説明

回路構成体

【課題】 小型化・高密度化を図ることができる回路構成体を提供する。
【解決手段】 電気接続箱10は、分岐路部11と電源分配部12との端縁同士を突き合わせて全体が略L字状に組合わされてなると共に、分岐路部11と電源分配部12との突合せ部分にヒューズ取付部13が形成され全体をケーシング15で包囲してなるものである。電源分配部12の回路構成体20の実装面上には帯状の導電路である補助バスバー30が配設されていると共にその先端部31の上面と回路基板22の導電路の上面とが略同一高さと鳴っているので、小型化・高密度化が達成できると共に、スイッチングデバイス23の組付けが容易になる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、小型化を図ることができる回路構成体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の回路構成体として例えば特許文献1に示すものがある。このものは、例えば、自動車に搭載されるものであって、車載バッテリー等の電源と各電子装置との間に介されて各電子装置への電源供給の制御を行なう電力分配器として用いられるものである。
この種の回路構成体は、平面状に配索された複数本のバスバーと、絶縁層を介してこれらバスバーへ積層した制御用回路基板と、この制御用回路基板に実装される半導体スイッチング素子とから構成されており、当該半導体スイッチング素子を動作させることによって各バスバーに通電させて各電子装置への電力供給の制御を行なうようになっている。
【特許文献1】特開2003−164039公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、自動車に要求される快適性・安全性等は高まる一方であり、これらを高水準で満たすために自動車に搭載される電子装置の数は増加する傾向にある。そうすると、バスバーの本数や制御用回路基板上に実装されるスイッチング素子の数が増加し、これに伴って回路構成体が大型化してしまうから、回路構成体を高密度化してできるだけ小型化したいという要望があった。
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できる回路構成体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】
【0004】
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明は、制御用回路基板と、この制御用回路基板上に実装されるスイッチング素子と、絶縁層を介して前記制御用回路基板にそれぞれ積層される複数本の第1バスバーとから構成されており、前記スイッチング素子を動作させることにより前記複数本の第1バスバーにそれぞれ通電させるようにした回路構成体であって、前記制御用回路基板又は前記第1バスバーに絶縁層を介して積層される第2バスバーを備え、前記制御用回路基板には厚さ方向に沿って貫通する開口部を有し、前記第2バスバーのうち、前記スイッチング素子の接続端子に接続される接続部が前記開口部に収容可能に曲げ変形されていると共に、前記接続部に係る前記スイッチング素子の接続端子と接続される上面が、前記制御用回路基板の導電路の上面と略同一高さとなるように形成されているところに特徴を有する。
【0005】
請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記接続部の前記下面側には、前記第1バスバーの下面側に配される壁面に密着する充填層が設けられているところに特徴を有する。
【0006】
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載のものにおいて、前記第2バスバーは絶縁層を介してこれらが複数積層された構成であるところに特徴を有する。
【0007】
請求項4の発明は、請求項1または請求項2に記載のものにおいて、前記第2バスバーが厚みよりも幅広な表面を有する平板帯状の金属片からなると共にその表面が前記バスバー又は制御用回路基板に対して垂直となるように配設されているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【0008】
<請求項1の発明>
請求項1の発明では、第2バスバーを設けたことにより、電力供給路の設計における自由度が増して高密度化することができ、結果として回路構成体を小型化することができる。
