(57)【要約】 【課題】  小型化が可能なスイッチングユニットを提供する。【解決手段】  スイッチングユニット１０は、ケーシング２０で包囲され、回路基板１１とバスバー回路１２とを密着させた回路基板１１側の表面にスイッチングデバイス１３を実装したユニット本体１５を有すると共に、ユニット本体１５からケーシング２０の外側へ延出する接続端子１２Ａを備える。これにより、スイッチングユニット１０は、複雑な回路を回路基板１１で形成すると共に、入出力を行う回路と接続端子１２Ａとをバスバー回路１１で一体に形成するので、小型化が可能となる。【選択図】  図２
2006287042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流のオン／オフを制御可能なスイッチングデバイスと、外部との接続を行うための接続端子とを備えるスイッチングユニットにおいて、
絶縁物を介して互いに密着された回路基板とバスバー回路とを有し、これらの双方に対して前記スイッチングデバイスが接続されてなる回路体を、ケーシングに収容して備えると共に、
前記バスバー回路の端部に前記接続端子が一体に延設されることを特徴とするスイッチングユニット。
【請求項２】
前記バスバー回路は、前記回路基板が密着された面と反対側の面が、前記ケーシングの内壁に密着されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングユニット。
【請求項３】
前記ケーシングと前記回路体とが嵌り合って、前記回路基板が密着された面と反対側の面が、前記ケーシングの内壁から離間することを規制する嵌合手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のスイッチングユニット。
【請求項４】
前記ケーシングには前記回路体に係る前記バスバー回路の前記回路基板が密着された面と反対側の面を外部に露出する開口部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のスイッチングユニット。
【請求項５】
前記バスバー回路の前記開口部から露出する面が絶縁被膜で被覆されていることを特徴とする請求項４に記載のスイッチングユニット。
【請求項６】
前記ケーシングが一体にモールド成形されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のスイッチングユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流のオン／オフを制御可能なスイッチングユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイッチングユニットとして、例えば特許文献１に示すものがある。このものは、例えば、自動車のバッテリー等の電源とヘッドランプ等の各電子装置との間に配されて電流のオン／オフを切り替えることにより各電子装置の制御を行うものである。また、これらのスイッチングユニットは、外部との接続を行うための接続端子を備え、メンテナンス等のため着脱可能なものとして用いられている。
【特許文献１】特開２００２−３２４４７８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、自動車に要求される快適性・安全性等は高まる一方であり、これらの要求を満たすために自動車に搭載される電子装置の数は増加する傾向にある。そうすると、増加した電子装置を制御するためのリレー等のスイッチングユニットの数も増加してその分、スペースを要してしまうという問題があった。さらに、着脱可能なスイッチングユニットの場合、搭載箇所が外部に露出している等、着脱可能な箇所に設置しなければならない等、その配設箇所が制限されてしまうので、スペース上の問題はより顕著になってしまう。これらの問題から、スイッチングユニットをできるだけ小型化したいという要望があった。
【０００４】
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、小型化が可能なスイッチングユニット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】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、電流のオン／オフを制御可能なスイッチングデバイスと、外部との接続を行うための接続端子とを備えるスイッチングユニットにおいて、絶縁物を介して互いに密着された回路基板とバスバー回路とを有し、これらの双方に対して前記スイッチングデバイスが接続されてなる回路体を、ケーシングに収容して備えると共に、前記バスバー回路の端部に前記接続端子が一体に延設されるところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記バスバー回路は、前記回路基板が密着された面と反対側の面が、前記ケーシングの内壁に密着されているところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記ケーシングと前記回路体とが嵌り合って、前記回路基板が密着された面と反対側の面が、前記ケーシングの内壁から離間することを規制する嵌合手段が設けられているところに特徴を有する。