説明

回路構成体

【課題】製造効率を向上させると共に、バスバーと接着部材とが十分な接着強度を備える回路構成体を提供する。
【解決手段】バスバー15の少なくとも一方の面に設けられた接着領域に絶縁性の接着層を介して接着された接着部材とを備えた回路構成体において、バスバー15の接着領域には、バスバー15の母材26の表面を露出させた複数の露出部31を間隔をあけて形成し、接着領域のバスバー15の板面に垂直な方向の投影面積に対する、露出部31の、バスバー15の板面に垂直な方向の投影面積の割合である母材露出率を、5%以上とする。これにより、バスバー15と接着部材との間の接着強度を向上させることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バスバーを備える回路構成体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、例えば車両用の電気接続箱に使用される回路構成体として特許文献1記載のものが知られている。このものは、回路基板とバスバーとを接着層を介して積層した構成で、回路基板及びバスバーには電子部品が例えばリフロー方式によってはんだ付けされる。このバスバーは、一般に銅合金製であるが、表面の酸化防止やはんだ付け性の改善を目的として、母材表面に、耐酸化性やはんだ濡れ性に優れた金属(例えばスズなど)からなるメッキ層が形成されている場合がある。
【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】
上述のリフロー方式による場合、リフロー炉内の温度は、はんだ付け時間の短縮のため、はんだの溶融温度よりも高い温度に設定されている。すると、例えば、比較的融点の高いはんだを用いた場合には、バスバーが、メッキ層を構成する金属の融点よりも高い温度にまで加熱され、バスバーのメッキ層が溶融してしまう場合がある。このような場合、接着層が浮いて、バスバーと接着層との間に空気が入り込んでしまう結果、バスバーと回路基板との接着強度が不十分になることが懸念される。
【0004】
そこで、例えば、バスバーのうち回路基板と接着される領域のメッキ層を剥がし、母材を露出させることが考えられる。すると、母材と接着層との間にはメッキ層が介在しないので、メッキ層が溶融する温度まで回路構成体を加熱しても母材と接着層との間に空気が入り込むことがない。これにより、バスバーと回路基板との間に十分な接着強度を得ることが期待された。しかし、バスバーのうち回路基板と接着される領域全体において母材を露出させようとすると多くの作業時間が必要となるため、製造効率が低下するという問題がある。
【0005】
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、製造効率を向上させると共に、バスバーと回路基板とが十分な接着強度を備え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】
【0006】
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、金属製の母材の表面にスズメッキ層が形成されてなるバスバーと、前記バスバーの少なくとも一方の面に設けられた接着領域に絶縁性の接着層を介して接着された接着部材とを備える回路構成体であって、前記バスバーの接着領域には、前記母材の表面を露出させてなる複数の露出部が間隔を空けて形成されており、前記接着領域の前記バスバーの板面に垂直な方向の投影面積に対する、前記露出部の、前記バスバーの板面に垂直な方向の投影面積の割合である母材露出率は、5%以上であることを特徴とする。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記母材露出率は、50%以下であることを特徴とする。
【0008】
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、前記母材露出率は、20%以上45%以下であることを特徴とする。
【0009】
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のものにおいて、前記母材露出率は、30%以上40%以下であることを特徴とする。
【0010】
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のものにおいて、前記露出部は、互いに所定のピッチ間隔を空けて配列して形成されていることを特徴とする。
【0011】
請求項6の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のものにおいて、前記露出部には、前記母材の表面から突出する凸部が形成されており、前記凸部は前記母材又は前記母材の合金からなることを特徴とする。
【0012】
