JP2015065721A - 回路構成体 - Google Patents

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Abstract

【課題】電気部品の半田付け時の加熱温度にかかわらず、プリント基板に重ね合されたバスバー回路体を安定して固着することができる、新規な構造の回路構成体を提供すること。【解決手段】バスバー回路体16がプリント基板12に重ね合されて固着されてなる回路構成体10において、絶縁体層22,26にバスバー14が埋設されることによりバスバー回路体16が一体的に構成されていると共に、バスバー回路体16には、絶縁体層22,26に設けられた貫通孔40を通じてバスバー14の一部が露呈された露呈部44が形成されている一方、バスバー回路体16の絶縁体層22,26がプリント基板12に重ね合されて固着手段36を介して固着されており、バスバー回路体16の露呈部44と、プリント基板12のプリント配線54に対して電気部品20の端子部56が半田付けされて実装されるようにした。【選択図】図2

Description

本発明は、複数本のバスバーにより構成されたバスバー回路体が、プリント基板に重ね合されて固着されてなる回路構成体に関するものである。
従来から、自動車の電気接続箱に収容される回路構造体として、制御回路を構成するプリント基板と、大電流回路を構成する複数本のバスバーにより構成されたバスバー回路体を複合的に備えたものが知られている。特に、近年では、特開2003−164039号公報(特許文献1)に記載のように、プリント基板の表面にバスバー回路体を構成するバスバーを直接接着剤層を介して固着した構造の回路構成体が提案されており、電気接続箱の小型化・省スペース化への対応が図られている。
ところで、このような回路構成体には、プリント基板のプリント配線とバスバー回路体のバスバーに対して、リレーやスイッチ等の電気部品の端子部がリフロー等の半田付けにより接続されて実装されている。
ところが、従来構造の回路構成体では、電気部品を半田付けにより実装する工程において、接着剤層によるバスバーとプリント基板の接着が維持できない場合があるという問題を内在していた。具体的には、近年の鉛フリー半田による半田付け工程では、半田付け時のリフロー炉内の加熱温度を従来の共晶半田の場合より高温にする必要があり、バスバーの表面に施された錫めっき等のめっき層の溶融温度よりも高くなる場合がある。この場合、接着剤層とバスバーの接着がめっき層の溶融により維持されず、バスバーのプリント基板からの剥がれや離脱が発生するおそれがあったのである。
これに対して、特開2007−306672号公報(特許文献2)では、バスバーのめっき層をリフロー炉の加熱温度よりも溶融温度が高いニッケルにより形成することが提案されている。このようにすれば、確かに、半田付け時の加熱温度によりバスバーのめっき層が溶融し接着剤層との接着が破壊される問題は解消されるが、ニッケルめっきされたバスバーの端子部の硬度が上がることが避けられない。そうすると、ニッケルめっきされた端子部に接続される相手方端子のめっき層が、ニッケルめっきよりも硬度が低い錫めっき等の場合に、両者の当接面間の摺動により硬度の低いめっき層が摩耗して接触抵抗が上がるという新たな問題を招来するおそれがあった。
特開2003−164039号公報 特開2007−306672号公報
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、電気部品の半田付け時の加熱温度にかかわらず、プリント基板に重ね合されたバスバー回路体を安定して固着することができる、新規な構造の回路構成体を提供することにある。
本発明の第一の態様は、複数本のバスバーにより構成されるバスバー回路体が、プリント配線を有するプリント基板に重ね合されて固着されてなる回路構成体において、絶縁体層に前記バスバーが埋設されることにより前記バスバー回路体が一体的に構成されていると共に、該バスバー回路体には、前記絶縁体層に設けられた貫通孔を通じて前記バスバーの一部が露呈された露呈部が形成されている一方、前記バスバー回路体の前記絶縁体層が前記プリント基板に重ね合されて固着手段を介して固着されており、前記バスバー回路体の前記露呈部と、前記プリント基板の前記プリント配線に対して電気部品の端子部が半田付けされて実装されていることを特徴とする。
