JP5326940B2 - 回路構成体及び電気接続箱 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板と電力導通板とを重ね合わせてなる回路構成体及び電気接続箱に関する。

従来、電子部品が実装される回路基板と、回路基板上の電子部品と電気的に接続される電力導通板と、が貼り合わされてなる回路構成体が知られており、その貼り合わせには、接着剤等が用いられている。

特許第４００２４２７号公報

ところで、接着剤等の部材を用いて回路基板と電力導通板を貼り合わせる場合には、接着剤等の部材が必要なだけでなく、回路基板と電力導通板とを押し付けるためのプレス機等の機材が必要となる。また、生産ラインでは、接着剤等の塗布工程や、プレス機によるプレス工程、接着剤を乾燥して固化させる乾燥工程が必要となり、これら複数の工程に時間がかかっていた。また、接着剤を使用したことによる環境温度が変化した際の基板/接着剤/電力導通板の線膨張係数差から生じる基板の変形など、品質保証も難しくなっていた。

そのため、接着のために必要な部材や機材を減らしてコストを削減したいという要請や、生産ラインの工程数を減らして生産時間を短縮し、コストを削減したいという要請、環境温度の変化に強い製品構造にしたいという要請などがあった。

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、生産コストを抑えて、接着剤を使用することなく回路基板と電力導通板とを固着させ、環境温度の変化に強い回路構成体及び電気接続箱を提供することを目的とする。

本発明に係る回路構成体は、導電路を有するとともに、当該導電路に接続された電子部品が実装された回路基板と、前記回路基板の前記電子部品実装面とは反対側の面に重ねられた金属製の電力導通板と、前記回路基板と前記電力導通板とを貫通する複数の樹脂充填孔と、前記回路基板の電子部品実装面のうち、前記樹脂充填孔の孔縁部を除いた部分に形成されるソルダーレジスト層と、前記各樹脂充填孔の内部に充填される複数の樹脂連結部と、を備え、前記樹脂連結部は、前記電子部品実装面における前記樹脂充填孔の孔縁部に係止する第一係止部と、前記電力導通板のうち前記回路基板とは反対側の面における前記樹脂充填孔の孔縁部に係止する第二係止部と、を備えるところに特徴を有する（手段１）。

手段１の構成によれば、回路基板と電力導通板とは、回路基板側については樹脂連結部の第一係止部により係止され、電力導通板側については、第二係止部により係止される。これにより、生産コストを抑えて、接着剤を使用することなく回路基板と電力導通板とを固着させることができる。また、回路基板と電力導通板との固着に樹脂連結部を用いることで、接着剤で固着させる場合と比較して、環境温度が変化した場合であっても回路基板と電力導通板との間に遊びが生じやすいため、これらの間の線膨張係数差による回路基板の変形を抑制することができる。よって、環境温度の変化に強い回路構成体とすることができる。

手段１の構成において、前記第一係止部は、前記ソルダーレジスト層の面から突出することなく形成されているところに特徴を有する（手段２）。
手段２の構成によれば、回路基板の表面に凸部が形成されないため、既存の印刷機によるハンダ印刷が可能となり、電子部品の実装が容易になる。

手段２の構成において、前記第一係止部は、前記ソルダーレジスト層の面と面一に形成されているところに特徴を有する（手段３）。
手段３の構成によれば、回路基板の表面を平坦にすることができるため、電子部品の実装が容易になる。また、第一係止部の厚みをソルダーレジスト層の面から突出しない範囲で確保することができるため、電子部品の実装を容易にしつつ、第一係止部による係止力を高めることができる。

手段１ないし手段３のいずれかに記載の構成において、前記複数の樹脂連結部について、一の樹脂連結部における前記第二係止部と他の樹脂連結部における前記第二係止部とが一体となっており、この一体となった第二係止部には、端子が挿通される端子挿通孔を含む部分まで延出された延出部が形成され、前記延出部には、前記端子挿通孔に対応する位置に、前記端子挿通孔を露出させるとともに、前記端子挿通孔を包囲するハンダ付け孔が形成されているところに特徴を有する（手段４）。
手段４の構成によれば、端子が接続される部分について確実に回路基板と電力導通板とを固着させることができる。また、複数の第二係止部を一体とすることで、第二係止部を形成するための金型の製造が容易になるため、製造コストを低減することができる。

手段１ないし手段４のいずれかに記載の構成において、前記樹脂連結部は、端子が挿通される端子挿通孔の近傍に形成されるところに特徴を有する（手段５）。
手段５の構成によれば、確実に電気的接続を維持したい端子の接続部分の近傍について確実に回路基板と電力導通板とを固着させることができる。

