回路構成体
【課題】小型化を図ることのできる回路構成体を提供することを目的とする。
【解決手段】回路構成体１には、素子搭載部１３および互いに間隔を空けて並列された複数のバスバー１１を備えるバスバー部１０と、素子搭載部１３および複数本のバスバー１１を一体化するようにインサート成形された絶縁部２１と、を含む基板部２が備えられ、素子搭載部１３上には半導体スイッチング素子３０が搭載されている。素子搭載部１３を挟んで２列に並列されたバスバー１１において、外側（素子搭載部１３側とは逆側）の端部は基板部２の端縁部に配されて外部との導通接続を行う接続端子部１２とされ、基板部２においてこの接続端子部１２を含む端縁部は、接続端子部１２が絶縁部２１から露出され、かつ、平坦な一枚板状とされたカードエッジコネクタ部３とされている。このような構成によれば、小型化を実現することができる。
【解決手段】回路構成体１には、素子搭載部１３および互いに間隔を空けて並列された複数のバスバー１１を備えるバスバー部１０と、素子搭載部１３および複数本のバスバー１１を一体化するようにインサート成形された絶縁部２１と、を含む基板部２が備えられ、素子搭載部１３上には半導体スイッチング素子３０が搭載されている。素子搭載部１３を挟んで２列に並列されたバスバー１１において、外側（素子搭載部１３側とは逆側）の端部は基板部２の端縁部に配されて外部との導通接続を行う接続端子部１２とされ、基板部２においてこの接続端子部１２を含む端縁部は、接続端子部１２が絶縁部２１から露出され、かつ、平坦な一枚板状とされたカードエッジコネクタ部３とされている。このような構成によれば、小型化を実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路構成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されて車載電装品の通断電を制御する電気接続箱として、特許文献１に記載のものが知られている。このものは、バスバー及び電線にて所望の回路を構成した回路板をハウジング内に収容するとともに、ハウジングの周壁部にヒューズブロックやコネクタ等を設けた構成を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のような構成では、回路仕様が複雑になるほど板厚方向に回路構成体の積層数が増加するため、電機接続箱が大型化してしまうという問題が生じていた。
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、小型化を図ることの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】
【０００５】
本発明に係る回路構成体は、素子搭載部と互いに間隔を空けて並列された複数のバスバーとが設けられたバスバー部と、前記素子搭載部および前記複数本のバスバーを一体化するようにインサート成形された絶縁部とを含む基板部と、前記素子搭載部に搭載されたスイッチング素子と、を備え、前記バスバーの端部のうち少なくとも一方が前記基板部の端縁部に配されて外部との導通接続を行う端子部とされ、前記基板部において前記端子部を含む端縁部が、平坦な一枚板状とされ、かつ、前記端子部が前記絶縁部から露出されたカードエッジコネクタ部とされているものである。
【０００６】
このような構成によれば、コネクタ部がカードエッジコネクタ型となっているため、回路構成体を複数枚積層してもコネクタ部をあまり大きくせずに済み、小型化が図れる。また、外部接続のための端子部がバスバーと一体化しているので、従来のようなバスバーと端子との接続のためのはんだ付け等の工程が必要なくなり、組み立て工数やコストの削減が図れる。
【０００７】
本発明の態様としては、以下の態様が好ましい。
【０００８】
前記スイッチング素子と前記バスバーとがボンディングワイヤにより電気的に接続されていることが好ましい。
上記の態様によれば、スイッチング素子とバスバーとの接続回路が最短距離で構成できるため、回路構成体の小型化を図ることができる。また、発熱量を低く抑えることができる。
さらに、回路構成体の仕様変更に際し、ボンディングワイヤの配線パターンや実装するスイッチング素子の変更のみで容易に対応でき、柔軟な対応が可能となる。
【０００９】
また、前記基板部には、前記絶縁部とともにインサート成形により形成されたものであって前記素子搭載部を囲って立ち上がる枠部が設けられ、前記枠部内には前記スイッチング素子および前記ボンディングワイヤを覆う充填材が充填されていることが好ましい。
上記の態様によれば、枠部が絶縁部と一体に成形されていることにより、液密が確保できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回路構成体の小型化を図ることができ、ひいては、この回路構成体が収容される電機接続箱の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１における回路構成体の斜視図
【図２】実施形態１において打ち抜き形成されたバスバー基板の斜視図
【図３】実施形態１において樹脂成形部が形成された状態を示す斜視図
【図４】実施形態１においてバスバー部を枠体から切り離した状態を示す斜視図
【図５】実施形態１において半導体スイッチング素子を実装した状態を示す斜視図
【図６】実施形態１において半導体スイッチング素子とバスバーとをワイヤボンディングにより接続した状態を示す斜視図
【図７】実施形態１において半導体スイッチング素子とバスバーとをワイヤボンディングにより接続した状態を示す部分拡大断面図
【図８】実施形態１の回路構成体を配電ユニットに適用した様子を示す斜視図
【図９】実施形態１の回路構成体をジャンクションブロックに適用した様子を示す斜視図
【図１０】実施形態２の回路構成体をヒューズボックスに適用した様子を示す斜視図
【図１１】実施形態２において樹脂成形部が形成された状態を示す斜視図
【図１２】実施形態２においてバスバー部を枠体から切り離した状態を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１〜図９によって説明する。
