特許 6988729 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】6988729

(24)【登録日】2021年12月6日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】電気接続箱

(51)【国際特許分類】

   H02G 3/16 20060101AFI20211220BHJP

   H05K 7/06 20060101ALI20211220BHJP

【ＦＩ】

   H02G3/16

   H05K7/06 C

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2018-144348(P2018-144348)

(22)【出願日】2018年7月31日

(65)【公開番号】特開2020-22273(P2020-22273A)

(43)【公開日】2020年2月6日

【審査請求日】2020年10月27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】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】原口 章

【審査官】 神田 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／１３１０４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１７／１６９８２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１８−１０７２８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｇ ３／１６

Ｈ０５Ｋ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バスバーと、
該バスバーに一面を対向させた回路基板と、
該回路基板の一面に設けられ、他面から露出している導電部と、
前記回路基板にて前記導電部に並設され、前記バスバーの一部及び前記導電部の一部が露出する開口部と、
前記回路基板の前記他面に配され、前記導電部に入力端子又は出力端子が接続されているスイッチング素子と、
前記開口部内に、前記バスバーの前記一部及び前記導電部の前記一部に跨って配されている導電片と
を備える電気接続箱。

【請求項2】

前記導電部、前記開口部、前記導電片は夫々、前記スイッチング素子の入力端子及び出力端子に対応して２つあり、
前記バスバーは電力が入力される入力側バスバーと、電力を出力する出力側バスバーを含み、
前記スイッチング素子の前記入力端子は、前記入力側バスバーに電気的に接続され、
前記スイッチング素子の前記出力端子は、前記出力側バスバーに電気的に接続されている
請求項１に記載の電気接続箱。

【請求項3】

前記回路基板及びバスバー間に配され、前記回路基板及びバスバーを接着する接着シートを備える請求項１又は請求項２に記載の電気接続箱。

【請求項4】

前記導電片は、はんだにより前記バスバーの前記一部及び前記導電部の前記一部に接続されている請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の電気接続箱。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気接続箱に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両における電源及び負荷の間に、電源から負荷への通電を制御する電気接続箱が搭載されている。電気接続箱は、板状の複数枚のバスバーと、バスバーに接続されているスイッチング素子とを備える。

【0003】

電気接続箱は、スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路を更に備える。スイッチング素子は、制御回路から入力される信号に基づいてオンオフする。電気接続箱は、スイッチング素子のオンオフによりバスバー間の電気的接続及び切断を切り替え、上記通電の制御を行う。

【0004】

スイッチング素子としては、例えばＦＥＴが使用される。ＦＥＴは、ドレイン端子、ソース端子を有している。各バスバーは互いに隙間を隔てて配置されており、これらの端子は各別にバスバーに接続されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平９−３２１３９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ＦＥＴが小型化し、各端子の間隔が小さくなるに従って、各バスバーを、適当な隙間を隔てて設けることが困難となる場合がある。そのため、小型のＦＥＴをバスバーに搭載することが困難となる場合がある。

【0007】

本発明の目的は、容易にスイッチング素子を搭載することができる電気接続箱を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係る電気接続箱は、バスバーと、該バスバーに一面を対向させた回路基板と、該回路基板の一面に設けられ、他面から露出している導電部と、前記回路基板にて前記導電部に並設され、前記バスバーの一部が露出する開口部と、前記回路基板の前記他面に配され、前記導電部に入力端子又は出力端子が接続されているスイッチング素子と、前記バスバーの前記一部及び前記導電部に跨って配されている導電片とを備える。

【発明の効果】

【0009】

上記によれば、容易にスイッチング素子を搭載することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係る電気接続箱の外観斜視図である。

