説明

回路構成体及び電気接続箱

【課題】生産コストを抑えて、接着剤を使用することなく回路基板と電力導通板とを固着させることが可能な回路構成体及び電気接続箱を提供する。
【解決手段】回路構成体20は、電子部品11が実装された回路基板22と、回路基板22の電子部品11実装面とは反対側の面に重ねられた金属製の電力導通板30と、回路基板22と電力導通板30とを貫通する複数の樹脂充填孔27と、回路基板22の電子部品11実装面のうち、樹脂充填孔27の孔縁部28を除いた部分に形成されるソルダーレジスト層45と、各樹脂充填孔27の内部に充填される複数の樹脂連結部50と、を備え、樹脂連結部50は、電子部品11実装面における樹脂充填孔27の孔縁部28に係止する第一係止部52と、電力導通板30のうち回路基板22とは反対側の面における樹脂充填孔27の孔縁部27Bに係止する第二係止部53とを備えてなる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回路基板と電力導通板とを重ね合わせてなる回路構成体及び電気接続箱に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電子部品が実装される回路基板と、回路基板上の電子部品と電気的に接続される電力導通板と、が貼り合わされてなる回路構成体が知られており、その貼り合わせには、接着剤等が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第4002427号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、接着剤等の部材を用いて回路基板と電力導通板を貼り合わせる場合には、接着剤等の部材が必要なだけでなく、回路基板と電力導通板とを押し付けるためのプレス機等の機材が必要となる。また、生産ラインでは、接着剤等の塗布工程や、プレス機によるプレス工程、接着剤を乾燥して固化させる乾燥工程が必要となり、これら複数の工程に時間がかかっていた。また、接着剤を使用したことによる環境温度が変化した際の基板/接着剤/電力導通板の線膨張係数差から生じる基板の変形など、品質保証も難しくなっていた。
【0005】
そのため、接着のために必要な部材や機材を減らしてコストを削減したいという要請や、生産ラインの工程数を減らして生産時間を短縮し、コストを削減したいという要請、環境温度の変化に強い製品構造にしたいという要請などがあった。
【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、生産コストを抑えて、接着剤を使用することなく回路基板と電力導通板とを固着させ、環境温度の変化に強い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】
本発明に係る回路構成体は、導電路を有するとともに、当該導電路に接続された電子部品が実装された回路基板と、前記回路基板の前記電子部品実装面とは反対側の面に重ねられた金属製の電力導通板と、前記回路基板と前記電力導通板とを貫通する複数の樹脂充填孔と、前記回路基板の電子部品実装面のうち、前記樹脂充填孔の孔縁部を除いた部分に形成されるソルダーレジスト層と、前記各樹脂充填孔の内部に充填される複数の樹脂連結部と、を備え、前記樹脂連結部は、前記電子部品実装面における前記樹脂充填孔の孔縁部に係止する第一係止部と、前記電力導通板のうち前記回路基板とは反対側の面における前記樹脂充填孔の孔縁部に係止する第二係止部と、を備えるところに特徴を有する(手段1)。
【0008】
手段1の構成によれば、回路基板と電力導通板とは、回路基板側については樹脂連結部の第一係止部により係止され、電力導通板側については、第二係止部により係止される。これにより、生産コストを抑えて、接着剤を使用することなく回路基板と電力導通板とを固着させることができる。また、回路基板と電力導通板との固着に樹脂連結部を用いることで、接着剤で固着させる場合と比較して、環境温度が変化した場合であっても回路基板と電力導通板との間に遊びが生じやすいため、これらの間の線膨張係数差による回路基板の変形を抑制することができる。よって、環境温度の変化に強い回路構成体とすることができる。
【0009】