請求項7の発明は、請求項6に記載のものにおいて、前記凸部は、前記接着部材側から見て略環状をなしていることを特徴とする。
【0013】
請求項8の発明は、請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のものにおいて、前記露出部は、前記バスバーにレーザ光を所定の間隔を空けて間欠的に照射することにより形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
<請求項1ないし請求項4の発明>
請求項1ないし請求項4の発明によれば、露出部はスズメッキ層から露出しているから、この露出部と接着層とは直接に接着される。これにより、スズメッキ層が溶融する温度にまで回路構成体が加熱されても、バスバーと接着部材との間に空気が入り込むことを防止できる。
【0015】
そして、本発明によれば、接着領域の前記バスバーの板面に垂直な方向の投影面積に対する、露出部の、バスバーの板面に垂直な方向の投影面積の割合である母材露出率は、5%以上であり、好ましくは50%以下であり、さらに好ましくは、20%以上45%以下であり、特に好ましくは、30%以上40%以下である。
【0016】
母材露出率が5%未満であると、バスバーと接着部材との間の接着強度が低下する。母材露出率が50%を超えると、露出部を形成するための加工時間が延びるので、製造効率が低下する。
【0017】
また、母材露出率が20%以上であると、バスバーと接着部材との間の接着強度が一層向上するので好ましく、45%以下であると、加工時間を短縮できるので好ましい。
【0018】
さらに、母材露出率が30%以上40%以下であると、バスバーと接着部材との間の接着強度がばらついた場合であっても、ばらついた接着強度の最小値が十分な強度を備えるので、特に好ましい。
【0019】
<請求項5の発明>
請求項5の発明によれば、露出部は所定のピッチ間隔を空けて配列した状態で形成されるから、各露出部に加わる応力を均一にすることができる。これにより、各露出部に加わる応力を分散させることができるから、バスバーと接着部材との接着強度を一層向上させることができる。
【0020】
<請求項6の発明>
請求項6の発明によれば、凸部は接着部材側に突出しているから、凸部と接着層とが強固に接着することで、バスバーと接着部材との接着強度が向上する。
【0021】
<請求項7の発明>
上述したように、凸部を設けることでバスバーと接着部材との接着強度を向上させることができるから、露出部における凸部の割合を大きくすれば、バスバーと接着部材との接着強度を向上させることが可能となる。請求項7の発明によれば、凸部は接着部材側から見て略環状をなしている。これにより凸部を効率よく形成することが可能となり、露出部における凸部の割合を大きくできるから、バスバーと接着部材との接着強度を向上させることができる。
【0022】
<請求項8の発明>
請求項8の発明に寄れば、凸部はレーザ光を照射するという簡易な手法により形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
本発明に係る回路構成体10を電気接続箱に適用した一実施形態を図1ないし図8を参照して説明する。この電気接続箱11は自動車等に搭載されて使用される。電気接続箱11は、バッテリー(図示せず)と、ヘッドランプ、ワイパ等の図示しない電装品との間に設けられ、バッテリーから供給される電力を各電装品に分配、供給するとともに、これらの電力供給の切り替え等の制御を行う。図1および図2には、本実施形態における電気接続箱11の斜視図および断面図を示した。
【0024】
電気接続箱11は、図2に示すように、回路構成体10と、その回路構成体10を収容するケース12とを備えて構成されている。回路構成体10は、図3に示すように、バスバー15と、このバスバー15の表面(図3における上面)に形成された接着領域34に、絶縁性の接着層14Aを介して接着された回路基板(本発明の接着部材の一例)13と、回路基板13の表面側(図4における上面側)に実装されている電子部品16(例えばリレー等)と、バスバー15の裏面(図3における下面)に形成された接着領域34に、絶縁性の接着層14Bを介して接着された放熱板(本発明の接着部材の一例)23と、を備えて構成されている。
【0025】
回路基板13の表面(図2における上面)には、プリント配線技術により導電路(図示せず)が所定のパターンで形成されてなる。回路基板13には所定の位置に開口部17が形成されている。この開口部17内にはバスバー15が露出しており、このバスバー15が電子部品16のリード18が開口部17内に収容されて、例えばPbフリーはんだ(図示せず)により電子部品16のリード18とはんだ付けにより接続されることで、電子部品16とバスバー15とが電気的に接続されている。
【0026】
