JP2015006054A - 電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の配線パターンを効率的に配索することにより小型化を図ることができる電気接続箱を提供する。
【解決手段】半導体パワーインテグレーション１は、基板２と、基板２に搭載された複数のＦＥＴ１１と、コネクタ嵌合部３ａ，３ｂと、電源入力部６０及び複数の基板接続部６１〜６５が設けられた電源バスバ６と、これらを収容する筺体と、を備えている。複数のＦＥＴ１１は、基板２の上面において矢印Ａ及び矢印Ｂに沿って２列に配列され、基板２の下面において矢印Ｃに沿って１列に配列されている。コネクタ嵌合部３ａ，３ｂは、Ｌ字状の複数の出力端子４と、これら複数の出力端子４を保持した端子保持部５と、筺体に一体に設けられた枠部と、で構成されている。端子保持部５及び基板接続部６１〜６５は、矢印Ａに沿ったＦＥＴ１１の列とそれに隣接する矢印Ｂに沿ったＦＥＴ１１の列の間に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車に搭載される電気接続箱に関するものである。

自動車に搭載されて電源分配を行う電気接続箱には様々な構造のものがあるが、例えば、特許文献１に開示されている電気接続箱のように、基板と半導体部品（電子部品）とを備え、「半導体パワーインテグレーション」と呼ばれるものがある。

図４は、公知ではないが本願発明者が発明した半導体パワーインテグレーションの平面図である。この半導体パワーインテグレーション３０１は、基板２と、基板２に搭載された複数のＦＥＴ（電子部品）１１と、電源側と接続されたコネクタが嵌合する電源コネクタ嵌合部３ｃと、負荷側と接続されたコネクタが嵌合するコネクタ嵌合部３ａ，３ｂと、基板２に電源を供給する電源バスバ３０６と、これらを収容する合成樹脂製又は金属製の筺体（不図示）と、を備えている。

上記コネクタ嵌合部３ａ，３ｂは、一端部が基板２にはんだ付けされて電気接続され、他端部がコネクタの端子と電気接続されるＬ字状の複数の出力端子４と、これら複数の出力端子４を保持した合成樹脂製の端子保持部５と、上記筺体に一体に設けられた枠部と、で構成されている。また、端子保持部５は、出力端子４のほか、電源バスバ３０６を保持している。

上記電源コネクタ嵌合部３ｃは、電源バスバ３０６に設けられた電源入力部６０と、上記端子保持部５と、上記筺体に一体に設けられた枠部と、で構成されている。

これら電源コネクタ嵌合部３ｃ及びコネクタ嵌合部３ａ，３ｂは、矢印Ｘ方向に並んでおり、基板２における矢印Ｚ方向の端部に配置されている。矢印Ｚは矢印Ｘと直交しているとともに基板２と平行である。また、これら電源コネクタ嵌合部３ｃ及びコネクタ嵌合部３ａ，３ｂには、各コネクタが矢印Ｚと逆方向に嵌合する。

上記電源バスバ３０６は、端子保持部５に保持されている。電源バスバ３０６は、上記電源コネクタ嵌合部３ｃを構成する電源入力部６０と、基板２の所定位置にはんだ付けされて電気接続された複数の基板接続部６１〜６３と、を有している。

上記複数のＦＥＴ１１は、矢印Ｘ方向に並んでいると共に二列に配列されている。また、二列に配列されたＦＥＴ１１は、端子保持部５及び基板接続部６１〜６３の矢印Ｚ方向の一方側に配置されている。

このような半導体パワーインテグレーション３０１において、電源コネクタ嵌合部３ｃに嵌合されたコネクタから電源入力部６０に入力された電源は、複数の基板接続部６１〜６３で分岐されて基板２に供給され、基板２の配線パターン、ＦＥＴ１１、配線パターン、出力端子４を順に通って、コネクタ嵌合部３ａ，３ｂに嵌合されたコネクタから負荷側に出力される。

特開２００２−３５９３４９号公報

上記半導体パワーインテグレーション３０１においては、さらなる小型化が要求されていた。しかしながら、半導体パワーインテグレーション３０１は、上述したとおり、複数のＦＥＴ１１が端子保持部５及び基板接続部６１〜６３の矢印Ｚ方向の一方側に配置されている構成であるがゆえに、各基板接続部６１〜６３と各ＦＥＴ１１とを接続した幅の広い配線パターン及び各ＦＥＴ１１と出力端子４とを接続した配線パターンが端子保持部５及び基板接続部６１〜６３のワンサイドに集中してしまい、当該配線パターンを形成するために基板２が矢印Ｘ方向に大型化してしまうという問題があった。なお、図４中の白抜き矢印は、これら配線パターンを模式的に示している。