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記ケーシングには前記回路体に係る前記バスバー回路の前記回路基板が密着された面と反対側の面を外部に露出する開口部を有するところに特徴を有する。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項４に記載のものにおいて、前記バスバー回路の前記開口部から露出する面が絶縁被膜で被覆されているところに特徴を有する。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記ケーシングが一体にモールド成形されているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１１】
＜請求項１の発明＞
スイッチングユニットの内部に回路基板とバスバー回路とを備えるので、バスバー回路で形成した場合大型化してしまうような複雑な回路を回路基板で形成すると共に、入出力を行う回路と接続端子とをバスバー回路で一体に形成するので、スイッチングユニットの小型化が可能となる。
【００１２】
＜請求項２の発明＞
回路体においてバスバーを回路基板に密着させることで回路基板側で生ずる熱をバスバーが吸収し易くなる、すなわちバスバーを放熱手段として利用することができる。それに加えて、バスバーをケーシングの内壁に密着させるので、バスバーの熱をケーシングの内壁に伝え易く、ケーシングを介して外部に放出させ易くなるので、放熱性の向上が可能となる。
【００１３】
＜請求項３の発明＞
ケーシングと回路体とが嵌合手段によって嵌り合ってバスバーがケーシングから離間することを規制するので、バスバーとケーシングとの密着性が高まってこれらの間の伝熱が円滑にできるので、放熱性の一層の向上が可能となる。
【００１４】
＜請求項４の発明＞
バスバーを開口部から外部に露出するので放熱性が向上できる。
【００１５】
＜請求項５の発明＞
開口部から露出するバスバーを絶縁被膜で被覆するので、外部との短絡等を防いで、スイッチングユニットの信頼性が向上する。
【００１６】
＜請求項６の発明＞
ケーシングを一体にモールド成形するので、部品点数の減少と製造工程の短縮化とができ、製造効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図３によって説明する。
スイッチングユニット１０は、図１，２に示すように、ケーシング２０で包囲されたユニット本体（本発明の「回路体」に相当する）１５を有し、ユニット本体１５からケーシング２０の外側へ延出する接続端子１２Ａが相手側接続端子（図示なし）と接続することで電気接続箱（図示なし）等に着脱可能に装着されるようになっている。
【００１８】
ユニット本体１５は、回路基板１１とバスバー回路１２とスイッチングデバイス１３とを備えるものである（図２参照）。
スイッチングデバイス１３は、電流のオン／オフを制御可能なものであって、本実施形態では半導体スイッチング素子を用いており、特に本実施形態では、半導体デバイス中にパワーＭＯＳＦＥＴ部と、過熱保護機能或いはＰＷＭ信号発信部等を有する制御部とをワンチップ上に配設したものを用いている。
【００１９】
回路基板１１は、図１に示すように、略方形状の絶縁基板上にスクリーン印刷等で導電路が形成された印刷回路を備え、その所定箇所には貫通孔１１Ａが穿設されている。スイッチングデバイス１３或いは他の抵抗その他の回路基板１１の表面に実装された電子素子は、この貫通孔１１Ａを介して次述のバスバー回路１２に直接端子を接続させるようになっている（図２参照）。また、本実施形態では回路基板１１の片側（図１の右側）にスイッチングデバイス１３を実装すると共に、その反対側（図１の左側）に（詳細には図示しないが）制御系の回路を配設している。
【００２０】
バスバー回路１２は、金属平板を打抜いて形成された複数本のバスバーによって所定回路形状に形成されてなるものである（図１の破線参照）。バスバー回路１２は全体形状が回路基板と同様の略方形状をなしており、回路基板１１のほぼ全体に亘る領域をバスバー回路１２で支持することでユニット本体１５の強度を確保できるようになっている。
さらに、バスバー回路１２を構成するバスバーには、ユニット本体１５から延出する接続端子１２Ａが一体に形成されており、この接続端子１２Ａによって、図示しない電気接続箱等の相手側接続端子と嵌合可能となっている。尚、本実施形態では、図１に示すように、５本の接続端子１２Ａを備えているが、これらのうち図１における左側の３本が制御系端子として用いられ右側の２端子が電力系端子として用いられている。また、制御系端子（図１の左側３本の端子）の先端部はプレス加工によって電力系端子（図１の右側２本の端子）よりも薄く形成されている。
【００２１】
