JP2018190914A - 回路構成体及び電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の導電路とバスバーとの接続部分における接続信頼性の低下を抑制する。【解決手段】回路構成体２０は、導電路を有する基板２１と、基板２１の導電路に接続される接続部４２を有し、基板２１の面に対して板面が交差する向きで配される板状のバスバー４０Ａ〜４０Ｃと、基板２１におけるバスバー４０Ａ〜４０Ｃ側とは反対側に重ねられ、基板２１の熱を放熱する放熱部材３０と、バスバー４０Ａ〜４０Ｃに沿って延び、バスバー４０Ａ〜４０Ｃに対して密着状態でバスバー４０Ａ〜４０Ｃを保持する樹脂製のフレーム５０と、を備え、フレーム５０は、基板２１及び放熱部材３０の少なくとも一方に載置される載置部６３を有する。【選択図】図５

Description

本明細書では、回路構成体及び電気接続箱に関する技術を開示する。

従来、プリント基板の導電路にバスバーを接続する技術が知られている。特許文献１の電線補助部材は、長手方向に延びる本体部の左側側部に複数のリード部が設けられており、複数のリード部がプリント基板のスルーホールに挿入されて半田付けされる。複数のリード部は、先細り形状のリード部を有し、このリード部がスルーホールに挿入されると、リード部の角部がスルーホールに内接して食い込み、電線補助部材がプリント基板に対して機械的に自立するように構成されている。また、複数のリード部の間には、リード部よりも短い複数の突起部が設けられており、複数の突起部がプリント基板に当接した状態で維持される。

特許第５６７９９５９号公報

ところで、特許文献１は、電線補助部材に設けられたリード部や突起部によりプリント基板に対する電線補助部材の位置を保持しているため、電線補助部材が振動を受けると、電線補助部材におけるプリント基板のスルーホールに半田付けした箇所に応力がかかり、電線補助部材とプリント基板とが半田付けにより接続された箇所の接続信頼性の低下が懸念される。

本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、
基板の導電路とバスバーとの接続部分における接続信頼性の低下を抑制することを目的とする。

本明細書に記載された回路構成体は、導電路を有する基板と、前記基板の導電路に接続される接続部を有し、前記基板の面に対して板面が交差する向きで配される板状のバスバーと、前記基板における前記バスバー側とは反対側に重ねられ、前記基板の熱を放熱する放熱部材と、前記バスバーに沿って延び、前記バスバーに対して密着状態で前記バスバーを保持する樹脂製のフレームと、を備え、前記フレームは、前記基板及び前記放熱部材の少なくとも一方に載置される載置部を有する。
上記構成によれば、バスバーはフレームに保持され、フレームは基板に載置部が載置されているため、車両等の振動による応力がバスバーの接続部に及びにくくなる。これにより、基板の導電路とバスバーとの接続部分における接続信頼性の低下を抑制することが可能になる。
また、バスバーの板面は、基板の面と交差する向きで配されているため、基板上においてバスバーが占める面積を小さくすることができる。これにより、基板上における電子部品を実装可能な面積を大きくすることができるため、回路構成体を小型化することが可能になる。
また、バスバーの熱をフレームから外部に放熱することができるため、放熱性を向上させることが可能になる。

本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記フレームは、前記放熱部材の縁部に沿って配される外枠部を有し、前記バスバーは、前記外枠部に保持されている。
このようにすれば、バスバーの熱を外枠部から外部に放熱することができる。

前記基板は、プリント基板であり、前記プリント基板が前記放熱部材に重ねられている。
このようにすれば、プリント基板と放熱部材との間にバスバーが配される構成と比較して、プリント基板の熱を直接的に放熱部材に伝えることができる。

前記載置部は、前記基板に載置されるものであり、前記基板にネジでネジ留めされる留め部を有する。
このようにすれば、載置部の構成を利用して基板と放熱部材とをネジ留めすることができる。

