JP2015053786A - 回路構成体及びインレイ - Google Patents

Abstract

【課題】インレイの圧入により基板に生じる応力を緩和する。【解決手段】導電路と圧入孔１２Ａ，１２Ｂとを有する回路基板１１と、圧入孔１２Ａ，１２Ｂに圧入されるインレイ１６Ａ，１６Ｂと、回路基板１１に実装される電子部品１７Ａ，１７Ｂと、を備える回路構成体１０であって、インレイ１６Ａ，１６Ｂにおける圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁に接触する外周面２０は、圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁に接触して内壁に圧力を与える高接圧部２１と、外周面２０の周方向における高接圧部２１とは異なる位置に設けられ、高接圧部２１よりも圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁に与える圧力が低い低接圧部２２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、回路構成体及びインレイに関する。

従来、プリント基板の貫通孔にインレイを圧入した技術が知られている。下記特許文献１には、三層の樹脂層と、二層の厚銅が交互に積層されて貫通孔を有する基板と、この基板の貫通孔に圧入された伝熱部材としての銅インレイとを備えたプリント基板が記載されている。

特開２０１１−１５９７２７号公報

ところで、特許文献１では、プリント基板に銅インレイを圧入しているが、銅インレイの圧入による圧力でプリント基板に応力が生じ、プリント基板やプリント基板上の回路に不具合が生じることが懸念される。

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、インレイの圧入により基板に生じる応力を緩和することが可能な回路構成体及びインレイを提供することを目的とするものである。

本発明は、導電路と圧入孔とを有する基板と、前記圧入孔に圧入されるインレイと、前記基板に実装される電子部品と、を備える回路構成体であって、前記インレイにおける前記圧入孔の内壁に接触する外周面は、前記圧入孔の内壁に接触して前記内壁に圧力を与える高接圧部と、前記外周面の周方向における前記高接圧部とは異なる位置に設けられ、前記高接圧部よりも前記圧入孔の内壁に与える圧力が低い低接圧部と、を備える。

本発明は、導電路を有する基板の圧入孔に圧入されるインレイであって、前記圧入孔の内壁に接触する外周面は、前記圧入孔の内壁に接触して前記内壁に圧力を与える高接圧部と、前記外周面の周方向における前記高接圧部とは異なる位置に設けられ、前記高接圧部よりも前記圧入孔の内壁に与える圧力が低い低接圧部と、を備える。

上記構成によれば、インレイの外周面には、圧入孔の内壁に接触して内壁に圧力を与える高接圧部よりも圧入孔の内壁に与える圧力が低い低接圧部を備えているため、圧入の際に外周面の全周を高接圧部として内壁に高い圧力を与える場合と比較してインレイの圧入により基板に与える応力を緩和することが可能になる。

上記構成に加えて以下の構成を有すれば好ましい。
・前記圧入孔は、円形状であり、前記低接圧部は、前記高接圧部よりも軸心からの径が小さい。
このようにすれば、円形状の圧入孔に圧入する際の応力を緩和することができる。

・前記インレイは、前記外周面から所定の深さの切り込みを設けることで前記圧入孔への圧入の際に弾性収縮して弾性反発力を生じさせる。
このようにすれば、インレイが弾性変形することで、応力を緩和しつつ、基板との接続を良好に行うことができる。

・前記基板は、絶縁板に導電路のパターンが形成されたプリント基板であり、前記インレイは、前記プリント基板の導電路に接続されている。

・前記プリント基板には、板状の金属からなるバスバーが重ねられており、前記インレイは、前記バスバーに接続されている。

本発明によれば、インレイの圧入により基板に生じる応力を緩和することが可能になる。

実施形態１の回路構成体を示す断面図 回路基板を示す平面図 バスバーを示す平面図 インレイを示す平面図 インレイを回路基板の圧入孔に圧入する工程を説明する図 インレイが圧入された回路基板を示す正面図 インレイが圧入された回路基板をバスバーに重ねる工程を説明する図 回路基板とバスバーが重ねられた状態を示す断面図 実施形態２のインレイを示す平面図 インレイを回路基板の圧入孔に圧入する工程を説明する図 インレイが圧入された回路基板を示す正面図