さて、本実施形態のスイッチングユニット１０は、ユニット本体１５において、回路基板１１の下面側にバスバー回路１２を密着させる構成となっている。ここで、回路基板１１とバスバー回路１２との間は接着剤（例えばシリコーン系接着剤又はエポキシ系接着剤）又は接着シート（例えば絶縁シートの両面に接着剤を塗布して接着性をもたせたもの）により接着し、かつ絶縁されて、密着させるようになっており、これらの接着剤又は接着シートが本発明の「絶縁物」に相当する。
さらにユニット本体１０には、回路基板１１とバスバー回路１２とを密着させたものの回路基板１１側の表面にスイッチングデバイス１３を実装してなる（図２参照）。
【００２２】
ケーシング２０は、全体略直方体形状をなし、上側の本体２１と下側の受体２２とユニット本体１５を収容可能となっている。
受体２２は接続端子１２Ａを導出する箇所に溝部２２Ａが形成されており、この溝部２２Ａに接続端子１２Ａを嵌め込むことでケーシング２０から接続端子１２Ａを隙間なく導出できるようになっている（図３参照）。
さらに、ケーシング２０の受体２２には、ユニット本体１５のバスバー回路１２に対応する箇所（図２の下側）の面に開口部２０Ａが形成されている。この開口部２０Ａからバスバー回路１２の下面を外部に露出させることで放熱性を高めるようになっている。
また、本実施形態ではバスバー回路１２の開口部２０Ａから外部に露出する面は、絶縁被膜２５で覆われている。この絶縁被膜２５は薄膜状の絶縁シートをバスバー回路１２に接着して形成されているもので、バスバーを絶縁することで、電気接続箱等外部との短絡を規制可能となっている。
【００２３】
上記のように構成されたスイッチングユニット１０は図示しない電気接続箱に対して着脱可能に組みつけられて、制御系端子から所定の電気信号を受け取てスイッチングデバイス１３を動作させることにより、電力系端子の入力側から入力された電流を適宜調整して電力系端子の出力側から出力し電子装置（図示なし）を動作させる。
ここで回路基板１１の上側に実装されたスイッチングデバイス１３や抵抗等の他の電子素子が動作して発熱したり、回路基板１１の導電路に電流が流れることにより発熱した場合、熱伝導性の高いバスバー回路１２がこれらの熱を吸収する。そして、バスバー回路１２の下面側がケーシング２０の開口部２０Ａを介して外部に露出されていて、この箇所から熱を外部に放出できる。。
尚、電気接続箱（図示なし）のメンテナンス時等において、スイッチングユニット１０は抜脱可能であり、必要に応じて交換して使用するようになっている。
【００２４】
このように、本実施形態のスイッチングユニット１０によれば、スイッチングユニット１０の内部に回路基板１１とバスバー回路１２とを備えている。これにより、バスバー回路１２で形成した場合大型化してしまうような制御系回路等の複雑な回路を回路基板１１で形成することに加え、入出力を行う回路と接続端子１２Ａとをバスバー回路１２をなすバスバー１部材で一体に形成する。したがって、スイッチングユニット１０の小型化が可能となる。
【００２５】
さらに、本実施形態では、回路基板１１とバスバー回路１２とを密着してなり、スイッチングデバイス１３の一方の端子をバスバー回路１２に直接接続する構成となっている。これにより、スイッチングデバイス１３や回路基板１１上で生ずる熱を、熱伝導性のよい金属板からなるバスバー回路１２で吸熱し、さらに、ケーシングの開口部２０Ａからバスバー回路１２を外部に露出するので、放熱性に優れたものとなる。
【００２６】
また、本実施形態のユニット本体１５では、回路基板１２のほぼ全面に亘り、バスバー回路１２が貼り付けられているので、ケーシング２０に組付け前のユニット本体１５のみの状態でも十分な強度を確保できる。
【００２７】
また、本実施形態ではスイッチングデバイス１３に半導体スイッチング素子を用いたのでいわゆるメカリレーにおいて、接点のオン／オフ時に発生する動作音が生じないので、静音化が図れる。
【００２８】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図４によって説明する。
本実施形態のスイッチングユニット１０Ａは、ケーシング２０がモールド成形によって一体に形成された点が上記実施形態１と相違するものであるが、他の同様の構成については同様の符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態では、上記実施形態１におけるケーシング２０の本体２１と受体２２とをモールド成型で一体成型している。さらに、上記実施形態１における絶縁被膜２５を設けていた箇所についてもバスバー回路１２の下面に薄肉の膜体をケーシング２０と一体成形により形成することで、上記実施形態１に係る絶縁被膜２５を省略している。
尚、本実施形態ではケーシング２０を構成する樹脂にアルミナ等のフィラーを添加した樹脂を用いることで、ケーシング２０全体の放熱性を高めた構成としている。
【００２９】
このように、本実施形態のスイッチングユニット１０Ａは、ケーシング２０及び上記実施形態１の絶縁被膜２５に相当する箇所を樹脂でモールド成形によって一体成型することにより、部品点数の減少ができ、それに伴ない組み付け工程も削減できるので、製造効率の向上が可能となる。
【００３０】
＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を図５ないし図１０によって説明する。
本実施形態のスイッチングユニット１０Ｂは、ケーシング２０の構成が上記実施形態１と相違するものであるが、他の同様の構成については同様の符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態に係るケーシング２０は本体２１が蓋体２２Ｆを取り付ける箇所以外全て壁面を有するものであると共に、本体２１の接続端子１２Ａを導出する側（図６の左側）の面全体を蓋体２２Ｆで閉塞するようになっている。
蓋体２２Ｆは接続端子１２Ａをケーシング２０外部へ導出可能なように、各接続端子１２Ａの配設箇所に挿通孔２４が穿設されている（図８，１０参照）。この挿通孔２４は接続端子１２Ａを隙間なく挿通可能となるように接続端子１２Ａの外形とほぼ同様の形状に穿設されている（図７参照）。
また、本体２１の内壁には図８，９に示すように回路基板１１の周縁部に対応させて溝２３が形成されている。溝２３は回路基板１１が嵌め入れられると、ユニット本体１５の上下方向の移動を規制し、ユニット本体のバスバー回路１２の下面が本体２１の内壁面から離間することを規制するようになっている。
そして、ユニット本体１５をユニット本体１５をケーシング２０に組付ける場合には、回路基板１１をこの溝２３に嵌め入れてスライドさせながら挿入することで（図８参照）、ユニット本体１５の位置決めが容易になり、組付け作業が円滑になされる。
本体２１にユニット本体１５を挿入した後、蓋体２２Ｆを組付けることにより、ケーシング２０はユニット本体１５の全周を包囲して閉塞可能となるものである。これにより、防塵性・防水性の向上が可能となる。
このように、本実施形態のスイッチングユニット１０Ｂによれば、組付け性が向上すると共に、防塵性・防水性の向上が可能となる。
【００３１】
＜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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態１に係るスイッチングユニット１０では、ケーシング１０の下面に開口部２０Ａを備えるものであったが、これに限らず例えば、図１１に示すスイッチングユニット１０Ｃのように開口部を有しないものであってもよい。
【００３２】
（２）上記実施形態ではスイッチングユニット１０，１０Ａ，１０Ｂはスイッチングデバイス１３に半導体スイッチング素子を実装するものであったが、これに限らず、例えばＩＣ等を実装するものであってもよい。また、上記実施形態ではスイッチングデバイス１３は、半導体デバイス中にパワーＭＯＳＦＥＴ部と、過熱保護機能或いはＰＷＭ信号発信部等を有する制御部とをワンチップ上に配設したものを用いたが、これに限らず、例えば制御部を備えたいない、単なるパワーＭＯＳＦＥＴ部のみで構成されるものであってもよい。
（３）上記実施形態において、制御系回路にＩＣ、マイコン等を実装するものであってもよい。
（４）上記実施形態２においてケーシング２０と絶縁部材３０とを一体にモールド成形するものであってもよい、このものによれば、部品点数の減少と製造工程の短縮化とができるので、製造効率が一層向上する。
（５）上記実施形態では、スイッチングデバイス１３に半導体スイッチング素子を実装するものであったが、これに限らず、例えばベアチップを実装するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態１のスイッチングユニットの平断面図
【図２】スイッチングユニットのＸ−Ｘ’における縦断面図
【図３】スイッチングユニットの接続端子導出方向から見た平面図
【図４】実施形態２のスイッチングユニットの縦断面図
【図５】実施形態３のスイッチングユニットの平断面図
【図６】スイッチングユニットのＹ−Ｙ’における縦断面図
【図７】スイッチングユニットの接続端子導出方向から見た平面図
【図８】スイッチングユニットの分解断面図
【図９】ケーシングの本体の開口部側から見た平面図
【図１０】蓋体の本体と対向する側スイッチングユニットの分解断面図
【図１１】他の実施形態（１）に係るスイッチングユニットの縦断面図
【符号の説明】
【００３４】
１０…スイッチングユニット
１１…回路基板
１２…バスバー回路
１２Ａ…接続端子
１３…スイッチングデバイス
１５…ユニット本体（回路体）
２０…ケーシング
２０Ａ…開口部
【図１】
2006287042.tif 000003
【図２】
2006287042.tif 000004
【図３】
2006287042.tif 000005
【図４】
2006287042.tif 000006
【図５】
2006287042.tif 000007
【図６】
2006287042.tif 000008
【図７】
2006287042.tif 000009
【図８】
2006287042.tif 000010
【図９】
2006287042.tif 000011
【図１０】
2006287042.tif 000012
【図１１】
2006287042.tif 000013