したがって、本発明は、基板の配線パターンを効率的に配索することにより小型化を図ることができる電気接続箱を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、基板と、前記基板に搭載された複数の電子部品と、一端部が前記基板に電気接続され他端部がコネクタの端子と電気接続される複数の出力端子と、該複数の出力端子を保持した端子保持部と、を有するコネクタ嵌合部と、電源入力部及び複数の基板接続部が設けられた電源バスバと、を備えた電気接続箱において、前記複数の電子部品が前記基板の同一面において複数列に配列され、ある列とそれに隣接する列の間に前記端子保持部及び前記複数の基板接続部が配置され、前記電源入力部に入力された電源が前記複数の基板接続部で分岐されて前記基板に供給され、前記基板の配線パターン、前記電子部品、配線パターン、前記出力端子を順に通って、前記コネクタ嵌合部に嵌合された前記コネクタから負荷側に出力されることを特徴とする電気接続箱である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記基板接続部の少なくとも一つは、一つの前記電子部品とのみ接続され、かつ、該基板接続部が対応する前記電子部品の近傍に配置されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２に記載された発明において、前記コネクタ嵌合部を複数備え、前記複数のコネクタ嵌合部が前記各列における前記電子部品の並び方向に並んでおり、少なくとも一つの前記基板接続部が、隣り合った前記コネクタ嵌合部間で前記基板に電気接続されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載された発明において、少なくとも一つの前記基板接続部が、前記端子保持部を貫通して前記基板に電気接続されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載された発明によれば、ある電子部品の列とそれに隣接する電子部品の列の間に端子保持部及び複数の基板接続部が配置されているので、各基板接続部と各電子部品とを接続した配線パターンの距離を最短化することができ、基板を小型化することができる。よって、小型化を図ることができる電気接続箱を提供することができる。

請求項２に記載された発明によれば、前記基板接続部の少なくとも一つは、一つの前記電子部品とのみ接続され、かつ、該基板接続部が対応する前記電子部品の近傍に配置されているので、該基板接続部と対応する電子部品とを接続した配線パターンの距離を最短化することができ、基板を小型化することができる。

請求項３に記載された発明によれば、前記コネクタ嵌合部を複数備え、前記複数のコネクタ嵌合部が前記各列における前記電子部品の並び方向に並んでおり、少なくとも一つの前記基板接続部が、隣り合った前記コネクタ嵌合部間で前記基板に電気接続されている。この隣り合ったコネクタ嵌合部間は、各コネクタを各コネクタ嵌合部に嵌合させる構造において不可避なスペースであり、出力端子も配置されていないスペースであるので、当該スペースに基板接続部を配置することにより、省スペース化を図ることができる。

請求項４に記載された発明によれば、少なくとも一つの前記基板接続部が、前記端子保持部を貫通して前記基板に電気接続されているので、各コネクタが各コネクタ嵌合部に嵌合する際及び嵌合状態から離脱する際に掛かる力を電源バスバで受けることができ、出力端子と基板とのはんだ付け箇所に力が掛かることを防止できる。そのため、該はんだ付け箇所にひび割れが生じることを防止できる。さらに、端子保持部を基板に固定するネジを廃止することができ、基板を小型化することができる。

本発明の一実施形態にかかる電気接続箱を示す斜視図である。 図１に示された電気接続箱の平面図である。 図２中のＡ−Ａ線断面図である。 本願発明の課題を説明するための電気接続箱の平面図である。

本発明の一実施形態にかかる「電気接続箱」を図１〜３を参照して説明する。

図１〜３に示す半導体パワーインテグレーション（請求項の「電気接続箱」に相当する。）１は、自動車に搭載されて主に電源分配を行うものであり、基板２と、基板２に搭載された複数の電子部品１１〜１３と、電源側と接続されたコネクタが嵌合する電源コネクタ嵌合部３ｃと、負荷側と接続されたコネクタが嵌合するコネクタ嵌合部（請求項の「コネクタ嵌合部」に相当する。）３ａ，３ｂと、基板２に電源を供給する電源バスバ６と、ダイアグ端子（故障診断に用いる端子である。）７と、これらを収容する合成樹脂製の筺体（不図示）と、を備えている。

上記基板２は、絶縁板２０に配線パターン及びスルーホール２１が設けられた周知のプリント基板である。

上記電子部品１１〜１３は、基板２にはんだ付けされている。電子部品１１は、ＦＥＴである。ＦＥＴ１１は、請求項の「電子部品」に相当する。電子部品１２は、ダイオードである。電子部品１３は、コンデンサである。また、複数のＦＥＴ１１は、図２に示すように、基板２の上面において矢印Ａ及び矢印Ｂに沿って２列に配列され、基板２の下面において矢印Ｃに沿って１列に配列されている。各列にはＦＥＴ１１が３つずつ並べられている。また、図３に示すように、矢印Ｃに沿って配列された各ＦＥＴ１１は、矢印Ｂに沿って配列された各ＦＥＴ１１の裏側の位置に配置されている。

