(57)【要約】【課題】線膨張係数が小さい基板と線膨張係数が大きい基板を対向配置するとともに端子を介してこれらの基板間を接続した場合に端子接続部にはんだクラックが生じ難い基板間の端子接続構造を提供する。【解決手段】第１の基板１０とこの第１の基板よりも線膨張係数が大きい第２の基板２０とを所定間隔隔てて対向配置するとともに、端子３０を介して第１の基板と第２の基板を接続した基板間の端子接続構造において、端子が長さの長い長脚部３２と長さの短い短脚部３１を備えた異型Ｕ字形をなし、第１の基板の、第２の基板と対向する面と反対の面側に前記端子を配置し、端子の短脚部を第１の基板にはんだ接続されるとともに、端子の長脚部を第２の基板にはんだ接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と当該第１の基板よりも線膨張係数が大きい第２の基板を所定間隔隔てて対向配置するとともに、端子を介して前記第１の基板と第２の基板を接続した基板間の端子接続構造において、
前記端子が長さの長い長脚部と長さの短い短脚部を備えた異型Ｕ字形をなし、前記第１の基板の、前記第２の基板と対向する面と反対の面側に前記端子を配置し、
前記端子の短脚部を前記第１の基板にはんだ接続するとともに、前記端子の長脚部を前記第２の基板にはんだ接続したことを特徴とする基板間の端子接続構造。
【請求項２】
前記第１の基板の端部よりも前記第２の基板の端部が基板形成方向に突出しており、前記第１の基板の端部近傍に前記端子の短脚部をはんだ接続するとともに、前記第２の基板の端部近傍に前記端子の長脚部をはんだ接続したことを特徴とする、請求項１に記載の基板間の端子接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線膨張係数が小さい基板と線膨張係数が大きい基板を対向配置するとともに端子を介してこれらの基板間を接続した基板間の端子接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両に搭載された電気接続箱には、ワイヤーハーネスのボディとの短絡時やモータ等の負荷の故障時に車両火災の発生を阻止するヒューズや、運転席近傍の操作スイッチ等と連動して電装品への電源供給を制御するリレー等が搭載されている。そして、これらの電気部品や電子部品を実装する基板として従来のガラスエポキシ基板に加えて、メタルコア基板など種々の基板が使用されている（例えば、特許文献１参照）。メタルコア基板の構造の一例としては、例えばアルミニウム製のコア材と、コア材の表面を囲繞した絶縁層と、絶縁層上に所定の回路パターンとして形成された導電層と、絶縁層と導電層の双方に塗布されたレジストからなっている。このようなメタルコア基板を使用する理由は、メタルコア基板の一般的な特徴として、均熱性、機械的強度の上昇、シールド性等を有する点にあり、その中でも代表的な特徴である均熱性を有する点にある。
【０００３】
より詳細に説明すると一般的なガラスエポキシ基板では、回路パターンが絶縁層により電気的及び熱的に絶縁され、基板上に搭載された部品及び回路パターンの通電による自己発熱がその回路パターンに集中するために温度上昇しやすく、また、個々の熱が分断されているため、熱を集約して一括で放熱する構造がとりにくい。一方、メタルコア基板は部品や配線パターンの熱をメタルコアに集約することによりその熱を一括して放熱する構造が取りやすいメリットを有している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１９８３８号公報（２頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガラスエポキシ基板は金属コアが入らない分、均熱性の観点ではメタルコア基板に劣るがコストを安くできる。そのため、電気接続箱に使用する基板は全部メタルコア基板とせずに、ガラスエポキシ基板とともに混在させて使用するのがコスト的に好ましい。そして、その具体的配置構成との一例として図５に示すように２枚の基板を厚さ方向に連結して使用する場合、基板の要求特性に応じてメタルコア基板１０とガラスエポキシ基板２０を所定間隔隔てて対向配置させた状態で使用することが考えられる。
【０００６】
ところがこのような配置構成の場合、例えばメタルコア基板の線膨張係数は３．８×１０−５／Ｋであり、ガラスエポキシ基板の線膨張係数６．０×１０−５／Ｋと両者かなり異なっているので、互いを端子５０で接続して使用する場合、基板上に実装された電子部品や電気部品の発熱により基板同士に相対的なずれが生じ、メタルコア基板１０とガラスエポキシ基板２０の端子接続部を構成するはんだ接続部５３，５４に応力負荷がかかる。その結果、このように線膨張係数が異なる基板同士を接続する場合、基板同士のはんだ接続部５３，５４におけるはんだクラックの問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、線膨張係数が小さい基板と線膨張係数が大きい基板を対向配置するとともに端子を介してこれらの基板間を接続した場合に基板間の端子接続部にはんだクラックが生じ難い基板間の端子接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明にかかる端子による基板間の端子接続構造は、
