JP6135588B2 - 端子付回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用電気接続箱等の内部に収容される端子付回路基板に関するものである。

従来から、自動車用電気接続箱の内部には、プリント基板のプリント配線に接続された複数の端子が立設されてなる端子付プリント基板や、布線絶縁板に複数の端子が立設されてなる端子付布線絶縁板等の端子付回路基板が、内部回路として収容されている。そして、バッテリーから各種負荷への電源分配が、端子付回路基板により構成された内部回路を介してスペース効率よく行われるようになっている。

ところで、このような電気接続箱の内部に水が浸入すると、端子付回路基板のショート等が発生するおそれがあるため、電気接続箱には、車両使用時に想定される水かかりを考慮したある程度の防水対策がなされている。例えば、特許第４５８５９８０号公報（特許文献１）に記載のように、電気接続箱のケースの隙間をシール材等で封止したり、ケース内の適所に排水斜面を設けて内部に浸入した水の排水を促すようにしたものが知られている。

しかしながら、従来の電気接続箱の防水構造は、あくまで車両使用時を想定したものであることから、東日本大震災の如き災害時に津波や洪水等で浸水する想定外のケースにおいて、十分な防水効果が発揮され得ないことは当然である。そして、想定外の浸水後に、車両のバッテリー付近の電気接続箱の内部に収容された端子付回路基板が発火し車両火災が発生する事例が多数報告され、問題視されるようになってきている。

このような想定外の浸水後に、端子付回路基板が発火しないよう何等かの対策を考案することは急務であるが、津波や洪水等による浸水まで想定した防水構造を電気接続箱に施すことは、電気接続箱の大型化やコスト高を招くばかりでなく、通常の車両使用時における電気接続箱の機能に支障を来すおそれもあり、現実的な対策とは言い難い。それ故、浸水後に端子付回路基板の発火を防止し得る有効な対策が求められていた。

特許第４５８５９８０号公報

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、簡易な構造で浸水後の車両火災の発生を防止することができる、新規な構造の端子付回路基板を提供することにある。

車両浸水後の発火原因について本発明者が鋭意研究した結果、特にバッテリーに直結された電気接続箱内の回路基板において、電源ラインに直接又は間接的に接続された銅製のプラス側端子とグランドラインに直接又は間接的に接続された銅製のマイナス側端子が隣接配置された部位において、発火が起こることを見出した。すなわち、車両が塩水等の電解質を含んだ水に浸水した際には、比較的電位差の大きなプラス側端子金具とマイナス側端子金具の間で電気分解が生じ、陽極に銅の酸化物である亜酸化銅（Ｃｕ₂ Ｏ）が析出する。水が引いた際に、析出した亜酸化銅がプラス側端子とマイナス側端子の間に堆積することにより、両者の間に亜酸化銅の堆積物による短絡路が形成され、ある程度温度が上昇した際に亜酸化銅が低抵抗化することでショートが発生する。その際の発熱により絶縁板が燃焼することにより火災が発生することを新たに見出したのである。そして、かかる新たな見地に基づき本発明を完成するに至ったのである。

本発明の第一の態様は、複数の端子が回路基板に立設されてなる自動車用電気接続箱に用いられる端子付回路基板であって、前記複数の端子が、電源ラインに接続されたプラス側端子と、グランドラインに接続されたマイナス側端子を含んで構成されており、前記回路基板上に露呈された前記マイナス側端子に隣接配置された前記プラス側端子の前記回路基板上に露呈された部分が、その周囲に配設された非透水性絶縁筒体によって覆われていると共に、該非透水性絶縁筒体の前記回路基板側の端部が、固定手段により前記回路基板に密接固定されていることを特徴とする。