【図2】蓋を取り外した状態を示す電気接続箱の斜視図である。

【図3】ＦＥＴの搭載態様を示す斜視図である。

【図4】回路基板を載置していない状態を示す斜視図である。

【図5】ＦＥＴの搭載を説明する斜視図である。

【図6】第１導電部及び第２導電部を示す部分拡大平面図である。

【図7】ＦＥＴの搭載態様を示す部分拡大平面図である。

【図8】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。

【図9】図７のＩＸ−ＩＸ線による断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせても良い。

【0012】

本発明の一態様に係る電気接続箱は、バスバーと、該バスバーに一面を対向させた回路基板と、該回路基板の一面に設けられ、他面から露出している導電部と、前記回路基板にて前記導電部に並設され、前記バスバーの一部が露出する開口部と、前記回路基板の前記他面に配され、前記導電部に入力端子又は出力端子が接続されているスイッチング素子と、前記バスバーの前記一部及び前記導電部に跨って配されている導電片とを備える。

【0013】

本態様にあっては、スイッチング素子の入力端子又は出力端子を、回路基板の導電部及び導電片を介してバスバーに電気的に接続する。したがって、スイッチング素子の各端子の間隔に対してバスバーの間隔を狭めずに接続できる。これによりスイッチング素子の各端子の間隔が狭い場合であっても、電気接続箱への搭載が容易となる。したがって、容易にスイッチング素子を電気接続箱に搭載することができる。

【0014】

また、導電片を使用することにより、回路基板の導電部に通電する距離を小さくし、通電経路における抵抗値を下げることができる。また、バスバーへの熱伝導性が高くなり、局所的な温度上昇を抑制することができる。

【0015】

本発明の一態様に係る電気接続箱は、前記導電部、前記開口部、前記導電片は夫々、前記スイッチング素子の入力端子及び出力端子に対応して２つあり、前記バスバーは電力が入力される入力側バスバーと、電力を出力する出力側バスバーを含み、前記スイッチング素子の前記入力端子は、前記入力側バスバーに電気的に接続され、前記スイッチング素子の前記出力端子は、前記出力側バスバーに電気的に接続されている。

【0016】

本態様にあっては、入力端子及び出力端子夫々について、回路基板の導電部及び導電片を介してバスバーに電気的に接続する。したがって、より容易にスイッチング素子を電気接続箱に搭載することができる。

【0017】

本発明の一態様に係る電気接続箱は、前記回路基板及びバスバー間に配され、前記回路基板及びバスバーを接着する接着シートを備える。

【0018】

本態様にあっては、接着シートを介してスイッチング素子の発熱をバスバー側に伝導することができる。

【0019】

本発明の一態様に係る電気接続箱は、前記導電片は、はんだにより前記バスバーの前記一部及び前記導電部に接続されている。

【0020】

本態様にあっては、はんだ及び導電片によりバスバー及び導電部を電気的に接続でき、また、導電片を使用することにより、はんだの割れを抑制することができる。

【0021】

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は実施の形態に係る電気接続箱の外観斜視図である。電気接続箱１は、車両が備えるバッテリ等の電源と、ランプ、ワイパ又はモータ等の負荷との間の電力供給経路に配される。

【0022】

電気接続箱１は、筐体１０を備える。筐体１０は直方体状をなし、矩形平板状の本体部１０ａ及び該本体部１０ａの一面を全面に亘って覆う蓋部１０ｂを有する。

【0023】

図２は、蓋部１０ｂを取り外した状態を示す電気接続箱の斜視図である。電気接続箱１は、回路基板２及び制御基板３を備える。回路基板２は例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等である。回路基板２は、一面を本体部１０ａに対向させて載置されている。回路基板２は、後述するＦＥＴ（Field Effect Transistor）及び導電片等の電子部品が実装されている。

【0024】

制御基板３は、矩形板状をなし、一面が回路基板に対向し、長手方向が回路基板２の長手方向に沿うように配されている。制御基板３の一面には、抵抗、コイル、コンデンサ、ダイオード等の電子部品と、これらの電子部品を電気的に接続する配線パターンとを含む制御回路（不図示）が設けられている。

【0025】

回路基板２の一の短辺部には、棒状の接続コネクタ１１が立設されている。回路基板２は、接続コネクタ１１を介して制御基板３に接続されている。

【0026】

コネクタ１２は、外形が筒状をなし、コネクタ１２の内部には複数の棒状の端子部１２ａが設けられている。端子部１２ａの一端部が外部に設けられたＥＣＵ（Electronic Control Unit）に信号線（不図示）を介して接続される。コネクタ１２における各端子部１２ａの他端部は、制御基板３の配線パターンに接続されている。コネクタ１２は、蓋部１０ｂを本体部１０ａに取り付けた場合、図１に示すように蓋部１０ｂから突出している。

