JP5724738B2 - 回路構成体及び電気接続箱 - Google Patents
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Description
下記特許文献1には、端子が装着された制御基板の導電路とMOSFETとをボンディングワイヤで接続してなるインテリジェントパワースイッチ装置が記載されている。この装置では、端子とMOSFETとがボンディングワイヤ及び制御基板を介して接続されている。
したがって、特許文献1の構成では、ボンディングワイヤを端子に直接接続せずに、制御基板を介してボンディングワイヤと端子とを電気的に接続する構成となっている。
また、端子を固定するための固定部材を用いてボンディングワイヤを端子に電気的に接続するため、端子を固定するための構成と、ボンディングワイヤの接合強度を高めるための構成とを、固定部材で共通化して行う(一部材で行う)ことが可能になる。よって、回路構成体について、簡素な構成で、端子とボンディングワイヤとを電気的に接続し、かつ、端子を固定することが可能となる。
・前記固定部材における前記ボンディングワイヤが接続される部分には、ニッケルメッキ又は金メッキが施されている。
このようにすれば、固定部材とボンディングワイヤとの接合強度を高めることができる。
このようにすれば、固定部材の構成を簡素なものとすることができる。
このようにすれば、固定部材を強固に固定することが可能になる。
コネクタ挿脱時の力を受けるコネクタ端子について固定部材により強固に固定することが可能になる。また、固定部材とスイッチング素子とがボンディングワイヤで接続されているため、挿脱時にコネクタ端子が受けた力がボンディングワイヤで吸収されることになり、コネクタ挿脱時の力がスイッチング素子に及んでスイッチング素子に不具合が生じることを防止することができる。
このようにすれば、端子を固定部材で固定する作業を一括して行うことが容易になる。
・回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースと、を備える電気接続箱とする。
本発明の実施形態を図1ないし図10を参照して説明する。
本実施形態の電気接続箱10は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載されるものであり、バッテリ等の電源から車載電装品等の負荷に供給される電力を分配するものである。以下では、上下方向については、図2を基準とし、図2の右斜め下方を前方、左斜め上方を後方として説明する。
回路構成体20は、図2に示すように、いわゆる2階建て構成となっており、上方側の第1回路体30と、第1回路体30の下方に設けられ第1回路体30よりも大きい第2回路体21とを備えており、発熱量の比較的小さい回路(制御系回路)及び電子部品39が第1回路体30に配され、発熱量の比較的大きい回路(電力系回路)及び電子部品25が第2回路体21に配されている。
第2基板22は、長方形状であって、表面及び裏面に導電路が形成されており、多数の端子挿通孔23が貫通形成されている。
電子部品25は、メカニカルリレーが用いられている。メカニカルリレーは、比較的大電流が流れる電力系の導電路に流れる電流のオンオフを切り替える。
前後に配置されたコネクタ部26A,26Cは、コネクタハウジング27が外方に開口しており、右方に配置されたコネクタ部26Bについては、コネクタハウジング27が上方に開口している。
ヒューズボックス29は、第2基板22の左端側に設けられており、ハウジング29Aに多数の音叉型のヒューズ端子29Bが設けられている。ヒューズ端子29Bには、給電端子29Cが接続されており、外部からの電源は、給電端子29Cから第2基板22の導電路を介して後述する第1回路体30の電源側端子40に与えられる。
この第1基板31は、第1基板31の後端側に設けられた複数の基板側貫通孔32と、基板側貫通孔32よりも手前側に左右に並んで設けられたボンディングパッド33と、第1基板31の前端側の端縁に沿って左右に並んで設けられた複数の中継挿通孔34とを備えており、これら基板側貫通孔32,中継挿通孔34,ボンディングパッド33は第1基板31の対応する導電路に接続されている。
中継挿通孔34は、第1基板31を円形状に貫通しており、中継端子43の一端側が挿通される。
コネクタ端子36は、金属板材を打ち抜いて形成された棒状であって、前後方向の中間部には、幅方向の両側に突出する凸部36Aが設けられており、コネクタハウジング27の奥壁を背面側から貫通させた際に凸部36Aが奥壁に係止されて位置決めされる。コネクタ端子36の基端部は、図5に示すように、幅寸法が大きくされた固着部37とされている。固着部37には、固定部材44が挿通される円形状の端子側貫通孔38が形成されている。端子側貫通孔38の大きさ(円形の径)は、基板側貫通孔32と同じである。なお、複数のコネクタ端子36のうちの両端のコネクタ端子36の固着部37は、外方側に延出されており、複数(3個)の円形状の端子側貫通孔38が形成されている。
