スイッチングモジュール、回路構成体、電気接続箱
【課題】小型化を図ることが可能なスイッチングモジュール、回路構成体及び電気接続箱を提供する。
【解決手段】電力回路基板１５に実装されるスイッチングモジュール２０であって、電力回路基板１５に流れる電流の通電又は断電を実行する半導体スイッチ４０と、半導体スイッチ４０が実装され、半導体スイッチ４０の駆動を制御する制御回路基板３０と、を備え、半導体スイッチ４０の一端部には、制御回路基板３０に接続された制御端子４１が設けられるとともに、半導体スイッチ４０の一端部とは反対側の端部には、電力回路基板１５に接続可能なドレイン端子４２が設けられ、制御端子４１とドレイン端子４２とは、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられている。
【解決手段】電力回路基板１５に実装されるスイッチングモジュール２０であって、電力回路基板１５に流れる電流の通電又は断電を実行する半導体スイッチ４０と、半導体スイッチ４０が実装され、半導体スイッチ４０の駆動を制御する制御回路基板３０と、を備え、半導体スイッチ４０の一端部には、制御回路基板３０に接続された制御端子４１が設けられるとともに、半導体スイッチ４０の一端部とは反対側の端部には、電力回路基板１５に接続可能なドレイン端子４２が設けられ、制御端子４１とドレイン端子４２とは、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチングモジュール、回路構成体、電気接続箱に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等に搭載される電気接続箱としては、ケース内に回路構成体を収容してなるものが知られている（下記特許文献１）。このような回路構成体は、複数のスイッチング素子（リレーや半導体スイッチなど）と、各スイッチング素子の駆動を制御するための制御回路基板とから構成されたスイッチングモジュールを備えており、電源から負荷（車載電装品）へ流れる電流の通電又は断電を実行可能となっている。
【０００３】
特許文献１に記載の電気接続箱においては、複数のスイッチング素子が、電源と負荷とを電気的に接続する電力回路基板（電流分配用回路板）に実装されている。そして、制御回路基板（プリント基板）及び電力回路基板とは積層した状態で配されており、両回路基板同士は、接続部材（接続ピン）によって電気的に接続されている。これにより、制御回路基板から、接続部材を介して、電力回路基板上のスイッチング素子を制御可能な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８７９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電気接続箱の小型化が求められている。しかしながら、上述の構成では、両回路基板において接続部材の実装スペースを確保する必要があるので、回路基板の小型化が困難となる。このため、スイッチングモジュールひいては、これを備えた回路構成体及び電気接続箱の小型化を図ることが困難となっていた。
【０００６】
本発明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、小型化を図ることが可能なスイッチングモジュール、回路構成体及び電気接続箱を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のスイッチングモジュールは、電力回路基板に実装されるスイッチングモジュールであって、前記電力回路基板に流れる電流の通電又は断電を実行する半導体スイッチと、前記半導体スイッチが実装され、前記半導体スイッチの駆動を制御する制御回路基板と、を備え、前記半導体スイッチの一端部には、前記制御回路基板に接続された制御端子が設けられるとともに、前記半導体スイッチの前記一端部とは反対側の端部には、前記電力回路基板に接続可能な電力端子が設けられ、前記制御端子と前記電力端子とは、前記制御回路基板の板面に対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられていることに特徴を有する。
【０００８】
本発明においては、半導体スイッチにおける一端部に制御端子を設け、これを制御回路基板に接続し、半導体スイッチにおける一端部とは反対側の端部に電力端子を設ける構成とした。これにより、電力端子を電力回路基板に接続することで、電力回路基板に流れる電流の通電又は断電を実行可能となる。
【０００９】
従来の構成（半導体スイッチを電力回路基板に実装した構成）においては、制御回路基板から半導体スイッチを制御するために、制御回路基板と半導体スイッチとを電気的に接続する接続部材（接続ピンなど）が必要であった。この点、本発明の構成では、このような接続部材を備えることなく、制御回路基板による半導体スイッチの駆動制御が可能となる。これにより、従来の構成と比較して、接続部材を実装するためのスペースを削減できる結果、制御回路基板の面積を小さくでき、スイッチングモジュールを小型化できる。
【００１０】
さらに、本発明においては、制御端子と電力端子とは、制御回路基板の板面に対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられている構成とした。このようにすれば、制御端子と電力端子とが、例えば、制御回路基板の板面に対して平行となる方向に沿って設けられている構成と比較して、制御回路基板における板面上（半導体スイッチの実装面側）のスペースを有効に利用できる。この結果、制御回路基板の面積を一層小さくすることが可能となる。なお、ここでいう「実質的に垂直」とは、垂直及び実質的に垂直と認めうる形態も含む。
【００１１】
上記構成において、前記制御回路基板における前記制御端子が接続された面と反対側の面には、前記半導体スイッチの駆動を制御する制御部が実装されているものとすることができる。このような構成とすれば、制御回路基板の片面に制御部及び制御端子を設ける構成と比べて、制御回路基板の面積を小さくすることができ、スイッチングモジュールを一層小型化できる。
【００１２】
また、前記制御回路基板には、複数の前記半導体スイッチが実装されているものとすることができる。このような構成とすれば、電力回路基板上の複数の電流経路における電流の通電又は断電を実行可能となる。さらに、本発明においては、制御端子と電力端子とが、制御回路基板の板面に対して実質的に垂直となる方向に設けられているから、制御回路基板の板面に対して平行に配されている構成と比較して、各半導体スイッチ同士をより接近させて配列することができる。
【００１３】
また、従来の構成（半導体スイッチを電力回路基板に実装した構成）において、半導体スイッチが複数個実装されている場合は、制御回路基板と各半導体スイッチとを電気的に接続するために、複数（少なくとも半導体スイッチと同数）の接続部材が必要となる。また、複数の接続部材を備えている場合は、各接続部材同士の接触を防止するために、各接続部材の間隔を確保する必要がある。このため、接続部材を実装するためのスペースがより多く必要となる。この点、本発明においては、接続部材自体を廃止できるため、複数の半導体スイッチを備えた構成において、より多くの実装スペースを削減できる。
【００１４】
また、前記複数の前記半導体スイッチが、前記制御回路基板上において列をなして実装されているものとすることができる。このようにすれば、複数の半導体スイッチの実装密度を高くすることができ、制御回路基板の面積を一層小さくすることができる。
【００１５】
また、前記半導体スイッチは、バスバー上に配列された複数の半導体ベアチップを合成樹脂によりモールドしてなるものとすることができる。複数の半導体ベアチップを備えることで複数の電流経路の電流の通電又は断電を実行できる。また、複数の半導体ベアチップを合成樹脂によりモールドする構成とすれば、一つの半導体ベアチップを合成樹脂によりモールドしてなる半導体スイッチを複数個備えた構成と比べて、各半導体ベアチップをより接近させて配することができ、半導体スイッチ自体を小型化することが容易となる。
【００１６】
次に、上記課題を解決するために、本発明の回路構成体は、上述したスイッチングモジュールと、前記スイッチングモジュールが実装された前記電力回路基板と、を備え、前記制御回路基板と前記電力回路基板とが対向状に配されていることを特徴とする。上述のスイッチングモジュールを備えることで、回路構成体を小型化することが容易となる。
【００１７】
