JP2016219533A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁基板内に配線導体が埋設された構造を有する配線基板の配線導体に、絶縁基板に設けられた電極挿入孔に挿入された溶接電極を用いて接続導体を抵抗溶接する際に、絶縁基板の成形時に生じた樹脂バリが溶接に悪影響を及ぼすのを防止する。
【解決手段】接続導体２２ａ、２２ｂを溶接するために配線導体１４ａ，１４ｂに設けられたターミナル電極部２５ａ，２５ｂを、絶縁基板１３の電極挿入孔２６，２６ｂの軸線方向に突出した突出部２５a1，２５b1を備えた形状に形成して、各突出部の突出高さｈを、絶縁基板１３の成形時に電極挿入孔の内面から突出した状態で生じる樹脂バリ２７が突出部２５a1，２５b1の頂面Ｓａ,Ｓｂに接触した状態になるのを防ぐために必要な高さに設定する。突出部の頂面を接続導体が溶接される溶接面とすることにより、樹脂バリの影響を受けることなく接続導体をターミナル電極部に抵抗溶接することを可能にする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電気機器の配線の一部をなす配線導体を絶縁樹脂からなる絶縁基板内に埋設した構造を有する配線基板に関するものである。

モータやジェネレータ等の電気機械や、家庭用又は工業用の各種の電気製品は、電気的な配線部分を備えることが不可欠である。この種の電気製品において、多くの配線が露出した状態で配置されていると、配線が断線する故障が生じたり、配線どうしが接触して短絡する故障が生じたりするおそれがある。そのため、ターミナル電極部を一体に有する板状の配線導体を絶縁樹脂製の絶縁基板内に埋設した構造を有する配線基板を設けて、該配線基板内の配線導体により電気機器の配線の少なくとも一部を構成する場合がある。

例えば特許文献１に示されたモータ用の給電ブラシ装置においては、モータに給電する１対の正極給電ブラシと１対の負極給電ブラシとを支持する絶縁基板の内部に配線導体を埋設しておいて、絶縁基板内の配線導体の両端からそれぞれ起立させて絶縁基板外に導出した１対の端子部に１対の正極給電ブラシからそれぞれ引き出された接続導体（ピグテール）を溶接することにより、正極給電ブラシ相互間を接続するようにしている。

特許文献１に示された配線基板においては、絶縁基板内に埋設された配線導体から端子部を基板外に導出して、この端子部に接続導体を溶接しているが、配線導体と接続導体との接続を絶縁基板内で行うことが必要になる場合がある。例えば特許文献２には、適宜の電気製品につながる配線導体と、該配線導体から外部に引き出す電線（接続導体）とを接続する接続構造が開示されている。特許文献２に示された接続構造では、図４に示したように、電気製品につながる配線導体１を絶縁材料からなる絶縁基板２内に埋設するとともに、絶縁基板２内の配線導体１に抵抗溶接を施す際に用いる溶接電極３，３を挿入する電極挿入孔４を絶縁基板２に設けておいて、配線導体１が埋設された絶縁基板２を製造した後、外部から電極挿入孔内に導入された接続導体（電線）５と絶縁基板２内の配線導体１とを、電極挿入孔４内で抵抗溶接するようにしている。

特開２００１−１５７４１０号公報 特開平７−５７７９０号公報（図１１）

絶縁基板内に埋設された配線導体と外部から導入される接続導体とを絶縁基板内で接続することが必要とされる場合に、特許文献２に示された構造を採用した場合には以下に示すような問題が生じるのを避けられない。

図４において、配線導体１が埋設された絶縁基板２は、配線導体がインサートされた成形用の金型内に樹脂を注入することにより製造されるが、絶縁基板に溶接電極を挿入するための電極挿入孔４が設けられる場合には、金型内に樹脂を注入した際に、樹脂の一部が基板を構成する樹脂とインサートされた導体との境界面に沿って電極挿入孔内に流出することがあるため、図４に示したように、電極挿入孔４の内側に樹脂バリ６が形成されて、この樹脂バリが配線導体１の接続導体５が溶接される部分に付着することがある。

このように、配線導体１の接続導体が溶接される部分に樹脂バリ６が付着している状態で、電極挿入孔４内に接続導体５と溶接電極３とを挿入して、配線導体１に接続導体５を抵抗溶接すると、配線導体１と接続導体５との間に樹脂バリが介在した状態になって溶接不良が生じることがある。また溶融した樹脂バリにより溶接電極３が汚損されるため、溶接電極３のクリーニングを頻繁に行うことが必要になって、製品の製造能率の低下を招くという問題も生じる。

