JP2015216802A - 端子付回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で浸水後の車両火災の発生を防止することができる、新規な構造の端子付回路基板を提供すること。
【解決手段】複数の端子１２が回路基板１４に立設されてなる端子付回路基板１０であって、複数の端子１２が、電源ラインに接続されたプラス側端子１２ａと、グランドラインに接続されたマイナス側端子１２ｂを含んで構成されており、隣接配置されたプラス側端子１２ａとマイナス側端子１２ｂの少なくとも一方の端子１２の周囲には、環状の吸水性膨張体４２が配設されているようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用電気接続箱等の内部に収容される端子付回路基板に関するものである。

従来から、自動車用電気接続箱の内部には、プリント基板のプリント配線に接続された複数の端子が立設されてなる端子付プリント基板や、布線絶縁板に複数の端子が立設されてなる端子付布線絶縁板等の端子付回路基板が、内部回路として収容されている。そして、バッテリーから各種負荷への電源分配が、端子付回路基板により構成された内部回路を介してスペース効率よく行われるようになっている。

ところで、このような電気接続箱の内部に水が浸入すると、端子付回路基板のショート等が発生するおそれがあるため、電気接続箱には、車両使用時に想定される水かかりを考慮したある程度の防水対策がなされている。例えば、特許第４５８５９８０号公報（特許文献１）に記載のように、電気接続箱のケースの隙間をシール材等で封止したり、ケース内の適所に排水斜面を設けて内部に浸入した水の排水を促すようにしたものが知られている。

しかしながら、従来の電気接続箱の防水構造は、あくまで車両使用時を想定したものであることから、東日本大震災の如き災害時に津波や洪水等で浸水する想定外のケースにおいて、十分な防水効果が発揮され得ないことは当然である。そして、想定外の浸水後に、車両のバッテリー付近の電気接続箱の内部に収容された端子付回路基板が発火し車両火災が発生する事例が多数報告され、問題視されるようになってきている。

このような想定外の浸水後に、端子付回路基板が発火しないよう何等かの対策を考案することは急務であるが、津波や洪水等による浸水まで想定した防水構造を電気接続箱に施すことは、電気接続箱の大型化やコスト高を招くばかりでなく、通常の車両使用時における電気接続箱の機能に支障を来すおそれもあり、現実的な対策とは言い難い。それ故、浸水後に端子付回路基板の発火を防止し得る有効な対策が求められていた。

特許第４５８５９８０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、簡易な構造で浸水後の車両火災の発生を防止することができる、新規な構造の端子付回路基板を提供することにある。

車両浸水後の発火原因について本発明者が鋭意研究した結果、特にバッテリーに直結された電気接続箱内の回路基板において、電源ラインに直接又は間接的に接続された銅製のプラス側端子とグランドラインに直接又は間接的に接続された銅製のマイナス側端子が隣接配置された部位において、発火が起こることを見出した。すなわち、車両が塩水等の電解質を含んだ水に浸水した際には、比較的電位差の大きなプラス側端子金具とマイナス側端子金具の間で電気分解が生じ、陽極に銅の酸化物である亜酸化銅（Ｃｕ₂ Ｏ）が析出する。水が引いた際に、析出した亜酸化銅がプラス側端子とマイナス側端子の間に堆積することにより、両者の間に亜酸化銅の堆積物による短絡路が形成され、ある程度温度が上昇した際に亜酸化銅が低抵抗化することでショートが発生する。その際の発熱により絶縁板が燃焼することにより火災が発生することを新たに見出したのである。そして、かかる新たな見地に基づき本発明を完成するに至ったのである。

本発明の第一の態様は、複数の端子が回路基板に立設されてなる端子付回路基板であって、前記複数の端子が、電源ラインに接続されたプラス側端子と、グランドラインに接続されたマイナス側端子を含んで構成されており、隣接配置された前記プラス側端子と前記マイナス側端子の少なくとも一方の端子の周囲には、環状の吸水性膨張体が配設されていることを特徴とする。