また、従来の構成（半導体スイッチを電力回路基板に実装した構成）では、電力回路基板上に、接続部材（制御回路基板と電力回路基板とを接続）と半導体スイッチとを電気的に接続するための導電路を形成する必要があった。本発明では、このような導電路を形成する必要がないから、電力回路基板の面積を小さくでき、回路構成体をより一層小型できる。
【００１８】
次に、上記課題を解決するために、本発明の電気接続箱は、上述した回路構成体をケースに収容してなることを特徴とする。上述の回路構成体を備えることで、電気接続箱を小型化することが容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、小型化を図ることが可能なスイッチングモジュール、回路構成体及び電気接続箱を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１に係る電気接続箱を示す側断面図。
【図２】スイッチングモジュールを示す斜視図。
【図３】スイッチングモジュールを示す正面図。
【図４】本発明の実施形態２に係る電気接続箱を示す側断面図。
【図５】回路構成体を示す斜視図。
【図６】スイッチングモジュールを示す断面図（図４のＡ−Ａ断面線で切断した図）。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１ないし図３を参照しつつ説明する。本実施形態に係る車載用の電気接続箱１０は、電源（図示せず）と、ランプ、モータ等の車載電装品（図示せず）との間に配設されて、車載電装品へのスイッチングを実行する。本実施形態に係る電気接続箱１０は、合成樹脂製のケース１１と、ケース１１内に収容された回路構成体１４と、を備える。以下の説明では、上下方向については図１及び図３を基準とする。
【００２２】
（ケース１１）
ケース１１は、下側に位置するロアケース１２と、ロアケース１２に上方から組み付けられるアッパーケース１３と、を備える。
【００２３】
（回路構成体１４）
回路構成体１４は、電力回路基板１５と、電力回路基板１５に実装された各種電子部品（コネクタ１６、機械式リレー１７、スイッチングモジュール２０、ヒューズブロック１８）とを備えている。電力回路基板１５の表裏両面には、プリント配線技術により導電路が形成されており、この導電路に各種電子部品が電気的に接続されている。なお、導電路は、電力回路基板１５において、いずれか一方の面のみに形成されていてもよい。
【００２４】
（コネクタ１６）
コネクタ１６は合成樹脂製であって、電力回路基板１５における一端側（図１において紙面貫通方向奥側）に複数個（本実施形態では２個）実装されている。各コネクタ１６は、ケース１１の側壁に形成された開口部（図示せず）内に配設されている。コネクタ１６には、金属板材、又は金属棒材からなる複数のコネクタ端子１６Ａが配設されている。
【００２５】
コネクタ端子１６Ａの一端部は、コネクタ１６内に配設されて、図示しない相手側コネクタと嵌合可能になっている。コネクタ端子１６Ａの他端部は、コネクタ１６を貫通してケース１１内に突出しており、電力回路基板１５側に直角に曲げ加工されて、電力回路基板１５を貫通した状態で電力回路基板１５と接続されている。
【００２６】
（機械式リレー１７）
機械式リレー１７は、電力回路基板１５に複数個実装されている。機械式リレー１７の下面からはリード端子１７Ａが下方に突出されている。このリード端子１７Ａは電力回路基板１５を上下方向に貫通した状態で導電路と電気的に接続されている。
【００２７】
（ヒューズブロック１８）
ヒューズブロック１８は、合成樹脂製であって、ケース１１の側壁１１Ａ（図１において左側）に形成された開口部１１Ｂ内に装着されている。ヒューズブロック１８には、図１における左方に開口されたヒューズ装着部１８Ａが複数箇所形成されている。ヒューズ装着部１８Ａには、ヒューズ（図示せず）が装着可能となっている。
【００２８】
各ヒューズ装着部１８Ａの奥壁には、バスバー１８Ｂが貫通される形で配されている。バスバー１８Ｂは、ケース１１内側に突出しており、電力回路基板１５側に直角に曲げ加工されて、電力回路基板１５を貫通した状態で電力回路基板１５と接続されている。
【００２９】
（スイッチングモジュール２０）
図２ないし図３に示すように、スイッチングモジュール２０は、制御回路基板３０と、制御回路基板３０上に実装された複数の半導体スイッチ４０と、を備えている。制御回路基板３０は、平板状をなし、その表裏両面には、プリント配線技術により導電路がそれぞれ形成されている。また、図１に示すように、電力回路基板１５にスイッチングモジュール２０を実装した状態では、制御回路基板３０と電力回路基板１５とが対向状に配される。
【００３０】
図３における制御回路基板３０の表面３０Ａ（制御回路基板における制御端子が接続された面と反対側の面、図３における上面）には、半導体スイッチ４０の駆動（オン／オフ）を制御する制御部２２が実装されている。本実施形態においては、制御部２２はマイコンとされる。なお、制御部２２はマイコンに限定されず、制御回路基板３０に形成された回路によって構成されてもよい。
【００３１】
半導体スイッチ４０は、主に電力回路基板１５に流れる電流の通電又は断電を実行するもので、図２に示すように、複数の半導体スイッチ４０が、制御回路基板３０上に列状をなして実装されている。各半導体スイッチ４０は、制御回路基板３０に固定されたスイッチホルダー２１によって保持されている。なお、半導体スイッチ４０の個数や配列の仕方は適宜変更可能であり、例えば、半導体スイッチ４０を一つのみ実装している構成であってもよい。
【００３２】
図３に示すように、半導体スイッチ４０は、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴなどを含む半導体ベアチップ（図示せず）と、複数（本実施形態では３本）の制御端子４１と、半導体ベアチップと接続されるドレイン端子４２（電力端子）及びソース端子４３（電力端子）とが、合成樹脂材（直方体形状をなすハウジング４５）でモールドされたものである。また、半導体スイッチ４０は、図示しない過電流検知回路及び過温度検知回路を備えている。
【００３３】
３本の制御端子４１のうち、１本は半導体ベアチップと電気的に接続されるゲート端子とされ、残りの２本は、センサ（図示せず）と接続される検知用端子とされる。このような検知用端子としては、過電流検知回路と電気的に接続される過電流検知用端子や、過温度検知回路と電気的に接続される過温度検知用端子などを例示することができる。
【００３４】
各制御端子４１は、ハウジング４５の上面４５Ａ（半導体スイッチ４０の一端部）から、制御回路基板３０側（図３の上方）へ突出する形で設けられている。各制御端子４１の先端部は、制御回路基板３０の板面３０Ｄ（延設面、ひいては裏面３０Ｂ）に沿う形で直角に曲げられており、制御回路基板３０の裏面３０Ｂ（図３における下面）上の導電路に、リフローハンダ付け等の公知の手法により接続されている。これにより、各制御端子４１と制御部２２とが電気的に接続される構成となっている。
【００３５】
ドレイン端子４２及びソース端子４３は、ハウジング４５の下面４５Ｂ（半導体スイッチの一端部とは反対側の端部）から、電力回路基板１５側（図３の下方）へ突出する形で設けられており、電力回路基板１５を貫通した状態で電力回路基板１５と接続されている。そして、制御端子４１と電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）とは、制御回路基板３０の板面３０Ｄ（つまり、表面３０Ａ又は裏面３０Ｂ）に対して垂直となる方向（直交する方向、図３の上下方向）に沿って、それぞれ設けられている。なお、制御端子４１と電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）とは、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して、垂直でなくてもよく、実質的に垂直となる方向に沿っていてもよい。
【００３６】
また、図３に示すように、制御端子４１は、図３の上方に突出する形状をなし、電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）は、図３の下方に突出する形状をなしている。言い換えると、制御端子４１と電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）とは、突出方向が互いに反対側を向いており、各突出方向がそれぞれ制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して垂直となる形で配されている。
【００３７】
