(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ付けによりプリント基板の配線パターンに電気接続され、導電性材料を含む電流補助部材であって、
プリント基板の主面と交差する第１面に沿って配置された板状の胴体部と、
胴体部の第１側端から前方に延出した第１リード部と、
胴体部の第２側端から後方に延出した第２リード部とを備えたことを特徴とする電流補助部材。
【請求項２】
胴体部の両上隅部には、切欠部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電流補助部材。
【請求項３】
第１リード部及び第２リード部と胴体部とがつながる連結部が、それぞれ胴体部の高さ中央に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の電流補助部材。
【請求項４】
第１リード部及び第２リード部は、プリント基板のスルーホールに垂直に挿入される脚部、及び脚部と胴体部とを連結する肩部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電流補助部材。
【請求項５】
第１リード部及び第２リード部と胴体部との間に、それぞれ空隙部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電流補助部材。
【請求項６】
請求項５記載の電流補助部材が複数個、プリント基板上に設置されている大電流基板であって、
第１電流補助部材と第２電流補助部材とは、第１電流補助部材の第１リード部と、第２電流補助部材の第１リード部側の空隙部とが前後方向に並ぶように配置されていることを特徴とする大電流基板。
【請求項７】
第１電流補助部材と第３電流補助部材とは、第１面に平行に、横方向に距離Ｌを隔てて設置されていることを特徴とする請求項６記載の大電流基板。
【請求項８】
距離Ｌ、各空隙部の幅及び各リード部の幅が等しいことを特徴とする請求項７記載の大電流基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリント基板上に設置する電流補助部材、特に大電流を通電可能な電流補助部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板上の配線パターンは、めっき厚を含めて５５μｍ程度の厚さのものが一般的である。大電流を通電可能な２００μｍ程度の厚さの銅箔パターンも存在するが、非常に高コストであるためほとんど使用されていない。このため、大電流を通電するために配線パターンを補助する電流補助部材として、例えば特許文献１に記載されている、板金等の金属導体をプリント基板上にはんだ付け接続したものが用いられている。
【０００３】
さらに、電流補助部材として板金等の金属導体を用いずに、ワイヤハーネスをプリント基板上に配線する方式も存在する。ワイヤハーネスは、複数の電線を束にして耐摩擦性が高い絶縁体を被覆させたもので、先端部に接続用の端子を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０６２２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パターン厚２００μｍ程度の厚銅箔パターンや金属を基板で挟み込んだメタルコア基板等を大電流回路に用いる場合、基板設置部品のリードとスルーホールとをはんだ付けする際に、大きい厚銅箔パターンの熱容量に起因し、リードとスルーホールの温度がはんだ溶解温度まで上昇しにくい。また、フローはんだによるはんだ付けではスルーホール部のはんだ上がりが悪い。これらにより、手作業によるはんだ付けの修正作業が発生していた。また、高度な配線パターンのエッチング技術等が要求されるため、コスト高の原因となっていた。
【０００６】
特許文献１に記載されるような板金等の金属導体をプリント基板上へはんだ付け接続した場合、金属導体の胴体部の最下部を最短経路として電流が集中するため、金属導体全体への熱伝導が悪く、大電流を通電することができないという課題があった。
【０００７】