回路基板13の裏面に接着されているバスバー15は、導電性に優れた金属板をプレス成形することで所定形状に曲げ形成されてなり、電力回路を形成する。図3に示すように、各バスバー15のうち図3における右奥側の端縁には、例えばヒューズ(図示せず)等の電気部品の接続部を挿入して接続するためのヒューズ用端子19が設けられており、左手前側の端縁には、後述する第2コネクタハウジング20内に挿入されてコネクタの端子金具として機能するタブ部21が設けられている。
【0027】
放熱板23は金属製であって(例えばアルミニウムの表面をアルマイト処理したもの)、回路基板13と概ね相似形であるとともに回路基板13よりも一回り大きい形状をなす板本体23Aと(図3参照)、板本体23Aのうち図2における右端縁から裏面側右方へ段差状に延出する板状のブラケット23Bとを一体に有する。本実施形態の電気接続箱11はブラケット23Bを介してボルト(図示せず)により車体に固定される。
【0028】
回路構成体10を収容するケース12は、図2に示すように、枠体22と、枠体22に対しその表面側(放熱板23とは反対側)の開口を塞ぐように組み付けられているカバー24とを備えている。枠体22には、その裏面側の開口を塞ぐようにして、放熱板23が固着されている。
【0029】
枠体22は合成樹脂等の絶縁材料からなり、枠本体22Aと、補助枠体22Bとの2部品を合体させて構成され、回路基板13の周縁に沿って回路構成体10を全周に亘り連続して包囲するように形成されている。補助枠体22Bおよび枠本体22A、すなわち枠体22は、接着層(図示せず)により放熱板23の表面に固着されている。
【0030】
また、枠体22のうち図2の右側には第1コネクタハウジング25が組み付けられ、図2の左側には第2コネクタハウジング20が組み付けられ、両コネクタハウジング20,25は図2において左向きに開口している。
【0031】
図4に示すように、バスバー15は、金属製の母材26の表裏両面にスズメッキ層27が形成されてなる。このスズメッキ層27により、電子部品16のリード18とバスバー15との間のはんだ濡れ性向上を図ることができる。また、ヒューズ用端子19及びタブ部21と、これらに接続されるヒューズ等の電気部品との間の接触抵抗を低減させることができる。なお、本実施形態においては、母材26の表裏両面に形成されたスズメッキ層27の厚さ寸法は、1μm〜2μm(片面のみの厚さ)であった。
【0032】
上記の母材26は、導電性を有する金属であれば任意の金属を用いることが可能であり、導電性に優れることから、銅、又は銅合金が好ましい。銅合金としては、銅にスズ、クロム、亜鉛、ケイ素、ニッケル、リン、鉄等から選ばれる一種又は二種以上を含有させたものを用いることができる。
【0033】
上記のスズメッキ層27は、例えば、無電解メッキ法、電気メッキ法、又は溶融した金属中に母材26を浸漬する方法など、公知の手段により形成することができる。
【0034】
さて、バスバー15の表面には、スズメッキ層27が剥がされて母材26の表面が露出する露出部31が、所定のピッチ間隔(例えば、70μm〜360μm)を空けて配列して形成されている(図5参照)。また、バスバー15の裏面にも、詳細には図示しないが、バスバー15の表面と同様に、母材26の表面が露出する露出部31が、所定のピッチ間隔を空けて配列して形成されている。露出部31は、回路基板13側又は放熱板23側から見て、略円形状をなしている。
【0035】
図7に示すように、露出部31には、母材26の表面から回路基板13側又は放熱板23側に突出する凸部30が形成されている。凸部30は母材26を構成する金属(銅、又は銅合金)、又は、母材26を構成する金属の合金(例えばCuSn等)からなる。凸部30は、露出部31の外縁部近傍に、回路基板13側又は放熱板23側から見て、略環状をなして形成されており、露出部31は全体としてクレータ状をなしている。露出部31の外側には、母材26を形成する金属とスズとの合金(例えばCuSn等)からなる合金層32が、露出部31を囲むように形成されている。この合金層32のさらに外側に、スズメッキ層27が形成されている。
【0036】
本実施形態における露出部31の直径は、例えば約60μmである。また、本実施形態における凸部30は、露出部31の外縁部近傍に、外径寸法が約60μmであって、内径寸法が約40μmをなす略環状に形成されている。また、本実施形態における凸部30の、母材26の表面からの突出寸法は、例えば約5μmである。
【0037】
本実施形態のように、電子部品16を回路基板15に対してリフロー方式によりはんだ付けする場合、リフロー炉内の温度は、はんだ付け時間の短縮のため、はんだの溶融温度よりも高い温度に設定されている。すると、例えばPbフリーはんだのように、比較的融点の高いはんだを用いた場合には、バスバー15が、スズメッキ層27の融点よりも高い温度にまで加熱され、バスバー15のスズメッキ層27が溶融してしまう場合がある。このような場合、接着層14A,Bが浮いて、バスバー15と接着層14A,Bとの間に空気が入り込んでしまう結果、バスバー15と回路基板13との接着強度又はバスバー15と放熱板23との接着強度が不十分になることが懸念される。
