特許 6044412 リード端子と回路基板との接続構造、回路構成体及び電気接続箱

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6044412

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】リード端子と回路基板との接続構造、回路構成体及び電気接続箱

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20161206BHJP

   H02G 3/16 20060101ALI20161206BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   H05K3/34 501B

   H02G3/16

   H05K7/20 B

【請求項の数】11

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-63368(P2013-63368)

(22)【出願日】2013年3月26日

(65)【公開番号】特開2014-192175(P2014-192175A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2015年5月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】特許業務法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥見 慎祐

(72)【発明者】

【氏名】前田 広利

(72)【発明者】

【氏名】小池 正敏

【審査官】 吉澤 秀明

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−３２１４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１３６５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０３０２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０７４４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３５３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５９８６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ３／３４

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０５Ｋ １／１８

Ｈ０２Ｇ ３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路基板の導電路に連なるように設けられた貫通孔に電子部品のリード端子が挿通されて前記リード端子と前記回路基板の導電路とが半田付けされてなるリード端子と回路基板との接続構造であって、
前記回路基板は、平板状の板状部と、前記貫通孔の周囲で前記板状部の面から段差状に張り出す張出部とを備え、
前記貫通孔に挿通された前記リード端子は、当該リード端子の先端が前記板状部と前記張出部とを貫通する前記貫通孔内に位置するように前記回路基板に半田付けされており、
前記回路基板における前記張出部が張り出す側とは反対側の面に、前記貫通孔に対応する領域が平坦面とされた放熱部材の前記平坦面側が重ねられる構成であるリード端子と回路基板との接続構造。

【請求項2】

前記回路基板は、前記貫通孔内で孔径が拡径された拡径部を有し、前記リード端子の先端は、前記拡径部内に配されている請求項１に記載のリード端子と回路基板との接続構造。

【請求項3】

前記回路基板は、バスバー基板であって、前記張出部は、前記バスバー基板にハーフパンチ加工を施して形成したものである請求項１又は請求項２に記載のリード端子と回路基板との接続構造。

【請求項4】

前記回路基板は、バスバー基板であって、前記張出部は、前記板状部の面から前記板状部の板厚とほぼ同じ厚みで張り出している請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のリード端子と回路基板との接続構造。

【請求項5】

前記電子部品は、樹脂製のパッケージから前記リード端子が外部に導出されており、
前記リード端子は、当該リード端子の先端を前記貫通孔内に配した状態で、前記パッケージと前記張出部との間に半田付け用の冶具が進入可能な長さを有する請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のリード端子と回路基板との接続構造。

【請求項6】

リード端子を有する電子部品と、
平板状の板状部と導電路に連なる貫通孔の周囲で前記板状部の面から段差状に張り出す張出部とを備える回路基板と、
前記リード端子の先端が前記板状部と前記張出部とを貫通する前記貫通孔内に位置するように前記リード端子と前記回路基板とに半田付けされたハンダ部とを備え、
前記回路基板における前記張出部が張り出す側とは反対側の面に、前記貫通孔に対応する領域が平坦面とされた放熱部材の前記平坦面側が重ねられる回路構成体。

【請求項7】

前記回路基板は、前記貫通孔内で孔径が拡径された拡径部を有し、前記リード端子の先端は、前記拡径部内に配されている請求項６に記載の回路構成体。

【請求項8】

前記回路基板は、バスバー基板であって、前記張出部は、前記バスバー基板にハーフパンチ加工を施して形成したものである請求項６又は請求項７に記載の回路構成体。

【請求項9】

前記回路基板は、バスバー基板であって、前記張出部は、前記板状部の面から前記板状部の板厚とほぼ同じ厚みで張り出している請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の回路構成体。

【請求項10】

前記電子部品は、樹脂製のパッケージから前記リード端子が外部に導出されており、
前記リード端子は、当該リード端子の先端を前記貫通孔内に配した状態で、前記パッケージと前記張出部との間に半田付け用の冶具が進入可能な長さを有する請求項６ないし請求項９のいずれか一項に記載の回路構成体。

【請求項11】

請求項６ないし請求項１０のいずれか一項に記載の回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースとを備えた電気接続箱。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リード端子と回路基板との接続構造、回路構成体及び電気接続箱に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電子部品のリード端子を回路基板の貫通孔に通して半田付けしてなる技術が知られている。
特許文献１には、バスバーを合成樹脂材でモールド成形してなる回路基板の貫通孔に電子部品のリード端子を挿通してフロー半田付けした技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１５９８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１では、回路基板の一方の側から貫通孔に挿通された電子部品のリード端子は、貫通孔の他方の側から外部に突き出ている。このように、リード端子の先端部が貫通孔の外側に突き出ていると、回路基板に放熱部材の平坦な面を重ねることができない。そのため、放熱部材にリード端子の形状に応じた凹みを形成する等のようにリード端子の形状に応じた専用の放熱部材を用意する必要があるという問題がある。