本発明の目的は、絶縁樹脂により成形された絶縁基板と、この絶縁基板内に埋設された板状の配線導体とを備えるとともに、絶縁基板内の配線導体に接続導体を抵抗溶接する際に用いる溶接電極を挿入するための電極挿入孔が絶縁基板に設けられている配線基板において、絶縁基板の成形時に電極挿入孔の内側に生じた樹脂バリが、配線導体と接続導体との溶接に影響を及ぼすのを防ぐことにある。

本発明は、絶縁樹脂により成形された絶縁基板と、この絶縁基板内に埋設された板状の配線導体とを備えて、配線導体から外部に導出される接続導体が絶縁基板内で配線導体に抵抗溶接される配線基板を対象とする。

各種の電気製品においては、絶縁基板の内部に埋設される導体及び該導体に抵抗溶接される導体が、それぞれの機能等に応じて種々の名称で呼ばれるが、本明細書においては、各導体が果たす機能の如何に関わりなく、絶縁基板内に埋設される導体を配線導体と呼び、該配線導体に抵抗溶接により接続される導体を接続導体と呼ぶ。

本発明においては、接続導体が抵抗溶接されるターミナル電極部が、絶縁基板の内部に位置させて配線導体の一部に設けられるとともに、接続導体をターミナル電極部に抵抗溶接する際に用いる溶接電極を挿入するための電極挿入孔が、その軸線を前記配線導体の厚み方向に向け、かつターミナル電極部と整合する位置に位置させた状態で絶縁基板に形成される。配線導体のターミナル電極部は、電極挿入孔の軸線方向に突出した突出部を備えた形状に形成されて、該突出部の頂面が接続導体を抵抗溶接する溶接面とされる。また突出部は、絶縁基板の成形時に電極挿入孔の内面から突出した状態で生じる樹脂バリが突出部の頂面に接触した状態になるのを防ぐために必要な突出高さを有するように形成される。

上記のように構成しておくと、絶縁基板の成形時に電極挿入孔内に生じる樹脂バリが溶接面に付着した状態になるのを防ぐことができるため、樹脂バリの影響を受けることなく、接続導体をターミナル電極部に抵抗溶接することができる。

上記配線導体のターミナル電極部の突出部は、電極挿入孔の軸線方向の一方の側にのみ突出した形状を有するように設けてもよく、電極挿入孔の軸線方向の一方の側及び他方の側の双方に突出した形状を有するように設けてもよい。

本発明に係る配線基板は、例えば、直流モータの整流子に接触するブラシを保持するブラシホルダを構成するために好適なものである。本発明に係る配線基板によりブラシホルダを構成する場合には、ブラシ及び（又は）該ブラシに電気的に接続される部品（例えばノイズ抑制回路を構成するコンデンサやチョークコイル等）から引き出された接続導体が、絶縁基板内に埋設された配線導体に抵抗溶接される。

本発明によれば、絶縁基板内に埋設する配線導体のターミナル電極部を、頂面が接続導体を抵抗溶接するための溶接面とされる突出部を備えた形状に形成して、絶縁基板の成形時に電極挿入孔の内面から突出した状態で生じる樹脂バリが突出部の頂面に接触した状態になるのを防ぐために必要な突出高さを前記突出部に持たせたので、絶縁基板の成形時に生じた樹脂バリの影響を受けることなく、接続導体をターミナル電極部に抵抗溶接することができ、配線導体と接続導体との間に樹脂バリが介在して溶接不良が生じたり、溶融した樹脂バリが溶接電極に付着して溶接電極を汚損したりするのを防ぐことができる。

直流モータのブラシホルダとして用いる配線基板に本発明を適用した実施形態の要部の構成を、モータのエンドカバーを外した状態で示した正面図である。 図１に示した実施形態に係る配線基板の配線導体のターミナル電極部付近の構造を示した縦断面図である。 本発明の実施形態で用いる配線導体のターミナル電極部の変形例を示した縦断面図である。 従来の配線基板の要部の構造を示した縦断面図である。

以下図１ないし図３を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明は、絶縁基板に埋設された配線導体に、外部から導入された接続導体を絶縁基板の内部で抵抗溶接する必要がある配線基板に広く適用することができるが、本実施形態では、直流モータの軸線方向の一端側に配置されて、該モータの整流子に接触させられるブラシを保持するブラシホルダを構成する配線基板に本発明を適用するものとする。