【0027】

図３は、ＦＥＴの搭載態様を示す斜視図である。電気接続箱１は、複数のＦＥＴ４（図では６個）と、複数の第１導電片５（図では８枚）と、複数の第２導電片６（図では６枚）を備える。なお、ＦＥＴ４、第１導電片５及び第２導電片６は図示の個数に限られない。

【0028】

ＦＥＴ４は、回路基板２の他面において、前記一の短辺部の反対側の他の短辺部に沿って２個配されており、一の長辺部に沿って４個並設されている。回路基板２の一の短辺部には接続コネクタ１１が接続される複数のスルーホール２２が並設されている。

【0029】

第１導電片５は、各ＦＥＴ４を挟むように配されており、回路基板２の他の短辺部に沿って３個、一の長辺部に沿って５個配されている。第２導電片６は、回路基板２の他の短辺部に沿って２個、一の長辺部に沿って４個配されている。第２導電片６は夫々、ＦＥＴ４夫々に対応させて設けられており、ＦＥＴ４よりも内側に位置している。第２導電片６の周囲には、複数のチップ部品が配されている。第１導電片５及び第２導電片６は、導電性及び熱伝導性に優れた銅製のチップが好ましい。

【0030】

図４は、回路基板２を載置していない状態を示す斜視図である。図５は、ＦＥＴ４の搭載を説明する斜視図である。図６は、第１導電部及び第２導電部を示す部分拡大平面図である。

【0031】

図４に示すように、本体部１０ａの一面には、板状の入力側バスバー１４及び出力側バスバー１５が面一に設けられている。入力側バスバー１４は平面視Ｌ字状をなし、Ｌ字の直線部分夫々が本体部１０ａの長辺部及び短辺部に沿うように位置している。入力側バスバー１４の一端部には入力端子部１４ａが連続して設けられ、本体部１０ａから突出している。

【0032】

出力側バスバー１５は矩形状をなし、本体部１０ａの一面の中央部に配されている。出力側バスバー１５は、長手方向が本体部１０ａの長手方向に沿うように、入力側バスバー１４と所定距離離隔させて配されている。出力側バスバー１５において、出力側バスバー１５の長辺の中央部には出力端子部１５ａが連続して設けられ、本体部１０ａから突出している。

【0033】

入力側バスバー１４及び出力側バスバー１５、入力端子部１４ａ及び出力端子部１５ａは、板厚２ｍｍで、表面にニッケルめっきを施したバスバー部材により形成される。

【0034】

入力端子部１４ａ及び出力端子部１５ａには夫々、厚さ方向に貫通する貫通孔１４ｂ、１５ｂが設けられ、貫通孔１４ｂ，１５ｂに挿通されたボルト（不図示）により、電源及び負荷に接続される。入力端子部１４ａが電源側に接続され、出力端子部１５ａが負荷側に接続される。

【0035】

本体部１０ａは、例えばフェノール樹脂、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂材料を用いたインサート成形により製造される。絶縁性樹脂材料により成形される樹脂成形体は、入力端子部１４ａ、出力端子部１５ａ、入力側バスバー１４、及び出力側バスバー１５と接合されることによって、これらを一体化する。また、樹脂成形体は、入力端子部１４ａ及び出力端子部１５ａ間と、入力側バスバー１４及び出力側バスバー１５間とに配されることによって、これらの間を絶縁する。

【0036】

また、回路基板２は、図４に示すように矩形状の熱伝導性が高く、絶縁性の粘着性シート２１により本体部１０ａに接着されている。

【0037】

回路基板２には、各ＦＥＴ４に対応する位置に、第１開口部４１，第２開口部４２，第３開口部４３が貫設されている。第２開口部４２及び第３開口部４３は、回路基板２において、第１開口部４１よりも内側に位置し、長手方向又は短手方向に沿って並んでいる。第１開口部４１は第２開口部４２及び第３開口部４３よりも大きく、第２開口部４２は第３開口部４３よりも大きい。