手段1の構成において、前記第一係止部は、前記ソルダーレジスト層の面から突出することなく形成されているところに特徴を有する(手段2)。
手段2の構成によれば、回路基板の表面に凸部が形成されないため、既存の印刷機によるハンダ印刷が可能となり、電子部品の実装が容易になる。
【0010】
手段2の構成において、前記第一係止部は、前記ソルダーレジスト層の面と面一に形成されているところに特徴を有する(手段3)。
手段3の構成によれば、回路基板の表面を平坦にすることができるため、電子部品の実装が容易になる。また、第一係止部の厚みをソルダーレジスト層の面から突出しない範囲で確保することができるため、電子部品の実装を容易にしつつ、第一係止部による係止力を高めることができる。
【0011】
手段1ないし手段3のいずれかに記載の構成において、前記複数の樹脂連結部について、一の樹脂連結部における前記第二係止部と他の樹脂連結部における前記第二係止部とが一体となっており、この一体となった第二係止部には、端子が挿通される端子挿通孔を含む部分まで延出された延出部が形成され、前記延出部には、前記端子挿通孔に対応する位置に、前記端子挿通孔を露出させるとともに、前記端子挿通孔を包囲するハンダ付け孔が形成されているところに特徴を有する(手段4)。
手段4の構成によれば、端子が接続される部分について確実に回路基板と電力導通板とを固着させることができる。また、複数の第二係止部を一体とすることで、第二係止部を形成するための金型の製造が容易になるため、製造コストを低減することができる。
【0012】
手段1ないし手段4のいずれかに記載の構成において、前記樹脂連結部は、端子が挿通される端子挿通孔の近傍に形成されるところに特徴を有する(手段5)。
手段5の構成によれば、確実に電気的接続を維持したい端子の接続部分の近傍について確実に回路基板と電力導通板とを固着させることができる。
【0013】
手段1ないし手段5のいずれかに記載の構成において、前記電力導通板から起立する起立凸部が前記樹脂充填孔に挿通された状態で前記樹脂連結部が充填されているところに特徴を有する(手段6)。
手段6の構成によれば、起立凸部の分だけ樹脂連結部との接触面積が大きくなるため、より強固に回路基板と電力導通板とを固着することができる。
【0014】
手段1ないし手段6のいずれかに記載の構成において、前記電力導通板から起立する起立凸部が挿通される回路基板の貫通孔が前記電子部品の近傍に配置されるとともに、ハンダ接続により前記起立凸部と前記電子部品の端子とが電気的に接続されるところに特徴を有する(手段7)。
手段7の構成によれば、電子部品は、その近傍に位置している電力導通板の起立凸部を介して電力が供給されることになるため、回路基板の配線抵抗から生じる損失を大幅に減少させることができ、回路基板の低発熱化を図ることができる。また、回路基板の配線抵抗を減少させて回路基板の発熱を抑えることにより、ハンダ部等への熱ストレスを緩和させることが可能になり、環境試験への信頼性を高めることができる。
【0015】
本発明に係る電気接続箱は、手段1ないし手段7のいずれか一項に記載の回路構成体と、前記回路構成体が収容されるケースと、を備えるところに特徴を有する(手段8)。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、生産コストを抑えて、接着剤を使用することなく回路基板と電力導通板とを固着させ、環境温度の変化に強い回路構成体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】実施形態1にかかる電気接続箱を表す斜視図
【図2】電気接続箱を分解した状態を表す斜視図
【図3】回路基板と電力導通板を表す斜視図
【図4】樹脂連結部が形成された回路構成体を表す斜視図
【図5】図4を裏返した斜視図
【図6】回路基板及び電力導通板が樹脂連結部で連結された状態を表す拡大断面図
【図7】樹脂充填孔内に起立凸部を有する回路基板及び電力導通板が樹脂連結部で連結された状態を表す拡大断面図
【図8】回路構成体に端子モジュールが取り付けられる前の状態を表す斜視図
【図9】回路構成体に端子モジュールが取り付けられた状態を表す斜視図
【発明を実施するための形態】
【0018】
<実施形態1>
