(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属冷却部材と、
側面に小電流用の端子および大電流用の端子を有し、底面が前記金属冷却部材の上面に密着される大電力電子回路部品と、
配線層および小電力用回路部品を有して前記金属冷却部材の上方にて前記金属冷却部材の上面と平行に配置されるプリント基板と、
端部が側面から突出する小電流用のブスバーおよび大電流用のブスバーを絶縁材により互いに絶縁しつつ一体化するとともに、前記プリント基板の上方にて前記プリント基板と平行に延設されて前記プリント基板に固定されるブスバー集成体と、
を備え、
少なくとも前記大電流用のブスバーの端部は、前記大電力電子回路部品の前記大電流用の端子に接合され、
前記小電流用のブスバーは、前記大電力電子回路部品の小電流用の端子に接続されるとともに、前記プリント基板の貫通孔を挿通して前記プリント基板の裏面にて前記プリント基板の配線層に半田付けされていることを特徴とする車両用電力用回路装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用電力用回路装置において、
前記大電流用のブスバーの端部は、前記大電力電子回路部品の側上方に開口された前記ブスバー集成体の窓の下方に達して、前記大電力電子回路部品の前記大電流用の端子に密接することを特徴とする車両用電力用回路装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の車両用電力用回路装置において、
前記ブスバー集成体は、前記金属冷却部材とともに回路ケースを構成することを特徴とする車両用電力用回路装置。
【請求項４】
請求項１記載の車両用電力用回路装置の製造方法において、
前記小電力用回路部品および前記ブスバー集成体の所定の小電流用のブスバーとを前記プリント基板の裏面で噴流はんだ法で半田付けし、
大電力電子回路部品が固定された前記金属冷却部材を前記ブスバー集成体およびプリント基板に対して平行にセットし、
前記大電力電子回路部品の前記大電流用の端子と前記ブスバー集成体の前記大電流用のブスバーの端部との接合と、前記大電力電子回路部品の前記小電流用の端子と前記ブスバー集成体の前記所定の小電流用のブスバーとの接合を行うことを特徴とする車両用電力用回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用電力用回路装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子回路装置において、各電子回路部品（電子回路素子と呼ばれる単一回路機能の電子回路部品も含む）間の小電流用の集合配線体として、フレキシブルケーブルやプリント基板などが採用されている。
【０００３】
これらの小電流用の集合配線体はいずれも、各配線の主要部を絶縁物により一体化することにより各配線間の相対空間配置を確保し、かつ、各配線を絶縁保護する。露出するフレキシブルケーブルの外部接続用端部は、プリント基板に半田付けされたり、コネクタ結合により相手配線部材に接続される。
【０００４】
電子回路部品のうち、電力消費が大きい電子回路部品（大電力電子回路部品）は、放熱のために金属冷却部材（ヒートシンク、ベースプレート、冷却ブロックなどとも呼ばれる）の表面に絶縁確保されつつ密着されるのが通常である。また、大電力電子回路部品の配線は、大電流を流す必要からブスバーを採用するのが通常である。大電力電子回路部品は、半田付け、溶接、ねじ締結によりブスバーに固定されるのが通常であり、電流容量の点でフレキシブルケーブルやプリント基板が用いるのは困難である。
【０００５】
モータ制御装置のような電力用回路装置では、電力用トランジスタなどの大電力電子回路部品の主電極端子は上述のようにブスバーに接続されるが、その信号電極端子はプリント基板側に接続されてこのプリント基板上の制御回路と信号を授受する必要がある。従って、電力用回路装置では、大電力電子回路部品の端子をブスバーおよびプリント基板の両方に接続しなければならず、その上、大電力電子回路部品の底面を金属冷却部材にきっちりと密着させねばならない。
