JP6487769B2 - 積層バスバーユニットの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、積層バスバーユニットの製造方法に関するものであり、詳しくは、互いに平行に延設された複数の金属体（導電体）が樹脂被覆層で被覆されてなる積層バスバーユニットの製造方法に関する。
従来、この種の積層バスバーユニットとしては、特許文献１に「積層型ブスバーアセンブリ及びそのモールド装置」の名称で開示されたものがある。
開示された積層型ブスバーアセンブリ１００は図１１にあるように、互いに対面して平行に延設された平板状導体（バスバー）１０１、１０２と、互いのバスバー１０１、１０２間の隙間を埋めると共に夫々のバスバー１０１、１０２の全周を被覆する樹脂モールド部１０３とで構成されている。
特開２００７−２１５３４０号公報
ところで、上記構成からなる積層型ブスバーアセンブリ１００は、バスバー１０１、１０２を樹脂モールド部１０３で囲覆するに際しては、上型と下型とで形成されたキャビティ内にセットされたバスバー１０１、１０２を、成形樹脂を使用したインサートインジェクション成形によって形成するものである。そのため、形状及び寸法等の仕様の異なる積層バスバーユニットが求められる場合は、その都度新規に金型の設計及び製作が必要となり、設計から製品の立ち上げまでに時間がかかって製品化のタイミングを逸するおそれがある。また、金型の設計及び製作費用を含む初期導入費用が嵩んで製造コストを押し上げる要因となる。
積層型ブスバーアセンブリ１００の薄型化及びバスバー１０１、１０２間のキャパシタンスの増加のためにバスバー１０１、１０２間の間隔を狭くすると、インジェクション成形時に、特にバスバー１０１、１０２間の隙間に成形樹脂のウェルドライン、ショート及びボイドが発生し、バスバー１０１、１０２間の耐圧不良の要因となるおそれがある。
積層型ブスバーアセンブリ１００を装置に実装する際の組立配線等の作業によって加わる応力や長期の使用における熱履歴によって、バスバー１０１、１０２と樹脂モールド部１０３との間で剥離が生じ、長期使用に対する信頼性を損ねる可能性がある。
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、形状及び寸法等の仕様の異なる積層型ブスバーアセンブリ（本発明では、「積層バスバーユニット」と呼称する）の要求に対して容易に対応できて製品立ち上げまでの時間が短く、金型の設計及び製作費用等の初期導入費用を含む製造コストも低コストであり、且つ電気的及び経時的信頼性を含む長期信頼性を確保することが可能な積層バスバーユニットを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、複数のバスバーによる積層構造の積層バスバーユニットの製造方法であって、夫々が２個所以上に電極端子部を有する複数の金属平板状のバスバーを準備する工程と、前記複数のバスバーの夫々の全面に耐熱性及び絶縁性を有する電着塗料を用いた電着塗装によって塗装膜を析出させる工程と、前記塗装膜が形成された前記複数のバスバーのうち所定のバスバーの塗装膜に加熱処理を施して完全硬化させる工程と、前記塗装膜が形成された前記複数のバスバーのうち前記所定のバスバー以外のバスバーに加熱処理を施して半硬化させる工程と、前記完全硬化の塗装膜を有するバスバーと前記半硬化の塗装膜を有するバスバーを交互に重ね合せて加圧加熱処理を施して前記半硬化の塗装膜を完全硬化させることにより、前記複数のバスバーを完全硬化した塗装膜で接着して積層構造とする工程と、を有することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記電着塗料は、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ及びポリアミドイミドのうちのいずれかからなることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、前記塗装膜を析出させる工程の前に、前記複数のバスバーの夫々の電極端子部にマスキングを施す工程と、前記積層構造とする工程の後に、前記マスキングを除去して前記電極端子部を露出させる工程と、を設けることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、前記積層構造とする工程の後に、前記電極端子部を被覆する完全硬化した塗装膜を除去して該電極端子部を露出させる工程を設けることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項５に記載された発明は、複数のバスバーによる積層構造の積層バスバーユニットの製造方法であって、夫々が２個所以上に電極端子部を有する複数の金属平板状のバスバーを準備する工程と、前記複数のバスバーの夫々の全面に耐熱性及び絶縁性を有する電着塗料を用いた電着塗装によって塗装膜を析出させる工程と、前記塗装膜が形成された前記複数のバスバーに加熱処理を施して半硬化させる工程と、前記半硬化の塗装膜を有するバスバー間に空間保持部材を挟んで重ね合せて加圧加熱処理を施して前記半硬化の塗装膜を完全硬化させることにより、前記複数のバスバーを完全硬化した塗装膜で接着して積層構造とする工程と、を有することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項５において、前記電着塗料は、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ及びポリアミドイミドのうちのいずれかからなることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項７に記載された発明は、請求項５又は請求項６のいずれかにおいて、前記空間保持部材は、ガラスビーズ又はシリカビーズ、あるいは前記電着塗料と同類のシート状部材のうちのいずれかからなることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項８に記載された発明は、請求項５〜請求項７のいずれかにおいて、前記塗装膜を析出させる工程の前に、前記複数のバスバーの夫々の電極端子部にマスキングを施す工程と、前記積層構造とする工程の後に、前記マスキングを除去して前記電極端子部を露出させる工程と、を設けることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項９に記載された発明は、請求項５〜請求項７のいずれかにおいて、 前記積層構造とする工程の後に、前記電極端子部を被覆する完全硬化した塗装膜を除去して該電極端子部を露出させる工程を設けることを特徴とするものである。
本発明によれば、電着塗装によって塗装膜が形成された複数のバスバーのうち所定のバスバーの塗装膜を完全硬化させると共に所定のバスバー以外のバスバーの塗装膜を半硬化させ、完全硬化の塗装膜を有するバスバーと半硬化の塗装膜を有するバスバーを交互に重ね合せて半硬化の塗装膜を完全硬化させることにより、複数のバスバーが完全硬化した塗装膜によって接着されてなる積層構造の積層バスバーユニットを作製する。
これにより、異なる仕様の要求に対する製品化に必要となるのはバスバーの打ち抜き用のプレス金型程度である。そのため、新規製品に対する対応が容易で製品立ち上げまでの時間が短縮でき、インジェクション金型を用いた場合に比べて金型製作費等の初期費用を含む製造コストの低コスト化を図ることができる。
また、塗装膜は、インジェクション成形で発生するようなウェエルドラインやショートなどの不具合は製法上発生することがなく、ボイドの発生についても十分に抑制することができる。
更に、電着塗装にポリイミド、ポリアミド、エポキシ、好ましくはポリアミドイミド等の高耐熱性で高い機械強度を有する塗料を用いるため、使用時に加わる応力や熱履歴によって生じる剥離といった不具合の発生が十分に抑制され、電気的及び経時的信頼性を含む長期信頼性を確保することができる。
第１の実施形態の積層バスバーユニットの説明図である。 同じく、第１の実施形態の積層バスバーユニットの製造工程説明図である。 熱衝撃試験の試験サンプルの説明図である。 熱衝撃試験の試験結果の表である。 第２の実施形態の積層バスバーユニットの説明図である。 同じく、第２の実施形態の積層バスバーユニットの製造工程説明図である。 第３の実施形態の積層バスバーユニットの説明図である。 第４の実施形態の積層バスバーユニットの説明図である。 同じく、第４の実施形態の積層バスバーユニットの製造工程説明図である。 第５の実施形態の積層バスバーユニットの説明図である。 従来例の説明図である。
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図１０を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
図１は本発明に係る第１の実施形態の積層バスバーユニットの説明図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