以下、本発明の実施形態1を図1〜図9によって説明する。
本実施形態における電気接続箱10は、バッテリー等の電源(図示せず)と、ヘッドランプ、ワイパー等の車載電装品(図示せず)との間に接続されて、各種車載電装品への電力の供給及び供給電力の制御等を行うものである。以下では、図1の斜め右上を前方とし、斜め左下を後方として説明する。
【0019】
電気接続箱10は、図2に示すように、電子部品11が実装された回路構成体20と、多数の端子群からなり回路構成体20に取り付けられる端子モジュール60と、回路構成体20及び端子モジュール60が収容されるケース本体71と、ケース本体71の前面を覆うケースカバー72とからなる。
【0020】
回路構成体20は、電子部品11が実装される回路基板22と、回路基板22に重ね合わされる金属製の電力導通板30とを備え、この回路構成体20(回路基板22及び電力導通板30)を貫通する多数の貫通孔23(貫通孔群)が形成されている。
【0021】
具体的には、これらの貫通孔23は、図4に示すように、端子モジュール60の端子が挿通される端子挿通孔24と、回路基板22の導電路と電力導通板30とを電気的に接続するための中継孔25と、ケース本体71内で位置決めするための位置決め孔26と、後述する樹脂連結部50が充填される樹脂充填孔27とを備える。
【0022】
端子挿通孔24は、概ね回路構成体20の前端部寄りの位置に形成されている。
中継孔25は、電力導通板30の後述する起立凸部36の位置に対応して形成されており、起立凸部36が挿通された状態で中継孔25内にハンダが充填されることで、回路基板22の導電路と電力導通板30とが電気的に接続される。
【0023】
位置決め孔26は、回路構成体20の4隅の位置に形成されており、電気接続箱10のケース本体71の内部4隅の位置に形成された図示しない位置決め凸部が嵌めこまれることで、ケース70の内部で、回路構成体20が位置決めされるようになっている。
【0024】
回路基板22は、長方形状をなし、制御回路に応じて多数の導電路(図示せず)が一方の面(上面)に形成されており、この導電路に電子部品11の端子が接続される。
回路基板22には、図3に示すように、回路構成体20の貫通孔23を構成する円形の基板貫通孔24A〜27Aが多数形成されている。
基板貫通孔24A〜27Aのうち端子挿通孔24、中継孔25及び樹脂充填孔27を構成する基板貫通孔24A,25A,27Aは、ほぼ同じ大きさの円形の貫通孔である。
【0025】
位置決め孔26を構成する基板貫通孔26Aは、回路基板22の4隅の位置に4個形成されている。
なお、回路基板22は、切り離し溝部29により両側端の図示しない支持部から切り離し可能になっている。
【0026】
また、回路基板22(回路構成体20)の表面(電子部品11)が実装される側の面)には、ソルダーレジスト層45が形成されている。
ソルダーレジスト層45は、回路基板22の表面のうちハンダ付けが必要な部分である電子部品11の端子の付近の銅箔及び樹脂充填孔27の孔縁部28Aを除いた部分に形成されている。
なお、ソルダーレジスト層45とは、ハンダ付けが不要な部分にハンダが付かないように回路基板22上に形成する合成樹脂膜(感光性と絶縁性のあるエポキシ系の樹脂膜)のことをいう。
【0027】
電力導通板30は、略長方形状の2枚(複数)の金属板材からなり、2枚を左右に並べるとほぼ回路基板22の大きさになるものである。
電力導通板30には、回路構成体20の貫通孔23を構成する導通板貫通孔37〜39が形成されている。
導通板貫通孔37〜40は、端子挿通孔24及び樹脂充填孔27を構成する径の小さい円形状の径小貫通孔37と、中継孔25及び樹脂充填孔27を構成する矩形の矩形貫通孔38と、やや径が大きく複数の端子をまとめて包囲する径大貫通孔39と、位置決め孔26を構成する導通板貫通孔40と、を有する。
【0028】
矩形貫通孔38は、その一端側(左側)の孔縁から上方に起立する起立凸部36が形成されている。起立凸部36は、矩形の一辺(左辺)から、一定の幅寸法で上方に起立して(上方に屈曲して)形成されている。
この起立凸部36は、回路基板22の中継孔25を構成する基板貫通孔25Aや樹脂充填孔27を構成する基板貫通孔27Aに挿通される。
