JP6088143B2 - バスバー - Google Patents

Description

本発明は、基板に実装されて電気接続を行うバスバーに関する。

電子回路が実装される回路基板において、例えば回路基板と他の回路基板との間で電力や信号を送受信する金属製のバスバーが回路基板上に実装されることが従来行われている。バスバーを回路基板に実装する方法として、回路基板の表面にバスバーの一端をはんだ付けする表面実装型のバスバーが知られている。複数のバスバーを用いるときは、絶縁性の樹脂部により複数のバスバーを一体に形成する（引用文献１参照）。

特開２０１０−３５３０４号公報

従来技術では、バスバーを基板に実装するとき、樹脂部から回路基板側に突設された一組の突起を回路基板に形成された貫通孔に挿入することにより、樹脂モールド部が基板上で移動することを防止している。

ところで、バスバーを回路基板に実装するはんだ付け作業、例えばはんだリフローでは、回路基板やバスバーにはんだ付けに適した高温の熱を加える。このとき、樹脂部と回路基板とは、材質が異なるので熱膨張率が異なる。

そのため、前述のように樹脂部を回路基板に移動不可能に固定した場合は、熱膨張率の違いにより樹脂部が回路基板に対して変形してしまう可能性がある。特に、樹脂部が反って回路基板から離れる方向に変形した場合は、樹脂部に固定されるバスバーが回路基板から浮き上がってしまい、はんだ付け不良が発生する虞があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、基板に実装されるバスバーにおいて、はんだ付け不良を防止できるバスバーを提供することを目的とする。

本発明は、回路基板に実装されるバスバーピンを備えるバスバーであって、回路基板に沿って配置され、バスバーピンを支持するベース部と、ベース部の両端部に形成され、回路基板を挟持して、バスバーピンを回路基板に固定する一組の支柱部と、を備え、支柱部は、ベース部の両端側に結合された本体部と、本体部から延設され回路基板の両側面に係合する係合部と、本体部と係合部との間に形成され回路基板の表面に当接する段差部と、を備え、係合部の先端には、回路基板の裏面に係止される爪部が形成され、支柱部は、段差部と爪部とにより回路基板を板厚方向に把持し、バスバーピンには、回路基板と平行な面をなす底部が形成されることを特徴とする。

本発明では、ベース部の両端に形成される一組の支柱部が回路基板を挟持することにより、バスバーピンを回路基板に固定する。このような構成により、例えばリフローなどでバスバー及び回路基板に熱が加わった場合に、熱膨張率の違いによりベース部が回路基板に対して変形したとしても、回路基板に固定されていない一組の支柱部が離反する方向に逃げることにより熱膨張によるベース部の変形が抑制され、バスバーピンが回路基板から浮き上がることが防止されて、バスバーのはんだ付け不良を防止することができる。

本発明の実施形態のバスバーが実装される回路基板の斜視図である。 本発明の実施形態のバスバー及び回路基板の要所の説明図である。 本発明の実施形態のバスバーが実装される回路基板の上面図及び断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態のバスバー１０が実装される回路基板４０の説明図である。図１（Ａ）は、回路基板４０のバスバー１０が実装される側の斜視図であり、図１（Ｂ）は、回路基板４０のバスバー１０が実装される側とは逆側の斜視図である。

回路基板４０は、電子部品やバスバー１０等の回路部品が実装される。なお、図１において電子部品は省略されている。バスバー１０は、回路基板４０に固定され、はんだ付けにより実装される。

本実施形態の回路基板４０は、アルミニウムや銅等の金属を基材として、その表面に絶縁処理及び回路パターン等が施されて構成される。回路基板４０は、このように基材が金属で構成されることにより、熱伝導性が高まり、例えばパワー半導体等、熱を多く発する電子部品を実装するのに適した構成となっている。

