JP2019050090A - バスバーアッセンブリ - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のバスバー間の電気的絶縁性を確保しつつ、上下方向に関し小型化を図り得るバスバーアッセンブリを提供する。
【解決手段】本発明に係るバスバーアッセンブリは、導電性金属平板の第1バスバーと、導電性金属平板の第2バスバーであって、前記第1バスバーの対向側面との間に間隙が存する状態で前記第1バスバーと同一平面内に配置された第2バスバーと、前記間隙内に充填され、前記第1及び第2バスバーの対向側面を連結する絶縁性樹脂層とを有している。好ましくは、前記第1及び第2バスバーの少なくとも一方の対向側面は厚み方向一方側から他方側へ行くに従って前記第1及び第2バスバーの他方に近接する傾斜面とされる。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数のバスバーが電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結されているバスバーアッセンブリに関する。
互いに対して電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結されている複数のバスバーを備えたバスバーアッセンブリが提案され、種々の分野において利用されている(下記特許文献1及び2参照)。
しかしながら、従来のバスバーアッセンブリは、一の平板状バスバーと他の平板状バスバーとが互いに対して平行状態で上下に積層されてなる積層型とされており、上下方向に関し小型化を図ることが困難であった。
また、前記従来のバスバーにおいては、前記一の平板状バスバーの上面と前記他の平板状バスバーの下面とが絶縁性樹脂を挟んで全面的に対向配置されている為、絶縁性に関する信頼性を十分には確保し難い面がある。
特に、上下方向に関し小型化を図る為に前記一の平板状バスバーと前記他の平板状バスバーとの間の絶縁性樹脂の厚みを薄くすると、両バスバー間にリーク電流が流れる恐れがある。
特許第4432913号公報 特開2016−216766号公報
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、複数のバスバー間の電気的絶縁性を確保しつつ、上下方向に関し小型化を図り得るバスバーアッセンブリの提供を目的とする。
本発明は、前記目的を達成するために、導電性金属平板の第1バスバーと、導電性金属平板の第2バスバーであって、前記第1バスバーの対向側面との間に間隙が存する状態で前記第1バスバーと同一平面内に配置された第2バスバーと、前記間隙内に充填され、前記第1及び第2バスバーの対向側面を連結する絶縁性樹脂層とを有しているバスバーアッセンブリを提供する。
好ましくは、前記第1及び第2バスバーの少なくとも一方の対向側面は厚み方向一方側から他方側へ行くに従って前記第1及び第2バスバーの他方に近接する傾斜面とされる。
より好ましくは、前記第1及び第2バスバーの双方の対向側面が厚み方向一方側から他方側へ行くに従って互いに対して近接する傾斜面とされる。
一形態においては、前記絶縁性樹脂層は、前記間隙に加えて前記第1及び第2バスバーの厚み方向一方側及び他方側の少なくとも一方の表面に設けられる。
本発明に係るバスバーアッセンブリによれば、互いの対向側面の間に間隙を存しつつ同一平面内に配置された導電性金属平板の第1及び第2バスバーが、前記間隙内に充填された絶縁性樹脂層によって連結されているので、前記第1及び第2バスバー間の電気的絶縁性を確保しつつ、上下方向に関し小型化を図ることができる。