上記コネクタ嵌合部３ａ，３ｂは、一端部が基板２にはんだ付けされて電気接続され、他端部がコネクタの端子と電気接続されるＬ字状の複数の出力端子４と、これら複数の出力端子４を保持した合成樹脂製の端子保持部５と、上記筺体に一体に設けられた枠部と、で構成されている。端子保持部５は各コネクタ嵌合部３ａ，３ｂ毎に設けられているのではなく、一部品で構成されている。すなわち、コネクタ嵌合部３ａ，３ｂの各端子保持部同士が一体形成されたものが端子保持部５である。また、本実施形態では、端子保持部５は、前述した出力端子４のほか、電源バスバ６とダイアグ端子７とを保持している。また、コネクタ嵌合部３ａ，３ｂに嵌合されるコネクタは、ヘッドランプ等の負荷側と接続されている。

上記電源コネクタ嵌合部３ｃは、電源バスバ６の後述する電源入力部６０と、上記端子保持部５と、上記筺体に一体に設けられた枠部と、で構成されている。また、電源コネクタ嵌合部３ｃに嵌合されるコネクタは、バッテリ、オルタネータ等の電源側と接続されている。

これら電源コネクタ嵌合部３ｃ及びコネクタ嵌合部３ａ，３ｂは、図２に示すように、矢印Ａ，矢印Ｂ及び矢印Ｃに沿って配列されたＦＥＴ１１の並び方向に並んでいる。また、これら電源コネクタ嵌合部３ｃ及びコネクタ嵌合部３ａ，３ｂには、上述した各コネクタが図３の矢印Ｋ方向に嵌合する。矢印Ｋは、矢印Ａ，矢印Ｂ及び矢印Ｃと直交しているとともに基板２と平行である。

上記電源バスバ６は、金属板から型抜きされ、折り曲げられて形成されている。電源バスバ６は、上記電源コネクタ嵌合部３ｃを構成する電源入力部６０と、基板２の所定位置にはんだ付けされて電気接続された複数の基板接続部６１〜６５と、電源入力部６０と基板接続部６１〜６５とを繋いだ連結部６６と、を有している。

電源入力部６０及び連結部６６の一部は基板２の外側にはみ出している。連結部６６は、端子保持部５の上面に重ねられている。基板接続部６１〜６５は、連結部６６の縁部において基板２側に直角に曲げられている。端子保持部５、連結部６６及び基板接続部６１〜６５は、矢印Ａに沿ったＦＥＴ１１の列とそれに隣接する矢印Ｂに沿ったＦＥＴ１１の列の間に配置されている。基板接続部６１〜６３は、矢印Ｂに沿ったＦＥＴ１１の列及び矢印Ｃに沿ったＦＥＴ１１の列側に配置されている。基板接続部６４，６５は、矢印Ａに沿ったＦＥＴ１１の列側に配置されている。

このような半導体パワーインテグレーション１において、電源コネクタ嵌合部３ｃに嵌合されたコネクタから電源入力部６０に入力された電源は、複数の基板接続部６１〜６５で分岐されて基板２に供給され、基板２の配線パターン、電子部品１１〜１３、配線パターン、出力端子４を順に通って、コネクタ嵌合部３ａ，３ｂに嵌合されたコネクタから負荷側に出力される。

本実施形態では、各基板接続部６１〜６５から一つ又は二つのＦＥＴ１１に電源が供給される。また、各基板接続部６１〜６５は、基板２の配線パターンを極力短くするために、対応する（電源を供給する）ＦＥＴ１１の近傍で基板２にはんだ付けされている。例えば、基板接続部６４は、矢印Ａに沿って配列されたＦＥＴ１１のうち電源入力部６０から最も離れたＦＥＴ１１のみに電源を供給する。また、基板２の配線パターンを極力短くするために、基板接続部６１〜６３が基板２にはんだ付けされる位置は、出力端子４が基板２にはんだ付けされる位置よりも矢印Ｂ，Ｃに沿って配列されたＦＥＴ１１側（電源を供給するＦＥＴ１１側）にしている。同様に、基板接続部６４，６５が基板２にはんだ付けされる位置は、出力端子４が基板２にはんだ付けされる位置よりも矢印Ａに沿って配列されたＦＥＴ１１側（電源を供給するＦＥＴ１１側）にしている。