本実施形態の積層バスバーユニット１は、金属部材からなる第１バスバー１０及び第２バスバー２０の２本のバスバーの夫々が、優れた耐熱性及び絶縁性を有するポリイミド、ポリアミド、エポキシ、好ましくはポリアミドイミド等からなる樹脂被覆層１２及び２２で被覆されると共に、互いのバスバー１０、２０が樹脂被覆層１２、２２で接着されて２層構造の積層バスバーユニット１が形成されている。
積層バスバーユニット１を構成する第１バスバー１０は、長板状の延長部１０ａと該延長部１０ａの両端部から延長方向に略垂直な方向に突出する一対の電極端子部１０ｂ、１０ｃを有し、同様に、積層バスバーユニット１を構成する第２バスバー２０は、長板状の延長部２０ａと該延長部２０ａの両端部から延長方向に略垂直な方向に突出する一対の電極端子部２０ｂ、２０ｃを有している。
第１バスバー１０の延長部１０ａ及び第２バスバー２０の延長部２０ａはいずれも電流路（電力路）の役割を担い、第１バスバー１０の一対の電極端子部１０ｂ、１０ｃ及び第２バスバー２０の電極端子部２０ｂ、２０ｃの夫々の一方の電極端子部１０ｂ、２０ｂ同士は、外部電源の（＋）側電極及び（−）側電極に接続されて外部から供給される電力を受電する役割を担い、他方の電極端子部１０ｃ、２０ｃ同士は外部機器の（＋）側電極及び（−）側電極に接続されて、第１バスバー１０及び第２バスバー２０を通った電力を外部機器に給電する役割を担う。
換言すると、第１バスバー１０と第２バスバー２０はほぼ同一の形状寸法を有し、長手方向に相対的にずらして対面配置した位置関係にある。
第１バスバー１０と第２バスバー２０は、互いの延長部１０ａ、２０ａ同士が対面して所定の間隔を均一に保って平行に延設され、第１バスバー１０の一対の電極端子部１０ｂ、１０ｃ及び第２バスバー２０の一対の電極端子部２０ｂ、２０ｃを除く全面に亘って樹脂被覆層１２及び２２で被覆されており、同時に、互いに平行に延設された延長部１０ａ、２０ａ同士の間の隙間も樹脂被覆層１２、２２で埋められて該延長部１０ａ、２０ａ同士が樹脂被覆層１２、２２を介して接着されている。
次に、上記構成の積層バスバーユニットについて、その製造方法を図２を参照して説明する
まず、図２（ａ）に示すバスバー準備工程において、例えば、打ち抜き用のプレス金型を用いた打ち抜き加工によって、互いに所定のほぼ同一形状寸法に加工された金属部材からなる平板状の第１バスバー１０及び第２バスバー２０の２本のバスバーを準備する。
積層バスバーユニット１を構成する第１バスバー１０は、長板状の延長部１０ａと該延長部１０ａの両端部から延長方向に略垂直な方向に突出する一対の電極端子部１０ｂ、１０ｃを有し、積層バスバーユニット１を構成する第２バスバー２０は、長板状の延長部２０ａと該延長部２０ａの両端部から延長方向に略垂直な方向に突出する一対の電極端子部２０ｂ、２０ｃを有している（図１参照）。
次に、図２（ｂ）の塗膜工程において、予め、第１バスバー１０の一対の電極端子部１０ｂ、１０ｃ及び第２バスバー２０の一対の電極端子部２０ｂ、２０ｃの夫々にマスキングを施し、一対の電極端子部１０ｂ、１０ｃを除く第１バスバー１０の全面及び一対の電極端子部２０ｂ、２０ｃを除く第２バスバー２０の全面に亘って塗装膜１１及び２１を形成する。
第１バスバー１０の塗装膜１１及び第２バスバー２０の塗装膜２１はいずれも、優れた耐熱性及び絶縁性を有する、例えばポリイミド、ポリアミド、エポキシ、好ましくはポリアミドイミド等の樹脂溶液による電着塗料を用いて従来の電着塗装プロセスによって表面に析出させることにより形成する。
次に、図２（ｃ）の塗装膜の加熱硬化工程において、第１バスバー１０を適宜な温度で加熱処理することにより、塗装膜１１を焼き付け乾燥して完全硬化した樹脂被覆層１２を形成する。これにより、所定の厚みで且つ厚みが均一の樹脂被覆層１２を得ることができる。なお、第１バスバー１０の表面に析出した塗装膜１１にピンホールがある場合、該ピンホールは加熱処理時に周囲の電着塗料によって埋め合わされて延着塗料が充足されるため、樹脂被覆層１２の厚みの均一性が確保される。
一方、第２バスバー２０は、適宜な温度で加熱処理することにより、塗装膜２１を半硬化させて軟質状態の樹脂被覆層２２を形成する。
最後に、図２（ｄ）の貼り合わせ工程において、完全硬化した樹脂被覆層１２で被覆された第１バスバー１０と半硬化した樹脂被覆層２２で被覆した第２バスバー２０とを、互いの延長部１０ａ、２０ａ同士を長手方向に相対的に所定の距離だけずらして重ね合わせ、両面側から適宜な圧力で加圧した状態を保持しながら適宜な温度で加熱処理することにより、第２バスバー２０の半硬化状態の樹脂被覆層２２を、加圧により層厚が薄く変形された状態で焼き付け乾燥による再硬化によって完全硬化させる。これにより、第１バスバー１０と第２バスバー２０とが夫々の樹脂被覆層１２、２２同士の接着によって貼り合わされてなる２層構造の積層バスバーユニット１が完成する。
