JP5375223B2 - 回路構成体、及び電気接続箱 - Google Patents

Description

本発明は、回路構成体、及び電気接続箱に関する。

従来、車両に搭載されて、ホーン、ランプ等の車載電装品のスイッチングを実行する電気接続箱が知られている。このものは、ケース内に回路構成体を収容してなる。このような電気接続箱として、例えば特許文献１に記載のものが挙げられる。

特開２００４−２３８７０号公報

上記の回路構成体として、例えば、表面にプリント配線技術により導電路が形成された回路基板の裏面に、バスバーを積層してなるものが考えられる。これにより、回路基板の配線密度を向上させることができる。

しかしながら上記の構成によると、回路基板を構成する材料（合成樹脂等）と、バスバーを構成する金属材料とは、線膨張率が異なる。このため、電気接続箱の周囲の温度が変化することにより回路基板及びバスバーが延びると、回路基板の長さ寸法と、バスバーの長さ寸法とが異なってしまう。この結果、回路構成体が反ることが懸念される。

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、反りが抑制された回路構成体、及びこの回路構成体を用いた電気接続箱を提供することを目的とする。

本発明は、回路基板と、金属板材からなると共に前記回路基板の一方の面に積層された導電部材と、を備えた回路構成体であって、前記回路基板には基板側貫通孔が形成されており、前記導電部材には前記回路基板に積層された状態で前記基板側貫通孔に対応する位置に導電部材側貫通孔が形成されており、前記基板側貫通孔及び前記導電部材側貫通孔の内部には前記基板側貫通孔及び前記導電部材側貫通孔を貫通して前記回路基板と前記導電部材とを積層状態で組み付ける合成樹脂部材が配されていることを特徴とする。

また、本発明は、ケース内に、前記回路構成体を収容してなることを特徴とする。

本発明によれば、回路基板と、導電部材とは、基板側貫通孔及び導電部材側貫通孔において、その内部に配された合成樹脂材によって、積層状態で組み付けられる。これにより、回路基板と、導電部材とは、両部材が全面に亘って固定されている場合に比べて、その板面に平行な方向について、相対的に変位可能になっている。このため、周囲の温度変化によって、回路基板及び導電部材が、その板面に平行な方向について延びても、回路基板の延びた方向についての長さ寸法と、導電部材の延びた方向についての長さ寸法との差を、回路基板及び導電部材の板面に平行な方向に逃がすことができる。この結果、回路構成体が反ることを抑制できる。

本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記合成樹脂部材は、前記回路構成体と前記導電部材とを積層した状態でモールド成形してなることが好ましい。

上記の態様によれば、モールド成形という簡易な手法により回路構成体と導電部材とを積層状態で固定できる。

前記合成樹脂部材は、前記基板側貫通孔及び前記導電部材側貫通孔の内部に挿通された樹脂ピンであることが好ましい。

上記の態様によれば、樹脂ピンを基板側貫通孔及び導電部材側貫通孔の内部に挿通するという簡易な手法により、回路構成体と導電部材とを積層状態で固定できる。

本発明によれば、回路構成体が反ることを抑制できる。

本発明の実施形態１に係る電気接続箱を示す全体斜視図 電気接続箱を示す分解斜視図 電気接続箱を示す正面図 図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図 図３におけるＶ−Ｖ線断面図 回路基板に第１導電部材及び第２導電部材を組み付けた状態を示す正面図 図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図 図６におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図 図６におけるＩＸ−ＩＸ線断面図 第１導電部材と、第２導電部材との組み付け状態を示す斜視図 回路基板と、第１導電部材及び第２導電部材との組み付け状態を示す斜視図 回路基板と、第１導電部材及び第２導電部材とを組み付けた状態を示す斜視図 下型に第１導電部材を載置する状態を示す断面図 第１導電部材に第２導電部材を載置する状態を示す断面図 第１導電部材及び第２導電部材を上型及び下型内に収容した状態を示す断面図 回路基板と、第１導電部材及び第２導電部材との組み付け状態を示す断面図 回路基板と、第１導電部材及び第２導電部材とを組み付けた状態を示す断面図 本発明の実施形態２に係る回路構成体において、第１導電部材と第２導電部材を組み付けた状態を示す断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１ないし図１７を参照しつつ説明する。本実施形態は、車載用の電気接続箱１０であって、電源（図示せず）と、ランプ、ホーン等の車載電装品（図示せず）との間に配設されて、車載電装品のスイッチングを実行する。この電気接続箱１０は、合成樹脂製のケース１１内に回路構成体１２を収容してなる。なお、以下の説明においては、図４における左側を表側とし、右側を裏側として説明する。