手段１ないし手段５のいずれかに記載の構成において、前記電力導通板から起立する起立凸部が前記樹脂充填孔に挿通された状態で前記樹脂連結部が充填されているところに特徴を有する（手段６）。
手段６の構成によれば、起立凸部の分だけ樹脂連結部との接触面積が大きくなるため、より強固に回路基板と電力導通板とを固着することができる。

手段１ないし手段６のいずれかに記載の構成において、前記電力導通板から起立する起立凸部が挿通される回路基板の貫通孔が前記電子部品の近傍に配置されるとともに、ハンダ接続により前記起立凸部と前記電子部品の端子とが電気的に接続されるところに特徴を有する（手段７）。
手段７の構成によれば、電子部品は、その近傍に位置している電力導通板の起立凸部を介して電力が供給されることになるため、回路基板の配線抵抗から生じる損失を大幅に減少させることができ、回路基板の低発熱化を図ることができる。また、回路基板の配線抵抗を減少させて回路基板の発熱を抑えることにより、ハンダ部等への熱ストレスを緩和させることが可能になり、環境試験への信頼性を高めることができる。

本発明に係る電気接続箱は、手段１ないし手段７のいずれか一項に記載の回路構成体と、前記回路構成体が収容されるケースと、を備えるところに特徴を有する（手段８）。

本発明によれば、生産コストを抑えて、接着剤を使用することなく回路基板と電力導通板とを固着させ、環境温度の変化に強い回路構成体を提供することができる。

実施形態１にかかる電気接続箱を表す斜視図 電気接続箱を分解した状態を表す斜視図 回路基板と電力導通板を表す斜視図 樹脂連結部が形成された回路構成体を表す斜視図 図４を裏返した斜視図 回路基板及び電力導通板が樹脂連結部で連結された状態を表す拡大断面図 樹脂充填孔内に起立凸部を有する回路基板及び電力導通板が樹脂連結部で連結された状態を表す拡大断面図 回路構成体に端子モジュールが取り付けられる前の状態を表す斜視図 回路構成体に端子モジュールが取り付けられた状態を表す斜視図

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を図１〜図９によって説明する。
本実施形態における電気接続箱１０は、バッテリー等の電源（図示せず）と、ヘッドランプ、ワイパー等の車載電装品（図示せず）との間に接続されて、各種車載電装品への電力の供給及び供給電力の制御等を行うものである。以下では、図１の斜め右上を前方とし、斜め左下を後方として説明する。

電気接続箱１０は、図２に示すように、電子部品１１が実装された回路構成体２０と、多数の端子群からなり回路構成体２０に取り付けられる端子モジュール６０と、回路構成体２０及び端子モジュール６０が収容されるケース本体７１と、ケース本体７１の前面を覆うケースカバー７２とからなる。

回路構成体２０は、電子部品１１が実装される回路基板２２と、回路基板２２に重ね合わされる金属製の電力導通板３０とを備え、この回路構成体２０（回路基板２２及び電力導通板３０）を貫通する多数の貫通孔２３（貫通孔群）が形成されている。

具体的には、これらの貫通孔２３は、図４に示すように、端子モジュール６０の端子が挿通される端子挿通孔２４と、回路基板２２の導電路と電力導通板３０とを電気的に接続するための中継孔２５と、ケース本体７１内で位置決めするための位置決め孔２６と、後述する樹脂連結部５０が充填される樹脂充填孔２７とを備える。

端子挿通孔２４は、概ね回路構成体２０の前端部寄りの位置に形成されている。
中継孔２５は、電力導通板３０の後述する起立凸部３６の位置に対応して形成されており、起立凸部３６が挿通された状態で中継孔２５内にハンダが充填されることで、回路基板２２の導電路と電力導通板３０とが電気的に接続される。

位置決め孔２６は、回路構成体２０の４隅の位置に形成されており、電気接続箱１０のケース本体７１の内部４隅の位置に形成された図示しない位置決め凸部が嵌めこまれることで、ケース７０の内部で、回路構成体２０が位置決めされるようになっている。

回路基板２２は、長方形状をなし、制御回路に応じて多数の導電路（図示せず）が一方の面（上面）に形成されており、この導電路に電子部品１１の端子が接続される。
回路基板２２には、図３に示すように、回路構成体２０の貫通孔２３を構成する円形の基板貫通孔２４Ａ〜２７Ａが多数形成されている。
基板貫通孔２４Ａ〜２７Ａのうち端子挿通孔２４、中継孔２５及び樹脂充填孔２７を構成する基板貫通孔２４Ａ，２５Ａ，２７Ａは、ほぼ同じ大きさの円形の貫通孔である。

