JP6540398B2 - 回路構成体 - Google Patents

Description

本明細書によって開示される技術は、回路構成体および端子に関する。

従来、自動車等に搭載される電力回路を構成するバスバーとその制御回路が組み込まれた制御回路基板とを備えた回路構成体として、例えば特開２００５−２２４０５３号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。このような回路構成体と同様な構成を有する回路構成体を図８から図１０に図示して説明する。図８に示す回路構成体１は、複数のバスバー２を有するバスバー構成板３と、このバスバー構成板３の上面に接着された制御回路基板４とを備えている。制御回路基板４には略矩形状の貫通孔５が設けられ、この貫通孔５によりバスバー２の上面６が露出している。一方、制御回路基板４には導体パッド７が設けられ、この導体パッド７は、バスバー２の上面６よりも上方に位置している。図９に示すように、バスバー２の上面６にはペースト状の半田８が塗布され、導体パッド７にもペースト状の半田８が塗布され、これらの半田８の上にクランク状をなす端子９が載置された状態でリフロー炉に通すことにより、図８に示す回路構成体１が得られる。

特開２００５−２２４０５３号公報

上記の回路構成体１において、リフロー炉に通した後に、図１０に示す不良品が発生する場合がある。このような不良品が発生する一因としては、リフロー炉内で半田８が溶融した後、溶融した半田８が端子９を伝って導体パッド７側にはい上がり、これと同時に溶融した半田８との表面張力によって端子９が導体パッド７に引き寄せられて乗り上げることが考えられる。このため、バスバー２の上面６と導体パッド７とが端子９によって接続されない状態、すなわち導通不良が発生してしまう。

本明細書によって開示される回路構成体は、配線部が形成された回路基板と、前記回路基板の一方の面に接着される導電体と、前記回路基板の前記配線部と前記導電体とを電気的に接続する端子と、を備え、前記端子は、前記配線部との接続部と、前記導電体との接続部との間に、中継接続部を有し、前記中継接続部は、前記回路基板の他面において前記配線部よりも突出している構成とした。

また、本明細書によって開示される端子は、回路基板に形成された配線部と前記回路基板の一方の面に接着される導電体とを電気的に接続する端子であって、前記配線部との接続部と、前記導電体との接続部との間に、中継接続部を有し、前記中継接続部は、前記回路基板の他面において前記配線部よりも突出している構成としてもよい。

このような構成によると、導電体と配線部にペースト状の半田を塗布し、各半田の上に導電体との接続部と配線部との接続部とを載置した状態でリフロー炉に通すことにより、導電体との接続部が導電体に半田付けされ、配線部との接続部が配線部に半田付けされ、導電体と回路基板の配線部とが端子を介して導通可能に接続される。ここで、導電体にて溶融した半田が端子を伝って配線部へはい上がろうとした場合、中継接続部において半田の流れが断ち切られるため、半田のはい上がりを防止することができ、端子が配線部に引き寄せられて乗り上げる事態を回避できる。したがって、導電体と回路基板の配線部とが端子によって接続されることになり、導通不良をなくすことができる。

本明細書によって開示される回路構成体は、以下の構成としてもよい。
前記回路基板は、前記導電体に接着された状態において前記導電体に設けられた端子接続部を露出させる貫通孔を有しており、前記貫通孔の内部には、前記導電体との接続部の端部に露出した銅製の導体から前記端子接続部の表面に亘って半田がフィレット状に形成されている構成とした。
このような構成によると、貫通孔の内部においてフィレット状の半田が形成されていることをもって、端子が導電体の端子接続部に対して正常に半田付けされていることを確認できる。

前記端子の前記中継接続部は、前記導電体との接続部から上方に延びる形態で設けられた第１連結部と、前記配線部との接続部に向けて下方に延びる形態で設けられ、かつ、前記第１連結部よりも短い第２連結部とを備えている構成とした。
このような構成によると、配線部との接続部よりも上方に中継接続部が位置することになるから、溶融した半田が導電体との接続部から配線部との接続部に向かうためには中継接続部を乗り越えていく必要があり、半田のはい上がりを防止しやすくなる。