図３に示すように、半導体スイッチ４０のハウジング４５は、図３の上下方向に長い形状をなしている。言い換えると、半導体スイッチ４０は、縦置き状態（図３の左右方向の寸法よりも上下方向の寸法が長い状態）で制御回路基板３０に実装されている。これにより、横置き状態（ハウジング４５が左右方向に長い形状をなす場合）で実装する構成と比較して、制御回路基板３０における板面上（半導体スイッチの実装面側）のスペースを有効に利用できる。その結果、制御回路基板３０の面積を小さくすることが可能となる。
【００３８】
制御回路基板３０における一方の周端部には、電力回路基板１５側に延びる接続ピン２３が複数本設けられている。接続ピン２３の一端部は、制御回路基板３０を貫通した状態で制御回路基板３０と接続されている。また、接続ピン２３は、スイッチホルダー２１を貫通しており、スイッチホルダー２１によって保持されている。接続ピン２３の他端部は、電力回路基板１５を貫通した状態で電力回路基板１５と接続されている。これにより、接続ピン２３を介して、電力回路基板１５の導電路と制御回路基板３０の導電路が電気的に接続される構成となっている。なお、このような接続ピン２３は、例えば、電気接続箱１０に接続される外部制御装置（図示せず）から、電力回路基板１５の導電路を介して、制御回路基板３０（ひいては制御部２２）に、半導体スイッチ４０を制御する信号を送信可能とするためのものである。
【００３９】
（製造工程）
続いて、本実施形態に係る電気接続箱１０の製造工程の一例について説明する。まず、制御回路基板３０において、表面３０Ａに制御部２２を実装し、裏面３０Ｂに半導体スイッチ４０の各制御端子４１を接続する。また、接続ピン２３を制御回路基板３０に貫通させた状態で制御回路基板３０に接続する。次に、スイッチホルダー２１を制御回路基板３０にネジ（不図示）などで取り付け、半導体スイッチ４０及び接続ピン２３を保持する。これにより、本実施形態のスイッチングモジュール２０が完成する（図２の状態）。
【００４０】
なお、スイッチングモジュール２０の製造工程は、上述した手順に限定されず適宜変更可能である。例えば、以下のような手順でスイッチングモジュール２０を製造してもよい。
【００４１】
まず、制御回路基板３０に取り付けられる前の状態のスイッチホルダー２１において、スイッチホルダー２１に形成された挿入孔（不図示）に各半導体スイッチ４０及び接続ピン２３をそれぞれ挿入する。
【００４２】
次に、スイッチホルダー２１を制御回路基板３０にネジなどで取り付ける（位置決めを行う）。その後、半導体スイッチ４０の各制御端子４１及び、接続ピン２３を、リフロー半田付けなどによって、制御回路基板３０に接続する。このような手順によっても、本実施形態のスイッチングモジュール２０を製造することができる。
【００４３】
次に、電力回路基板１５に対して、スイッチングモジュール２０、コネクタ１６、機械式リレー１７、ヒューズブロック１８を実装する。これにより、本実施形態の回路構成体１４が完成する。スイッチングモジュール２０の実装について、詳しく説明すると、各半導体スイッチ４０の電力端子（ドレイン端子４２、ソース端子４３）及び接続ピン２３を電力回路基板１５に貫通させた状態で電力回路基板１５の導電路に接続する。これにより、制御回路基板３０が電力回路基板１５と対向した状態でスイッチングモジュール２０が電力回路基板１５に実装される。
【００４４】
続いて、回路構成体１４に対して、下方からロアケース１２を組み付ける。続いて、上方からアッパーケース１３を組み付ける。これにより、ケース１１が形成されると同時に、ケース１１内に回路構成体１４を収容された状態となり、電気接続箱１０が完成する。なお、電気接続箱１０の製造工程は、上述した手順に限定されず適宜変更可能である。
【００４５】
(作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態のスイッチングモジュール２０においては、半導体スイッチ４０の一端部には、制御回路基板３０に接続された制御端子４１が設けられるとともに、半導体スイッチ４０の一端部とは反対側の端部には、電力回路基板１５に接続可能な電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）が設けられている。
【００４６】
これにより、電力端子を電力回路基板１５に接続することで、電力回路基板１５に流れる電流の通電又は断電を実行可能となる。このような構成とすれば、制御回路基板３０と半導体スイッチ４０とを電気的に接続する接続部材（接続ピンなど）を備えることなく、制御回路基板３０による半導体スイッチ４０の駆動制御が可能となる。これにより、接続部材を実装するためのスペースを削減できる結果、制御回路基板３０の面積を小さくでき、スイッチングモジュール２０、ひいてはスイッチングモジュール２０を備えた回路構成体１４及び電気接続箱１０を小型化できる。
【００４７】
また、半導体スイッチ４０を電力回路基板１５に実装した構成では、電力回路基板１５上に、接続部材（制御回路基板３０と電力回路基板１５とを接続）と半導体スイッチ４０とを電気的に接続するための導電路を形成する必要があった。本実施形態では、このような導電路を形成する必要がないから、電力回路基板１５の面積を小さくでき、回路構成体１４をより一層小型できる。
【００４８】
さらに、本実施形態においては、制御端子４１と電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）とは、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられている構成とした。このようにすれば、制御端子４１と電力端子とが、例えば、制御回路基板３０の板面に対して平行となる方向（図３の左右方向）に沿って設けられている構成と比較して、制御回路基板３０における板面上（半導体スイッチ４０の実装面側）のスペースを有効に利用できる。その結果、制御回路基板３０の面積を一層小さくすることが可能となる。
【００４９】
また、制御回路基板３０における表面３０Ａ（制御端子４１が接続された面と反対側の面）には、半導体スイッチ４０の駆動を制御する制御部２２が実装されている。このような構成とすれば、制御回路基板３０の片面に制御部２２及び制御端子４１を設ける構成と比べて、制御回路基板３０の面積を小さくすることができ、スイッチングモジュール２０を一層小型化できる。
【００５０】
また、制御回路基板３０には、複数の半導体スイッチ４０が実装されている。このような構成とすれば、電力回路基板１５上における複数の電流経路の電流の通電又は断電を実行可能となる。さらに、本実施形態においては、上述したように制御端子４１と電力端子とが、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して実質的に垂直となる方向に設けられているから、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して平行に配されている構成と比較して、各半導体スイッチ４０同士をより接近させて配列することができる。
【００５１】
また、従来の構成（半導体スイッチを電力回路基板に実装した構成）において、半導体スイッチ４０が複数個実装されている場合は、制御回路基板３０と各半導体スイッチ４０とを電気的に接続するため、複数（少なくとも半導体スイッチ４０と同数）の接続部材が必要となる。さらに、複数の接続部材を備えている場合は、各接続部材の接触を防止するために、各接続部材の間隔を確保する必要がある。このため、接続部材を実装するためのスペースをより多く確保する必要がある。この点、本実施形態においては、半導体スイッチ４０と制御回路基板３０とを接続する接続部材自体を廃止できるため、複数の半導体スイッチを備えた構成において、より多くの実装スペースを削減できる。
【００５２】
また、複数の半導体スイッチ４０が、制御回路基板３０上において列をなして実装されている。このようにすれば、各半導体スイッチ４０をより接近させて配置でき、実装密度を高くできるため、制御回路基板３０の面積を一層小さくすることができる。
【００５３】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図４ないし図６によって説明する。本実施形態の電気接続箱１１０は、上記実施形態と同様にロアケース１１２と、ロアケース１２に上方から組み付けられるアッパーケース１１３から構成されるケース１１１内に回路構成体１１４が収容されてなる。本実施形態においては、回路構成体１１４の構成、特にスイッチングモジュール１２０の構成が上記実施形態と相違する。なお、上記実施形態と同様の構造、作用及び効果については重複する説明は省略する。