本実施形態の回路構成体１を図１に示した。この回路構成体１は、車両用のものであって、バッテリー等の電源と車載電装品との間に接続され、各種車載電装品の通断電制御を行うものである。なお、以下の説明においては、回路構成体１において半導体スイッチング素子３０が搭載されている側の面を表面、それとは逆側の面を裏面とする。
【００１３】
この回路構成体１は、導電性に優れた金属板を打ち抜くことにより形成されたバスバー部１０を備える。このバスバー部１０は、同一厚さの細長い板状に形成された複数のバスバー１１と、半導体スイッチング素子３０を搭載するための一対の素子搭載部１３とを備えている。複数のバスバー１１は、幅方向に互いに狭い間隔を空けて並列することで一組のバスバー群１１Ｇを構成しており、このバスバー群１１Ｇの２組が、バスバー１１の長さ方向に沿う方向に並列されている。
【００１４】
素子搭載部１３は、幅広の板状に形成されており、その表面には、半導体スイッチング素子３０の位置決めのための溝部１４が複数（本実施例では１つの素子搭載部１３につき５個ずつ）設けられている。各溝部１４は搭載される半導体スイッチング素子３０の外形に対応する長方形状をなし、それぞれ素子搭載部１３の長さ方向に等間隔を空けて並列されている。
【００１５】
一対の素子搭載部１３は、その長さ方向に沿って間隔を空けて並列されており、その長さ方向がバスバー１１の長さ方向と直交方向となる向きで、２組のバスバー群１１Ｇの間に挟まれるように配置されている。なお、各バスバー群１１Ｇを構成する複数のバスバー１１のうち、両端に位置する各２本ずつのバスバー１１は、その端部が素子搭載部１３と連結されており、その他のバスバー１１は素子搭載部１３と隙間を空けて配されている。
【００１６】
この素子搭載部１３には、複数の半導体スイッチング素子３０が搭載されている。各半導体スイッチング素子３０は、それぞれ素子搭載部１３上の溝部１４に位置合わせして載置され、はんだ付け等により固着される。半導体スイッチング素子３０の表面には、詳細には図示しないが、端子が設けられており、この端子はそれぞれボンディングワイヤ３１を介してバスバー１１と接続されている。
【００１７】
複数本のバスバー１１および素子搭載部１３はすべて同一の厚さであり、かつ、同一平面上に配されている。各バスバー１１において、外側（素子搭載部１３側とは逆側）の端部は、それぞれ外部機器との接続のための接続端子部１２とされている。
【００１８】
バスバー部１０には、インサート成形により樹脂成形部２０が一体化されている。この樹脂成形部２０は、隣り合うバスバー１１間、およびバスバー１１と素子搭載部１３との間を絶縁する絶縁部２１を備えている。絶縁部２１は、隣り合うバスバー１１の間、およびバスバー１１と素子搭載部１３との間に隙間なく埋め込まれるとともに、並列する複数のバスバー１１のうち最も外側に位置するバスバー１１の外側にも設けられてこのバスバー１１の側面を覆っている。絶縁部２１においてバスバー１１の長さ方向に沿う方向の両端は、バスバー１１における接続端子部１２の先端部に揃えられている。また、絶縁部２１の厚さはバスバー１１および素子搭載部１３の厚さに揃えられており、これにより、バスバー部１０と絶縁部２１とは表面に凹凸のない平坦な一枚板を形成している（以下、基板部２という）。
【００１９】
この基板部２の表面には、素子搭載部１３を囲って表面側に立ち上がる枠部２２が形成されている。枠部２２は、素子搭載部１３の周縁よりもやや外側位置において、基板部２の表面から表方に向かって立ち上げられた４辺の壁部よりなり、基板部２の表面側から見て長方形状をなしている。枠部２２の立ち上げ高さは、素子搭載部１３に搭載される半導体スイッチング素子３０の高さよりも高く設定されている。
【００２０】
この枠部２２内には、例えば合成樹脂からなる充填材２４が充填され、半導体スイッチング素子３０およびボンディングワイヤ３１が充填材２４中に埋没されている。これにより、半導体スイッチング素子３０周辺部の防水が図られると共に、振動によるボンディングワイヤ３１の揺れや外れが防止される。
【００２１】
また、基板部２の裏面において、表面の枠部２２で囲まれた領域に対応する領域には、バスバー１１および絶縁部２１の裏面を覆う底壁２３が形成されている。
【００２２】
基板部２において枠部２２および底壁２３が形成されている領域を除く両端部分、すなわち、バスバー１１の接続端子部１２を含む部分は、表裏面が平坦な一枚板状となっており、この部分は、カードエッジコネクタ部３とされている。このカードエッジコネクタ部３においては、接続端子部１２の表裏面が絶縁部２１から露出しており、エッジコネクタソケットの端子と接触可能とされている。
【００２３】
次に、上記のように構成された回路構成体１の作製手順について説明する。
まず、材料となる金属板をプレス加工で打ち抜くことによりバスバー基板１５を形成する（図２）。なお、打ち抜きの時点では、各バスバー１１がばらばらにならないよう、各バスバー１１の外側の端部（接続端子部１２となる側の端部）が外側方向へ延設されて、このバスバー１１を囲う外枠１６に連結された状態となっている。
【００２４】
次に、バスバー基板１５を図示しない金型内に設置し、熱可塑性の合成樹脂材（例えばＰＰＳ）によってインサート成形を行うことにより、絶縁部２１および枠部２２を含む樹脂成形部２０が形成される（図３）。このインサート成形により、各バスバー１１が樹脂成形部２０とともに一体化される。
【００２５】
樹脂成形部２０の形成後、バスバー１１と外枠１６との切り離しを行う（図４）。切り離しの際には、樹脂成形部２０においてバスバー１１の長さ方向に沿う方向の端縁部に沿って切断が行われる。（図３中、切断位置を破線で示す。）
【００２６】
次に、素子搭載部１３上に半導体スイッチング素子３０を実装する。まず、素子搭載部１３の溝部１４に整合させてクリームはんだを塗布する。そして、半導体スイッチング素子３０を、溝部１４に位置合わせして素子搭載部１３上に載置する。この状態で、リフロー処理を行なうことにより、半導体スイッチング素子３０を素子搭載部１３にはんだ付けする（図５）。続いて、半導体スイッチング素子３０の表面の端子とバスバー１１とをワイヤボンディングにより接続する（図６、図７）。
【００２７】
実装が完了したら、枠部２２内に液状の充填材を充填して固化させる。充填材は、半導体スイッチング素子３０およびボンディングワイヤ３１を覆う高さ位置まで充填する。充填材としては、例えばエポキシ樹脂を使用できる。
