JP2005117719A - 回路構成体製造用接着シート及び接着シートを用いた回路構成体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回路構成体を構成する主な要素であるバスバーと制御回路基板とを接着する接着シートであって、熱硬化後でも回路構成体の反りを抑制することができる接着シートを提供する。
【解決手段】 電力回路を構成する複数本のバスバー３２と、その電力回路の通電遮断を制御する制御回路基板３４とを接着する接着シート３６であって、特定のバスバー同士の間に対応する位置に当該バスバー同士の隙間に沿う形状のスリット３６ａが形成されている接着シート。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路の通電遮断を制御する制御回路基板とを備えた回路構成体の当該バスバーと当該制御回路基板とを接着するための絶縁性の接着シート、及びその接着シートを用いた回路構成体の製造方法に関するものである。

従来、共通の車載電源から各電子ユニットに電力を分配する手段として、複数本のバスバーにより配電用回路を構成し、これにスイッチ素子等を組み込んだ電気接続箱が一般に知られている。さらに近年は、その小型化を実現する手段として、例えば特許文献１には、電力回路を構成するバスバーと、その電力回路中に設けられる半導体スイッチング素子の駆動を制御する制御回路基板とを接着して製造される回路構成体の発明が開示されている。

この文献において、前記回路構成体のバスバーと制御回路基板とを直接接着する接着方法については、バスバーの接着面または制御回路基板の接着面に接着剤を塗布して接着する方法、または制御回路基板の接着面縁部にのみ接着剤を塗布して接着する方法等の例が記載されている。
特開２００３−１６４０３９号公報

この接着剤を塗布する方法は、接着剤の塗布パターンを形成したロールやプレス板による印刷等が考えられるが、このロールやプレス板は高価なものであり、この接着方法によると装置のコストが高いものになる。そこで、この接着剤を塗布する方法に変わり、安価で容易に接着する方法として、絶縁性の接着シートを用いる方法がある。

絶縁性の接着シートとして、熱硬化性樹脂からなるシートを用いる場合は、図７（ａ）に示すように、バスバー３２と接着シート３６と制御回路基板３４とを重ね合わせたまま全体を適当な温度まで加熱し、かつプレス装置で上下に加圧して前記接着シート３６を完全硬化させることによって、バスバー３２と制御回路基板３４とを接着することができる。

しかし、この熱硬化性樹脂からなるシートを用いる接着方法では、前記プレス装置で回路構成体を加圧すると接着シートがバスバー３２と制御回路基板３４とで圧縮され、圧縮された分熱硬化性樹脂である接着剤はバスバー同士の間で下方向に盛り上がる。さらに熱硬化に伴う接着剤の収縮により盛り上がった接着剤は水平方向でも収縮を起こすため、前期制御回路基板の下でバスバー同士を引き付け合うような水平力が働き、図７（ｂ）に示すように制御回路基板が大きく反ることがある。そして、前記回路構成体を放熱板等に接着させる場合には、この反りのために回路構成体と放熱板との全面密着が難しくなる。

本発明は、このような事情に鑑み、接着シートを用いてバスバーと制御回路基板とを接着する際に、接着シート熱硬化後の制御回路基板の反りを抑制することができる接着シート及び接着シートを用いた回路構成体の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路の通電遮断を制御する制御回路基板とを備えた回路構成体の当該バスバーと当該制御回路基板とを接着するための絶縁性の接着シートであって、前記バスバーのうち特定のバスバー同士の間に対応する位置に当該バスバー同士の隙間に沿う形状のスリットが形成されているものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の接着シートであって、前記バスバーに実装されて前記電力回路の通電遮断を行うスイッチ素子を通過させるための貫通孔が設けられているものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の接着シートであって、前記接着シートに形成されているスリットは、前記制御回路基板の長辺方向と直角をなす方向に延びる形状に形成されているものである。

請求項４に係る発明は、電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路の通電遮断を制御する制御回路基板とを備えた回路構成体の当該バスバーと当該制御回路基板とを接着するための絶縁性の接着シートであって、当該接着シートは複数枚のシートに分割され、かつ、互いに隣接するシート同士の間に、前記バスバーのうち特定のバスバー同士の隙間に沿う形状の隙間が形成可能となるように、各シートの外形が定められている接着シートである。

請求項５に係る発明は、電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路の通電遮断を制御する制御回路基板とを備えた回路構成体を製造する方法において、前記バスバーと請求項１〜３のいずれかに記載の接着シートとを、当該接着シートに形成されているスリットの位置と特定のバスバー同士の隙間の位置とが一致するように重ね合わせ、かつ当該接着シート側に前記制御回路基板を重ね合わせる工程と、その重ね合わせた状態を保持したまま熱圧着で接着する工程とを含む回路構成体の製造方法である。