【0038】
本実施形態によれば、露出部31はスズメッキ層27から露出しているから、この露出部31と接着層14A,Bとが直接に接着される。これにより、スズメッキ層27が溶融する温度にまで回路構成体10が加熱されても、バスバー15と接着層14A,Bとの間に空気が入り込むことを防止できる。この結果、バスバー15と回路基板13との接着強度、及びバスバー15と放熱板23との接着強度の向上を図ることができる。
【0039】
また、バスバー15の表面側に形成された凸部30は回路基板13側に突出しており、バスバー15の裏面側に形成された凸部30は放熱板23側に突出している。これにより、凸部30と接着層14A,Bとが強固に接着するから、バスバー15と回路基板13、及びバスバー15と放熱板23との間の接着強度が向上する。
【0040】
さらに、凸部30は、回路基板側13及び放熱板23側から見て略環状をなしているので、バスバー15と回路基板13との接着強度、及びバスバー15と放熱板23との接着強度を一層向上させることができる。
【0041】
また、本実施形態においては、接着領域34のバスバーの板面に垂直な方向の投影面積に対する、露出部31の、バスバー15の板面に垂直な方向の投影面積の割合である母材露出率は、5%以上であり、好ましくは50%以下であり、さらに好ましくは、20%以上45%以下であり、特に好ましくは、30%以上40%以下である。5%未満であると、バスバー15と回路基板13との間の接着強度、又は、バスバー15と放熱板23との間の接着強度が低下する。一方、母材露出率を大きくすると接着強度も大きくなるが、母材露出率が50%を超えると、露出部31を形成するための加工時間が延びてしまうため、バスバー15に露出部31を形成するための製造効率が低下する。
【0042】
また、母材露出率は、20%以上であると、バスバーと接着部材との間の接着強度が一層向上するので好ましく、45%以下であると、加工時間を短縮できるので好ましい。
【0043】
さらに、母材露出率が30%以上40%以下であると、バスバーと接着部材との間の接着強度がばらついた場合であっても、ばらつきの最小値が十分な強度を備えるので、特に好ましい。
【0044】
母材露出率は、例えば以下のようにして算出できる。まず、バスバー15の表面及び裏面のSEM(走査型電子顕微鏡)写真を、バスバー15の板面に垂直な方向から撮影する。これによりSEM写真は、バスバー15の表面及び裏面をバスバーの板面に垂直な方向に投影した画像になっている。このSEM写真において、略円形状をなす露出部31の中心を格子点とし、この格子点により形成される最小の四角形の面積を算出する。上述したように、露出部31は所定のピッチ間隔で配列して形成されているので、このピッチ間隔から、四角形の面積を容易に算出できる。図8に、最小の四角形が長方形状をなす場合における算出方法を例示する。露出部31の略環状部分の中心A,B,C,Dを格子点A,B,C,Dとし、この格子点A,B,C,Dにより形成される四角形ABCDの面積は、中心A−B間のピッチ間隔L1と、中心A−C間のピッチ間隔L2との積により算出される。
【0045】
そして、SEM写真における、上記の四角形ABCDに囲まれた領域内に位置する露出部31の面積は、露出部31を円と近似してその面積を求めることにより算出される。理由は以下のようである。四角形ABCDは長方形なので、各頂点の内角は90°になっており、これは、360°の四分の一である。これにより、格子点A,B,C,Dを中心とする各露出部31は、四角形ABCDにより、それぞれの四分の一の領域が囲まれた状態になっている。このため、四角形ABCDに囲まれた領域内に位置する露出部31の面積は、一つの露出部31の面積と等しくなっている。
【0046】
母材露出率は、露出部31の面積を四角形の面積で除したものに100を乗じることにより算出できる。このように、露出部31が所定のピッチ間隔で配列して形成されている場合には、格子点A,B,C,Dにより形成される最小の四角形ABCDの一つに対してのみ、露出部31の面積及び四角形ABCDの面積を計算することにより、簡便に母材露出率を計算できる。
【0047】
続いて、本実施形態に係る電気接続箱11の製造方法について説明する。まず、銅合金からなる板状の母材26の表裏両面に電気メッキ法により、スズメッキ層27を形成する。
【0048】
スズメッキ層27が形成されたバスバー15の接着領域に、レーザ光を所定のピッチ間隔を空けて、間欠的に照射することにより、露出部31を形成する。
【0049】
レーザ光については特に制限はなく、例えばYbファイバーレーザ、炭酸ガスレーザ、YAGレーザ等を使用できる。レーザ光照射装置としては、パルス発振型が好ましく、例えばレーザマーキング装置を好適に用いることができる。