（ケース１１）
図４に示すように、ケース１１は、表側（図４における左側）に開口するケース本体１３と、このケース本体１３の開口を表側から塞ぐカバー１４と、を備える。図２に示すように、ケース本体１３は、表裏方向（図２における上下方向）から見て略五角形状をなしている。

図４に示すように、カバー１４には、図４における上端部寄りの位置に、図４における下方に開口すると共に、図示しない相手側コネクタが嵌合可能なコネクタ部１５が形成されている。コネクタ部１５にはコネクタ端子１６がコネクタ部１５と一体にモールド成形されている。図２に示すように、カバー１４には、複数のコネクタ部１５がカバー１４と一体に形成されている。

図４に示すように、ケース本体１３の側壁の端縁と、カバー１４の側壁の端縁とは、互いに当接された状態で超音波溶着によって接合されている。これにより、ケース本体１３とカバー１４とは一体に組み付けられる。

（回路構成体１２）
図２に示すように、回路構成体１２は、回路基板１７と、回路基板１７の表面１８に実装された半導体リレー１９と、を有する。回路基板１７の表面１８には、プリント配線技術により導電路（図示せず）が形成されている。回路基板１７は、表裏方向（図２における上下方向）から見て、略矩形状をなしている。

図４に示すように、回路基板１７の導電路には、半導体リレー１９の側縁から外方（本実施形態では図４における下方）に突出するゲート端子２０が、半田付け等の公知の手法により電気的に接続されている。

（第１導電部材２２）
図４に示すように、回路基板１７の裏面（特許請求の範囲に記載の一方の面に相当）２１には、金属板材からなる第１導電部材（特許請求の範囲に記載の導電部材に相当）２２が積層されている。第１導電部材２２は、銅、銅合金等の金属板材に鍛造、鋳造、プレス加工、切削加工、圧延加工等を実行することにより所定の形状に形成される。なお、回路基板１７の線膨張率と、第１導電部材２２の線膨張率とは異なっている。

図４に示すように、第１導電部材２２は、回路基板１７のうち図４における上端部寄りの位置に配設されている。回路基板１７のうち図４における上端部寄りの位置には開口部２４が回路基板１７を貫通して形成されている。第１導電部材２２は、開口部２４を裏側（図４における右側）から塞ぐように配設されており、開口部２４内には第１導電部材２２の少なくとも一部が配されている。

図６に示すように、回路基板１７には、図６における開口部２４の上方及び下方に、回路基板１７を貫通する複数（本実施形態では８つ）の基板側貫通孔２５が形成されている。基板側貫通孔２５の断面形状は円形状をなしている。

また、図１１に示すように、第１導電部材２２には、回路基板１７の正規位置に第１導電部材２２を組み付けた状態で、回路基板１７の基板側貫通孔２５に対応する位置に、複数（本実施形態では８つ）の導電部材側貫通孔２６が形成されている。導電部材側貫通孔２６の断面形状は円形状をなしている。基板側貫通孔２５の内径寸法と、導電部材側貫通孔２６の内径寸法とは、実質的に同じ寸法に設定されている。