なお、積層バスバーユニットの多量生産に対しては、積層バスバーユニットを多連化して製造工程に投入する。そのため、上記貼り合わせ工程の後に、図示しないが、多連の積層バスバーユニットを所定のダイシング位置で切断することにより個々の積層バスバーユニットに個片化するダイシング工程を設ける。
発明者達は、樹脂被覆層による金属板の接着強度について、熱衝撃試験による確認試験を行った。以下に、その試験サンプル、試験条件、試験方向及び試験結果について説明する。
試験サンプルは、図３（（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図）にあるように、板厚が１．２ｍｍ、幅が２０ｍｍ、長さが１００ｍｍの第１金属板７０と、板厚が１．２ｍｍ、幅が１０ｍｍ、長さが１００ｍｍの第２金属板７１を用い、ポリアミドイミド樹脂溶液を用いた電着塗装プロセスによって形成された塗装膜を加熱処理によって完全硬化させた第１金属板７０に、同様に、ポリアミドイミド樹脂溶液を用いた電着塗装プロセスによって形成された塗装膜を加熱処理によって半硬化させた第２金属板７１の先端から１８ｍｍの間を重ね合わせ、両面側から適宜な圧力で加圧した状態を保持しながら加熱処理することにより、第２金属板７１の半硬化状態の樹脂被覆層を再硬化によって完全硬化させることにより層圧を０．１ｍｍ（平均）とする樹脂被覆層７２を介して接着一体化した。
試験条件は、−４０℃／１５分〜１６５℃／１５分を１サイクル（３０分）とする５００サイクル、１０００サイクル、２０００サイクル及び３０００サイクルの熱衝撃試験を行った。試験サンプル数（ｎ）は、各熱衝撃サイクル数に対してｎ＝３とした。
試験方法は、ＪＩＳ Ｋ６８５０[接着剤−剛性被着材の引張せん断接着強さ試験方法]に基づき、試験速度を０．３ｍｍ／分とした。
試験結果は、図４の表にあるように、温度変動幅２００℃以上の厳しい熱衝撃試験に晒されたにもかかわらず、初期値（約２００ｋｇｆの引張強度、約１１ＭＰａのせん断強度）に対して３０００サイクルの熱衝撃試験後の平均引張荷重が約９０ｋｇｆ、平均せん断強度が約５ＭＰａを維持している。また、言い換えると、３０００サイクルの熱衝撃試験後の平均引張強度は約９０ｋｇｆで初期値の約４５％の強度維持率を有し、平均せん断強度も約５ＭＰａで初期値の約４５％の強度維持率を有している。
なお、上記接着強度試験とは別に、３００℃／５分の高温加熱試験を行ったが、各金属板５５、５６間の剥離は確認されなかった。
積層バスバーユニットを上述した製造方法で作製することにより、製造工程が電着塗膜工程、加熱硬化工程及び貼り合わせ工程で完結するため、形状及び寸法等の仕様の異なる積層バスバーユニットの要求毎に必要となるのは、バスバーの打ち抜き用のプレス金型程度である。そのため、積層バスバーユニットの要求仕様に対して容易に対応できて製品立ち上げまでの時間を短くすることができ、インジェクション金型を用いた場合に比べて金型の設計及び製作費用等の初期導入費用を含む製造コストを低コストにすることができる。
また、第１バスバーと第２バスバーとを接着する樹脂被覆層は、インジェクション成形で発生するようなウェエルドラインやショートなどの不具合は製法上発生することがなく、ボイドの発生についても十分に抑制することができる。
更に、電着塗装にポリイミド、ポリアミド、エポキシ、好ましくはポリアミドイミド等の高耐熱性で高い機械強度を有する塗料を用いるため、使用時に加わる応力や熱履歴によって生じる剥離といった不具合の発生が十分に抑制され、電気的及び経時的信頼性を含む長期信頼性を確保することができる。
第２の実施形態として図５（（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図）にあるように、樹脂被覆層１２が被覆された第１バスバー１０と樹脂被覆層２２が被覆された第２バスバー２０との間の接着部に空間保持部材２５を配置することにより、第１バスバー１０と第２バスバー２０との間の間隔を適宜な間隔に且つ均一に確保することも可能である。
