JP5013846B2 - リレーモジュール - Google Patents

Description

本発明は、半導体リレーなどを備えたリレーモジュールに関する。

移動体としての自動車には、エアコンやワイパー、パワーウィンドなどをはじめとする多種多様な電子機器が搭載される。前記電子機器に電力を供給する電力供給系統には、各種のリレーモジュールが用いられている。この種のリレーモジュールとして、半導体リレーを内蔵したものが提案されている。

前述した半導体リレーを内蔵したリレーモジュールは、前述した各種の電子機器に電力を供給する際に、当該半導体リレーが発熱してしまう。このため、リレーモジュールが取り付けられた電気接続箱が発熱してしまい、電気接続箱に多数のリレーモジュールが取り付けられている際には、特に、当該電気接続箱の温度が上昇してしまい望ましくない。

したがって、本発明の目的は、半導体リレーの発する熱をスムーズに放熱できるリレーモジュールを提供することにある。

前述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のリレーモジュールは、半導体リレーと、前記半導体リレーを駆動する制御回路部と、外部機器と接続されるとともに当該外部機器と前記半導体リレーと前記制御回路部とを接続するバスバと、を備えたリレーモジュールにおいて、前記半導体リレーは、金属で構成された平板状の端子部と、該端子部に重ねられて当該端子部に取り付けられたＩＣチップとを備え、前記端子部が前記バスバ上に重ねられて当該バスバに直接固定されており、前記制御回路部が、印刷配線板と、前記印刷配線板上に実装された少なくとも一つの回路部品とを備え、前記印刷配線板が、前記半導体リレーからみて前記バスバの裏面上に重ねられて、当該バスバに取り付けられており、前記回路部品が、前記半導体リレーとの間に前記バスバ及び前記印刷配線板を位置付ける前記印刷配線板の表面に実装されていることを特徴としている。

請求項１に記載の本発明のリレーモジュールによれば、半導体リレーのＩＣチップが重ねられた端子部がバスバに重ねられて当該バスバに直接固定されているので、半導体リレーのＩＣチップが発する熱をバスバに伝えることができる。

また、制御回路部の印刷配線板が半導体リレーからみてバスバの裏側に重ねられて当該バスバに取り付けられ、回路部品が半導体リレーとの間にバスバと印刷配線板とを位置付ける印刷配線板の表面に実装されているので、半導体リレーの発する熱が制御回路部の回路部品に伝わりにくくなっている。

請求項１に記載の本発明は、半導体リレーのＩＣチップが発した熱を、端子部を介してスムーズにバスバに伝えることができるので、半導体リレーが発する熱を、バスバを介してリレーモジュール外にスムーズに伝えることができ、半導体リレーの発する熱を確実にスムーズに放熱することができる。

また、回路部品が半導体リレーとの間にバスバ及び印刷配線板を位置付ける印刷配線板の表面に実装されて、半導体リレーの発する熱が制御回路部の回路部品に伝わりにくくなっているので、半導体リレーの発する熱によって、制御回路部の回路部品が破損することを防止できる。

本発明の一実施形態にかかるリレーモジュールを、図１乃至図９を参照して説明する。

リレーモジュール１は、図１及び図２に示すように、外側ケース２と、リレーブロック３とを備えている。

外側ケース２は、平板部材４と、筒状部材５とを備えている。平板部材４は、絶縁性の合成樹脂で構成され、平板状に形成されている。平板部材４は、リレーブロック３の後述するバスバ１１の端子１５を通す通し孔が貫通している。

筒状部材５は、絶縁性の合成樹脂で構成され、平板状の天井壁６と、該天井壁６の外縁から立設した四角筒状の筒部７とを一体に備えて、有底筒状に形成されている。外側ケース２は、筒状部材５の開口部を平板部材４が塞ぐ格好に組み立てられる。外側ケース２は、筒状部材５と平板部材４とで囲まれる内側の空間にリレーブロック３の後述する半導体リレー１２などを収容して組み立てられる。外側ケース２は、バスバ１１の端子１５を通し孔内に通して外部に露出させる。

リレーブロック３は、図８に示すように、外部機器としての電源８と、外部機器としての負荷９と、外部機器としてのスイッチ１０とが接続している。電源８は、リレーモジュール１を介して電力を負荷９に供給する。負荷９は、移動体としての自動車などに搭載される各種の電子機器であり、アースと接続されている。スイッチ１０は、負荷９を動作させるために操作され、アースと接続されている。