バスバー１０は、回路基板４０に対して垂直方向上方に延設される複数のバスバーピン１１を備える。バスバーピン１１は、回路基板４０の上方に他の回路基板や機能部品を配置するときに、この他の回路基板や機能部品に電気的に接続して、回路基板４０との間で信号や電力を送受信する。

バスバー１０は、複数のバスバーピン１１がベース部２０に固定されて構成される。ベース部２０は、例えば非導電性の樹脂等により構成され、回路基板４０の表面に沿って配置される。樹脂製のベース部２０により複数のバスバーピン１１が一体にモールドされて、バスバー１０が構成される。ベース部２０の両端には、バスバー１０を回路基板４０に固定するための一組の支柱部２５が形成される。

バスバーピン１１は、銅やニッケル等の導電性の金属により構成される。バスバーピン１１には、はんだ付けを行うのに適した表面処理がなされている。本実施形態では、バスバーピン１１は、その断面が角柱状のバスバーピン１１ａと、その断面が板状のバスバーピン１１ｂとを含む。バスバーピン１１ｂは、バスバーピン１１ａよりも大きな電力を送受信するために用いられる。

バスバーピン１１は、ベース部２０から回路基板４０に対して垂直方向上側に向かって延設される垂直部１４と、ベース部２０から回路基板４０側に垂直方向下方に向かって延設されるピン足部１２と、これら垂直部１４とピン足部１２とを連結する連結部１３とが一体に形成される。また、ピン足部１２の下方端部には、回路基板４０と略平行の面をなす底部１２ａが形成され、回路基板４０に配置されるランド４２にはんだ付けにより接合される。

回路基板４０には、ピン足部１２の底部１２ａに対応する位置に導電性のランド４２が配置される。また、回路基板４０の両側面には、バスバー１０の一組の支柱部２５に対応する位置に、一組の凹部４５が形成される。凹部４５は、回路基板４０の側面側から互いに近づく方向に半円形状にくり抜かれて形成される。バスバー１０の一組の支柱部２５が回路基板４０の凹部４５に係合することにより、バスバー１０が回路基板４０に固定される。

一組の支柱部２５のそれぞれには、ベース部２０の両端部に結合されて回路基板４０の表面に当接する本体部２６と、本体部２６から下方へと延設されて形成され、凹部４５に係合する係合部２７とを備える。係合部２７は、その内面側（一組の係合部２７の互いに向かい合う側の面）の形状が、回路基板４０に形成された凹部４５の外周側に対応した形状を有する。

係合部２７は、本体部２６よりもその断面積が縮小されて形成されており、本体部２６と係合部２７との間に段差部２６ａが形成される。この段差部２６ａは、回路基板４０の表面に当接する。

また、ベース部２０には、その長手方向の中間部分に、回路基板４０側に延設されて形成される位置決めピン３０が備えられる。

図２は、本発明の実施形態の支柱部２５を中心としたバスバー１０及び回路基板４０の要所の説明図である。図２（Ａ）は、支柱部２５を中心とした斜視図であり、図２（Ｂ）は、支柱部２５の側方（矢視Ｂ）からの側面透視図である。

ベース部２０の両端部には、支柱部２５が回路基板４０側に延設されて形成される。それぞれの支柱部２５は、本体部２６と係合部２７とを備える。係合部２７は、回路基板４０に形成された凹部４５に対応した形状を有する。このような構成により、一組の支柱部２５それぞれから延設される一組の係合部２７が、回路基板４０の両側面側から回路基板４０に係合する。これにより、支柱部２５が回路基板４０を両側面側から挟持して、バスバー１０が回路基板４０に固定される。

一組の係合部２７の先端部には、互いに近接する方向に形成された爪部２８がそれぞれ形成される。爪部２８は、回路基板４０の裏面に係止される。このような構造により、支柱部２５は、段差部２６ａが回路基板４０の表面に当接し、係合部２７に形成された爪部２８が回路基板４０の裏面側に係合する。従って、段差部２６ａと爪部２８とで回路基板４０を板厚方向に把持する。これにより、支柱部２５が回路基板４０を板厚方向に固定して、バスバー１０が回路基板４０の板厚方向に固定される。