本態様によれば、隣接配置されたプラス側端子とマイナス側端子の少なくとも一方の端子が、その周囲に配設された非透水性絶縁筒体によって覆われている。従って、浸水時に隣接するプラス側端子とマイナス側端子の間で電気分解が生じることを有利に防止でき、その結果、亜酸化銅の析出を抑制することができる。それ故、プラス側端子とマイナス側端子の間に亜酸化銅が堆積しても短絡路を形成しショートすることが有利に防止されるのである。このように、既存の端子付回路基板の構造に何らの変更を加えることなく、プラス側端子とマイナス側端子の少なくとも一方の端子の周囲に、非透水性絶縁筒体を配設して端子を覆うという極めて簡単な構造で、浸水時の端子付回路基板の発火、ひいては車両火災の発生を防ぐことができるのである。さらに本態様では、非透水性絶縁筒体の回路基板側の端部が回路基板に固定手段を介して密接固定されている。従って、回路基板上に堆積した亜酸化銅が、プラス側端子とマイナス側端子の少なくとも一方に接近することが確実に阻止されている。その結果、プラス端子およびマイナス端子間を結んで短絡路が形成されることを、確実に防止して、車両火災の発生を一層有利に防止することができる。なお、固定手段は、非透水性絶縁筒体と回路基板に設けた凹凸嵌合構造であってもよいし、非防水性筒体の端部と回路基板の間を固着する接着剤等であってもよい。さらに本態様では、非透水性絶縁筒体が、マイナス側端子に隣接配置されたプラス側端子の周囲に配設されている。従って、少ない非透水性絶縁筒体で効率的に電気分解による亜酸化銅の析出や亜酸化銅の短絡路の形成を阻止することができる。

なお、非透水性絶縁筒体は、水を通さない電気的な絶縁物質で形成されていればよく、例えば、ゴム製やエラストマー性のチューブや、合成樹脂製のチューブ等により構成することができる。また、非透水性絶縁筒体は端子の周囲に配設可能であればよく、端子との間に隙間を隔てて配設されてもよいし、端子との間に隙間なく密接状態で配設されてもよい。さらに、非透水性絶縁筒体の形状は、円環でも楕円環の他、三角、四角、それ以上の多角断面環状でもよい。

また、端子付回路基板には、プリント配線に接続された複数の端子が立設されたプリント基板や、布線された単芯線に圧接された複数の端子が立設された布線絶縁板が含まれる。

本発明によれば、隣接配置されたプラス側端子とマイナス側端子の少なくとも一方の端子が、その周囲に配設された非透水性絶縁筒体によって覆われている。それ故、浸水時に隣接するプラス側端子とマイナス側端子の間で電気分解が生じることを有利に防止できるので、亜酸化銅の析出を抑制でき、プラス側端子とマイナス側端子の間に短絡路を形成しショートすることが有利に防止される。このように、既存の端子付回路基板の構造に何らの変更を加えることなく、プラス側端子とマイナス側端子の少なくとも一方の端子の周囲に、非透水性絶縁筒体を配設して端子を覆うという極めて簡単な構造で、浸水時の端子付回路基板の発火、ひいては車両火災の発生を防ぐことができるのである。

本発明の第一の実施形態としての端子付回路基板を示す斜視図。 図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図。 本発明の第二の実施形態としての端子付回路基板の断面図であって、図２に相当する図。 本発明の第三の実施形態としての端子付回路基板の断面図であって、図２に相当する図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２に、本発明の第一の実施形態としての端子付回路基板１０を示す。端子付回路基板１０は、１２個の端子１２が回路基板１４上に立設されてなる構造とされている。なお、以下の説明において、上方とは、図２中の上方、下方とは、図２中の下方を言うものとする。

端子１２は、合成樹脂製の保持部材１６に圧入固定された状態で回路基板１４上に保持されている。より詳細には、保持部材１６は、図１に示すように、略横長ブロック形状を呈しており、その四隅には下方に向かって延出する略矩形断面形状の脚部２０が設けられている。

一方、端子１２は、平板状とされており、例えば銅板等の表面に錫等のめっきが施された金属板をプレス打ち抜き加工することにより、形成されている。端子１２の長さ方向の一方の側（図２中、下側）には、リード部２４が形成されている一方、端子１２の長さ方向の他方の側（図２中、上側）には、リード部２４よりも幅広の接続部２６が形成されている。そして、保持部材１６の底面３０から回路基板１４側に向かって各端子１２のリード部２４が延出している一方、保持部材１６の上面３２から各端子１２の接続部２６が上方に向かって突出している。