前記端子の前記中継接続部は、前記回路基板に沿って側方に突出した門形をなし、前記導電体との接続部と前記中継接続部とは、段差部を介して連結されている一方、前記配線部との接続部と前記中継接続部とは、面一をなして直結されている構成としてもよい。
このような構成によると、中継接続部が回路基板に沿って配されるため、端子の回路基板に対する着座姿勢が安定する。また、配線部との接続部と中継接続部とが面一をなしているため、端子が上下方向に大型化することを回避できる。

本明細書によって開示される回路構成体によれば、半田のはい上がりを防止することができ、端子が回路基板の配線部に引き寄せられて乗り上げる事態を回避できる。

実施形態１における端子の斜視図 リフロー前の回路構成体を示した断面図 リフロー後の回路構成体を示した断面図 リフロー後の回路構成体を示した平面図 実施形態２における端子の斜視図 実施形態３における端子の斜視図 リフロー後の回路構成体を示した平面図 従来におけるリフロー後の回路構成体を示した断面図 従来におけるリフロー前の回路構成体を示した断面図 従来におけるリフロー後の不良品の状態を示した断面図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１から図４の図面を参照しながら説明する。本実施形態の回路構成体１０は、図３に示すように、導電板３０と、導電板３０の上面に接着された回路基板２０と、端子４０とを備えて構成されている。導電板３０は、導電性の金属板を母材として所定の形状に打ち抜くことで形成され、導電板３０の上面には例えばニッケルめっきなどのめっき層３１が形成されている。このめっき層３１の上面に接着材２１を介して回路基板２０が固定されている。導電板３０は自動車等に搭載される電力回路を構成するバスバーである。

回路基板２０は導電板３０に通電される電力を制御する制御回路が組み込まれた制御回路基板であって、合成樹脂製の基材２２と、基材２２の上面に形成された回路パターン２３と、回路パターン２３の上面に塗布された絶縁膜２４とを備えて構成されている。基材２２は、例えばガラスエポキシやポリイミドなどの平板材とされ、絶縁性を有している。回路パターン２３は、例えば銅箔などの金属板材をエッチングしたものとされ、導電性を有している。絶縁膜２４は、例えばソルダーレジストなどの樹脂被膜とされ、ペースト状の半田５０をはじいて回路パターンに半田５０が付着することを防止する役割を果たすものである。

回路基板２０には貫通孔２５が設けられており、この貫通孔２５を通して導電板３０の上面の一部が露出している。この露出した部分は端子接続部３２とされている。一方、回路基板２０における貫通孔２５に隣り合う位置には、絶縁膜２４を形成しないことで回路パターン２３の一部が露出した配線部２６が設けられている。配線部２６は端子接続部３２よりも上方に位置している。詳細には配線部２６は、接着材２１と基材２２と回路パターン２３の合計厚みの分だけ端子接続部３２よりも上方に位置している。図４に示すように、端子接続部３２と配線部２６は水平方向に並んで設けられ、端子接続部３２が配線部２６よりも大きめとされている。

さて、端子接続部３２と配線部２６は、端子４０によって導通可能に接続されている。端子４０は、銅製の線材にすずめっき及びニッケルめっき等を施した後に、所定の長さで切断して曲げ加工を施したものである。このため、端子４０の両端部４１には、銅製の導体が露出している。端子４０は、図３に示すように、端子接続部３２に半田付けされる導電板接続部４２と、配線部２６に半田付けされる回路基板接続部４３と、導電板接続部４２と回路基板接続部４３を中継接続する中継接続部４４とを備えて構成されている。端子４０の両端部４１は、導電板接続部４２と回路基板接続部４３にそれぞれ１つずつ配設されている。

中継接続部４４は、導電板接続部４２から上方に延びる形態で設けられた第１連結部４５と、第１連結部４５の延出端から水平方向に延びる形態で設けられた迂回部４６と、迂回部４６の延出端から回路基板接続部４３に向けて下方に延びる形態で設けられた第２連結部４７とを備えて構成されている。迂回部４６は、回路基板接続部４３よりも上方に位置し、第２連結部４７は、第１連結部４５よりも短いものとされている。この結果、迂回部４６と端子接続部３２の間には、溶融した半田５０の流れを断ち切る空間４８が形成されている。

