JP6627666B2 - 回路基板及び電気接続箱 - Google Patents

Description

本明細書では、回路基板及び電気接続箱に関する技術を開示する。

従来、回路基板と放熱部材とを備える回路構成体が知られている。特許文献１の回路構成体は、バスバーと、アルミニウム系金属等からなる熱伝導性に優れた放熱部材とを備えており、接着剤によってバスバーが放熱部材側に接着されている。

特開２００３−１６４０３９号公報

ところで、特許文献１の構成では、バスバーを接着するためにバスバーに直接接触させる接着剤が必要になるため、製造コストが高くなるという問題がある。
本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、回路基板及び電気接続箱の製造コストを低減することを目的とする。

本明細書に記載された回路基板は、バスバーと、前記バスバーに重ねられる第１プリプレグと、前記第１プリプレグの面に重ねられ、前記第１プリプレグの外部への漏れを抑制するシート状の合成樹脂からなる漏れ止め部と、前記バスバーに接続される電子部品と、前記バスバーに重ねられ、導電路を有する絶縁基板と、前記絶縁基板と前記バスバーとを接合する第２プリプレグと、 を備え、前記絶縁基板と前記第２プリプレグとは、前記電子部品が挿通される挿通孔が形成されている。
本構成によれば、接着剤に代えて一般に安価で絶縁性を有するプリプレグを用いて回路基板を形成することができるため、製造コストを低減することができる。ここで、接着剤に代えてプリプレグを用いる場合には、プリプレグの半硬化の性質により、プリプレグを構成する樹脂等の外部への漏れが懸念される。本構成によれば、シート状の漏れ止め部がプリプレグの面に重ねられることで、プリプレグの外部への漏れを抑制することができる。よって、製造コストを低減しつつ、プリプレグの漏れによる不具合を抑制することができる。
また、バスバーと絶縁基板との接合を第２プリプレグで行うことで、第１プリプレグ及び第２プリプレグについて、共通のプリプレグを用いて回路基板を製造することができるため、部品の種類が少なくなり、製造コストを低減することができる。

本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記漏れ止め部は、前記第１プリプレグにおける前記バスバー側とは反対側の面に重ねられる。
このようにすれば、第１プリプレグの漏れが生じやすい広い領域について、第１プリプレグの漏れを抑制することができる。

前記第１プリプレグの外部への漏れは、前記第１プリプレグを構成する半液状の樹脂の滴下である。
前記回路基板と、前記回路基板を収容するケースと、を備える電気接続箱とする。

本明細書に記載された技術によれば、回路基板及び電気接続箱の製造コストを低減することができる。

実施形態の電気接続箱を示す縦断面図 電気接続箱の分解図 第１プリプレグに漏れ止め部を装着する工程を説明する図 電子部品が実装された回路基板を示す縦断面図

＜実施形態＞
実施形態を図１から図４を参照しつつ説明する。
電気接続箱１０は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載され、例えば、車両のバッテリ等の電源と、ランプ、ワイパー、モータ等からなる負荷との間の電力供給経路に配され、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等に用いることができる。以下では、Ｘ方向を右方、Ｙ方向を上方として説明する。

（電気接続箱１０）
電気接続箱１０は、図１に示すように、回路基板２０と、回路基板２０を収容するケース１１とを備える。
（ケース１１）
ケース１１は、放熱部材１２と、回路基板２０の上方側を覆うカバー１４とを備えている。放熱部材１２は、アルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性が高い金属材料からなり、回路基板２０を載置可能な平坦な上面１２Ａを有し、底面側に櫛刃状に並んで配された複数の放熱フィン１３を有している。カバー１４は、合成樹脂製又は金属製であって、下方側が開口した箱形である。なお、カバー１４は、放熱部材１２に対して図示しないネジでネジ留めされて固定される。

（回路基板２０）
回路基板２０は、長方形の板状であって、図４に示すように、導電路を有する絶縁基板２１と、絶縁基板２１の下面（絶縁基板２１の一方の面）に重ねられる第２プリプレグ３５と、第２プリプレグ３５の下面（第２プリプレグ３５における絶縁基板２１とは反対側の面）に重ねられるバスバー２８と、バスバー２８の下面（バスバー２８における第２プリプレグ３５とは反対側の面）に重ねられる第１プリプレグ３１と、第１プリプレグ３１の下面（第１プリプレグ３１におけるバスバー２８とは反対側の面）に重ねられるシート状の漏れ止め部３３と、を備える。

絶縁基板２１には、プリント配線技術により銅箔等からなる導電路（図示しない）が絶縁板（例えば絶縁板の上下両面）に形成されているとともに、電子部品２４が挿通される挿通孔２２が貫通形成されている。電子部品２４は、スイッチング素子（例えば、メカニカルリレーやＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のリレー）からなり、箱形の本体２５と、リード端子２６とを有する。本体２５は、直方体状であって、下面にバスバー２８と電気的に接続されるリード端子（図示しない）が配されているとともに、本体２５の側面から複数のリード端子２６が側方に突出している。複数のリード端子２６は、絶縁基板２１の上面の導電路及びバスバー２８のそれぞれに例えばリフロー半田付けにより接続される。