また、電流補助部材として板金等の金属導体を用いず、ワイヤハーネスをプリント基板上に配線する方式の場合、端子台へのワイヤハーネスのネジ締め作業や配線保持等の付帯作業が必要となり、生産効率が悪いという課題があった。さらに、ワイヤハーネスは絶縁皮膜で覆われており、放熱性が低いという課題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、放熱性が高く、大電流を通電可能な電流補助部材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】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１の発明による電流補助部材は、はんだ付けによりプリント基板の配線パターンに電気接続され、導電性材料を含む電流補助部材であって、プリント基板の主面と交差する第１面に沿って配置された板状の胴体部と、胴体部の第１側端から前方に延出した第１リード部と、胴体部の第２側端から後方に延出した第２リード部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プリント基板の配線パターンに電気接続される第１リード部及び第２リード部は、胴体部から延出しているため、胴体部全体に広く熱を拡散することができる。その結果、胴体部からの放熱性が向上する。また、２本のリード部は、胴体部に対して互いに逆方向に延出しているため、風がリード部に確実に当たる。その結果、通電時のリード部の放熱性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１ａ】本発明の実施の形態１による電流補助部材を示す斜視図である。
【図１ｂ】本発明の実施の形態１による電流補助部材を示す正面図である。
【図１ｃ】本発明の実施の形態１による電流補助部材を示す上面図である。
【図１ｄ】本発明の実施の形態１による電流補助部材を示す側面図である。
【図２】金属板から打ち抜き加工を行う前の電流補助部材を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１による電流補助部材の放熱作用を説明する図である。
【図４】先行技術による電流補助部材の放熱作用を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１による電流補助部材の周辺を流れる風を示す図である。
【図６】先行技術による電流補助部材を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】本発明による電流補助部材を設置した状態の、プリント基板上面の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１による代替の電流補助部材を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態２による電流補助部材を示す正面図である。
【図１０ａ】本発明の実施の形態３による大電流基板を示す上面図である。
【図１０ｂ】本発明の実施の形態３による大電流基板を示す正面図である。
【図１０ｃ】本発明の実施の形態３による大電流基板を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３による大電流基板の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１ａ〜図１ｄは、それぞれ、本発明の実施の形態１による電流補助部材を示す斜視図、正面図、上面図、側面図である。図１ａに示すように、本実施形態による電流補助部材１０は、板状の胴体部１と２本のリード部２ａ，２ｂと、切欠部３ａ，３ｂを有する。電流補助部材１０は、金属導体等の導電性材料で構成する。また、図１ｂ、図１ｃに示すように、電流補助部材１０は、胴体部１の最下面で、ｘｙ平面内に配置されたプリント基板２０の主面に対して垂直に接触配置される。
【００１３】
リード部２ａ，２ｂは屈曲しており、脚部４ａ，４ｂと肩部５ａ，５ｂとから成る。図１に示すように、リード部２ａは胴体部１の＋ｘ端から−ｙ方向に引き出され、リード部２ｂは−ｘ端から＋ｙ方向に引き出されている。これとは逆に、リード部２ａが胴体部１の＋ｘ端から＋ｙ方向に引き出され、リード部２ｂが−ｘ端から−ｙ方向に引き出される構成でもよい。これは、以下の構成でも同様である。図１ｂ〜図１ｄに示すように、脚部４ａ，４ｂは、スルーホール７ａ，７ｂに垂直に挿入され、はんだ付けされて、プリント基板２０の配線パターンに電気的に接続される。
【００１４】
肩部５ａ，５ｂは、胴体部１と連結部６ａ，６ｂで連結している。連結部６ａ，６ｂは、それぞれ略高さ中央、即ちｚ方向の略中央に位置する。連結部６ａ，６ｂが位置するｚ方向の略中央は、図１ａ、図１ｂに一点鎖線で示している。
【００１５】