図1(a)は、本発明の一実施の形態に係るバスバーアッセンブリの平面図であり、図1(b)は、図1(a)におけるIb-Ib線に沿った断面図であり、図1(c)は、半導体素子が装着された状態の図1(b)と同一断面での断面図である。 図2は、前記実施の形態に係るバスバーアッセンブリを製造する第1製造方法において用いる導電性金属平板の平面図であって、前記第1製造方法におけるスリット形成工程が完了した時点での状態を示している。 図3(a)は、図2におけるIII部で示すバスバーアッセンブリ形成領域の拡大平面図であり、図3(b)は、図3(a)におけるIIIb−IIIb線に沿った断面図である。 図4は、前記バスバーアッセンブリ形成領域の拡大平面図であり、前記第1製造方法における硬化工程が完了した時点での状態を示している。 図5は、前記実施の形態に係るバスバーアッセンブリを製造する為の第2製造方法を説明する為の断面図である。 図6は、前記実施の形態に係るバスバーアッセンブリを製造する為の第3製造方法を説明する為の断面図である。 図7(a)は、前記実施の形態の第1変形例に係るバスバーアッセンブリの平面図であり、図7(b)は、図7(a)におけるVIIb-VIIb線に沿った断面図である。 図8(a)及び図8(b)は、それぞれ、前記実施の形態の第2変形例及び第3変形例に係るバスバーアッセンブリの部分断面図であり、図1のVIII部に対応した部分を示している。
以下、本発明に係るバスバーアッセンブリの一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1(a)に、本実施の形態に係るバスバーアッセンブリ1Aの平面図を、図1(b)に、図1(a)におけるIb-Ib線に沿った断面図を、それぞれ示す。
図1(a)及び図1(b)に示すように、前記バスバーアッセンブリ1Aは、導電性金属平板の第1及び第2バスバー10a、10bであって、互いの対向側面の間に間隙40が存する状態で同一平面内に配置された第1及び第2バスバー10a、10bと、前記第1及び第2バスバー10a、10bの対向側面の間の前記間隙40に充填され、前記第1及び第2バスバー10a、10bを電気的には絶縁しつつ前記両バスバー10a、10bの対向側面を機械的に連結する絶縁性樹脂層30とを有している。
前記第1及び第2バスバー10a、10bは、Cu等の導電性金属平板によって形成され、図1(b)に示す厚み方向に沿って切断した断面視において、厚み方向一方側の第1表面11と、厚み方向他方側の第2表面12と、互いに対して対向する対向側面13と、互いに対して反対方向を向く外側面14とを有している。
前記絶縁性樹脂層30は、耐熱性及び絶縁性を有する樹脂によって形成され、例えば、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等が好適に利用される。
前記バスバーアッセンブリ1Aにおいては、前記絶縁性樹脂層30は、前記第1及び第2バスバー10a、10bの対向側面13間の前記間隙40を充填しつつ、前記第1及び第2バスバー10a、10bの第1表面11、第2表面12並びに外側面14を覆っている。
図1(c)に、前記バスバーアッセンブリ1AにLED等の半導体素子100を装着した状態の断面図を示す。
前記第1及び第2バスバー10a、10bは、一方が正極側電極として作用し、他方が負極側電極として作用する。
図1(c)に示す形態においては、半導体素子100は、下面に正極又は負極の一方が設けられ、且つ、上面に正極又は負極の他方が設けられている。
この場合、前記半導体素子100は、下面が前記第1及び第2バスバー10a、10bの一方(図示の形態においては第1バスバー10a)の第1表面11に設けられた第1メッキ層90aに電気的に接続されるようにダイボンディングされ、且つ、上面が前記第1及び第2バスバー10a、10bの他方(図示の形態においては第2バスバー10b)の第1表面11に設けられた第2メッキ層90bにワイヤボンディング95を介して電気的に接続される。
斯かる構成の前記バスバーアッセンブリ1Aによれば、前記第1及び第2バスバー10a、10bが同一平面内に配置されているので、上下方向(厚み方向)に関し可及的に小型化を図ることができる。
また、前記第1及び第2バスバー10a、10bは前記対向側面13において対向するように配置されているので、複数のバスバーが上下に積層されているタイプのバスバーアッセンブリに比して、前記第1及び第2バスバー10a、10bが互いに対して対向する面積を可及的に小さくすることができ、これにより、前記第1及び第2バスバー10a、10b間にリーク電流が流れることを有効に防止乃至は低減することができる。