本態様によれば、バスバーが絶縁体層に埋設された状態で回路構成体が構成されており、かかる絶縁体層がプリント基板に重ね合されて固着手段により固着されている。従って、回路構成体に対して電気部品を半田付けにより実装する際に回路構成体が加熱されてバスバーの表面めっきが溶融した場合でも、バスバー回路体のプリント基板への固着面に対してめっきの溶融は何ら影響を与えず、固着状態が安定して維持される。
しかも、バスバーのめっき溶融がバスバー回路体とプリント基板の固着強度に何ら影響を与えないことから、半田付け時の加熱温度に応じてバスバー表面のめっきの種類を変更する必要がなく、バスバーのめっきの選択自由度が向上する。例えば、回路構成体に鉛フリー半田のリフロー半田付けにより電気部品を実装する場合であっても、鉛フリー半田の溶融温度よりも溶融温度が低い錫めっきをバスバーに施すことも可能となる。
加えて、絶縁体層にバスバーが埋設されることによりバスバー回路体が一体的に構成されていることから、バスバー回路体の取扱性や絶縁性の向上が図られる。
なお、固着手段は、バスバー回路体の絶縁体層をプリント基板に相対位置を固定して取り付けられるものであれば何れでもよく、例えば、絶縁体層とプリント基板の間に介在される接着シートや接着剤であってもよく、絶縁体層とプリント基板を挟持するクリンチ部やボルトとナット等によって構成してもよい。
また、バスバー回路体は、バスバーの周囲に合成樹脂からなる絶縁体層をモールド成形して構成してもよいし、ガラス繊維布に半硬化状態のエポキシ樹脂を含浸させたシート材であるプリプレグをバスバーの両側から押し当て熱プレスにより硬化させることでバスバーが埋設した絶縁体層を有するバスバー回路体を構成してもよい。
本発明の第二の態様は、前記第一の態様に記載のものにおいて、前記バスバー回路体において、前記バスバーの端部に端子部が一体形成されて前記絶縁体層から外部に突出している一方、前記端子部の板厚が、前記バスバーの端部を折り重ねることで厚くされているものである。
本態様によれば、バスバーの端部に設けられた端子部が端部を折り重ねることで板厚寸法が大きくされている。従って、端子部に必要な板厚を確保しつつ、回路部分を構成するバスバーの長さ方向中間部分の板厚を薄くすることが可能となり、バスバーの回路部分の板厚を端子部分に合せて必要以上に厚くすることが回避でき、材料費の低減を図ることができる。
また、絶縁体層に埋設される回路部分を薄くすることで、絶縁体層全体の板厚も小さくすることができ、バスバー回路体全体の材料費の削減や小型化薄型化を有利に図ることができる。
本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に記載のものにおいて、前記固着手段が、前記バスバー回路体の前記絶縁体層の外縁部から外方に突出した前記バスバーの端部に設けられたクリンチ部によって構成されており、前記クリンチ部を前記絶縁体層が重ね合された前記プリント基板に向かって屈曲して前記絶縁体層と前記クリンチ部の間に前記プリント基板を挟持することにより、前記バスバー回路体の前記絶縁体層が前記プリント基板に固着されているものである。
本態様によれば、バスバーの端部に設けたクリンチ部を固着手段として、絶縁体層とクリンチ部の間にプリント基板を挟持することにより、バスバー回路体をプリント基板に固着することができる。従って、従来バスバー回路体のプリント基板への固着に必要とされた接着シートを不要とすることができ、部品点数の削減を図ることができる。
加えて、バスバー回路体のプリント基板への固着がクリンチ部による機械的な固着手段によるものであることから、半田付け時の加熱による影響をより一層受けることなく両者の固着状態を強固且つ安定して維持することができる。
本発明の第四の態様は、前記第一乃至第三の何れか一つの態様に記載のものにおいて、前記固着手段が、前記バスバー回路体の前記絶縁体層と前記プリント基板の間に介在された接着シートによって構成されているものである。
本態様によれば、バスバー回路体の絶縁体層のプリント基板への当接面の広い範囲を接着シートを介して安定してプリント基板に固着することができる。しかも、接着シートが絶縁体層に直接接着されておりバスバーのめっき部分から離隔されていることから、バスバーのめっきの溶融による接着力への影響を排除することができ、安定した固着状態を有利に保持できる。
なお、接着シートとクリンチ部は固着手段として択一的に採用してもよいし、両方共に採用してもよい。