【0005】

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、放熱性を良好にしつつ既存の放熱部材を回路基板に重ねることが可能なリード端子と回路基板との接続構造、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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のリード端子と回路基板との接続構造は、回路基板の導電路に連なるように設けられた貫通孔に電子部品のリード端子が挿通されて前記リード端子と前記回路基板の導電路とが半田付けされてなるリード端子と回路基板との接続構造であって、前記回路基板は、平板状の板状部と、前記貫通孔の周囲で前記板状部の面から段差状に張り出す張出部とを備え、前記貫通孔に挿通された前記リード端子は、当該リード端子の先端が前記板状部と前記張出部とを貫通する前記貫通孔内に位置するように前記回路基板に半田付けされており、前記回路基板における前記張出部が張り出す側とは反対側の面に、前記貫通孔に対応する領域が平坦面とされた放熱部材の前記平坦面側が重ねられる構成である。

【0007】

本構成によれば、貫通孔に挿通されたリード端子は、当該リード端子の先端が板状部と張出部とを貫通する貫通孔内に位置するように回路基板に半田付けされているため、リード端子の先端部が貫通孔の外部に突出する場合と比較して、放熱部材を回路基板における張出部が張り出す側とは反対側の面に重ねる際にリード端子が邪魔になりにくい。そのため、リード端子の突出する形状に合わせた専用の放熱部材を用意せずに、一般に使用されている（既存の）平坦面を有する放熱部材の当該平坦面を回路基板における張出部とは反対側の面に重ねることが可能になる。また、このように回路基板における張出部とは反対側の面に放熱部材の平坦面を重ねたとしても、平面同士を重ねることができるため、放熱性を良好にすることができる。よって、放熱性を良好にしつつ既存の放熱部材を回路基板に重ねることが可能になる。

【0008】

また、本発明の回路構成体は、リード端子を有する電子部品と、平板状の板状部と導電路に連なる貫通孔の周囲で前記板状部の面から段差状に張り出す張出部とを備える回路基板と、前記リード端子の先端が前記板状部と前記張出部とを貫通する前記貫通孔内に位置するように前記リード端子と前記回路基板とに半田付けされたハンダ部とを備え、前記回路基板における前記張出部が張り出す側とは反対側の面に、前記貫通孔に対応する領域が平坦面とされた放熱部材の前記平坦面側が重ねられる。

【0009】

本構成によれば、貫通孔に挿通されたリード端子の先端が板状部と張出部とを貫通する貫通孔内に位置するようにリード端子と回路基板とに半田付けされたハンダ部とを備えるため、リード端子の先端部が貫通孔の外部に突出する場合と比較して、放熱部材を回路基板における張出部が張り出す側とは反対側の面に重ねる際にリード端子が邪魔になりにくい。そのため、リード端子の突出する形状に合わせた専用の放熱部材を用意せずに、一般に使用されている（既存の）平坦面を有する放熱部材の当該平坦面を回路基板における張出部とは反対側の面に重ねることが可能になる。また、このように放熱部材の平坦面を回路基板における張出部とは反対側の面に重ねたとしても、平面同士を重ねることができるため、放熱性を良好にすることができる。よって、放熱性を良好にしつつ既存の放熱部材を回路基板に重ねることが可能になる。

【0010】

上記構成の実施態様として以下の構成を有すれば好ましい。
・前記回路基板は、前記貫通孔内で孔径が拡径された拡径部を有し、前記リード端子の先端は、前記拡径部内に配されている。

【0011】

・前記回路基板は、バスバー基板であって、前記張出部は、前記バスバー基板にハーフパンチ加工を施して形成したものである。

【0012】

・前記回路基板は、バスバー基板であって、前記張出部は、前記バスバー基板にバーリング加工を施して形成したものである。

【0013】

・前記電子部品は、樹脂製のパッケージから前記リード端子が外部に導出されており、前記リード端子は、当該リード端子の先端を前記貫通孔内に配した状態で、前記パッケージと前記張出部との間に半田付け用の冶具が進入可能な長さを有する。

【0014】

・前記回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースとを備えた電気接続箱とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、放熱性を良好にしつつ既存の構成の放熱部材を回路基板に重ねることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態１の電気接続箱の構成を概略的に示す断面図