回路基板１４は、ガラスエポキシ樹脂などの公知の絶縁材料で形成された略矩形平板状の絶縁基板において、その表層（表面３６および裏面３８）や内層に図示しないプリント配線を設けたものである。また、回路基板１４には、１２個の端子１２のリード部２４が挿通される、１２個の略円形断面形状のスルーホール４０が上下方向に向かって貫設されている。

そして、このような構造とされた回路基板１４の１２個のスルーホール４０に対して、上方から保持部材１６に保持された各端子１２のリード部２４が挿入される。各端子１２のリード部２４のスルーホール４０への差し込み量は、保持部材１６に設けられた４本の脚部２０が回路基板１４の表面３６に当接されることで規定されるようになっている。なお、右端手前側の１個の端子１２については、スルーホール４０に対してリード部２４が挿通される前に、リード部２４に略円環断面蛇腹状の非透水性絶縁筒体４２が挿入されるようになっている。なお、非透水性絶縁筒体４２は、水を通さない電気的な絶縁物質により構成されるものであり、例えば、ゴム製やエラストマー製のチューブや、合成樹脂製のチューブ等によって有利に構成することができる。

なお、本実施形態においては、例えば、１２個の端子１２のうち、右端手前側の１個が電源ラインに接続されたプラス側端子１２ａとされている一方、残りの１１個がグランドラインに接続されたマイナス側端子１２ｂとされている。すなわち、非透水性絶縁筒体４２がマイナス側端子１２ｂに隣接配置されたプラス側端子１２ａの周囲に配設されることにより、プラス側端子１２ａが非透水性絶縁筒体によって覆われた構成とされているのである。ここで、プラス側端子１２ａとは電源ラインであるバッテリーのプラス端子に直接接続されているものの他、他部材を介して間接的に接続されているものも含む。また、マイナス側端子１２ｂとは、グランドラインであるバッテリーのマイナス端子に直接接続されているものの他、他部材を介して間接的に接続されているものも含む。要するに、電位差を有する隣接配置された２つの端子１２により、プラス側端子１２ａとマイナス側端子１２ｂが構成されるのである。例えば、プラス側端子１２ａには、１２Ｖの他、２４Ｖや４８Ｖといった電圧が印加される端子１２や、１２Ｖ以下の電圧が印加される端子１２も含まれる。また、マイナス側端子１２ｂには、０Ｖの電圧が印加される端子１２の他、プラス側端子１２ａよりも低い０Ｖ以上の電圧が印加される端子１２も含まれる。本実施形態では、プラス側端子１２ａに１２Ｖの電圧が印加され、マイナス側端子１２ｂに０Ｖの電圧が印加されている。

スルーホール４０への挿入時には、端子１２のリード部２４は、その先端部が回路基板１４の裏面３８側から突出した状態で位置決め保持されるようになっている。非透水性絶縁筒体４２は、蛇腹状とされており軸方向に伸縮可能な弾性を有していることから、この状態において、保持部材１６の底面３０と回路基板１４の表面３６間の離隔距離よりも長い軸方向寸法を有する非透水性絶縁筒体４２は軸方向に圧縮変形される。それ故、非透水性絶縁筒体４２の弾性復帰力によって、非透水性絶縁筒体４２の回路基板１４側の端部４４と保持部材１６側の端部４５が、回路基板１４と保持部材１６の底面３０に対して圧接状態で配設されるようになっているのである。そして、図示しない半田付けにより、かかるリード部２４がスルーホール４０に対して固定されると共に、回路基板１４の図示しないプリント配線と端子１２が導通されることにより、端子付回路基板１０が構成されるようになっている。なお、各端子１２の接続部２６は、例えば図示しない相手側のコネクタ端子と接続されるようになっている。すなわち、端子１２の保持部材１６の底面３０から下方に突出する部分以外の箇所は、保持部材１６や相手側のコネクタのハウジングによって覆われているのである。