リレーブロック３は、図３乃至図７、図９に示すように、バスバ１１と、半導体リレー１２と、制御回路部１３とを備えている。

バスバ１１は、導電性の板金で構成されている。バスバ１１は、前述した板金が一部を打ち抜かれたり、折り曲げられて構成されている。バスバ１１は、外側ケース２内に収容される被収容部１４と、該被収容部１４に連なりかつ外側ケース２外に露出する端子１５とを備えている。被収容部１４の一部は、絶縁性の合成樹脂で構成された被覆部１６によって被覆されている。

被覆部１６は、平板状に形成されており、その一方の表面側にはバスバ１１の被収容部１４を露出させた露出窓１７（図４及び図６に示す）が形成されている。バスバ１１の被収容部１４の一方の表面側には、半導体リレー１２が重ねられ、他方の表面側に制御回路部１３が重ねられて、これらの半導体リレー１２及び制御回路部１３が取り付けられる。端子１５には、リレーモジュール１が取り付けられるワイヤハーネスの電線などを介して、前述した電源８、負荷９やスイッチ１０などの外部機器が電気的に接続される。

そして、バスバ１１は、半導体リレー１２と、制御回路部１３と、端子１５に接続される電源８、負荷９やスイッチ１０などの外部機器とを予め定められたパターンにしたがって、互いに接続する。なお、バスバ１１の被収容部１４には、露出窓１７内に通された半導体リレー１２が直接重ねられて、半田２４などを用いたろう付けによって、当該半導体リレー１２が直接固定される。また、バスバ１１には、被収容部１４から前述した他方の表面側に立設した立設脚部１８が一体に形成されている。

半導体リレー１２は、図９に示すように、リードフレーム１９と、ＩＣチップ２０と、モールド樹脂２１とを備えている。リードフレーム１９は、導電性の金属で構成され、かつ平板状の端子部２２と、端子部２２と間隔をあけかつ屈曲した棒状の脚部２３とを備えている。端子部２２は、金属で構成されており、ＩＣチップ２０が重ねられて、半田２４などを用いたろう付けによって、ＩＣチップ２０が取り付けられる。

また、端子部２２は、露出窓１７内に露出するバスバ１１の被収容部１４の一部に重ねられて、半田２４などを用いたろう付けによって、当該バスバ１１の被収容部１４の一部に直接固定される。端子部２２は、バスバ１１の端子１５を介して電源８と接続される。

脚部２３は、複数設けられ、かつ互いに間隔をあけて配置されて電気的に絶縁されている。脚部２３は、端子部２２から該端子部２２の外側に向かって延在した棒状に形成されている。脚部２３の端子部２２寄りの一端部は、端子部２２に取り付けられたＩＣチップ２０とボンディングワイヤ２５によって接続される。脚部２３の他端部は、バスバ１１の被収容部１４の一部と半田２４などを用いたろう付けによって固定される。脚部２３は、バスバ１１の端子１５を介して負荷９と接続したり、制御回路部１３と接続する。前述したリードフレーム１９は、ＩＣチップ２０とバスバ１１とを予めされたパターンとおりに電気的に接続する。

ＩＣチップ２０は、リレーの機能を有したＩＣチップである。ＩＣチップ２０は、端子部２２に重ねられて直接端子部２２に固定されたり、ボンディングワイヤ２５を介して脚部２３に接続されて、電源８、制御回路部１３や負荷９と接続される。

モールド樹脂２１は、絶縁性の合成樹脂で構成され、ＩＣチップ２０と脚部２３の一端部と端子部２２のＩＣチップ２０寄りの端部とを覆って、これらを保護している。

前述した構成の半導体リレー１２は、主にＩＣチップ２０が制御回路部１３からの命令とおりに、電源８からの電力を負荷９に供給したり、負荷９への電源８からの電力の供給を遮断する。

制御回路部１３は、図３、図５及び図７に示すように、印刷配線板２６と、少なくとも一つの回路部品２７とを備えている。印刷配線板２６は、絶縁性の基板と、該基板上に予め定められたパターン通りに形成された導電性の配線パターンとを備えている。回路部品２７は、印刷配線板２６上に実装されて、配線パターンと電気的に接続されている。回路部品２７は、図示例では、複数設けられている。

また、制御回路部１３の印刷配線板２６は、リレーブロック３のバスバ１１の被覆部１６の半導体リレー１２からみて裏側の表面（裏面）上に重ねられて、当該バスバ１１に取り付けられている。制御回路部１３の印刷配線板２６にはバスバ１１の立設脚部１８が貫通して、当該貫通した立設脚部１８が配線パターンに電気的に接続されている。さらに、制御回路部１３の回路部品２７は、半導体リレー１２との間にバスバ１１の被収容部１４及び印刷配線板２６を位置付ける当該印刷配線板２６の表面に実装されている。