本発明の第五の態様は、前記第一乃至第四の何れか一つの態様に記載のものにおいて、前記バスバー回路体の前記プリント基板への重ね合わせ面と反対側の面には、金属板製のヒートシンクが直接固着されているものである。
本態様によれば、バスバー回路体のバスバーが絶縁体層に埋設されていることから、金属板製のヒートシンクを直接バスバー回路体に固着することができる。これにより、従来ヒートシンクをバスバー回路体に装着する際に必要であった絶縁部材を廃止でき、部品点数の削減、構造の簡素化、製造の容易化を図ることができる。
本発明の第六の態様は、前記第一乃至第五の何れか一つの態様に記載のものにおいて、前記プリント基板の実装面と反対側の面が前記バスバー回路体に重ね合わされている一方、前記プリント基板には前記バスバー回路体の前記露呈部に対応する位置に貫通孔が形成されており、前記プリント基板の前記実装面に前記バスバーが露呈されているものである。
本態様によれば、プリント基板のプリント配線とバスバー回路体のバスバーに電気部品をリフロー半田付けにより容易に半田付けすることができ、製造工程の簡素化を図ることができる。しかも、リフロー炉の加熱温度によるプリント基板とバスバー回路体の剥離も有利に防止されている。
本発明によれば、バスバーが絶縁体層に埋設され且つ絶縁体層がプリント基板に固着されていることから、電気部品を半田付けする際にバスバーの表面めっきが溶融した場合でも、固着状態が安定して維持される。それ故、半田付け時の加熱温度に応じてバスバー表面のめっきの種類を変更する必要がなく、バスバーのめっきの選択自由度が向上する。加えて、バスバーが絶縁体層に埋設されることによりバスバー回路体が一体的に構成されていることから、バスバー回路体の取扱性や絶縁性の向上が図られる。
本発明の一実施形態としての回路構成体を示す斜視図。 図1に示す回路構成体の分解斜視図(但し、電気部品を除く)。 図2に示すバスバー回路体の分解斜視図。 図1に示す回路構成体の平面図(但し、電気部品を除く)。 図4におけるV−V断面の要部拡大図。 図4におけるVI−VI断面の要部拡大図。 図1に示す回路構成体の一部拡大断面模式図。 本発明の回路構成体に用いられる固着手段の他の態様を示す図であって、図5に相当する要部拡大断面図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
先ず、図1〜7に、本発明の一実施形態としての回路構成体10を示す。図1及び図2に示されているように、回路構成体10は、図示しないプリント配線を有するプリント基板12と、複数本のバスバー14により構成されるバスバー回路体16と、金属板製のヒートシンク18を含んで構成されている。そして、バスバー回路体16に対して、上側にリレー等の電気部品20が実装されているプリント基板12が重ね合されて固着されると共に下側にヒートシンク18が直接固着されることにより、回路構成体10が構成されるようになっている。なお、以下の説明において、特に断りのない場合には、上方とは、プリント基板12が位置する図1中の上方、下方とは、ヒートシンク18が位置する図1中の下方をいうものとする。
図3に示されているように、バスバー回路体16は、上層の絶縁体層22と、複数本のバスバー14により構成されるバスバー回路24と、下層の絶縁体層26を含んで構成されている。バスバー回路24は、従来公知のものであり、導電性金属板がプレス打ち抜きおよび屈曲加工されて形成されている。具体的には、バスバー回路24の幅方向の両端部28a,28bにおいて、一方の端部28a(図3中、奥側)では、複数のバスバー14の端部がクランク形状に屈曲されると共にその先端部が音叉形状とされており、例えば図示しないヒューズ等の電気部品の接続部を挿入して接続するためのヒューズ接続端子部30が形成されている。一方、他方の端部28b(図3中、手前側)では、同じく複数のバスバー14の端部がクランク形状に屈曲されて形成されており、例えば図示しないコネクタハウジング内に挿入されてコネクタの端子金具として機能するコネクタ接続端子部32が形成されている。
加えて、バスバー回路24の長手方向の両端部34a,34bにおいて、幅方向の略中央部分には、クリンチ部36,36が形成されている。具体的には、長手方向の両端部34a,34bにおいて、その端縁部から長手方向に向って延びる一対のスリット38,38が、長手方向に直交する幅方向で相互に離隔すると共にバスバー回路24の厚さ方向に貫通して設けられている。そして、一対のスリット38,38に幅方向で挟まれた矩形状の領域が上方に切り起こされて、クリンチ部36が形成されているのである。なお、クリンチ部36は、後述するように、その先端部をバスバー回路体16に重ね合されたプリント基板12に向かって屈曲することにより、バスバー回路体16がプリント基板12に固着されるようになっている。