前記バスバーは、外部の端子と接続可能な端子部を有し、前記フレームは、前記端子部が載置される台座部を有する。
このようにすれば、外部の端子を端子部に接続する際のトルクをフレームで吸収することが可能になる。

前記端子部は、前記基板の面に沿う板面を有し、前記台座部は、前記端子部と前記基板との間に配されている。
このようにすれば、端子部を基板上の領域に配することができるため、端子部を基板の領域の外側に配する構成と比較して回路構成体を小型化することができる。

前記回路構成体と、前記回路構成体を覆うカバーとを備える電気接続箱とする。

本明細書に記載された技術によれば、基板の導電路とバスバーとの接続部分における接続信頼性の低下を抑制することが可能になる。

実施形態１の回路構成体を示す斜視図 回路構成体を示す平面図 回路構成体を示す正面図 回路構成体を示す側面図 図２のＡ−Ａ断面図 バスバーが圧入された状態のフレームを示す斜視図 実施形態２の回路構成体を示す斜視図 回路構成体を示す平面図 図８のＢ−Ｂ断面図 バスバーと合成樹脂がインサート成形により一体化されたフレームを示す斜視図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１〜図６を参照しつつ説明する。
電気接続箱１０は、例えば電気自動車やハイブリット自動車等の車両のバッテリ等の電源とランプ等の車載電装品やモータ等からなる負荷との間の電力供給経路に配され、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等に用いることができる。以下では、図１のＸ方向を前方、Ｙ方向を左方、Ｚ方向を上方として説明する。

（電気接続箱１０）
電気接続箱１０は、図５に示すように、回路構成体２０と、回路構成体２０を覆うカバー１１とを備える。カバー１１は、合成樹脂製又は金属製であって、下方が開放された箱形をなす。

（回路構成体２０）
回路構成体２０は、図１，図５に示すように、基板２１と、基板２１の下に重ねられ、基板２１の熱を外部に放熱する放熱部材３０と、基板２１の面に対して板面が直交する向き（交差する向き）で基板２１の上方側に起立する複数のバスバー４０Ａ〜４０Ｃと、バスバー４０Ａ〜４０Ｃを保持するフレーム５０と、を備える。

（基板２１）
基板２１は、長方形状であって、絶縁材料からなる絶縁板に銅箔等からなる導電路が印刷されたプリント基板とされており、バスバー４０Ａ〜４０Ｃの端子部４３が挿通される複数のスルーホール２２と、ネジ６７でネジ留めするための複数のネジ孔２３Ａ，２３Ｂとが貫通形成されている。基板２１は、放熱部材３０の上面の縁部を除いた全面に重ねられており、図示しない複数の電子部品が実装されている。複数の電子部品は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、コイル、コンデンサ、抵抗等からなる。

（放熱部材３０）
放熱部材３０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の熱伝導性が高い金属材料からなり、基板２１が載置される板状の板状部３１と、板状部３１の下方に並んで設けられた複数の放熱フィン３５とを備える。板状部３１の上面には、平坦な平坦面３１Ａと、バスバー４０Ａ〜４０Ｃの接続部４２やネジ６７の頭部に当接しないように逃がす逃がし凹部３２と、基板２１に対してネジ６８でネジ留め可能なネジ孔３３とが形成されている。

（バスバー４０Ａ〜４０Ｃ）
バスバー４０Ａ〜４０Ｃは、共に板状であって、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなり、金属板材を導電路の形状に応じて打ち抜いて形成されている。各バスバー４０Ａ〜４０Ｃは、長手方向に帯状に延びる本体４１と、本体４１の一方の側縁部から長手方向に互いに間隔を空けて突出する複数の接続部４２とを備えている。本体４１は、一定の幅寸法で長手方向に延びている。バスバー４０Ａ〜４０Ｃが固定されたフレーム５０が基板２１に載置された状態で、接続部４２は、基板２１のスルーホール２２を貫通するように構成されている。