第１の基板と当該第１の基板よりも線膨張係数が大きい第２の基板を所定間隔隔てて対向配置するとともに、端子を介して前記第１の基板と第２の基板を接続した基板間の端子接続構造において、
前記端子が長さの長い長脚部と長さの短い短脚部を備えた異型Ｕ字形をなし、前記第１の基板の、前記第２の基板と対向する面と反対の面側に前記端子を配置し、
前記端子の短脚部を前記第１の基板にはんだ接続するとともに、前記端子の長脚部を前記第２の基板にはんだ接続したことを特徴としている。
【０００９】
このような構成を有することで、端子長脚部をなす第２の基板側に接続された端子長が短脚部をなす第１の基板に接続された端子長より長くなる。これによって、第１の基板に対する第２の基板の熱変形による相対的ずれが生じても、長さの長い長脚部が片持ち梁状に撓んでこのずれを吸収し、端子の各基板接続部に応力が発生しないようにする。その結果、端子の各基板接続部へのはんだクラックを防止することができる。なお、このようにはんだクラックを防止することができる点に関しては、端子と線膨張係数が小さい側の第１の基板の線膨張係数差＜端子と線膨張係数が大きい側の第２の基板の線膨張係数差となることで端子長の差が線膨張係数の差を相殺する方向に作用することからも明らかである。
【００１０】
また、本発明の請求項２にかかる基板間の端子接続構造は、請求項１に記載の基板間の端子接続構造において、
前記第１の基板の端部よりも前記第２の基板の端部が基板形成方向に突出しており、前記第１の基板の端部近傍に前記端子の短脚部をはんだ接続するとともに、前記第２の基板の端部近傍に前記端子の長脚部をはんだ接続したことを特徴としている。
【００１１】
特に第１の基板の線膨張係数と第２の基板の線膨張係数との差によって端子接続部の温度変化に起因した相対的位置ずれが生じやすい基板端部にこのような端子を設けた場合、各基板間端子接続部のクラック発生を効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、線膨張係数が小さい基板と線膨張係数が大きい基板を対向配置するとともに端子を介してこれらの基板間を接続した場合に端子接続部にはんだクラックが生じ難い基板間の端子接続構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態にかかる基板間の端子接続構造について図面に基づいて説明する。本発明の一実施形態にかかる基板間の端子接続構造は、図１に示すように、線膨張係数が小さいメタルコア基板（第１の基板）１０と線膨張係数が大きいガラスエポキシ基板（第２の基板）２０を所定間隔隔てて対向配置するとともに、異型Ｕ字形をなした端子３０を介してメタルコア基板１０とガラスエポキシ基板２０を接続している。なお、メタルコア基板１０の端部１１よりもガラスエポキシ基板２０の端部２１が基板形成方向に突出している。なお、端子３０は例えばポリプロピレンなどの強度と耐熱性に優れた樹脂でできた端子ホルダ４０によって全体的に保持され、端子ホルダ４０の両端部はメタルコア基板１０とガラスエポキシ基板２０にネジ４１によってネジ止め固定されている（図２参照）。
【００１４】
端子３０は、長さの長い長脚部３２と長さの短い短脚部３１を備えた異型Ｕ字形をなし、メタルコア基板１０の端部近傍に端子３０の短脚部３１をはんだ接続し、ガラスエポキシ基板２０の端部近傍に端子３０の長脚部３２をはんだ接続している。より具体的には、端子３０の短脚部３１は、メタルコア基板１０の端部近傍であってガラスエポキシ基板２０と対向する面と反対の面側からスルーホール１２を介して挿入され、ガラスエポキシ基板２０と対向する面から突出した部分をメタルコア基板１０にはんだ接続している（図１におけるはんだ接続部３３参照）。また、端子の長脚部３２は、ガラスエポキシ基板２０の端部近傍であってメタルコア基板１０と対向する面側からスルーホール２２を介して挿入され、ガラスエポキシ基板２０から突出した長脚部３２をこのガラスエポキシ基板２０にはんだ接続している（図１におけるはんだ接続部３４参照）。そして、端子３０はメタルコア基板１０の回路パターンとガラスエポキシ基板２０の回路パターンを電気的に接続している。
【００１５】
メタルコア基板１０は、本実施形態の場合、アルミニウム製のコア材１５と、コア材１５の表面を囲繞した絶縁層１６と、絶縁層上に所定の回路パターンとして形成された導電層（図示せず）と、絶縁層１６と導電層とに塗布されたレジスト（図示せず）からなっている。そして、メタルコア基板１０に実装された電気部品や電子部品、配線パターンの熱をコア材１５に集約することによりその熱を一括して放熱するようになっている。なお、メタルコア基板１０の線膨張係数は、本実施形態の場合、３．８×１０−５／Ｋである。
