(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスバーを樹脂モールドで被覆した回路基板の電気部品を実装する箇所の実装面及びその裏面に樹脂開口部を設けてバスバーを露出すると共に、この露出した箇所に形成した端子穴へ上記電気部品の底面から突出するリード端子の根元部より段を付けて細幅にした先端部を挿入してバスバーと半田付けする電気部品取付構造において、
上記回路基板は、上記実装面側の樹脂開口部の開口幅を上記リード端子の根元部の段を付けた下辺幅より大きく設定して、根元部の下辺をバスバー上面と当接させた状態で実装面の裏面側の樹脂開口部から半田付けしており、
上記半田付けは、上記回路基板の実装面の裏面を溶融半田の流れに浸せきして裏面側の樹脂開口部に溶融半田を流れ込ませ先端部とバスバーを接合するものであり、上記回路基板は、裏面側の樹脂開口部の周縁を、裏面から内部のバスバー側へ開口寸法が縮小するようにテーパ状に傾斜させると共に上記溶融半田の流れの上流側となる上記樹脂開口部の周縁は、下流側の周縁より傾斜角度を大きくして、溶融半田の流れを上記樹脂開口部内へ導く構成としている電気部品取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気部品取付構造に関し、詳しくは、バスバーを樹脂モールドした回路基板へリレー等の電気部品を半田付けする際の接合に対する信頼性を高めるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より自動車の車体にはジャンクションボックス等の電気接続箱が搭載されており、電気接続箱は所要の回路を構成する内部回路を含んでいる。内部回路はバスバーや単芯線等を絶縁板を介在させて積層し構成されることが多いが、バスバーを樹脂モールドした回路基板を併用することもある。このように回路基板を併用した場合は、電気接続箱に取り付けるリレーやダイオード等の電気部品を半田付け等により直接に回路基板へ実装することがある。
【０００３】
図８は、従来の回路基板への電気部品取付構造であり、所要の内部回路を構成するように配置された短冊状の導電材からなるバスバー２の周囲を樹脂３でモールドして被覆し回路基板１を構成し、回路基板１の実装面となる上面１ａの所要箇所にリレー等の電気部品４を実装している。
【０００４】
電気部品４の実装箇所は、図９（Ａ）にも示すように、回路基板１の上下面１ａ、１ｂに設けた、樹脂３で被覆していない樹脂開口部６Ａ、６Ｂ内のバスバー２が露出した箇所に端子穴２ａを形成し、電気部品４の底面４ａより多数突設したリード端子５の根元部５ａより細幅の先端部５ｂを端子穴２ａへ挿入している。この際、根元部５ａの段を付けた下辺５ｃが回路基板１の実装面となる上面１ａと当接させ電気部品４を安定した状態にしている。なお、上面１ａの樹脂開口部６Ａの開口幅は、このように根元部５ａを当接させるので、根元部５ａの下辺５ｃの幅、及び、下面１ｂの樹脂開口部６Ｂの開口幅より狭くしている。
【０００５】
上記状態で、図９（Ｂ）に示すように、回路基板１の下面１ｂを溶融した半田Ｈが流れに浸せきし、リード端子５の先端部５ｂとバスバー２を半田付けにより接合している。なお、電気部品が大電流用の場合等は、図１０に示すように、リード端子５’に先端部５ｂ’を二本設けると共に、樹脂開口部６Ａ’、６Ｂ’内のバスバー２’にも端子穴２ａ’を二箇所あけて、根元部５ａ’の下辺５ｃ’を上面１ａ’と当接させて半田付けすることもある。
【０００６】
また、上記のような電気部品取付構造以外にも、図１１（Ａ）の特開平５−１３８９２号で開示されているように、基板７より突起７ａを突設して電気部品８の底面８ａと当接し、電気部品８の取付状態を安定させたり、図１１（Ｂ）の特開２０００−２４４０７５号において電気部品８’の底面８ａ’を直接、基板７’の上面７ｂ’に当接する構造も開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
