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技術 バスバーと導電部材との接続方法及び構造

出願人 新電元工業株式会社
発明者 大久保博
出願日 2004年9月14日 (15年9ヶ月経過) 出願番号 2004-266451
公開日 2005年5月19日 (15年1ヶ月経過) 公開番号 2005-129498
状態 拒絶査定
技術分野 はんだ付け、接着又は永久変形による接続 電気接続器の製造又は接続方法(1)
主要キーワード ハンダごて フランジング 電気抵抗性 角錐台形状 配線インピーダンス ガス溶接 パッケージ樹脂 バスバー同士
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年5月19日)のものです。
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図面 (10)

課題

バスバー導電部材との接続方法及びバスバーにおいて、バスバーと導電部材との接続が容易な方法及びバスバーを提供する。

解決手段

半導体素子20の3本のリード21a,21b,21cを、バスバー10の本体部14にリード21a,21b,21cの間隔に合わせて形成した筒状部11a,11b,11cに挿入し、挿入したままの状態で保持する。なお、筒状部11a等の半導体素子20に対する保持力は、少なくとも半導体素子20の自重支えられる程度のものとする。この状態においてリード21a,21b,21cと筒状部11a,11b,11cとを溶接する。したがって、溶接時に、クランプ等でリード21a,21b,21cと筒状部11a,11b,11cとを保持しておく必要がない。

概要

背景

バスバー(又はブスバー)は、電気回路を構成するための配線一種であり、主として配線インピーダンス下げることを目的として利用されている。ところで、バスバーと他の導電部材、例えば電子部品リードタブ端子などとの接続、あるいはバスバー同士の接続には、一般的に溶接が用いられている。

以下に、従来技術による接続方法の一例を示す。図9は、従来技術におけるバスバーと他の導電部材との接続方法を示す斜視図である。図9において、50は溶接部位、51,52はバスバーを示す。

この方法では、まずバスバー51とバスバー52とを突き合わせ、次に図示していないクランプなどを使って突き合わせた状態を保持しておく。そして、溶接部位50をレーザ溶接で溶接している(例えば、特許文献1を参照)。なお、溶接については、スポット溶接などで行う場合もある。いずれにせよ、このような接続方法は、電子部品のリードなど他の導電部材との接続にも広く応用できるという利点がある。

しかしながら、この接続方法では、接続する導電部材同士を突き合わせた状態で保持する必要があるので、作業効率が高い方法とは言い難い面がある。また、導電部材の一方又は両方が細い場合、突き合わせを正確に行わないと確実に溶接できないという問題もある。
特開平10−334957号公報

概要

バスバーと導電部材との接続方法及びバスバーにおいて、バスバーと導電部材との接続が容易な方法及びバスバーを提供する。半導体素子20の3本のリード21a,21b,21cを、バスバー10の本体部14にリード21a,21b,21cの間隔に合わせて形成した筒状部11a,11b,11cに挿入し、挿入したままの状態で保持する。なお、筒状部11a等の半導体素子20に対する保持力は、少なくとも半導体素子20の自重支えられる程度のものとする。この状態においてリード21a,21b,21cと筒状部11a,11b,11cとを溶接する。したがって、溶接時に、クランプ等でリード21a,21b,21cと筒状部11a,11b,11cとを保持しておく必要がない。

目的

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、バスバーと導電部材との接続方法及び構造において、バスバーと導電部材との接続が容易な方法及び構造を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
4件

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請求項1

バスバー導電部材との接続方法において、前記バスバーの所定部位に、バーリング加工によって筒状部を形成する第1の手順と、前記筒状部に前記導電部材を前記筒状部の基端側から挿入して保持する第2の手順と、前記筒状部と前記導電部材とを接続する第3の手順と、を有することを特徴とするバスバーと導電部材との接続方法。

請求項2

バスバーと導電部材との接続方法において、前記バスバーの所定部位に、台状凸部を形成する第1の手順と、前記台状凸部にバーリング加工によって筒状部を形成する第2の手順と、前記筒状部に前記導電部材を前記筒状部の基端側から挿入して保持する第3の手順と、前記筒状部と前記導電部材とを接続する第4の手順と、を有することを特徴とするバスバーと導電部材との接続方法。

請求項3

前記筒状部と前記導電部材とを溶接で接続することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のバスバーと導電部材との接続方法。