導通板貫通孔40は、前方側の位置決め孔26に対応するものが一対形成されており、後方側の位置決め孔26に対応する部分は、電力導通板30の角部を切欠いて形成されている。
【0029】
なお、起立凸部36の形成方法は、金属板材にコ字状に打ち抜き加工を施し、起立凸部36となる平坦な長方形状の部分に曲げ加工を施すことにより形成することができる。
【0030】
ここで、回路構成体20の樹脂充填孔27には、図6に示すように、回路基板22と電力導通板30とが離れないように固着するための樹脂連結部50が形成されている。
樹脂連結部50は、樹脂充填孔27の内部に合成樹脂が充填されてなる充填部51と、回路基板22表面(電子部品11実装面)に係止する第一係止部52と、電力導通板30の裏側(回路基板22とは反対側の面)に係止する第二係止部53とを有する。
【0031】
充填部51は、樹脂充填孔27に合成樹脂がほぼ隙間なく充填されて形成されている。なお、起立凸部36が樹脂充填孔27に挿通されている充填部51は、図7に示すように、合成樹脂が起立凸部36に密着した状態で樹脂充填孔27に隙間なく充填される。
【0032】
第一係止部52は、樹脂充填孔27よりも上側にて充填部51に連なる部分であり、ソルダーレジスト層45の形成されていない樹脂充填孔27の孔縁部28Aによって生じる円盤状の係止用凹部43の全体に充填されている。そのため、第一係止部52の形状は樹脂充填孔27の上側の係止用凹部43と同じ円盤状をなし、その径は、樹脂充填孔27よりも大きい(即ち電子部品11実装面における樹脂充填孔27の孔縁部28Aが含まれる大きさ)。また、第一係止部52の厚みは、ソルダーレジスト層45の厚みにほぼ等しく回路基板22が電力導通板30から離れない係止力(第一係止部52の強度)を維持できる程度の厚みとされ、その上面は、ソルダーレジスト層45の面と面一になっている。これにより、樹脂充填孔27よりも径の大きい第一係止部52が樹脂充填孔27の孔縁部28Aに係止した状態となっている。
【0033】
第二係止部53は、樹脂充填孔27よりも下側にて充填部51に連なる部分であり、この第二係止部53は、電力導通板30の裏面側にて所定の厚み(係止力を維持できる程度の厚み)で形成されている。
【0034】
第二係止部53は、図5に示すように、導通板貫通孔37〜39の形状に応じて設けられ、丸形の径小貫通孔37に設けられる第二係止部53は丸形をなし、矩形貫通孔38に設けられる第二係止部53は矩形をなす。
第二係止部53の大きさは、導通板貫通孔37〜39のそれぞれの大きさ(径)よりも所定寸法大きくなっている(即ち電力導通板30の裏面側の面における樹脂充填孔27の孔縁部28Bが含まれる大きさ)。これにより、樹脂充填孔27よりも径の大きい第二係止部53が樹脂充填孔27の孔縁部28Bに係止した状態となっている。
【0035】
また、第二係止部53のうち、端子挿通孔24の近傍(端子挿通孔24が並んだ部分の近傍)の第二係止部53は、幅方向に隣り合う第二係止部53を連ねる位置まで延出された延出部54を有する。
【0036】
この複数の第二係止部53を一体とする延出部54は、少なくとも1つの端子挿通孔24が形成されている位置(径大貫通孔39のほぼ全体が含まれる位置)まで延出されるとともに、この端子挿通孔24(径大貫通孔39)の位置に、端子挿通孔24を露出させるともに、端子挿通孔24(径大貫通孔39)を包囲するハンダ付け孔55が形成されている。
ハンダ付け孔55は、その周面が、下方側(裏面側)に広がるテーパ状に形成されている。このハンダ付け孔55により、ハンダが必要な部分以外に付着することを防止することができる。
【0037】
なお、樹脂連結部50は、本実施形態では樹脂成形機(図示しない)により金型に樹脂を注入するモールド成形により行われるが、これに限らず他の成形法でもよい。例えば、熱硬化性の樹脂においては、トランスファー成形や圧縮成形等を用いてもよく、また、インサート成形等の成形法を組み合わせたものでもよい。注入する樹脂としては、本実施形態では、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂を用いる。なお、他の熱硬化性樹脂や他の熱可塑性樹脂等を注入してもよい。
【0038】