請求項６に係る発明は、電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路の通電遮断を制御する制御回路基板とを備えた回路構成体を製造する方法において、前記バスバーと請求項４記載の接着シートとを、当該分割された各シートの外形が前記特定のバスバー同士の隙間に沿うように重ね合わせ、かつ当該接着シート側に前記制御回路基板を重ね合わせる工程と、その重ね合わせた状態を保持したまま熱圧着で接着する工程とを含む回路構成体の製造方法である。

請求項１に係る発明によれば、接着シートにバスバー同士の間に対応する位置にスリットを形成することで、熱硬化に伴う接着剤の収縮によるバスバー同士を引き付け合うような水平力の働きを抑え、その効果として接着シート熱硬化後の制御回路基板の反りを抑制することができるものである。本効果を図面に基づいて説明すると、例えば図８（ａ）に示すように、接着シート３６においてバスバー同士の間に対応する位置にスリット３６ａを形成することで、バスバー同士をつなぐ力の伝達要素を低減させ、接着剤が収縮してもバスバー同士を引き付け合うような水平力の働きを小さくしたものである。よって、接着シートの熱硬化後でも図８（ｂ）に示すように、制御回路基板の反りを抑制することができる。

請求項２に係る発明によれば、電力回路中に設けられるスイッチ素子位置に貫通孔が設けられた接着シートを用いてバスバーと制御回路基板を接着することにより、スイッチ素子挿入用スペースが確保されるため、接着後でも容易にスイッチ素子を実装することができる。

請求項３に係る発明によれば、制御回路基板の反りは当該制御回路基板の長辺方向での反りが大きいため、接着シートのスリットをその反りを抑制するような制御回路基板の長辺と直角をなす方向に延びる形状に形成することによって、より効果的に接着シート熱硬化後の制御回路基板の反りを抑制することができる。

請求項４に係る発明によれば、接着シートは複数枚のシートに分割され、かつ、互いに隣接するシート同士の間に、前記バスバーのうち特定のバスバー同士の隙間に沿う形状の隙間が形成可能となるように、各シートの外形が定められていることによって、このシート同士の隙間が前記スリットと同じ効果を奏するため、このように接着シートを分割しても接着シート熱硬化後の制御回路基板の反りを抑制することができる。

請求項５に係る発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の接着シートを用いたこの工程により反りの抑制された回路構成体を製造できるため、その後の工程において、回路構成体を放熱板等に接着する場合に、容易に回路構成体と放熱板とを全面密着できる。

請求項６に係る発明によれば、請求項４記載の接着シートを用いて、分割された各シートをその外形が前記特定のバスバー同士の隙間に沿うように配設することによって、接着シート同士の間にできる隙間により前記スリットと同様の効果を得ることができるため、この方法によっても接着シート熱硬化後の制御回路基板の反りを抑制することができる。

本発明の接着シートを用いて製造した回路構成体が使用される例を図１及び図２に示す。図１及び図２に示す製品は、放熱板（放熱部材）１０と、ケース本体２０と、回路構成体３０とを備え、前記回路構成体３０に適当な実装部品が実装されることにより回路体が構成されている。当該実装部品には、基板実装型のリレースイッチ素子４０、電源入力用コネクタ５０、外部接続用コネクタ６０、その他の半導体素子や抵抗素子といった回路素子が含まれる。また、両コネクタ５０，６０上には前記回路基板３０を覆うカバー７０が装着されるようになっている。

回路構成体３０は、電力回路（図例では車載電源から複数の負荷に電力を分配するための配電回路）を構築する電力回路部と、この電力回路部における回路のオンオフを制御する制御回路部とを併有している。前記電力回路部は、複数枚のバスバー３２が同一平面上に配列されることにより形成され、制御回路部は薄肉のプリント回路基板等である制御回路基板３４で構成されており、この制御回路基板３４の下面に前記各バスバー３２が接着シート３６を介して絶縁状態で接着されている。接着シート３６としては、絶縁性の高いエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなるシートが好ましい。

前記回路構成体３０を抜き出して、平面上に示したものが図３である。図３では、接着シート３６を実線で、制御回路基板３４を二点鎖線で示すとともに、バスバー３２が接着シート３６の開口部から見え隠れする様子を実線及び点線で示している。さらに接着シート３６を抜き出して図４に示している。

本実施例の接着シート３６には、特定のバスバー同士の間に対応する位置３箇所にスリット３６ａが形成されている。その３箇所とは、バスバー３２ａとバスバー３２ｂとの間に対応する位置、バスバー３２ｃとバスバー３２ｄとの間に対応する位置、バスバー３２ｅとバスバー３２ｆとの間に対応する位置である。スリット３６ａとバスバー３２との関係が分かりずらいため、スリットが形成されていない接着シートを用いた場合の回路構成体を図５に、その接着シートを図６に示している。図３と図５及び図４と図６を見比べるとよく分かるように、接着シートのスリット３６ａはバスバー同士の間に対応する位置に形成されている。