＜実施形態１＞
実施形態１の回路構成体１０を、図１ないし図８を参照しつつ説明する。以下では、上下方向及び左右方向については、図１の方向を基準として説明する。

（回路構成体１０）
回路構成体１０は、図１に示すように、回路基板１１と、回路基板１１に重ねられた複数（本実施形態では３枚）のバスバー１３Ａ〜１３Ｃと、複数（本実施形態では４個）のインレイ１６Ａ，１６Ｂと、回路基板１１の上面１１Ａに実装される複数の電子部品１７Ａ，１７Ｂとを備えている。

（回路基板１１）
回路基板１１は、図２に示すように、左右方向に長い略長方形状をなすプリント基板であって、絶縁性材料からなる絶縁板の上面１１Ａに銅箔等の導電性材料からなる導電路（図示しない）のパターンが形成されている。回路基板１１には、インレイ１６Ａ，１６Ｂが圧入される真円形状の複数（本実施形態では４個）の圧入孔１２Ａ，１２Ｂが左右に並んで配されている。圧入孔１２Ａと圧入孔１２Ｂの径は、インレイ１６Ａ，１６Ｂの大きさに応じて異なる径となっている。

（バスバー１３Ａ〜１３Ｃ）
複数のバスバー１３Ａ〜１３Ｃは、図３に示すように、共に銅又は銅合金等の金属板材をプレス機により所定の形状に打ち抜いて形成されており、互いに隙間を空けて回路基板１１の異なる領域に重ねられる。バスバー１３Ａ〜１３Ｃには、インレイ１６Ａ，１６Ｂが圧入される複数（本実施形態では４個）の真円形状の圧入孔１４Ａ，１４Ｂが貫通形成されている。

各圧入孔１４Ａ，１４Ｂの位置は、回路基板１１の対応する圧入孔１２Ａ，１２Ｂに連なる位置に形成されている。圧入孔１４Ａ，１４Ｂの径は、対応する圧入孔１２Ａ，１２Ｂの径とほぼ同じである。バスバー１３Ａ〜１３Ｃの上面は、図示しない接着剤で回路基板１１に接着される。

バスバー１３Ａ〜１３Ｃには、外部の車載電装品や車両のモータ等の負荷を駆動させるための比較的大きな電流が通電されるのに対して、回路基板１１の導電路には制御回路を動かすための比較的小さな制御電流が通電される。

（インレイ１６Ａ，１６Ｂ）
インレイ１６Ａ，１６Ｂは、共に、全体が金属（例えば銅、銅合金など）のからなり、図４，図５に示すように、上下方向（軸方向）の厚みが薄い略円柱状（コイン状）をなしている。

インレイ１６Ａ（１６Ｂ）は、軸心Ａ１を中心とした角度に応じて外形寸法が異なる。これにより、インレイ１６Ａ（１６Ｂ）の外周面２０には、軸心Ａ１からの径Ｂ１が一定の円弧状の高接圧部２１と、高接圧部２１とは周方向の異なる位置に設けられ高接圧部２１よりも軸心Ａ１からの径が小さい直線状の低接圧部２２とが備えられている。
高接圧部２１の軸心Ａ１からの径Ｂ１は、圧入孔１２Ａ，１２Ｂの径よりわずかに大きい径（圧入孔に圧入可能な径）とされている。

本実施形態では、高接圧部２１と低接圧部２２は、周方向に交互に配されており、共に、１２０度ごとの角度に中間（低接圧部２２の中間は軸心Ａ１を通り低接圧部２２の面と直交する線分の交点２２Ａ）が位置するように形成されている
高接圧部２１は、軸心Ａ１からの径が一定の円形状の外周を有し、低接圧部２２は、高接圧部２１に沿うように外周縁を直線状に切り欠いて形成されている。