【００５４】
回路構成体１１４は、図５に示すように、電力回路基板１１５と、電力回路基板１１５に実装された各種電子部品（コネクタ１６、機械式リレー１７、スイッチングモジュール１２０、ヒューズブロック（図示せず））とを備えている。
【００５５】
図５に示すように、スイッチングモジュール１２０においては、制御回路基板１３０に２個の半導体スイッチ１４０が各々対向する形で実装されている（図６も参照）。半導体スイッチ１４０は、図４に示すように、バスバー１１８上に配列された複数（本実施形態では５個）の半導体ベアチップ１４６を合成樹脂材（ハウジング１４５）によりモールド成形したものである。また、２つの半導体スイッチ１４０は、バスバー１１９によって電気的に接続されている。なお、図４においては、手前側の半導体スイッチ１４０を図示省略してある。
【００５６】
バスバー１１８は、制御回路基板１３０の板面１３０Ｄと平行をなす方向に長い板状をなしている。また、半導体スイッチ１４０のうち、一方の半導体スイッチ１４０において、バスバー１１８の一端部は、コネクタ１１６を貫通する形でコネクタ１１６内に配されており、入力端子１１８Ａとされる。
【００５７】
各半導体ベアチップ１４６はバスバー１１８の延設方向（図４では左右方向）に沿って配列されている。また、各半導体ベアチップ１４６の底面は、バスバー１１８に対してダイボンドされている。
【００５８】
図４及び図６に示すように、ハウジング１４５の上面１４５Ａ（半導体スイッチ１４０の一端部）からは、３本の制御端子１４１（例えばゲート端子、過電流検知用端子、過温度検知用端子の３本）が、制御回路基板１３０側へ突出する形で設けられている。各制御端子１４１は、制御回路基板１３０の裏面１３０Ｂ（図４における下面）上の導電路に、リフローハンダ付け等の公知の手法により接続されている。また、半導体ベアチップ１４６と各制御端子１４１とは、それぞれワイヤーボンディング１４７により接続されている。
【００５９】
ハウジング１４５の下面１４５Ｂ（半導体スイッチの一端部とは反対側の端部）からは、板状をなす出力端子１４２（電力端子）が電力回路基板１１５側へ突出する形で設けられている。出力端子１４２は、電力回路基板１１５に形成されたスルーホール１１５Ａを貫通した状態で電力回路基板１１５と接続されている。半導体ベアチップ１４６と出力端子１４２とは、それぞれ２本のワイヤーボンディング１４７により接続されている。これにより、比較的に大きな出力電流が通電された場合でも、半導体ベアチップ１４６と出力端子１４２との間の電気抵抗を低減させることができる。
【００６０】
そして、各制御端子１４１と出力端子１４２とは、制御回路基板１３０の板面１３０Ｄ（延設面、言い換えると表面又は裏面）に対して実質的に垂直となる方向（図５の上下方向）に沿って設けられている。このようにすれば、上記実施形態と同様、制御端子１４１と出力端子１４２とが、例えば、制御回路基板１３０の板面に対して平行となる方向（図４の左右方向）に沿って設けられている構成と比較して、制御回路基板１３０における板面上（半導体スイッチ１４０の実装面側）のスペースを有効に利用できる。その結果、制御回路基板１３０の面積を一層小さくすることが可能となる。
【００６１】
本実施形態においては、複数の半導体ベアチップ１４６を備えることで、電力回路基板１１５上に形成された複数の電流経路における電流の通電又は断電を実行できる。また、複数の半導体ベアチップ１４６を合成樹脂によりモールドする構成とすれば、一つの半導体ベアチップ１４６を合成樹脂によりモールドしてなる半導体スイッチを複数個備えた構成と比べて、各半導体ベアチップ１４６をより接近させて配することができ、半導体スイッチ１４０自体を小型化することが容易となる。
【００６２】
また、複数の半導体ベアチップ１４６をモールドして半導体スイッチ１４０を形成すれば、上記実施形態１の半導体スイッチ４０と比較して、電力回路基板１１５に接続される端子（出力端子１４２）の数が多くなる結果、実装時の安定性が高くなる。これにより、半導体スイッチ１４０を保持するための専用部材（スイッチホルダーなど）を廃止することもでき、部品に係るコストを低減することができる。
【００６３】
＜他の実施形態＞
本発明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発明の技術的範囲に含まれる。
【００６４】
（１）上記実施形態のように、半導体スイッチに電力端子及び制御端子が複数本設けられている構成の場合は、複数本の電力端子及び制御端子のうち、少なくとも一本の電力端子と一本の制御端子とが、制御回路基板の板面に対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられていればよい。
【００６５】
（２）上記実施形態１では、半導体スイッチ４０に３本の制御端子４１が設けられている構成を例示したが、これに限定されない。例えば、半導体スイッチ４０に制御端子４１が一本のみ（例えばゲート端子のみ）設けられていてもよい。
【００６６】
（３）上記実施形態２では、５個の半導体ベアチップ１４６をモールドすることで、半導体スイッチ１４０を形成したが、これに限定されない。半導体ベアチップ１４６の個数は適宜変更可能である。
【００６７】
（４）上記実施形態においては、制御部２２と半導体スイッチ４０とは制御回路基板３０における異なる面に、それぞれ組み付けられる構成としたが、これに限定されず、制御部２２と半導体スイッチ４０とが制御回路基板３０の同一の面に組み付けられる構成としてもよい。
【００６８】
（５）上記実施形態においては、制御端子４１と電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）とは、それぞれ図３の上方又は下方に突出する形状をなす構成としたが、この形状に限定されない。制御端子４１と電力端子とは、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して垂直となる方向に沿って設けられていればよく、形状及び突出方向は適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０，１１０…電気接続箱
１１，１１１…ケース
１４，１１４…回路構成体
１５，１１５…電力回路基板
２０，１２０…スイッチングモジュール
２２…制御部
３０，１３０…制御回路基板
３０Ａ…制御回路基板の表面（制御回路基板における制御端子が接続された面と反対側の面）
３０Ｄ，１３０Ｄ…制御回路基板の板面
４０，１４０…半導体スイッチ
４１，１４１…制御端子
４２…ドレイン端子（電力端子）
４３…ソース端子（電力端子）
４５Ａ，１４５Ａ…ハウジングの上面（半導体スイッチの一端部）
４５Ｂ，１４５Ｂ…ハウジングの下面（半導体スイッチの一端部とは反対側の端部）
１１８…バスバー
１４２…出力端子（電力端子）
１４６…半導体ベアチップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチングモジュール、回路構成体、電気接続箱に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等に搭載される電気接続箱としては、ケース内に回路構成体を収容してなるものが知られている（下記特許文献１）。このような回路構成体は、複数のスイッチング素子（リレーや半導体スイッチなど）と、各スイッチング素子の駆動を制御するための制御回路基板とから構成されたスイッチングモジュールを備えており、電源から負荷（車載電装品）へ流れる電流の通電又は断電を実行可能となっている。
【０００３】
特許文献１に記載の電気接続箱においては、複数のスイッチング素子が、電源と負荷とを電気的に接続する電力回路基板（電流分配用回路板）に実装されている。そして、制御回路基板（プリント基板）及び電力回路基板とは積層した状態で配されており、両回路基板同士は、接続部材（接続ピン）によって電気的に接続されている。これにより、制御回路基板から、接続部材を介して、電力回路基板上のスイッチング素子を制御可能な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８７９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電気接続箱の小型化が求められている。しかしながら、上述の構成では、両回路基板において接続部材の実装スペースを確保する必要があるので、回路基板の小型化が困難となる。このため、スイッチングモジュールひいては、これを備えた回路構成体及び電気接続箱の小型化を図ることが困難となっていた。
