JP2006005096A - 回路構成体 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、バスバーと制御回路基板の双方にわたって接続される電子部品の半田付け不良を確実に検知し、接続信頼性に優れた回路構成体を提供する。
【解決手段】 回路基板１１には開口部１４Ｂが形成されており、バスバー１３には、開口部１４Ｂ内に突出する接続突部１６が形成されており、接続突部１６と、半導体スイッチング素子１２Ａのソース端子１７Ｂとが半田付けされている。これにより、開口部１４Ｂの底部でバスバー１３とソース端子１７Ｂとが半田付けされていた場合に比べて、半田付け状態を目視により確認しやすくなっている。この結果、半導体スイッチング素子１２Ａの接続信頼性を改善することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、回路構成体に関する。

従来より、車載電源から各種電装品へ電力を分配するために、回路基板１の一方の面に形成された回路パターン２に電子部品（制御素子、スイッチング素子３等）が実装されると共に、回路基板１の他方の面には、スイッチング素子３と電気的に接続されて電力回路を構成するバスバー４が絶縁層５を介して接着された回路構成体を、防水用のケース内に収容した電気接続箱が用いられている（特許文献１参照）。

上記のスイッチング素子３には、回路パターン２及び制御素子から構成される制御回路に接続される制御用端子６と、電力回路と接続される電力用端子７とが設けられている。このうち制御用端子６は、回路基板１の一方の面に形成された回路パターン２と半田付けされている。

一方、電力用端子７は、回路基板１の他方の面に取り付けられたバスバー４と以下のようにして接続されている。回路基板１には開口部８が設けられており、この開口部８の底部にはバスバー４が露出している。この開口部８内に電力用端子７が収納されて、バスバー４と半田付けされている（図７、図８参照）。
特開２００３−１６４０３９公報

しかしながら上記の構成によると、電力用端子７とバスバー４とは開口部８の底部で半田付けされているため、半田付けが確実になされているか否かを確認することが難しかった。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、バスバーと制御回路基板の双方にわたって接続される電子部品の半田付け不良を確実に検知し、接続信頼性に優れた回路構成体を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための請求項１の発明は、回路基板の一方の面には制御回路が形成されており、その一方の面には前記制御回路と電気的に接続される電子部品が実装されており、前記回路基板の他方の面には前記電子部品と電気的に接続されるバスバーが取り付けられてなる回路構成体であって、前記回路基板には開口部が形成されており、前記バスバーには、前記開口部内に突出する接続突部が形成されており、前記接続突部と、前記電子部品の端子とが半田付けされていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の回路構成体において、前記接続突部は、前記回路基板の一方の面に形成された前記制御回路と略同じ高さにまで突出されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、開口部から突出する接続突部と端子とが半田付けされているので、開口部の底部でバスバーと端子とが半田付けされていた場合に比べて、半田付け状態を目視により確認しやすくなっている。これにより、電子部品の接続信頼性を改善することができる。

従来例においては、例えばスイッチング素子の制御用端子は、回路基板の一方の面に形成された制御回路と半田付けされていた。一方、電力用端子は、開口部の底部でバスバーと半田付けされていた。このように、制御用端子の載置される高さと電力用端子の載置される高さとが異なっているため、スイッチング素子は非常に不安定で、僅かの衝撃で動きやすくなっていた。このため、スイッチング素子を半田付けする際、スイッチング素子が動いてしまい、半田付け不良が発生する場合があった。

請求項２の発明によれば、接続突部は、制御回路と略同じ高さにまで突出されている。このため、制御回路に接続される端子と、バスバーに接続される端子とを略同じ高さに載置することができるので、電子部品が安定する。これにより、電子部品が作業中に動いてしまうことに起因する半田付け不良を防止できるので、回路構成体の接続信頼性が向上する。

本発明の一実施形態を図１ないし図４によって説明する。本実施形態の電気接続箱４０は、本発明に係る回路構成体１０を放熱機能を有するケース２０内に収容したものである（図１参照）。

図２に示すように、回路構成体１０は、回路基板１１と、回路基板１１の一方の面（上面）に形成され制御回路１５に実装される電子部品１２（例えば半導体スイッチング素子１２Ａ、機械式リレースイッチ１２Ｂなど）と、回路基板１１の他方の面（下面）に沿って配されて電源（図示せず）及び制御回路１５に接続される金属板材からなるバスバー１３（電力用導電路）とから構成される。

回路基板１１とバスバー１３とは、絶縁性を有する薄い粘着シート１８を介して一体化されている。回路基板１１とバスバー１３との接合は、電子部品１２を実装する前の工程にて行われ、このとき、電子部品１２は回路基板１１上に実装されていないので、回路基板１１の表面のほぼ全域に亘って均一にプレス機等で押圧することにより行われる。これにより、粘着シート１８を回路基板１１の下面（裏面）とバスバー１３の上面（表面）とに対して強固に接着させることができ、このような全面押圧によって回路基板１１とバスバー１３とが強固に接合されている。