リード端子５の先端部５ｂとバスバー２を接合する半田Ｈは、溶融状態にするため有鉛半田で約１８０℃、無鉛半田では構成材質に応じて２７５℃から２９０℃程度の高温になっている。このような高温は、半田付けの対象となるリード端子５及びバスバー２に加えて、回路基板１を構成する樹脂３へも伝達されてしまう。これらリード端子５、バスバー２、樹脂３は高温の熱伝達を受けると、熱膨張することとなるが、それぞれ材質が相異するため熱膨張率も異なり、同じ高温の伝達を受けても熱膨張する量が異なるので、半田付けされた箇所を引き離す方向に応力が発生する問題がある。
【０００８】
例えば、図８において溶融半田の熱伝達を受けた場合、リード端子５の先端部５ｂの上下方向の膨張に比べて、樹脂３の厚み方向における膨張の方が大きい場合、樹脂３はリード端子５の根元部５ａの下辺５ｃと接しているので電気部品４を持ち上げる方向に応力が発生する。この応力はリード端子５の先端部５ｂとバスバー２の半田付けによる接合箇所で、先端部５ｂを端子穴２ａより抜く方向の力として働き、最悪の場合、半田付けによる接合箇所が外れて確実な導通を確保できないおそれもあり、半田付けの接合信頼性を大幅に低下させる問題がある。
【０００９】
さらに、運良く半田付けできたとしても、バスバー２を被覆する樹脂３の厚みに対する精度は低いため、回路基板１において電気部品４の取付高さの精度を規定通りに確保できない問題もある。
【００１０】
その上、これらの問題は、図８の電気部品取付構造においてのみ生じるものではなく、図１０、図１１（Ａ）（Ｂ）のいずれの電気部品取付構造においても、樹脂と当接させて電気部品を位置決めしているため、半田付け時の樹脂の熱膨張で接合箇所を引き離す応力が発生し、半田付けによる接合性を低下させている。
【００１１】
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、半田付け時の溶融熱を受けても接合箇所を引き離す応力を発生させず、半田付けに対する接合信頼性を維持することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、バスバーを樹脂モールドで被覆した回路基板の電気部品を実装する箇所の実装面及びその裏面に樹脂開口部を設けてバスバーを露出すると共に、この露出した箇所に形成した端子穴へ上記電気部品の底面から突出するリード端子の根元部より段を付けて細幅にした先端部を挿入してバスバーと半田付けする電気部品取付構造において、
上記回路基板は、上記実装面側の樹脂開口部の開口幅を上記リード端子の根元部の段を付けた下辺幅より大きく設定して、根元部の下辺をバスバー上面と当接させた状態で実装面の裏面側の樹脂開口部から半田付けしており、
上記半田付けは、上記回路基板の実装面の裏面を溶融半田の流れに浸せきして裏面側の樹脂開口部に溶融半田を流れ込ませ先端部とバスバーを接合するものであり、上記回路基板は、裏面側の樹脂開口部の周縁を、裏面から内部のバスバー側へ開口寸法が縮小するようにテーパ状に傾斜させると共に上記溶融半田の流れの上流側となる上記樹脂開口部の周縁は、下流側の周縁より傾斜角度を大きくして、溶融半田の流れを上記樹脂開口部内へ導く構成としている電気部品取付構造を提供している。
【００１３】
このように、回路基板の電気部品の実装面側の樹脂開口部を、リード端子の根元部が内部に収まる開口幅に設定すると、根元部の段を付けた下辺が露出したバスバーと直接に当接して電気部品を安定した状態にできる。また、半田付け時に溶融半田の流れに浸せきして溶融熱が伝達されても、電気部品のリード端子は樹脂と接触していないため、樹脂との熱膨張率との差による接合箇所を引き離す応力の発生を防止できる。これにより接合箇所は、確実に接合を維持でき半田付けによる信頼性を確保できる。