次に、前記バスバーアッセンブリ1Aを製造する為の第1製造方法について説明する。
前記第1製造方法は、前記第1及び第2バスバー10a、10bと同一厚みのバスバーアッセンブリ形成領域120を有する導電性金属平板100を用意する工程と、前記バスバーアッセンブリ形成領域120に、厚み方向一方側の第1表面121及び厚み方向他方側の第2表面122の間を貫通するスリット125を形成するスリット形成工程とを有している。
図2に、前記スリット形成工程が完了した後の前記導電性金属平板100の平面図を示す。
また、図3(a)に、図2におけるIII部拡大図を、図3(b)に、図3(a)におけるIIIb−IIIb線に沿った断面図を、それぞれ示す。
前記スリット125は、前記バスバーアッセンブリ1Aにおける前記第1及び第2バスバー10a、10bの対向側面13間の前記間隙40を形成するものである。前記間隙40の幅、即ち、前記スリット125の幅は、前記バスバーアッセンブリ1Aの仕様に応じて定まる。
図3(a)及び図3(b)に示すように、前記導電性金属平板100は、前記スリット形成工程後の状態において、前記スリット125を介して対向する一対のバスバー形成部位130、130が、前記導電性金属平板100のうち前記スリット125より当該スリット125の長手方向一方側に位置する連結部位135及び前記スリット125より当該スリット125の長手方向他方側に位置する連結部位136を介して、互いに対して繋がった状態に維持されるように構成されている。
斯かる構成を備えることにより、前記スリット125を精度良く形成することができる。
図2に示すように、前記導電性金属平板100は、当該導電性金属平板100が位置するX−Y平面内のX方向に沿って配列された複数の前記バスバーアッセンブリ形成領域120と、X方向に隣接するバスバーアッセンブリ形成領域120の間を連結する連結領域140とを有しており、前記複数のバスバーアッセンブリ形成領域120に対して加工処理を同時に行えるようになっている。
図2に示す形態においては、X方向(図面上においては上下方向)に沿って5つの前記バスバーアッセンブリ形成領域120が直列配置されている。
さらに、前記第1製造方法においては、図2に示すように、X方向に沿って配列された前記複数のバスバーアッセンブリ形成領域120及びX方向に隣接する前記バスバーアッセンブリ形成領域120の間を連結する前記連結領域140がバスバーアッセンブリ形成片110を形成しており、複数のバスバーアッセンブリ形成片110が、X−Y平面内においてX方向とは直交するY方向に並列配置されている。
詳しくは、前記第1製造方法においては、前記導電性金属平板100は、Y方向に並列配置された複数(図示の形態においては5つ)の前記バスバーアッセンブリ形成片110と、前記複数のバスバーアッセンブリ形成片110のX方向一方側端部同士を連結する第1連結片111と、前記複数のバスバーアッセンブリ形成片110のX方向他方側端部同士を連結する第2連結片112とを有している。
斯かる構成を備えた前記導電性金属平板100によれば、より多くのバスバーアッセンブリ1Aを同時に製造することができる。
前記第1製造方法は、前記スリット形成工程後に、少なくとも前記スリット125が前記絶縁性樹脂層30で充填されるように前記導電性金属平板100に絶縁性樹脂を含む塗料を塗装する塗装工程と、前記塗装工程で塗装された塗料を硬化させて前記絶縁性樹脂層30を形成する硬化工程とを備えている。
図4に、前記硬化工程が完了した時点での前記バスバーアッセンブリ形成領域120の拡大平面図を示す。
前記塗装工程は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等の耐熱性及び絶縁性を有する絶縁性樹脂を含む電着塗料を用いた電着塗装によって行われる。
これに代えて、前記塗装工程を、絶縁性樹脂の粉体を用いた静電粉体塗装によって行うことができる。
若しくは、前記スリット125内への樹脂の充填性を十分に担保できる場合には、前記塗装工程を、スプレー塗装によって行うことも可能である。