このような構造とされた端子付回路基板１０によれば、マイナス側端子１２ｂに隣接配置されたプラス側端子１２ａが非透水性絶縁筒体４２によって覆われた構成とされていることから、浸水時に隣接するプラス側端子１２ａとマイナス側端子１２ｂの間で電気分解が生じることを有利に防止できる。それ故、隣接するプラス側端子１２ａとマイナス側端子１２ｂの間に亜酸化銅が析出・堆積して短絡路を形成することが有利に防止される。このように、プラス側端子１２ａの周囲に非透水性絶縁筒体４２を配設して端子１２を覆うという極めて簡単な構造を既存の端子付回路基板に付加するだけで、浸水時の端子付回路基板の発火、ひいては車両火災の発生を防ぐことができるのである。

しかも、非透水性絶縁筒体４２の回路基板１４側の端部４４が回路基板１４に対して圧接されていることから、隣接するプラス側端子１２ａとマイナス側端子１２ｂの間に亜酸化銅が析出・堆積しても、回路基板１４上において有非透水性絶縁筒体４２によって覆われたプラス側端子１２ａの周囲に短絡路を形成することを確実に防止して、車両火災の発生を一層有利に防止することができるようになっている。

また、回路基板１４に立設する１２個の端子１２群の中では、１個のプラス側端子１２ａの周囲に１１個のマイナス側端子１２ｂが隣接配置されていることから、プラス側端子１２ａに非透水性絶縁筒体４２を配設することで、少ない非透水性絶縁筒体４２で効率的に電気分解による亜酸化銅の析出や亜酸化銅の短絡路の形成を阻止することができる。

次に、図３を用いて、本発明の第二の実施形態としての端子付回路基板４６について詳述するが、上記実施形態と同様な構造とされた部材および部位については、図中に、上記実施形態と同一の符号を付することにより、それらの詳細な説明を省略する。本実施形態では、非透水性絶縁筒体４８の回路基板１４側の端部４４が、固定手段としての接着剤５０により回路基板１４に密接固定されている点に関して、上記実施形態と異なる実施形態を示すものである。

より詳細には、本実施形態では、上記実施形態と異なり、端子５２を回路基板１４上に立設状態で保持するための保持部材１６が設けられていない。本実施形態では、保持部材１６を設ける代わりに、端子５２のリード部５４を幅広としてスルーホール４０に対して圧入可能とすると共にリード部５４の基端部において軸直方向（図３中、左右方向）に突出する一対の当止部５６，５６を設けることにより、端子５２が回路基板１４上に立設状態で保持可能となるようにしているのである。また、一対の当止部５６，５６によって、端子５２のリード部５４のスルーホール４０への差し込み量が規定されるようになっている。本実施形態においても、プラス側端子５２ａの周囲に非透水性絶縁筒体４８を配設してプラス側端子５２ａを覆っていることから、前記実施形態と同様、浸水時の隣接するプラス側端子５２ａとマイナス側端子５２ｂの間での電気分解の発生を抑え、亜酸化銅の析出を抑制することができる。しかも、非透水性絶縁筒体４８の回路基板１４側の端部４４を回路基板１４に圧接する保持部材１６が無いような場合であっても、接着剤５０により非透水性絶縁筒体４８の回路基板１４側の端部４４を回路基板１４に密接固定できることから、上記実施形態と同様の浸水時の端子付回路基板の発火、ひいては車両火災の発生の防止効果を有利に得ることができる。

続いて、図４を用いて、本発明の第三の実施形態としての端子付回路基板５８について詳述するが、上記実施形態と同様な構造とされた部材および部位については、図中に、上記実施形態と同一の符号を付することにより、それらの詳細な説明を省略する。本実施形態では、非透水性絶縁筒体６０の回路基板１４側の端部４４が、固定手段としての係合突起６２と係合孔６４により回路基板１４に密接固定されている点に関して、上記第二の実施形態と異なる実施形態を示すものである。