図１７に示すように、基板側貫通孔２５、及び導電部材側貫通孔２６の双方には、モールド成形により第１絶縁部２３（特許請求の範囲に記載の合成樹脂部材に相当）を構成する合成樹脂材が充填されている。第１絶縁部２３は、基板側貫通孔２５の内周面及び導電部材側貫通孔２６の内周面の双方に密着している。この第１絶縁部２３により、回路基板１７と第１導電部材２２とが積層された状態で組み付けられるようになっている。回路基板１７と、第１導電部材２２とは、基板側貫通孔２５及び導電部材側貫通孔２６とは異なる位置においては、その板面に平行な方向について、相対的に変位可能になっている。

図４に示すように、回路基板１７の開口部２４に対応する位置には、表側（図４における左側）に突出する凸部２７が形成されている。凸部２７のうち、第１導電部材２２の板面から立ち上がる側面２８は、第１導電部材２２の板面から実質的に垂直に突出している。実質的に垂直とは、凸部２７の側面２８と第１導電部材２２の板面とが垂直である場合を含むと共に、垂直でなくとも、略垂直であると認められる場合を含む。

図６に示すように、凸部２７は、図６における左右方向に細長く延びて形成されている。開口部２４の口縁は、凸部２７の端縁に倣った形状に形成されている。

図４に示すように、凸部２７の突出端面２９（図４における左端面）は、回路基板１７の表面１８と実質的に同じ高さ位置に配されている。

図４に示すように、凸部２７の突出端面２９には、半導体リレー１９の裏面（図４における右側面）に形成されたソース端子３０が半田付け等の公知の手法により電気的に接続されている。

なお、図１５に示すように、第１導電部材２２には、後述する第２導電部材３２とのモールド成形時に金型が挿通される金型挿通孔３１が、第１導電部材２２を貫通して形成されている。

（第２導電部材３２）
図４に示すように、第１導電部材２２のうち回路基板１７の開口部２４に対応する位置には、第１導電部部材の表面（回路基板１７側の面であって、図４における左側面）に、金属板材からなる第２導電部材３２が積層されている。第２導電部材３２は、銅、銅合金等の金属板材に鍛造、鋳造、プレス加工、切削加工、圧延加工等を実行することにより所定の形状に形成される。第１導電部材２２と第２導電部材３２との間には、絶縁性の合成樹脂材からなる第２絶縁部３３が介されている。第２絶縁部３３は、第１導電部材２２と第２導電部材３２とをモールド成形することにより形成される。

図６に示すように、１つの第１導電部材２２に、複数（本実施形態においては５つ）の第２導電部材３２が積層されている。各第２導電部材３２は図６における左右方向に間隔を空けて並んで配されている。各第２導電部材３２の隙間には、第２絶縁部３３を構成する合成樹脂材が充填されている。また、回路基板１７に形成された開口部２４の口縁は、第２導電部材３２の端縁に倣った形状に形成されている。

図４に示すように、第２導電部材３２の表面（図４における左側面）には、半導体リレー１９の側縁から外方（本実施形態では図４における上方）に突出するドレイン端子３４が、半田付け等の公知の手法により電気的に接続されている。第２導電部材３２の表面は、ドレイン端子３４が接続される接続面３５とされる。この接続面３５は、回路基板１７の表面１８（図４における右側面）と、実質的に同じ高さに配されている。また、隣り合う第２導電部材３２の隙間に充填された第２絶縁部３３の表面（図４における右側面）も、回路基板１７の表面１８と実質的に同じ高さに配されている。なお、実質的に同じ高さとは、第２導電部材３２の接続面３５、および第２絶縁部３３材の表面と、回路基板１７の表面１８とが、同じ高さである場合を含むと共に、同じ高さでなくとも、略同じと認められる程度である場合を含む。

図８及び図９には、回路基板１７、第１導電部材２２、第２導電部材３２、及び第２絶縁部３３が積層された積層体の断面図を示す。本実施形態においては、回路基板１７の表面１８、第１導電部材２２に形成された凸部２７の突出端面２９、第２絶縁部３３の表面、及び第２絶縁部３３の接続面３５は、実質的に面一に配されている。