一方、図2及び図3に示されているように、上層の絶縁体層22と下層の絶縁体層26はいずれもバスバー回路体16よりも僅かに小さく形成されており、特に長手方向の長さ寸法は、クリンチ部36,36間の離隔寸法と略同じとされている。図3に示されているように、上層の絶縁体層22と下層の絶縁体層26はいずれも略同じ大きさとされている一方、上層の絶縁体層22には、後述する電気部品20の端子部56を実装するための貫通孔40が複数設けられている。ここで、上層の絶縁体層22と下層の絶縁体層26はいずれもガラス繊維布にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ等公知の絶縁材料で形成されている。図3において、上層の絶縁体層22がエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が完全に硬化された、いわゆるCステージと呼ばれる状態とされているのに対して、下層の絶縁体層26は熱硬化性樹脂が完全には硬化していない、いわゆるBステージと呼ばれる状態とされている。そして、このような状態の上層の絶縁体層22と下層の絶縁体層26によりバスバー回路24を挟み込み、熱を加えてプレスすることにより熱圧着を行う。これにより、完全には硬化していない下層の絶縁体層26の熱硬化性樹脂が融けて、バスバー回路24を構成する各バスバー14間の隙間42(図3及び図5参照)を埋めると共に上層の絶縁体層22と固着して絶縁体層として一体化される。この結果、図2に示されているように、一体化された絶縁体層22,26にバスバー14が埋設されることによりバスバー回路体16が一体的に構成される一方、バスバー回路体16には、上層の絶縁体層22に設けられた貫通孔40を通じてバスバー14の上面の一部が露呈された露呈部44が形成されるのである。なお、下層の絶縁体層26は、熱圧着後に冷やされることにより完全に硬化されて、次に熱を加えても融けないようになっている。
このようにして構成されたバスバー回路体16において、図2及び図6に示されているように、バスバー14の端部28b(図2中、手前側)には、端子部たるコネクタ接続端子部32が一体形成されて絶縁体層22,26から外部に突出されている。また、図6に示されているように、コネクタ接続端子部32において、バスバー14の端部が折り重なるように屈曲されることにより、コネクタ接続端子部32の板厚:L1がバスバー14の板厚:L2の略2倍とされている。これにより、コネクタ接続端子部32に必要な板厚:L1を確保しつつ、回路部分を構成するバスバー14の長さ方向中間部分の板厚:L2を薄くすることが可能となる。それ故、バスバー14の回路部分の板厚をコネクタ接続端子部32に合せて必要以上に厚くすることが回避でき、材料費の低減を図ることができる。また、絶縁体層22,26に埋設されるバスバー14の回路部分を薄くできることにより、絶縁体層22,26全体の厚さも薄くすることができ、バスバー回路体16全体の材料費の削減や小型化薄型化を有利に図ることができる。
次に、このように構成されたバスバー回路体16に対して、図1及び図2に示されているように、プリント基板12が重ね合されて固着されている。具体的には、プリント基板12の電気部品20が実装される実装面46と反対側の面48がバスバー回路体16に重ね合わされており、バスバー回路体16の上層の絶縁体層22がプリント基板12に重ね合されて固着手段を構成するクリンチ部36を介して固着されるようになっている。
ここでクリンチ部36は、図2に示されているように、バスバー回路体16の絶縁体層22,26の長手方向の外縁部50a,50bから外方に突出したバスバー回路24を構成するバスバー14の端部34a,34bに設けられている。そして、図5に示されているように、バスバー14の端部34a,34bにおいて上方に切り起こされた前述のクリンチ部36の先端部が、プリント基板12に向かって屈曲して上層の絶縁体層22とクリンチ部36の先端部の間にプリント基板12を挟持することにより、バスバー回路体16の上層の絶縁体層22がプリント基板12に対して固着されるようになっている。