図２に示すように、半田ペーストの印刷工程では端子接続部３２と配線部２６に、それぞれペースト状の半田５０が塗布されるようになっており、その後の部品実装工程では各半田５０の上に端子４０が載置されるようになっている。次に、リフロー工程では端子４０が載置された回路構成体１０をリフロー炉に通すことにより半田５０が溶融し、端子接続部３２と配線部２６のそれぞれで半田５０が濡れ広がる。このとき、一部の半田５０は、端子４０を伝って端子接続部３２から配線部２６に濡れ広がるものの、端子接続部３２上の半田５０が全て配線部２６に濡れ広がることはないものとされている。

図３に示すように、迂回部４６の下方には依然として空間４８が形成されている。つまり、端子接続部３２に塗布された半田５０の量と配線部２６に塗布された半田５０の量とを合わせても、空間４８を埋め尽くす程の半田５０の量には至らないように設定されている。したがって、迂回部４６の高さ位置は、迂回部４６の下方に形成される空間４８の容積が、端子接続部３２の半田５０の量と配線部２６の半田５０の量とを合わせた量よりも大きくなるようにすることが望ましい。このように空間４８が半田５０で埋まらないことから、端子接続部３２から配線部２６に向けて半田５０がはい上がる事態は起こり得ないものとされている。

図３および図４に示すように、端子接続部３２には半田５０が濡れ広がることでフィレット形状の裾野部分５１が形成されている。これは、端子４０の両端部４１に銅製の導体が露出しているためである。この裾野部分５１は、図４に示すように、端子接続部３２において広範囲に広がっているため、正常に半田付けされていることを容易に確認できる。また、端子接続部３２ほど広範囲ではないものの、配線部２６においても広範囲の裾野部分５１が形成されているため、正常に半田付けされていることの確認がしやすい。また、本実施形態の端子４０は、図８に示す端子９のように中継接続部４４を持たない構造よりも全長が長くなっているため、端子４０にかかる応力を大幅に減らすことができる。

以上のように本実施形態では、導電体（導電板３０）と配線部２６にペースト状の半田５０を塗布し、各半田５０の上に導電体との接続部（導電板接続部４２）と配線部との接続部（回路基板接続部４３）とを載置した状態でリフロー炉に通すことにより、導電体との接続部が導電体に半田付けされ、配線部との接続部が配線部２６に半田付けされ、導電体と回路基板２０の配線部２６とが端子４０を介して導通可能に接続される。ここで、導電体にて溶融した半田５０が端子４０を伝って配線部２６へはい上がろうとした場合、中継接続部４４において半田５０の流れが断ち切られるため、半田５０のはい上がりを防止することができ、端子４０が配線部２６に引き寄せられて乗り上げる事態を回避できる。したがって、導電体と回路基板２０の配線部２６とが端子４０によって接続されることになり、導通不良をなくすことができる。

回路基板２０は、導電体に接着された状態において導電体に設けられた端子接続部３２を露出させる貫通孔２５を有しており、貫通孔２５の内部には、導電板接続部４２の端部４１に露出した銅製の導体から端子接続部３２の表面に亘って半田５０がフィレット状に形成されている構成とした。
このような構成によると、貫通孔２５の内部においてフィレット状の半田５０が形成されていることをもって、端子４０が導電板３０の端子接続部３２に対して正常に半田付けされていることを確認できる。

端子４０の中継接続部４４は、導電体との接続部（導電板接続部４２）から上方に延びる形態で設けられた第１連結部４５と、配線部２６との接続部（回路基板接続部４３）に向けて下方に延びる形態で設けられ、かつ、第１連結部４５よりも短い第２連結部４７とを備えている構成とした。
このような構成によると、配線部との接続部（回路基板接続部４３）よりも上方に中継接続部４４が位置することになるから、溶融した半田５０が導電体との接続部（導電板接続部４２）から配線部との接続部（回路基板接続部４３）に向かうためには中継接続部４４を乗り越えていく必要があり、半田５０のはい上がりを防止しやすくなる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図５の図面によって説明する。本実施形態は実施形態１の端子４０の形状を変更したものであって、その他の構成は同じである。本実施形態の端子６０は、導電板接続部６２と、導電板接続部６２から上方に延びる第１連結部６５と、第１連結部６５の延出端から水平方向に延びる迂回部６６と、迂回部６６の延出端から下方に延びる第２連結部６７と、第２連結部６７の延出端から水平方向に延びる回路基板接続部６３とを備えて構成されている。