本態様によれば、隣接配置されたプラス側端子とマイナス側端子の少なくとも一方の端子の周囲に、環状の吸水性膨張体が配設されていることから、浸水時には、吸水性膨張体が吸水膨張して、一方の端子が吸水性膨張体で覆われることとなる。従って、浸水時に隣接するプラス側端子とマイナス側端子の間に電気分解が生じた場合でも、亜酸化銅の析出量を抑制することができる。それ故、プラス側端子とマイナス側端子の間に亜酸化銅が堆積しても短絡路を形成しショートすることが有利に防止されるのである。このように、既存の端子付回路基板の構造に何らの変更を加えることなく、プラス側端子とマイナス側端子の少なくとも一方の端子の周囲に、環状の吸水性膨張体を配設するという極めて簡単な構造で、浸水時の端子付回路基板の発火、ひいては車両火災の発生を防ぐことができるのである。

なお、吸水性膨張体は、水分を吸収して膨張固形化する物質により構成されるものであり、例えば、高吸水性ポリマーや特に海水に対しても良好な膨潤性を示すポリアクリル酸塩等によって有利に構成することができる。また、吸水性膨張体は端子の周囲に配設可能な環状を有していればよく、円環でも楕円環の他、三角、四角、それ以上の多角断面環状でもよい。

また、端子付回路基板には、プリント配線に接続された複数の端子が立設されたプリント基板や、布線された単芯線に圧接された複数の端子が立設された布線絶縁板が含まれる。

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、前記吸水性膨張体の吸水前の軸方向寸法が、前記回路基板上に露呈状態で突出する前記端子の軸方向寸法よりも短くされており、前記端子が吸水前の前記吸水性膨張体に覆蓋されることなく外部に露呈された部分を含んでいるものである。

本態様によれば、吸水性膨張体の吸水前の軸方向寸法が回路基板上に露呈状態で突出する端子の軸方向寸法よりも短くされていることから、浸水前の通常使用状態において、端子が吸水性膨張体に覆蓋されることなく外部に露呈された部分を有することができる。それ故、端子の放熱性を有利に確保することができ、端子付回路基板の動作安定性を有利に確保することができる。

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、前記吸水性膨張体が、前記マイナス側端子に隣接配置された前記プラス側端子の周囲に配設されているものである。

本態様によれば、プラス側端子の周囲に吸水性膨張体が配設されていることから、浸水時の電気分解により、仮にプラス側端子に亜酸化銅が析出した場合でも、吸水性膨張体の内部に亜酸化銅を閉じ込めて外部への流出を有利に防止することができる。それ故、プラス側端子とマイナス側端子の間に亜酸化銅による短絡路が形成されることを一層確実に防止することができる。加えて、回路基板に立設する複数の端子群の中では、１つのプラス側端子の周囲に複数のマイナス側端子が隣接配置されている場合が多く、プラス側端子に吸水性膨張体を配設することで、少ない吸水性膨張体で効率的に亜酸化銅の析出や亜酸化銅の短絡路の形成を阻止することができる。

本発明の第四の態様は、前記第一又は第二の態様に記載のものにおいて、前記吸水性膨張体が、隣接配置された一群の前記複数の端子の周囲に配設される複数の吸水性膨張体を含んで構成されており、該複数の吸水性膨張体が一体的に連結されているものである。

本態様によれば、隣接配置された一群の複数の端子に対して、複数の吸水性膨張体がそれぞれ配設されていることから、プラス側端子およびマイナス側端子の識別をする必要がなく、吸水性膨張体を配設する端子を間違える等の問題が生じることがない。しかも、複数の吸水性膨張体は一体的に連結されていることから、吸水性膨張体の取扱性や組付作業性もよい。しかも、隣接配置された一群の端子の全てが吸水性膨張体でその周囲を覆われることから、一層確実に亜酸化銅の析出抑制の効果を得ることができる。