以上のようにして、回路構成体１が完成される。
【００２８】
なお、本実施形態の回路構成体１は、例えば図８に示すような配電ユニット４０に適用することができる。
【００２９】
この配電ユニット４０は、合成樹脂により箱状に形成されたケーシング４１の内部に、上記の構成の回路構成体１を制御用基板４２とともに収容したものである。制御用基板４２は、樹脂材料製の絶縁性基板の表面上に銅箔によって回路パターンが形成され、制御用の半導体チップ４３が実装されたプリント基板であって、その外形は回路構成体１の外形とほぼ等しい矩形状とされている。この制御用基板４２において、回路構成体１と整合させて重ねたときに回路構成体１のカードエッジコネクタ部３と整合する位置には、表面にコンタクトパッド４４が施されてカードエッジコネクタ部４５が形成されている。回路構成体１と制御用基板４２とは、その板厚方向において互いに適当な隙間をおいて重ねるようにして互いに略平行な姿勢で配置され、ケーシング４１内に収容されている。このような構成の配電ユニット４０では、回路構成体１および制御用基板４２のカードエッジコネクタ部３、４５を、このカードエッジコネクタ部３、４５に対応するエッジコネクタソケットを備えた外部機器等に対して一括接続することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態の回路構成体１は、例えば図９に示すようなジャンクションブロック５０に適用することができる。
【００３１】
このジャンクションブロック５０は、合成樹脂により形成された箱型のケーシング５１を備えている。このケーシング５１の天井部には、回路構成体１を内部に差し込むための差込口５２が開口されており、差込口５２の周縁に沿って上方へ立ち上がる筒状のフード部５３が設けられている。ケーシング５１の底面には制御回路基板５４が配設されている。この制御回路基板５４は、樹脂材料製の絶縁性基板の表面上に銅箔によって回路パターンが形成されたプリント基板である。制御回路基板５４の表面において、差込口５２の直下位置にはエッジコネクタソケット５５が設けられている。このエッジコネクタソケット５５は、回路構成体１のカードエッジコネクタ部３を収容可能な合成樹脂製のコネクタハウジング５６内に、接続端子部１２に圧接する端子金具（図示せず）が収容された通常の構成のものである。
【００３２】
ケーシング５１の内部には、複数の回路構成体１が縦置きに収容され、回路構成体１における一方のカードエッジコネクタ部３がエッジコネクタソケット５５に装着される。そして、他方のカードエッジコネクタ部３がフード部５３内に臨んでいる。
【００３３】
このような構成の配電ユニット４０では、複数の回路構成体１のカードエッジコネクタ部３を、このカードエッジコネクタ部３に対応するエッジコネクタソケットを備える外部機器等に対して一括接続することができる。
【００３４】
以上のように本実施形態によれば、回路構成体１の基板部２は、素子搭載部１３および互いに間隔を空けて並列された複数のバスバー１１を備えるバスバー部１０と、素子搭載部１３および複数本のバスバー１１を一体化するようにインサート成形された絶縁部２１と、を備えている。そして、素子搭載部１３上には半導体スイッチング素子３０が搭載されている。素子搭載部１３を挟んで２列に並列されたバスバー１１において、外側（素子搭載部１３側とは逆側）の端部は基板部２の端縁部に配されて外部との導通接続を行う接続端子部１２とされている。基板部２においてこの接続端子部１２を含む端縁部は、接続端子部１２が絶縁部２１から露出され、かつ、平坦な一枚板状とされたカードエッジコネクタ部３とされている。
【００３５】
このような構成によれば、外部との接続を図るコネクタ部がカードエッジコネクタ型となっているため、回路構成体１を複数枚積層してもコネクタ部をあまり大きくせずに済み、小型化が図れる。また、外部接続のための接続端子部１２がバスバー１１と一体化しているので、従来のようなバスバーと端子との接続のためのはんだ付け等の工程が必要なくなり、組み立て工数やコストの削減が図れる。
【００３６】
なお、従来よりプリント基板上にコンタクトパッドを施したカードエッジコネクタ型の基板は存在しているが、このものは信号用回路に用いられることを想定した小電流用のものであり、大電流回路に対応できるものはこれまで存在しなかった。本発明では、端子部を厚銅のバスバーによって構成することで、大電流回路に対応できるカードエッジコネクタ型の回路構成体を初めて提供したものである。
【００３７】
また、本実施形態によれば、半導体スイッチング素子３０とバスバー１１とがワイヤボンディングにより電気的に接続されている。このような構成によれば、半導体スイッチング素子３０とバスバー１１との接続回路が最短距離で構成できるため、回路構成体１の小型化を図ることができ、また、発熱量を低く抑えることができる。さらに、回路構成体１の仕様変更に際し、ボンディングワイヤ３１の配線パターンや実装するスイッチング素子の変更のみで容易に対応でき、柔軟な対応が可能となる。
【００３８】
また、基板部２には、絶縁部２１とともにインサート成形により形成され、素子搭載部１３を囲って立ち上がる枠部２２が設けられている。そして、この枠部２２内には半導体スイッチング素子３０を覆う充填材２４が充填されている。このような構成によれば、枠部２２が絶縁部２１と一体に成形されていることにより、液密が確保できる。
【００３９】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１０〜図１２によって説明する。本実施形態は、本発明の回路構成体をヒューズ端子付きモジュールに適用したものである。なお、以下の説明においても、回路構成体６０において半導体スイッチング素子３０が搭載されている側の面を表面、それとは逆側の面を裏面とする。
【００４０】
本実施形態の回路構成体６０は、導電性に優れた金属板を打ち抜いて形成したバスバー部６１を備える。このバスバー部６１は、それぞれ複数のバスバー６２、６４が幅方向に互いに狭い間隔を空けて並列したバスバー群６２Ｇ、６４Ｇと、半導体スイッチング素子３０を搭載するための素子搭載部１３とを備えている。
【００４１】