それに加えて、例えば、制御用回路基板上に実装されたスイッチング素子のうちいずれかの接続端子を当該制御用回路基板上に形成された接続箇所(ランド等)に接続するとともに、それ以外接続端子のうち少なくとも1つの接続端子を制御用回路基板上に積層された第2バスバーに接続する、というようなことが考えられる。このような場合には、制御用回路基板の厚さ方向において接続端子の位置が異なるため、曲げ方(曲げ位置・曲げ量)が相違する。そうなると製造上手間がかかり効率的ではない。
これに対して、請求項1の発明では、第2バスバーの接続部の上面が制御用回路基板の導電路の上面と略同一高さとなるように構成しているから、スイッチング素子の端子の曲げ方を同一とすることができ、製造の効率化を図ることができる。
【0009】
<請求項2の発明>
第2バスバーの接続部の下面側に壁面と密着する充填層が設けられていて、回路構成体全体と接続部とは共に同一の壁面に固定されて一体となっている。これにより、回路構成体の使用中に振動が作用した場合でも、接続部のみが回路構成体と別個に振動することを規制し、はんだクラック等による接触不良の発生を回避できるので、回路構成体の信頼性の向上が可能となる。
【0010】
<請求項3の発明>
請求項3の発明では、絶縁層を介して第2バスバーを複数積層した構成としている。これにより、一層の高密度化を図ることができる。
【0011】
<請求項4の発明>
請求項5の発明では、第2バスバーを第1バスバー又は制御回路基板に対して垂直に配設するので、回路構成体上に多数の第2バスバーを配設することができ、より一層の高密度化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
<実施形態1>
本発明の実施形態1について図1ないし図5を参照して説明する。本実施形態の回路構成体は、例えば、車載バッテリー等の電源と各電子装置等の負荷との間に介されて各電子装置への電源供給の制御を行なう電力分配器として用いられるもので、本実施形態では、電気接続箱10の構成部品として用いられている。
電気接続箱10は、図1に示すように、いずれも略平板状に形成された分岐路部11と電源分配部12との端縁同士を突き合わせて全体が略L字状に組合わされてなると共に、分岐路部11と電源分配部12との突合せ部分にヒューズ取付部13が形成され、全体をケーシング15で包囲してなるものである。
ケーシング15は、図1において電気接続箱10の手前側を包囲するフロントケース15Fと、奥側を包囲するリアケース15Rと、上側を包囲するアッパーケース15Uとからなる。
また、電気接続箱10の上側に形成されたヒューズ取付部13にはヒューズHが着脱可能になっており、ヒューズHの端子が分岐路部11或いは電源分配部12から延出されたヒューズ端子Bに接続可能となっている。さらに、ヒューズ取付部13には取り付けられたヒューズHを保護するカバー15Cで被覆可能となっている。尚、ヒューズ取付部13の各ヒューズ端子Bは先端を二股にしてヒューズHの端子を保持可能となっている。
【0013】
分岐路部11は、詳細には図示しないが、金属平板を打ち抜いて複数本のバスバーからなる所定回路形状に構成されるバスバー回路を複数積層すると共に全体を樹脂モールド成形することにより形成される。これにより、分岐路部11は、上下に積層されたバスバー回路間及び隣接するバスバー間には樹脂層が介在されることで、これらの間の短絡が防止された分岐回路が形成されている。
尚、分岐路部11は、上記の他、絶縁板上にバスバー回路を敷設したものを複数上下に重ね合わせてなる構成のものであってもよい。また、このものにおいて、同一絶縁板上の隣接するバスバー同士の短絡を防止するために、絶縁板上に形成したバスバー載置用の溝にバスバーを嵌め込む構造のものであってもよい。
【0014】
電源分配部12は、金属平板を打ち抜いて複数本の第1バスバーからなる所定回路形状に形成されたバスバー回路21と、所定の印刷回路が形成された回路基板22とを接着したものの回路基板22上に、リレー又は半導体スイッチ等のスイッチングデバイス23を実装してなる回路構成体20を備える。
さらに、電源分配部12は、回路構成体20のバスバー回路21側には金属平板状の放熱板25が接着剤(例えばエポキシ系接着剤)によって接着されている。この放熱板25はリアケース15Rの図1における奥方の壁面(全面)を構成し、放熱板25自身が外部に露出する構成となっている。
電源分配部12はこのように構成されることで、回路構成体20のスイッチングデバイス23からの発熱をバスバー回路21を介して放熱板25に伝熱し、放熱板25から外部へ放熱するようになっている。