位置決め孔２６を構成する基板貫通孔２６Ａは、回路基板２２の４隅の位置に４個形成されている。
なお、回路基板２２は、切り離し溝部２９により両側端の図示しない支持部から切り離し可能になっている。

また、回路基板２２（回路構成体２０）の表面（電子部品１１）が実装される側の面）には、ソルダーレジスト層４５が形成されている。
ソルダーレジスト層４５は、回路基板２２の表面のうちハンダ付けが必要な部分である電子部品１１の端子の付近の銅箔及び樹脂充填孔２７の孔縁部２８Ａを除いた部分に形成されている。
なお、ソルダーレジスト層４５とは、ハンダ付けが不要な部分にハンダが付かないように回路基板２２上に形成する合成樹脂膜（感光性と絶縁性のあるエポキシ系の樹脂膜）のことをいう。

電力導通板３０は、略長方形状の２枚（複数）の金属板材からなり、２枚を左右に並べるとほぼ回路基板２２の大きさになるものである。
電力導通板３０には、回路構成体２０の貫通孔２３を構成する導通板貫通孔３７〜３９が形成されている。
導通板貫通孔３７〜４０は、端子挿通孔２４及び樹脂充填孔２７を構成する径の小さい円形状の径小貫通孔３７と、中継孔２５及び樹脂充填孔２７を構成する矩形の矩形貫通孔３８と、やや径が大きく複数の端子をまとめて包囲する径大貫通孔３９と、位置決め孔２６を構成する導通板貫通孔４０と、を有する。

矩形貫通孔３８は、その一端側（左側）の孔縁から上方に起立する起立凸部３６が形成されている。起立凸部３６は、矩形の一辺（左辺）から、一定の幅寸法で上方に起立して（上方に屈曲して）形成されている。
この起立凸部３６は、回路基板２２の中継孔２５を構成する基板貫通孔２５Ａや樹脂充填孔２７を構成する基板貫通孔２７Ａに挿通される。
導通板貫通孔４０は、前方側の位置決め孔２６に対応するものが一対形成されており、後方側の位置決め孔２６に対応する部分は、電力導通板３０の角部を切欠いて形成されている。

なお、起立凸部３６の形成方法は、金属板材にコ字状に打ち抜き加工を施し、起立凸部３６となる平坦な長方形状の部分に曲げ加工を施すことにより形成することができる。

ここで、回路構成体２０の樹脂充填孔２７には、図６に示すように、回路基板２２と電力導通板３０とが離れないように固着するための樹脂連結部５０が形成されている。
樹脂連結部５０は、樹脂充填孔２７の内部に合成樹脂が充填されてなる充填部５１と、回路基板２２表面（電子部品１１実装面）に係止する第一係止部５２と、電力導通板３０の裏側（回路基板２２とは反対側の面）に係止する第二係止部５３とを有する。

充填部５１は、樹脂充填孔２７に合成樹脂がほぼ隙間なく充填されて形成されている。なお、起立凸部３６が樹脂充填孔２７に挿通されている充填部５１は、図７に示すように、合成樹脂が起立凸部３６に密着した状態で樹脂充填孔２７に隙間なく充填される。

第一係止部５２は、樹脂充填孔２７よりも上側にて充填部５１に連なる部分であり、ソルダーレジスト層４５の形成されていない樹脂充填孔２７の孔縁部２８Ａによって生じる円盤状の係止用凹部４３の全体に充填されている。そのため、第一係止部５２の形状は樹脂充填孔２７の上側の係止用凹部４３と同じ円盤状をなし、その径は、樹脂充填孔２７よりも大きい（即ち電子部品１１実装面における樹脂充填孔２７の孔縁部２８Ａが含まれる大きさ）。また、第一係止部５２の厚みは、ソルダーレジスト層４５の厚みにほぼ等しく回路基板２２が電力導通板３０から離れない係止力（第一係止部５２の強度）を維持できる程度の厚みとされ、その上面は、ソルダーレジスト層４５の面と面一になっている。これにより、樹脂充填孔２７よりも径の大きい第一係止部５２が樹脂充填孔２７の孔縁部２８Ａに係止した状態となっている。

第二係止部５３は、樹脂充填孔２７よりも下側にて充填部５１に連なる部分であり、この第二係止部５３は、電力導通板３０の裏面側にて所定の厚み（係止力を維持できる程度の厚み）で形成されている。