電子部品１２は、回路基板１１の制御回路１５に電子部品１２をリフロー半田付けにより実装される。このリフロー半田付けは、制御回路１５上の電子部品１２を取付ける位置に予め半田２３を塗布し、この半田２３の上に電子部品１２を載置し、高温の炉内で加熱して半田２３を溶かし、これを冷却することにより制御回路１５と電子部品１２とを半田付けするものである。

半導体スイッチング素子１２Ａは、図示しない半導体チップと、この半導体チップに接続されるゲート端子１７Ａ（制御用端子）、図示しないドレイン端子（電力用端子）及びソース端子１７Ｂ（電力用端子）とが、合成樹脂製のハウジング１７Ｃで覆われたものである。これらの端子のうち、ドレイン端子（図示せず）はハウジングの下面外側に設けられ、ソース端子１７Ｂ及びゲート端子１７Ａはハウジング１７Ｃの側面から突出して下方へ延出されている。また、本実施形態では、半導体スイッチング素子１２Ａは回路基板１１に形成された矩形状の収容孔１４内に収容された状態で実装されるようになっている（図３参照）。

ケース２０は、合成樹脂製の枠体２１と、熱伝導率の高い金属製（例えば、アルミニウム合金）の放熱板２２とから構成されている。枠体２１は、回路基板１１の外形に沿った形状であって、全周に亘って切れ目無く連続して回路基板１１を包囲するようになっている。放熱板２２は、枠体２１の外形と概ね同じ形状とされ、枠体２１に対してその下面側から組み付けられるようになっている。枠体２１の下面と放熱板２２の上面とが接するように組み付け、下から放熱板２２を貫通させたビスを枠体２１の下面に螺合して締め付けると、枠体２１と放熱板２２とが一体化されてケース２０が構成される。ケース２０の内部には、放熱板２２と放熱板２２の外周に沿って立ち上がる形態の枠体２１とにより、上面側に開放された収容空間（図示せず）が形成される。

ケース２０の組付けは、ケース２０に対する回路構成体１０の組付けと平行して行われる。即ち、放熱板２２の上面にエポキシ系樹脂からなる絶縁性の接着剤を塗布して枠体２１と一体にした回路構成体１０を放熱板２２の上面に重ねる。このとき、治具（図示せず）を用いて、回路基板１１をプレス機等で押圧することにより、接着剤をバスバー１３の下面（裏面）と放熱板２２の上面（表面）に対して接着させることができ、バスバー１３と放熱板２２との間に絶縁層（図示せず）が形成される。さらに、ビスを放熱板２２と枠体２１とに螺合することにより、放熱板２２と枠体２１が固着されている。尚、枠体２１と放熱板２２との間には、図示しないシール剤が塗布されることで水密性が確保されている。

このようにしてケース２０と回路構成体１０を組み付けた状態では、バスバー１３のうち回路基板１１の下面側に配されている部分が、ケース２０の収容空間内に収容された状態となる。そして、この収容空間内には防水手段としてポッティング剤（図示せず）が充填され、このポッティング剤（図示せず）の内部にバスバー１３が埋設された状態となる。

また、枠体２１には上からカバー３０が組み付けられ、このカバー３０によって回路構成体１０の上面側が覆い隠される。さらに、カバー３０の前端部には、バスバー１３のうちカバー３０の前縁から前方へ突出する端子部を包囲する前部コネクタハウジング３１が組み付けられ、カバー３０の後端縁部にはヒューズボックス３２が組み付けられ、このヒューズボックス３２には、カバー３０の後端縁から上方へ突出する端子部を収容する後部コネクタハウジング３３が組み付けられる。このようにして本実施形態の電子接続箱４０が構成される。

さて、回路基板１１には収容孔１４に隣接させて矩形状の開口部１４Ｂが形成されると共に、この開口部１４Ｂ内には、接続突部１６が突出している。この接続突部１６は、プレス加工によってバスバー１３を上側（回路基板１１側）に向けて開口部１４Ｂの開口面積よりも一回り小さく打ち出して突出形成されたもので、回路基板１１の開口部１４Ｂの配置に合わせて配設されている。また、接続突部１６の打ち出し高さは制御回路１５の上面の高さと略同一に形成されている（図４参照）。特に本実施形態では、接続突部１６の上面を回路基板１１の上面とほぼ同一高さとなるように形成すると共に、回路基板１１の制御回路１５と接続突部１６の上面に塗布する半田２３の量を調整して、電子部品１２のゲート端子１７Ａ及びソース端子１７Ｂの載置面がほぼ同一高さとなるように形成されている。

そして、本実施形態の電子部品１２のうちバスバー１３と制御回路１５との双方に接続されるものは、上記のように形成された接続突部１６を介してバスバー１３に接続されるが、以下、半導体スイッチング素子１２Ａの接続について説明する。