【図2】リード端子が回路基板に半田付けされた状態を拡大して示す断面図

【図3】回路基板の張出部及びその近傍を拡大して示す平面図

【図4】参考例１のリード端子が回路基板に半田付けされた状態を拡大して示す断面図

【図5】回路基板の張出部及びその近傍を拡大して示す平面図

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜実施形態１＞
本発明の実施形態を図１ないし図３を参照して説明する。
本実施形態の電気接続箱１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載され、バッテリ等の電源から車載電装品等の負荷に供給される電力を分配する装置等として用いることができる。以下では、上下方向については、図２を基準として説明する。

【0018】

電気接続箱１０は、図１に示すように、回路構成体１１と、回路構成体１１を収容するケース２７とを備えて構成されている。
ケース２７は、下方が開口した箱形であって、回路構成体１１の上面を覆うように回路構成体１１に被せられる。

【0019】

回路構成体１１は、図２に示すように、リード端子１４を有する電子部品１２と、電子部品１２が実装される回路基板１５と、回路基板１５に重ねられる放熱部材２６とを備えている。
電子部品１２は、熱的に弱い部品であり、例えば、フィルムコンデンサを用いることができる。熱的に弱い部品とは、例えば、リフローハンダ付けの際のリフロー炉による加熱に適さない程度の熱的な弱さとされる。

【0020】

電子部品１２は、合成樹脂製のパッケージ１３から一対のリード端子１４が外部に導出されている。
リード端子１４は、例えば矩形状の断面を有している。

【0021】

回路基板１５は、メッキが施された銅又は銅合金等の金属からなる板材（本実施形態では例えば１．２ｍｍ。厚さ０．５〜１．２ｍｍの範囲であってもよい。）をプレス機により打ち抜いたバスバー基板であり、平面上に導電路を形成している。この回路基板１５は、バスバー基板のみから形成してもよいが、複数の導電路が形成されたバスバー基板を樹脂で一体的に固めて回路基板を形成するようにしてもよい。

【0022】

回路基板１５は、平板状の板状部１６と、板状部１６の上面１６Ａから上方に張り出す張出部１７とを備える。
板状部１６は、上面１６Ａ及び下面１６Ｂが平坦であって、所定の厚みで形成されている。
張出部１７は、板状部１６の面から円形状に張り出しており、板状部１６の上面１６Ａから所定の厚み（板状部１６の板厚とほぼ同じ厚み）で張り出している。

【0023】

張出部１７は、中心部に回路基板１５を貫通する円形状の貫通孔１８を有し、張出部１７は、貫通孔１８の周囲で板状部１６の面から張り出す形状とされている。
貫通孔１８は、張出部１７側に設けられた縮径部１９（実施形態では縮径部の直径は、例えば、１．２ｍｍ）と、板状部１６側に設けられ、孔径が縮径部１９に対して段差状（同心円状）に拡径された拡径部２０とを備える。

【0024】

張出部１７は、プレス機により金属板材にハーフパンチ加工を施すことで形成されている。貫通孔１８は、ハープパンチ加工の前の金属板材に形成してもハープパンチ加工の後に形成してもよい。

【0025】

電子部品１２のリード端子１４は、回路基板１５の上方側から貫通孔１８に挿通されるとともに、その先端が拡径部２０内に位置した状態（図２では、リード端子１４の先端が上下方向において張出部１７の下面１７Ｂと板状部１６の下面１６Ｂの中間部に配された状態）で回路基板１５に半田付けされている。

【0026】

この半田付けにより形成されたハンダ部２１は、張出部１７の上面１７Ａ及び下面１７Ｂのそれぞれに密着するように形成される山形のフィレット２２，２３と、フィレット２２，２３を連ねるように縮径部１９に充填される充填部２４とを備える。
なお、下側のフィレット２３は、リード端子１４の先端部とともに、その全体が拡径部２０内に収まっている。

【0027】

半田付け作業は、半田付け用のロボットにより行うことができる。
具体的には、リード端子１４を半田付けする位置まで貫通孔１８に挿通した状態で、リード端子１４はパッケージ１３の下面１３Ａと張出部１７の上面１７Ａとの間に図示しない半田付け用のロボットのコテ（「治具」の一例。図２にコテの上端Ｊ１と下端Ｊ２を概略的に示す）を進入可能とする長さを有している（パッケージ１３と張出部１７との間には、半田付け用のロボットのコテが進入可能なスペースが形成されている）。

【0028】

回路基板１５及び電子部品１２を仮保持用の治具で保持した状態で半田付け用のロボットのコテをパッケージ１３と張出部１７との間に進入させ、溶けた半田をコテを介して貫通孔１８に流し込む。
半田が固まることで、ハンダ部２１が形成される。