【０００６】
このような大電力電子回路部品をもつ電力用回路装置を製造するため、従来では、たとえば、図３に示すように大電力電子回路部品１を金属冷却部材２にねじなどで固定し、大電力電子回路部品１が貫通する窓３をもつプリント基板４を金属冷却部材１の上方に固定し、その上方において大電力電子回路部品１の主電極端子５をブスバー６にねじや半田付けで接続し、大電力電子回路部品１の信号電極端子７をプリント基板４に半田付け又はねじで締結していた。なお、図３は大電力電子回路部品１の信号電極端子７をプリント基板４の導電パターン８に半田付けする場合を示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した電力用回路装置を車両用に用いる場合、振動によるゆるみの可能性を排除する必要があるので大電力電子回路部品１の信号電極端子７をプリント基板４にねじを用いて締結するのは好ましくなく、半田付け又は溶接などの接合技術を採用する必要があった。しかし、大電力電子回路部品１の信号電極端子７をプリント基板上の導電パターンに半田付けする場合には、この半田付け工程が新たに必要があるため、作業工数が増大するという問題があった。
【０００８】
更に説明すると、上記した大電力電子回路部品の信号電極端子をプリント基板に直接、半田付けする作業は、他の小電流回路部品をプリント基板の裏側で噴流半田付け法で一斉に半田付けする工程とは別の工程で行う必要がある。しかし、この信号電極端子半田付け作業を上記プリント基板の裏面噴流半田付け法で行うと、その後で大電力電子回路部品に金属冷却部材を固定することになる。ところが、この大電力電子回路部品に金属冷却部材を密着、固定すると、プリント基板は最終的に金属冷却部材に固定されるため（両者間の相対空間配置は変更不能であるため）、各部寸法の誤差の存在により、ブスバーや端子が弾性応力を発生し、この応力が大電力電子回路部品の信号電極端子とプリント基板との半田付け部分にかかって、その耐久性に問題が生じる。このため、大電力電子回路部品を金属冷却部材に固定し、プリント基板を金属冷却部材に固定した後で、大電力電子回路部品のすべての端子をプリント基板に固定することが必須となり、結局、大電力電子回路部品の信号電極端子は、プリント基板に最後に特別に半田付けしなければならないわけである。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、優れた接続信頼性を確保しつつ部品点数および作業工数の低減が可能な車両用電力用回路装置およびその製造方法を提供することを、その目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の車両用電力用回路装置は、金属冷却部材と、側面に小電流用の端子および大電流用の端子を有し、底面が前記金属冷却部材の上面に密着される大電力電子回路部品と、配線層および小電力用回路部品を有して前記金属冷却部材の上方にて前記金属冷却部材の上面と平行に配置されるプリント基板と、端部が側面から突出する小電流用のブスバーおよび大電流用のブスバーを絶縁材により互いに絶縁しつつ一体化するとともに、前記プリント基板の上方にて前記プリント基板と平行に延設されて前記プリント基板に固定されるブスバー集成体を備え、
少なくとも前記大電流用のブスバーの端部は、前記大電力電子回路部品の前記大電流用の端子に接合され、前記小電流用のブスバーは、前記大電力電子回路部品の小電流用の端子に接続されるとともに、前記プリント基板の貫通孔を挿通して前記プリント基板の裏面にて前記プリント基板の配線層に半田付けされていることを特徴としている。
【００１１】
