JP2018107369A - 回路構成体及び電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】バスバーと圧入部材との接続信頼性を高める。
【解決手段】回路構成体２０は、バスバー３１と当該バスバー３１に密着する樹脂部３５とを有するバスバー基板３０と、バスバー３１よりも厚み寸法が大きい金属からなり、バスバー基板３０に圧入される圧入部材５０Ａ，５０Ｂと、圧入部材５０Ａ，５０Ｂに接続される電子部品５５と、バスバー３１と圧入部材５０Ａ，５０Ｂとを接続する半田Ｓと、樹脂部３５を含んで形成され、半田Ｓが溜められる半田溜め部４０と、を備える。
【選択図】図４

Description

本明細書では、回路構成体及び電気接続箱に関する技術を開示する。

従来、基板に金属を圧入する技術が知られている。下記特許文献１には、樹脂層と厚銅からなる導電層が交互に積層された基板と、この基板の貫通孔に圧入される銅インレイとが記載されている。銅インレイが基板の貫通孔に圧入されると、貫通孔の中央に向けて導電層から突出する保持部分に銅インレイが当接して保持部分が折り曲げられ、銅インレイと保持部分の接触状態が保持される。

特開２０１１−１５９７２７号公報

ところで、上記した構成は、導電層から突出する保持部分が銅インレイによって折り曲げられているが、導電層を厚銅ではなく、金属板材からなるバスバーとすると銅インレイの圧入の際にバスバーを折り曲げることが容易ではない。そこで、バスバーとインレイを接続する場合には、バスバーの貫通孔にインレイを圧入する構成が考えられるが、この場合、寸法精度を高めなければインレイとバスバーとの接続に不具合が生じ、インレイとバスバーとの間の接続信頼性が低下することが懸念される。

本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、バスバーと圧入部材との接続信頼性を高めることを目的とする。

本明細書に記載された回路構成体は、バスバーと当該バスバーに密着する樹脂部とを有するバスバー基板と、前記バスバー基板に圧入される金属からなる圧入部材と、前記圧入部材に接続される電子部品と、前記バスバーと前記圧入部材とを接続する半田と、前記樹脂部を含んで形成され、前記半田が溜められる半田溜め部と、を備える。
本構成によれば、バスバーと圧入部材とが半田溜め部に溜められた半田により接続されるため、バスバーと圧入部材との間の接続信頼性を高めることが可能になる。また、半田溜め部は、バスバーに密着する樹脂部を含んで形成されているため、半田溜め部を容易に形成することができるとともに、半田溜め部の形状の変更が容易になり、設計の自由度を高めることができる。

本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記樹脂部は、前記バスバーの端縁から前記バスバーの外側に延出された延出部を有し、前記延出部に前記圧入部材が圧入されている。
このようにすれば、圧入部材をバスバーに直接圧入する構成と比較して、組付精度の誤差に起因した圧入の不具合を抑制することができる。

前記樹脂部には、前記圧入部材が圧入される圧入孔が形成されている。
例えばバスバーの貫通孔に圧入部材を直接圧入する場合は、高い寸法精度が要求されるため、圧入が容易ではない。また、例えばバスバーに、縁部を切り欠いた圧入凹部を設け、圧入部材の全周のうちの所定の範囲を圧入し、一部をバスバーに接触させない場合には、全周を圧入する場合と比較して圧入部材を圧入する作業が容易になる反面、バスバーによる圧入部材の保持力が弱くなりやすいという問題がある。本構成によれば、樹脂部に形成された圧入孔に圧入部材が圧入されることにより、圧入部材の圧入が容易になるとともに、圧入部材の全周を圧入することができるため、バスバー基板による圧入部材の保持力低下を抑制することができる。ここで、このように樹脂部を圧入すると、バスバーと圧入部材との間には隙間が生じてバスバーと圧入部材とが直接接触しない構成となるが、圧入部材とバスバーの電気的接続については半田溜め部に溜められた半田により確実に接続することが可能になる。

絶縁板に導電路が形成され、前記バスバー基板に重ねられる絶縁基板を備え、前記圧入部材は、前記バスバー基板よりも厚み寸法が大きくされており、前記圧入部材における前記電子部品が接続される面は、前記絶縁基板の面と面一とされている。
このようにすれば、電子部品のリード端子を圧入部材及び絶縁基板に接続する際の段差をなくすことができる。