図１において、１０はほぼ円筒状に形成された直流モータのケーシングである。図示してないが、ケーシング１０の内側には、永久磁石又は界磁コイルを磁束発生手段として用いた界磁を備えたステータが支持され、回転軸に取り付けられた鉄心に電機子巻線を巻回したロータ（図示せず。）がステータの内側に配置されている。図１において１１はロータの回転軸で、この回転軸はケーシング１０の軸線方向の両端に取り付けられたエンドカバー（図示せず。）に軸受けを介して回転自在に支持されている。ケーシング１０の軸線方向の一端には本発明に係る配線基板１２からなるブラシホルダが取り付けられている。図示の配線基板１２は、絶縁樹脂により成形された円板状の絶縁基板１３と、絶縁基板１３の外周寄りの位置に対称に配置されて該絶縁基板内に埋設された１対の円弧状の配線導体１４ａ，１４ｂとを備えている。

絶縁基板１３の表面（ロータと反対側の面）には、９０度の角度間隔を隔てて１対のブラシ保持部１５ａ，１５ｂが設けられ、これらのブラシ保持部にそれぞれブラシ１６ａ，１６ｂが支持されている。ロータの回転軸１１には整流子１７が取り付けられ、整流子１７にブラシ１６ａ，１６ｂが接触させられている。

絶縁基板１３上にはまたブラシ１６ａ，１６ｂにそれぞれ対応する一対のチョークコイル１８ａ，１８ｂと、同じくブラシ１６ａ，１６ｂにそれぞれ対応する一対のコンデンサ１９ａ，１９ｂとが支持されている。配線導体１４ａ及び１４ｂもそれぞれブラシ１６ａ及び１６ｂに対応して設けられており、配線導体１４ａ、ブラシ１６ａ、チョークコイル１８ａ及びコンデンサ１９ａと、配線導体１４ｂ、ブラシ１６ｂ、チョークコイル１８ｂ及びコンデンサ１９ｂとは、絶縁基板上で回転軸１１の中心軸線と直交する一つの直線Ｏ−Ｏの両側に左右対称に配置されている。

チョークコイル１８ａ，１８ｂ及びコンデンサ１９ａ，１９ｂはブラシ１６ａ，１６ｂ及び整流子１７から生じる高周波ノイズを抑制するノイズ抑制回路を構成するために設けられたもので、チョークコイル１８ａの一端及びチョークコイル１８ｂの一端は、コンデンサ１９ａの一端及びコンデンサ１９ｂの一端からそれぞれ導出された端子金具２１ａ及び２１ｂに導体２０ａ及び２０ｂを介して接続されている。またチョークコイル１８ａの他端及びチョークコイル１８ｂの他端はそれぞれ接続導体２２ａ及び２２ｂと絶縁基板内に埋設された配線導体１４ａ及び１４ｂとブラシ１６ａ及び１６ｂからそれぞれ導出されたピグテール（柔軟性を有する導体）２３ａ及び２３ｂとを通してブラシ１６ａ及び１６ｂに接続されている。

コンデンサ１９ａ，１９ｂの他端は図示しない接続手段を介してモータのケーシング１０等の接地電位部に接続され、コンデンサ１９ａ，１９ｂの一端からそれぞれ導出された端子金具２１ａ，２１ｂ間に図示しない接続導体を介して直流電源電圧が印加されるようになっている。この例では、ブラシ１６ａ，１６ｂと直流電源との間に、チョークコイル１８ａ，１８ｂとコンデンサ１９ａ，１９ｂとにより構成されたノイズ抑制回路（ローパスフィルタ）を介在させることにより、モータの回転に伴って生じる高周波ノイズを除去するようにしている。

絶縁基板１３内に埋設された配線導体１４ａ及び１４ｂをそれぞれピグテール２３ａ及び２３ｂに接続するため、配線導体１４ａ及び１４ｂのブラシ側の一端にそれぞれの板面に対して直角に起立した端子部２４ａ及び２４ｂが設けられて両端子部が絶縁基板１３の表面側に導出され、絶縁基板１３の表面から突出した端子部２４ａ及び２４ｂの端部にピグテール２３ａ及び２３ｂが半田付けされている。

絶縁基板に埋設された配線導体１４ａ及び１４ｂにチョークコイル１８ａ及び１８ｂからそれぞれ引き出された接続導体２２ａ及び２２ｂを接続するため、配線導体１４ａ及び１４ｂの他端（チョークコイル側の端部）にそれぞれターミナル電極部２５ａ及び２５ｂが形成され、これらのターミナル電極部２５ａ及び２５ｂにそれぞれ接続導体２２ａ及び２２ｂを抵抗溶接する際に用いる溶接電極（図１には図示せず。）を挿入するための電極挿入孔２６ａ及び２６ｂが絶縁基板１３に設けられている。電極挿入孔２６ａ及び２６ｂは、それぞれの軸線を配線導体１４ａ及び１４ｂの厚み方向に向け、かつターミナル電極部２５ａ及び２５ｂと整合する位置に位置させた状態で設けられていて、それぞれの軸線方向の一端及び他端が絶縁基板１３の表面及び裏面に開口させられている。