【0050】
図6に示すように、レーザ光(図中、波状の矢線で示す)を照射する前の状態では、バスバー15は、母材26の表面にスズメッキ層27が形成されている。このバスバー15にレーザ光を照射すると、スズメッキ層27及び母材26が溶融して飛散する。すると、図7に示すように、スズメッキ層27が剥離されて母材26の表面が露出した露出部31と、この露出部31の内側に、母材26の表面から突出する凸部30と、露出部31の外側においてスズと銅との合金からなる合金層32と、が形成される。合金層32の外側にはスズメッキ層27が残存している。
【0051】
この板材をプレス加工により打抜き形成すると共に、所定形状に曲げ形成することでバスバー15を形成する。
【0052】
次に、回路基板13の裏面側(図4における下面側)に、接着層14Aを介してバスバー15を接着する。この接着層14Aは、例えば両面に接着剤を塗布した樹脂フィルムからなる接着シートでもよく、また、回路基板13の裏面又はバスバー15の表面(図4における上面側)に接着剤を塗布してもよい。その後、回路基板13とバスバー15との積層体をプレスする。このプレス工程は、加熱プレスでもよいし、また、室温によるプレスでもよい。
【0053】
続いて、バスバー15の裏面側(図4における下面側)に、接着層14Bを介して放熱板23を接着する。この接着層14Bは、上述したように、例えば両面に接着剤を塗布した樹脂フィルムからなる接着シートでもよく、また、バスバー15の裏面又は放熱板23の表面(図4における上面側)に接着剤を塗布してもよい。その後、回路基板13、バスバー15、及び放熱板23の積層体をプレスする。このプレス工程は、加熱プレスでもよいし、また、室温によるプレスでもよい。
【0054】
次に、回路基板13及びバスバー15の所定の位置に、例えばスクリーン印刷技術により、例えばクリーム状のPbフリーはんだ(いわゆるクリームはんだ)であって、溶融温度が210℃〜240℃のものを塗工する。その後、電子部品16のリード18と、Pbフリーはんだが塗工された領域とが整合するようにして、電子部品16を回路基板13上に載置する。この状態で、図示しないリフロー炉内に回路構成体10を収容し、Pbフリーはんだが溶融する温度まで加熱した後、冷却することで、回路基板13及びバスバー15と、電子部品16とをはんだ付けする。リフロー炉内では、回路構成体は、ピーク温度が250℃〜260℃で、約10秒間加熱される。
【0055】
次に、放熱板23に対して回路構成体10側から枠本体22A及び補助枠体22Bを接近させつつ組み付け、補助枠体22Bと放熱板23並びに補助枠体22Bと枠本体22Aをとそれぞれ接着剤(図示せず)により固着して、枠体22を形成する。
【0056】
こうして回路基板13を全周に亘って包囲する枠体22が構成されると共に、回路基板13とバスバー15とを裏面側から覆う放熱板23が枠体22に固定された後、枠体22と放熱板23とによって構成された凹部内に、回路基板13の全体と、回路基板13と電子部品16との接触部分を覆う充填材(図示せず)を注入する。これにより、回路基板13とバスバー15と電子部品16との導通部分に対する浸水や異物の干渉を防止できる。
【0057】
そして、第2コネクタハウジング20を枠本体22Aに組み付けるとともに、第2コネクタハウジング20と枠本体22Aとをビスにより組付け状態にロックする。
【0058】
この後、補助枠体22Bに対して第1コネクタハウジング25を組み付け、最後に、カバー24を取り付ける。
【0059】
(バスバーと回路基板との接着強度評価)
以下に、バスバー15と回路基板13との接着強度についてのモデル実験を行った。このモデル実験により、バスバー15に露出部31が形成されることにより、バスバー15と回路基板13との接着強度が向上することが認められた。
【0060】
<試験片1−1>
幅25mm、長さ80mm、厚さ0.64mmの銅板(本発明に係る母材に該当)に電気めっき法により、厚さ1μm〜2μmのスズメッキ層を形成した。この銅板の一方の端部のうち、幅25mm、長さ25mmの領域を接着領域とし、この接着領域に、Ybファイバーレーザ装置を用いて、70μm×90μmのピッチ間隔で、間欠的にレーザ光を照射した。これにより、スズメッキ層が剥離されて銅板の表面が露出した露出部を形成した。この露出部には銅板の板面に垂直な方向から見て略環状をなす凸部が形成されていた。一枚の銅板を加工するの131秒を要した。
【0061】
測長顕微鏡により測定したところ、銅板からの凸部の突出寸法は、5μmであった。
【0062】
接着領域のSEM(走査型電子顕微鏡)写真を、銅板の板面に垂直な方向から撮影した。このSEM写真において、略円形状をなす露出部の中心を格子点とし、この格子点により形成される最小の四角形の面積を算出した。図8を参照して説明すると、上述したピッチ間隔から、L1を70μmとし、L2を90μmとして以下計算した。