実施形態１の端子４０では、導電板接続部４２と回路基板接続部４３との両端部４１が外側を向いているのに対して、本実施形態の端子６０では導電板接続部６２と回路基板接続部６３との両端部６１が内側を向いている点で相違している。また、実施形態１の端子４０では、第１連結部４５と第２連結部４７が傾斜しているのに対して、本実施形態の端子６０では第１連結部６５と第２連結部６７が迂回部６６に対して直角に配されている点で相違している。このような構成によると、第１連結部６５と迂回部６６と第２連結部６７とからなる中継接続部６４が、実施形態１の中継接続部４４よりも長くなり、空間６８も大きくなるため、半田５０のはい上がりをより防止しやすくなる。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３を図６および図７の図面によって説明する。本実施形態は実施形態１の端子４０の形状を変更したものであって、その他の構成は同じであるため、同じ構成については同一の符号を用いるものとし、重複する説明については省略するものとする。

本実施形態の回路構成体１１０は、回路基板２０と、導電板３０と、端子７０とを備えて構成されている。端子７０は、導電板接続部７２と、導電板接続部７２から上方に立ち上がる段差部７５と、段差部７５の上端から門形をなして水平方向に延びる中継接続部７４と、中継接続部７４と面一をなして直結された回路基板接続部７３とを備えて構成されている。図７に示すように、中継接続部７４は、上方に突出するのではなく、回路基板２０の上面に沿って側方に突出する形態とされている。このような構成においても、中継接続部７４の内側には、空間７８が形成されており、この空間７８によって半田５０の流れを断ち切ることができる。なお、端子７０の両端部７１は、いずれも同じ方向を向いており、本実施形態の半田５０の裾野部分５１は、実施形態１および２よりもやや大きめとされている。

すなわち、本実施形態では、端子７０の中継接続部７４は、回路基板２０に沿って側方に突出した門形をなし、導電体との接続部（導電板接続部７２）と中継接続部７４とは、段差部７５を介して連結されている一方、回路基板接続部７３と中継接続部７４は、面一をなして直結されている構成としたから、中継接続部７４が回路基板２０に沿って配されるため、端子７０の回路基板２０に対する着座姿勢が安定する。また、配線部２６との接続部（回路基板接続部７３）と中継接続部７４とが面一をなしているため、端子７０が上下方向に大型化することを回避できる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では、門形をなす中継接続部４４、６４、７４を例示しているものの、門形である必要はなく、例えば弧状をなす中継接続部としてもよい。

（２）上記実施形態では、貫通孔２５を設けることで端子接続部３２を露出させているものの、貫通孔２５を設けることなく回路基板２０のエッジ部分に端子接続部を露出させてもよい。

（３）上記実施形態では上方もしくは側方に突出する中継接続部４４、６４、７４を例示しているものの、斜め方向に突出する中継接続部としてもよい。

１０、１１０…回路構成体
２０…回路基板
２５…貫通孔
２６…配線部
３０…導電板（導電体）
３２…端子接続部
４０、６０、７０…端子
４１、６１、７１…端部
４２、６２、７２…導電板接続部（導電体との接続部）
４３、６３、７３…回路基板接続部（配線部との接続部）
４４、６４、７４…中継接続部
４５、６５…第１接続部
４７、６７…第２連結部
５０…半田
７５…段差部

Claims (2)

1. 配線部が形成された回路基板と、
   前記回路基板の一方の面に接着される導電体と、
   前記回路基板の前記配線部と前記導電体とを電気的に接続する端子と、を備え、
   前記端子は、前記配線部との接続部と、前記導電体との接続部との間に、中継接続部を有し、
   前記中継接続部は、前記回路基板の他面において前記配線部よりも突出しており、
   前記端子の前記中継接続部は、前記回路基板に沿って側方に突出した門形をなし、前記導電体との接続部と前記中継接続部とは、段差部を介して連結されている一方、前記配線部との接続部と前記中継接続部とは、面一をなして直結されている回路構成体。
2. 前記回路基板は、前記導電体に接着された状態において前記導電体に設けられた端子接続部を露出させる貫通孔を有しており、前記貫通孔の内部には、前記導電体との接続部の端部に露出した銅製の導体から前記端子接続部の表面に亘って半田がフィレット状に形成されている請求項１に記載の回路構成体。

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