図２を参照すると、配線導体１４ａ及び１４ｂのそれぞれのターミナル電極部２５ａ及び２５ｂ付近の構成が詳細に示されている。本実施形態では、配線導体１４ａのターミナル電極部２５ａ付近の構成と、配線導体１４ｂのターミナル電極部２５ｂ付近の構成とが同一であるので、図２においては、ターミナル電極部２５ａ及び２５ｂ側にそれぞれ整合させて設ける電極挿入孔を示す符号２６ａ及び２６ｂと、ターミナル電極部２５ａ及び２５ｂのそれぞれの各部を示す符号とを該当部分に併記することにより各部の構成を示している。図２において、３１ａ，３２ａは、ターミナル電極部２５ａに接続導体２２ａを溶接する際に用いる溶接電極を示し、３１ａ，３２ｂは、ターミナル電極部２５ｂに接続導体２２ｂを溶接する際に用いる溶接電極を示している。図２から明らかなように、配線導体１４ａのターミナル電極部２５ａの電極挿入孔２６ａ内に配置された部分に、電極挿入孔２６ａの軸線方向に突出した突出部２５a1が形成されている。同様に、配線導体１４ｂのターミナル電極部２５ｂの電極挿入孔２６ｂ内に配置された部分に、電極挿入孔２６ｂの軸線方向に突出した突出部２５b1が形成されている。突出部２５a1及び２５b1はそれぞれ、電極挿入孔２６ａ及び２６ｂの軸線方向の一端及び他端の内、ターミナル電極部２５ａ及び２５ｂにそれぞれ接続される接続導体２２ａ及び２２ｂが導入される端部側に突出するように設けられていて、突出部２５a1及び２５b1のそれぞれの頂面Ｓａ及びＳｂが、接続導体２２ａ及び２２ｂをそれぞれ抵抗溶接する溶接面とされている。

突出部２５a1，２５b1の突出高さｈは、絶縁基板１３を成形する際に、配線導体１４ａ，１４ｂと絶縁基板を構成している樹脂との境界面Ｓ１に沿って絶縁樹脂の一部が流出することにより電極挿入孔２６ａ，２６ｂの内側に生じる樹脂バリ２７が、突出部２５a1，２５b1の頂面（溶接面）Ｓａ，Ｓｂに接触した状態になるのを防ぐのに十分な高さに設定しておく。突出部２５a1，２５b1の突出高さｈの適正値は、配線導体をインサートした絶縁基板成形用型内に樹脂を注入することにより絶縁基板を成形して、電極挿入孔２６ａ，２６ｂ内に形成された樹脂バリを確認する実験を繰り返すことにより決定することができる。

チョークコイル１８ａ，１８ｂから引き出された接続導体２２ａ，２２ｂをそれぞれ配線導体１４ａ，１４ｂに接続する際には、図２に示されているように、接続導体２２ａ，２２ｂを電極挿入孔２６ａ，２６ｂ内に導入して配線導体１４ａ，１４ｂのターミナル電極部２５ａ，２５ｂの突出部２５a1，２５b1の頂面に接触させるとともに、溶接電極３１ａ，３１ｂ及び３２ａ，３２ｂをそれぞれ電極挿入孔２６ａ及び２６ｂを通して接続導体２２ａ，２２ｂ及びターミナル電極２５ａ，２５ｂの突出部２５a1の裏面に接触させる。この状態で、溶接電極３１ａ，３１ｂ及び３２ａ，３２ｂと接続導体２２ａ，２２ｂとターミナル電極部の突出部２５a1，２５b1とを通して溶接電流を流すことにより、接続導体２２ａ、２２ｂ及び突出部２５a1，２５b1を溶融させて、両者を溶接する。

ターミナル電極部２５ａ及び２５ｂにそれぞれ設ける突出部の高さｈ（図２参照）は、各配線導体のターミナル電極部の突出部に種々の突出高さを持たせた配線基板を多数用意して、樹脂バリが溶接に影響を及ぼしているか否かを確認する実験を行うことにより、最適値に設定することができる。