図３は、本発明の実施形態のバスバー１０及び回路基板４０の説明図である。図３（Ａ）は回路基板４０の上面図を示し、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示す。

位置決めピン３０は、回路基板４０に穿設される位置決め穴４６に対応する位置に形成される。ベース部２０を回路基板４０に固定するときに、位置決めピン３０は、この位置決め穴４６に挿入される。

位置決めピン３０は先割れ構造となっており、位置決めピン３０の先割れ構造のぞれぞれの先端部には、位置決めピン爪部３１が形成される。これら位置決めピン爪部３１は、回路基板４０の裏面に係合する。これにより、位置決めピン３０が回路基板４０に固定される。

次に、このように構成されたバスバー１０を回路基板４０に実装する工程を説明する。

バスバー１０を回路基板４０に実装するにあたって、まず、回路基板４０のランド４２にはんだペーストを予め塗布しておき、はんだペーストが塗布された回路基板４０にバスバー１０を固定する工程を行う。この工程では、バスバー１０のベース部２０の両端側に延設された支柱部２５を、回路基板４０の両側の側面に形成された凹部４５に取り付ける。

より具体的には、係合部２７を、回路基板４０の側面から半円状に切り欠かれた凹部４５に、回路基板４０の両側面側から係合させる。これにより、係合部２７が回路基板４０を両側の側面側から挟持する。また、爪部２８が回路基板４０の裏面側から回路基板４０に係合する。これにより段差部２６ａと爪部２８とによって、回路基板４０が板厚方向に把持される。

また、ベース部２０の中間部分に延設された位置決めピン３０を、回路基板４０の位置決め穴４６に嵌合させる。このとき、位置決めピン３０の先端部の位置決めピン爪部３１が、回路基板４０の裏面側から位置決め穴４６に係合する。

このようにして、バスバー１０が回路基板４０に固定される。なお、回路基板４０に実装されるその他の電子部品等は、回路基板４０に接着剤等により貼付される。

バスバー１０を回路基板４０に固定した後、はんだ付け工程を行う。本実施形態では、はんだ付け工程は、リフローにより行なわれる。リフローとは、ランド４２にはんだペーストが予め塗布された回路基板４０にバスバー１０等の電子部品を固定し、これをリフロー炉で加熱することではんだを溶解させて、電子部品のはんだ付けを行うものである。

リフローでは、バスバー１０が固定された回路基板４０がリフロー炉に投入される。リフロー炉は、はんだペーストが溶解するのに適した温度及び時間で回路基板４０を加熱する。

リフロー炉における加熱が終了した後、回路基板４０をリフロー炉から取り出し、温度を室温まで低下させる。これによりリフローによるはんだ付けが完了し、回路基板４０にバスバー１０が実装される。

ここで、本実施形態の回路基板４０はアルミニウム等の金属の基材から構成される。一方で、バスバー１０は、各バスバーピン１１間の絶縁性の確保と製造性、実装性を高めるため、ベース部２０が樹脂により構成される。従って、バスバー１０と回路基板４０とでは、熱による熱膨張率が異なる。

そのため、例えば従来技術のようにバスバーの両端側をネジ止め等により回路基板に固定した場合は、熱膨張率の違いからバスバーに応力が加わる。特に、バスバーのベース部の熱膨張率が回路基板の熱膨張率よりも大きい場合は、両端部が固定されたバスバーが変形して、その中間部分が回路基板から浮かび上がる可能性がある。バスバーが回路基板から浮かび上がった場合は、バスバーピンのピン足部の底部がランドから浮いてしまい、はんだ付け不良となる虞がある。