【0038】

また、回路基板２には、各第１導電片５に対応する位置に第４開口部５０が貫設されている。更に、各第２導電片６に対応する位置に第５開口部６０が貫設されている。第５開口部６０は、第１開口部４１とで第２開口部４２を挟むように位置している。

【0039】

回路基板２の一面において、第１開口部４１、第４開口部５０に対応する位置に矩形状の第１導電部２４が設けられている。第１導電部２４は、第１開口部４１の全体から他面側に露出しており、第４開口部５０の内側半分において他面側に露出している。なお、第１導電部は、上記のように露出していれば、全ての第１開口部４１及び第４開口部５０に対応するようにＬ字状に設けられてもよく、又は第１開口部４１及び第４開口部５０毎に設けられていてもよい。

【0040】

第２開口部４２及び第５開口部６０に対応する位置に矩形状の第２導電部２５が設けられている。第２導電部２５は、第２開口部４２全体から他面側に露出し、第５開口部６０の外側半分から他面側に露出している。更に、回路基板２の一面において、第３開口部４３に対応する位置にはランド部２６が設けられ、第３開口部４３全体から他面側に露出している。また、回路基板２の一面には、ランド部２６及びスルーホール２２を電気的に接続する接続部２２ａが設けられている。第１導電部２４、第２導電部２５、ランド部２６、接続部２２ａは例えば、銅箔により形成されている。

【0041】

粘着性シート２１には、回路基板２の第４開口部５０及び第５開口部６０に対応する位置に、第１孔２１０及び第２孔２１１が貫設されている。第１孔２１０は第４開口部５０の外側半分に対応し、第２孔２１１は第５開口部６０の内側半分に対応している。

【0042】

回路基板２及び粘着性シート２１は、第１導電部２４、第２導電部２５、ランド部２６、接続部２２ａを含む回路基板２の回路パターンが形成されている一面が粘着性シート２１側に位置するように、本体部１０ａの一面に重ねて配されている。第１孔２１０は第４開口部５０に連なり、かつ第１導電部２４に重なっていない。また、第２孔２１１は、第５開口部６０に連なり、第２導電部２５に重なっていない。

【0043】

図６に示すように、第４開口部５０及び第１孔２１０からは入力側バスバー１４の一部が露出し、第５開口部６０及び第２孔２１１からは出力側バスバー１５の一部が露出している。

【0044】

回路基板２は例えばポリイミドをベース部材として、各導電部等を含むパターンを一面にてエッチング加工により形成し、絶縁性のカバーフィルムを貼り付けたものが使用される。第１導電部２４、第２導電部２５、ランド部２６、接続部２２ａとしては例えば３５μｍの銅箔が使用される。また、各導電片は例えば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの純銅製又は銅合金製であり、表面をスズ、ニッケル等によりめっき処理したものが使用される。

【0045】

図７は、ＦＥＴ４の搭載態様を示す部分拡大平面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。図９は、図７のＩＸ−ＩＸ線による断面図である。ＦＥＴ４は、直方体状をなしており、一の側面及び該一の側面に連なる二つの側面から突出している４つのドレイン端子４４と、前記一の側面の反対側の側面から突出している１つのゲート端子４５及び３つのソース端子４６とを備える。

【0046】

ＦＥＴ４は第１開口部４１〜第３開口部４３に跨るように配されている。各ドレイン端子４４は第１開口部４１において第１導電部２４にはんだ付けされ、ゲート端子４５は第３開口部４３においてランド部２６にはんだ付けされ、ソース端子４６は第２開口部４２において第２導電部２５にはんだ付けされている。

【0047】

第１導電片５は第４開口部５０において、入力側バスバー１４及び第１導電部２４に跨るように配され、これらにはんだにより接続されている。第２導電片６は第５開口部６０において、出力側バスバー１５及び第２導電部２５に跨るように配され、これらにはんだにより接続されている。