制御回路部１３は、バスバ１１の端子１５を介して、半導体リレー１２とともに電源８と接続し、バスバ１１の他の端子１５を介してスイッチ１０と接続する。さらに、制御回路部１３は、バスバ１１を介して半導体リレー１２と接続する。そして、制御回路部１３は、スイッチ１０がオンされると、電源８からの電力が供給されて、半導体リレー１２を駆動して、当該半導体リレー１２に電源８からの電力を負荷９に供給させる。制御回路部１３は、スイッチ１０がオフされると、電源８からの電力が供給されずに、半導体リレー１２を停止して、当該半導体リレー１２に電源８からの電力を負荷９に供給させない。このように、制御回路部１３は、半導体リレー１２を駆動する。

前述した構成のリレーモジュール１は、電気接続箱に取り付けられて、当該電気接続箱に接続したワイヤハーネスの電線などを介して、電源８、負荷９やスイッチ１０などと接続する。そして、リレーモジュール１は、スイッチ１０がオフにされると、制御回路部１３に電源８からの電力が供給されずに、当該制御回路部１３が半導体リレー１２に電源８からの電力を負荷９に供給させない（させることを規制する）。リレーモジュール１は、スイッチ１０がオンにされると、制御回路部１３に電源８からの電力が供給されて、当該制御回路部１３が半導体リレー１２に電源８からの電力を負荷９に供給させる。

本実施形態によれば、半導体リレー１２をバスバ１１に重ねて当該バスバ１１に直接接続しているので、半導体リレー１２が発する熱を当該半導体リレー１２が重ねられて取り付けられたバスバ１１に伝えることができる。このため、半導体リレー１２が発する熱を、バスバ１１を介してリレーモジュール１外にスムーズに伝えることができる。したがって、半導体リレー１２の発する熱をスムーズに放熱することができる。

半導体リレー１２は、ＩＣチップ２０が重ねられた端子部２２が直接バスバ１１に接続されているので、当該ＩＣチップ２０が発した熱を、端子部２２を介してスムーズにバスバ１１に伝えることができる。したがって、半導体リレー１２が発する熱を、バスバ１１を介してリレーモジュール１外にスムーズに伝えることができ、半導体リレー１２の発する熱を確実にスムーズに放熱することができる。

制御回路部１３の印刷配線板２６が半導体リレー１２からみてバスバ１１の裏側に重ねられて当該バスバ１１に取り付けられているので、半導体リレー１２の発する熱が制御回路部１３に伝わることを防止できる。したがって、半導体リレー１２の発する熱によって、制御回路部１３の回路部品２７が破損することを防止できる。

回路部品２７が半導体リレー１２との間にバスバ１１と印刷配線板２６とを位置付ける印刷配線板２６の表面に実装されているので、半導体リレー１２の発する熱が制御回路部１３の回路部品２７に伝わりにくくなっている。したがって、半導体リレー１２の発する熱によって、制御回路部１３の回路部品２７が破損することを防止できる。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態にかかるリレーモジュールの斜視図である。 図１に示されたリレーモジュールの外側ケースを透視して示す斜視図である。 図１に示されたリレーモジュールの分解斜視図である。 図３に示されたリレージュールのリレーブロックの斜視図である。 図４に示されたリレーブロックの裏側からみた斜視図である。 図４に示されたリレーブロックの分解斜視図である。 図６に示されたリレーブロックの裏側からみた分解斜視図である。 図１に示されたリレーモジュールの回路図である。 図４中のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

符号の説明

１ リレーモジュール
１１ バスバ
１２ 半導体リレー
１３ 制御回路部
２０ ＩＣチップ
２２ 端子部
２６ 印刷配線板
２７ 回路部品

Claims (1)

1. 半導体リレーと、前記半導体リレーを駆動する制御回路部と、外部機器と接続されるとともに当該外部機器と前記半導体リレーと前記制御回路部とを接続するバスバと、を備えたリレーモジュールにおいて、
   前記半導体リレーは、金属で構成された平板状の端子部と、該端子部に重ねられて当該端子部に取り付けられたＩＣチップとを備え、前記端子部が前記バスバ上に重ねられて当該バスバに直接固定されており、
   前記制御回路部が、印刷配線板と、前記印刷配線板上に実装された少なくとも一つの回路部品とを備え、
   前記印刷配線板が、前記半導体リレーからみて前記バスバの裏面上に重ねられて、当該バスバに取り付けられており、
   前記回路部品が、前記半導体リレーとの間に前記バスバ及び前記印刷配線板を位置付ける前記印刷配線板の表面に実装されている
   ことを特徴とするリレーモジュール。

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