具体的には、図６（ａ）にあるように、予め、所定の形状寸法に加工すると共に一対の電極端子部１０ｂ、１０ｃにマスキングを施した金属平板からなる第１バスバー１０及び所定の形状寸法に加工すると共に一対の電極端子部２０ｂ、２０ｃにマスキングを施した金属平板からなる第２バスバー２０の２本のバスバーを準備し、一対の電極端子部１０ｂ、１０ｃを除く第１バスバー１０の全面及び一対の電極端子部２０ｂ、２０ｃを除く第２バスバー２０の全面に亘って電着塗装プロセスにより塗装膜１１、２１を形成する（図５参照）。
次に、図６（ｂ）にあるように、第１バスバー１０及び第２バスバー２０の夫々の塗装膜１１、２１に対して加熱処理を施すことにより半硬化した樹脂被覆層１２、２２とする。
最後に、図６（ｃ）にあるように、第１バスバー１０及び第２バスバー２０の互いの接着面側の半硬化の樹脂被覆層１２、２２の間に、均一な径を有す複数のガラスビーズあるいはシリカビーズ等からなる空間保持部材２５をほぼ一定の間隔で配置し、空間保持部材２５を挟んで第１バスバー１０及び第２バスバー２０を重ね合わせ、両面側から適宜な圧力で加圧した状態を保持しながら加熱処理することにより、第１バスバー１０及び第２バスバー２０の夫々の半硬化状態の樹脂被覆層１２、２２を完全硬化させる。これにより、互いの間隔が空間保持部材２５に保持された第１バスバー１０及び第２バスバー２０が夫々の樹脂被覆層１２、２２同士の接着によって貼り合わされてなる２層構造の積層バスバーユニット２が形成される。
なお、空間保持部材２５を用いることにより、バスバーの長さが長大化した場合でも各バスバー間の均一な間隔が確実に確保できると共に、空間保持部材２５の大きさ（径）を適宜に選ぶことによりバスバー間の間隔を容易に所望の間隔に設定することができる。このように、互いのバスバーを接着する樹脂被覆層に異種部材からなる空間保持部材が含まれたとしても、長大化したバスバーの接着面積が大きいため、せん断引張強度を実用上支障のない程度に確保することができる。
第３の実施形態として、上記ガラスあるいはシリカビーズからなる空間保持部材に代わって、樹脂被覆層を形成する樹脂部材（電着塗料）と同類のシート材を空間保持部材とすることも可能である。具体的には図７（（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図）にあるように、例えば、ポリアミドイミドからなる樹脂被覆層１２で被覆された第１バスバー１０と、同様にポリアミドイミドからなる樹脂被覆層２２で被覆された第２バスバー２０とをポリアミドイミド（ＰＡＩ）シートからなる空間保持部材２５を介して接着して２層構造の積層バスバーユニット３としたものである。
本実施形態の積層バスバーユニット３に係る製造工程は図示しないが、一対の電極端子部１０ｂ、１０ｃを除く第１バスバー１０の全面及び一対の電極端子部２０ｂ、２０ｃを除く第２バスバー２０の全面に亘って電着塗装プロセスによって塗装膜を形成した後、適宜な温度で加熱処理することにより夫々の塗装膜を半硬化させて樹脂被覆層１２、２２を形成し、夫々が半硬化状態の樹脂被覆層１２、２２で被覆された第１バスバー１０と第２バスバー２０とでＰＡＩシートからなる空間保持部材２５を挟んで重ね合わせ、両面側から適宜な圧力で加圧した状態を保持しながら適宜な温度で加熱処理することにより、半硬化状態の樹脂被覆層１２、２２を焼き付け乾燥による再硬化によって完全硬化させる。これにより、樹脂被覆層１２が被覆された第１バスバー１０と樹脂被覆層２２が被覆された第２バスバー２０とがＰＡＩシートからなる空間保持部材２５を介した接着によって貼り合わされてなる２本のバスバーによる２層構造の積層バスバーユニット３が完成する。
空間保持部材２５としてＰＡＩシートを用いた積層バスバーユニット３は、接着層となる樹脂被覆層１２、２２を形成する樹脂部材（電着塗料）と同類のシート材を用いているため、良好な接着力によって高いせん断引張強度を得ることができる。
上記実施形態１〜３は、第１バスバー１０及び第２バスバー２０の２本のバスバーを用いた２層構造の積層バスバーユニット１、２、３であったが、積層バスバーユニットは必ずしも２層構造に限られるものではなく、第４の実施形態（図８（（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図）参照）として、例えば、樹脂被覆層３２が被覆された第１バスバー３０、樹脂被覆層３７が被覆された第２バスバー３５及び樹脂被覆層４２が被覆された第３バスバー４０の３本のバスバーによる３層構造の積層バスバーユニット４も可能である。