【０００６】
本発明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、小型化を図ることが可能なスイッチングモジュール、回路構成体及び電気接続箱を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のスイッチングモジュールは、電力回路基板に実装されるスイッチングモジュールであって、前記電力回路基板に流れる電流の通電又は断電を実行する半導体スイッチと、前記半導体スイッチが実装され、前記半導体スイッチの駆動を制御する制御回路基板と、を備え、前記半導体スイッチの一端部には、前記制御回路基板に接続された制御端子が設けられるとともに、前記半導体スイッチの前記一端部とは反対側の端部には、前記電力回路基板に接続可能な電力端子が設けられ、前記制御端子と前記電力端子とは、前記制御回路基板の板面に対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられていることに特徴を有する。
【０００８】
本発明においては、半導体スイッチにおける一端部に制御端子を設け、これを制御回路基板に接続し、半導体スイッチにおける一端部とは反対側の端部に電力端子を設ける構成とした。これにより、電力端子を電力回路基板に接続することで、電力回路基板に流れる電流の通電又は断電を実行可能となる。
【０００９】
従来の構成（半導体スイッチを電力回路基板に実装した構成）においては、制御回路基板から半導体スイッチを制御するために、制御回路基板と半導体スイッチとを電気的に接続する接続部材（接続ピンなど）が必要であった。この点、本発明の構成では、このような接続部材を備えることなく、制御回路基板による半導体スイッチの駆動制御が可能となる。これにより、従来の構成と比較して、接続部材を実装するためのスペースを削減できる結果、制御回路基板の面積を小さくでき、スイッチングモジュールを小型化できる。
【００１０】
さらに、本発明においては、制御端子と電力端子とは、制御回路基板の板面に対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられている構成とした。このようにすれば、制御端子と電力端子とが、例えば、制御回路基板の板面に対して平行となる方向に沿って設けられている構成と比較して、制御回路基板における板面上（半導体スイッチの実装面側）のスペースを有効に利用できる。この結果、制御回路基板の面積を一層小さくすることが可能となる。なお、ここでいう「実質的に垂直」とは、垂直及び実質的に垂直と認めうる形態も含む。
【００１１】
上記構成において、前記制御回路基板における前記制御端子が接続された面と反対側の面には、前記半導体スイッチの駆動を制御する制御部が実装されているものとすることができる。このような構成とすれば、制御回路基板の片面に制御部及び制御端子を設ける構成と比べて、制御回路基板の面積を小さくすることができ、スイッチングモジュールを一層小型化できる。
【００１２】
また、前記制御回路基板には、複数の前記半導体スイッチが実装されているものとすることができる。このような構成とすれば、電力回路基板上の複数の電流経路における電流の通電又は断電を実行可能となる。さらに、本発明においては、制御端子と電力端子とが、制御回路基板の板面に対して実質的に垂直となる方向に設けられているから、制御回路基板の板面に対して平行に配されている構成と比較して、各半導体スイッチ同士をより接近させて配列することができる。
【００１３】
また、従来の構成（半導体スイッチを電力回路基板に実装した構成）において、半導体スイッチが複数個実装されている場合は、制御回路基板と各半導体スイッチとを電気的に接続するために、複数（少なくとも半導体スイッチと同数）の接続部材が必要となる。また、複数の接続部材を備えている場合は、各接続部材同士の接触を防止するために、各接続部材の間隔を確保する必要がある。このため、接続部材を実装するためのスペースがより多く必要となる。この点、本発明においては、接続部材自体を廃止できるため、複数の半導体スイッチを備えた構成において、より多くの実装スペースを削減できる。
【００１４】
また、前記複数の前記半導体スイッチが、前記制御回路基板上において列をなして実装されているものとすることができる。このようにすれば、複数の半導体スイッチの実装密度を高くすることができ、制御回路基板の面積を一層小さくすることができる。
【００１５】
また、前記半導体スイッチは、バスバー上に配列された複数の半導体ベアチップを合成樹脂によりモールドしてなるものとすることができる。複数の半導体ベアチップを備えることで複数の電流経路の電流の通電又は断電を実行できる。また、複数の半導体ベアチップを合成樹脂によりモールドする構成とすれば、一つの半導体ベアチップを合成樹脂によりモールドしてなる半導体スイッチを複数個備えた構成と比べて、各半導体ベアチップをより接近させて配することができ、半導体スイッチ自体を小型化することが容易となる。
【００１６】
次に、上記課題を解決するために、本発明の回路構成体は、上述したスイッチングモジュールと、前記スイッチングモジュールが実装された前記電力回路基板と、を備え、前記制御回路基板と前記電力回路基板とが対向状に配されていることを特徴とする。上述のスイッチングモジュールを備えることで、回路構成体を小型化することが容易となる。
【００１７】
また、従来の構成（半導体スイッチを電力回路基板に実装した構成）では、電力回路基板上に、接続部材（制御回路基板と電力回路基板とを接続）と半導体スイッチとを電気的に接続するための導電路を形成する必要があった。本発明では、このような導電路を形成する必要がないから、電力回路基板の面積を小さくでき、回路構成体をより一層小型できる。
【００１８】
次に、上記課題を解決するために、本発明の電気接続箱は、上述した回路構成体をケースに収容してなることを特徴とする。上述の回路構成体を備えることで、電気接続箱を小型化することが容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、小型化を図ることが可能なスイッチングモジュール、回路構成体及び電気接続箱を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１に係る電気接続箱を示す側断面図。
【図２】スイッチングモジュールを示す斜視図。
【図３】スイッチングモジュールを示す正面図。
【図４】本発明の実施形態２に係る電気接続箱を示す側断面図。
【図５】回路構成体を示す斜視図。
【図６】スイッチングモジュールを示す断面図（図４のＡ−Ａ断面線で切断した図）。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１ないし図３を参照しつつ説明する。本実施形態に係る車載用の電気接続箱１０は、電源（図示せず）と、ランプ、モータ等の車載電装品（図示せず）との間に配設されて、車載電装品へのスイッチングを実行する。本実施形態に係る電気接続箱１０は、合成樹脂製のケース１１と、ケース１１内に収容された回路構成体１４と、を備える。以下の説明では、上下方向については図１及び図３を基準とする。
【００２２】
（ケース１１）
ケース１１は、下側に位置するロアケース１２と、ロアケース１２に上方から組み付けられるアッパーケース１３と、を備える。
【００２３】
（回路構成体１４）
回路構成体１４は、電力回路基板１５と、電力回路基板１５に実装された各種電子部品（コネクタ１６、機械式リレー１７、スイッチングモジュール２０、ヒューズブロック１８）とを備えている。電力回路基板１５の表裏両面には、プリント配線技術により導電路が形成されており、この導電路に各種電子部品が電気的に接続されている。なお、導電路は、電力回路基板１５において、いずれか一方の面のみに形成されていてもよい。
【００２４】
（コネクタ１６）
コネクタ１６は合成樹脂製であって、電力回路基板１５における一端側（図１において紙面貫通方向奥側）に複数個（本実施形態では２個）実装されている。各コネクタ１６は、ケース１１の側壁に形成された開口部（図示せず）内に配設されている。コネクタ１６には、金属板材、又は金属棒材からなる複数のコネクタ端子１６Ａが配設されている。
【００２５】
コネクタ端子１６Ａの一端部は、コネクタ１６内に配設されて、図示しない相手側コネクタと嵌合可能になっている。コネクタ端子１６Ａの他端部は、コネクタ１６を貫通してケース１１内に突出しており、電力回路基板１５側に直角に曲げ加工されて、電力回路基板１５を貫通した状態で電力回路基板１５と接続されている。