一の前記電子部品に接続される複数の前記圧入部材を備え、前記樹脂部は、隣り合う前記複数の圧入部材間を仕切る仕切り部を備え、前記仕切り部は、前記バスバー上の前記樹脂部の面よりも突出している。
このようにすれば、隣り合う圧入部材間の半田の移動が仕切り部により抑制されるため、隣り合う圧入部材間の絶縁性を確保することができる。

前記回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースとを備える電気接続箱とする。

本明細書に記載された技術によれば、バスバーと圧入部材との間の接続信頼性を高めることが可能になる。

実施形態１の電気接続箱を示す斜視図 電気接続箱の分解斜視図 回路構成体を示す平面図 図３のＡ−Ａ断面図 図３のＢ−Ｂ断面図 バスバー基板を示す平面図 図６のＣ−Ｃ断面図 図６のＤ−Ｄ断面図 複数のバスバーを示す斜視図 バスバー基板に圧入部材が圧入される工程を説明する斜視図 絶縁基板とバスバー基板を貼り合わせる工程を説明する斜視図 回路構成体を絶縁層を介して放熱部材の上面に密着させた状態の斜視図 実施形態２の回路構成体の図３のＡ−Ａの位置における断面図 図３のＢ−Ｂの位置における回路構成体の断面図 図６のＣ−Ｃの位置における回路構成体の断面図 図６のＤ−Ｄの位置における回路構成体の断面図

＜実施形態１＞
実施形態１の電気接続箱１０（図１）は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両におけるバッテリ等の電源からモータ等の負荷に至る経路上に搭載される。以下では、Ｘ方向を前方、Ｙ方向を左方、Ｚ方向を上方として説明する。

（電気接続箱１０）
電気接続箱１０は、図２に示すように、回路構成体２０と、回路構成体２０を収容するケース１１とを備える。ケース１１は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなり、回路構成体２０の熱を放熱する放熱部材１２と、回路構成体２０の上方を覆うカバー１４とを備える。

放熱部材１２は、平坦な上面１２Ａを有し、下面側には、複数の放熱フィン１３が櫛歯状に形成されている。放熱部材１２の上面１２Ａには、例えば絶縁性の接着剤や接着シート等により回路構成体２０が貼り付けられる。なお、回路構成体２０を放熱部材１２にネジ（図示しない）でネジ留めしてもよい。

（回路構成体２０）
回路構成体２０は、図３，図４に示すように、絶縁板に導電路が形成された絶縁基板２１と、絶縁基板２１に重ねられるバスバー基板３０と、バスバー基板３０に圧入される圧入部材５０Ａ，５０Ｂと、圧入部材５０Ａ，５０Ｂに接続される複数の電子部品５５と、を備えている。

（絶縁基板２１）
絶縁基板２１は、略長方形の板状をなし、絶縁性材料からなる絶縁板の上面に銅箔等の導電性材料からなる導電路（図示しない）がプリント配線技術により形成されている。絶縁基板２１には、圧入部材５０Ａ，５０Ｂを挿通可能な複数の挿通孔２２と、絶縁基板２１の上面の導電路とバスバー３１とを電気的に接続するための複数のスルーホール２３とが貫通形成されている。絶縁基板２１は、バスバー基板３０に接着剤等で貼り付けられている。

（バスバー基板３０）
バスバー基板３０は、絶縁基板２１にほぼ全体が重なる略長方形の板状をなし、複数のバスバー３１と、複数のバスバー３１に密着状態で重ねられた樹脂部３５とを備え、例えば金型内にバスバー３１を配したインサート成形により形成することができる。
複数のバスバー３１は、銅又は銅合金等の金属板材をプレス機により導電路の形状に打ち抜いて形成されており、図９に示すように、同一平面上の異なる領域に互いに隙間を空けて配置されている。隣り合うバスバー３１には、圧入部材５０Ａ，５０Ｂが隙間を空けて挿通される挿通凹部３２Ａ，３２Ｂが対向配置されている。