すなわち、この発明は、金属冷却部材に密着固定された大電力電子回路部品の大電流用の端子および小電流用の端子のすべてを、プリント基板上方のブスバー集成体の各ブスバーに接続し、大電力電子回路部品の小電流用の端子をこのブスバーを通じてプリント基板に接続しているので、言い換えれば大電力電子回路部品の小電流用の端子（プリント基板接続用端子）を、あらかじめプリント基板の裏面で半田付けされたブスバー集成体の小電流用のブスバーに、接合するので、次の効果を奏することができる。
【００１２】
まず、ブスバー集成体の小電流用のブスバーの端子をプリント基板の裏側でプリント基板上の他の回路部品と同じ半田付け工程で半田付けして、プリント基板とブスバー集成体とを一体化し、また、大電力電子回路部品と金属冷却部材とを一体化し、その後、プリント基板およびブスバー集成体を金属冷却部材に固定し、その後、大電力電子回路部品のすべての端子をブスバー集成体のブスバーに半田付け又は溶接により接合する事ができるので、大電力電子回路部品の小電流用の端子とプリント基板との電気的接続を、上述した特別の半田付け作業を必要とすることなしに実現することができ、作業工数を簡素化することができる。
【００１３】
つまり、ブスバー集成体の小電流用のブスバーの端子とプリント基板との接合を、大電力電子回路部品とブスバー集成体の各ブスバーとの接合前に、プリント基板への他の小電流用の回路部品の半田付けと同一工程（通常は噴流半田付け）で実施することができ、特別の半田付け作業を必要としない。
【００１４】
また、大電力電子回路部品のすべての端子とブスバー集成体のブスバーとの接合を大電力電子回路部品に金属冷却部材を取り付けた後で実施することができるので、上記した各部寸法誤差が大きくても、半田付け箇所特にプリント基板と大電力電子回路部品の小電流用の端子との間の電気経路中の半田付け箇所に上記各部寸法誤差に起因するストレスがかかることがなく、半田付け部分の接続信頼性が損なわれることがない。
【００１５】
さらに、大電力電子回路部品のすべての端子は、各ブスバーを一体化して一部品化されたブスバー集成体にだけ接合されるので、部品点数低減効果を奏することができる。
【００１６】
好適な態様において、前記大電流用のブスバーの端部は、前記大電力電子回路部品の側上方に開口された前記ブスバー集成体の窓の下方に達して、前記大電力電子回路部品の前記大電流用の端子に密接される。
【００１７】
このようにすれば、ブスバー集成体の上方から上記窓を通じて簡単に大電力電子回路部品のすべての端子と、ブスバー集成体から突出する大電流用のあるいは小電流用のブスバーの端部とを目視しつつ容易に半田付け又は溶接することができ、接合作業後の確認作業も容易となる。
【００１８】
好適な態様において、前記ブスバー集成体は、前記金属冷却部材とともに回路ケースを構成するので、部品点数を増加することなく、接続信頼性を向上することができる。
【００１９】
好適な態様において、前記小電力用回路部品および前記ブスバー集成体の所定の小電流用のブスバーとを前記プリント基板の裏面で噴流はんだ法で半田付けし、大電力電子回路部品が固定された前記金属冷却部材を前記ブスバー集成体およびプリント基板に対して平行にセットし、前記大電力電子回路部品の前記大電流用の端子と前記ブスバー集成体の前記大電流用のブスバーの端部との接合と、前記大電力電子回路部品の前記小電流用の端子と前記ブスバー集成体の前記所定の小電流用のブスバーとの接合を行うので、作業工数の低減を実施することができる。
【００２０】
好適な態様において、前記ブスバー集成体は、ＩＣリードフレーム法により形成される。このようにすれば、製造、組み付け工程を簡素化することができる。
【００２１】
【発明を実施するための態様】
本発明の車両用電力用回路装置およびその製造方法を以下の実施例により具体的に説明する。
【００２２】
【実施例１】
この実施例の車両用電力用回路装置の断面図を図１に示す。
（構造説明）
この車両用電力用回路装置において、電気自動車用走行モータ制御装置の一部であって、この装置を構成する種々の大電流用の回路部品（たとえばパワーＭＯＳトランジスタ１）は冷却のためにアルミベースプレート２上に固定されてブスバーに接続されており、その他の回路部品はプリント基板４に実装されている。