バスバー４０Ａは、図１に示すように、外部の端子と接続される端子部４３を備える。端子部４３は、長方形の板状であって、バスバー４０Ａの本体４１の端部に連なり、屈曲されて本体４１の板面と直交する方向に延びている。また、端子部４３の側方には端子部４４Ａ，４４Ｂが並んで配されている。端子部４３，４４Ａ，４４Ｂの中心部にはボルト孔４５が貫通形成されている。ボルト孔４５には、スタッドボルト４６の軸部が挿通され、スタッドボルト４６の頭部は、例えば、溶接等により端子部４３，４４Ａ，４４Ｂの下面（裏面）に固定されている。

（フレーム５０）
フレーム５０は、絶縁性の合成樹脂からなり、例えばエンジニアリング・プラスチック（耐熱性100℃以上、強度50MPa以上、曲げ弾性率2.4GPa以上）を用いることができるが、放熱性の高い樹脂を用いることが好ましい。フレーム５０は、放熱部材３０の上面の縁部に沿って配される長方形状の外枠部５１と、外枠部５１の内側を連結するように延びる内枠部５６とを有する。外枠部５１は、端子部４３，４４Ａ，４４Ｂが載置される台座部５２と、台座部５２の後方に連なる位置に設けられた左右一対のバスバー固定枠５３Ａ，５３Ｂと、一対のバスバー固定枠５３Ａ，５３Ｂの後端部を連結する連結枠５４とを有する。台座部５２は、端子部４３，４４Ａ，４４Ｂと基板２１との間に配されて基板２１に対する端子部４３，４４Ａ，４４Ｂの位置を保持するものであり、スタッドボルト４６の頭部を収容する収容部（図示しない）が端子部４３，４４Ａ，４４Ｂの載置面の中心部に凹設されている。台座部５２には、挿入孔５２Ａと、端子部４３，４４Ａ間との間を絶縁する仕切り壁５２Ｂとが形成されている。挿入孔５２Ａは、台座部５２を上下に貫通しており、基板２１を放熱部材３０にネジ留めするための工具が挿入可能とされている。

一対のバスバー固定枠５３Ａ，５３Ｂ、及び、内枠部５６は、上下方向（基板２１とフレーム５０とが重なる方向）の厚みが大きく、左右方向の厚みが小さい帯状であって、バスバー４０Ａ〜４０Ｃが圧入される溝状の圧入孔５８が長手方向に延びている。圧入孔５８は、図５に示すように、下端の溝底５８Ｂに接続部４２が挿通される複数の挿通孔５８Ａが貫通形成されている。圧入孔５８の一対の溝壁（対向配置された左右の溝壁）は、バスバー４０Ａ〜４０Ｃの延びる方向の全長に亘ってバスバー４０Ａ〜４０Ｃの板面の両面に密着する。

内枠部５６は、図６に示すように、Ｌ字状に曲がってバスバー４０Ａ〜４０Ｃが圧入される圧入孔５８を有する内枠本体６０と、台座部５２と連結される連結部６１とを有する。
外枠部５１の下面（裏面）には、四隅の位置に、基板２１に載置される複数の載置部６３が形成されている。複数の載置部６３は、円柱状であって、下方（基板２１側）に突出している。なお、載置部６３の形状は円柱状に限られず、例えば、角柱状としたり、外枠部５１の延びる方向に沿って延びる長尺の形状としてもよい。載置部６３の下面（裏面）には、図５に示すように、下方からネジ６７でネジ留め可能な留め部６４が形成されている。留め部６４には、基板２１のネジ孔２３Ｂを通ったネジ６７の軸部がネジ留めされるネジ孔が形成されている。