より詳細には、本実施形態では、上記第二の実施形態と異なり、非透水性絶縁筒体６０の回路基板１４側の端部４４のうち、軸直方向（図４中、左右方向）に対向する位置において下方に向かって突出された係合突起６２が設けられている一方、回路基板１４にはかかる係合突起６２が挿通される係合孔６４が貫設されている。係合突起６２は、略矢印形状とされており、棒状の延出部６６の先端に略逆三角錐形状の突部６８が形成された構造とされている。係合孔６４は、係合突起６２の延出部６６の断面形状よりも大きく且つ係合突起６２の突部６８の基端部の断面形状よりも小さい断面形状を以て形成されている。これにより、端子付回路基板５８において、プラス側端子５２ａに挿入された非透水性絶縁筒体６０の係合突起６２の突部６８が弾性変形することにより、係合突起６２を回路基板１４の係合孔６４に挿入することができる。そして、非透水性絶縁筒体６０の回路基板１４側の端部４４が回路基板１４に当接後、非透水性絶縁筒体６０の係合突起６２の突部６８が弾性復帰する。この結果、突部６８の基端部が係合孔６４の下方開口部の周縁部と係合することから、非透水性絶縁筒体６０の回路基板１４側の端部４４が回路基板１４に対して密着固定される。それ故、上記第二の実施形態と同様の浸水時の端子付回路基板の発火、ひいては車両火災の発生の防止効果を得ることができる。

以上、本発明の複数の実施形態について詳述したが、本発明はこれらの具体的な記載によって限定されない。例えば、本実施形態では、プラス側端子１２ａ，５２ａの周囲に非透水性絶縁筒体４２，４８，６０が配設されていたが、プラス側端子１２ａ，５２ａに隣接配置されたマイナス側端子１２ｂ，５２ｂの周囲に環状の非透水性絶縁筒体４２，４８，６０が配設されるように構成してもよい。また、非透水性絶縁筒体４２，４８，６０は端子１２，５２の周囲に配設可能な環状を有していればよく、円環でも楕円環の他、三角、四角、それ以上の多角断面環状でもよい。さらに、上記第一の実施形態で例示の蛇腹形状の他、風船形状などでもよい。加えて、非透水性絶縁筒体４２，４８，６０は端子１２，５２の周囲に配設可能であればよく、端子１２，５２との間に隙間を隔てて配設されてもよいし、端子１２，５２との間に隙間なく密接状態で配設されてもよい。また、端子１２，５２や端子１２，５２を構成するプラス側端子１２ａ，５２ａやマイナス側端子１２ｂ，５２ｂの個数や配置等については任意に設定可能である。

固定手段は、本実施形態で例示した以外に、アッパケースのコネクタ装着部の底面などによって、非透水性絶縁筒体４８の回路基板１４側の端部４４を回路基板１４側に圧接するようにしてもよい。また、接続部２６は平板状とされていたが、音叉状等の構造も採用可能である。加えて、端子付回路基板１０，４６，５８には、プリント配線に接続された複数の端子が立設されたプリント基板や、布線された単芯線に圧接された複数の端子が立設された布線絶縁板なども勿論含まれる。

１０，４６，５８：端子付回路基板、１２，５２：端子、１２ａ，５２ａ：プラス側端子、１２ｂ，５２ｂ：マイナス側端子、１４：回路基板、４２，４８，６０：非透水性絶縁筒体、４４：端部、５０：接着剤（固定手段）、６２：係合突起（固定手段）、６４：係合孔（固定手段）

Claims (1)

1. 複数の端子が回路基板に立設されてなる自動車用電気接続箱に用いられる端子付回路基板であって、
   前記複数の端子が、電源ラインに接続されたプラス側端子と、グランドラインに接続されたマイナス側端子を含んで構成されており、
   前記回路基板上に露呈された前記マイナス側端子に隣接配置された前記プラス側端子の前記回路基板上に露呈された部分が、その周囲に配設された非透水性絶縁筒体によって覆われていると共に、
   該非透水性絶縁筒体の前記回路基板側の端部が、固定手段により前記回路基板に密接固定されている
   ことを特徴とする自動車用電気接続箱に用いられる端子付回路基板。

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