樹脂部３５は、例えばエポキシ樹脂等の絶縁性の合成樹脂からなり、図７，図８に示すように、バスバー３１の上面及び下面に所定の厚みで重ねられるとともに、挿通凹部３２Ａ，３２Ｂ以外の隣り合うバスバー３１間の隙間に充填される。バスバー３１の上面に重なる樹脂部３５には、絶縁基板２１の上面の導電路とバスバー３１とを半田付け等により電気的に接続するための複数のスルーホール３８が貫通形成されている。バスバー３１の下面（一方の面）に重なる樹脂部３５のうち、バスバー３１の挿通凹部３２Ａ，３２Ｂに重なる部分は、バスバー３１の外側に向けて（圧入部材５０Ａ，５０Ｂ側に）延出された延出部３６が形成されている。延出部３６は、挿通凹部３２Ａ，３２Ｂの端縁の外側に延びており、延出部３６の端縁は、圧入部材５０Ａ，５０Ｂが圧入される長方形状の圧入孔３７Ａ，３７Ｂの孔縁とされている。圧入孔３７Ａ，３７Ｂは、圧入部材５０Ａ，５０Ｂがほぼ隙間なく圧入される大きさでバスバー基板３０に貫通形成されている。

隣り合う一対の圧入孔３７Ａ、３７Ｂは、互いに異なる大きさとされている。樹脂部３５は、隣り合う圧入部材５０Ａ，５０Ｂ間の隙間に配されて隣り合う圧入部材５０Ａ，５０Ｂ間を仕切る仕切り部３９を有する。仕切り部３９は、板状（壁状）であって、仕切り部３９の厚み寸法は、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの厚み寸法とほぼ同じとされており、仕切り部３９の上端は、バスバー３１の上面（電子部品５５側の面）に重ねられた樹脂部３５の上面よりも上方に配され、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの上面及び絶縁基板２１の上面と面一に形成されている。また、仕切り部３９の下端は、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの下面及びバスバー３１の下面に重なる樹脂部３５の下面と面一に形成されている。

図４，図５に示すように、延出部３６と、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの側面５３と、バスバー３１の挿通凹部３２Ａ，３２Ｂとにより、半田Ｓが溜められる半田溜め部４０が形成されている。半田溜め部４０は、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの周縁（挿通凹部３２Ａ，３２Ｂの端縁）に沿って溝状に延びており、延出部３６の上面を溝底とし、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの側面５３及び挿通凹部３２Ａ，３２Ｂを溝底から立ち上がる一対の溝壁としている。なお、半田溜め部４０は、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの全周のうち、仕切り部３９に接触する部分には形成されていない。

半田溜め部４０に溜められた半田Ｓは、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの周り（仕切り部３９以外）に環状に延びており、圧入部材５０Ａ，５０Ｂとバスバー３１との間の隙間を電気的に接続する。半田Ｓは、例えば鉛フリーはんだを用いることができる。

（圧入部材５０Ａ，５０Ｂ）
圧入部材５０Ａ，５０Ｂは、銅又は銅合金等の金属板材（例えばバスバー３１と同じ金属）をプレス機により打ち抜いて形成されており、長方形の板状であって、絶縁基板２１とバスバー基板３０とを重ねた厚みとほぼ同じ厚みとされており、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの下端部が樹脂部３５の圧入孔３７Ａ，３７Ｂに圧入される。

（電子部品５５）
電子部品５５は、例えばＦＥＴ(Field effect transistor)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５５は、箱型のパッケージを有する本体５６と複数のリード端子５７とを備えている。複数のリード端子５７は、１つのリード端子５７が本体５６の底面に設けられ、他の複数のリード端子５７は、本体５６の側面から突出している。複数のリード端子５７は、圧入部材５０Ａ，５０Ｂ及び絶縁基板２１の上面の導電路に半田付けされる。

電気接続箱１０の製造工程について説明する。
金属板材をプレス加工等して複数のバスバー３１を形成する（図９）。次にバスバー３１を金型内に配したインサート成形により、バスバー基板３０を形成する。そして、図１０に示すように、バスバー基板３０の複数の圧入孔３７Ａ，３７Ｂに圧入部材５０Ａ，５０Ｂを圧入する。次に、図１２に示すように、バスバー基板３０の上に絶縁基板２１を接着剤により貼り付ける。

次に、半田溜め部４０及び圧入部材５０Ａ，５０Ｂの上面に例えばクリーム半田を塗布して、複数の電子部品５５を圧入部材５０Ａ，５０Ｂに載置し、リフロー半田付けを行う。これにより、クリーム半田が溶けて半田溜め部４０の全体（全長）に半田Ｓが行き亘り、バスバー３１と圧入部材５０Ａ，５０Ｂとが半田により接続されるとともに、電子部品５５のリード端子５７が圧入部材５０Ａ，５０Ｂに半田付けされる。これにより、回路構成体２０が形成される（図３）。そして、回路構成体２０を放熱部材１２の上に接着剤等で貼り付け（図１２）、カバー１４を被せてカバー１４を放熱部材１２にネジ（図示しない）でネジ留めすると電気接続箱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。
回路構成体２０は、バスバー３１と当該バスバー３１に密着する樹脂部３５とを有するバスバー基板３０と、バスバー基板３０に圧入される金属からなる圧入部材５０Ａ，５０Ｂと、圧入部材５０Ａ，５０Ｂに接続される電子部品５５と、バスバー３１と圧入部材５０Ａ，５０Ｂとを接続する半田Ｓと、樹脂部３５を含んで形成され、半田Ｓが溜められる半田溜め部４０と、を備える。