従って、従来バスバー回路体のプリント基板への固着に必要とされた接着シートを不要とすることができるので、部品点数の削減を図ることができる。加えて、バスバー回路体16のプリント基板12への固着がクリンチ部36による機械的な固着手段によるものであることから、後述するプリント基板12への電気部品20の半田付け時の加熱による影響をより一層受けることなく、バスバー回路体16のプリント基板12への固着状態を強固且つ安定して維持することができる。
一方、プリント基板12は、図2に示されているように、バスバー回路体16を構成する上層の絶縁体層22と略同一の形状とされており、バスバー回路体16の露呈部44に対応する位置に貫通孔52が形成されている。これにより、プリント基板12の実装面46にバスバー14の上面の一部が露呈されるようになっている。そして、図7に示されているように、このような構造とされた回路構成体10において、プリント基板12のプリント配線54とバスバー回路体16の露呈部44に対して電気部品20の端子部56,56が鉛フリー半田58等を用いたリフロー半田付け等により実装することができるのである。以上のように、プリント基板12のプリント配線54とバスバー回路体16のバスバー14に対して電気部品20をリフロー半田付けにより容易に半田付けすることができことから、製造工程の簡素化を図ることができる。
ここで、複数本のバスバー14を仮連結していた図示しないタイバーをカットするタイバーカット工程や、バスバー14の端部を屈曲してヒューズ接続端子部30及びコネクタ接続端子部32を形成する屈曲工程は、本実施形態ではリフロー半田付けの後行われるが、それらの工程をリフロー半田付けの前に行ってもよい。なお、理解を容易にするために、バスバー14は全ての図においてタイバーカットと屈曲加工が完了した形状で示されている。
最後に、バスバー回路体16のプリント基板12への重ね合わせ面である上層の絶縁体層22の上面60と反対側の面である下層の絶縁体層26の下面62には、バスバー回路体16の平坦部分よりやや大きな形状とされた金属板製のヒートシンク18が、図示しないエポキシ樹脂などの公知の熱伝導性接着剤により直接固着されている。本実施形態では、一体化された絶縁体層22,26にバスバー14が埋設されていることから、金属板製のヒートシンク18を直接バスバー回路体16に固着することができる。それ故、従来ヒートシンクをバスバー回路体に装着する際に別途準備していた絶縁部材を廃止でき、部品点数の削減、構造の簡素化、製造の容易化を図ることができるようになっている。
このような構造とされた本実施形態の回路構成体10によれば、一体化された絶縁体層22,26にバスバー14が埋設された状態で回路構成体10が構成されており、バスバー回路体16の上層の絶縁体層22がプリント基板12に重ね合されて固着手段を構成するクリンチ部36を介して固着されている。従って、電気部品20を半田付けにより実装する際に回路構成体10が加熱されてバスバー14の表面めっきが溶融した場合でも、バスバー回路体16のプリント基板12への固着面を構成する上層の絶縁体層22に対してめっきの溶融は何ら影響を与えず、固着状態が安定して維持される。
それ故、半田付け時の加熱温度に応じてバスバー14表面のめっきの種類を変更する必要がなく、バスバー14のめっきの選択自由度が向上する。例えば、回路構成体10に鉛フリー半田58のリフロー半田付けにより電気部品20を実装する場合であっても、鉛フリー半田58の溶融温度よりも溶融温度が低い錫めっきをバスバー14に施すことも可能となるのである。
加えて、一体化された絶縁体層22,26にバスバー14が埋設されることによりバスバー回路体16が一体的に構成されていることから、バスバー回路体16の取扱性や絶縁性の向上が図られる。
次に、図8を用いて、本発明の回路構成体10に用いられる固着手段の他の態様について詳述するが、上記実施形態と同様な構造とされた部材および部位については、図中に、上記実施形態と同一の符号を付することにより、それらの詳細な説明を省略する。すなわち、かかる回路構成体64は、固着手段が、バスバー回路体16の上層の絶縁体層22とプリント基板12の実装面46と反対側の面48の間に介在された接着シート66によって構成されている点に関して、上記実施形態と異なる実施形態を示すものである。回路構成体64においても、接着シート66によってバスバー回路体16の上層の絶縁体層22とプリント基板12に固着されていることで、前実施形態の回路構成体10と略同様の構造とすることができるので、同様の効果を得ることができる。