【００１４】
なお、回路基板においてバスバーを被覆する樹脂部は、一般に厚み精度を高くすることが困難なため、従来のように回路基板の外表面となる樹脂部にリード端子の根元部を当接させる場合に比べ、厚みが一定なバスバーに直接、根元部を当接させることで電気部品の取付高さ精度も向上できる。さらに、電気部品の取付高さ自体も、従来に比べて樹脂の厚み分だけ低くできるので、電気部品を取り付けた回路基板の高さをコンパクトにでき、電気接続箱への収容性も向上できる。
【００１５】
上記リード端子は複数の先端部を有すると共に、上記樹脂開口部で露出した箇所のバスバーに上記先端部と同数の端子穴を形成して、上記リード端子の複数の先端部を挿入している。大電流等に対応するタイプとなる複数の先端部を有する電気部品に対しても、実装面側の樹脂開口部をリード端子の根元部の下辺幅より大きくすると共に先端部の数に対応する端子穴をバスバーに設けることで、上記同様、接合箇所に応力を受けることなく確実に半田付けでリード端子の複数の先端部とバスバーを導通接続できる。
【００１６】
上記リード端子の根元部の中央に開口穴を穿設している。このように開口穴を穿設すると、幅広の根元部も開口穴の両側および上下側の幅細の部位で構成され、リード端子には幅広の箇所がなくなり、熱の分布もリード端子の各所で略一様にできる。熱分布が一様になると、半田付け時や溶融半田の凝固時の条件も一様となり半田自体のノリが良好となり接合度も向上できる。また、リード端子の各所の幅を一様にするには、上記のように開口穴を穿設する以外に、上記リード端子の根元部は、バスバー上面と当接させる段を付けた下辺の直近範囲より上方を、下辺幅より細幅に設定した形状にしてもよい。
【００１７】
また、本発明は、上記リード端子の先端部に穴部を設けて、半田付け時に溶融した半田を入り込ませて半田との接触箇所を増大している。このようにバスバーの端子穴に挿入する先端部に穴部を設けると、この穴部にも溶融した半田が入り込み、半田との接触面積が増大して半田付けによる先端部とバスバーの端子穴との接合力を高めることができ、一段と接続性を向上できる。
【００１８】
上記半田付けは、上記回路基板の実装面の裏面を溶融半田の流れに浸せきして裏面側の樹脂開口部に溶融半田を流れ込ませ先端部とバスバーを接合するものであり、上記回路基板は、裏面側の樹脂開口部の周縁を、裏面から内部のバスバー側へ開口寸法が縮小するようにテーパ状に傾斜させると共に上記溶融半田の流れの上流側となる上記樹脂開口部の周縁は、下流側の周縁より傾斜角度を大きくして、溶融半田の流れを上記樹脂開口部内へ導くようにしている。
【００１９】
上記のように回路基板の裏面側の樹脂開口部を形成すると、溶融半田の流れに浸せきした際、溶融した半田がスムーズに樹脂開口部内へ流れ込み確実にリード端子の先端部とバスバーを接合できる。さらに、樹脂開口部の周縁の傾斜角度を上流側の方を下流側より大きくすると、溶融半田の樹脂開口部内へ流れ込む速度と流れ出る速度に差が生じ、半田が樹脂開口部を架橋する状況を遮断でき、適正な半田付けを実現できる。
なお、上述した種々の電気部品取付構造は、単独でも、あるいは、適宜組み合わせて適用することも可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の参考第一実施形態にかかる電気部品取付構造であり、所要回路を形成する導電材からなるバスバー１１を樹脂１２でモールドして被覆した回路基板１０に電気部品１３を実装して取り付けている。電気部品１３は底面１３ａよりリード端子１４を突出しており、根元部１４ａの下辺１４ｃより段を付けて細幅にした先端部１４ｂをバスバー１１に半田付けにより接合している。