【００２６】
（機械式リレー１７）
機械式リレー１７は、電力回路基板１５に複数個実装されている。機械式リレー１７の下面からはリード端子１７Ａが下方に突出されている。このリード端子１７Ａは電力回路基板１５を上下方向に貫通した状態で導電路と電気的に接続されている。
【００２７】
（ヒューズブロック１８）
ヒューズブロック１８は、合成樹脂製であって、ケース１１の側壁１１Ａ（図１において左側）に形成された開口部１１Ｂ内に装着されている。ヒューズブロック１８には、図１における左方に開口されたヒューズ装着部１８Ａが複数箇所形成されている。ヒューズ装着部１８Ａには、ヒューズ（図示せず）が装着可能となっている。
【００２８】
各ヒューズ装着部１８Ａの奥壁には、バスバー１８Ｂが貫通される形で配されている。バスバー１８Ｂは、ケース１１内側に突出しており、電力回路基板１５側に直角に曲げ加工されて、電力回路基板１５を貫通した状態で電力回路基板１５と接続されている。
【００２９】
（スイッチングモジュール２０）
図２ないし図３に示すように、スイッチングモジュール２０は、制御回路基板３０と、制御回路基板３０上に実装された複数の半導体スイッチ４０と、を備えている。制御回路基板３０は、平板状をなし、その表裏両面には、プリント配線技術により導電路がそれぞれ形成されている。また、図１に示すように、電力回路基板１５にスイッチングモジュール２０を実装した状態では、制御回路基板３０と電力回路基板１５とが対向状に配される。
【００３０】
図３における制御回路基板３０の表面３０Ａ（制御回路基板における制御端子が接続された面と反対側の面、図３における上面）には、半導体スイッチ４０の駆動（オン／オフ）を制御する制御部２２が実装されている。本実施形態においては、制御部２２はマイコンとされる。なお、制御部２２はマイコンに限定されず、制御回路基板３０に形成された回路によって構成されてもよい。
【００３１】
半導体スイッチ４０は、主に電力回路基板１５に流れる電流の通電又は断電を実行するもので、図２に示すように、複数の半導体スイッチ４０が、制御回路基板３０上に列状をなして実装されている。各半導体スイッチ４０は、制御回路基板３０に固定されたスイッチホルダー２１によって保持されている。なお、半導体スイッチ４０の個数や配列の仕方は適宜変更可能であり、例えば、半導体スイッチ４０を一つのみ実装している構成であってもよい。
【００３２】
図３に示すように、半導体スイッチ４０は、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴなどを含む半導体ベアチップ（図示せず）と、複数（本実施形態では３本）の制御端子４１と、半導体ベアチップと接続されるドレイン端子４２（電力端子）及びソース端子４３（電力端子）とが、合成樹脂材（直方体形状をなすハウジング４５）でモールドされたものである。また、半導体スイッチ４０は、図示しない過電流検知回路及び過温度検知回路を備えている。
【００３３】
３本の制御端子４１のうち、１本は半導体ベアチップと電気的に接続されるゲート端子とされ、残りの２本は、センサ（図示せず）と接続される検知用端子とされる。このような検知用端子としては、過電流検知回路と電気的に接続される過電流検知用端子や、過温度検知回路と電気的に接続される過温度検知用端子などを例示することができる。
【００３４】
各制御端子４１は、ハウジング４５の上面４５Ａ（半導体スイッチ４０の一端部）から、制御回路基板３０側（図３の上方）へ突出する形で設けられている。各制御端子４１の先端部は、制御回路基板３０の板面３０Ｄ（延設面、ひいては裏面３０Ｂ）に沿う形で直角に曲げられており、制御回路基板３０の裏面３０Ｂ（図３における下面）上の導電路に、リフローハンダ付け等の公知の手法により接続されている。これにより、各制御端子４１と制御部２２とが電気的に接続される構成となっている。
【００３５】
ドレイン端子４２及びソース端子４３は、ハウジング４５の下面４５Ｂ（半導体スイッチの一端部とは反対側の端部）から、電力回路基板１５側（図３の下方）へ突出する形で設けられており、電力回路基板１５を貫通した状態で電力回路基板１５と接続されている。そして、制御端子４１と電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）とは、制御回路基板３０の板面３０Ｄ（つまり、表面３０Ａ又は裏面３０Ｂ）に対して垂直となる方向（直交する方向、図３の上下方向）に沿って、それぞれ設けられている。なお、制御端子４１と電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）とは、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して、垂直でなくてもよく、実質的に垂直となる方向に沿っていてもよい。
【００３６】
また、図３に示すように、制御端子４１は、図３の上方に突出する形状をなし、電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）は、図３の下方に突出する形状をなしている。言い換えると、制御端子４１と電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）とは、突出方向が互いに反対側を向いており、各突出方向がそれぞれ制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して垂直となる形で配されている。
【００３７】
図３に示すように、半導体スイッチ４０のハウジング４５は、図３の上下方向に長い形状をなしている。言い換えると、半導体スイッチ４０は、縦置き状態（図３の左右方向の寸法よりも上下方向の寸法が長い状態）で制御回路基板３０に実装されている。これにより、横置き状態（ハウジング４５が左右方向に長い形状をなす場合）で実装する構成と比較して、制御回路基板３０における板面上（半導体スイッチの実装面側）のスペースを有効に利用できる。その結果、制御回路基板３０の面積を小さくすることが可能となる。
【００３８】
制御回路基板３０における一方の周端部には、電力回路基板１５側に延びる接続ピン２３が複数本設けられている。接続ピン２３の一端部は、制御回路基板３０を貫通した状態で制御回路基板３０と接続されている。また、接続ピン２３は、スイッチホルダー２１を貫通しており、スイッチホルダー２１によって保持されている。接続ピン２３の他端部は、電力回路基板１５を貫通した状態で電力回路基板１５と接続されている。これにより、接続ピン２３を介して、電力回路基板１５の導電路と制御回路基板３０の導電路が電気的に接続される構成となっている。なお、このような接続ピン２３は、例えば、電気接続箱１０に接続される外部制御装置（図示せず）から、電力回路基板１５の導電路を介して、制御回路基板３０（ひいては制御部２２）に、半導体スイッチ４０を制御する信号を送信可能とするためのものである。
【００３９】
（製造工程）
続いて、本実施形態に係る電気接続箱１０の製造工程の一例について説明する。まず、制御回路基板３０において、表面３０Ａに制御部２２を実装し、裏面３０Ｂに半導体スイッチ４０の各制御端子４１を接続する。また、接続ピン２３を制御回路基板３０に貫通させた状態で制御回路基板３０に接続する。次に、スイッチホルダー２１を制御回路基板３０にネジ（不図示）などで取り付け、半導体スイッチ４０及び接続ピン２３を保持する。これにより、本実施形態のスイッチングモジュール２０が完成する（図２の状態）。
【００４０】
なお、スイッチングモジュール２０の製造工程は、上述した手順に限定されず適宜変更可能である。例えば、以下のような手順でスイッチングモジュール２０を製造してもよい。
【００４１】
まず、制御回路基板３０に取り付けられる前の状態のスイッチホルダー２１において、スイッチホルダー２１に形成された挿入孔（不図示）に各半導体スイッチ４０及び接続ピン２３をそれぞれ挿入する。
【００４２】
次に、スイッチホルダー２１を制御回路基板３０にネジなどで取り付ける（位置決めを行う）。その後、半導体スイッチ４０の各制御端子４１及び、接続ピン２３を、リフロー半田付けなどによって、制御回路基板３０に接続する。このような手順によっても、本実施形態のスイッチングモジュール２０を製造することができる。
【００４３】