（コネクタ端子１６の接続構造）
上述したように、コネクタ部１５にはコネクタ端子１６がコネクタ部１５と一体にモールド成形されており、コネクタ端子１６の一方の端部はコネクタ部１５内に位置して配されている。図４に示すように、コネクタ端子１６の他方の端部は、裏側（図４における右側）に向けて曲げ形成されると共に裏側に向けてコネクタ部１５から突出している。

図４に示すように、複数のコネクタ端子１６の一部については、コネクタ端子１６の他方の端部に対応する位置に、第２導電部材３２が配されている。この第２導電部材３２には、コネクタ端子１６の他方の端部に対応する位置に、コネクタ端子１６の他方の端部が挿通される第２端子接続孔３６が、第２導電部材３２を貫通して形成されている。コネクタ端子１６の他方の端部は、第２端子接続孔３６内に挿通されて、半田付け等の公知の手法により、第２導電部材３２と電気的に接続されている。

また、図５に示すように、コネクタ端子１６の他の一部については、コネクタ端子１６の他方の端部に対応する位置に、回路基板１７が位置している。この回路基板１７には、コネクタ端子１６の他方の端部に対応する位置に、コネクタ端子１６の他方の端部が挿通される端子挿通孔３７が形成されている。さらに、コネクタ端子１６の他方の端部に対応する位置には、第１導電部材２２が配されている。この第１導電部材２２には、コネクタ端子１６の他方の端部に対応する位置に、第１端子接続孔３８が、第１導電部材２２を貫通して形成されている。コネクタ端子１６の他方の端部は、端子挿通孔３７及び第１端子接続孔３８内に挿通されて、半田付け等の公知の手法により、第１導電部材２２と電気的に接続されている。

また、図６に示すように、開口部２４は、回路基板１７のうち図６における上端部寄りの位置であって、且つ図６における左右方向について略右半分の位置に、形成されている。回路基板１７のうち、開口部２４の左方の位置には、複数の基板側端子接続孔３９が回路基板１７を貫通して形成されている。この基板側端子接続孔３９には、詳細には図示しないが、コネクタ端子１６の他方の端部が挿通されて、半田付け等の公知の手法により、回路基板１７に形成された導電路と、電気的に接続される。

（製造工程）
続いて、本実施形態の製造工程の一例について説明する。まず、金属板材を鍛造、鋳造、プレス加工等、任意の手法により加工して、第１導電部材２２を形成する（図１０参照）。次いで、図１３に示すように、図１３の下側に位置する金型４０（以下、下型４０と記載する。）の上面（図１３における上面）に、第１導電部材２２を載置する。下型４０の上面には、第１導電部材２２を収容するためのキャビティ４１が形成されている。また、キャビティ４１の底面には、上方（図１３における上方）に突出する突出台４２が形成されている。この突出台４２の上面には、上方に突出する位置決め突起４３が形成されている。

図１４に示すように、第１導電部材２２を、凸部２７を上方（図１４における上方）に向けた姿勢で、且つ金型挿通孔３１内に突出台４２が挿通された状態で、下型４０のキャビティ４１内に収容する。第１導電部材２２と、下型４０とは、突出台４２の外周面と、金型挿通孔３１の内周面とが当接することにより位置決めされてもよいし、また、第１導電部材２２の外縁と、キャビティ４１の内面とが当接することにより位置決めされてもよい。

その後、第２導電部材３２を、図１４の矢線で示す方向から第１導電部材２２の上面に積層する。図１０には、第１導電部材２２と第２導電部材３２の積層状態を斜視図で示す。このとき、第２導電部材３２の第２端子接続孔３６内に、下型４０の位置決め突起４３を挿通する。これにより、第１導電部材２２と、第２導電部材３２との相対的な位置決めを行う。