【００２１】
電気部品１３の実装箇所となる部分は、図２（Ａ）に示すように、バスバー１１の上下面１０ａ、１０ｂに、被覆している樹脂１２を開口した樹脂開口部１５Ａ、１５Ｂを設けてリード端子１４と接触するようにバスバー１１の一部を露出させているが、電気部品１３の実装面側となる上面１０ａの樹脂開口部１５Ａの開口幅Ｌ１は、図８の従来の樹脂開口部６Ａに比べて広く設定している。具体的に開口幅Ｌ１は、電気部品１３のリード端子１４における幅広の根元部１４ａの幅寸法Ｌ２より広くして、根元部１４ａが樹脂開口部１５Ａの内部に収まるようにしている。なお、樹脂開口部１５Ａ内で露出したバスバー１１には、接続用の端子穴１１ａを開けており、端子穴１１ａの穴幅はリード端子１４の先端部１４ｂより広く設定している。
【００２２】
電気部品１３を回路基板１０へ取り付けるには、リード端子１４の先端部１４ｂを実装面側の樹脂開口部１５Ａより端子穴１１ａへ挿入している。この挿入により、図２（Ｂ）に示すようにリード端子１４の根元部１４ａが樹脂開口部１５Ａ内に収まり、根元部１４ａの下辺１４ｃが直接、バスバー１１の上面１１ｂと当接し、電気部品１３は安定した状態で回路基板１０に載っている。
【００２３】
上記電気部品１３を載せた状態で回路基板１０の下面１０ｂを、溶融した半田Ｈの流れに浸せきし半田付けしている。溶融した半田Ｈは、下面１０ｂの樹脂開口部１５Ｂ内でリード端子１４の先端部１４ｂの周囲に回り込み、図１に示すようにバスバー１１と先端部１４ｂを接合すると共に、端子穴１１ａ内にも浸透して先端部１４ｂの周囲と端子穴１１ａとを接合している。
【００２４】
上記半田付けと同時に、高温の半田Ｈが回路基板１０と触れることで高熱が伝達されバスバー１１、樹脂１２、リード端子１４が熱膨張している。しかし、第一実施形態の取付構造では、バスバー１１を被覆する樹脂１２に電気部品１３やリード端子１４が接触していないため、樹脂１２が熱膨張しても半田付けによる接合箇所に何ら影響を及ぼしていない。また、バスバー１１及びリード端子１４も熱膨張するが、その量は樹脂１２に比べて小さい上に、両者は金属部材なので半田付け箇所と同程度に熱膨張するため、半田付け箇所を引き離す方向に応力は発生せず、安定して接合状態が維持され、半田付けの信頼性も確保されている。
【００２５】
また、上記取付構造では、一定の厚み精度を有するバスバー１１に直接、リード端子１４を当接させるため、電気部品１３の取付高さの精度も向上しており、さらに、根元部１４ａが樹脂開口部１５Ａ内に収まることで、バスバー１１より上方の樹脂１２の厚み分だけ電気部品１３の取付高さも低くなっている。
【００２６】
図４（Ａ）は、本発明の実施形態の電気部品取付構造に適用する回路基板１０”であり、回路基板１０”は、実装面の裏面となる下面１０ｂ”の樹脂開口部１５Ｂ”の周縁１５Ｂ−ａ”を垂直ではなく、下面１０ｂ”から内部のバスバー１１”側への開口幅が縮小するようにテーパ状に傾斜させて形成している。さらに、溶融半田の流れに浸せきして半田付けすることにおいてに、半田流れの上流側となる周縁１５Ｂ−ａ１”の傾斜角度Ｘを、流れの下流側となる周縁１５Ｂ−ａ２”の傾斜角度Ｙより大きく設定している。その他の構成は第一実施形態と同様である。
【００２７】
電気部品１３’の取付は、リード端子１４’の二つの先端部１４ｂ−１’、１４ｂ−２’をバスバー１１’の端子穴１１ａ−１’、１１ａ−２’へ挿入し、根元部１４ａ’の下辺１４ｃ’をバスバー１１’の上面と当接させている。この状態で、回路基板１０’の下面側を溶融半田に浸せきし、樹脂開口部１５Ｂ’内で二つの先端部１４ｂ−１’、１４ｂ−２’をバスバー１１’に接合している。この半田付けの際も、熱膨張、特に樹脂１２’の熱膨張による影響を受けることなく安定した半田付けによる接合性を確保している。