図２は、金属板から打ち抜き加工を行う前の電流補助部材を示す図である。点線は、打抜きを行う箇所を示している。図２に示すように、１枚の金属板から複数の電流補助部材１０が同時に打抜き加工して成形される。胴体部１の右上隅及び左上隅には、切欠部３ａ，３ｂを形成する。胴体部１の右下隅および左下隅には、胴体部１の最下部より下側にまで延びるリード部２ａ，２ｂを形成する。つまり、リード部２ａ，２ｂのうち、最下部より下側に出た部分が、切欠部３ａ，３ｂとなる。従って、切欠部３ａ，３ｂの幅とリード部２ａ，２ｂの幅は等しい。リード部２ａ，２ｂは打抜き後に、脚部４ａ，４ｂと肩部５ａ，５ｂとの間で曲げ加工を行い、図１に示す形状に形成する。
【００１６】
複数の電流補助部材１０を一枚の金属板から成形することにより、金属板を無駄なく使用することができ、生産コストを削減することができる。また、打抜きと曲げ加工のみで電流補助部材１０を作成できるため、生産効率を向上させることができる。
【００１７】
次に、図３〜図５を用いて、本発明による電流補助部材の放熱作用と効果について説明する。
【００１８】
（胴体部の放熱）
図３は、本発明の実施の形態１による電流補助部材の放熱作用を説明する図である。一般に、金属導体に電位差が生じた場合、金属導体を流れる電流は、導体全体に均一に流れるのではなく、最短距離に集中する特性を有する。従って、電流に起因する発熱、即ちジュール熱も最短距離に集中して発生する。また、金属導体に生じる発熱は、金属導体表面から空気中に放熱される。従って、電流補助部材１０から効率よく放熱させるためには、胴体部１の広い範囲に発熱を拡散させることが好ましい。
【００１９】
図４は、先行技術による電流補助部材の放熱作用を説明する図である。先行技術による電流補助部材は、リード部が胴体部から引き出される構成を有しない。そのため、電流が電流補助部材の最下部に集中して流れ、最下部に発熱が集中する。それゆえ、胴体部の上方向にしか熱伝導することができず、発生した熱を拡散できる範囲が狭くなり、胴体部からの放熱性が低くなる。
【００２０】
一方、本実施形態による電流補助部材１０の場合、リード部２ａ，２ｂが胴体部１から引き出される構成を有する。この場合、図３（ａ）中に一点鎖線で示す、ｚ方向の略中央に位置する連結部６ａ，６ｂをつなぐ経路が最短距離となる。それゆえ、図３（ｂ）に示すように、電流は、連結部６ａ，６ｂを電流経路の入り口、及び出口として、胴体部１の中央に集中して流れ、発熱も中央に集中する。
【００２１】
従って、図３（ａ）に示すように、胴体部１の発熱を、胴体部１の上下に熱伝導することができる。その結果、発熱を胴体部１全体に広く拡散することができ、胴体部１からの放熱性が向上する。
【００２２】
しかし、リード部２ａ，２ｂの脚部４ａ，４ｂの先端から、連結部６ａ，６ｂまでの距離が充分長いため、通電時にリード部２ａ，２ｂで発生する熱を、胴体部１に拡散させることが難しく、放熱性が低くなる。
【００２３】
（リード部の放熱）
【００２４】
一般に、電流補助部材が設置されるような大電流を通電するプリント基板には、パワー半導体等、放熱フィンが取り付けられた発熱部品も搭載され、それらを冷却するための風が流れている。
【００２５】
図５は、本発明の実施の形態１による電流補助部材の周辺を流れる風を示す図である。図５（ａ）に示すように、風が−ｘ方向に向かって流れる場合、胴体部１に遮られることなく、リード部２ａ，２ｂに確実に風が当たる。これは、図５（ｂ）に示すように、風が＋ｘ方向に向かって流れる場合も同様である。
【００２６】
また、図５（ｃ）に示すように、風が−ｙ方向に向かって流れる場合、胴体部１に遮られることなく、リード部２ａ，２ｂに確実に風が当たる。さらに、胴体部１に当たった風は、胴体部１の主面に沿って−ｘ方向に流れ、リード部２ｂに当たる。これは、図５（ｄ）に示すように、風が＋ｙ方向に向かって流れる場合も同様である。
【００２７】
また、主面が地面に対して垂直となるようにプリント基板２０を配置した場合、プリント基板２０の周辺には上昇気流が発生する。図５（ａ）〜（ｄ）のように電流補助部材を配置することにより、この上昇気流により生じる風を利用してリード部２ａ，２ｂの放熱効果を向上させることができ、効果的にリード部２ａ，２ｂを冷却することができる。
【００２８】
以上より、リード部２ａ，２ｂが胴体部１から引き出される構成としたことにより、通電時に、胴体部１からの放熱性が向上する。また、電流補助部材１０の周辺を流れる風により、リード部２ａ，２ｂの放熱性も確保できる。従って、電流補助部材１０に大電流を通電することができるという利点を有する。さらに、主面が地面に対して垂直となるようにプリント基板２０を配置した場合、上昇気流により生じる風を利用して、効果的にリード部２ａ，２ｂを冷却することができ、電流補助部材１０の放熱性が向上する。