【0015】
さて、電源分配部12の回路構成体20には、図2に示すように、第2バスバー30が配索されている。
第2バスバー30は、金属平板からなる厚みよりも幅広な表面を有する帯状の導電路で、回路構成体20のスイッチングデバイス23が実装されている側の面(実装面)に配設されている。第2バスバー30は、回路構成体20において図2の右上部に配設された分岐路部11との接続部24からスイッチングデバイス23に向かって適宜周回させて形成されている。また、第2バスバー30は接着剤(例えばシリコーン系接着剤)により回路基板22上に固定されているが、この接着剤が第2バスバー30と回路基板22との間の絶縁層となり、回路基板22との短絡を防止する構成となっている。
【0016】
さらに、第2バスバー30に係るスイッチングデバイス23の端子脚部23Aと接続される先端部31は、図3に示すように、実装面上を周回する箇所よりも回路基板22側に向けて段差が生じるように屈曲されている。また、回路構成体20においてこの先端部31に対応する個所には収容孔32が穿設されている。この収容孔32は回路基板22とバスバー回路21との双方に亘って貫通形成されたものであり(図3参照)、第2バスバー30の先端部31はこの収容孔32に収容される(図4参照)と共に、先端部31の上面が、回路基板の導電路における接続部の上面と略同一高さとなるように形成されている(図5参照)。これにより、スイッチング素子23の端子脚部23Aのうち、一方を回路基板22の導電路の接続部分へはんだ付けし、他方を補助バスバー30へはんだ付けするような構成とした場合でも、端子脚部23Aの(はんだ付けされる)先端部分は同じ高さとなるように加工すればよいので、加工が容易となる。
【0017】
加えて、先端部31の下面側には、充填支持部材35が配設されている。
この充填支持部材35は肉厚の絶縁性シートで先端部31の形状に合わせた短冊状に形成されている(図3参照)。本実施形態では、充填支持部材35の厚さは放熱板25の上面と先端部31の下面との間隔と等しくなるように形成されており、充填支持部材35が先端部31と放熱板25との間に配設されることで、先端部31が放熱板25に直接固定されるようになっている。また、図示はしないが、充填支持部材35はその上面に接着層が形成されており、これにより先端部31の下面に固着されると共に、充填支持部材35の下面は、放熱板25と回路構成体20との固着に用いられる接着剤によって放熱板25に固着されるようになっている。
尚、本実施形態では回路基板22側の収容孔32に隣接してスイッチングデバイス23の載置孔22Aが形成されている。この載置孔22Aはスイッチングデバイス23の本体底面部に形成された電極(ゲート電極)を直接バスバー回路21に接続させるためものであり、回路基板22においては収容孔32と連通するように形成されている(図3参照)。
【0018】
このように本実施形態によれば、回路構成体20上に第2バスバー30を配索する構成としたので、バスバー回路21で不足する導電路を補うことができ、電力供給路の設計における自由度が増して高密度化することができ、結果として回路構成体を小型化することができる。
この場合、例えば、比較的発熱量の大きなスイッチングデバイス23に接続される導電路についてはバスバー回路21に形成し、比較的発熱量の小さなスイッチングデバイス23に接続される導電路を第2バスバー30で形成するようにすれば、発熱量の大きなものを放熱板25に直接接触して放熱性の高いバスバー回路21側に形成し、発熱量の比較的小さなものを第2バスバー30で形成することとなり、高密度化を達成しつつ放熱性の低下の抑制が可能となる。
【0019】
また、第2バスバー30の先端部31の上面が、回路基板22の導電路の上面とバスバー回路21と面一となるように構成しているから、スイッチングデバイス23の端子脚部23Aの曲げ方をバスバー回路21に接続する場合と同一とすることができ、製造の効率化を図ることができる。
さらに、本実施形態では、図5に示すように、第2バスバー30の先端部31の下面が放熱板25に密着しているので、スイッチングデバイス23からの発熱を効率よく放熱板25に伝えることができ、放熱性の向上が可能となっている。
それに加えて、先端部31と放熱板25との間に充填支持部材35が介在して先端部31が直接放熱板25に固定されており、回路構成体20全体と先端部31とは共に放熱板25に固定されて一体となっている。これにより、電気接続箱10の使用中に振動が作用した場合でも、先端部31のみが回路構成体20と別個に振動することを規制し、はんだクラック等による接触不良の発生を回避できるので、回路構成体20の信頼性の向上が可能となる。
