JP4551552B2

JP4551552B2 - 複合回路基板

Info

Publication number: JP4551552B2
Application number: JP2000324497A
Authority: JP
Inventors: 康弘鈴木; 広明神田
Original assignee: Yonezawa Electric Wire Co Ltd
Current assignee: Yonezawa Electric Wire Co Ltd
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2020-10-24
Also published as: JP2002134870A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流容量の大きな金属導体回路を内蔵した大電流制御基板と電流容量の小さなプリント配線基板とが組み合わされた複合基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調機器のモーター駆動系などのパワー回路を制御する制御回路基板は、電源回路や大電流制御回路など電流容量の大きな回路から構成される大電流制御部と、半導体チップ（ＩＣ）などの電流容量の小さな素子を搭載した小電流制御部とを備え、それらを同一の回路基板に形成することによって、そのコンパクト化及び搭載スペースの節約を図ってきた。
【０００３】
例えば、圧肉銅箔を絶縁基板に貼り付けた銅張積層板を、レジストを用いてパターンエッチングし、比較的圧肉の大電流用回路を形成し、絶縁層を介してその上面に肉薄の小電流回路を作成することが行われていた。
また、大電流用回路とするため、補強ジャンパーを使用したり、或いは、ハンダを厚塗りするなどの手段が用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、銅箔をエッチング処理する方法は、用いる銅箔の厚さがエッチング可能な厚さに制限されるため、その幅を広くしなければならず、大電流用回路をコンパクトにするには限界があった。
また、大電流用回路と小電流回路とは、積層構造であるため、いずれが一方に設計変更が生じた場合には、基板上の回路全体を変更しなければならず、設計上の変更にはフレキシブルに対応できないという問題もあった。
【０００５】
一方、補強ジャンパーやハンダの厚塗りでは、そのための作業工程が煩雑であり、製造コストの上昇という問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、こうした問題を解決する新規な基板技術を提供するものであって、その請求項１の発明は、小電流用プリント配線基板と電気的に接続される、大電流用金属導体回路を有した大電流用回路基板であり、前記金属導体回路は、その金属薄板部材から切断加工により成形された後、熱可塑性樹脂にてインサートモールドされたものであることを特徴とする大電流用回路基板と、該基板の表裏両面に対向配置された少なくとも２つの前記小電流用プリント配線基板とからなる複合回路基板であって、該少なくとも２つの小電流用プリント配線基板相互の電気的接続は、前記大電流用回路基板に設けられた貫通孔に挿通固定されたコネクタを介して行われることを特徴とするものである。そこでは、金属導体回路は、化学エッチング処理を用いることなく形成されるので、所望の厚さや回路形状を有したコンパクトで均一品質のものとなる。さらに、その電気的接続は、電線を用いることなく、リジッドな定型の配線部材で行われる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明の複合回路基板であって、前記大電流用回路基板と一の前記小電流用プリント配線基板とは、それらの電気的接続が、前記金属導体回路から立設したタップと前記一の小電流用プリント配線基板の端子とを導電性の螺合部材によって着脱自在に連結することによって行われ、前記大電流用回路基板と他の一の前記小電流用プリント配線基板とは、それらの電気的接続が、前記金属導体回路から切り立てた該金属導体と金属導体回路から立設した連結ピンとを、前記他の一の小電流用プリント配線基板の配線にハンダ付けすることによって行われることを特徴とするものである。従って、該複合回路基板は、各基板相互の電気的接続が、電線ではなく定型の部材を用いて機械的支持を兼ねることによって行われる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１または２のいずれか一項に記載の発明において、インサートモールドされた前記金属導体回路が、上下多段に組み合されたものであり、請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記大電流用回路基板の端部に、該大電流用回路基板を支持固定するためのブラケットを一体に形成したものであり、請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記大電流用回路基板に、前記金属導体回路と電気的に接続された大電流用電子部品を搭載したものである。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、前記金属薄板部材を銅板としたものであり、また、請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、前記小電流用プリント配線基板に、小電流用制御部を構成する小電流電子部品を搭載したものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の大電流回路基板及びそれを用いた複合回路基板の一実施の形態を、添付図面の図１乃至４に基づいて説明する。図１は、複合回路基板１の側面図（一部断面図）を示し、図２は、図１の下方より見た平面図を示すが、便宜上一部部品を除去し、基板内部の回路を実線表示したものである。図３は、図１の左側から見た正面図であるが、ヒートシンク５を除去して示したものであり、図４は、ブラケット６を大電流用回路基板２の下側から見た斜視図である。
【００２１】
図１の複合回路基板１において、大電流用回路基板２は、所定厚さの銅板を回路形状に打ち抜き加工した金属（銅）導体回路７及び８を上下に配置して、熱可塑性樹脂でインサートモールド成形されたものである。小電流用プリント配線基板３及び４は、回路基板２の表裏両面に対抗して配置され、これらは相互に電気的に接続され、かつ、支持固定されている。また、複合回路基板１の端部（図１左端）には、樹脂製のブラケット６（図３及び４参照）が複合回路基板１と一体に形成されており、嵌合突起２０を介して、ヒートシンク５と嵌合・密着されている。また、大電流用回路基板２の下面には、大電流容量のコンデンサ１６乃至１８が、金属（銅）導体回路７と適所で接続されている。
【００２２】
ここで、図２の平面図を参照すると、コンデンサ１６乃至１８及び小電流用プリント配線基板４は、その配置個所を二点鎖線で示した他、回路構成や他の基板とのコンタクトなどについては省略して示してあり、また、大電流用回路基板２の内、下段の金属（銅）導体回路８の回路形状は、太い二点鎖線で囲んで示してある。この図から分かるように、インサートモールドされた回路の形状は、縦方向及び横方向に向け、所定幅を持った帯状に形成されており、適所で抵抗、コンデンサ、ダイオードなどの電子部品とコンタクトをとり、その基板上に搭載していることが知れる。金属導体としての銅板は、銅合金プレティンメッキであり、電流容量にもよるが、その板厚は、０.６４ｍｍ又は０.８ｍｍである。