バスバー２８は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなり、導電路の形状に応じて金属板材を打ち抜いて形成された複数の金属板２８Ａ，２８Ｂを同一平面上に配置している。隣り合う金属板２８Ａ，２８Ｂは間隔を空けて配置されているため、隣り合う金属板２８Ａ，２８Ｂ間は、前後に延びる溝部２９（開口部）で絶縁されている。

第１プリプレグ３１及び第２プリプレグ３５は、共に、例えばガラスクロス、炭素繊維のような繊維状補強材に、硬化剤等を混合したエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を均等に含浸させ、加熱または乾燥して半硬化状態にした強化プラスチック成形材料である。半硬化状態のプリプレグは、粘着性がないものに限られず、粘着性があってもよい。本実施形態では、第１プリプレグ３１及び第２プリプレグ３５は、大きさは同じで形状（溝部３２と挿通孔３６の形状）が異なる同一のプリプレグが用いられており、プリプレグを所定の大きさ（形状に）加工して使用することができる。

第１プリプレグ３１は、一定の厚さとされており、半硬化状態では、バスバー２８の下面（絶縁基板２１側とは反対側の面）の全体に密着している。第１プリプレグ３１には、バスバー２８の溝部２９（開口部）の位置に応じた溝部３２（開口部）が貫通形成されている。なお、本実施形態では、溝部２９の部分は、第１プリプレグ３１の溝部３２とされているが、これに限られず、バスバー２８の溝部２９（開口部）を覆う（塞ぐ）ように第１プリプレグ３１を配してもよい。

ここで、本実施形態の第１プリプレグ３１の下面の全体には、シート状の漏れ止め部３３（漏れ止めシート）が密着している。本実施形態では、漏れ止め部３３は、第１プリプレグ３１よりも厚みが薄い部材であって、銅箔、アルミニウム箔等の金属箔や、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の合成樹脂からなるフィルム等の種々の材料を用いることができる。漏れ止め部３３には、溝部２９の位置に応じて溝部３４（開口部）が貫通形成されている。溝部３４は、溝部２９に連なる位置にスリット状に延びている。なお、これに限られず、漏れ止め部３３に溝部３４を設けず、バスバー２８の溝部２９及び第１プリプレグ３１の溝部３２を覆う（塞ぐ）ように漏れ止め部３３を形成していてもよい。

第２プリプレグ３５は、第１プリプレグ３１と同じ一定の厚さで、第１プリプレグ３１とほぼ同じ大きさで形成されている。第２プリプレグ３５には、電子部品２４が挿通される挿通孔３６が形成されている。絶縁基板２１とバスバー２８との間に半硬化状態の第２プリプレグ３５が挟まれ、加熱等により第２プリプレグ３５が硬化すると、絶縁基板２１とバスバー２８とが接合されて互いに固定される。

次に、電気接続箱１０の製造方法について説明する。
バスバー２８の上に第２プリプレグ３５を配し、第２プリプレグ３５の上に絶縁基板２１を配することで絶縁基板２１とバスバー２８との間に第２プリプレグ３５を挟んだ状態とする。次に、図３に示すように、バスバー２８における絶縁基板２１とは反対側で露出する面に、第１プリプレグ３１を重ね、その後、第１プリプレグ３１の露出面に、漏れ止め部３３を重ねると、漏れ止め部３３が第１プリプレグ３１に密着する。

これにより、第１プリプレグ３１が半硬化状態で、半液状の熱硬化性樹脂等の漏れが生じうる状態であったとしても、漏れ止め部３３により第１プリプレグ３１に含浸させた熱硬化性樹脂等の外部への漏れや滴下が抑制される。第１プリプレグ３１の漏れ等が抑制されることで、回路基板２０の移動等や、組付け等の作業性を向上させることができる。そして、回路基板２０を加熱炉で加熱することにより第１プリプレグ３１及び第２プリプレグ３５が硬化し、バスバー２８と漏れ止め部３３との間、及び、絶縁基板２１とバスバー２８との間が固定された状態となる。なお、加熱時に電子部品２４のリフロー半田付けを行ってもよい。

第１プリプレグ３１及び第２プリプレグ３５が硬化した後に、放熱部材１２の上面に接着剤３８を塗布し、回路基板２０を載置する。接着剤３８は、例えば常温（２５℃）又は加熱により短時間で硬化する接着剤（例えばエポキシ系の接着剤）が用いられる。接着剤３８の硬化により、回路基板２０が放熱部材１２上に固定される。そして、カバー１４を放熱部材１２の上に被せてネジ留めすると電気接続箱１０が形成される。