【００２９】
次に、図６、図７を用いて、本発明による電流補助部材の耐振動性及び強度について説明する。
【００３０】
図６は、先行技術による電流補助部材を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。先行技術による電流補助部材は、両端のリード部をプリント基板にはんだ付けで接続している。また、はんだ付けだけでは耐振動性が弱いため、中央のリード部を圧入してプリント基板に接続し、３点でプリント基板に接続することで、耐振動性を持たせている。しかし、リード部を圧入する際に強い力が必要であり、治具が必要となる場合がある。また、図６（ｂ）に示すように、先行技術による電流補助部材は、プリント基板に接続する３点を一直線上に配置しているので、電流補助部材１０の主面に対して左右に傾斜させる力に対しては強くない。
【００３１】
図７は、本発明による電流補助部材を設置した状態の、プリント基板上面の断面図である。本発明による電流補助部材１０は、胴体部１の最下面という広い面でプリント基板２０と接触している。従って、スルーホール７ａ，７ｂにリード部２ａ，２ｂをはんだ付けで接続するだけで、強い耐振動性を持たせることができる。それゆえ、リード部を圧入する必要がなく、治具が必要となることもない。
【００３２】
また、図１（ｄ）に示すように、リード部２ａ，２ｂで電流補助部材１０を支えることができるので、電流補助部材１０の主面に対して左右に傾斜させる力に対しても強い。
【００３３】
さらに、リード部２ａ，２ｂの脚部４ａ，４ｂの先端から連結部６ａ，６ｂまでの距離が充分長い。それゆえ、はんだ付け時に、リード部２ａ，２ｂの受熱が、胴体部１にそれほど伝導されない。
【００３４】
その結果、はんだ付け時にリード部２ａ，２ｂが充分加熱されるため、スルーホール７ａ，７ｂでのはんだ上がりが改善され、はんだ付け不良を防止できるという利点を有する。
【００３５】
尚、図８に示したように、電流補助部材１０は、切欠部を有しない構成とすることもできる。
【００３６】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２による電流補助部材を示す正面図である。図９に示すように、本実施形態による電流補助部材１０には、リード部２ａ，２ｂと胴体部との間に、それぞれ空隙部８ａ，８ｂが形成されている。その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００３７】
空隙部８ａ，８ｂは、図９に一点鎖線で示す連結部６ａ，６ｂの高さから、プリント基板２０の主面まで延びる。
【００３８】
一般に、周囲温度の変化により金属板及びプリント基板２０は、膨張・伸縮する。この際、はんだ付け部にストレスが加わっていると、熱応力に従ってはんだ付け部にクラックが発生する可能性がある。本実施形態による電流補助部材１０では、電流補助部材１０及びプリント基板２０の膨張・伸縮による熱応力を空隙部８ａ、８ｂで吸収することができ、はんだ付け部のクラックを抑制できる。
【００３９】
はんだ付け時にはんだ付け部へのストレスを低減させて、はんだ付け部のクラックを抑制することもできるが、その場合、スルーホール７ａ，７ｂのピッチに対して、金属板の寸法公差に高い精度が必要となり、コスト高となる。
【００４０】
本実施形態による電流補助部材１０では、空隙部８ａ，８ｂを設けることにより同様の効果を得られるので、金属板の寸法公差を下げることができ、生産コストを削減できるという利点を有する。
【００４１】
実施の形態３．
図１０ａ〜図１０ｃは、それぞれ本発明の実施の形態３による大電流基板を示す上面図、正面図、側面図である。図１０ｂについては、図１０ａのＸ−Ｘ’面での断面を示している。本実施形態による大電流基板３０は、実施形態２による電流補助部材が複数個、プリント基板２０上に設置されている構成を有する。また、本実施形態では、空隙部８ａ，８ｂの幅及びリード部２ａ，２ｂの幅が等しい。該幅をＬとする。
【００４２】
以下では、４つの電流補助部材１０（Ａ）〜１０（Ｄ）が設置されている場合について説明する。
【００４３】
図１０ａに示すように、電流補助部材１０（Ｂ）は、電流補助部材１０（Ａ）に対して、−ｘ方向に距離Ｌ、＋ｙ方向には所定の距離ずらして配置する。その際、図１０ａに示すように、電流補助部材１０（Ａ）と電流補助部材１０（Ｂ）とが、大電流基板３０の上面図において、閉空間を形成するように配置する。
【００４４】