【００２３】
また、大電流用回路基板２から、例えば、金属導電性タップ９乃至１２が立設して設けられ、小電流用プリント配線基板３との電気的接続及び又は機械的固定がされる。図１を参照しながら説明すると、タップ９乃至１１は、インサートモールドされた金属（銅）導体回路７とコンタクトをとりながら垂直に配置されるが、その頭部には雌ネジ部がされているので、同じように小電流用プリント配線基板３とコンタクトをとる雄ネジと螺合することによって、これらの接続及び固定がなされる。
【００２４】
一方、タップ１２及びこれと螺合する雌ネジは、いずれの基板からも電気的なコンタクトをとってはおらず、単に両基板を機械的に固定するためにもうけられている。これは、タップによる電気的な接続個所のみでは、必ずしも、バランスのとれた機械的保持手段とはならないためである。
【００２５】
次に、大電流用回路基板２とその下側の小電流用プリント配線基板４との接続構造について説明する。金属（銅）導体回路７からその一部が切り起こされた銅板１３の先端と、同じく金属（銅）導体回路７とコンタクトをとった連結ピン１５の先端とが、小電流用プリント配線基板４の回路の適所にハンダ付けされている。これは、小電流用プリント配線基板４が、比較的小さく、また、交換可能性がないため、金属（銅）導体回路７と一体なものとして扱うことが好適であるからである。
【００２６】
次に、小電流用プリント配線基板３及び４の相互接続について述べる。大電流回路基板２には、その貫通孔に嵌め込まれた２つのコネクタ１４が設けられている。各コネクタ１４は、その両面（図１では上下）に突出する接続端子を備えているので、定型の配線部材３１がこれと着脱可能に接続される。この配線部材３１の他端は、それぞれ、小電流用プリント配線基板３及び４の適所にハンダ付けで接続される。尚、電線１９は、外部機器との接続配線であり、例えば、温度センサー等からの入力信号であり、或いは、インジケータなどへの出力配線である。
【００２７】
大電流用回路基板と、それと別体に設けられた小電流用プリント配線基板とは、電線を用いることなく相互に接続され、しかも、その相互の電気的乃至機械的接続を着脱可能に構成することも、ハンダ付けで行うこともできる。
【００２８】
次に、大電流用回路基板の製造方法の一実施の態様について、図５及び６を参照して説明する。図５は、打ち抜き加工された銅板２７を金型２８にセットする状態示した縦断面図であり。図６は、その一部を拡大した斜視図である。
金属薄板部材として厚さ０.６４ｍｍの銅合金プレティンメッキ板を、適所をブリッジ２５で連結された銅板回路としてプレス機で打ち抜き加工し、一枚の銅板２７として真空吸引して、インサートモールド用の横型成形機にセットする。このセットのために、銅板回路の適所には、嵌め孔２６が打ち抜き加工時に穿孔されており、一方、横型成形機の金型２８には、嵌め孔２６に挿入される係合突起２９が複数設けられている。また、銅板回路に非モールド面を形成するため、その個所には、マスキング処理が行われる。非モールド面は、搭載する電子部品とコンタクトをとるための個所、曲げ加工するタブ、コネクタ貫通孔など、予め銅板面を露出させておくことが望ましい部分である。セット後、モールド用樹脂が金型に流し込まれる。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）系樹脂又はポリフェニレンサルファイド系樹脂でガラス強化３０％のものが好適である。
【００２９】
また、モールド形成時に、ブラケット６を同時に一体形成する。モールド後、成形機の取出し機でランナー及びモールドされた回路基板２を取出し、タブ曲げ加工やブリッジ２５の切断除去などを行うが、これらの機械的処理加工は、プレス機で一度に、又は、別々に実施される。その後、ロボットを用いて、コンデンサ、パワーＦＥＴ，抵抗などの大電流用電子部品がハンダ付けされる。このハンダ付けは、モールドされた回路基板２の下面側に部品取付け用及び上面側にハンダ付け用のそれぞれテーパを有する孔を開け、下面側から電子部品を差し込んで固定し、上面側からのハンダ付けによって行われる。
【００３０】
以上の実施例では、金属薄板部材として、銅板を用いたが、本発明は、これに限るものではなく、アルミニウム、他の金属との積層板などを使用することができる。また、小電流用プリント配線基板を、大電流用回路基板の表裏各面から離間して一つ配置するだけでなく、同じ離間距離に複数の別個のプリント配線基板を設けることもでき、また、こうしたプリント配線基板を上下多段に構成することができる。この場合、タップ９乃至１２のごときものをプリント配線間に設けてもることができ、また、こうしたタップを２段の距離に相当するように長く形成し大電流回路基板から直接接続できるようにすることもできる。
更に、大電流回路基板も、単一基板の構成に限られるものではなく、多段に設けることができるのは、プリント配線基板と同様である。
また、金属（銅）導体回路７及び８を組合わせて同時にモールドすることなく、別々にインサートモールド成形した後に張り合わせてた後、所要の接続を行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の大電流回路基板及びその製造方法は、所望の厚さの銅板を回路形状に切断加工した金属導体回路を用いるので、回路面積を小さくすることができるため、よりコンパクト化できる。また、従来のハンダの厚塗りや補強ジャンパーに比べ、回路形成プロセスが簡略化され、均一品質、大量生産に向いた低コスト製品となる。更に、同時に、この金属導体回路は、小電流用プリント配線とは無関係に（別体に）、インサートモールド成形されるので、同一基板に作成する複雑な工程に比べ、その後の電子部品の搭載工程を含めて容易なプロセスで作成されると共に、互いに別基板であるため、プリント配線基板の設計変更に柔軟に対応することができる。
また、ヒートシンクに密着固定されるブラケットも、インサートモールド形成時に形成することができ、また、金属導体回路自体を多段に形成することで、より複雑な回路構成に対応できる。
【００３２】
本発明の複合回路基板は、上記の大電流回路基板に対して、これと別体の小電流プリント配線基板を組み合わせているので、この大電流回路基板の利点を有するとともに、これら相互の接続において、電気的接続及び機械的支持を兼ねる構造を採用した場合には、その接続を着脱自在にできる。また、電線など配線材を用いることなく各基板相互が接続できるので、基板全体が簡素化されると共に、その組立て工程も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の大電流回路基板及びそれを用いた複合回路基板の側面図である。
【図２】図１の大電流回路基板をその下側から見た、簡略化した平面図である。
【図３】図１の複合回路基板をその左から見た正面図である。
【図４】図１の大電流回路基板の下側からブラケット側を見た斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態の大電流回路基板の製造方法における、金型へのセットを説明する縦断面図である。
【図６】図５の一部拡大斜視図である。
【符号の説明】
１…複合回路基板、２…大電流用回路基板、３及び４…小電流用プリント配線基板、５…ヒートシンク、６…ブラケット、７及び８…金属（銅）導体回路、９乃至１２…タップ、１３…銅板（切り起こし）、１４…コネクタ、１５…連結ピン、２５…ブリッジ、２６…嵌め孔、２７…銅板（回路）、２８…金型、
２９…係合突起、３１…配線部材。