２組のバスバー群６２Ｇ、６４Ｇのうち一方のバスバー群６２Ｇ（図１０中下側のバスバー群６２Ｇ）を構成する複数のバスバーは、接続側バスバー６２とされている。接続側バスバー６２は、同一厚さの細長い板状に形成されており、その一方の端部は外部機器等との接続のための接続端子部６３とされている。これに対し、他方のバスバー群６４Ｇ（図１０中上側のバスバー群６４Ｇ）を構成する複数のバスバーはヒューズ側バスバー６４とされている。ヒューズ側バスバー６４は、接続側バスバー６２と同一厚さの細長い板状に形成されるとともに、その一方の端部には、ヒューズ端子６５が形成されている。ヒューズ端子６５は、先端が二股に分かれた音叉状端子であって、ヒューズＨに接続可能とされている。
【００４２】
２組のバスバー群６２Ｇ、６４Ｇは、それぞれ接続端子部６３およびヒューズ端子６５が設けられた側とは逆側の端部が相手側のバスバー群６２Ｇ、６４Ｇと対向するようにして並列されている。
【００４３】
２組のバスバー群６２Ｇ、６４Ｇの間には、素子搭載部１３が配されている。素子搭載部１３、およびここに搭載される半導体スイッチング素子３０の構成は実施形態１と同様であるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
バスバー部６１には、インサート成形により樹脂成形部６６が一体化されている。この樹脂成形部６６は、実施形態１と同様に、隣り合うバスバー６２、６４の間、およびバスバー６２、６４と素子搭載部１３との間を絶縁する絶縁部６７を備えている。絶縁部６７は、隣り合うバスバー６２、６４の間、およびバスバー６２，６４と素子搭載部１３との間に隙間なく埋め込まれるとともに、並列する複数のバスバー６２、６４のうち最も外側に位置するバスバー６２、６４の外側にも設けられて、このバスバー６２、６４の側面を覆っている。
【００４５】
絶縁部２１において接続側バスバー６２側の端縁は、接続端子部６３の先端部に揃えられている。一方、ヒューズ側バスバー６４側の端縁は、ヒューズ端子６５が形成されている部分よりもやや中央寄り（素子搭載部１３側）に位置している。絶縁部２１の厚さはバスバー１１および素子搭載部１３の厚さに揃えられており、これにより、バスバー部１０においてヒューズ端子６５部分を除く部分と絶縁部２１とは表面に凹凸のない平坦な一枚板状の基板部７０を形成している。
【００４６】
この基板部７０の表面には、素子搭載部１３を囲って表面側に立ち上がる枠部２２が形成され、その内部には充填材２４が充填されている。また裏面には、底壁２３が形成されている。枠部２２、充填材２４、および底壁２３の構成は実施形態１と同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
基板部７０において接続端子部６３側の端部から枠部２２の端縁までの部分は、表裏面が平坦な一枚板状をなしており、この部分は、カードエッジコネクタ部６８とされている。このカードエッジコネクタ部６８においては、接続端子部６３の表裏面が絶縁部６７から露出しており、エッジコネクタソケット内の端子と接触可能とされている。
【００４８】
上記のように構成された回路構成体６０を作製するには、まず、金属板をプレス加工で打ち抜くことによりバスバー基板７１を形成する（図１１）。なお、打ち抜きの時点では、各バスバー６２、６４がばらばらにならないよう、各バスバー６２、６４の外側の端部（接続端子部６３、およびヒューズ端子６５となる側の端部）が外枠７２に連結された状態となっている。
【００４９】
次に、バスバー基板７１を図示しない金型内に設置し、熱可塑性の合成樹脂材（例えばＰＰＳ）によってインサート成形を行うことにより、絶縁部６７および枠部２２を含む樹脂成形部６６が形成される。
【００５０】
樹脂成形部６６の形成後、バスバー６２、６４と外枠７２との切り離しを行う。なお、接続端子部６３側の切断は、樹脂成形部６６において接続側バスバー６２の長さ方向に沿う方向の端縁部に沿って行われる（図１１中、切断位置を破線で示す）。切り離し後、ヒューズ端子６５部分の折り曲げ加工が行われる（図１２）。
【００５１】
次に、素子搭載部１３上への半導体スイッチング素子３０の実装、および枠部２２内への充填材２４の充填・固化を行う。実装及び充填・固化の手順は実施形態１と同様である。
以上のようにして回路構成体６０が完成される。本実施形態の回路構成体６０によっても、実施形態１と同様の作用効果を奏することができる。
【００５２】
なお、本実施形態の回路構成体６０は、例えば図１０に示すように、矩形箱状のケーシング８１内に収容されてヒューズ端子付きモジュール８０とすることができる。
【００５３】
＜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）上記実施形態においては、枠部２２が絶縁部２１、６７とともにインサート成形により一体形成されているが、枠部が絶縁部２１、６７とは別体に形成されていても構わない。
（２）実施形態２においては、カードエッジコネクタ部６８とされていない側の端子は音叉状のヒューズ端子とされていたが、カードエッジコネクタ部６８とされない側の端子の形状には特に制限はなく、例えばタブ状の端子であっても構わない。
【符号の説明】
【００５４】
１、６０...回路構成体
２、７０...基板部
３、６８...カードエッジコネクタ部
１０、６１...バスバー部
１１、６２...バスバー
１２、６３...接続端子部（端子部）
１３...素子搭載部
２１、６７...絶縁部
２２...枠部
２４...充填材
３０...半導体スイッチング素子（スイッチング素子）
３１...ボンディングワイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路構成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されて車載電装品の通断電を制御する電気接続箱として、特許文献１に記載のものが知られている。このものは、バスバー及び電線にて所望の回路を構成した回路板をハウジング内に収容するとともに、ハウジングの周壁部にヒューズブロックやコネクタ等を設けた構成を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のような構成では、回路仕様が複雑になるほど板厚方向に回路構成体の積層数が増加するため、電機接続箱が大型化してしまうという問題が生じていた。