上記のように、配線導体１４ａ，１４ｂのターミナル電極部に電極挿入孔２６ａ，２６ｂの軸線方向に突出した突出部を形成して、該突出部の頂面を接続導体２２ａ，２２ｂが抵抗溶接される溶接面として用いるようにすると、絶縁基板１３を樹脂で成形する際に電極挿入孔２６ａ，２６ｂの内側に樹脂バリ２７（図２参照）が生じたとしても、該樹脂バリが溶接面上に付着した状態になるのを防ぐことができるため、樹脂バリの影響を受けることなく、接続導体をターミナル電極部に抵抗溶接することができ、接続導体２２ａ，２２ｂとターミナル電極部２５ａ，２５ｂとの間に樹脂バリが介在して溶接不良が生じたり、溶接電極３１及び３２が溶融した樹脂バリで汚損されたりするのを防ぐことができる。

上記の実施形態では、配線導体のターミナル電極部に形成する突出部を電極挿入孔の軸線方向の一方の側（配線導体の厚み方向の一方の側）にのみ突出した形状に形成したが、図３に示したように、配線導体１４ａ，１４ｂのターミナル電極部２５ａ，２５ｂの突出部２５a1，２５b1を、電極挿入孔２６ａ，２６ｂの軸線方向の一方の側及び他方の側の双方に突出した形状を有するように形成してもよい。このように構成した場合には、ターミナル電極部の表裏両面の何れの側に接続導体を接続する場合にも、樹脂バリ２７の影響を受けることなくターミナル電極部と接続導体との抵抗溶接を行うことができる。

上記の実施形態では、本発明に係る配線基板を直流モータのブラシ保持プレートに適用する場合を例にとったが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、任意の電気製品に組み込まれる配線基板に本発明を適用することができる。

１２ 配線基板
１３ 絶縁基板
１４ａ，１４ｂ 配線導体
２２ａ，２２ｂ 接続導体
２５ａ，２５ｂ ターミナル電極部
２５a1，２５b1 突出部
２６ａ，２６ｂ 電極挿入孔
Ｓａ，Ｓｂ 突出部の頂面
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ 溶接電極

Claims (4)

1. 絶縁樹脂により成形された絶縁基板と、前記絶縁基板内に埋設された板状の配線導体とを備えて、前記配線導体から外部に導出される接続導体が前記絶縁基板内で配線導体に抵抗溶接される配線基板であって、
   前記接続導体が抵抗溶接されるターミナル電極部が、前記絶縁基板の内部に位置させて前記配線導体の一部に設けられるとともに、前記接続導体を前記ターミナル電極部に抵抗溶接する際に用いる溶接電極を挿入するための電極挿入孔が、その軸線を前記配線導体の厚み方向に向け、かつ前記ターミナル電極部と整合する位置に位置させた状態で前記絶縁基板に形成され、
   前記配線導体のターミナル電極部は、前記電極挿入孔の軸線方向に突出した突出部を備えた形状に形成されて、該突出部の頂面が前記接続導体を抵抗溶接する溶接面とされ、
   前記突出部は、前記絶縁基板の成形時に前記電極挿入孔の内面から突出した状態で生じる樹脂バリが前記突出部の頂面に接触した状態になるのを防ぐために必要な突出高さを有するように形成されていること、
   を特徴とする配線基板。
2. 前記配線導体のターミナル電極部の突出部は、前記電極挿入孔の軸線方向の一方の側にのみ突出した形状を有するように設けられている請求項１に記載の配線基板。
3. 前記配線導体のターミナル電極部の突出部は、前記電極挿入孔の軸線方向の一方の側及び他方の側の双方に突出した形状を有するように設けられている請求項１に記載の配線基板。
4. 絶縁樹脂により成形されて、直流モータの整流子に接触するブラシを保持するように構成された絶縁基板と、前記絶縁基板内に埋設された板状の配線導体とを備えて、前記ブラシ及び（又は）該ブラシに電気的に接続される部品から引き出された接続導体が前記配線導体に抵抗溶接されているブラシホルダであって、
   前記接続導体が抵抗溶接されるターミナル電極部が、前記絶縁基板の内部に位置させて前記配線導体の一部に設けられるとともに、前記接続導体を前記ターミナル電極部に抵抗溶接する際に用いる溶接電極を挿入するための電極挿入孔が、その軸線を前記配線導体の厚み方向に向け、かつ前記ターミナル電極部と整合する位置に位置させた状態で前記絶縁基板に形成され、
   前記配線導体のターミナル電極部は、前記電極挿入孔の軸線方向に突出した突出部を備えた形状に形成されて、該突出部の頂面が前記接続導体を抵抗溶接する溶接面とされ、
   前記突出部は、前記絶縁基板の成形時に前記電極挿入孔の内面から突出した状態で生じる樹脂バリが前記突出部の頂面に接触した状態になるのを防ぐために必要な突出高さを有するように形成されていること、
   を特徴とするブラシホルダ。

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