次に、電力回路基板１５に対して、スイッチングモジュール２０、コネクタ１６、機械式リレー１７、ヒューズブロック１８を実装する。これにより、本実施形態の回路構成体１４が完成する。スイッチングモジュール２０の実装について、詳しく説明すると、各半導体スイッチ４０の電力端子（ドレイン端子４２、ソース端子４３）及び接続ピン２３を電力回路基板１５に貫通させた状態で電力回路基板１５の導電路に接続する。これにより、制御回路基板３０が電力回路基板１５と対向した状態でスイッチングモジュール２０が電力回路基板１５に実装される。
【００４４】
続いて、回路構成体１４に対して、下方からロアケース１２を組み付ける。続いて、上方からアッパーケース１３を組み付ける。これにより、ケース１１が形成されると同時に、ケース１１内に回路構成体１４を収容された状態となり、電気接続箱１０が完成する。なお、電気接続箱１０の製造工程は、上述した手順に限定されず適宜変更可能である。
【００４５】
(作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態のスイッチングモジュール２０においては、半導体スイッチ４０の一端部には、制御回路基板３０に接続された制御端子４１が設けられるとともに、半導体スイッチ４０の一端部とは反対側の端部には、電力回路基板１５に接続可能な電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）が設けられている。
【００４６】
これにより、電力端子を電力回路基板１５に接続することで、電力回路基板１５に流れる電流の通電又は断電を実行可能となる。このような構成とすれば、制御回路基板３０と半導体スイッチ４０とを電気的に接続する接続部材（接続ピンなど）を備えることなく、制御回路基板３０による半導体スイッチ４０の駆動制御が可能となる。これにより、接続部材を実装するためのスペースを削減できる結果、制御回路基板３０の面積を小さくでき、スイッチングモジュール２０、ひいてはスイッチングモジュール２０を備えた回路構成体１４及び電気接続箱１０を小型化できる。
【００４７】
また、半導体スイッチ４０を電力回路基板１５に実装した構成では、電力回路基板１５上に、接続部材（制御回路基板３０と電力回路基板１５とを接続）と半導体スイッチ４０とを電気的に接続するための導電路を形成する必要があった。本実施形態では、このような導電路を形成する必要がないから、電力回路基板１５の面積を小さくでき、回路構成体１４をより一層小型できる。
【００４８】
さらに、本実施形態においては、制御端子４１と電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）とは、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられている構成とした。このようにすれば、制御端子４１と電力端子とが、例えば、制御回路基板３０の板面に対して平行となる方向（図３の左右方向）に沿って設けられている構成と比較して、制御回路基板３０における板面上（半導体スイッチ４０の実装面側）のスペースを有効に利用できる。その結果、制御回路基板３０の面積を一層小さくすることが可能となる。
【００４９】
また、制御回路基板３０における表面３０Ａ（制御端子４１が接続された面と反対側の面）には、半導体スイッチ４０の駆動を制御する制御部２２が実装されている。このような構成とすれば、制御回路基板３０の片面に制御部２２及び制御端子４１を設ける構成と比べて、制御回路基板３０の面積を小さくすることができ、スイッチングモジュール２０を一層小型化できる。
【００５０】
また、制御回路基板３０には、複数の半導体スイッチ４０が実装されている。このような構成とすれば、電力回路基板１５上における複数の電流経路の電流の通電又は断電を実行可能となる。さらに、本実施形態においては、上述したように制御端子４１と電力端子とが、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して実質的に垂直となる方向に設けられているから、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して平行に配されている構成と比較して、各半導体スイッチ４０同士をより接近させて配列することができる。
【００５１】
また、従来の構成（半導体スイッチを電力回路基板に実装した構成）において、半導体スイッチ４０が複数個実装されている場合は、制御回路基板３０と各半導体スイッチ４０とを電気的に接続するため、複数（少なくとも半導体スイッチ４０と同数）の接続部材が必要となる。さらに、複数の接続部材を備えている場合は、各接続部材の接触を防止するために、各接続部材の間隔を確保する必要がある。このため、接続部材を実装するためのスペースをより多く確保する必要がある。この点、本実施形態においては、半導体スイッチ４０と制御回路基板３０とを接続する接続部材自体を廃止できるため、複数の半導体スイッチを備えた構成において、より多くの実装スペースを削減できる。
【００５２】
また、複数の半導体スイッチ４０が、制御回路基板３０上において列をなして実装されている。このようにすれば、各半導体スイッチ４０をより接近させて配置でき、実装密度を高くできるため、制御回路基板３０の面積を一層小さくすることができる。
【００５３】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図４ないし図６によって説明する。本実施形態の電気接続箱１１０は、上記実施形態と同様にロアケース１１２と、ロアケース１２に上方から組み付けられるアッパーケース１１３から構成されるケース１１１内に回路構成体１１４が収容されてなる。本実施形態においては、回路構成体１１４の構成、特にスイッチングモジュール１２０の構成が上記実施形態と相違する。なお、上記実施形態と同様の構造、作用及び効果については重複する説明は省略する。
【００５４】
回路構成体１１４は、図５に示すように、電力回路基板１１５と、電力回路基板１１５に実装された各種電子部品（コネクタ１６、機械式リレー１７、スイッチングモジュール１２０、ヒューズブロック（図示せず））とを備えている。
【００５５】
図５に示すように、スイッチングモジュール１２０においては、制御回路基板１３０に２個の半導体スイッチ１４０が各々対向する形で実装されている（図６も参照）。半導体スイッチ１４０は、図４に示すように、バスバー１１８上に配列された複数（本実施形態では５個）の半導体ベアチップ１４６を合成樹脂材（ハウジング１４５）によりモールド成形したものである。また、２つの半導体スイッチ１４０は、バスバー１１９によって電気的に接続されている。なお、図４においては、手前側の半導体スイッチ１４０を図示省略してある。
【００５６】
バスバー１１８は、制御回路基板１３０の板面１３０Ｄと平行をなす方向に長い板状をなしている。また、半導体スイッチ１４０のうち、一方の半導体スイッチ１４０において、バスバー１１８の一端部は、コネクタ１１６を貫通する形でコネクタ１１６内に配されており、入力端子１１８Ａとされる。
【００５７】
各半導体ベアチップ１４６はバスバー１１８の延設方向（図４では左右方向）に沿って配列されている。また、各半導体ベアチップ１４６の底面は、バスバー１１８に対してダイボンドされている。
【００５８】
図４及び図６に示すように、ハウジング１４５の上面１４５Ａ（半導体スイッチ１４０の一端部）からは、３本の制御端子１４１（例えばゲート端子、過電流検知用端子、過温度検知用端子の３本）が、制御回路基板１３０側へ突出する形で設けられている。各制御端子１４１は、制御回路基板１３０の裏面１３０Ｂ（図４における下面）上の導電路に、リフローハンダ付け等の公知の手法により接続されている。また、半導体ベアチップ１４６と各制御端子１４１とは、それぞれワイヤーボンディング１４７により接続されている。
【００５９】
ハウジング１４５の下面１４５Ｂ（半導体スイッチの一端部とは反対側の端部）からは、板状をなす出力端子１４２（電力端子）が電力回路基板１１５側へ突出する形で設けられている。出力端子１４２は、電力回路基板１１５に形成されたスルーホール１１５Ａを貫通した状態で電力回路基板１１５と接続されている。半導体ベアチップ１４６と出力端子１４２とは、それぞれ２本のワイヤーボンディング１４７により接続されている。これにより、比較的に大きな出力電流が通電された場合でも、半導体ベアチップ１４６と出力端子１４２との間の電気抵抗を低減させることができる。
【００６０】
そして、各制御端子１４１と出力端子１４２とは、制御回路基板１３０の板面１３０Ｄ（延設面、言い換えると表面又は裏面）に対して実質的に垂直となる方向（図５の上下方向）に沿って設けられている。このようにすれば、上記実施形態と同様、制御端子１４１と出力端子１４２とが、例えば、制御回路基板１３０の板面に対して平行となる方向（図４の左右方向）に沿って設けられている構成と比較して、制御回路基板１３０における板面上（半導体スイッチ１４０の実装面側）のスペースを有効に利用できる。その結果、制御回路基板１３０の面積を一層小さくすることが可能となる。