図１５に示すように、第２導電部材３２の上方（図１５における上方）から、上側に位置する金型４４（以下、上型４４と記載する。）を重ねる。これにより、下型４０と、上型４４との間に、第１導電部材２２及び第２導電部材３２が位置決めされた状態で挟まれる。その後、キャビティ４１内に絶縁性の合成樹脂材を充填してモールド成形を行う。これにより、第１導電部材２２と、第２導電部材３２とが、第２絶縁部３３を介して積層される。

図１１及び図１６に示すように、回路基板１７の裏面２１側から（図１１及び図１６において矢線で示す方向）、回路基板１７の開口部２４を塞ぐようにして、第１導電部材２２と第２導電部材３２とを積層したものを重ねる。その後、図示しない一対の金型内に収容して、絶縁性の合成樹脂材でモールド成形を行う。すると、基板側貫通孔２５及び導電部材側貫通孔２６の双方に、第１絶縁部２３が充填される。これにより、図１７に示すように、第１導電部材２２と第２導電部材３２とを積層したものと、回路基板１７とが積層された状態に組み付けられる。

その後、回路基板１７の表面１８に半導体リレー１９等を載置して、公知のリフロー半田付けを実行する。これにより、半導体リレー１９が回路基板１７に実装されて、回路構成体１２が完成する。

一方、コネクタ端子１６を所定の形状に曲げ形成した後、合成樹脂材でモールド成形することにより、カバー１４を製造する。その後、カバー１４の裏面から回路構成体１２を積層し、コネクタ端子１６の端部を、それぞれ、基板側端子接続孔３９、第１端子接続孔３８、及び第２端子接続孔３６内に挿通する。ついで、公知のフロー半田付けにより、コネクタ端子１６と、回路基板１７、第１導電部材２２、及び第２導電部材３２とを電気的に接続する。

その後、ケース本体１３の開口内に回路構成体１２を収容すると共に、ケース本体１３の側壁の端縁と、カバー１４の側壁の端縁とを、互いに当接された状態で超音波溶着によって接合する。これにより、ケース本体１３とカバー１４とは一体に組み付けられる。以上により、電気接続箱１０が完成する。

（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。本実施形態によれば、回路基板１７と、第１導電部材２２とは、基板側貫通孔２５及び導電部材側貫通孔２６において、その内部に配された第１絶縁部２３によって、積層状態で組み付けられる。これにより、回路基板１７と、第１導電部材２２とは、両部材１７，２２が全面に亘って固定されている場合に比べて、その板面に平行な方向について、相対的に変位可能になっている。このため、周囲の温度変化によって、回路基板１７及び第１導電部材２２が、その板面に平行な方向について延びても、回路基板１７の延びた方向についての長さ寸法と、第１導電部材２２の延びた方向についての長さ寸法との差を、回路基板１７及び第１導電部材２２の板面に平行な方向に逃がすことができる。この結果、回路構成体１２が反ることを抑制できる。

また、本実施形態によれば、モールド成形という簡易な手法により回路基板１７と第１導電部材２２とを積層状態で固定できる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を、図１８を参照しつつ説明する。本実施形態においては、回路基板１７には基板側貫通孔５０が形成されている。基板側貫通孔５０の表側（図１８における左側）の開口部はやや径大に形成されている。また、第１導電部材２２には、基板側貫通孔５０に整合する位置に、導電部材側貫通孔５１が形成されている。導電部材側貫通孔５１の裏側（図１８における右側）の開口部はやや径大に形成されている。

基板側貫通孔５０及び導電部材側貫通孔５１内には、合成樹脂製の樹脂ピン５２が貫通されている。そして、樹脂ピン５２の両端部は、加熱、加圧されることで圧潰されている。これにより、回路基板１７と、第１導電部材２２とは、隙間を有して積層された状態に保持されている。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態によれば、回路基板１７と第２導電部材３２とは隙間を有して積層されている。この結果、回路基板１７と第２導電部材３２との間には空気層５３が存在する。本実施形態においては、この空気層５３が第２絶縁部３３とされる。