本実施形態によれば以下の作用、効果を奏する。
回路基板２０は、バスバー２８と、バスバー２８に重ねられる第１プリプレグ３１と、第１プリプレグ３１の面に重ねられ、第１プリプレグ３１の外部への漏れを抑制するシート状の漏れ止め部３３とを備える。

本実施形態によれば、例えばバスバー２８を絶縁するための絶縁性の接着剤に代えて一般に安価で絶縁性を有する第１プリプレグ３１を用いて回路基板２０を形成することができるため、製造コストを低減することができる。ここで、絶縁性の接着剤に代えて第１プリプレグ３１を用いる場合には、第１プリプレグ３１の半硬化の性質により、第１プリプレグ３１を構成する半液状の樹脂等の外部への漏れが懸念される。本実施形態によれば、シート状の漏れ止め部３３が第１プリプレグ３１の面に重ねられることで、第１プリプレグ３１の外部への漏れを抑制することができる。よって、製造コストを低減しつつ、第１プリプレグ３１の漏れによる不具合を抑制することができる。

また、漏れ止め部３３は、第１プリプレグ３１におけるバスバー２８側とは反対側の面に重ねられる。
このようにすれば、第１プリプレグ３１におけるバスバー２８とは反対側の面以外の露出面を漏れ止め部３３が覆う構成と比較して、第１プリプレグ３１の漏れが生じやすい広い領域について、第１プリプレグ３１の漏れを抑制することができる。

また、バスバー２８に重ねられ、導電路を有する絶縁基板２１と、絶縁基板２１とバスバー２８とを接合する第２プリプレグ３５とを備える。
このようにすれば、バスバー２８と絶縁基板２１との接合を第２プリプレグ３５で行うことで、第１プリプレグ３１及び第２プリプレグ３５について、共通のプリプレグを用いて回路基板２０を製造することができるため、部品（部材）の種類が少なくなり、製造コストを低減することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された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、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、第１プリプレグ３１の下面に漏れ止め部３３を積層したが、これに限られない。例えば、第１プリプレグ３１の上面の露出する部分や、第１プリプレグ３１の露出する側面（側縁部）をシート状の漏れ止め部で覆ってプリプレグの漏れを抑制するようにしてもよい。

（２）回路基板２０の放熱部材１２への固定は、上記した接着剤３８に限られず、他の接着剤を用いても良い。また、接着剤３８に代えて両面テープ等を用いてもよい。また、回路基板２０及びバスバー２８を放熱部材１２に固定手段としてのネジでネジ留めして固定してもよく、例えば、回路基板２０及びバスバー２８について、ネジの軸部を通すネジ孔を貫通させ、放熱部材１２にネジ留めするようにしてもよい。この場合は、回路基板２０を放熱部材１２に接着するための接着剤３８を省略してもよい。更に、グリースや放熱シート等の熱伝導性の良好な部材を回路基板２０と放熱部材１２との間に配し、ネジ留め等の固定手段により、回路基板２０を放熱部材１２に固定してもよい。

（３）漏れ止め部３３の形状や大きさは、上記実施形態の形状や大きさに限られず、種々に変更することができる。例えば、漏れ止め部３３を第１プリプレグ３１の下面の領域よりも大きく形成し、第１プリプレグ３１の周縁の外側まで漏れ止め部３３で覆うようにしてもよい。この場合、第１プリプレグ３１の周縁の外側の漏れ止め部３３をバスバー２８に貼り付けるようにしてもよい。また、漏れ止め部３３の厚みを変更してもよく、例えば、部分的に厚みの異なる漏れ止め部を用いてもよい。

１０： 電気接続箱
１１： ケース
２０： 回路基板
２４： 電子部品
２８： バスバー
３１： 第１プリプレグ
３３： 漏れ止め部
３５： 第２プリプレグ
３８： 接着剤

Claims (4)

1. バスバーと、
   前記バスバーに重ねられる第１プリプレグと、
   前記第１プリプレグの面に重ねられ、前記第１プリプレグの外部への漏れを抑制するシート状の合成樹脂からなる漏れ止め部と、
   前記バスバーに接続される電子部品と、
   前記バスバーに重ねられ、導電路を有する絶縁基板と、
   前記絶縁基板と前記バスバーとを接合する第２プリプレグと、 を備え、
   前記絶縁基板と前記第２プリプレグとは、前記電子部品が挿通される挿通孔が形成されている回路基板。
2. 前記漏れ止め部は、前記第１プリプレグにおける前記バスバー側とは反対側の面に重ねられる請求項１に記載の回路基板。
3. 前記第１プリプレグの外部への漏れは、前記第１プリプレグを構成する半液状の樹脂の滴下である請求項１又は請求項２に記載の回路基板。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回路基板と、
   前記回路基板を収容するケースと、を備える電気接続箱。

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