本発明によれば、隣接配置されたプラス側端子とマイナス側端子の少なくとも一方の端子の周囲に、環状の吸水性膨張体が配設されていることから、浸水時には、吸水性膨張体が吸水膨張して、一方の端子が吸水性膨張体で覆われる。それ故、浸水時に隣接するプラス側端子とマイナス側端子の間に電気分解が生じた場合でも、亜酸化銅の析出量を抑制できることから、プラス側端子とマイナス側端子の間に亜酸化銅が堆積しても短絡路を形成しショートすることが有利に防止される。このように、既存の端子付回路基板の構造に何らの変更を加えることなく、環状の吸水性膨張体を配設するという極めて簡単な構造で、浸水時の端子付回路基板の発火、ひいては車両火災の発生を防ぐことができる。

本発明の第一の実施形態としての端子付回路基板を示す斜視図。 図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図。 図２に示した端子付回路基板の断面図であって、浸水時の状態を説明するための図。 本発明の第二の実施形態としての端子付回路基板に用いられる吸収性膨張体を示す斜視図。 本実施形態の端子付回路基板の断面図であって、図２に相当する図。 図５に示した端子付回路基板の断面図であって、浸水時の状態を説明するための図。

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。

図１〜３に、本発明の第一の実施形態としての端子付回路基板１０を示す。端子付回路基板１０は、１２個の端子１２が回路基板１４上に立設されてなる構造とされている。なお、以下の説明において、上方とは、図２中の上方、下方とは、図２中の下方を言うものとする。

端子１２は、合成樹脂製の保持部材１６に圧入固定された状態で回路基板１４上に保持されている。より詳細には、保持部材１６は、図１に示すように、略横長ブロック形状を呈しており、その四隅には下方に向かって延出する略矩形断面形状の脚部２０が設けられている。

一方、端子１２は、平板状とされており、例えば銅板等の表面に錫等のめっきが施された金属板をプレス打ち抜き加工することにより、形成されている。端子１２の長さ方向の一方の側（図２中、下側）には、リード部２４が形成されている一方、端子１２の長さ方向の他方の側（図２中、上側）には、リード部２４よりも幅広の接続部２６が形成されている。そして、保持部材１６の底面３０から回路基板１４側に向かって各端子１２のリード部２４が延出している一方、保持部材１６の上面３２から各端子１２の接続部２６が上方に向かって突出している。

回路基板１４は、ガラスエポキシ樹脂などの公知の絶縁材料で形成された略矩形平板状の絶縁基板において、その表層（表面３６および裏面３８）や内層に図示しないプリント配線を設けたものである。また、回路基板１４には、１２個の端子１２のリード部２４が挿通される、１２個の略円形断面形状のスルーホール４０が上下方向に向かって貫設されている。

そして、このような構造とされた回路基板１４の１２個のスルーホール４０に対して、上方から保持部材１６に保持された各端子１２のリード部２４が挿入される。各端子１２のリード部２４のスルーホール４０への差し込み量は、保持部材１６に設けられた４本の脚部２０が回路基板１４の表面３６に当接されることで規定されるようになっている。なお、右端手前側の１個の端子１２については、スルーホール４０に対してリード部２４が挿通される前に、リード部２４に環状すなわち略円環断面筒状の吸水性膨張体４２が挿入されるようになっている。なお、吸水性膨張体４２は、水分を吸収して膨張固形化する物質により構成されるものであり、例えば、任意の高吸水性ポリマー、より好ましくは海水にも良好な膨潤性を示す特開２００１−１５９１１４号公報に例示のポリアクリル酸塩、ポリアクリルロニトリルのケン化物、アクリル酸塩／ビニルアルコール共重合体、デンプン／アクリル酸グラフト共重合体、デンプン／アクリロニトリルグラフト共重合体のケン化物、セルロース／アクリル酸グラフト共重合体、ポリアクリルアミド及びその部分加水分解物、ポリビニアルコール、ポリエチレンオキシド等の任意の高吸水性ポリマーによって有利に構成することができる。