請求項4

前記バーリング加工は、径の異なる複数のポンチを、径の小さいポンチから順に使って前記筒状部をその先端側に延ばすことを含んでいることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のバスバーと導電部材との接続方法。

請求項5

前記バーリング加工は、前記筒状部の先端部分を絞る加工を含んでいることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のバスバーと導電部材との接続方法。

請求項6

バスバーと導電部材との接続構造において、前記バスバーは、所定位置にバーリング加工によって筒状部が形成され、前記導電部材は前記筒状部に、前記筒状部の基端側から挿入され、さらに、前記導電部材の先端部分及びその近傍と、前記筒状部の先端部分及びその近傍とを溶接で接続したことを特徴とするバスバーと導電部材との接続構造。

請求項7

前記筒状部は、前記バスバーの前記所定位置に形成されている台状凸部に形成されたことを特徴とする請求項6に記載のバスバーと導電部材との接続構造。

請求項8

前記筒状部は、その先端部分に絞り加工が施されたことを特徴とする請求項6に記載のバスバーと導電部材との接続構造。

技術分野

0001

本発明は、バスバー導電部材との接続方法及び構造に関するものである。

背景技術

0002

バスバー(又はブスバー)は、電気回路を構成するための配線一種であり、主として配線インピーダンス下げることを目的として利用されている。ところで、バスバーと他の導電部材、例えば電子部品リードタブ端子などとの接続、あるいはバスバー同士の接続には、一般的に溶接が用いられている。

0003

以下に、従来技術による接続方法の一例を示す。図9は、従来技術におけるバスバーと他の導電部材との接続方法を示す斜視図である。図9において、50は溶接部位、51,52はバスバーを示す。

0004

この方法では、まずバスバー51とバスバー52とを突き合わせ、次に図示していないクランプなどを使って突き合わせた状態を保持しておく。そして、溶接部位50をレーザ溶接で溶接している(例えば、特許文献1を参照)。なお、溶接については、スポット溶接などで行う場合もある。いずれにせよ、このような接続方法は、電子部品のリードなど他の導電部材との接続にも広く応用できるという利点がある。

0005

しかしながら、この接続方法では、接続する導電部材同士を突き合わせた状態で保持する必要があるので、作業効率が高い方法とは言い難い面がある。また、導電部材の一方又は両方が細い場合、突き合わせを正確に行わないと確実に溶接できないという問題もある。
特開平10−334957号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、バスバーと導電部材との接続方法及び構造において、バスバーと導電部材との接続が容易な方法及び構造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

0007

上記の課題を解決するための手段として、本発明は、バスバーと導電部材との接続方法において、前記バスバーの所定部位に、バーリング加工によって筒状部を形成する第1の手順と、前記筒状部に前記導電部材を前記筒状部の基端側から挿入して保持する第2の手順と、前記筒状部と前記導電部材とを接続する第3の手順と、を有することを特徴とするものである。

0008

したがって、上記手段によれば、導電部材をバスバーの筒状部に挿入ことによってアライメントが容易にでき、さらに導電部材をバスバーの筒状部に挿入した状態で保持できるので、クランプなどによって突き合わせ状態を保持する必要がない。また、導電部材が筒状部に囲まれた状態となるので、両者の接している又は極めて接近している部分の面積が大きくなり、接続の信頼性を高めることができる。

0009

また、本発明は、上記の課題を解決するための手段として、バスバーと導電部材との接続方法において、前記バスバーの所定部位に、台状凸部を形成する第1の手順と、前記台状凸部にバーリング加工によって筒状部を形成する第2の手順と、前記筒状部に前記導電部材を前記筒状部の基端側から挿入して保持する第3の手順と、前記筒状部と前記導電部材とを接続する第4の手順と、を有することを特徴とするものとした。

0010

したがって、上記手段によれば、導電部材をバスバーの筒状部に挿入ことによってアライメントが容易にでき、さらに導電部材をバスバーの筒状部に挿入した状態で保持できるので、クランプなどによって突き合わせ状態を保持する必要がない。また、導電部材が筒状部に囲まれた状態となるので、両者の接している又は極めて接近している部分の面積が大きくなり、接続の信頼性を高めることができる。さらに、筒状部が台状凸部に乗った状態で形成されているので、導電部材を高く突き出した筒状部で確実に保持することができる。