【0063】
次いで、露出部の外縁部分の半径Rを、SEM写真から、30μmと測長した。
【0064】
上記の値から、次の式により母材露出率を44.9%と算出した。
(((30μm)^2×π/(70μm×90μm))×100
【0065】
一方、エポキシ樹脂からなる厚さ1.5mmの絶縁基板(本発明に係る回路基板に該当)を、幅25mm、長さ100mmに切断し、この絶縁基板の一方の端部のうち、幅25mm、長さ12.5mmの領域を接着領域とした。
【0066】
その後、銅板の接着領域に、公知の熱硬化性樹脂(接着剤)を塗布し、上記の絶縁基板の接着領域を積層し、この熱硬化性樹脂の硬化条件に従って、所定温度、所定圧力、所定時間でプレス処理を行い、銅板と絶縁基板とを接着した。
【0067】
続いて、リフローはんだ付け時における加熱を想定して、試験片を加熱炉内に収容し、ピーク温度が250℃〜260℃で、約10秒間加熱した。
【0068】
上記のようにして作製した3つの試験片1−1に対して引張せん断試験を行い、引張せん断応力を測定した。このときの引張速度は、少なくとも後述する各試験片同士の引張せん断応力の差異が観察可能であればよく、本測定試験では10mm/秒で測定を行った。3つの試験片の引張せん断応力の平均値を計算し、その結果を表1に示す。
【0069】
<試験片1−2〜1−8>
表1に示すピッチ間隔で、銅板の接着領域にレーザ光を照射して露出部を形成した以外は、試験片1−1と同様にして、試験片1−2〜1−8を作製し、引張せん断試験を行った。結果を表1に示す。
【0070】
<試験片1−9>
銅板の接着領域に、メッシュ間隔0.4mm(400μm)のメッシュパターンでレーザ光を照射した以外は、試験片1−1と同様にして、試験片1−9を作製し、引張せん断試験を行った。結果を表1に示す。
【0071】
なお、試験片1−9の母材露出率は、以下の式から、27.8%と算出した。
100×(((400μm)^2−(400μm−60μm)^2)/(400μm^2))
上記の式中、60μmは、レーザ光を照射したことにより形成されたメッシュの加工幅を意味する。
【0072】
<試験片1−10〜1−13>
接着領域に、表1に示すメッシュ間隔でレーザ光を照射して銅板を露出させた以外は、試験片1−9と同様にして、試験片1−10〜1−13を作製し、引張せん断試験を行った。結果を表1に示す。
【0073】
<試験片1−14>
接着領域にレーザ光を照射しないこと以外は、試験片1−1と同様にして試験片1−14を作製し、引張せん断試験を行った。結果を表1に示す。
【0074】
【表1】

【0075】
(結果)
試験片1−14のせん断強度は、2.9MPaと、露出部を形成した試験片1−1〜1−8のせん断強度(11.61MPa〜6.78MPa)に比べて、著しく低かった。これは、以下の理由によると考えられる。
【0076】
試験片を加熱すると、融点が232℃であるスズメッキ層が溶融する。これにより、接着剤は、銅板に対して浮いた状態になる。このため、試験片1−14においては、銅板と接着剤との間に空気が入ってしまい、接着強度が低下したと考えられる。
【0077】
これに対し、露出部を形成した試験片1−1〜1−8では、露出部と接着剤とが直接に接着するので、スズメッキ層が溶融して空気が入ることを防止できる。さらに、凸部と接着剤とが強固に接着するから、一層接着強度が向上する。
【0078】
また、ほぼ同じような母材露出率である、試験片1−2(母材露出率34.9%)と、試験片1−10(母材露出率36.0%)とを比較すると、間隔を空けて露出部を形成した試験片1−2ではせん断強度が12.09MPaであるのに対し、メッシュパターンでレーザ光を照射して銅板を露出させた試験片1−10では8.92MPaと、低くなっていた。同様に、試験片1−3(母材露出率26.2%、せん断強度11.07MPa)と、試験片1−11(母材露出率27.8%、せん断強度4.07MPa)とを比較した場合も、メッシュパターンでレーザ光を照射した試験片1−11のせん断強度は低くなっていた。試験片1−6(母材露出率10.7%、せん断強度7.14MPa)と、試験片1−13(母材露出率11.6%、せん断強度1.23MPa)とを比較した場合も同様である。この理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。
【0079】
上述したように、凸部を設けることでバスバーと接着部材との接着強度を向上させることができるから、露出部における凸部の割合を大きくすれば、バスバーと接着部材との接着強度を向上させることが可能となる。本実施形態では、凸部が略環状をなしているから、メッシュパターンでレーザ光を照射した場合に比べて、凸部を効率よく形成することができる。この結果、露出部における凸部の割合を大きくできるから、バスバーと接着部材との接着強度を向上させることができると考えられる。