まず、上述のように制御回路１５及び収容孔１４から露出するバスバー１３上に半田が塗布されるが、それと同様に、開口部１４Ｂ内に突出する接続突部１６の上面に対しても半田２３が塗布される。そして、図３に示すように、制御回路１５に塗布された半田２３の上にはゲート端子１７Ａが載置され、接続突部１６に塗布された半田２３の上には、ソース端子１７Ｂが載置され、収容孔１４から露出するバスバー１３に塗布された半田２３の上にはドレイン端子（図示せず）が載置される。このとき、制御回路１５と接続突部１６との高さは略同一に形成されているので、半導体スイッチング素子１２Ａは回路基板１１上に安定して載置される。続いて、回路基板１１の上に半導体スイッチング素子１２Ａが載置された状態のまま高温の炉内で加熱された後、冷却されて、ソース端子１７Ｂと接続突部１６とが半田付けされると共に、ドレイン端子（図示せず）とバスバー１３とが半田付けされ、ゲート端子１７Ａと制御回路１５とが半田付けされる。

このように、本実施形態によれば、開口部１４Ｂから突出する接続突部１６とソース端子１７Ｂとが半田付けされているので、開口部１４Ｂの底部でバスバー１３とソース端子１７Ｂとが半田付けされていた場合に比べて、半田付け状態を目視により確認しやすくなっている。これにより、半導体スイッチング素子１２Ａの接続信頼性を改善することができる。

また、本実施形態によれば、接続突部１６は、制御回路１５と略同じ高さにまで突出されている。このため、制御回路１５に接続されるゲート端子１７Ａと、バスバー１３に接続されるソース端子１７Ｂとを略同じ高さに設定することができるので、半導体スイッチング素子１２Ａが安定する。これにより、半導体スイッチング素子１２Ａが作業中に動いてしまうことに起因する半田付け不良を防止できるので、回路構成体１０の接続信頼性が向上する。

さらに、従来のものでは、制御回路２とバスバー４との間に段差があるので、（図８に示すように）その段差に合わせて電子部品１２（半導体スイッチング素子１２Ａ）の接続端子を加工する必要があったが、本実施形態によれば、そのような加工が必要無いので、工程を省略し製造コストの低減が可能となる。

また、バスバー１３と回路基板１１との接合時に、接続突部１６を開口部１４Ｂに嵌め合せることでバスバー１３と回路基板１１との位置決め作業が容易になるので、組付け時の作業性が向上する。

＜他の実施形態＞
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。

（１）本実施形態では、接続突部１６は、バスバー１３をプレス加工により、開口部１４Ｂ内へ膨出させる構成としたが、これに限られず、バスバー１３をプレス加工により所定形状に切り起こしたものとしてもよい（図５参照）。また、バスバー１３とは別体の導体をバスバー１３に打ち込んだものとしてもよい（図６参照）。

（２）本実施形態においては、接続突部１６の高さは回路基板１１の上面と同じ高さにしたが、これに限られず、例えば制御回路１５の上面と同じ高さにしてもよく、またバスバー１３から開口部１４Ｂ内に突出していれば任意の高さに形成してもよい。

（３）本実施形態においては、半導体スイッチング素子１２Ａに適用したが、これに限られず、機械式リレースイッチ１２Ｂ、抵抗素子、コンデンサなどその他の電子部品に適用してもよい。

（４）本実施形態では、開口部１４Ｂは収容孔１４に隣接して形成されているが、開口部１４Ｂが単独で形成されるものでもよい。

本発明の一実施形態に係る電気接続箱の斜視図 同じく電気接続箱の分解斜視図 同じく制御回路及び接続突部と接続された半導体スイッチング素子を示す一部拡大斜視図 同じく制御回路及び接続突部と半導体スイッチング素子との接続構造を示す一部拡大断面図 他の実施形態（１）に係る電気接続箱の、制御回路及び接続突部と半導体スイッチング素子との接続構造を示す一部拡大断面図 他の実施形態（１）に係る電気接続箱の、制御回路及び接続突部と半導体スイッチング素子との接続構造を示す一部拡大断面図 従来例における、制御回路及びバスバーと接続された半導体スイッチング素子を示す一部拡大斜視図 従来例における、制御回路及び接続突部と半導体スイッチング素子との接続構造を示す一部拡大断面図

符号の説明

１０…回路構成体
１１…回路基板
１２…電子部品
１３…バスバー
１４Ｂ…開口部
１５…制御回路
１６…接続突部
１７Ａ…ゲート端子
１７Ｂ…ソース端子
２３…半田

Claims (2)

1. 回路基板の一方の面には制御回路が形成されており、その一方の面には前記制御回路と電気的に接続される電子部品が実装されており、前記回路基板の他方の面には前記電子部品と電気的に接続されるバスバーが取り付けられてなる回路構成体であって、
   前記回路基板には開口部が形成されており、
   前記バスバーには、前記開口部内に突出する接続突部が形成されており、
   前記接続突部と、前記電子部品の端子とが半田付けされていることを特徴とする回路構成体。
2. 前記接続突部は、前記回路基板の一方の面に形成された前記制御回路と略同じ高さにまで突出されていることを特徴とする請求項１に記載の回路構成体。

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