Claims

小電流用プリント配線基板と電気的に接続される、大電流用金属導体回路を有した大電流用回路基板であり、前記金属導体回路は、その金属薄板部材から切断加工により成形された後、熱可塑性樹脂にてインサートモールドされたものであることを特徴とする大電流用回路基板と、該基板の表裏両面に対向配置された少なくとも２つの前記小電流用プリント配線基板とからなる複合回路基板であって、
該少なくとも２つの小電流用プリント配線基板相互の電気的接続は、前記大電流用回路基板に設けられた貫通孔に挿通固定されたコネクタを介して行われることを特徴とする複合回路基板。
請求項１に記載の複合回路基板であって、
前記大電流用回路基板と一の前記小電流用プリント配線基板とは、それらの電気的接続が、前記金属導体回路から立設したタップと前記一の小電流用プリント配線基板の端子とを導電性の螺合部材によって着脱自在に連結することによって行われ、
前記大電流用回路基板と他の一の前記小電流用プリント配線基板とは、それらの電気的接続が、前記金属導体回路から切り立てた該金属導体と金属導体回路から立設した連結ピンとを、前記他の一の小電流用プリント配線基板の配線にハンダ付けすることによって行われる、ことを特徴とする複合回路基板。
インサートモールドされた前記金属導体回路は、上下多段に組み合されている、請求項１または２のいずれか一項に記載の複合回路基板。
前記大電流用回路基板の端部には、該大電流用回路基板を支持固定するためのブラケットが一体に形成された、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合回路基板。
前記大電流用回路基板には、前記金属導体回路と電気的に接続された大電流用電子部品が搭載された、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合回路基板。
前記金属薄板部材が銅板である、請求項１から５のいずれか一項に記載の複合回路基板。
前記小電流用プリント配線基板には、小電流用制御部を構成する小電流電子部品が搭載された請求項１から６のいずれか一項に記載の複合回路基板。