【0080】
母材露出率が5%以上である試験片1−1〜1−8は、せん断強度が6.78MPa以上あり、スズの融点以上に加熱しても、十分な接着強度を有する。また、母材露出率が50%以下であるので、加工時間が131秒以下となっており、製造効率の向上を図ることができる。せん断強度が同じような値を示す試験片1−2(せん断強度12.09MPa)と、試験片1−9(せん断強度12.2MPa)とを比較すると、試験片1−2では加工時間が113sであるのに対し、試験片1−9では290sとなっており、本発明により加工時間を短縮できることが分かる。
【0081】
さらに、母材露出率が20%以上45%以下である試験片1−3〜1−2は、せん断強度が11.07MPa〜12.09MPaと、顕著に向上している。
【0082】
さらに、母材露出率が30%以上40%以下である試験片1−2は、せん断強度が12.09MPaと最も高い値を示しており、特に好ましい。
【0083】
また、試験片1−1においては、3つの試験片のうち、せん断強度の最小値は10.93MPaであった。また、試験片1−3においては、3つの試験片のうち、せん断強度の最小値は10.43MPaであった。これに対して、試験片1−2においては、3つの試験片のうち、最小のせん断強度は11.66MPaであり、十分な強度を示した。このように、せん断強度がばらついた場合でも、せん断強度の最小値は十分な強度を示すので、特に好ましい。
【0084】
(バスバーと放熱板との接着強度評価)
続いて、バスバーと放熱板との接着強度についてのモデル実験を行った。このモデル実験により、バスバーに露出部が形成されることにより、バスバーと放熱板との接着強度が向上することが認められた。
【0085】
<試験片2−1>
厚さ2.0mmのアルマイト板(アルミニウム板の表面をアルマイト処理したものであって、本発明にかかる放熱板に該当)を、幅25mm、長さ100mmに切断し、このアルマイト板の一方の端部のうち、幅25mm、長さ12.5mmの領域を接着領域とした。このアルマイト板を銅板と接着した以外は、試験片1−1と同様にして試験片2−1を作製し、引張せん断試験を行った。結果を、表2にまとめる。
【0086】
<試験片2−2〜2−6>
表2に示すピッチ間隔で、銅板の接着領域にレーザ光を照射して露出部を形成した以外は、試験片2−1と同様にして、試験片2−2〜2−6を作製し、引張せん断試験を行った。結果を表2に示す。
【0087】
<試験片2−7>
上述のアルマイト板を銅板と接着した以外は、試験片1−14と同様にして試験片2−7を作製し、引張せん断試験を行った。結果を表2に示す。
【0088】
【表2】

【0089】
(結果)
母材露出率が2.9%である試験片2−6では、せん断強度は2.0MPaと、母材露出率が5%以上50%以下である試験片2−1〜2−5のせん断強度(3.6MPa〜5.6MPa)に比べて低かった。これにより、母材露出率は5%以上必要であることがわかった。
【0090】
また、母材露出率が30%以上40%以下である試験片2−1(母材露出率34.9%)は、せん断強度が5.6MPaと高い値を示しており、特に好ましい。
【0091】
以上説明したように、本実施形態によれば、露出部はスズメッキ層から露出しているから、この露出部と接着層とが直接に接着される。これにより、スズメッキ層が溶融する温度にまで回路構成体が加熱されても、バスバーと接着部材との間に空気が入り込むことを防止できる。
【0092】
また、上記の凸部は接着部材側に突出しているから、凸部と接着層とが強固に接着する。これによりバスバーと接着部材とを強固に接着できる。
【0093】
そして、本発明によれば、前記接着領域の前記バスバーの板面に垂直な方向の投影面積に対する、前記露出部の、前記バスバーの板面に垂直な方向の投影面積の割合である母材露出率は、5%以上であり、好ましくは50%以下であり、さらに好ましくは、20%以上45%以下であり、特に好ましくは、30%以上40%以下である。母材露出率が5%未満であると、バスバーと接着部材との間の接着強度が低下する。母材露出率が50%を超えると、露出部を形成するための加工時間が延びるので、製造効率が低下する。
【0094】
さらに、凸部は接着部材側から見て略環状をなしているので、バスバーと接着部材との接着強度が一層向上する。
【0095】
また、露出部は所定のピッチ間隔を空けて配列した状態で形成されるから、各露出部に加わる応力を均一にすることができる。これにより、各露出部に加わる応力を分散させることができるから、バスバーと接着部材との接着強度を一層向上させることができる。
【0096】
また、露出部はレーザ光を照射するという簡易な手法により形成できる。
【0097】