これにより、図５，図６に示すように、インレイ１６Ａ（１６Ｂ）が圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）に圧入されると、高接圧部２１は、圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）の内壁に固着可能な圧力を与え、低接圧部２２は、高接圧部２１よりも圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）の内壁に与える圧力が低い（圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）の内壁に当接してわずかな圧力を与えるか、又は、圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）の内壁に当接せずに圧力を与えない）。これにより、高接圧部２１により、圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁への固定を確実に行い、低接圧部２２により、回路基板１１に与える応力を緩和することができる。

また、インレイ１６Ａ，１６Ｂは、バスバー１３Ａ〜１３Ｃの圧入孔１４Ａ，１４Ｂに圧入されて半田付けして固定されると共に、回路基板１１への圧入により、回路基板１１の導電路と接続される。インレイ１６Ａ，１６Ｂの回路基板１１の導電路との接続は、例えば、回路基板１１の導電路を圧入孔１２Ａ，１２Ｂ内に導出（露出）させてインレイ１６Ａ，１６Ｂを圧入した際に導電路と接続される。なお、これに限らず、例えば、インレイ１６Ａ，１６Ｂを回路基板１１の導電路に半田付けしたり、インレイ１６Ａ，１６Ｂの端面と回路基板１１の表面の導電路とをリード線で接続するようにしてもよい。

図１に示すように、圧入孔１２Ａ，１２Ｂ，１４Ａ，１４Ｂに圧入されたインレイ１６Ａ，１６Ｂの上面１５Ａは、回路基板１１の上面１１Ａとほぼ面一となり、インレイ１６Ａ，１６Ｂの下面１５Ｂは、バスバー１３Ａ〜１３Ｃの下面１３Ｄと面一になる。

（電子部品１７Ａ，１７Ｂ）
電子部品１７Ａ，１７Ｂは、例えばＦＥＴ等の半導体スイッチング素子からなり、通電電流に応じて発熱する発熱部品である。電子部品１７Ａ，１７Ｂは、箱型のパッケージを有する本体１８と複数の端子１９とを備えている。

電子部品１７Ｂについては、本体１８の底面にインレイ１６Ａと接続される台座状の端子１９とバスバー１３Ｃに圧入されたインレイ１６Ｂに接続される端子１９とを備える。各端子１９は、半田付け等の公知の手法により、インレイ１６Ａ，１６Ｂの上面１５Ａや、図示はしないが回路基板１１のプリント配線された導電路に接続される。

（製造工程）
回路構成体１０の製造工程の一例について説明する。
回路基板１１の圧入孔１２Ａ，１２Ｂにインレイ１６Ａ，１６Ｂの軸方向の端部を圧入し、回路基板１１又はバスバー１３Ａ〜１３Ｃに接着剤を塗布し、インレイ１６Ａ，１６Ｂの回路基板１１からの突出部を圧入孔１４Ａ，１４Ｂに圧入して回路基板１１とバスバー１３Ａ〜１３Ｃを重ね合わせて接着する（図７，図８）。
なお、圧入による接続に加えて、圧入孔１２Ａ，１２Ｂ，１４Ａ，１４Ｂとインレイ１６Ａ，１６Ｂとの隙間を半田付けしてインレイ１６Ａ，１６Ｂと回路基板１１の導電路やバスバー１３Ａ〜１３Ｃを電気的に接続するようにしてもよい。

次に、回路基板１１の上面１１Ａに電子部品１７Ａ，１７Ｂ等を搭載して例えばリフロー半田付けによって電子部品１７Ａ，１７Ｂを導電路上に実装することで、回路構成体１０が形成される（図１）。