なお、本実施形態においては、例えば、１２個の端子１２のうち、右端手前側の１個が電源ラインに接続されたプラス側端子１２ａとされている一方、残りの１１個がグランドラインに接続されたマイナス側端子１２ｂとされている。すなわち、環状の吸水性膨張体４２が、マイナス側端子１２ｂに隣接配置されたプラス側端子１２ａの周囲に配設された構成とされているのである。ここで、プラス側端子１２ａとは電源ラインであるバッテリーのプラス端子に直接接続されているものの他、他部材を介して間接的に接続されているものも含む。また、マイナス側端子１２ｂとは、グランドラインであるバッテリーのマイナス端子に直接接続されているものの他、他部材を介して間接的に接続されているものも含む。要するに、電位差を有する隣接配置された２つの端子１２により、プラス側端子１２ａとマイナス側端子１２ｂが構成されるのである。例えば、プラス側端子１２ａには、１２Ｖの他、２４Ｖや４８Ｖといった電圧が印加される端子１２や、１２Ｖ以下の電圧が印加される端子１２も含まれる。また、マイナス側端子１２ｂには、０Ｖの電圧が印加される端子１２の他、プラス側端子１２ａよりも低い０Ｖ以上の電圧が印加される端子１２も含まれる。本実施形態では、プラス側端子１２ａに１２Ｖの電圧が印加され、マイナス側端子１２ｂに０Ｖの電圧が印加されている。

スルーホール４０への挿入時には、端子１２のリード部２４は、その先端部が回路基板１４の裏面３８側から突出した状態で位置決め保持されるようになっている。図２に示されているように、この状態において、吸水性膨張体４２の吸水前の軸方向寸法：Ｌ１が、保持部材１６の底面３０から下方に突出する部分の回路基板１４上に露呈状態で突出する端子１２の軸方向寸法：Ｌ２（すなわち、保持部材１６の底面３０と回路基板１４の上面の間を延出する端子１２の部分）よりも短くされている。それ故、端子１２のリード部２４の回路基板１４の近傍部分は吸水性膨張体４２によって覆蓋されている一方、保持部材１６の底面３０の近傍部分では、端子１２が吸水性膨張体４２に覆蓋されることなく外部に露呈されている。そして、図示しない半田付けにより、かかるリード部２４がスルーホール４０に対して固定されると共に、回路基板１４の図示しないプリント配線と端子１２が導通されることにより、端子付回路基板１０が構成されるようになっている。なお、各端子１２の接続部２６は、例えば図示しない相手側のコネクタ端子と接続されるようになっている。すなわち、端子１２の保持部材１６の底面３０から下方に突出する部分以外の箇所は、保持部材１６や相手側のコネクタのハウジングによって覆われている。

このような構造とされた端子付回路基板１０によれば、浸水時には、図３に示されているように、吸水性膨張体４２が吸水膨張して、プラス側端子１２ａが吸水性膨張体４２で覆われる。それ故、浸水時にプラス側端子１２ａと隣接するマイナス側端子１２ｂの間に電気分解が生じたとしても、亜酸化銅の析出量を抑制することができることから、プラス側端子１２ａとマイナス側端子１２ｂの間に亜酸化銅による短絡路の形成を有利に防止できる。このように、プラス側端子１２ａの周囲に環状の吸水性膨張体４２を配設するという極めて簡単な構造で、浸水時の端子付回路基板１０の発火、ひいては車両火災の発生を防ぐことができるのである。

また、回路基板１４に立設する１２個の端子１２群の中では、１個のプラス側端子１２ａの周囲に１１個のマイナス側端子１２ｂが隣接配置されていることから、プラス側端子１２ａに吸水性膨張体４２を配設することで、少ない吸水性膨張体４２で効率的に亜酸化銅の析出や亜酸化銅の短絡路の形成を阻止することができるのである。

加えて、吸水性膨張体４２の吸水前の軸方向寸法：Ｌ１が、回路基板１４上に露呈状態で突出する端子１２の軸方向寸法：Ｌ２よりも短くされていることから、浸水前の通常使用状態において、吸水性膨張体４２が配設された端子１２の接続部２６が吸水前の吸水性膨張体４２に覆蓋されることなく外部に露呈されている。それ故、吸水性膨張体４２が配設された端子１２の放熱性を有利に確保することができ、端子付回路基板１０の動作安定性を有利に確保することができるようになっている。