【0048】

ＦＥＴ４、第１導電片５及び第２導電片６が接続される第１導電部２４及び第２導電部２５には、例えば、はんだペーストを塗布し、これらを配置してリフローはんだ付けを行うことにより実装される。

【0049】

ここで、粘着性シート２１は例えば熱伝導性フィラを含有し、アクリル系又はシリコーン系等の高耐熱性の粘着剤が使用されたシートが好ましい。これにより、ＦＥＴ４の発熱による熱をバスバー側に伝導して放熱でき、また、リフロー時の粘着性シート２１の耐熱性を向上できる。

【0050】

以上の構成により、ＦＥＴ４のゲート端子４５は、ランド部２６、接続部２２ａ、スルーホール２２、接続コネクタ１１を介して制御基板３に接続されている。これにより、外部のＥＣＵからの信号に基づく制御基板３からの信号がＦＥＴ４に入力される。制御基板３からの信号によって、ＦＥＴ４のオンオフが切り替えられる。ゲート端子４５に所定の電圧が印加されることにより、ドレイン端子４４及びソース端子４６が導通し、ＦＥＴ４がオンになる。

【0051】

また、ＦＥＴ４のドレイン端子４４は、第１導電部２４、第１導電片５を介して入力側バスバー１４に接続されている。ＦＥＴ４のソース端子４６は、第２導電部２５及び第２導電片６を介して出力側バスバー１５に接続されている。

【0052】

したがって、制御基板３からの信号の入力によりＦＥＴ４がオンである場合、入力端子部１４ａから供給される電力は、第１導電部２４及び第１導電片５、ＦＥＴ４のドレイン端子４４及びソース端子４６、第２導電部２５及び第２導電片６を介して出力側バスバー１５を介して、出力端子部１５ａから出力される。これにより、電気接続箱１を介して電源から負荷に電力が供給される。

【0053】

制御基板３からの信号の入力によりＦＥＴ４がオフである場合、ＦＥＴ４のドレイン端子４４及びソース端子４６間は導通せず、電源から負荷への電力の供給が停止される。

【0054】

上記の構成によれば、ＦＥＴ４を、回路基板２の第１導電部２４及び第１導電片５、又は第２導電部２５及び第２導電片６を介して入力側バスバー１４及び出力側バスバー１５に電気的に接続するので、ＦＥＴ４の各端子の間隔に対して、入力側バスバー１４及び出力側バスバー１５の間隔を狭めずに接続できる。ＦＥＴ４の各端子の間隔が狭い場合であっても、電気接続箱への搭載が容易となる。したがって、容易にＦＥＴ４を電気接続箱１に搭載することができる。

【0055】

また、第１導電片５及び第２導電片６を使用することにより、回路基板２の第１導電部２４及び第２導電部２５に通電する距離を小さくし、通電経路における抵抗値を下げることができる。また、第１導電片５及び第２導電片６を直接はんだ付けすることにより、入力側バスバー１４及び出力側バスバー１５への熱伝導性が高くなり、局所的な温度上昇を抑制することができる。また、はんだのみで、第１導電部２４及び第２導電部２５と、入力側バスバー１４及び出力側バスバー１５とを接続するよりも応力に強くなり、はんだの割れを抑制でき、より長期間にわたる電気接続箱１の使用が可能となる。

【0056】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0057】

１ 電気接続箱
１０ 筐体
１０ａ 本体部
１０ｂ 蓋部
１１ 接続コネクタ
１２ コネクタ
１２ａ 端子部
１４ 入力側バスバー
１４ａ 入力端子部
１４ｂ 貫通孔
１５ 出力側バスバー
１５ａ 出力端子部
１５ｂ 貫通孔
２ 回路基板
２１ 粘着性シート（接着シート）
２１０ 第１孔
２１１ 第２孔
２２ スルーホール
２２ａ 接続部
２４ 第１導電部
２５ 第２導電部
２６ ランド部
３ 制御基板
４１ 第１開口部
４２ 第２開口部
４３ 第３開口部
４４ ドレイン端子
４５ ゲート端子
４６ ソース端子
５ 第１導電片
５０ 第４開口部（開口部）
６ 第２導電片
６０ 第５開口部（開口部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】