３０とは、回路基板２１及びバスバー３０と部分的に固着するように成型された樹脂成形体５０により一体化されているとしたが、接着剤および接着シートを使用して一体化されていても良い。

１０…電気接続箱
１１…端子モジュール
１５…ケース
２０…回路構成体
２１…回路基板
２２…導電路
２４…凸部挿通孔（貫通孔）
２５…基板側充填孔
３０…バスバー
３１…平面部
３２…接続突部
３４…バスバー側充填孔
４０…スイッチング素子（電子部品）
４１…スイッチング素子の下面
４２…ゲート端子，ソース端子
４３…ドレイン電極（接続端子面）
５０…樹脂成形体
５２…基板側係止部
５３…バスバー側係止部
５４…延出部
Ｈ…ハンダ

Claims (5)

1. 少なくとも一方の面に導電路を備え、所定箇所に貫通孔を有する回路基板と、
   前記回路基板における前記導電路とは反対側の他方の面に重ねられると共に前記貫通孔内に進入した接続突部を一体的に有するバスバーと、
   前記回路基板の前記一方の面に前記導電路と接続して実装された電子部品とを備え、前記電子部品は前記接続突部にロウ付け又は溶接によって接続されていることを特徴とする回路構成体。
2. 前記回路基板と前記バスバーとは、当該回路基板及び前記バスバーの全体に対して部分的に固着する樹脂成形体により一体化されていることを特徴とする請求項１記載の回路構成体。
3. 前記接続突部の先端には平坦部が形成され、この平坦部が前記回路基板の前記一方の面と面一となるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回路構成体。
4. 前記電子部品は前記回路基板の前記一方の面において露出した接続突部の前記平坦部を覆うように配置され、前記平坦部と前記電子部品の裏面に位置する接続端子面とがハンダ付けされていることを特徴とする請求項３に記載の回路構成体。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースとを備える電気接続箱。

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