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、小型化を図ることの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】
【０００５】
本発明に係る回路構成体は、素子搭載部と互いに間隔を空けて並列された複数のバスバーとが設けられたバスバー部と、前記素子搭載部および前記複数本のバスバーを一体化するようにインサート成形された絶縁部とを含む基板部と、前記素子搭載部に搭載されたスイッチング素子と、を備え、前記バスバーの端部のうち少なくとも一方が前記基板部の端縁部に配されて外部との導通接続を行う端子部とされ、前記基板部において前記端子部を含む端縁部が、平坦な一枚板状とされ、かつ、前記端子部が前記絶縁部から露出されたカードエッジコネクタ部とされているものである。
【０００６】
このような構成によれば、コネクタ部がカードエッジコネクタ型となっているため、回路構成体を複数枚積層してもコネクタ部をあまり大きくせずに済み、小型化が図れる。また、外部接続のための端子部がバスバーと一体化しているので、従来のようなバスバーと端子との接続のためのはんだ付け等の工程が必要なくなり、組み立て工数やコストの削減が図れる。
【０００７】
本発明の態様としては、以下の態様が好ましい。
【０００８】
前記スイッチング素子と前記バスバーとがボンディングワイヤにより電気的に接続されていることが好ましい。
上記の態様によれば、スイッチング素子とバスバーとの接続回路が最短距離で構成できるため、回路構成体の小型化を図ることができる。また、発熱量を低く抑えることができる。
さらに、回路構成体の仕様変更に際し、ボンディングワイヤの配線パターンや実装するスイッチング素子の変更のみで容易に対応でき、柔軟な対応が可能となる。
【０００９】
また、前記基板部には、前記絶縁部とともにインサート成形により形成されたものであって前記素子搭載部を囲って立ち上がる枠部が設けられ、前記枠部内には前記スイッチング素子および前記ボンディングワイヤを覆う充填材が充填されていることが好ましい。
上記の態様によれば、枠部が絶縁部と一体に成形されていることにより、液密が確保できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回路構成体の小型化を図ることができ、ひいては、この回路構成体が収容される電機接続箱の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１における回路構成体の斜視図
【図２】実施形態１において打ち抜き形成されたバスバー基板の斜視図
【図３】実施形態１において樹脂成形部が形成された状態を示す斜視図
【図４】実施形態１においてバスバー部を枠体から切り離した状態を示す斜視図
【図５】実施形態１において半導体スイッチング素子を実装した状態を示す斜視図
【図６】実施形態１において半導体スイッチング素子とバスバーとをワイヤボンディングにより接続した状態を示す斜視図
【図７】実施形態１において半導体スイッチング素子とバスバーとをワイヤボンディングにより接続した状態を示す部分拡大断面図
【図８】実施形態１の回路構成体を配電ユニットに適用した様子を示す斜視図
【図９】実施形態１の回路構成体をジャンクションブロックに適用した様子を示す斜視図
【図１０】実施形態２の回路構成体をヒューズボックスに適用した様子を示す斜視図
【図１１】実施形態２において樹脂成形部が形成された状態を示す斜視図
【図１２】実施形態２においてバスバー部を枠体から切り離した状態を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１〜図９によって説明する。
本実施形態の回路構成体１を図１に示した。この回路構成体１は、車両用のものであって、バッテリー等の電源と車載電装品との間に接続され、各種車載電装品の通断電制御を行うものである。なお、以下の説明においては、回路構成体１において半導体スイッチング素子３０が搭載されている側の面を表面、それとは逆側の面を裏面とする。
【００１３】
この回路構成体１は、導電性に優れた金属板を打ち抜くことにより形成されたバスバー部１０を備える。このバスバー部１０は、同一厚さの細長い板状に形成された複数のバスバー１１と、半導体スイッチング素子３０を搭載するための一対の素子搭載部１３とを備えている。複数のバスバー１１は、幅方向に互いに狭い間隔を空けて並列することで一組のバスバー群１１Ｇを構成しており、このバスバー群１１Ｇの２組が、バスバー１１の長さ方向に沿う方向に並列されている。
【００１４】
素子搭載部１３は、幅広の板状に形成されており、その表面には、半導体スイッチング素子３０の位置決めのための溝部１４が複数（本実施例では１つの素子搭載部１３につき５個ずつ）設けられている。各溝部１４は搭載される半導体スイッチング素子３０の外形に対応する長方形状をなし、それぞれ素子搭載部１３の長さ方向に等間隔を空けて並列されている。
【００１５】
一対の素子搭載部１３は、その長さ方向に沿って間隔を空けて並列されており、その長さ方向がバスバー１１の長さ方向と直交方向となる向きで、２組のバスバー群１１Ｇの間に挟まれるように配置されている。なお、各バスバー群１１Ｇを構成する複数のバスバー１１のうち、両端に位置する各２本ずつのバスバー１１は、その端部が素子搭載部１３と連結されており、その他のバスバー１１は素子搭載部１３と隙間を空けて配されている。
【００１６】
この素子搭載部１３には、複数の半導体スイッチング素子３０が搭載されている。各半導体スイッチング素子３０は、それぞれ素子搭載部１３上の溝部１４に位置合わせして載置され、はんだ付け等により固着される。半導体スイッチング素子３０の表面には、詳細には図示しないが、端子が設けられており、この端子はそれぞれボンディングワイヤ３１を介してバスバー１１と接続されている。
【００１７】
複数本のバスバー１１および素子搭載部１３はすべて同一の厚さであり、かつ、同一平面上に配されている。各バスバー１１において、外側（素子搭載部１３側とは逆側）の端部は、それぞれ外部機器との接続のための接続端子部１２とされている。
【００１８】