第二係止部５３は、図５に示すように、導通板貫通孔３７〜３９の形状に応じて設けられ、丸形の径小貫通孔３７に設けられる第二係止部５３は丸形をなし、矩形貫通孔３８に設けられる第二係止部５３は矩形をなす。
第二係止部５３の大きさは、導通板貫通孔３７〜３９のそれぞれの大きさ（径）よりも所定寸法大きくなっている（即ち電力導通板３０の裏面側の面における樹脂充填孔２７の孔縁部２８Ｂが含まれる大きさ）。これにより、樹脂充填孔２７よりも径の大きい第二係止部５３が樹脂充填孔２７の孔縁部２８Ｂに係止した状態となっている。

また、第二係止部５３のうち、端子挿通孔２４の近傍（端子挿通孔２４が並んだ部分の近傍）の第二係止部５３は、幅方向に隣り合う第二係止部５３を連ねる位置まで延出された延出部５４を有する。

この複数の第二係止部５３を一体とする延出部５４は、少なくとも１つの端子挿通孔２４が形成されている位置（径大貫通孔３９のほぼ全体が含まれる位置）まで延出されるとともに、この端子挿通孔２４（径大貫通孔３９）の位置に、端子挿通孔２４を露出させるともに、端子挿通孔２４（径大貫通孔３９）を包囲するハンダ付け孔５５が形成されている。
ハンダ付け孔５５は、その周面が、下方側（裏面側）に広がるテーパ状に形成されている。このハンダ付け孔５５により、ハンダが必要な部分以外に付着することを防止することができる。

なお、樹脂連結部５０は、本実施形態では樹脂成形機（図示しない）により金型に樹脂を注入するモールド成形により行われるが、これに限らず他の成形法でもよい。例えば、熱硬化性の樹脂においては、トランスファー成形や圧縮成形等を用いてもよく、また、インサート成形等の成形法を組み合わせたものでもよい。注入する樹脂としては、本実施形態では、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を用いる。なお、他の熱硬化性樹脂や他の熱可塑性樹脂等を注入してもよい。

ケース本体７１は、図２に示すように、回路構成体２０が収容される大きさの長方形状で厚みの薄い回路収容部７３と、回路収容部の略前半部が段差状に厚くされたコネクタ部７４とを有する。

コネクタ部７４の後端部は、複数のコネクタ嵌合凹部７５が並んで凹設されており、各コネクタ嵌合凹部７５の奥端部から端子モジュール６０を構成する端子が後方に向けて突出している。このコネクタ嵌合凹部７５に図示しない複数のコネクタが嵌合するようになっている。

次に電気接続箱及び回路構成体の製造方法について説明する。
回路基板２２に、例えば周知のサブトラクティブ法により銅箔の導電路を形成する。
そして、回路基板２２の表面のうち、端子をハンダ付けする導電路の部分及びを樹脂充填孔２７の孔縁部２８Ａを除いた部分にソルダーレジストを施す。
次に、回路基板２２及び電力導通板３０を重ねた状態で金型にセットする。なお、金型のうち、上型は回路基板２２の係止用凹部４３に対応する部分がその周りと同じ平坦に形成されており、下型は、第二係止部５３の形状に応じて凹部が形成されている。

次に、樹脂成型機により、ＰＰＳ樹脂を、金型に注入する。そして、ＰＰＳ樹脂が硬化した後、一体となった回路基板２２及び電力導通板３０を金型から取り出す。
次に、ハンダ印刷機にてハンダを供給した後、電子部品１１を回路基板２２の上に載置し、所定の導電路及び端子等にハンダ付けすることで、回路構成体２０が製造される。
そして、回路構成体２０の端子挿通孔２４に端子モジュール６０の各端子を挿し込み、ハンダ付け孔５５にハンダ付けする（図９）。
そして、ケース本体７１に回路構成体２０を収容した後に、ケースカバー７２を被せて電気接続箱１０となる。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
回路構成体２０を構成する回路基板２２と電力導通板３０とは、回路基板２２側については樹脂連結部５０の第一係止部５２により係止され、電力導通板３０側については、第二係止部５３により係止される。これにより、生産コストを抑えて、接着剤を使用することなく回路基板２２と電力導通板３０とを固着させることができる。
また、回路基板２２と電力導通板３０との固着に樹脂連結部５０を用いることで、接着剤で固着させる場合と比較して、環境温度の変化した場合であっても回路基板２２と電力導通板３０との間に遊びが生じやすい。よって、線膨張係数差による回路基板２２の変形を抑制することができるため、環境温度の変化に強い回路構成体２０とすることができる。
また、第一係止部５２は、ソルダーレジスト層４５の面と面一に形成されている。よって、回路基板２２の表面を平坦にすることができるので、電子部品１１の実装が容易になる。