<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)本実施形態においては、露出部31は所定のピッチ間隔を空けて配列して形成されていたが、これに限られず、例えば、バスバー15と接着層14A,Bとの間に大きなせん断応力が発生する領域においては、露出部31同士の間隔を他の領域よりも密にしてもよい。このように露出部31は、所定間隔を空けて複数設けられていれば、等しいピッチ間隔で配されていなくてもよい。
(2)母材露出率は、バスバー15を撮影したSEM写真を公知の手法で画像解析することによって算出してもよい。
【0098】
(3)本実施形態では、バスバー15の一方の面には回路基板13が接着されており、他方の面には放熱板23が接着される構成としたが、これに限られず、バスバー15の片面にのみ、回路基板13又は放熱板23が接着される構成としてもよい。
(4)本実施形態においては、各露出部31は略円形状をなしていたが、これに限られず、互いに間隔を空けて形成されていれば、略楕円形状でもよいし、略長円形状でもよいし、三角形、四角形などの多角形状など、任意の形状をとりうる。また、全ての露出部31が同一の形状でなくてもよい。
(5)本実施形態においては、凸部30は略環状をなしていたが、これに限られず、略楕円形状でもよいし、三角形、四角形などの多角形状など、任意の形状をとりうる。また、全ての凸部30が同一の形状でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0099】
【図1】本実施形態に係る電気接続箱の斜視図
【図2】電気接続箱の側断面図
【図3】回路構成体の一部拡大斜視図
【図4】回路構成体の一部拡大断面模式図
【図5】バスバー上における露出部の配列状態を示す平面模式図
【図6】レーザ光を照射する状態を示す断面模式図
【図7】凸部の構造を示す断面模式図
【図8】母材露出率の算出方法を示す平面模式図
【符号の説明】
【0100】
10…回路構成体
13…回路基板(接着部材)
14A,B…接着層
15…バスバー
23…放熱板(接着部材)
26…母材
27…スズメッキ層
30…凸部
31…露出部
34…接着領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属製の母材の表面にスズメッキ層が形成されてなるバスバーと、前記バスバーの少なくとも一方の面に設けられた接着領域に絶縁性の接着層を介して接着された接着部材とを備える回路構成体であって、
前記バスバーの接着領域には、前記母材の表面を露出させてなる複数の露出部が間隔を空けて形成されており、
前記接着領域の前記バスバーの板面に垂直な方向の投影面積に対する、前記露出部の、前記バスバーの板面に垂直な方向の投影面積の割合である母材露出率は、5%以上であることを特徴とする回路構成体。
【請求項2】
前記母材露出率は、50%以下であ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】
前記母材露出率は、20%以上45%以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路構成体。
【請求項4】
前記母材露出率は、30%以上40%以下であ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1項に記載の回路構成体。
【請求項5】
前記露出部は、互いに所定のピッチ間隔を空けて配列して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4のいずれか1項に記載の回路構成体。
【請求項6】
前記露出部には、前記母材の表面から突出する凸部が形成されており、前記凸部は前記母材又は前記母材の合金からな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1項に記載の回路構成体。
【請求項7】
前記凸部は、前記接着部材側から見て略環状をなしていることを特徴とする請求項6に記載の回路構成体。
【請求項8】
前記露出部は、前記バスバーにレーザ光を所定の間隔を空けて間欠的に照射することにより形成されることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項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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【公開番号】特開2008−259286(P2008−259286A)
【公開日】平成20年10月23日(2008.10.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−97541(P2007−97541)
【出願日】平成19年4月3日(2007.4.3)
【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)】