バスバー部１０には、インサート成形により樹脂成形部２０が一体化されている。この樹脂成形部２０は、隣り合うバスバー１１間、およびバスバー１１と素子搭載部１３との間を絶縁する絶縁部２１を備えている。絶縁部２１は、隣り合うバスバー１１の間、およびバスバー１１と素子搭載部１３との間に隙間なく埋め込まれるとともに、並列する複数のバスバー１１のうち最も外側に位置するバスバー１１の外側にも設けられてこのバスバー１１の側面を覆っている。絶縁部２１においてバスバー１１の長さ方向に沿う方向の両端は、バスバー１１における接続端子部１２の先端部に揃えられている。また、絶縁部２１の厚さはバスバー１１および素子搭載部１３の厚さに揃えられており、これにより、バスバー部１０と絶縁部２１とは表面に凹凸のない平坦な一枚板を形成している（以下、基板部２という）。
【００１９】
この基板部２の表面には、素子搭載部１３を囲って表面側に立ち上がる枠部２２が形成されている。枠部２２は、素子搭載部１３の周縁よりもやや外側位置において、基板部２の表面から表方に向かって立ち上げられた４辺の壁部よりなり、基板部２の表面側から見て長方形状をなしている。枠部２２の立ち上げ高さは、素子搭載部１３に搭載される半導体スイッチング素子３０の高さよりも高く設定されている。
【００２０】
この枠部２２内には、例えば合成樹脂からなる充填材２４が充填され、半導体スイッチング素子３０およびボンディングワイヤ３１が充填材２４中に埋没されている。これにより、半導体スイッチング素子３０周辺部の防水が図られると共に、振動によるボンディングワイヤ３１の揺れや外れが防止される。
【００２１】
また、基板部２の裏面において、表面の枠部２２で囲まれた領域に対応する領域には、バスバー１１および絶縁部２１の裏面を覆う底壁２３が形成されている。
【００２２】
基板部２において枠部２２および底壁２３が形成されている領域を除く両端部分、すなわち、バスバー１１の接続端子部１２を含む部分は、表裏面が平坦な一枚板状となっており、この部分は、カードエッジコネクタ部３とされている。このカードエッジコネクタ部３においては、接続端子部１２の表裏面が絶縁部２１から露出しており、エッジコネクタソケットの端子と接触可能とされている。
【００２３】
次に、上記のように構成された回路構成体１の作製手順について説明する。
まず、材料となる金属板をプレス加工で打ち抜くことによりバスバー基板１５を形成する（図２）。なお、打ち抜きの時点では、各バスバー１１がばらばらにならないよう、各バスバー１１の外側の端部（接続端子部１２となる側の端部）が外側方向へ延設されて、このバスバー１１を囲う外枠１６に連結された状態となっている。
【００２４】
次に、バスバー基板１５を図示しない金型内に設置し、熱可塑性の合成樹脂材（例えばＰＰＳ）によってインサート成形を行うことにより、絶縁部２１および枠部２２を含む樹脂成形部２０が形成される（図３）。このインサート成形により、各バスバー１１が樹脂成形部２０とともに一体化される。
【００２５】
樹脂成形部２０の形成後、バスバー１１と外枠１６との切り離しを行う（図４）。切り離しの際には、樹脂成形部２０においてバスバー１１の長さ方向に沿う方向の端縁部に沿って切断が行われる。（図３中、切断位置を破線で示す。）
【００２６】
次に、素子搭載部１３上に半導体スイッチング素子３０を実装する。まず、素子搭載部１３の溝部１４に整合させてクリームはんだを塗布する。そして、半導体スイッチング素子３０を、溝部１４に位置合わせして素子搭載部１３上に載置する。この状態で、リフロー処理を行なうことにより、半導体スイッチング素子３０を素子搭載部１３にはんだ付けする（図５）。続いて、半導体スイッチング素子３０の表面の端子とバスバー１１とをワイヤボンディングにより接続する（図６、図７）。
【００２７】
実装が完了したら、枠部２２内に液状の充填材を充填して固化させる。充填材は、半導体スイッチング素子３０およびボンディングワイヤ３１を覆う高さ位置まで充填する。充填材としては、例えばエポキシ樹脂を使用できる。
以上のようにして、回路構成体１が完成される。
【００２８】
なお、本実施形態の回路構成体１は、例えば図８に示すような配電ユニット４０に適用することができる。
【００２９】
この配電ユニット４０は、合成樹脂により箱状に形成されたケーシング４１の内部に、上記の構成の回路構成体１を制御用基板４２とともに収容したものである。制御用基板４２は、樹脂材料製の絶縁性基板の表面上に銅箔によって回路パターンが形成され、制御用の半導体チップ４３が実装されたプリント基板であって、その外形は回路構成体１の外形とほぼ等しい矩形状とされている。この制御用基板４２において、回路構成体１と整合させて重ねたときに回路構成体１のカードエッジコネクタ部３と整合する位置には、表面にコンタクトパッド４４が施されてカードエッジコネクタ部４５が形成されている。回路構成体１と制御用基板４２とは、その板厚方向において互いに適当な隙間をおいて重ねるようにして互いに略平行な姿勢で配置され、ケーシング４１内に収容されている。このような構成の配電ユニット４０では、回路構成体１および制御用基板４２のカードエッジコネクタ部３、４５を、このカードエッジコネクタ部３、４５に対応するエッジコネクタソケットを備えた外部機器等に対して一括接続することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態の回路構成体１は、例えば図９に示すようなジャンクションブロック５０に適用することができる。
【００３１】
このジャンクションブロック５０は、合成樹脂により形成された箱型のケーシング５１を備えている。このケーシング５１の天井部には、回路構成体１を内部に差し込むための差込口５２が開口されており、差込口５２の周縁に沿って上方へ立ち上がる筒状のフード部５３が設けられている。ケーシング５１の底面には制御回路基板５４が配設されている。この制御回路基板５４は、樹脂材料製の絶縁性基板の表面上に銅箔によって回路パターンが形成されたプリント基板である。制御回路基板５４の表面において、差込口５２の直下位置にはエッジコネクタソケット５５が設けられている。このエッジコネクタソケット５５は、回路構成体１のカードエッジコネクタ部３を収容可能な合成樹脂製のコネクタハウジング５６内に、接続端子部１２に圧接する端子金具（図示せず）が収容された通常の構成のものである。