本実施形態によれば、バスバー３１と圧入部材５０Ａ，５０Ｂとが半田溜め部４０に溜められた半田Ｓにより接続されるため、バスバー３１とバスバー３１に圧入される圧入部材５０Ａ，５０Ｂとの間の接続信頼性を高めることが可能になる。また、半田溜め部４０は、バスバー３１に密着する樹脂部３５を含んで形成されているため、半田溜め部４０を容易に形成することができるとともに、半田溜め部４０の形状の変更が容易になり、設計の自由度を高めることができる。

また、樹脂部３５は、バスバー３１の端縁からバスバー３１の外側に延出された延出部３６を有し、延出部３６に圧入部材５０Ａ，５０Ｂが圧入されている。
このようにすれば、圧入部材５０Ａ，５０Ｂをバスバー３１に直接圧入する構成と比較して、組付精度の誤差に起因した圧入の不具合を抑制することができる。

また、樹脂部３５には、圧入部材５０Ａ，５０Ｂが圧入される圧入孔３７Ａ，３７Ｂが形成されている。
例えばバスバー３１の貫通孔に圧入部材５０Ａ，５０Ｂを直接圧入する場合は、高い寸法精度が要求されるため、圧入が容易ではない。また、例えばバスバー３１に、縁部を切り欠いた圧入凹部を設け、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの全周のうち、一部を圧入し他の一部をバスバー３１に接触させない場合には、圧入部材５０Ａ，５０Ｂを圧入する作業が容易になる反面、バスバー３１による圧入部材５０Ａ，５０Ｂの保持力が弱くなりやすいという問題がある。本実施形態によれば、樹脂部３５に形成された圧入孔３７Ａ，３７Ｂに圧入部材５０Ａ，５０Ｂが圧入されることにより、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの圧入が容易になるとともに、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの全周を圧入できるため、バスバー基板３０による圧入部材５０Ａ，５０Ｂの保持力低下を抑制することができる。ここで、このように樹脂部３５を圧入すると、バスバー３１と圧入部材５０Ａ，５０Ｂとの間には隙間が生じてバスバー３１と圧入部材５０Ａ，５０Ｂとが直接接触しない構成となるが、圧入部材５０Ａ，５０Ｂとバスバー３１の電気的接続については半田溜め部４０に溜められた半田Ｓにより確実に接続することができる。

また、絶縁板に導電路が形成され、バスバー基板３０に重ねられる絶縁基板２１を備え、圧入部材５０Ａ，５０Ｂは、バスバー基板３０よりも厚み寸法が大きくされており、圧入部材５０Ａ，５０Ｂにおける電子部品５５が接続される面は、絶縁基板２１の面と面一とされている。
このようにすれば、電子部品５５のリード端子５７を圧入部材５０Ａ，５０Ｂ及び絶縁基板２１に接続する際の段差をなくすことができる。

また、一の電子部品５５に接続される複数の圧入部材５０Ａ，５０Ｂを備え、樹脂部３５は、隣り合う複数の圧入部材５０Ａ，５０Ｂ間を仕切る仕切り部３９を備え、仕切り部３９は、バスバー３１上の樹脂部３５の面よりも突出している。
このようにすれば、隣り合う圧入部材５０Ａ，５０Ｂ間の半田Ｓの移動が仕切り部３９により抑制されるため、隣り合う圧入部材５０Ａ，５０Ｂ間の絶縁性を確保することができる。

＜実施形態２＞
実施形態２を、図１３〜図１６を参照しつつ説明する。実施形態１では、圧入部材５０Ａ，５０Ｂは、樹脂部３５の圧入孔３７Ａ，３７Ｂに圧入される構成としたが、実施形態２では、図１３に示すように、圧入部材５０Ａ，５０Ｂはバスバー３１の圧入凹部７２Ａ，７２Ｂに圧入される構成とし、バスバー３１の上面を溝底として半田溜め部７３が形成されるものである。他の構成は実施形態１と同一であるため、以下では、実施形態１と同一の構成は同一の符号を付して説明を省略する。