【００１６】
ガラスエポキシ基板２０は、ガラスクロスを重ねたものにエポキシ樹脂を含浸させた構造を有している。なお、ガラスエポキシ基板２０の線膨張係数は、本実施形態の場合、６．０×１０−５／Ｋである。
【００１７】
続いて、このような基板間の端子接続構造の組み立て手順について説明する。
【００１８】
まず、メタルコア基板１０のスルーホール内に端子３０の短脚部３１を挿入し、端子ホルダ４０をメタルコア基板１０に対してネジ止めした上で、端子３０の短脚部３１をフローはんだ処理ではんだ固定し、はんだ接続部３３を形成する。
【００１９】
次に、ガラスエポキシ基板２０のスルーホール内に端子の長脚部３２を挿入し、端子ホルダ４０をガラスエポキシ基板２０に対してネジ止めした上で、端子３０の長脚部３２をフローはんだ処理ではんだ固定し、はんだ接続部３４を構成する。これによって、上述した基板間の端子接続構造の組み立てを完了する。
【００２０】
続いて、本実施形態にかかる基板間の端子接続構造の作用について説明する。このような基板間の端子接続構造を備えた電気接続箱を実際に使用すると、メタルコア基板１０及びガラスエポキシ基板２０に実装された電気部品や電子部品が発熱し、これに応じてメタルコア基板２０やガラスエポキシ基板３０もこれらの部品の発熱当初に基板から放熱することなく基板に蓄熱し、それらの温度も上昇する。特にメタルコア基板中は放熱性に優れるので、基板自体の温度上昇が抑えられ、熱による基板形成方向の変形（伸び）は少ないが、ガラスエポキシ基板は線膨張係数がメタルコア基板に比べて大きいことに加えて、放熱性に劣るので基板内部に蓄熱してしまい、基板形成方向への変形（伸び）が大きくなる。このような基板上に実装された電子部品の電気部品の発熱により基板同士に相対的なずれが生じる。
【００２１】
しかしながら、端子３０の長脚部３２をなすガラスエポキシ基板側に接続された端子長が短脚部３１をなすメタルコア基板２０に接続された端子長より長くなっている。そのため、メタルコア基板１０とガラスエポキシ基板２０との間で熱による相対的ずれが生じても、長さの長い長脚部３２が片持ち梁状に撓んでこのずれを吸収し、端子３０の各はんだ接続部３３，３４に過大な応力が発生しない。その結果、端子３０の各基板接続部へのはんだクラックを防止することができる。特にメタルコア基板１０の線膨張係数とガラスエポキシ基板２０の線膨張係数との差によるはんだ接続部３３，３４の温度変化に対する相対的ずれが生じやすい基板端部にこのような端子を設けることで、各基板間端子接続部のクラック発生を効果的に防止することができる。
【００２２】
なお、図３は、図１に示した基板間端子接続構造の具体的実施形態の一例を示す斜視図であり、図４は、図３に対応する断面図である。
【００２３】
図３に示すようにメタルコア基板１０とガラスエポキシ基板２０を多数の端子３０ではんだ接続する場合、このような異型Ｕ字型の端子３０を用いることで各端子のいずれのはんだ接続部３３，３４にもクラックを生じさせることがない。図３に示すような構造によると、一旦この構造に組み付けた後には特にメタルコア基板裏側のはんだ接続部３３の状態を目視で確認することが難しくなるので、本発明を適用することによりメタルコア基板裏側の各はんだ接続部３３にクラックを生じさせなくすることの効果は大きい。
【００２４】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、端子ホルダ４０のネジ４１によるネジ止め固定は必ずしも必要ではなく、例えばガイドピンによる固定も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板間端子接続構造を示す断面図である。
【図２】図１に示した基板間端子接続構造をメタルコア基板の裏側から見た底面図である。
【図３】図１に示した基板間端子接続構造の具体的実施形態の一例を示す斜視図である。
【図４】図３に対応する断面図である。
【図５】従来の基板間端子接続構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０    メタルコア基板
１１    端部
１２    スルーホール
１５    コア材
１６    絶縁層
２０    ガラスエポキシ基板
２１    端部
２２    スルーホール
３０    端子
３１    短脚部
３２    長脚部
３３，３４    はんだ接続部
４０    端子ホルダ
４１    ネジ
５０    端子
５３，５４    はんだ接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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