上記実施形態によれば以下の作用、効果を奏する。
本実施形態によれば、インレイ１６Ａ，１６Ｂにおける圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁に接触する外周面２０は、高接圧部２１よりも圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁に与える圧力が低い低接圧部２２を、外周面２０の周方向における高接圧部２１とは異なる位置に備えている。これにより、インレイ１６Ａ，１６Ｂの圧入の際に外周面２０の全周で圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁に高い圧力を与える場合と比較してインレイ１６Ａ，１６Ｂの圧入により回路基板１１に与える応力を緩和することが可能になる。

また、インレイ１６Ａ，１６Ｂは、円形状の圧入孔１２Ａ，１２Ｂに圧入されるものであり、低接圧部２２は、高接圧部２１よりも軸心Ａ１からの径が小さい。
このようにすれば、円形状の圧入孔１２Ａ，１２Ｂに圧入する際の応力を緩和することができる。

回路基板１１は、絶縁板に導電路のパターンが形成されたプリント基板であり、インレイ１６Ａ，１６Ｂは、プリント基板の導電路に接続されている。
これにより、バスバー基板よりも応力に弱いプリント基板に応力が生じることによる不具合を防止することができる。

また、プリント基板には、板状の金属からなるバスバー１３Ａ〜１３Ｃが重ねられており、インレイ１６Ａ，１６Ｂは、バスバー１３Ａ〜１３Ｃに接続されている。
これにより、車両の電装品やモータ等の負荷のように大きい電流に対しては、バスバー１３Ａ〜１３Ｃに通電し、制御電流等の小さい電流は、回路基板１１の導電路に通電することが可能になる。

＜実施形態２＞
実施形態２を、図９ないし図１１を参照して説明する。実施形態２は、インレイ２３に切り込み２３Ａを設けて弾性変形可能に構成したものである。以下では、実施形態１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図９，図１０に示すように、インレイ２３には、軸心Ａ２からの径が一定の円形の外周（円弧）を有する高接圧部２４と、高接圧部２４の外径よりも小さい外径を有する低接圧部２５とを有する。
低接圧部２５は、インレイ２３の外周面２０から軸心Ａ２側に向けて所定の深さの一対の切り込み２３Ａを設けることで形成されている。
低接圧部２５は、圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）の内壁に当接しないため圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）の内壁に圧力を与えない。

一対の切り込み２３Ａは、軸心Ａ２を中心として１８０度の角度に形成されており、一定の幅寸法の溝状の隙間を有し、その奥端部である溝底は、丸みを帯びている。

これにより、図１０，図１１に示すように、インレイ２３が圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）に圧入されると、高接圧部２４は、圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）の内壁に圧力を与え、低接圧部２５は、高接圧部２４よりも圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）の内壁に与える圧力が低いため、高接圧部２４により、圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）の内壁への固定を確実に行い、低接圧部２５により、回路基板１１に与える応力を緩和することができる。
また、インレイ２３は、外周面２０から所定の深さの切り込み２３Ａを設けることで圧入孔１２Ａ，１２Ｂへの圧入の際に弾性収縮して弾性反発力を生じさせている。
これにより、インレイ２３の圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）への圧入の際にインレイ２３が圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁に当接して弾性変形することで、回路基板１１に生じる応力を緩和しつつ、インレイ２３の弾性反発力により圧入孔１２Ａ（１２Ｂ）に導出された導電路との良好な接圧を確保できるため、インレイ２３と回路基板１１との接続を良好に行うことができる。