例えば、バスバー３２ａとバスバー３２ｂとに着目すると、スリット３６ａが形成されている領域では、スリット３６ａによりバスバー同士をつなぐ接着剤を除去したため、バスバー３２ａとバスバー３２ｂとを引き付け合うような水平力を発生させる要素も伝達させる要素も存在しなくなる。このように制御回路基板の反りの原因となるバスバー同士を引き付け合うような水平力が作用しない個所を、接着シート上の適当な位置に設けることによって、接着シート熱硬化後の制御回路基板の反りを抑制できるものである。

また、制御回路基板の反りは、制御回路基板が長方形の場合、その長辺方向に沿った方向での反りが大きいため、接着シートのスリットをその反りを抑制するような制御回路基板の長辺と直角をなす方向に延びる形状に形成することによって、より効果的に接着シート熱硬化後の制御回路基板の反りを抑制することができる。

接着シート３６に形成されるスリット３６ａは、本実施例のような位置や数量に限られず、製造する回路構成体の形状またはバスバー本数やパターンが変われば接着シート熱硬化後に発生する制御回路基板の反りの態様も変わるため、その状況に合わせ適切に形成されるものである。また、スリット３６ａの形状も本実施例のような直線状のものに限られず、バスバー形状に合わせた折れ個所を有していてもよいし、スリットの幅は必ずしもバスバー同士の隙間と同寸法にする必要もなく、回路構成体の反りを抑制できる効果を奏する寸法であればバスバー同士の隙間よりも狭くても太くてもかまわない。

リレースイッチ素子４０や半導体スイッチング素子４２（図３）は、電力回路を構成するバスバー３２上に実装されるため、制御回路基板３２にはこれらのスイッチ素子が挿入可能な貫通孔が設けられるとともに、図４に示すように接着シート３６にも前記スイッチ素子が通過可能な貫通孔３６ｂが設けられている。さらに、回路構成体３０に実装されるコネクタ５０，６０の端子５２，６２（図２）は、制御回路基板３４及び接着シート３６を貫通し、バスバー３２に電気的に接続されるため、制御シート３６には端子が通過可能な貫通孔３６ｃが設けられている。これらの貫通孔が設けられることにより、制御回路基板３４とバスバー３２とを接着した後でも、スイッチ素子挿入用スペース及び端子通過用スペースが確保されているため、容易にスイッチ素子やコネクタ等を実装することができる。

本実施例では、コネクタ５０，６０の端子５２，６２が制御回路基板３４及び接着シート３６を貫通した状態で回路構成体３０に実装される例を示しているが、コネクタとしては、バスバー３２の回路構成体３０の縁に位置する端部を延長したものをコネクタとすることもできるため、接着シート３６の端子用貫通孔３６ｃは必ずしも必要ではない。

次に、本発明の接着シートを用いて回路構成体を製造する方法の一例を説明する。

接着シート３６には、スリット３６ａや各種貫通孔３６ｂ，３６ｃを打ち抜き等によって形成しておく。

バスバー３２上に前記接着シート３６を挟んで制御回路基板３４を載せる。その際、接着シート３６のスリット３６ａが配設されるべき特定のバスバー同士の間に一致するように、さらにはバスバー３２に実装されるスイッチ素子の制御信号用端子が制御回路基板３４の回路上の接続されるべき位置に合うように、バスバー３２と接着シート３６と制御回路基板３４とを重ね合わせる。

このような重ね合わせの作業は、複数枚のバスバー３２同士を適当な箇所でブリッジ部によりつなぎ合わせて一体化した形状のバスバー構成板を用いることにより、容易に行うことができる。また、バスバー構成板と接着シート３６と制御回路基板３４のそれぞれに同径の貫通孔を形成して、作業プレート等に設けられたピンに前記貫通孔を嵌合させるように、バスバー構成板と接着シート３６と制御回路基板３４とを重ね合わせるようにすれば、前記ピンによってそれぞれの位置決めが行われるため、前記重ね合わせの作業をさらに容易に行うことができる。

前記重ね合わせ状態を保持したまま全体を適当な温度まで加熱し、かつプレス装置で上下に加圧して前記接着シート３６を完全硬化させることにより、バスバー３２と制御回路基板３４とを接着することができる。

本発明の接着シート３６は、図８（ａ）に示すようにバスバー３２同士の間に対応する位置にスリット３６ａが形成されたことにより、熱硬化に伴う接着剤の収縮によるバスバー３２同士を引き付け合うような水平力の働きを抑えたものであるため、この接着シート３６を用いて接着することにより図８（ｂ）に示すように接着シート熱硬化後でも制御回路基板の反りが抑制された回路構成体３０を製造することができる。