ケース本体71は、図2に示すように、回路構成体20が収容される大きさの長方形状で厚みの薄い回路収容部73と、回路収容部の略前半部が段差状に厚くされたコネクタ部74とを有する。
【0039】
コネクタ部74の後端部は、複数のコネクタ嵌合凹部75が並んで凹設されており、各コネクタ嵌合凹部75の奥端部から端子モジュール60を構成する端子が後方に向けて突出している。このコネクタ嵌合凹部75に図示しない複数のコネクタが嵌合するようになっている。
【0040】
次に電気接続箱及び回路構成体の製造方法について説明する。
回路基板22に、例えば周知のサブトラクティブ法により銅箔の導電路を形成する。
そして、回路基板22の表面のうち、端子をハンダ付けする導電路の部分及びを樹脂充填孔27の孔縁部28Aを除いた部分にソルダーレジストを施す。
次に、回路基板22及び電力導通板30を重ねた状態で金型にセットする。なお、金型のうち、上型は回路基板22の係止用凹部43に対応する部分がその周りと同じ平坦に形成されており、下型は、第二係止部53の形状に応じて凹部が形成されている。
【0041】
次に、樹脂成型機により、PPS樹脂を、金型に注入する。そして、PPS樹脂が硬化した後、一体となった回路基板22及び電力導通板30を金型から取り出す。
次に、ハンダ印刷機にてハンダを供給した後、電子部品11を回路基板22の上に載置し、所定の導電路及び端子等にハンダ付けすることで、回路構成体20が製造される。
そして、回路構成体20の端子挿通孔24に端子モジュール60の各端子を挿し込み、ハンダ付け孔55にハンダ付けする(図9)。
そして、ケース本体71に回路構成体20を収容した後に、ケースカバー72を被せて電気接続箱10となる。
【0042】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
回路構成体20を構成する回路基板22と電力導通板30とは、回路基板22側については樹脂連結部50の第一係止部52により係止され、電力導通板30側については、第二係止部53により係止される。これにより、生産コストを抑えて、接着剤を使用することなく回路基板22と電力導通板30とを固着させることができる。
また、回路基板22と電力導通板30との固着に樹脂連結部50を用いることで、接着剤で固着させる場合と比較して、環境温度の変化した場合であっても回路基板22と電力導通板30との間に遊びが生じやすい。よって、線膨張係数差による回路基板22の変形を抑制することができるため、環境温度の変化に強い回路構成体20とすることができる。
また、第一係止部52は、ソルダーレジスト層45の面と面一に形成されている。よって、回路基板22の表面を平坦にすることができるので、電子部品11の実装が容易になる。
【0043】
さらに、複数の樹脂連結部50について、一の樹脂連結部50における第二係止部53と他の樹脂連結部50における第二係止部53とが一体となっており、この一体となった第二係止部53には、電子部品11の端子が挿通される複数の端子挿通孔24を含む部分まで延出された延出部54が形成され、延出部54には、端子挿通孔24に対応する位置に、端子挿通孔24を露出させるとともに、端子挿通孔24を包囲するハンダ付け孔55が形成されている。よって、電子部品11の端子が接続される部分について確実に回路基板22と電力導通板30とを固着させることができる。また、複数の第二係止部53を一体とすることで、第二係止部53を形成するための金型の製造が容易になるため、製造コストを低減することができる。
【0044】
また、樹脂連結部50は、端子挿通孔24の近傍に形成されるため、電気的接続を維持したい端子の接続部分の近傍について確実に回路基板22と電力導通板30とを固着させることができる。
【0045】
さらに、電力導通板30から起立する起立凸部36が樹脂充填孔27に挿通された状態で樹脂連結部50が充填されている。よって、起立凸部36の分だけ樹脂連結部50との接触面積が大きくなるから、より強固に回路基板22と電力導通板30とを固着させることができる。
【0046】
また、電子部品11は、その直近に位置している電力導通板30から起立する起立凸部36を介して電源が供給されることになるため、回路基板22の配線抵抗から生じる損失を大幅に減少させることができ、回路基板の低発熱化を図ることができる。