回路構成体６０は、絶縁基板２１と、絶縁基板２１に重ねられるバスバー基板７０と、バスバー基板７０に圧入される圧入部材５０Ａ，５０Ｂと、複数の電子部品５５と、を備えている。バスバー基板７０は、複数のバスバー７１と、複数のバスバー７１に密着する樹脂部３５とを備える。

バスバー７１は、圧入部材５０Ａ，５０Ｂが圧入される圧入凹部７２Ａ，７２Ｂを有する。圧入凹部７２Ａ，７２Ｂは、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの３辺が圧入される大きさで長方形状に切り欠かれた形状（挿通凹部３２Ａ，３２Ｂより内側の空間がわずかに小さい形状）とされている。バスバー７１の上面に密着する樹脂部３５の端部３５Ａは、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの側面５３との間に隙間を有する。これにより、バスバー７１の（圧入凹部７２Ａ，７２Ｂ側の）上面を溝底、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの側面５３及び樹脂部３５の端部３５Ａを溝底から立ち上がる一対の溝壁として半田Ｓが溜められる半田溜め部７３が形成される。半田溜め部７３は、圧入部材５０Ａ，５０Ｂの周縁に沿って環状（仕切り部３９以外）に溝状に延びている。
実施形態２によれば、バスバー７１と圧入部材５０Ａ，５０Ｂとの間が半田溜め部７３に溜められた半田Ｓで接続され、かつ、バスバー７１と圧入部材５０Ａ，５０Ｂとが金属同士で直接接続されるため、電気的接続の信頼性を高めることができる。

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術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明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）圧入部材５０Ａ，５０Ｂの形状や数は、上記実施形態の形状や数に限られない。例えば、上記実施形態のような長方形状に限られず、円形状や長円形状や多角形状としてよい。また、半田溜め部の形状も圧入部材の形状に応じて適宜変更することができる。

（２）絶縁基板２１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。
（３）回路構成体２０は、絶縁基板２１とバスバー基板３０とにより回路基板が構成されることとしたが、これに限られず、絶縁基板２１を有さず、バスバー基板３０のみにより回路基板を構成としてもよい。

（４）電子部品５５は、ＦＥＴとしたが、これに限られず、例えばコイルやキャパシタとしてもよい。
（５）バスバー３１，７１と圧入部材５０Ａ，５０Ｂとの間の半田付けは、リフロー半田付けに限られず、種々の公知の方法により半田付けすることができる。

１０： 電気接続箱
１１： ケース
２０，６０： 回路構成体
２１： 絶縁基板
３０，７０： バスバー基板
３１，７１： バスバー
３２Ａ，３２Ｂ： 挿通凹部
３５： 樹脂部
３６： 延出部
３７Ａ，３７Ｂ： 圧入孔
３９： 仕切り部
４０，７３： 半田溜め部
５０Ａ，５０Ｂ： 圧入部材
５５： 電子部品
７２Ａ，７２Ｂ： 圧入凹部
Ｓ： 半田

Claims (6)

1. バスバーと当該バスバーに密着する樹脂部とを有するバスバー基板と、
   前記バスバー基板に圧入される金属からなる圧入部材と、
   前記圧入部材に接続される電子部品と、
   前記バスバーと前記圧入部材とを接続する半田と、
   前記樹脂部を含んで形成され、前記半田が溜められる半田溜め部と、を備える回路構成体。
2. 前記樹脂部は、前記バスバーの端縁から前記バスバーの外側に延出された延出部を有し、前記延出部に前記圧入部材が圧入されている請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記樹脂部には、前記圧入部材が圧入される圧入孔が形成されている請求項１または請求項２に記載の回路構成体。
4. 絶縁板に導電路が形成され、前記バスバー基板に重ねられる絶縁基板を備え、前記圧入部材は、前記バスバー基板よりも厚み寸法が大きくされており、前記圧入部材における前記電子部品が接続される面は、前記絶縁基板の面と面一とされている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体。
5. 一の前記電子部品に接続される複数の前記圧入部材を備え、
   前記樹脂部は、隣り合う前記複数の圧入部材間を仕切る仕切り部を備え、
   前記仕切り部は、前記バスバー上の前記樹脂部の面よりも突出している請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースとを備える電気接続箱。

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