また、接着シート３６のスリット３６ａをそのまま長さ方向に延長して、接着シート３６を複数枚のシート（本実施例ではスリット３６ａが３箇所に形成されているので、４枚のシート）に分割し、分割された各シートをその外形が前記特定のバスバー同士の隙間に沿うように配設することによって、接着シート同士の間にできる隙間により前記スリットと同様の効果を得ることができるため、このように接着シートを分割しても接着シート熱硬化後の制御回路基板の反りを抑制することができる。

その後、回路構成体３０を用いて図１に示す製品を完成するまでの工程を説明する。

前記回路構成体３０上に、リレースイッチ素子４０、半導体スイッチング素子４２、電源入力用コネクタ５０、外部接続用コネクタ６０といった部品を実装して回路体を構築する。回路体の周囲にケース本体２０をセットするとともに、回路体の下には接着シート１８を挟んで放熱板１０をセットする。

この回路体と放熱板１０とは、前記回路構成体３０を製造した方法と同様に熱圧着で接着する。この場合、回路体の底面をなす前記回路構成体３０は、製造工程において反りが抑制されているため、容易に放熱板１０と全面密着させることができる。

回路部の防水処理を行うために、ケース本体２０のシール部材２６により囲まれた領域内にシリコーン樹脂からなるゲルを適当な高さ（例えば図２の二点鎖線３８の高さ）まで注入して硬化させる。これにより、回路体における各素子の実装部分が前記シリコーン樹脂内に封止されて防水状態となる。その後、基板保護用のカバー７０を装着することによって製品が完成する。

本発明の一実施例である接着シートを用いて製造した回路構成体が使用される製品の分解斜視図である。 前記製品の断面正面図である。 本発明の一実施例である接着シートを用いて製造した回路構成体の平面図である。 本発明の一実施例である接着シートの平面図である。 スリットが形成されていない接着シートを用いて製造した回路構成体の平面図である。 スリットが形成されていない接着シートの平面図である。 スリットが形成されていない接着シートを用いて製造する回路構成体の模式図であり、（ａ）は接着シート熱硬化前の状態を示したもの、（ｂ）は接着シート熱硬化後の状態を示したものである。 本発明の接着シートを用いて製造する回路構成体の模式図であり、（ａ）は接着シート熱硬化前の状態を示したもの、（ｂ）は接着シート熱硬化後の状態を示したものである。

符号の説明

１０ 放熱板
３０ 回路構成体
３２ バスバー
３４ 制御回路基板
３６ 接着シート
３６ａ スリット
３６ｂ，３６ｃ 貫通孔
４０ リレースイッチ素子
４２ 半導体スイッチング素子

Claims (6)

1. 電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路の通電遮断を制御する制御回路基板とを備えた回路構成体の当該バスバーと当該制御回路基板とを接着するための絶縁性の接着シートであって、前記バスバーのうち特定のバスバー同士の間に対応する位置に当該バスバー同士の隙間に沿う形状のスリットが形成されていることを特徴とする接着シート。
2. 請求項１記載の接着シートであって、前記バスバーに実装されて前記電力回路の通電遮断を行うスイッチ素子を通過させるための貫通孔が設けられていることを特徴とする接着シート。
3. 請求項１または請求項２記載の接着シートであって、前記接着シートに形成されているスリットは、前記制御回路基板の長辺方向と直角をなす方向に延びる形状に形成されていることを特徴とする接着シート。
4. 電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路の通電遮断を制御する制御回路基板とを備えた回路構成体の当該バスバーと当該制御回路基板とを接着するための絶縁性の接着シートであって、当該接着シートは複数枚のシートに分割され、かつ、互いに隣接するシート同士の間に、前記バスバーのうち特定のバスバー同士の隙間に沿う形状の隙間が形成可能となるように、各シートの外形が定められていることを特徴とする接着シート。
5. 電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路の通電遮断を制御する制御回路基板とを備えた回路構成体を製造する方法において、前記バスバーと請求項１〜３のいずれかに記載の接着シートとを、当該接着シートに形成されているスリットの位置と特定のバスバー同士の隙間の位置とが一致するように重ね合わせ、かつ当該接着シート側に前記制御回路基板を重ね合わせる工程と、その重ね合わせた状態を保持したまま熱圧着で接着する工程とを含むことを特徴とする回路構成体の製造方法。
6. 電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路の通電遮断を制御する制御回路基板とを備えた回路構成体を製造する方法において、前記バスバーと請求項４記載の接着シートとを、当該分割された各シートの外形が前記特定のバスバー同士の隙間に沿うように重ね合わせ、かつ当該接着シート側に前記制御回路基板を重ね合わせる工程と、その重ね合わせた状態を保持したまま熱圧着で接着する工程とを含むことを特徴とする回路構成体の製造方法。

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