これに対して、本実施形態のバスバー１０は、バスバー１０の支柱部２５が回路基板４０を両側の側面側から挟持する構成とした。このような構成により、ベース部２０の熱膨張率が回路基板４０の熱膨張率よりも大きい場合であっても、ベース部２０の両端側の支柱部２５が回路基板４０の凹部４５の外側に逃げる余地が生じる。支柱部２５が外側に逃げることにより、ベース部２０が変形することが抑えられ、バスバー１０が回路基板４０から浮かび上がることが防止される。従って、バスバーピン１１のピン足部１２の底部１２ａがランド４２から浮くことが防止され、はんだ付け不良を防止できる。

また、バスバー１０は、係合部２７が回路基板４０の凹部４５に係合して、回路基板４０を両側面から挟持する。また、段差部２６ａと爪部２８とにより回路基板４０を板厚方向に把持する。このような構成により、バスバー１０が回路基板４０から容易に外れないように固定することができる。

また、バスバー１０は、その中間部分に位置決めピン３０を備え、位置決めピン３０の位置決めピン爪部３１が、位置決めピン穴４６を挿通して回路基板４０の裏面に係止される。このような構成により、バスバー１０の中間部分を回路基板４０に押し付ける方向に固定できるため、ベース部２０の個体差を吸収してピン足部１２の底部１２ａをランド４２に押し付けて、底部１２ａをランド４２に密着させてはんだ付け不良を防止することができる。なお、位置決めピン３０は、ベース部２０の長手方向の中間部分に一ヶ所のみ設けることが好適であるが、位置決めピン３０を二ヶ所以上設けても構わない。

なお、以上説明した本発明の実施形態では、回路基板４０の両側面側を切り欠いて形成される凹部４５に係合部２７が係合する例を説明したが、凹部４５の形状はこれに限られるものではない。例えば回路基板４０に楕円又は長穴形状の固定穴を二ヶ所穿設し、この二ヶ所の固定穴を係合部２７により挟持する構成としてもよい。また、凹部４５はこのような形状に限らず、ベース部２０の二ヶ所の支柱部２５が外側に逃げる余地を持たせた構造であれば、どのような形状でもよい。

また、本発明の実施形態の回路基板４０は、金属製の基材により構成される例を説明したが、ガラスエポキシなど、他の素材により形成されるものであってもよい。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

１０ バスバー
１１ バスバーピン
１２ ピン足部
１３ 連結部
１４ 垂直部
２０ ベース部
２５ 支柱部
２６ 本体部
２７ 係合部
２７ａ 段差部
２８ 爪部
３０ 位置決めピン
３１ 位置決めピン爪部
４０ 基板
４２ ランド
４５ 凹部
４６ 位置決めピン穴

Claims (4)

1. 回路基板に実装されるバスバーピンを備えるバスバーであって、
   前記回路基板に沿って配置され、前記バスバーピンを支持するベース部と、
   前記ベース部の両端部に形成され、前記回路基板を挟持して、前記バスバーピンを前記回路基板に固定する一組の支柱部と、を備え、
   前記支柱部は、前記ベース部の両端側に結合された本体部と、前記本体部から延設され前記回路基板の両側面に係合する係合部と、前記本体部と前記係合部との間に形成され前記回路基板の表面に当接する段差部と、を備え、
   前記係合部の先端には、前記回路基板の裏面に係止される爪部が形成され、
   前記支柱部は、前記段差部と前記爪部とにより前記回路基板を板厚方向に把持し、
   前記バスバーピンには、前記回路基板と平行な面をなす底部が形成されることを特徴とするバスバー。
2. 前記回路基板の両側面には、凹部が形成され、
   前記支柱部は、前記凹部に係合することを特徴とする請求項１に記載のバスバー。
3. 前記ベース部には、前記支柱部の間に位置決めピンが形成され、
   前記位置決めピンは、前記回路基板に穿設された位置決め穴に挿入されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバスバー。
4. 前記位置決めピンの先端部には前記回路基板の裏面に係止される位置決めピン爪部が形成されることを特徴とする請求項３に記載のバスバー。

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