＜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、インレイ１６Ａ，１６Ｂ，２３は、プリント基板である回路基板１１及びバスバー１３Ａ〜１３Ｃに圧入されていたが、これに限らず、回路基板１１及びバスバー１３Ａ〜１３Ｃ（バスバー基板）の一方にのみ圧入されている構成としてもよい。この場合、回路基板１１及びバスバー１３Ａ〜１３Ｃのインレイ１６Ａ，１６Ｂ，２３が圧入されない側には、例えば圧入孔１２Ａ，１２Ｂ，１４Ａ，１４Ｂより径の大きい挿通孔を設け、この挿通孔にインレイ１６Ａ，１６Ｂ，２３が隙間を有して挿通されるようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、圧入孔１２Ａ，１２Ｂは真円形状であったが、これに限られない。例えば、長円形状や楕円形状等の円形状や、矩形状の圧入孔としてもよい。また、インレイ１６Ａ，１６Ｂ，２３の形状についても、真円形状（の高接圧部）に限られず、圧入孔の形状に応じて長円形状や楕円形状等の円形状や、矩形状（の高接圧部）とすることも可能である。また、真円形状以外の圧入孔の形状に応じた真円形状以外のインレイについても、上記実施形態と同様に、軸心からの径が高接圧部よりも小さい低接圧部を有することで、低接圧部が圧入孔の内壁に高接圧部よりも低い圧力を与えるようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、低接圧部２２，２５の外径は、高接圧部２１，２４の外径よりも小さいこととしたが、これに限られない。高接圧部よりも圧入孔の内壁に与える圧力が低い低接圧部の外径を高接圧部の外径よりも大きくしてもよい。例えば、長円形状のインレイにおける軸心から短径側を高接圧部とし、軸心から長径側を低接圧部としてもよい。

（４）回路構成体１０における圧入孔やインレイの数は、上記実施形態の数に限られず、他の数としてもよい。
（５）回路基板１１には、内部に１又は複数の導電路が積層された多層基板を用いてもよい。

（６）低接圧部が圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁に与える圧力は高接圧部よりも低ければよく、低接圧部が圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁に当接して低い圧力を与える構成に限られず、低接圧部が圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁に当接せず、低接圧部が圧入孔１２Ａ，１２Ｂの内壁に圧力を与えない構成としてもよい。

１０： 回路構成体
１１： 回路基板
１２Ａ，１２Ｂ： 圧入孔
１３Ａ〜１３Ｃ： バスバー
１４Ａ，１４Ｂ： 圧入孔
１６Ａ，１６Ｂ，２３： インレイ
１７Ａ，１７Ｂ： 電子部品
２０： 外周面
２１，２４： 高接圧部
２２，２５： 低接圧部

Claims (8)

1. 導電路と圧入孔とを有する基板と、
   前記圧入孔に圧入されるインレイと、
   前記基板に実装される電子部品と、を備える回路構成体であって、
   前記インレイにおける前記圧入孔の内壁に接触する外周面は、
   前記圧入孔の内壁に接触して前記内壁に圧力を与える高接圧部と、前記外周面の周方向における前記高接圧部とは異なる位置に設けられ、前記高接圧部よりも前記圧入孔の内壁に与える圧力が低い低接圧部と、を備える回路構成体。
2. 前記圧入孔は、円形状であり、
   前記低接圧部は、前記高接圧部よりも軸心からの径が小さい請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記インレイは、前記外周面から所定の深さの切り込みを設けることで前記圧入孔への圧入の際に弾性収縮して弾性反発力を生じさせる請求項１又は請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記基板は、絶縁板に導電路のパターンが形成されたプリント基板であり、前記インレイは、前記プリント基板の導電路に接続されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体。
5. 前記プリント基板には、板状の金属からなるバスバーが重ねられており、前記インレイは、前記バスバーに接続されている請求項４に記載の回路構成体。
6. 導電路を有する基板の圧入孔に圧入されるインレイであって、
   前記圧入孔の内壁に接触する外周面は、
   前記圧入孔の内壁に接触して前記内壁に圧力を与える高接圧部と、
   前記外周面の周方向における前記高接圧部とは異なる位置に設けられ、前記高接圧部よりも前記圧入孔の内壁に与える圧力が低い低接圧部と、を備えるインレイ。
7. 前記圧入孔は、円形状であり、
   前記低接圧部は、前記高接圧部よりも軸心からの径が小さい請求項６に記載のインレイ。
8. 前記外周面から所定の深さの切り込みを設けることで前記圧入孔への圧入の際に弾性収縮して弾性反発力を生じさせる請求項６又は請求項７に記載のインレイ。

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