上述したように、半導体パワーインテグレーション１においては、隣り合ったＦＥＴ１１の列間に端子保持部５及び基板接続部６１〜６５を配置したことにより、各基板接続部６１〜６５と各ＦＥＴ１１とを接続した幅の広い配線パターンを端子保持部５及び基板接続部６１〜６５の両サイド（隣り合ったＦＥＴ１１の列の一方側と他方側）に振り分けることができ、すなわち幅の広い配線パターンが端子保持部５及び基板接続部６１〜６５のワンサイドに集中することを回避でき、基板２が各列のＦＥＴ１１の並び方向（矢印Ａ，Ｂ，Ｘ方向）に大型化することを回避することができる。また、各基板接続部６１〜６５と各ＦＥＴ１１とを接続した配線パターンの距離を最短化することができ、基板２を小型化することができる。

また、基板接続部６１は、隣り合った電源コネクタ嵌合部３ｃとコネクタ嵌合部３ａ間で基板２にはんだ付けされている。さらに、基板接続部６２，６５は、隣り合ったコネクタ嵌合部３ａとコネクタ嵌合部３ｂ間で基板２にはんだ付けされている。前記「電源コネクタ嵌合部３ｃとコネクタ嵌合部３ａ間」及び前記「コネクタ嵌合部３ａとコネクタ嵌合部３ｂ間」は、各コネクタを電源コネクタ嵌合部３ｃ及び各コネクタ嵌合部３ａ，３ｂに嵌合させる構造において不可避なスペースである。このスペースに基板接続部６１，６２，６５を配置することにより、半導体パワーインテグレーション１の省スペース化を図ることができ、同時に、基板接続部６１，６２，６５と複数の出力端子４とがそれぞれ電気接続される基板２の配線パターン同士がまたがることを回避できる。

また、基板接続部６１〜６３は、端子保持部５に設けられた貫通孔５１〜５３を通されて基板２にはんだ付けされている。このことにより、各コネクタが電源コネクタ嵌合部３ｃ及び各コネクタ嵌合部３ａ，３ｂに嵌合する際及び嵌合状態から離脱する際に掛かる力を電源バスバ６で受けることができ、出力端子４と基板２とのはんだ付け箇所に力が掛かることを防止できる。そのため、該はんだ付け箇所にひび割れが生じることを防止できる。さらに、端子保持部５を基板２に固定するネジを廃止することができ、基板２を小型化することができる。

さらに、基板接続部６１〜６５及び複数の出力端子４は、フローはんだ付けによって基板２にはんだ付けされる。この際、基板接続部６１〜６５及び複数の出力端子４が電子部品１１〜１３から離れた場所に集約配置されているので、一度のフローはんだ付けによって基板接続部６１〜６５及び複数の出力端子４を一括で基板２にはんだ付けすることができる。

なお、複数層のメタル板を有するメタルコア基板を用いれば、電源バスバ６を用いることなく半導体パワーインテグレーション１と同様の部品配置が可能となる。しかし、そのようなメタルコア基板は非常に高価であり、コストがかかってしまう。上述した半導体パワーインテグレーション１は、プリント基板２を用いることでコストを抑えつつ、電源バスバ６を用いることで、低コストかつ小型化を同時に達成している。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 半導体パワーインテグレーション（電気接続箱）
２ 基板
３ａ，３ｂ コネクタ嵌合部
４ 出力端子
５ 端子保持部
６ 電源バスバ
１１ ＦＥＴ（電子部品）
６０ 電源入力部
６１〜６５ 基板接続部

Claims (4)

1. 基板と、
   前記基板に搭載された複数の電子部品と、
   一端部が前記基板に電気接続され他端部がコネクタの端子と電気接続される複数の出力端子と、該複数の出力端子を保持した端子保持部と、を有するコネクタ嵌合部と、
   電源入力部及び複数の基板接続部が設けられた電源バスバと、
   を備えた電気接続箱において、
   前記複数の電子部品が前記基板の同一面において複数列に配列され、ある列とそれに隣接する列の間に前記端子保持部及び前記複数の基板接続部が配置され、
   前記電源入力部に入力された電源が前記複数の基板接続部で分岐されて前記基板に供給され、前記基板の配線パターン、前記電子部品、配線パターン、前記出力端子を順に通って、前記コネクタ嵌合部に嵌合された前記コネクタから負荷側に出力される
   ことを特徴とする電気接続箱。
2. 前記基板接続部の少なくとも一つは、一つの前記電子部品とのみ接続され、かつ、該基板接続部が対応する前記電子部品の近傍に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記コネクタ嵌合部を複数備え、
   前記複数のコネクタ嵌合部が前記各列における前記電子部品の並び方向に並んでおり、
   少なくとも一つの前記基板接続部が、隣り合った前記コネクタ嵌合部間で前記基板に電気接続されている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気接続箱。
4. 少なくとも一つの前記基板接続部が、前記端子保持部を貫通して前記基板に電気接続されている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の電気接続箱。

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