また、電流補助部材１０（Ｃ）は、電流補助部材１０（Ａ）に対して、−ｘ方向に距離Ｌずらして配置する。電流補助部材１０（Ｄ）は、電流補助部材１０（Ｂ）に対して、−ｘ方向に距離Ｌずらして配置する。また、電流補助部材１０（Ｃ）と電流補助部材１０（Ｄ）とが、大電流基板３０の上面図において、閉空間を形成するように配置する。
【００４５】
以上のように電流補助部材１０（Ａ）〜１０（Ｄ）を配置した場合、図１０ａに示すように、電流補助部材１０（Ａ）の＋ｘ側の空隙部８ａ（Ａ）と電流補助部材１０（Ｂ）の＋ｘ側のリード部２ａ（Ｂ）とが、前後方向、即ちｙ方向に直線状に並ぶ。同様に、空隙部８ｂ（Ｂ）とリード部２ｂ（Ａ）、空隙部８ａ（Ｃ）とリード部２ａ（Ｄ）、空隙部８ｂ（Ｄ）とリード部２ｂ（Ｃ）、がそれぞれｙ方向に直線状に並ぶ。
【００４６】
次に、本実施形態による大電流基板３０のリード部の放熱作用を説明する。
【００４７】
風が＋ｙ方向に向かって流れる場合、電流補助部材１０（Ｂ）、１０（Ｄ）に当たる風を妨げるように電流補助部材１０（Ａ）、１０（Ｃ）が配置されている。しかし、本実施形態に従って電流補助部材を配置した場合、空隙部８ａ（Ａ）とリード部２ａ（Ｂ）とがｙ方向に直線状に並ぶので、リード部２ａ（Ｂ）には空隙部８ａ（Ａ）を通って風が当たる。同様に、リード部２ａ（Ｄ）にも、空隙部８ａ（Ｃ）を通って風が当たる。
【００４８】
リード部２ａ（Ｂ）、２ａ（Ｄ）以外のリード部には、風を妨げる物が無い。そのため、風が＋ｙ方向に向かって流れる場合、全てのリード部に風が効率良く当たる。
【００４９】
これらの作用は、−ｙ方向に風が流れる場合も同様であり、全てのリード部に風が効率良く当たる。
【００５０】
次に、風が−ｘ方向に向かって流れる場合、リード部２ｂ（Ｂ）とリード部２ａ（Ｃ）が隣接しており、リード部２ａ（Ｃ）に当たる風量が減少するようにも思われる。しかし、図１１に示すように、本実施形態に従って各電流補助部材を配置した場合、風を妨げる面積を最小限に抑えることができるので、リード部２ａ（Ｃ）にも効率良く風が当たる。
【００５１】
また、リード部２ａ（Ｃ）以外のリード部には、風を妨げる物が無い。そのため、全てのリード部に効率良く風が当たる。
【００５２】
これらの作用は、＋ｘ方向に風が流れる場合も同様であり、全てのリード部に風が効率良く当たる。
【００５３】
以上より、風がどの方向に向かって流れた場合でも、全てのリード部に風が効率良く当たるので、空気中への熱伝達が良く、全てのリード部で高い放熱性を確保することができる。
【００５４】
また、前述のように、電流補助部材１０（Ａ）と電流補助部材１０（Ｂ）、電流補助部材１０（Ｃ）と電流補助部材１０（Ｄ）が、それぞれ大電流基板３０の上面図で閉空間を形成するように配置されている。それゆえ、風がｘ方向に流れる場合、風路が狭まることにより、電流補助部材１０（Ａ）と電流補助部材１０（Ｂ）との間を流れる風速、及び電流補助部材１０（Ｃ）と電流補助部材１０（Ｄ）との間を流れる風速がそれぞれ大きくなる。
【００５５】
これにより、実施形態２による電流補助部材を２つ不規則に配置した場合と比べて、胴体部からの空気中への熱伝達が向上する。それゆえ、放熱性が向上し、電流補助部材により大電流を流すことができるという利点を有する。
【符号の説明】
【００５６】
１  胴体部、  ２ａ，２ｂ  リード部、  ３  切欠部、  ４ａ，４ｂ  脚部、  ５ａ，５ｂ  肩部、  ６ａ，６ｂ  連結部、  ７ａ，７ｂ  スルーホール、  ８ａ，８ｂ  空隙部、  １０  電流補助部材、  ２０  プリント基板、  ３０  大電流基板。
【図１ａ】
0005558506.tif 000002
【図１ｂ】
0005558506.tif 000003
【図１ｃ】
0005558506.tif 000004
【図１ｄ】
0005558506.tif 000005
【図２】
0005558506.tif 000006
【図３】
0005558506.tif 000007
【図４】
0005558506.tif 000008
【図５】
0005558506.tif 000009
【図６】
0005558506.tif 000010
【図７】
0005558506.tif 000011
【図８】
0005558506.tif 000012
【図９】
0005558506.tif 000013
【図１０ａ】
0005558506.tif 000014
【図１０ｂ】
0005558506.tif 000015
【図１０ｃ】
0005558506.tif 000016
【図１１】
0005558506.tif 000017