前記硬化工程は、前記塗装工程で塗装された塗料を適宜な温度で加熱処理することによって行われる。
本実施の形態に係る前記バスバーアッセンブリ1Aにおいては、前記間隙40内に加えて、厚み方向一方側の第1表面121及び厚み方向他方側の第2表面122の双方に前記絶縁性樹脂層30が設けられているが、これに代えて、前記間隙40のみに前記絶縁性樹脂層30を設けることも可能であるし、前記間隙40に加えて、前記第1及び第2表面121、122の一方にのみ前記絶縁性樹脂層30を設けることも可能である。
前記第1及び第2表面121、122の何れか一方、又は、双方に前記絶縁性樹脂層30を設けない場合には、前記塗装工程における処理は、前記第1及び第2表面121、122のうち前記絶縁性樹脂層30を設けない表面をマスクで覆った状態で、行うことができる。
前記第1製造方法は、前記硬化工程後に、前記スリット125内の絶縁性樹脂層30及び前記導電性金属平板120のうち前記スリット125を挟んで対向する一対のバスバー形成部位130を前記導電性金属平板100から切断する切断工程を有している。
前記第1製造方法においては、前述の通り、前記スリット125を挟んで対向する前記バスバー形成部位130は、前記導電性金属平板100のうち前記スリット125より当該スリット125の長手方向一方側に位置する連結部位135及び前記スリット125より当該スリット125の長手方向他方側に位置する連結部位136を介して、互いに対して繋がっている。
この場合、前記切断工程は、図4に示すように、前記スリット125の長手方向一方側において当該スリット125を幅方向に跨ぐように設定された切断線126に沿って前記導電性金属平板100を厚み方向に切断する処理、及び、前記スリット125の長手方向他方側において当該スリット125を幅方向に跨ぐように設定された切断線127に沿って前記導電性金属平板100を厚み方向に切断する処理を含むものとされる。
なお、前記第1製造方法におけるように、前記導電性金属平板100が、X方向に沿って配列された複数のバスバーアッセンブリ形成領域120とX方向に隣接するバスバーアッセンブリ形成領域120を連結する連結領域140とを有している場合には、前記スリット125は長手方向がX方向に沿うように形成される。
前記第1製造方法によれば、図1に示す前記バスバーアッセンブリ1A、即ち、前記第1及び第2バスバー10、20が同一平面内に配置された状態で絶縁性樹脂層30によって電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結されているバスバーアッセンブリ1Aを効率良く製造することができる。
即ち、前記第1製造方法においては、前記第1及び第2バスバー10a、10bを形成する一対のバスバー形成部位130の相対位置が固定された状態のままで前記一対のバスバー形成部位130の間の前記スリット125に絶縁性樹脂層30が充填され、その後に、前記一対のバスバー形成部位130及び前記絶縁性樹脂層30が前記導電性金属平板100から切断されて、前記第1及び第2バスバー10a、10bが前記絶縁性樹脂層30によって電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結されているバスバーアッセンブリ1Aが製造される。
従って、前記第1製造方法によれば、前記第1及び第2バスバー10a、10b間の電気的絶縁性を確実に確保しつつ、前記第1及び第2バスバー10a、10bを所望相対位置に正確に位置させたバスバーアッセンブリ1Aを効率良く製造することができる。
前記バスバーアッセンブリ1Aは、前記第1製造方法とは異なる下記第2製造方法によっても製造され得る。
図5に、前記第2製造方法を説明する為の断面図を示す。
前記第2製造方法は、第1及び第2バスバー10a、10bを用意する工程と、互いに対して分離可能に接合される第1及び第2金型210、220を用意する工程と、前記第1及び第2金型210、220によって形成される囲繞空間230内に前記第1及び第2バスバー10a、10bを並列配置させる工程と、前記囲繞空間230内に前記第1及び第2バスバー10a、10bが並列配置された状態で前記囲繞空間230内に絶縁性樹脂を注入する工程と、前記絶縁性樹脂を加熱処理により硬化させる工程とを含む。