軸部45の太さ(径)は、基板側貫通孔32及び端子側貫通孔38,42にほぼ隙間なく挿通される太さである。軸部45の軸方向における長さは、固定部材44の取付前においては、第1基板31と端子群35の双方の貫通孔32,38,42に挿通した際に先端45Aが基板側貫通孔32から突き出る長さであり、固定部材44の取付け後においては、基板側貫通孔32から突き出た先端45Aが基板側貫通孔32内に押し入れられて圧入された状態となる(第1基板31の下面と面一の先端45Bとなる)。
出力側の電力パッドは、ボンディングワイヤ48の一端側に接続されており、ボンディングワイヤ48の他端側は、固定部材44のボンディングパッド46Aに接続されている。
ボンディングワイヤ48,49は、例えばアルミニウム製が用いられてており、このボンディングワイヤ48,49を用いたワイヤボンディングは、例えば超音波接続により行うことができる。なお、ボンディングワイヤ48が本発明の構成である「ボンディングワイヤ」の一例とされる。
樹脂隔壁50は、注入される封止材51を所定の領域内に留めるためのものであり、例えばPPT(ポリプロピレンテレフタレート)等の合成樹脂製であって、長方形状の枠形をなしている。
この樹脂隔壁50の内部に充填される封止材51は、例えばポリアクリレートやエポキシ樹脂を用いることができる。この封止材51によりMOSFET47やボンディングワイヤ48,49を外部の影響から保護することができる。
中継端子43は、棒状であって、上端側が中継挿通孔34に挿通されて半田付けされることにより第1基板31の導電路に接続されるとともに下端側が端子挿通孔23に挿通されて半田付けされることにより第2基板22の導電路に接続される。
(1)ベアチップ取付工程
表面にニッケルメッキを施した電源側端子40の被取付部41に、MOSFET47のベアチップをリフロー半田付けにより取り付ける(図3)。
(2)電子部品取付工程
第1基板31に制御IC39A等の電子部品25をリフロー半田付けにより取り付ける(図4)。
コネクタ端子36及び電源側端子40の各端子側貫通孔38,42を、第1基板31の対応する基板側貫通孔32に合わせ、ニッケルメッキを施した固定部材44を頭部46が端子36,40側となるように複数の固定部材44を貫通孔32,38,42に挿通する。そして、第1基板31側の基板側貫通孔32から突き出た複数の固定部材44の軸部45の先端部をプレス機により一括して押し潰すことで、固定部材44を基板側貫通孔32及び端子側貫通孔38,42に圧入する(図5)。第1基板31の導電路は基板側貫通孔32の内面に連なっているため、固定部材44の圧入により固定部材44と第1基板31の導電路は電気的に接続されるとともに、端子群35と第1基板31との間は固定部材44により強固に固定される。
第1基板31の所定の位置に樹脂隔壁50を接着固定する(図6)。
(5)ワイヤボンディング工程
MOSFET47の出力側の電力パッドと、固定部材44の頭部46のボンディングパッド46Aとをボンディングワイヤ48でボンディングする。
また、MOSFET47の制御パッドと、第1基板31のボンディングパッド33とをボンディングワイヤ49でボンディングする(図7,図8)。
樹脂隔壁50内部に封止材51を注入し、電気炉内で加熱硬化させる。
(7)中継端子43取付け工程
中継端子43の一端側を中継挿通孔34に挿通し、フロー半田付けする(図9)。
電源側端子40を直角に屈曲させる。
以上により、第1回路体30を組み付けることができる。そして、第1基板31の中継端子43の他端側及び電源側端子40の下端部を端子挿通孔23に通してフロー半田付けして第1回路体30を第2回路体21に組み付けた回路構成体20を製造することができる(図2,図10)。そして、ロアケース12に回路構成体20を載置し、第2基板22の取付孔24にネジ止めし、回路構成体20をロアケース12に固定し、アッパケース13を被せることで電気接続箱10を製造することができる(図1)。
(1)回路構成体20は、第1基板31(回路基板)と、第1基板31を貫通する基板側貫通孔32と、コネクタ端子36(端子)と、コネクタ端子36を貫通し、基板側貫通孔32と連通する端子側貫通孔38と、基板側貫通孔32及び端子側貫通孔38を通ってコネクタ端子36を第1基板31に固定するとともにコネクタ端子36及び第1基板31の導電路に電気的に接続される固定部材44と、MOSFET47(スイッチング素子)と、一端側がMOSFET47に接続されるとともに、他端側が固定部材44に接続されるボンディングワイヤ48と、を備えている。
また、コネクタ端子36を固定するための固定部材44を用いてボンディングワイヤ48をコネクタ端子36に電気的に接続するため、コネクタ端子36及び電源側端子40(端子)を固定するための構成と、ボンディングワイヤ48の接合強度を高めるための構成とを、固定部材44で共通化して行う(一部材で行う)ことが可能になる。よって、回路構成体20の構成を簡素化することができる。