次に、図４〜６を用いて、本発明の第二の実施形態としての端子付回路基板４６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。本実施形態では、吸水性膨張体４８が、隣接配置された一群の１２個の端子１２の周囲に配設される１２個の吸水性膨張体４８ａを含んで構成されており、１２個の吸水性膨張体４８ａが一体的に連結されることによって１個の吸水性膨張体４８が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。

より詳細には、本実施形態では、吸水性膨張体４８は、横長のブロック形状とされており、その上面５０には上下方向に向かって貫通する略矩形断面形状の１２個の端子挿通孔５２が貫設されている。そして、かかる吸水性膨張体４８を、端子挿通孔５２が所望のスルーホール４０上にくるように配設後、上方から保持部材１６に保持された各端子１２のリード部２４を端子挿通孔５２を介してスルーホール４０に挿入し半田付けをすることによって、本実施形態の端子付回路基板４６が構成されるようになっている。

本実施形態では、隣接配置された一群の１２個の端子１２全ての周囲に吸水性膨張体４８ａがそれぞれ配設されていることから、端子１２がプラス側端子１２ａあるいはマイナス側端子１２ｂであるかの識別をする必要がなくなるので、吸水性膨張体４８ａを配設する端子１２を間違える等の問題が生じることがない。しかも、１２個の吸水性膨張体４８ａは一体的に連結されて構成されていることから、吸水性膨張体４８ａの取扱性や組付作業性もよい。加えて、浸水時には、図６に示されているように、吸水性膨張体４８ａが吸水膨張して、隣接配置された一群の１２個の端子１２全ての周囲が吸水性膨張体４８ａで覆われることから、一層確実に亜酸化銅の析出抑制の効果を得ることができるようになっている。

以上、本発明の複数の実施形態について詳述したが、本発明はこれらの具体的な記載によって限定されない。例えば、本実施形態では、プラス側端子１２ａの周囲に環状の吸水性膨張体４２が配設されていたが、プラス側端子１２ａに隣接配置されたマイナス側端子１２ｂの周囲に環状の吸水性膨張体４２が配設されるように構成してもよい。また、吸水性膨張体４２，４８ａは端子１２の周囲に配設可能な環状を有していればよく、円環でも楕円環の他、三角、四角、それ以上の多角断面環状でもよい。さらに、端子１２や端子１２を構成するプラス側端子１２ａやマイナス側端子１２ｂの個数や配置等については任意に設定可能である。また、接続部２６は平板状とされていたが、音叉状等の構造も採用可能である。加えて、端子付回路基板１０，４６には、プリント配線に接続された複数の端子が立設されたプリント基板や、布線された単芯線に圧接された複数の端子が立設された布線絶縁板なども勿論含まれる。

１０，４６：端子付回路基板、１２：端子、１２ａ：プラス側端子、１２ｂ：マイナス側端子、１４：回路基板、４２，４８，４８ａ：吸水性膨張体

Claims (4)

1. 複数の端子が回路基板に立設されてなる端子付回路基板であって、
   前記複数の端子が、電源ラインに接続されたプラス側端子と、グランドラインに接続されたマイナス側端子を含んで構成されており、
   隣接配置された前記プラス側端子と前記マイナス側端子の少なくとも一方の端子の周囲には、環状の吸水性膨張体が配設されている
   ことを特徴とする端子付回路基板。
2. 前記吸水性膨張体の吸水前の軸方向寸法が前記回路基板上に露呈状態で突出する前記端子の軸方向寸法よりも短くされており、前記端子が吸水前の前記吸水性膨張体に覆蓋されることなく外部に露呈された部分を含んでいる請求項１に記載の端子付回路基板。
3. 前記吸水性膨張体が、前記マイナス側端子に隣接配置された前記プラス側端子の周囲に配設されている請求項１又は２に記載の端子付回路基板。
4. 前記吸水性膨張体が、隣接配置された一群の前記複数の端子の周囲に配設される複数の吸水性膨張体を含んで構成されており、該複数の吸水性膨張体が一体的に連結されている請求項１又は２に記載の端子付回路基板。

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