0011

なお、上記手段において、前記筒状部と前記導電部材とを溶接で接続することができる。

0012

さらに、上記手段において、前記バーリング加工は、径の異なる複数のポンチを、径の小さいポンチから順に使って前記筒状部をその先端側に延ばすことを含んだものにできる。

0013

くわえて、上記手段において、前記バーリング加工は、前記筒状部の先端部分を絞る加工を含んだものにできる。

0014

また、本発明は、上記の課題を解決するための手段として、バスバーと導電部材との接続構造において、前記バスバーは、所定位置にバーリング加工によって筒状部が形成され、前記導電部材は 前記筒状部に、前記筒状部の基端側から挿入され、さらに、前記導電部材の先端部分及びその近傍と、前記筒状部の先端部分及びその近傍とを溶接で接続したことを特徴とするとするものとした。

0015

したがって、上記手段によれば、導電部材をバスバーの筒状部に挿入ことによってアライメントが確実でき、この状態で溶接できるので、導電部材とバスバーとの電気的接続の信頼性の高い接続構造となる。

0016

また、上記手段において、前記筒状部は、前記バスバーの前記所定位置に形成されている台状凸部に形成されたものにできる。

0017

さらに、上記手段において前記筒状部は、その先端部分に絞り加工が施されたものにできる。

発明の効果

0018

本発明によれば、バスバーと導電部材との接続が容易にできるので、バスバーを用いた電子機器等の生産性や、電気的接続の信頼性を向上することができる。

発明を実施するための最良の形態

0019

本発明は、バスバーと導電部材との接続方法及び構造において、バスバーに筒状部を形成するところに特に特徴がある。

0020

以下に、この特徴を有する実施例について図面を参照しながら詳しく説明する。また、以下の説明では、バスバーの筒状部に半導体素子のリードを接続する方法について取り上げるが、本発明は、半導体素子のリードに限られるものではなく、タブ端子や別のバスバーを接続する場合など他の導電部材の接続にも好ましく適用できる。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限りにおいて種々の変形を加えることが可能である。例えば、バスバーの材質や、筒状部の高さ及び形状等に関する部分については、実施例として記載したものに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲において変更可能である。

0021

図1は、本発明の実施例1に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造の概略を示す斜視図である。図1において、10はバスバー、11a,11b,11cは筒状部、14は本体部、20は半導体素子、21a,21b,21cはリード、23はパッケージ樹脂を示す。

0022

図1は、半導体素子20の3本のリード21a,21b,21cを、バスバー10の本体部14に形成した筒状部11a,11b,11cに挿入し、挿入したままの状態で保持している状態を示す。筒状部11a,11b,11cは、バスバー10の本体部14に、リード21a,21b,21cの間隔に合わせて後述する方法で形成されている。リード21a,21b,21cは、この状態で筒状部11a,11b,11cとそれぞれ溶接される。なお、図1では、説明の都合上、バスバー10の全体が露出しているものとして描いているが、本来は筒状部11a,11b,11c及びこれらの周辺部分を除いて絶縁樹脂で覆われている。後述するように、筒状部11a,11b,11cとリード21a,21b,21cとはこの状態で接続される。

0023

バスバー10は、主として配線インピーダンスを下げるために利用されており、印刷された配線パターンよりもかなり厚く形成される。バスバー10の厚さは、電気抵抗性熱伝導性加工性を考慮して、この実施例では0.8乃至1.0mmとしている。なお、電気抵抗性または加工性において特に問題のない範囲である0.3乃至1.5mmとしても良い。また、バスバー10ーの材料については、銅材として広く利用されているタフピッチ銅の他、無酸素銅リン脱酸銅丹銅(銅・亜鉛合金)、黄銅リン青銅洋白(銅・ニッケル・亜鉛合金)、バネベリリウム銅、バネ用リン酸銅、バネ用洋白などの銅を主体とした材料を用いる。筒状部11a,11b,11cを長くする場合には、これらの中でも延展性が高いものを選択することが好ましい。