【0020】
また本実施形態では第2バスバー30と回路基板22との間の接着剤が、第2バスバー30と回路基板22との絶縁層を形成すると共に、第2バスバー30の固定を兼ね備えたものとなっているので、簡素な構成で信頼性の高い回路構成体が実現されている。
【0021】
<実施形態2>
次に本発明の実施形態2を図6ないし図9によって説明する。
本実施形態では回路構成体20の実装面に加えて、回路構成体20のバスバー回路21側の面(第1バスバー面)にも第2バスバー30Aを配設した点が上記実施形態1と相違するものであるが、他の同様の構成については同様の符号を付し、重複した説明は省略する。
図7に示すように、第2バスバー30Aは、第2バスバー30Aの形状に合わせて形成された接着シート33を介して、バスバー回路21に接着されており、この接着シート33が絶縁層を構成している。
さらに、回路構成体20の第1バスバー面には放熱板25が接着されるが、本実施形態では放熱板25には第2バスバー30Aが配設される箇所に対応して、凹部34が形成されており、放熱板25と回路構成体20の第1バスバー面との密着具合を損なわないようになっている。
それに加えて、本実施形態の充填支持部材35は、先端部31の下面側に係る凹部34の配設形状に合わせて厚みが異なるように形成されている。より詳細には、凹部34の配設箇所の厚みを厚くし、それ以外の箇所を薄くすることで、先端部31と放熱板25との間隙を確実に充填することができるようになっており、先端部31と放熱板25とを密着して先端部31のみが他の回路構成体20と異なる振動等を生ずることを十分規制できる。
このように本実施形態の電気接続箱であれば、実装面側に加えて第1バスバー面側にも回路形成が可能となるので、一層の高密度化が可能となると共に、電気接続箱の信頼性の向上も可能となる。
【0022】
<実施形態3>
次に本発明の実施形態3を図10及び図11によって説明する。尚、上記実施形態と同様の構成には同様の符号を付して重複した説明は省略する。
本実施形態の第2バスバー30Bは、実装面上を周回する箇所の厚みよりも幅広となっている平板帯状の金属片の表面が、回路構成体20の表面に対して垂直となるように形成されている。
ここで、回路構成体20上にはスイッチングデバイス23を配設するためのある程度の高さを有する空間が存在しているが、本実施形態のように形成された第2バスバー30Bを用いることによりその空間を効率よく利用して第2バスバー30Bを配策することができるので、第2バスバー30Bによって、より多数の導電路の形成が可能となり、より一層の高密度化が図れると共に、設計の自由度もより一層向上する。
【0023】
<実施形態4>
次に、本発明の実施形態4を図12及び図13によって説明する。尚、上記実施形態と同様の構成には同様の符号を付して重複した説明は省略する。
本実施形態の第2バスバー30Cは、回路構成体20の第1バスバー面側に配設されると共に、第1バスバー面側を周回する箇所が回路構成体20(バスバー回路21)に対して垂直となるように形成されている。
このように形成された第2バスバー30Cを用いれば、さらに高密度化を達成することが可能となる。
【0024】
<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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【0025】
(1)上記実施形態では回路構成体には、リレー又は半導体スイッチ等のスイッチングデバイスを実装したものであったが、これに限らず回路構成体にIC、マイコン等の他の電子部品を実装してなるものであってもよい。
(2)上記実施形態1では接着剤によって第2バスバー30と回路基板22との間の絶縁層を形成したものであったが、絶縁シートを利用して絶縁層を形成するものであってもよい。
また、第2バスバー30と回路基板22との間の絶縁層に回路基板の表面に形成されたレジストを利用することで、接着剤等による絶縁層の形成を省略したものであってもよい。
(3)上記実施形態では、収容孔32が載置孔22Aと隣接して形成されていたが、収容孔32のみを単独で形成するものであってもよい。
(4)上記実施形態では、第2バスバー30の先端部31の下面を放熱板25に密着させた構成であったが、このように密着しない構成ものであってもよい。