前記第1金型210及び/又は前記第2金型220の内表面にはスペーサ240が設けられており、前記スペーサ240によって、前記第1及び第2バスバー10a、10bは対向側面13、13の間に前記間隙40を存しつつ同一平面内に並列配置されるようになっている。
さらに、前記第1金型210及び/又は前記第2金型220には前記囲繞空間230を外部に連通させる連通孔250が設けられており、前記連通孔250を介して絶縁性樹脂が前記囲繞空間230内に注入されるようになっている。
また、前記バスバーアッセンブリ1Aを下記第3製造方法によって製造することも可能である。
前記第3製造方法は、第1及び第2バスバー10a、10bを用意する工程と、前記第1及び第2バスバー10a、10bのそれぞれの外表面に絶縁性樹脂を電着塗装、静電粉体塗装又はスプレー塗装によって塗装する工程と、前記第1及び第2バスバー10a、10bの外表面の樹脂を加熱処理によって硬化させる工程であって、前記第1及び第2バスバー10a、10bの外表面に設けられた樹脂の少なくとも一方については半硬化状態とさせる硬化工程と、前記第1及び第2バスバー10a、10bの対向側面13、13同士を突き合わせた状態で半硬化状態の樹脂を加熱処理によって硬化させて、前記第1及び第2バスバー10a、10bを絶縁性樹脂層30によって連結させる工程とを含むものとされる。
前記第1及び第2バスバー10a、10bの対向側面13、13同士を突き合わせる際には、図6に示すように、外表面に樹脂が塗装された状態の前記第1及び第2バスバー10a、10bが平面方向に沿って挿入可能な距離だけ離間配置された一対のガイド270、270を用意し、前記一対のガイド270、270内において前記第1及び第2バスバー10a、10bの対向側面13、13同士を突き合わせることができる。
なお、前記第3製造方法においては、前記第1及び第2バスバー10a、10b間の前記間隙40の幅は、前記第1及び第2バスバー10a、10bの外表面に付着される絶縁性樹脂層30の厚みによって画されることになる。
本実施の形態に係る前記バスバーアッセンブリ1Aは、前記第1及び第2バスバー10a、10bの二つのバスバーと、前記第1及び第2バスバー10a、10bを連結する一つの絶縁性樹脂層30とを備えているが、本発明は斯かる形態に限定されるものでは無く、三つ以上のバスバーを備えることも可能である。
図7(a)に、本実施の形態の第1変形例に係るバスバーアッセンブリ1Bの平面図を、図7(b)に、図7(a)におけるVIIb-VIIb線に沿った断面図を、それぞれ示す。
図7(a)及び(b)に示す前記第1変形例に係るバスバーアッセンブリ1Bは、第1〜第4バスバー10a〜10dと、隣接する第1及び第2バスバー10a、10b間を電気的には絶縁しつつ機械的には連結する絶縁性樹脂層30aと、隣接する第2及び第3バスバー20b、10c間を電気的には絶縁しつつ機械的には連結する絶縁性樹脂層30bと、隣接する第3及び第4バスバー10c、10d間を電気的には絶縁しつつ機械的には連結する絶縁性樹脂層30cとを備えている。
前記第1変形例に係るバスバーアッセンブリ1Bのように、三つ以上のバスバーを備えるバスバーアッセンブリは、前記第1製造方法によって効率良く製造することができる。
即ち、前記導電性金属平板100に形成する前記スリット125の本数を増やすことにより、前記バスバー10a〜10dの個数を容易に増やすことができる。
詳しくは、前記導電性金属平板100に、互いに対して平行なスリット125を3本形成し、前記3本のスリット125内に充填させた絶縁性樹脂を硬化し、前記3本のスリット125を幅方向に横断するように前記導電性金属平板100を切断することによって、前記第1変形例に係るバスバーアッセンブリ1Bを容易に製造することができる。