電気接続箱１０の組み付けについて説明する。
フレーム５０の圧入孔５８にバスバー４０Ａ〜４０Ｃを圧入する。なお、バスバー４０Ａ〜４０Ｃの圧入後に接着剤を塗布してもよい。次に、バスバー４０Ａ〜４０Ｃを圧入したフレーム５０を基板２１に載置し、ネジ６７で基板２１をフレーム５０の留め部６４にネジ留めする。そして、フロー半田付けにより、スルーホール２２に挿通された状態の複数の接続部４２を基板２１の導電路に半田付けする。

次に、基板２１の下に放熱部材３０を重ね、基板２１のネジ孔２３Ｂにネジ６８を通して放熱部材３０にネジ留めすることにより、回路構成体２０（図１）が形成される。なお、基板２１と放熱部材３０との間に接着剤等により絶縁層を形成してもよい。回路構成体２０にカバー１１を被せると電気接続箱１０が形成される（図５参照）。

本実施形態の作用、効果について説明する。
回路構成体２０は、導電路を有する基板２１と、基板２１の導電路に接続される接続部４２を有し、基板２１の面に対して板面が交差する向きで配される板状のバスバー４０Ａ〜４０Ｃと、基板２１におけるバスバー４０Ａ〜４０Ｃ側とは反対側に重ねられ、基板２１の熱を放熱する放熱部材３０と、バスバー４０Ａ〜４０Ｃに沿って延び、バスバー４０Ａ〜４０Ｃに対して密着状態でバスバー４０Ａ〜４０Ｃを保持する合成樹脂製のフレーム５０と、を備え、フレーム５０は、基板２１（基板２１及び放熱部材３０の少なくとも一方）に載置される載置部６３を有する。

本実施形態によれば、バスバー４０Ａ〜４０Ｃはフレーム５０に保持され、フレーム５０は基板２１に載置部６３が載置されているため、車両等の振動による応力がバスバー４０Ａ〜４０Ｃの接続部４２に及びにくくなる。これにより、基板２１の導電路とバスバー４０Ａ〜４０Ｃとの接続部分における接続信頼性の低下を抑制することが可能になる。また、バスバー４０Ａ〜４０Ｃの板面は、基板２１の面と直交する向き（交差する向き）で配されているため、基板２１上においてバスバー４０Ａ〜４０Ｃが占める面積を小さくすることができる。これにより、基板２１上における電子部品を実装可能な面積を大きくすることができるため、回路構成体２０を小型化することが可能になる。また、バスバー４０Ａ〜４０Ｃの熱をフレーム５０から外部に放熱することができるため、放熱性を向上させることが可能になる。

また、フレーム５０は、放熱部材３０の縁部に沿って配される外枠部５１を有し、バスバー４０Ａ〜４０Ｃは、外枠部５１に保持されている。
このようにすれば、バスバー４０Ａ〜４０Ｃの熱を外枠部５１から外部に放熱することができる。

また、基板２１は、プリント基板であり、プリント基板が放熱部材３０に重ねられている。
このようにすれば、基板２１と放熱部材３０との間にバスバー４０Ａ〜４０Ｃが配される構成と比較して、基板２１の熱を直接的に放熱部材３０に伝えることができる。

また、載置部６３は、基板２１に載置されるものであり、基板２１にネジ６７でネジ留めされる留め部６４を有する。
このようにすれば、載置部６３の構成を利用して基板２１と放熱部材３０とをネジ留めすることができる。

バスバー４０Ａは、外部の端子と接続可能な端子部４３を有し、フレーム５０は、端子部４３が載置される台座部５２を有する。
このようにすれば、外部の端子を端子部４３に接続する際のトルクをフレーム５０で吸収することが可能になる。

端子部４３は、基板２１の面に沿う板面を有し、台座部５２は、端子部４３と基板２１との間に配されている。
このようにすれば、端子部４３を基板２１上の領域に配することができるため、端子部４３を基板２１の領域の外側に配する構成と比較して回路構成体２０を小型化することができる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図７〜図１０を参照して説明する。実施形態１の回路構成体２０は、フレーム５０の圧入孔５８にバスバー４０Ａ〜４０Ｃが圧入されていたが、実施形態２の電気接続箱６９は、インサート成形によりバスバー４０Ａ〜４０Ｃとフレーム７０とが一体的に形成されている構成である。以下では、他の構成は実施形態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。