【0029】

回路基板１５と放熱部材２６との間には、絶縁性の合成樹脂層２５（例えば接着剤や絶縁性の接着シート等）が配されている。
放熱部材２６は、板状部１６よりも厚肉の板状であって、熱伝導性の高い金属からなる。
放熱部材２６の上面は、平坦な面であり、この放熱部材２６の上面に回路基板１５が載置されると、回路基板１５における板状部１６の下面１６Ｂと放熱部材２６の上面が合成樹脂層２５を介して密着する。
なお、本実施形態では、放熱部材２６の下面は平坦であるが、放熱部材２６の下面に放熱性を高めるために放熱フィンを設けてもよい。

【0030】

本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
本実施形態によれば、貫通孔１８に挿通されたリード端子１４は、当該リード端子１４の先端が板状部１６と張出部１７とを貫通する貫通孔１８内に位置するように回路基板１５に半田付けされているため、リード端子１４の先端部が貫通孔１８の外部に突出する場合と比較して、回路基板１５に放熱部材２６を重ねる際に、リード端子１４が邪魔になりにくい。そのため、リード端子１４の突出する形状に合わせた専用の放熱部材を用意せずに、一般に使用されている（既存の）平坦面を有する放熱部材２６の当該平坦面に回路基板１５における張出部１７とは反対側の面を重ねることが可能になる。また、このように放熱部材２６の平坦面に回路基板１５における張出部１７とは反対側の面を重ねたとしても、平面同士が重なるため、放熱性を良好にすることができる。よって、放熱性を良好にしつつ既存の放熱部材２６を回路基板１５に重ねることが可能になる。

【0031】

＜参考例１＞
次に、本発明の参考例１を図４，図５を参照して説明する。
実施形態１では、回路基板１５のリード端子１４が接続される部分には、ハーフパンチ加工が施されていたが、参考例１では、回路基板３３のリード端子１４が接続される部分にバーリング加工を施したものである。他は、実施形態１と同一であるため、実施形態１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

【0032】

回路基板３３の張出部２８は、図４に示すように、板状部１６の面に対して上方（略直交する方向）に張り出している。
貫通孔２９は、円形状であって、張出部２８から板状部１６までの上下方向の全体がほぼ同一の径となっている。

【0033】

電子部品１２のリード端子１４は、回路基板１５の上方側から貫通孔２９に挿通されるとともに、その先端が貫通孔２９内における板状部１６の下面１６Ｂのわずかに上方に位置した状態で回路基板１５に半田付けされている。
パッケージ１３の下面１３Ａと張出部２８の上面との間には、図示しない半田付け用のロボットのコテが進入可能なスペースが形成されている。

【0034】

半田付けにより形成されたハンダ部３０の上側は、張出部２８の上方に配され、リード端子１４を中心とした山形のフィレット３１を形成している。
ハンダ部３０の下端３２は、回路基板１５の下面１６Ｂに沿うように形成されている。

【0035】

＜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）上記実施形態では、回路基板１５は、金属板材をプレス加工したバスバー基板であったが、これに限られない、例えば、導電路がプリント配線されたプリント基板等にバスバー基板を重ねて回路基板を構成するようにしてもよい。

【0036】

（２）リード端子１４の先端の位置は、貫通孔１８内であれば上記実施形態の位置に限られない。例えば、板状部１６の下面１６Ｂの位置とほぼ同じ位置（板状部１６の下面１６Ｂから突出しない位置）にリード端子１４の先端が位置するようにしてもよい。

【0037】

（３）上記実施形態の回路基板１５は、車両の電力を分配する電気接続箱に備えられるものとしたが、これ以外の回路基板に本発明を適用することも可能である。

【0038】

（４）上記実施形態では、電子部品１２は、フィルムコンデンサとしたが、これに限られず、他の公知の電子部品を用いることも可能である。また、電子部品のリード端子１４の本数も上記実施形態の２本に限られず、３本以上でもよい。さらに、回路基板１５における電子部品の配置は用途に応じて任意の配置とすることができる。

【符号の説明】

【0039】

１０...電気接続箱
１１...回路構成体
１２...電子部品
１３...パッケージ
１４...リード端子
１５...回路基板
１６...板状部
１７，２８...張出部
１８，２９...貫通孔
１９...縮径部
２０...拡径部
２１，３０...ハンダ部
２２，２３，３１...フィレット
２４...充填部
２６...放熱部材
２７...ケース
Ｊ１...半田付け用の冶具の上端
Ｊ２...半田付け用の冶具の下端

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】