【００２３】
１は三相インバータ回路を構成する６個のパワーＭＯＳトランジスタ（本発明でいう大電力電子回路部品）の一つ、２はアルミベースプレート（本発明でいう金属冷却部材）、３は窓、４はプリント基板、５はパワーＭＯＳトランジスタ１のソース電極端子、６はブスバー集成体、７はパワーＭＯＳトランジスタ１のゲート電極端子、８はプリント基板４上のチップコンデンサ、９はブスバー集成体６の大電流用のブスバー、１０はブスバー集成体６の小電流用のブスバーである。
【００２４】
ソース電極端子５、ゲート電極端子７および図示しないパワーＭＯＳトランジスタ１の他の端子は、パワーＭＯＳトランジスタ１の樹脂モールドされた本体部の側面から水平に突出している。パワーＭＯＳトランジスタ１の底面は、アルミベースプレート２の部品当接面である上面２０に密接されて、パワーＭＯＳトランジスタ１はアルミベースプレート２に図示しないねじにより固定されている。
プリント基板４は、パワーＭＯＳトランジスタ１が貫通する窓３をもち、アルミベースプレート２の上方に所定間隔を隔てて平行となるようにアルミベースプレート２に固定されている。ブスバー集成体６は、プリント基板４の上方に所定間隔を隔てて平行となるようにアルミベースプレート２に固定されている。チップコンデンサ８の一対の端子は、プリント基板４の図示しない貫通孔を通じてプリント基板４の裏面に突出し、プリント基板４の裏面の図示しない銅配線パターンに半田付けされている。
【００２５】
ブスバー集成体６は、後述するＩＣリードフレームと同じ手法で形成された多数のブスバー配線を樹脂板１２で一体化して構成されている。ブスバー集成体６は、窓１３、１４、１５を有している。大電流用のブスバー９は、窓１３に面する樹脂板１２の側面から水平に突出した後、折り曲げられて降下し、パワーＭＯＳトランジスタ１のソース電極端子５の横にてさらに折り曲げられてソース電極端子５に接しつつ延設されている。小電流用のブスバー１０の一端部は、窓１４に面する樹脂板１２の側面から水平に突出した後、折り曲げられて降下し、パワーＭＯＳトランジスタ１のゲート電極端子７の横にてさらに折り曲げられてゲート電極端子７に接しつつ延設されている。小電流用のブスバー１０の他端部は、窓１５に面する樹脂板１２の側面から水平に突出した後、折り曲げられて降下し、プリント基板４の図示しない貫通孔を通じてプリント基板４の裏面に突出し、プリント基板４の裏面の図示しない銅配線パターンに半田付けされている。
【００２６】
なお、大電流用のブスバー９の他端部は、好適には、樹脂板１２の上面に露出し、他のブスバーの端部がこの大電流用のブスバー９の他端部に締結される。
（製造方法説明）
まず、ブスバー集成体６の製造方法を以下に説明する。
【００２７】
最初に、金属薄板を打ち抜いて多数のブスバーが一平面で連なったブスバーフレームを形成し、このブスバーフレームの所定部分を被覆する樹脂板１２をインサート樹脂成形法又は樹脂モールド成形法により樹脂形成する。なお、このブスバーフレームは、多数回路分のブスバーフレームを一列に連ねてなるいわゆるＩＣリードフレームと同じ形態を有している。
【００２８】
樹脂板１２は開口１３〜１５をもち、開口１３に面する樹脂板１２の側面からは大電流用のブスバー９の一端部が突出し、開口１４に面する樹脂板１２の側面からは小電流用のブスバー１０の一端部が突出し、開口１５に面する樹脂板１２の側面からは小電流用のブスバー１０の他端部が突出している。
【００２９】
次に、ブスバー９の一端部、ブスバー１０の両端部を下方に折り曲げ、各ブスバーを連ねている図示しないタイバーを切り離して、１回路分のブスバーをもつブスバー集成体６を完成する。この製造方法は、本質的にＩＣリードフレーム製造方法と同じである。もちろん、その他、金型に各ブスバーをセットして通常のインサート成形法によりブスバー集成体６を作成してもよい。
【００３０】
次に、パワーＭＯＳトランジスタ１を含むすべての大電力電子回路部品をアルミベースプレート２上に固定し、ねじで締結する。