【００３２】
ケーシング５１の内部には、複数の回路構成体１が縦置きに収容され、回路構成体１における一方のカードエッジコネクタ部３がエッジコネクタソケット５５に装着される。そして、他方のカードエッジコネクタ部３がフード部５３内に臨んでいる。
【００３３】
このような構成の配電ユニット４０では、複数の回路構成体１のカードエッジコネクタ部３を、このカードエッジコネクタ部３に対応するエッジコネクタソケットを備える外部機器等に対して一括接続することができる。
【００３４】
以上のように本実施形態によれば、回路構成体１の基板部２は、素子搭載部１３および互いに間隔を空けて並列された複数のバスバー１１を備えるバスバー部１０と、素子搭載部１３および複数本のバスバー１１を一体化するようにインサート成形された絶縁部２１と、を備えている。そして、素子搭載部１３上には半導体スイッチング素子３０が搭載されている。素子搭載部１３を挟んで２列に並列されたバスバー１１において、外側（素子搭載部１３側とは逆側）の端部は基板部２の端縁部に配されて外部との導通接続を行う接続端子部１２とされている。基板部２においてこの接続端子部１２を含む端縁部は、接続端子部１２が絶縁部２１から露出され、かつ、平坦な一枚板状とされたカードエッジコネクタ部３とされている。
【００３５】
このような構成によれば、外部との接続を図るコネクタ部がカードエッジコネクタ型となっているため、回路構成体１を複数枚積層してもコネクタ部をあまり大きくせずに済み、小型化が図れる。また、外部接続のための接続端子部１２がバスバー１１と一体化しているので、従来のようなバスバーと端子との接続のためのはんだ付け等の工程が必要なくなり、組み立て工数やコストの削減が図れる。
【００３６】
なお、従来よりプリント基板上にコンタクトパッドを施したカードエッジコネクタ型の基板は存在しているが、このものは信号用回路に用いられることを想定した小電流用のものであり、大電流回路に対応できるものはこれまで存在しなかった。本発明では、端子部を厚銅のバスバーによって構成することで、大電流回路に対応できるカードエッジコネクタ型の回路構成体を初めて提供したものである。
【００３７】
また、本実施形態によれば、半導体スイッチング素子３０とバスバー１１とがワイヤボンディングにより電気的に接続されている。このような構成によれば、半導体スイッチング素子３０とバスバー１１との接続回路が最短距離で構成できるため、回路構成体１の小型化を図ることができ、また、発熱量を低く抑えることができる。さらに、回路構成体１の仕様変更に際し、ボンディングワイヤ３１の配線パターンや実装するスイッチング素子の変更のみで容易に対応でき、柔軟な対応が可能となる。
【００３８】
また、基板部２には、絶縁部２１とともにインサート成形により形成され、素子搭載部１３を囲って立ち上がる枠部２２が設けられている。そして、この枠部２２内には半導体スイッチング素子３０を覆う充填材２４が充填されている。このような構成によれば、枠部２２が絶縁部２１と一体に成形されていることにより、液密が確保できる。
【００３９】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１０〜図１２によって説明する。本実施形態は、本発明の回路構成体をヒューズ端子付きモジュールに適用したものである。なお、以下の説明においても、回路構成体６０において半導体スイッチング素子３０が搭載されている側の面を表面、それとは逆側の面を裏面とする。
【００４０】
本実施形態の回路構成体６０は、導電性に優れた金属板を打ち抜いて形成したバスバー部６１を備える。このバスバー部６１は、それぞれ複数のバスバー６２、６４が幅方向に互いに狭い間隔を空けて並列したバスバー群６２Ｇ、６４Ｇと、半導体スイッチング素子３０を搭載するための素子搭載部１３とを備えている。
【００４１】
２組のバスバー群６２Ｇ、６４Ｇのうち一方のバスバー群６２Ｇ（図１０中下側のバスバー群６２Ｇ）を構成する複数のバスバーは、接続側バスバー６２とされている。接続側バスバー６２は、同一厚さの細長い板状に形成されており、その一方の端部は外部機器等との接続のための接続端子部６３とされている。これに対し、他方のバスバー群６４Ｇ（図１０中上側のバスバー群６４Ｇ）を構成する複数のバスバーはヒューズ側バスバー６４とされている。ヒューズ側バスバー６４は、接続側バスバー６２と同一厚さの細長い板状に形成されるとともに、その一方の端部には、ヒューズ端子６５が形成されている。ヒューズ端子６５は、先端が二股に分かれた音叉状端子であって、ヒューズＨに接続可能とされている。
【００４２】
２組のバスバー群６２Ｇ、６４Ｇは、それぞれ接続端子部６３およびヒューズ端子６５が設けられた側とは逆側の端部が相手側のバスバー群６２Ｇ、６４Ｇと対向するようにして並列されている。
【００４３】
２組のバスバー群６２Ｇ、６４Ｇの間には、素子搭載部１３が配されている。素子搭載部１３、およびここに搭載される半導体スイッチング素子３０の構成は実施形態１と同様であるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
バスバー部６１には、インサート成形により樹脂成形部６６が一体化されている。この樹脂成形部６６は、実施形態１と同様に、隣り合うバスバー６２、６４の間、およびバスバー６２、６４と素子搭載部１３との間を絶縁する絶縁部６７を備えている。絶縁部６７は、隣り合うバスバー６２、６４の間、およびバスバー６２，６４と素子搭載部１３との間に隙間なく埋め込まれるとともに、並列する複数のバスバー６２、６４のうち最も外側に位置するバスバー６２、６４の外側にも設けられて、このバスバー６２、６４の側面を覆っている。
【００４５】
絶縁部２１において接続側バスバー６２側の端縁は、接続端子部６３の先端部に揃えられている。一方、ヒューズ側バスバー６４側の端縁は、ヒューズ端子６５が形成されている部分よりもやや中央寄り（素子搭載部１３側）に位置している。絶縁部２１の厚さはバスバー１１および素子搭載部１３の厚さに揃えられており、これにより、バスバー部１０においてヒューズ端子６５部分を除く部分と絶縁部２１とは表面に凹凸のない平坦な一枚板状の基板部７０を形成している。
【００４６】