(5)上記実施形態の充填支持部35は硬質ゲル、合成樹脂等、絶縁性を備えたものであればよい、また、充填支持部35の下面にも接着層を形成したものであってもよい。
(6)上記実施形態において、充填支持部35は、絶縁性を備え、かつ熱伝導性が良好なもので構成されたものであってもよい。例えば、硬質ゲル、合成樹脂等、絶縁性を備えた基材にマイカ(雲母)やシリコン(Si)等の熱伝導性が良く電気的絶縁性を兼ね備えたフィラーを添加したもので充填支持部35が形成されて物であっても良い。
このように、充填支持部35が絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えたものであれば、第2バスバーからの熱をより効率よく放熱板に伝えることができ、回路構成体の放熱性の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】実施形態1に係る電気接続箱の分解斜視図
【図2】回路構成体の平面図
【図3】回路構成体の部分分解斜視図
【図4】回路構成体の組付け状態を示す部分拡大斜視図
【図5】回路構成体の部分拡大断面図
【図6】実施形態2に係る回路構成体の平面図
【図7】回路構成体の部分分解斜視図
【図8】回路構成体の組付け状態を示す部分拡大斜視図
【図9】回路構成体の部分拡大断面図
【図10】実施形態3に係る回路構成体の回路構成体の部分分解斜視図
【図11】回路構成体の組付け状態を示す部分拡大斜視図
【図12】実施形態4に係る回路構成体の回路構成体の部分分解斜視図
【図13】回路構成体の組付け状態を示す部分拡大斜視図
【符号の説明】
【0027】
20…回路構成体
21…バスバー回路(第1バスバー)
22…回路基板(制御用回路基板)
23…スイッチングデバイス(スイッチング素子)
30…第2バスバー
31…先端部(接続部)
32…収容孔(開口部)
33…接着シート(絶縁層)
35…充填支持部材(充填層)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
制御用回路基板と、この制御用回路基板上に実装されるスイッチング素子と、絶縁層を介して前記制御用回路基板にそれぞれ積層される複数本の第1バスバーとから構成されており、前記スイッチング素子を動作させることにより前記複数本の第1バスバーにそれぞれ通電させるようにした回路構成体であって、
前記制御用回路基板又は前記第1バスバーに絶縁層を介して積層される第2バスバーを備え、
前記制御用回路基板には厚さ方向に沿って貫通する開口部を有し、
前記第2バスバーのうち、前記スイッチング素子の接続端子に接続される接続部が前記開口部に収容可能に曲げ変形されていると共に、
前記接続部に係る前記スイッチング素子の接続端子と接続される上面が、前記制御用回路基板の導電路の上面と略同一高さとなるように形成されていることを特徴とする回路構成体。
【請求項2】
前記接続部の前記下面側には、前記第1バスバーの下面側に配される壁面に密着する充填層が設けら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。
【請求項3】
前記第2バスバーは絶縁層を介してこれらが複数積層された構成であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回路構成体。
【請求項4】
前記第2バスバーが厚みよりも幅広な表面を有する平板帯状の金属片からなると共にその表面が前記第1バスバー又は前記制御用回路基板に対して垂直となるように配設されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の回路構成体。

【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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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【公開番号】特開2006−158062(P2006−158062A)
【公開日】平成18年6月15日(2006.6.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−343704(P2004−343704)
【出願日】平成16年11月29日(2004.11.29)
【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)】