0024

さらに、配線インピーダンスが高くなく、かつ、延展性の良いものであれば銅又は銅合金以外の金属であっても良い。くわえて、バスバー10には、リードなどの導電部材との接続性耐蝕性などを向上するためにスズでメッキを施すことが望ましい。基体部25などの材質は、配線インピーダンスが高くなく、かつ、加工性の良いものであれば銅又は銅合金以外の金属であっても良い。また、メッキは、ニッケルなど他の金属によるメッキであっても良い。さらに、メッキを施す部分については、例えば、筒状部11a,11b,11cを形成する領域だけに限定するなど、バスバーの一部であっても良い。

0025

筒状部11a,11b,11cは、板状で平坦な本体部14にバーリング加工を施すことによって形成している。これらの長さは、半導体素子20の保持を確実に行うために、本体部14の厚さと同等又はそれ以上にすることが好ましい。また、この実施例におけるバーリング加工は、筒状部11a,11b,11cの内径よりも細いポンチで下孔を開け、次にこの径に相当するポンチでストレッチフランジングすることによって行う。なお、筒状部11a,11b,11cの内径、長さ又は形状は、それぞれに対応するリードの直径又は形状に応じて別々のものにしても良い。

0026

図2は、バスバーと半導体素子のリードとの接続部分を示す図であり、(a)は接続部分の斜視図、(b)は接続部分の断面図である。図2において、12aは先端部分、13aは基端部分、22aは先端部分を示し、その他の符号は図1と同じものを示す。なお、図2では、作図の便宜上、図1に記載したバスバーの筒状部を1つだけ記載しているが、リードの保持や、リードとの溶接による接続方法については記載していないものについても同様に適用する。

0027

図2(a)に示すように、筒状部11aには、リード21aが矢印Aの向きに挿入される。筒状部11aの内径は、リード21aの直径とほぼ等しいものにしている。このようにすれば、筒状部11aとリード21aとが確実に接し、リード21aをその途中の部位で保持できる。すなわち、リード21aを筒状部11aに挿入したときに、パッケージ樹脂23とバスバーの本体部14が接した状態になることがない。勿論、クランプなどを使用して外部から保持する必要はない。なお、筒状部11a等の半導体素子20に対する保持力は、少なくとも半導体素子20の自重支えられる程度のものとする。

0028

なお、筒状部11aの形状は、リード21aを挿入して保持できれば、円錐台形状や角錐台形状など筒状の形状であればいずれでも良いが、リード21aとの接触面積を増やして、半導体素子20を確実に保持できるように、図2(a)及び(b)に示すように円筒形状に形成することが好ましい。

0029

図3は、バスバーとリードとの溶接状態を示す斜視図である。図3において、15は溶接部分を示し、その他の符号は図2と同じものを示す。

0030

筒状部11aとリード21aとは、溶接又はハンダ付けで接続する。なお、リード21aの先端部分22aは、筒状部11aとの接続の前に、筒状部11aよりわずかに長い程度に切り揃えておくことが望ましい。また、筒状部11aとリード21aとの電気的接続性を十分に確保するためには、図3に示すように、これらをレーザー溶接(Co2、YAGなど)、小型のガス溶接アーク溶接などの溶接で接続することが望ましい。

0031

なお、TIG溶接は、溶接部分の仕上がりが綺麗であるが、バスバー及びリードのどちらか一方にアースをとる必要があるので、電流による破損の可能性がほとんどないもの、例えばコンデンサコイルなど、フィルタ回路インサート成形構造に適している。レーザ溶接は、溶接部分の仕上がりがTIG溶接のように綺麗にならないが、非接触溶接で直接電流が流れないので、電流による破損が懸念されるもの、例えばMOSFETなどの半導体素子に対する溶接に適している。したがって、溶接方法は、被溶接材に応じて選択することが極めて望ましい。

0032

また、これらを接続するときには、筒状部11aの先端部12aを上に向け、筒状部11aの上方から溶接等を行うと、ハンダごて溶接トーチなどの動き阻害する物がないので簡単に接続することができる。また、この向きで溶接すると、筒状部11aとリード21aとの先端付近が溶接部分15に示すように溶接される。筒状部11aとリード21aとの先端付近は、これらが互いに接触している所であるので、溶接の信頼性を高めることもできる。

0033

図4は、本発明の実施例2に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造を示す斜視図である。図4において、16は絞り部分を示し、その他の符号は図2と同じものを示す。