【００３１】
次に、プリント基板４にすべての小電力用回路部品を仮付けし、ブスバー集成体６の小電流用のブスバー１の他端部の先端部をプリント基板４の貫通孔に挿入した状態でプリント基板４の裏面に噴流半田付け法により半田付けを行う。この時、プリント基板４の窓３は遮蔽板で覆っておくことが好適である。これにより、プリント基板４とブスバー集成体６とが一体化される。
【００３２】
次に、アルミベースプレート２に一体化されたパワーＭＯＳトランジスタ１をプリント基板４の窓３に挿入し、ブスバー集成体６およびプリント基板４をアルミベースプレート２に締結固定する。
【００３３】
次に、パワーＭＯＳトランジスタ１のソース電極端子５の先端部と大電流用のブスバー９の先端部とをブスバー集成体６の窓１３から半田付けする。同様に、パワーＭＯＳトランジスタ１のゲート電極端子７の先端部と小電流用のブスバー１０の一端部とをブスバー集成体６の窓１４から半田付けする。これにより、プリント基板４とパワーＭＯＳトランジスタ１とがブスバー集成体６を通じて配線されることになる。その他の大電力電子回路部品の配線もパワーＭＯＳトランジスタ１と同じように配線される。窓１３、１４は半田付け作業、その後の目視検査作業時の確認にももちいられる。
【００３４】
以上のようにして、この車両用電力用回路装置が完成される。
（実施例効果）
上記したこの実施例の車両用電力用回路装置およびその製造方法では、次の効果を奏することができる。
【００３５】
まず、ブスバー集成体６の小電流用のブスバー１０とプリント基板４とをプリント基板４の裏面で他の半田付け箇所と同時に噴流半田付け法で一斉に半田付けし、パワーＭＯＳトランジスタ１にアルミベースプレート２を固定した後、アルミベースプレート２にブスバー集成体６およびプリント基板４を固定し、その後、パワーＭＯＳトランジスタ１の各端子５、７をブスバー集成体６の各ブスバー９、１０に半田付けするので、各部材の寸法誤差により半田付け部分にストレスが発生することがない。これにより接続信頼性を確保することができる。
【００３６】
さらに、パワーＭＯＳトランジスタ１のすべての端子は、各ブスバーを一体化して一部品化されたブスバー集成体６にだけ半田付けされるので、部品点数低減効果を奏することができる。
【００３７】
【実施例２】
この実施例の車両用電力用回路装置の模式断面図を図２に示す。
【００３８】
この実施例では、図１で説明したブスバー集成体６を一端開口の角箱状に形成してアルミベースプレート２に固定したものである。すなわち、この実施例では、ブスバー集成体６は、アルミベースプレート２とともにこの車両用電力用回路装置の密閉ケースを構成している。このようにすれば、別にケースを追加することなく、回路部品の保護効果を挙げることができる。なお、図２では、このケース内の回路部品の図示は省略されている。ただし、この実施例では、ブスバー集成体６が窓１３などの開口をもつので、この開口を閉鎖する遮蔽板６０をブスバー集成体６に固定することにより、一層の密閉効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１の車両用電力用回路装置の要部断面図である。
【図２】  実施例２の車両用電力用回路装置の模式断面図である。
【図３】  従来の車両用電力用回路装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１  パワーＭＯＳトランジスタ（大電力電子回路部品）
２  アルミベースプレート（本発明でいう金属冷却部材）、
３  窓、
４  プリント基板
５  ソース電極端子（大電流用の端子）
６  ブスバー集成体
７  ゲート電極端子（小電流用の端子）
８  チップコンデンサ（小電力用回路部品）
９  大電流用のブスバー、
１０  小電流用のブスバー
【図１】
0003693245.tif 000002
【図２】
0003693245.tif 000003
【図３】
0003693245.tif 000004