（フレーム７０）
フレーム７０は、絶縁性の合成樹脂製であって、図７に示すように、放熱部材３０の上面の縁部に沿って配される長方形状の外枠部７１と、外枠部７１の内側を連結するように延びる内枠部７６とを有する。外枠部７１は、端子部４３，４４Ａ，４４Ｂが載置される台座部５２と、台座部５２の後方に連なる位置に設けられた左右一対のバスバー固定枠７３Ａ，７３Ｂと、一対のバスバー固定枠７３Ａ，７３Ｂの後端部を連結する連結枠５４とを有する。

一対のバスバー固定枠７３Ａ，７３Ｂ及び内枠部７６は、上下方向の厚みが大きく、左右方向の厚みが小さい帯状であって、図９に示すように、バスバー固定枠７３Ａ，７３Ｂ及び内枠部７６の内部にバスバー４０Ａ〜４０Ｃの本体４１が埋設されており、バスバー固定枠７３Ａ，７３Ｂ及び内枠部７６の下端部から接続部４２が外部に露出している。バスバー４０Ａ〜４０Ｃのうち、バスバー固定枠７３Ａ，７３Ｂ及び内枠部７６に埋設された部分の全体は、バスバー固定枠７３Ａ，７３Ｂ及び内枠部７６を構成する合成樹脂に密着している。

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術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明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、フレーム５０，７０の載置部６３は、基板２１に載置される構成としたが、これに限られず、放熱部材３０の上面に載置される構成としてもよい。また、複数の載置部６３が基板２１及び放熱部材３０の一方に載置される構成に限られず、複数の載置部６３が基板２１と放熱部材３０の双方に対して載置されるようにしてもよい。

（２）バスバー４０Ａ〜４０Ｃの板面は、基板２１の面と直交する向きとしたが、これに限られず、バスバー４０Ａ〜４０Ｃの板面は、基板２１の面に対して直交以外の角度で交差する向きに配置される構成としてもよい。

１０： 電気接続箱
１１： カバー
２０，６９： 回路構成体
２１： 基板
２２： スルーホール
２３： ネジ孔
３０： 放熱部材
４０Ａ〜４０Ｃ： バスバー
４２： 接続部
４３，４４Ａ，４４Ｂ： 端子部
５０，７０： フレーム
５１，７１： 外枠部
５２： 台座部
６３： 載置部

Claims (7)

1. 導電路を有する基板と、
   前記基板の導電路に接続される接続部を有し、前記基板の面に対して板面が交差する向きで配される板状のバスバーと、
   前記基板における前記バスバー側とは反対側に重ねられ、前記基板の熱を放熱する放熱部材と、
   前記バスバーに沿って延び、前記バスバーに対して密着状態で前記バスバーを保持する樹脂製のフレームと、を備え、
   前記フレームは、前記基板及び前記放熱部材の少なくとも一方に載置される載置部を有する回路構成体。
2. 前記フレームは、前記放熱部材の縁部に沿って配される外枠部を有し、
   前記バスバーは、前記外枠部に保持されている請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記基板は、プリント基板であり、
   前記プリント基板が前記放熱部材に重ねられている請求項１又は請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記載置部は、前記基板に載置されるものであり、前記基板にネジでネジ留めされる留め部を有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体。
5. 前記バスバーは、外部の端子と接続可能な端子部を有し、
   前記フレームは、前記端子部が載置される台座部を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体。
6. 前記端子部は、前記基板の面に沿う板面を有し、
   前記台座部は、前記端子部と前記基板との間に配されている請求項５に記載の回路構成体。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の回路構成体と、前記回路構成体を覆うカバーとを備える電気接続箱。

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