その場合は、図９（ａ）にあるように、予め、所定の形状寸法に加工すると共に一対の電極端子部３０ｂ、３０ｃにマスキングを施した金属平板からなる第１バスバー３０、所定の形状寸法に加工すると共に一対の電極端子部３５ｂ、３５ｃにマスキングを施した金属平板からなる第２バスバー３５及び所定の形状寸法に加工すると共に一対の電極端子部４０ｂ、４０ｃにマスキングを施した金属平板からなる第３バスバー４０の３本のバスバーを準備し、一対の電極端子部３０ｂ、３０ｃを除く第１バスバー３０の全面、一対の電極端子部３５ｂ、３５ｃを除く第２バスバー３５の全面及び一対の電極端子部４０ｂ、４０ｃを除く第３バスバー４０の全面に亘って電着塗装プロセスにより塗装膜３１、３６、４１を形成する（図８参照）。
次に、図９（ｂ）にあるように、３本のバスバーのうち、第１バスバー３０及び第３バスバー４０の２本のバスバーの夫々の塗装膜３１、４１に対して加熱処理を施すことにより、完全硬化した樹脂被覆層３２、４２とする。一方、第２バスバー３５の塗装膜３６に対しては、熱処理を施すことにより半硬化した樹脂被覆層３７とする。
最後に、図９（ｃ）にあるように、半硬化の樹脂被覆層３７が被覆された第２バスバー３５を、夫々に完全硬化の樹脂被覆層３２、４２が被覆された第１バスバー３０及び第３バスバー４０で挟んで重ね合わせ、両面側から適宜な圧力で加圧した状態を保持しながら加熱処理することにより、第２バスバー３５の半硬化状態の樹脂被覆層３７を完全硬化させる。これにより、第１バスバー３０と第２バスバー３５の夫々の樹脂被覆層３２、３７同士の接着、及び第２バスバー３５と第３バスバー４０の夫々の樹脂被覆層３７、４２同士の接着によって貼り合わされてなる３本のバスバーによる３層構造の積層バスバーユニット４が形成される。
図１０（（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図）は第５の実施形態を示すものである。本実施形態は、電極端子部５０ｂ、５０ｃを除く全面に樹脂被覆層５２が被覆された第１バスバー５０、電極端子部５５ｂ、５５ｃを除く全面に樹脂被覆層５７が被覆された第２バスバー５５、電極端子部６０ｂ、６０ｃを除く全面に樹脂被覆層６２が被覆された第３バスバー６０及び電極端子部６５ｂ、６５ｃを除く全面に樹脂被覆層６７が被覆された第４バスバー６５の４本のバスバーが貼り合わされて４層構造の積層バスバーユニット５が形成されている。
そして、最下段の第１バスバー５０の電極端子部５０ｂと下から３段目の第３バスバー６０の電極端子部６０ｂ、及び電極端子部５０ｃと電極端子部６０ｃの夫々が加締め等により接続され、同様に、下から２段目の第２バスバー５５の電極端子部５５ｂと最上段の第４バスバー６５の電極端子部６５ｂ、及び電極端子部５５ｃと電極端子部６５ｃの夫々が加締め等により接続されている。
本実施形態の積層バスバーユニット５に係る製造工程は図示しないが、一対の電極端子部５０ｂ、５０ｃを除く第１バスバー５０の全面、一対の電極端子部５５ｂ、５５ｃを除く第２バスバー５５の全面、一対の電極端子部６０ｂ、６０ｃを除く第３バスバー６０の全面及び一対の電極端子部６５ｂ、６５ｃを除く第４バスバー６５の全面に亘って電着塗装プロセスによって塗装膜を形成した後、４層構造の積層バスバーユニット５において一段おきに配置されるバスバー、例えば、第１バスバー５０及び第３バスバー６０の夫々に形成された塗装膜を加熱処理によって完全硬化させ、それ以外の第２バスバー５５及び第４バスバー６５の夫々に形成された塗装膜を加熱処理によって半硬化させる。
そして、完全硬化した樹脂被覆層５２、６２が被覆された第１バスバー５０及び第３バスバー６０と、半硬化した樹脂被覆層５７、６７が被覆された第２バスバー５５及び第４バスバー６５とを交互に重ね合わせ、両面側から適宜な圧力で加圧した状態を保持しながら適宜な温度で加熱処理することにより、半硬化状態の樹脂被覆層５７、６７を焼き付け乾燥による再硬化によって完全硬化させる。これにより、４枚のバスバーによる４層構造の積層バスバーユニットか完成する。
この場合、互いに接合された電極端子部５０ｂ、６０ｂの夫々を有する第１バスバー５０及び第３バスバー６０と、互いに接合された電極端子部５５ｂ、６５ｂの夫々を有する第２バスバー５５及び第４バスバー６５が交互に積層された構成となっているため、接合された電極端子部５０ｂ、６０ｂと接合された電極端子部５５ｂ、６５ｂとの間におけるキャパシタンスを大きくすることができる。具体的には、４本のバスバーの夫々の接着面積が、図１１に示す従来の積層型ブスバーアセンブリ１００を構成するバスバー１０１、１０２の対面面積と同一であり、且つ４本のバスバーのうちの互いに貼り合わされたバスバー同士の間隔が積層型ブスバーアセンブリ１００を構成するバスバー１０１、１０２同士の間隔と同一の場合、本実施形態の積層バスバーユニット５は従来の積層型ブスバーアセンブリ１００に対して約３倍のキャパシタンスを有するものとなる。