【0047】
<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。
(1)第一係止部52の面は、ソルダーレジスト層45の上面と面一になることとしたが、これに限らない。ソルダーレジスト層45の上面よりも低くするようにして回路基板22表面の凸部をなくすようにしてもよく、また、ソルダーレジスト層45の上面よりも高くすることで、第一係止部52の強度を高めるようにしてもよい。
【符号の説明】
【0048】
10…電気接続箱
20…回路構成体
22…回路基板
24…端子挿通孔
25…中継孔
27…樹脂充填孔
28A,28B…孔縁部
30…電力導通板
36…起立凸部
45…ソルダーレジスト層
50…樹脂連結部
51…充填部
52…第一係止部
53…第二係止部
54…延出部
55…ハンダ付け孔
60…端子モジュール


【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電路を有するとともに、当該導電路に接続された電子部品が実装された回路基板と、
前記回路基板の前記電子部品実装面とは反対側の面に重ねられた金属製の電力導通板と、
前記回路基板と前記電力導通板とを貫通する複数の樹脂充填孔と、
前記回路基板の電子部品実装面のうち、前記樹脂充填孔の孔縁部を除いた部分に形成されるソルダーレジスト層と、
前記各樹脂充填孔の内部に充填される複数の樹脂連結部と、を備え、
前記樹脂連結部は、
前記電子部品実装面における前記樹脂充填孔の孔縁部に係止する第一係止部と、前記電力導通板のうち前記回路基板とは反対側の面における前記樹脂充填孔の孔縁部に係止する第二係止部と、を備えてなる回路構成体。
【請求項2】
前記第一係止部は、前記ソルダーレジスト層の面から突出することなく形成されていることを特徴とする請求項1記載の回路構成体。
【請求項3】
前記第一係止部は、前記ソルダーレジスト層の面と面一に形成されていることを特徴とする請求項2記載の回路構成体。
【請求項4】
前記複数の樹脂連結部について、一の樹脂連結部における前記第二係止部と他の樹脂連結部における前記第二係止部とが一体となっており、
この一体となった第二係止部には、端子が挿通される端子挿通孔を含む部分まで延出された延出部が形成され、前記延出部には、前記端子挿通孔に対応する位置に、前記端子挿通孔を露出させるとともに、前記端子挿通孔を包囲するハンダ付け孔が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の回路構成体。
【請求項5】
前記樹脂連結部は、端子が挿通される端子挿通孔の近傍に形成され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回路構成体。
【請求項6】
前記電力導通板から起立する起立凸部が前記樹脂充填孔に挿通された状態で前記樹脂連結部が充填されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の回路構成体。
【請求項7】
前記電力導通板から起立する起立凸部が挿通される回路基板の貫通孔が前記電子部品の近傍に配置されるとともに、ハンダ接続により前記起立凸部と前記電子部品の端子とが電気的に接続されることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の回路構成体。
【請求項8】
請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の回路構成体と、
前記回路構成体が収容されるケースと、を備える電気接続箱。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2011−49377(P2011−49377A)
【公開日】平成23年3月10日(2011.3.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−196896(P2009−196896)
【出願日】平成21年8月27日(2009.8.27)
【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)】