【００２８】
図４（Ａ）は、第一実施形態の別の変形例の電気部品取付構造に適用する回路基板１０”であり、回路基板１０”は、実装面の裏面となる下面１０ｂ”の樹脂開口部１５Ｂ”の周縁１５Ｂ−ａ”を垂直ではなく、下面１０ｂ”から内部のバスバー１１”側への開口幅が縮小するようにテーパ状に傾斜させて形成している。さらに、溶融半田の流れに浸せきして半田付けすることにおいてに、半田流れの上流側となる周縁１５Ｂ−ａ１”の傾斜角度Ｘを、流れの下流側となる周縁１５Ｂ−ａ２”の傾斜角度Ｙより大きく設定している。その他の構成は第一実施形態と同様である。
【００２９】
図４（Ｂ）に示すように、リード端子１４”の先端部１４ｂ”とバスバー１１”の半田付けは、下面１０ｂ”の樹脂開口部１５Ｂ”の周縁１５Ｂ−ａ”が傾斜しているため、スムーズに樹脂開口部１５Ｂ”内へ溶融した半田Ｈが流れ込み、先端部１４ｂ”の周囲および端子穴１１ａ”内を半田付けしている。また、樹脂開口部１５Ｂ”での流れは、上流側の周縁１５Ｂ−ａ１”と下流側の周縁１５Ｂ−ａ２”で傾斜角度が相異するため、流れる半田Ｈが受ける抵抗も相異し、流れ速度が樹脂開口部１５Ｂ”へ流れ込む時と流れ出る時で差が生じている。これにより、余剰な半田Ｈが樹脂開口部１５Ｂ”内に留まり、対向する周縁同士を架橋するような状態を遮断して適正な半田付けが行われている。
【００３０】
図５（Ａ）（Ｂ）は、本発明の参考第二実施形態の電気部品取付構造であり、電気部品２３より突出するリード端子２４の幅広の根元部２４ａに開口穴２４ｄを開けている。このように開口穴２４ｄを開けることにより、根元部２４ａの開口穴２４ｄの上下左右に残存する部位の幅は、根元部２４ａの下辺２４ｃより突設する細幅の先端部２４ｂと略同等の幅となり、結果としてリード端子２４全体で各部位の幅は略同等になっている。一方、回路基板２０は、第一実施形態と同様の構成にしている。
【００３１】
リード端子２４とバスバー２１とを回路板２０の下面を溶融半田の流れに浸せきして半田付けすると、リード端子２４は各部位の幅が略同等であるため、溶融した半田Ｈの熱の伝達も一様となり、半田Ｈのノリが良好で、半田付けの接合具合も適正なものとなっている。なお、半田付け箇所に熱膨張による応力の悪影響を受けていないのは、第一実施形態と同様である。また、第二実施形態の電気部品取付構造は、第一実施形態の二つの変形例も適用可能である。
【００３２】
図６は、参考第二実施形態の変形例の電気部品取付構造であり、電気部品２３’より突出するリード端子２４’は細幅の先端部２４ｂ’を突設する根元部２４ａ’の段を付けた下辺２４ｃ’の直近範囲は、上記同様の幅広に設定しているが、その直近範囲より上方は、先端部２４ｂ’と略同等の細幅範囲２４ｅ’としている。このような形状にすることで、リード端子２４’の各部位の幅は略同等となり、半田付け時のノリが良好となり半田付けによる接合も良好なものとなっている。
【００３３】
図７（Ａ）（Ｂ）は、本発明の参考第三実施形態の電気部品取付構造であり、電気部品３３より突出するリード端子３４の根元部３４ａの下辺３４ｃより突設する細幅の先端部３４ｂに穴部３４ｆを開けている。一方、回路基板３０は第一実施形態と同様の構成にしている。リード端子３４と回路基板３０のバスバー３１との半田付けは、溶融半田の流れに浸せきして行っているが、溶融した半田Ｈが先端部３４ｂの周囲を流れると共に、バスバー３１の端子穴３１ａ内にも流れ込んで先端部３４ｂの穴部３４ｆにも入り込んでいる。よって、先端部３４ｂは周囲に加えて、穴部３４ｆの内部も半田付けされているため接合強度も一段と向上し、確実な接合を実現している。なお、第三実施形態の電気部品取付構造は、熱膨張に伴う悪影響を受けないのは第一実施形態と同様であり、また、第一実施形態の変形例及び第二実施形態とその変形例も適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