なお、上記実施形態１〜５において、少なくとも１本のバスバーが粘性が高い半硬化状態で加圧加熱処理を施すため、気泡が発生したりあるいは気泡を取り込み易い。そのため、加圧加熱を伴う貼り合わせ工程については、積層バスバーユニットに対する要求仕様によっては大気圧環境下において実施できるが、気泡の混入を防ぐために真空中あるいは減圧環境下での実施が好ましい。
但し、完全硬化の樹脂被覆層が被覆されたバスバーあるいは硬質の空間保持部材を貼り合わせ工程に投入することにより、互いに対面するバスバー間に完全硬化の樹脂被覆層あるいは硬質の空間保持部材が位置した状態で加圧加熱処理が施される場合は、加圧加熱処理を大気圧環境下で実施することによって気泡が混入したとしても、バスバーの厚み方向の気泡の径が半硬化から薄く変形されて完全硬化した樹脂被覆層の層厚以下に抑えられるため、バスバー間の厚み精度を一定以上に確保することができ、樹脂被覆層による耐圧低下を抑制することができる。
上記積層バスバーユニットの製造工程において、塗装膜の塗膜工程の前に電極端子部にマスキングを施すことにより、塗膜工程において電極端子部を除く全面に亘って塗装膜を形成するようにしたが、塗膜工程でバスバー全面に亘って塗装膜を形成し、積層バスバーユニット作製後の後処理工程において電極端子部を露出させることも可能である。具体的には、積層バスバーユニットの電極端子部に被覆された樹脂被覆膜をレーザ加工によって除去する方法等が考えられる。
また、樹脂被覆層が被覆されたバスバーの適宜な位置に、塗装工程前のマスキング処理あるいは作製後のレーザ加工によって露出部を設けて該露出部にはんだ接合等によって回路基板等の外部回路の電極部を接合することにより、バスバーと外部回路とが一体化したバスバーモジュールを構成することができる。この場合。バスバーと外部回路とを個別に用意してモジュール化した場合と比較して小型化の実現が期待できる。
以上説明したように、本発明の積層バスバーユニットの製造方法は、製造工程が電着塗膜工程、加熱硬化工程及び貼り合わせ工程で完結するため、形状及び寸法等の仕様の異なる積層バスバーユニットの要求毎に必要となるのは、バスバーの打ち抜き用のプレス金型程度である。そのため、積層バスバーユニットの要求仕様に対して容易に対応できて製品立ち上げまでの時間を短くすることができ、インジェクション金型を用いた場合に比べて金型の設計及び製作費用等の初期導入費用を含む製造コストを低コストにすることができる。小ロット生産に対しても容易に対応することができる。
また、バスバーを被覆し且つバスバー同士を接着する樹脂被覆層の形成が、電着塗装プロセスによって行われるため、インジェクション成形で発生するようなウェエルドラインやショートなどの不具合は製法上発生することがなく、ボイドの発生についても十分に抑制することができる。
また、電着塗装にポリイミド、ポリアミド、エポキシ、好ましくはポリアミドイミド等の高耐熱性で高い機械強度を有する塗料を用いるため、使用時に加わる応力や熱履歴によって生じる剥離といった不具合の発生が十分に抑制され、電気的及び経時的信頼性を含む長期信頼性を確保することができる。
更に、金属平板からなる複数のバスバーを樹脂被覆層を介して多重に対面配置する際に、樹脂被覆層の形成を電着塗装及び加圧加熱処理を有する工程によって行うようにした。そのため、対面配置したバスバー間の間隔を小さくすることが可能となってバスバー間のキャパシタンスを大きくすることができ、その結果、例えばスイッチング回路の電源供給ラインに用いることによりバスバー間のキャパシタンスによる良好なデカップリング効果によってサージの抑制が可能となる。
１… 積層バスバーユニット
２… 積層バスバーユニット
３… 積層バスバーユニット
４… 積層バスバーユニット
５… 積層バスバーユニット
１０… 第１バスバー
１０ａ… 延長部
１０ｂ… 電極端子部
１０ｃ… 電極端子部
１１… 塗装膜
１２… 樹脂被覆層
２０… 第２バスバー
２０ａ… 延長部
２０ｂ… 電極端子部
２０ｃ… 電極端子部
２１… 塗装膜
２２… 樹脂被覆層
２５… 空間保持部材
３０… 第１バスバー
３０ｂ… 電極端子部
３０ｃ… 電極端子部
３１… 塗装膜
３２… 樹脂被覆層
３５… 第２バスバー
３５ｂ… 電極端子部
３５ｃ… 電極端子部
３６… 塗装膜
３７… 樹脂被覆層
４０… 第３バスバー
４０ｂ… 電極端子部
４０ｃ… 電極端子部
４１… 塗装膜
４２… 樹脂被覆層
５０… 第１バスバー
５０ｂ… 電極端子部
５０ｃ… 電極端子部