このようにすれば、固定部材44とボンディングワイヤ48,49との接合強度を高めることができる。
このようにすれば、固定部材44の構成を簡素なものとすることができる。
このようにすれば、固定部材44を強固に固定することが可能になる。
コネクタ挿脱時の力を受けるコネクタ端子36について固定部材44A(44)により強固に固定することが可能になる。また、固定部材44とMOSFET47とがボンディングワイヤ48で接続されているため、挿脱時にコネクタ端子が受けた力がボンディングワイヤ48で吸収されることになり、コネクタ挿脱時の力がMOSFET47に及んでMOSFET47に不具合が生じることを防止することができる。
このようにすれば、固定部材44A及び固定部材44Bで固定する工程を一括して行うことが容易になる。
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る。
(1)上記実施形態では、回路構成体20を第2回路体21と第1回路体30とから構成したが、これに限られない。例えば、第2回路体21を有さず、第1回路体30のみから回路構成体を構成するようにしてもよい。また、回路構成体を1階部分(第2回路体21の部分)のみから構成し、1階部分に本発明を適用するようにしてもよい。
(3)MOSFET47の電源側端子40への接着は、リフロー半田付けにより行ったが、これに限られず、例えば、ダイボンド用樹脂ペースト(Agエポキシ及びAgポリイミド)や金メッキを用いたダイボンダによりMOSFET47を電源側端子40に接着するようにしてもよい。
(5)上記実施形態では、コネクタ端子36を固定部材44で固定する構成としたが、これに限らず、コネクタ以外に設けられる端子を、固定部材44で固定する構成としてもよい。
(6)上記実施形態では、固定部材44は、銅又は銅合金としたが、これに限られず、他の金属であってもよい。また、金属以外の非導電性の部材の表面を導電性の部材で覆うようにしてもよい。
11…ケース
20…回路構成体
21…第2回路体
22…第2基板
23…端子挿通孔
26A〜26C…コネクタ部
27…コネクタハウジング
28…コネクタ端子
30…第1回路体
31…第1基板(回路基板)
32(32A,32B)…基板側貫通孔
33…ボンディングパッド
34…中継挿通孔
35…端子群
36…コネクタ端子
38,42…端子側貫通孔
40…電源側端子
41…被取付部
43…中継端子
44(44A,44B)…固定部材
45…軸部
45A,45B…軸部の先端
46…頭部
46A…ボンディングパッド
47…MOSFET(スイッチング素子)
48,49…ボンディングワイヤ
50…樹脂隔壁
51…封止材
Claims (8)
- 回路基板と、
前記回路基板を貫通する基板側貫通孔と、
端子と、
前記端子を貫通し、前記基板側貫通孔と連通する端子側貫通孔と、
前記基板側貫通孔及び前記端子側貫通孔を通って前記端子を前記回路基板に固定するとともに前記端子に電気的に接続される固定部材と、
スイッチング素子と、
一端側が前記スイッチング素子に接続されるとともに、他端側が前記固定部材に接続されるボンディングワイヤと、を備える回路構成体。 - 前記固定部材における前記ボンディングワイヤが接続される部分には、ニッケルメッキ又は金メッキが施されていることを特徴とする請求項1に記載の回路構成体。
- 前記固定部材は、前記基板側貫通孔及び前記端子側貫通孔に挿通される軸部と、前記軸部よりも径が大きい頭部とからなり、前記頭部側の端面が前記ボンディングワイヤが接続されるボンディングパッドとなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路構成体。
- 前記固定部材は、前記基板側貫通孔及び前記端子側貫通孔に圧入されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の回路構成体。
- 前記端子は、コネクタハウジングに設けられるコネクタ端子であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の回路構成体。
- 前記端子とは異なる電源側端子を備え、
前記電源側端子に前記スイッチング素子が装着されるとともに、前記電源側端子は、ボンディングワイヤが接続されない固定部材により前記回路基板に固定されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の回路構成体。 - 前記スイッチング素子は半導体ベアチップにより構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の回路構成体。
- 請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の回路構成体と、前記回路構成体を収容するケースと、を備える電気接続箱。
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