【００６１】
本実施形態においては、複数の半導体ベアチップ１４６を備えることで、電力回路基板１１５上に形成された複数の電流経路における電流の通電又は断電を実行できる。また、複数の半導体ベアチップ１４６を合成樹脂によりモールドする構成とすれば、一つの半導体ベアチップ１４６を合成樹脂によりモールドしてなる半導体スイッチを複数個備えた構成と比べて、各半導体ベアチップ１４６をより接近させて配することができ、半導体スイッチ１４０自体を小型化することが容易となる。
【００６２】
また、複数の半導体ベアチップ１４６をモールドして半導体スイッチ１４０を形成すれば、上記実施形態１の半導体スイッチ４０と比較して、電力回路基板１１５に接続される端子（出力端子１４２）の数が多くなる結果、実装時の安定性が高くなる。これにより、半導体スイッチ１４０を保持するための専用部材（スイッチホルダーなど）を廃止することもでき、部品に係るコストを低減することができる。
【００６３】
＜他の実施形態＞
本発明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発明の技術的範囲に含まれる。
【００６４】
（１）上記実施形態のように、半導体スイッチに電力端子及び制御端子が複数本設けられている構成の場合は、複数本の電力端子及び制御端子のうち、少なくとも一本の電力端子と一本の制御端子とが、制御回路基板の板面に対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられていればよい。
【００６５】
（２）上記実施形態１では、半導体スイッチ４０に３本の制御端子４１が設けられている構成を例示したが、これに限定されない。例えば、半導体スイッチ４０に制御端子４１が一本のみ（例えばゲート端子のみ）設けられていてもよい。
【００６６】
（３）上記実施形態２では、５個の半導体ベアチップ１４６をモールドすることで、半導体スイッチ１４０を形成したが、これに限定されない。半導体ベアチップ１４６の個数は適宜変更可能である。
【００６７】
（４）上記実施形態においては、制御部２２と半導体スイッチ４０とは制御回路基板３０における異なる面に、それぞれ組み付けられる構成としたが、これに限定されず、制御部２２と半導体スイッチ４０とが制御回路基板３０の同一の面に組み付けられる構成としてもよい。
【００６８】
（５）上記実施形態においては、制御端子４１と電力端子（ドレイン端子４２又はソース端子４３）とは、それぞれ図３の上方又は下方に突出する形状をなす構成としたが、この形状に限定されない。制御端子４１と電力端子とは、制御回路基板３０の板面３０Ｄに対して垂直となる方向に沿って設けられていればよく、形状及び突出方向は適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０，１１０…電気接続箱
１１，１１１…ケース
１４，１１４…回路構成体
１５，１１５…電力回路基板
２０，１２０…スイッチングモジュール
２２…制御部
３０，１３０…制御回路基板
３０Ａ…制御回路基板の表面（制御回路基板における制御端子が接続された面と反対側の面）
３０Ｄ，１３０Ｄ…制御回路基板の板面
４０，１４０…半導体スイッチ
４１，１４１…制御端子
４２…ドレイン端子（電力端子）
４３…ソース端子（電力端子）
４５Ａ，１４５Ａ…ハウジングの上面（半導体スイッチの一端部）
４５Ｂ，１４５Ｂ…ハウジングの下面（半導体スイッチの一端部とは反対側の端部）
１１８…バスバー
１４２…出力端子（電力端子）
１４６…半導体ベアチップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力回路基板に実装されるスイッチングモジュールであって、
前記電力回路基板に流れる電流の通電又は断電を実行する半導体スイッチと、
前記半導体スイッチが実装され、前記半導体スイッチの駆動を制御する制御回路基板と、を備え、
前記半導体スイッチの一端部には、前記制御回路基板に接続された制御端子が設けられるとともに、前記半導体スイッチの前記一端部とは反対側の端部には、前記電力回路基板に接続可能な電力端子が設けられ、
前記制御端子と前記電力端子とは、前記制御回路基板の板面に対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられていることを特徴とするスイッチングモジュール。
【請求項２】
前記制御回路基板における前記制御端子が接続された面と反対側の面には、前記半導体スイッチの駆動を制御する制御部が実装されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングモジュール。
【請求項３】
前記制御回路基板には、複数の前記半導体スイッチが実装されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスイッチングモジュール。
【請求項４】
前記複数の前記半導体スイッチが、前記制御回路基板上において列をなして実装されていることを特徴とする請求項３に記載のスイッチングモジュール。
【請求項５】
前記半導体スイッチは、バスバー上に配列された複数の半導体ベアチップを合成樹脂によりモールドしてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のスイッチングモジュール。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のスイッチングモジュールと、
前記スイッチングモジュールが実装された前記電力回路基板と、を備え、
前記制御回路基板と前記電力回路基板とが対向状に配されていることを特徴とする回路構成体。
【請求項７】
請求項６に記載の回路構成体をケースに収容してなることを特徴とする電気接続箱。
【請求項１】
電力回路基板に実装されるスイッチングモジュールであって、
前記電力回路基板に流れる電流の通電又は断電を実行する半導体スイッチと、
前記半導体スイッチが実装され、前記半導体スイッチの駆動を制御する制御回路基板と、を備え、
前記半導体スイッチの一端部には、前記制御回路基板に接続された制御端子が設けられるとともに、前記半導体スイッチの前記一端部とは反対側の端部には、前記電力回路基板に接続可能な電力端子が設けられ、
前記制御端子と前記電力端子とは、前記制御回路基板の板面に対して実質的に垂直となる方向に沿って設けられていることを特徴とするスイッチングモジュール。
【請求項２】
前記制御回路基板における前記制御端子が接続された面と反対側の面には、前記半導体スイッチの駆動を制御する制御部が実装されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングモジュール。
【請求項３】
前記制御回路基板には、複数の前記半導体スイッチが実装されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスイッチングモジュール。
【請求項４】
前記複数の前記半導体スイッチが、前記制御回路基板上において列をなして実装されていることを特徴とする請求項３に記載のスイッチングモジュール。
【請求項５】
前記半導体スイッチは、バスバー上に配列された複数の半導体ベアチップを合成樹脂によりモールドしてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のスイッチングモジュール。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のスイッチングモジュールと、
前記スイッチングモジュールが実装された前記電力回路基板と、を備え、
前記制御回路基板と前記電力回路基板とが対向状に配されていることを特徴とする回路構成体。
【請求項７】
請求項６に記載の回路構成体をケースに収容してなることを特徴とする電気接続箱。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２７２８６（Ｐ２０１３−２７２８６Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３２７０（Ｐ２０１１−１６３２７０）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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