また、バスバー回路体16の上層の絶縁体層22のプリント基板12への当接面の広い範囲を接着シート66を介して安定してプリント基板12の実装面46と反対側の面48に固着することができる。しかも、接着シート66が上層の絶縁体層22に直接接着されておりバスバー14表面のめっき部分から離隔されていることから、バスバー14表面のめっきの溶融による接着力への影響を排除することができ、安定した固着状態を有利に保持できる。
なお、本態様では、クリンチ部36に代えて接着シート66を固着手段として採用した例を示したが、クリンチ部36と接着シート66の両方を固着手段として採用して、プリント基板12とバスバー回路体16の更なる固着安定性を図ってもよい。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、固着手段は、バスバー回路体16の上層の絶縁体層22をプリント基板12の実装面46と反対側の面48に相対位置を固定して取り付けられるものであれば何れでもよく、例えば、上層の絶縁体層22とプリント基板12の間に介在される接着剤であってもよく、上層の絶縁体層22とプリント基板12を挟持するボルトとナット等によって構成してもよい。
また、バスバー回路体16は、例示の如くバスバー14をプリプレグのシートで表裏両面側から挟んで熱圧着する方法の他、バスバー14をインサート品としてバスバー14の周囲に合成樹脂からなる絶縁体層をモールド成形して構成してもよい。
10,64:回路構成体、12:プリント基板、14:バスバー、16:バスバー回路体、18:ヒートシンク、20:電気部品、22:上層の絶縁体層、26:下層の絶縁体層、28ab:端部、30:ヒューズ接続端子部(端子部)、32:コネクタ接続端子部(端子部)、36:クリンチ部(固着手段)、40:貫通孔、44:露呈部、46:実装面、48:反対側の面、50ab:外縁部、52:貫通孔、54:プリント配線、56:端子部、60:上面(重ね合わせ面)、62:下面(反対側の面)、66:接着シート(固着手段)

Claims (6)

  1. 複数本のバスバーにより構成されるバスバー回路体が、プリント配線を有するプリント基板に重ね合されて固着されてなる回路構成体において、
    絶縁体層に前記バスバーが埋設されることにより前記バスバー回路体が一体的に構成されていると共に、該バスバー回路体には、前記絶縁体層に設けられた貫通孔を通じて前記バスバーの一部が露呈された露呈部が形成されている一方、
    前記バスバー回路体の前記絶縁体層が前記プリント基板に重ね合されて固着手段を介して固着されており、
    前記バスバー回路体の前記露呈部と、前記プリント基板の前記プリント配線に対して電気部品の端子部が半田付けされて実装されている
    ことを特徴とする回路構成体。
  2. 前記バスバー回路体において、前記バスバーの端部に端子部が一体形成されて前記絶縁体層から外部に突出している一方、前記端子部の板厚が、前記バスバーの端部を折り重ねることで厚くされている請求項1に記載の回路構成体。
  3. 前記固着手段が、前記バスバー回路体の前記絶縁体層の外縁部から外方に突出した前記バスバーの端部に設けられたクリンチ部によって構成されており、前記クリンチ部を前記絶縁体層が重ね合された前記プリント基板に向かって屈曲して前記絶縁体層とクリンチ部の間に前記プリント基板を挟持することにより、前記バスバー回路体の前記絶縁体層が前記プリント基板に固着されている請求項1又は2に記載の回路構成体。
  4. 前記固着手段が、前記バスバー回路体の前記絶縁体層と前記プリント基板の間に介在された接着シートによって構成されている請求項1〜3の何れか1項に記載の回路構成体。
  5. 前記バスバー回路体の前記プリント基板への重ね合わせ面と反対側の面には、金属板製のヒートシンクが直接固着されている請求項1〜4の何れか1項に記載の回路構成体。
  6. 前記プリント基板の実装面と反対側の面が前記バスバー回路体に重ね合わされている一方、前記プリント基板には前記バスバー回路体の前記露呈部に対応する位置に貫通孔が形成されており、前記プリント基板の前記実装面に前記バスバーが露呈されている請求項1〜5の何れか1項に記載の回路構成体。
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