この基板部７０の表面には、素子搭載部１３を囲って表面側に立ち上がる枠部２２が形成され、その内部には充填材２４が充填されている。また裏面には、底壁２３が形成されている。枠部２２、充填材２４、および底壁２３の構成は実施形態１と同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
基板部７０において接続端子部６３側の端部から枠部２２の端縁までの部分は、表裏面が平坦な一枚板状をなしており、この部分は、カードエッジコネクタ部６８とされている。このカードエッジコネクタ部６８においては、接続端子部６３の表裏面が絶縁部６７から露出しており、エッジコネクタソケット内の端子と接触可能とされている。
【００４８】
上記のように構成された回路構成体６０を作製するには、まず、金属板をプレス加工で打ち抜くことによりバスバー基板７１を形成する（図１１）。なお、打ち抜きの時点では、各バスバー６２、６４がばらばらにならないよう、各バスバー６２、６４の外側の端部（接続端子部６３、およびヒューズ端子６５となる側の端部）が外枠７２に連結された状態となっている。
【００４９】
次に、バスバー基板７１を図示しない金型内に設置し、熱可塑性の合成樹脂材（例えばＰＰＳ）によってインサート成形を行うことにより、絶縁部６７および枠部２２を含む樹脂成形部６６が形成される。
【００５０】
樹脂成形部６６の形成後、バスバー６２、６４と外枠７２との切り離しを行う。なお、接続端子部６３側の切断は、樹脂成形部６６において接続側バスバー６２の長さ方向に沿う方向の端縁部に沿って行われる（図１１中、切断位置を破線で示す）。切り離し後、ヒューズ端子６５部分の折り曲げ加工が行われる（図１２）。
【００５１】
次に、素子搭載部１３上への半導体スイッチング素子３０の実装、および枠部２２内への充填材２４の充填・固化を行う。実装及び充填・固化の手順は実施形態１と同様である。
以上のようにして回路構成体６０が完成される。本実施形態の回路構成体６０によっても、実施形態１と同様の作用効果を奏することができる。
【００５２】
なお、本実施形態の回路構成体６０は、例えば図１０に示すように、矩形箱状のケーシング８１内に収容されてヒューズ端子付きモジュール８０とすることができる。
【００５３】
＜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）上記実施形態においては、枠部２２が絶縁部２１、６７とともにインサート成形により一体形成されているが、枠部が絶縁部２１、６７とは別体に形成されていても構わない。
（２）実施形態２においては、カードエッジコネクタ部６８とされていない側の端子は音叉状のヒューズ端子とされていたが、カードエッジコネクタ部６８とされない側の端子の形状には特に制限はなく、例えばタブ状の端子であっても構わない。
【符号の説明】
【００５４】
１、６０...回路構成体
２、７０...基板部
３、６８...カードエッジコネクタ部
１０、６１...バスバー部
１１、６２...バスバー
１２、６３...接続端子部（端子部）
１３...素子搭載部
２１、６７...絶縁部
２２...枠部
２４...充填材
３０...半導体スイッチング素子（スイッチング素子）
３１...ボンディングワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子搭載部と互いに間隔を空けて並列された複数のバスバーとが設けられたバスバー部と、前記素子搭載部および前記複数本のバスバーを一体化するようにインサート成形された絶縁部とを含む基板部と、
前記素子搭載部に搭載されたスイッチング素子と、を備え、
前記バスバーの端部のうち少なくとも一方が前記基板部の端縁部に配されて外部との導通接続を行う端子部とされ、
前記基板部において前記端子部を含む端縁部が、平坦な一枚板状とされ、かつ、前記端子部が前記絶縁部から露出されたカードエッジコネクタ部とされている、回路構成体。
【請求項２】
前記スイッチング素子と前記バスバーとがボンディングワイヤにより電気的に接続されている、請求項１に記載の回路構成体。
【請求項３】
前記基板部には、前記絶縁部とともにインサート成形により形成されたものであって前記素子搭載部を囲って立ち上がる枠部が設けられ、前記枠部内には前記スイッチング素子および前記ボンディングワイヤを覆う充填材が充填されている、請求項１または請求項２に記載の回路構成体。
【請求項１】
素子搭載部と互いに間隔を空けて並列された複数のバスバーとが設けられたバスバー部と、前記素子搭載部および前記複数本のバスバーを一体化するようにインサート成形された絶縁部とを含む基板部と、
前記素子搭載部に搭載されたスイッチング素子と、を備え、
前記バスバーの端部のうち少なくとも一方が前記基板部の端縁部に配されて外部との導通接続を行う端子部とされ、
前記基板部において前記端子部を含む端縁部が、平坦な一枚板状とされ、かつ、前記端子部が前記絶縁部から露出されたカードエッジコネクタ部とされている、回路構成体。
【請求項２】
前記スイッチング素子と前記バスバーとがボンディングワイヤにより電気的に接続されている、請求項１に記載の回路構成体。
【請求項３】
前記基板部には、前記絶縁部とともにインサート成形により形成されたものであって前記素子搭載部を囲って立ち上がる枠部が設けられ、前記枠部内には前記スイッチング素子および前記ボンディングワイヤを覆う充填材が充填されている、請求項１または請求項２に記載の回路構成体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１９９５１４（Ｐ２０１０−１９９５１４Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４５９９４（Ｐ２００９−４５９９４）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【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）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【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）】
[ Back to top ]