上記の態様によれば、樹脂ピン５２を基板側貫通孔５０及び導電部材側貫通孔５１の内部に挿通して圧潰するという簡易な手法により、回路基板１７と第１導電部材２２とを積層状態で固定できる。

また、上記の構成によれば、通電時に第１導電部材２２、及び第２導電部材３２で発生した熱は、比較的に熱伝導率の低い空気層５３によって遮断されて、回路基板１７に伝達することが抑制される。これより、回路基板１７に実装された電子部品が熱により不具合を生じることが抑制される。

＜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２導電部材３２は省略してもよい。
（２）基板側貫通孔２５及び導電部材側貫通孔２６の断面形状は、円形状に限らず、三角形状、長方形状等の多角形状としてもよく、また、長円形状、楕円形状等、必要に応じて任意の形状とすることができる。
（３）本実施形態においては、基板側貫通孔２５の内径と、導電部材側貫通孔２６の内径とは実質的に同じ寸法とされたが、これに限られず、異なる寸法としてもよい。
（４）第２絶縁部３３としては、絶縁性の接着剤、絶縁性の接着シート、絶縁性の粘着シート等、必要に応じて任意の絶縁性の材料を用いることができる。
（５）本実施形態においては、１つの第１導電部材２２が回路基板１７に組み付けられる構成としたが、これに限られず、複数の第１導電部材２２が回路基板１７に組み付けられる構成としてもよい。
（６）本実施形態においては、電子部品として半導体リレー１９を用いたが、これに限られず、機械式リレー、抵抗、コンデンサ等、必要に応じて任意の素子を用いることができる。

１０…電気接続箱
１１…ケース
１２…回路構成体
１７…回路基板
２２…第１導電部材（導電部材）
２３…第１絶縁部（合成樹脂部材）
２５，５０…基板側貫通孔
２６，５１…導電部材側貫通孔
５２…樹脂ピン

Claims (3)

1. 回路基板と、金属板材からなると共に前記回路基板の一方の面に積層された導電部材と、を備えた回路構成体であって、
   前記回路基板には基板側貫通孔が形成されており、前記導電部材には前記回路基板に積層された状態で前記基板側貫通孔に対応する位置に導電部材側貫通孔が形成されており、前記基板側貫通孔及び前記導電部材側貫通孔の内部には前記基板側貫通孔及び前記導電部材側貫通孔を貫通して前記回路基板と前記導電部材とを積層状態で組み付ける合成樹脂部材が配されており、
   前記合成樹脂部材は、前記回路構成体と前記導電部材とを積層した状態でモールド成形してなり、
   前記回路基板には開口部が貫通して形成されており、前記導電部材は前記開口部を塞ぐように配設されており、前記開口部内には前記導電部材の少なくとも一部が配されていることを特徴とする回路構成体。
2. 回路基板と、金属板材からなると共に前記回路基板の一方の面に積層された導電部材と、を備えた回路構成体であって、
   前記回路基板には基板側貫通孔が形成されており、前記導電部材には前記回路基板に積層された状態で前記基板側貫通孔に対応する位置に導電部材側貫通孔が形成されており、前記基板側貫通孔及び前記導電部材側貫通孔の内部には前記基板側貫通孔及び前記導電部材側貫通孔を貫通して前記回路基板と前記導電部材とを積層状態で組み付ける合成樹脂部材が配されており、
   前記合成樹脂部材は、前記基板側貫通孔及び前記導電部材側貫通孔の内部に挿通された樹脂ピンであり、
   前記回路基板には開口部が貫通して形成されており、前記導電部材は前記開口部を塞ぐように配設されており、前記開口部内には前記導電部材の少なくとも一部が配されていることを特徴とする回路構成体。
3. ケース内に、請求項１または請求項２に記載の回路構成体を収容してなることを特徴とする電気接続箱。

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