また、本実施の形態に係るバスバーアッセンブリ1Aにおいては、図1(b)等に示すように、前記間隙40を介して対向する前記第1及び第2バスバー10a、10bの対向側面13、13は厚み方向に沿った垂直面とされているが、本発明は斯かる形態に限定されるものではなく、前記間隙40を介して対向する前記第1及び第2バスバー10a、10bの一方又は双方の対向側面13を傾斜面とすることも可能である。
図8(a)に、本実施の形態の第2変形例に係るバスバーアッセンブリ1Cの部分断面図であって、図1のVIII部に対応した部分の断面図を示す。
図8(a)に示すように、前記第2変形例に係るバスバーアッセンブリ1Cにおいては、前記第1及び第2バスバー10a、10bの一方(図示の形態においては前記第2バスバー10b)の対向側面13は厚み方向に沿った垂直面とされつつ、前記第1及び第2バスバー10a、10bの他方(図示の形態においては前記第1バスバー10a)の対向側面13は、厚み方向一方側の第1表面11の側から厚み方向他方側の第2表面12の側へ行くに従って、対向するバスバー(図示の形態においては前記第2バスバー10b)の対向端面13に近接する傾斜面とされている。
また、図8(b)に、本実施の形態の第3変形例に係るバスバーアッセンブリ1Dの部分断面図であって、図1のVIII部に対応した部分の断面図を示す。
図8(b)に示すように、前記第3変形例に係るバスバーアッセンブリ1Dにおいては、前記第1及び第2バスバー10a、10bの双方の対向側面13、13が、厚み方向一方側の第1表面11の側から厚み方向他方側の第2表面12の側へ行くに従って、対向するバスバーの対向端面13に近接する傾斜面とされている。
即ち、前記第3変形例1Dにおいては、前記第1バスバー10aの対向端面13は前記第1表面11の側から前記第2表面12の側へ行くに従って前記第2バスバー10bの対向端面13に近接する傾斜面とされ、且つ、前記第2バスバー10bの対向端面13は前記第1表面11の側から前記第2表面12の側へ行くに従って前記第1バスバー10aの対向端面に近接する傾斜面とされている。
前記第2及び第3変形例1C、1Dにおいては、前記第1及び第2バスバー10a、10bの対向側面13、13間に前記間隙40を有効に確保しつつ、前記第1及び/又は前記第2バスバー10a、10bの表面積を拡大することができ、前記バスバーアッセンブリ1C、1Dの放熱特性を向上させることができる。
この効果は、前記バスバーアッセンブリ1C、1DにLED等の発熱性を有する半導体素子が装着される場合に特に有効となる。
前記第2及び第3変形例に係るバスバーアッセンブリ1C、1Dは、前記第1製造方法において前記スリット125の断面形状を変更することにより、容易に製造することができる。
1A〜1D バスバーアッセンブリ
10a〜10d バスバー
11 第1表面
12 第2表面
13 対向側面
30 絶縁性樹脂層
40 間隙

Claims (4)

  1. 導電性金属平板の第1バスバーと、導電性金属平板の第2バスバーであって、前記第1バスバーの対向側面との間に間隙が存する状態で前記第1バスバーと同一平面内に配置された第2バスバーと、前記間隙内に充填され、前記第1及び第2バスバーの対向側面を連結する絶縁性樹脂層とを有していることを特徴とするバスバーアッセンブリ。
  2. 前記第1及び第2バスバーの少なくとも一方の対向側面は厚み方向一方側から他方側へ行くに従って前記第1及び第2バスバーの他方に近接する傾斜面とされていることを特徴とする請求項1に記載のバスバーアッセンブリ。
  3. 前記第1及び第2バスバーの双方の対向側面が厚み方向一方側から他方側へ行くに従って互いに対して近接する傾斜面とされていることを特徴とする請求項2に記載のバスバーアッセンブリ。
  4. 前記絶縁性樹脂層は、前記間隙に加えて前記第1及び第2バスバーの厚み方向一方側及び他方側の少なくとも一方の表面に設けられていることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のバスバーアッセンブリ。
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