さらに、複数の樹脂連結部５０について、一の樹脂連結部５０における第二係止部５３と他の樹脂連結部５０における第二係止部５３とが一体となっており、この一体となった第二係止部５３には、電子部品１１の端子が挿通される複数の端子挿通孔２４を含む部分まで延出された延出部５４が形成され、延出部５４には、端子挿通孔２４に対応する位置に、端子挿通孔２４を露出させるとともに、端子挿通孔２４を包囲するハンダ付け孔５５が形成されている。よって、電子部品１１の端子が接続される部分について確実に回路基板２２と電力導通板３０とを固着させることができる。また、複数の第二係止部５３を一体とすることで、第二係止部５３を形成するための金型の製造が容易になるため、製造コストを低減することができる。

また、樹脂連結部５０は、端子挿通孔２４の近傍に形成されるため、電気的接続を維持したい端子の接続部分の近傍について確実に回路基板２２と電力導通板３０とを固着させることができる。

さらに、電力導通板３０から起立する起立凸部３６が樹脂充填孔２７に挿通された状態で樹脂連結部５０が充填されている。よって、起立凸部３６の分だけ樹脂連結部５０との接触面積が大きくなるから、より強固に回路基板２２と電力導通板３０とを固着させることができる。

また、電子部品１１は、その直近に位置している電力導通板３０から起立する起立凸部３６を介して電源が供給されることになるため、回路基板２２の配線抵抗から生じる損失を大幅に減少させることができ、回路基板の低発熱化を図ることができる。

＜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）第一係止部５２の面は、ソルダーレジスト層４５の上面と面一になることとしたが、これに限らない。ソルダーレジスト層４５の上面よりも低くするようにして回路基板２２表面の凸部をなくすようにしてもよく、また、ソルダーレジスト層４５の上面よりも高くすることで、第一係止部５２の強度を高めるようにしてもよい。

１０…電気接続箱
２０…回路構成体
２２…回路基板
２４…端子挿通孔
２５…中継孔
２７…樹脂充填孔
２８Ａ，２８Ｂ…孔縁部
３０…電力導通板
３６…起立凸部
４５…ソルダーレジスト層
５０…樹脂連結部
５１…充填部
５２…第一係止部
５３…第二係止部
５４…延出部
５５…ハンダ付け孔
６０…端子モジュール

Claims (8)

1. 導電路を有するとともに、当該導電路に接続された電子部品が実装された回路基板と、
   前記回路基板の前記電子部品実装面とは反対側の面に重ねられた金属製の電力導通板と、
   前記回路基板と前記電力導通板とを貫通する複数の樹脂充填孔と、
   前記回路基板の電子部品実装面のうち、前記樹脂充填孔の孔縁部を除いた部分に形成されるソルダーレジスト層と、
   前記各樹脂充填孔の内部に充填される複数の樹脂連結部と、を備え、
   前記樹脂連結部は、
   前記電子部品実装面における前記樹脂充填孔の孔縁部に係止する第一係止部と、前記電力導通板のうち前記回路基板とは反対側の面における前記樹脂充填孔の孔縁部に係止する第二係止部と、を備えてなる回路構成体。
2. 前記第一係止部は、前記ソルダーレジスト層の面から突出することなく形成されていることを特徴とする請求項１記載の回路構成体。
3. 前記第一係止部は、前記ソルダーレジスト層の面と面一に形成されていることを特徴とする請求項２記載の回路構成体。
4. 前記複数の樹脂連結部について、一の樹脂連結部における前記第二係止部と他の樹脂連結部における前記第二係止部とが一体となっており、
   この一体となった第二係止部には、端子が挿通される端子挿通孔を含む部分まで延出された延出部が形成され、前記延出部には、前記端子挿通孔に対応する位置に、前記端子挿通孔を露出させるとともに、前記端子挿通孔を包囲するハンダ付け孔が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３のいずれか一項に記載の回路構成体。
5. 前記樹脂連結部は、端子が挿通される端子挿通孔の近傍に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体。
6. 前記電力導通板から起立する起立凸部が前記樹脂充填孔に挿通された状態で前記樹脂連結部が充填されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の回路構成体。
7. 前記電力導通板から起立する起立凸部が挿通される回路基板の貫通孔が前記電子部品の近傍に配置されるとともに、ハンダ接続により前記起立凸部と前記電子部品の端子とが電気的に接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の回路構成体。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の回路構成体と、
   前記回路構成体が収容されるケースと、を備える電気接続箱。

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