５２… 樹脂被覆層
５５… 第２バスバー
５５ｂ… 電極端子部
５５ｃ… 電極端子部
５７… 樹脂被覆層
６０… 第３バスバー
６０ｂ… 電極端子部
６０ｃ… 電極端子部
６２… 樹脂被覆層
６５… 第４バスバー
６５ｂ… 電極端子部
６５ｃ… 電極端子部
６７… 樹脂被覆層
７０… 第１金属板
７１… 第２金属板
７２… 樹脂被覆層

Claims (9)

  1. 複数のバスバーによる積層構造の積層バスバーユニットの製造方法であって、
    夫々が２個所以上に電極端子部を有する複数の金属平板状のバスバーを準備する工程と、
    前記複数のバスバーの夫々の全面に耐熱性及び絶縁性を有する電着塗料を用いた電着塗装によって塗装膜を析出させる工程と、
    前記塗装膜が形成された前記複数のバスバーのうち所定のバスバーの塗装膜に加熱処理を施して完全硬化させる工程と、
    前記塗装膜が形成された前記複数のバスバーのうち前記所定のバスバー以外のバスバーに加熱処理を施して半硬化させる工程と、
    前記完全硬化の塗装膜を有するバスバーと前記半硬化の塗装膜を有するバスバーを交互に重ね合せて加圧加熱処理を施して前記半硬化の塗装膜を完全硬化させることにより、前記複数のバスバーを完全硬化した塗装膜で接着して積層構造とする工程と、
    を有することを特徴とする積層バスバーユニットの製造方法。
  2. 前記電着塗料は、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ及びポリアミドイミドのうちのいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の積層バスバーユニットの製造方法。
  3. 前記塗装膜を析出させる工程の前に、前記複数のバスバーの夫々の電極端子部にマスキングを施す工程と、
    前記積層構造とする工程の後に、前記マスキングを除去して前記電極端子部を露出させる工程と、
    を設けることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の積層バスバーユニットの製造方法。
  4. 前記積層構造とする工程の後に、前記電極端子部を被覆する完全硬化した塗装膜を除去して該電極端子部を露出させる工程を設けることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の積層バスバーユニットの製造方法。
  5. 複数のバスバーによる積層構造の積層バスバーユニットの製造方法であって、
    夫々が２個所以上に電極端子部を有する複数の金属平板状のバスバーを準備する工程と、
    前記複数のバスバーの夫々の全面に耐熱性及び絶縁性を有する電着塗料を用いた電着塗装によって塗装膜を析出させる工程と、
    前記塗装膜が形成された前記複数のバスバーに加熱処理を施して半硬化させる工程と、
    前記半硬化の塗装膜を有するバスバー間に空間保持部材を挟んで重ね合せて加圧加熱処理を施して前記半硬化の塗装膜を完全硬化させることにより、前記複数のバスバーを完全硬化した塗装膜で接着して積層構造とする工程と、
    を有することを特徴とする積層バスバーユニットの製造方法。
  6. 前記電着塗料は、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ及びポリアミドイミドのうちのいずれかからなることを特徴とする請求項５に記載の積層バスバーユニットの製造方法。
  7. 前記空間保持部材は、ガラスビーズ又はシリカビーズ、あるいは前記電着塗料と同類のシート状部材のうちのいずれかからなることを特徴とする請求項５又は請求項６のいずれかに記載の積層バスバーユニットの製造方法。
  8. 前記塗装膜を析出させる工程の前に、前記複数のバスバーの夫々の電極端子部にマスキングを施す工程と、
    前記積層構造とする工程の後に、前記マスキングを除去して前記電極端子部を露出させる工程と、
    を設けることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の積層バスバーユニットの製造方法。
  9. 前記積層構造とする工程の後に、前記電極端子部を被覆する完全硬化した塗装膜を除去して該電極端子部を露出させる工程を設けることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の積層バスバーユニットの製造方法。
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