0034

図4の筒状部11aは、筒状部11aとリード21aとを接続する前に、先端部分12aの近傍に絞り加工を施して絞り部分16を形成したものである。なお、絞り部分16の内径は、リード21aの直径とほぼ同じものとする。このようにすれば、筒状部11aが円錐台形状であり、リード21aとの接触面積を広げることが困難な場合でも、絞り部分16でリード21aを保持することが可能になる、

0035

図5は、本発明の実施例3に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造を示す斜視図である。図4において用いた符号は、図2及び図4と同じものを示す。

0036

図5は、図4と同様の構成において筒状部11aをさらに長くしたものを示している。筒状部11aの長さをさらに延ばすとバーリング加工が複雑になるが、筒状部11aが円筒形状に近くなってリード21aの保持が容易になるという利点がある。なお、筒状部11aを長く延ばすためには、太さが異なる3種類又はそれ以上の種類のポンチを細いものから順番に使ってストレッチフランジングを繰り返し行う必要がある。

0037

図6は、本発明の実施例4に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造を示す斜視図である。図6において用いた符号は、図2及び図4と同じものを示す。

0038

図6では、図5と同様の構成において筒状部11aを角錐台形状にしたものである。例えば、リード21aの長手方向に直交する断面が四角形である場合、又は図示しないタブ端子などを接続する場合には、角錐台形状の筒状部11aを利用すると両者の接触面積を確保することが容易になる。

0039

図7は、本発明の実施例5に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造を示す斜視図であり、(a)は筒状部の構成を示し、(b)は台状凸部の形成状態を示す。図6において、17は台状凸部、18は中央部を示し、その他の符号は図2及び図4と同じものを示す。

0040

この実施例では、図7(a)に示すように、筒状部11aの基端部分13aに台状凸部17を形成している。つまり、図7(b)に示すように、まずバスバー10に台状凸部17を形成し、次に台状凸部17の中央部18にバーリング加工を施して筒状部11aを形成している。したがって、この実施例の筒状部11aの長さは図5の筒状部11aよりも短いが、バスバー10の本体部14から筒状部11aの先端部12aまでの長さは図5の筒状部11aと同じになっている。また、台状凸部17の形成は、バスバー10にプレス加工を施しすことによって行う。

0041

この実施例は、筒状部11aを図5程度に長くすると、筒状部11aの強度が不足してしまう場合などに特に好適なものである。なお、図7(b)では台状凸部17を円盤状ものとしているが、例えば長円形状など他の形状にすることも可能である。さらに、台状凸部17を帯状に長く形成した場合、1つの台状凸部17に筒状部11a,11b,11cを形成することも可能である。

0042

図8は、本発明の実施例6に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造を示す斜視図である。図4において用いた符号は、図2と同じものを示す。

0043

図8では、バスバー10の本体部14に下孔を開けただけの状態、つまり、バーリング加工時に1回だけポンチを使用した状態を示している。また、筒状部11aの先端部分12aには特に加工を施していないので、やや荒れた状態となっている。

0044

この実施例は、例えばバスバー10に接続する素子が軽い場合やリードが特に細い場合など、筒状部11aを長くする必要がない場合に特に好適なものである。

図面の簡単な説明

0045

本発明の実施例1に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造の概略を示す斜視図である。
バスバーと半導体素子のリードとの接続部分を示す図であり、(a)は接続部分の斜視図、(b)は接続部分の断面図である。
バスバーとリードとの溶接状態を示す斜視図である。
本発明の実施例2に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造を示す斜視図である。
本発明の実施例3に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造を示す斜視図である。
本発明の実施例4に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造を示す斜視図である。
本発明の実施例5に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造を示す斜視図であり、(a)は筒状部の構成を示し、(b)は台状凸部の形成状態を示す。
本発明の実施例6に係るバスバーと半導体素子のリードとの接続構造を示す斜視図である。
従来技術におけるバスバーと他の導電部材との接続方法を示す斜視図である。

符号の説明

0046

10バスバー
11a 筒状部
11b 筒状部
11c 筒状部
12a 先端部分
13a基端部分
14 本体部
15溶接部分
16絞り部分
17台状凸部
18 中央部
20半導体素子
21aリード
21b リード
21c リード
22a 先端部分
23パッケージ樹脂
50溶接部位
51 バスバー
52 バスバー

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