上記した説明より明らかなように、本発明の電気部品取付構造を用いると、溶融半田の高熱が伝達されても、半田付けによる接合箇所に、接合を離反させるような応力が発生しないため、所要の接合性を確保でき半田付けの信頼性も維持できる。また、本発明は、大電流用の電気部品にも適用でき、通常の電気部品の場合と同様に接合信頼性を確保できる。さらに、溶融半田に浸せきする側の樹脂開口部の周縁をテーパ上に傾斜することで、半田の流れを最適にして良好な半田付けを実現できる。
【００３５】
その上、リード端子の根元部の形状を一様な幅寸法を有する形状にすることで、リード端子への熱伝達度が一様となり、半田のノリも良好となり適正な接合状態を確保できる。さらに、先端部に穴部を設けると、穴部にも溶融した半田が入り込み一段と強固な接合状況を確保できる。また、上記した種々の取付構造が適宜組み合わせて適用することも可能であり、電気部品と回路基板の使用状況等を考慮して最適な半田付けによる接合を実現できる上、回路基板に対する電気部品の取付高さ精度も向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考第一実施形態にかかる電気部品取付構造の概略断面図である。
【図２】  （Ａ）はリード端子の回路基板への挿入時の概略断面図、（Ｂ）は半田付け時の概略断面図である。
【図３】  参考第一実施形態の変形例の電気部品取付構造の概略断面図である。
【図４】  本発明の実施形態の電気部品取付構造であり、（Ａ）は回路基板の断面図、（Ｂ）は半田付け時の概略断面図である。
【図５】  本発明の参考第二実施形態にかかる電気部品取付構造であり、（Ａ）はリード端子の回路基板への挿入時の概略断面図、（Ｂ）は半田付けが完了した状態の概略断面図である。
【図６】  参考第二実施形態の変形例の電気部品取付構造の概略断面図である。
【図７】  本発明の参考第三実施形態にかかる電気部品取付構造であり、（Ａ）はリード端子の回路基板への挿入時の概略断面図、（Ｂ）は半田付けが完了した状態の概略断面図である。
【図８】  従来の電気部品取付構造の概略断面図である。
【図９】  （Ａ）は従来の電気部品の回路基板への実装時の概略斜視図、（Ｂ）は従来の半田付け時の概略断面図である。
【図１０】  従来の大電流用の電気部品の取付構造の概略断面図である。
【図１１】  （Ａ）（Ｂ）は、従来の別の電気部品取付構造の概略断面図である。
【符号の説明】
１０                      回路基板
１１                      バスバー
１２                      樹脂
１３                      電気部品
１４                      リード端子
１４ａ                    根元部
１４ｂ                    先端部
１４ｃ                    下辺
１５Ａ、１５Ｂ            樹脂開口部
Ｈ                        半田
【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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【図６】
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【図７】
0003879442.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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