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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsbaugruppe.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Konventionell sind Schaltungsbaugruppen bekannt, bei denen eine Platte, die Leiterpfade aufweist, die auf einer isolierenden Platine ausgebildet sind, wobei an die Platte Sammelschienen geklebt sind, auf einem Wärmeableitelement platziert ist. Bei einer in Patentdokument 1 offenbarten Schaltungsbaugruppe ist ein Schaltungselement, das durch Verkleben von mehreren Sammelschienen mit einer Steuerleiterplatte und Montieren elektronischer Komponenten auf derselben ausgebildet ist, auf einem Wärmeableitelement angeklebt.
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VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument Nr. 1: JP 2005-151617A
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
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Steuerleiterplatten oder Steuerplatinen wie die in Patentdokument 1 offenbarte sind im Allgemeinen derart ausgebildet, dass sie eine geringe Dicke aufweisen. Deshalb weist ein Schaltungselement, bei dem Sammelschienen mit einer solchen Steuerleiterplatte verklebt sind, eine geringere Steifigkeit auf und ist für Verformung anfällig, und es bestehen Probleme dahingehend, dass die Handhabung nicht einfach ist und sich wegen der Verformung des Schaltungselements ein Zwischenraum zwischen dem Schaltungselement und dem Wärmeableitelement ausbildet, der eine Verschlechterung der Wärmeableiteigenschaften verursacht. Weiterhin wird in Patentdokument 1 während des Befestigens des Schaltungselements auf der Wärmeableitplatte das Schaltungselement gegen das Wärmeableitelement gedrückt. Es besteht ein Problem darin, dass, wenn das Schaltungselement gegen das Wärmeableitelement gedrückt wird und der auf das Klebemittel über das Schaltungselement ausgeübte Druck ungleichmäßig ist, das Haftvermögen des Klebemittels positionsabhängig ungenügend ist, was zu einer Abnahme der Wärmeableiteigenschaften führt.
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Die vorliegende Erfindung entstand angesichts der vorgenannten Umstände, und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsbaugruppe bereitzustellen, welche es ermöglicht, einer Abnahme der Wärmeableiteigenschaften entgegenzuwirken, und dabei die Handhabung einer Leiterplatte vereinfacht.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
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Eine Schaltungsbaugruppe der vorliegenden Erfindung weist auf: eine Leiterplatte mit einer Isolatorplatte, bei welcher ein Leiterpfad auf einer isolierenden Platine ausgebildet ist, und mehreren Sammelschienen, die an eine Seite der Isolatorplatte geklebt sind; eine isolierende Schicht, die auf die mehreren Sammelschienen gedruckt ist, um benachbarte der mehreren Sammelschienen aneinander zu koppeln; ein Wärmeableitelement, auf dem die isolierende Schicht platziert ist und das dazu eingerichtet ist, von der isolierenden Schicht zugeführte Wärme abzuleiten und ein Fixierelement, das dazu eingerichtet ist, die Leiterplatte und das Wärmeableitelement in einem Zustand aneinander zu fixieren, in dem die isolierende Schicht zwischen dem Wärmeableitelement und den mehreren Sammelschienen vorgesehen ist.
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Ein Verfahren zum Herstellen einer Schaltungsbaugruppe der vorliegenden Erfindung umfasst folgende Schritte: Ausbilden einer Leiterplatte durch Kleben mehrerer Sammelschienen an eine Isolatorplatte, bei welcher ein Leiterpfad auf einer isolierenden Platine ausgebildet ist; Drucken einer isolierenden Schicht auf die mehreren Sammelschienen, um benachbarte der mehreren Sammelschienen aneinander zu koppeln; Platzieren der isolierenden Schicht auf einem Wärmeableitelement; und Fixieren der Leiterplatte und des Wärmeableitelements aneinander mit einem Fixierelement in einem Zustand, in dem die isolierende Schicht zwischen dem Wärmeableitelement und den mehreren Sammelschienen vorgesehen ist.
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Mit der vorliegenden Ausgestaltung wird die isolierende Schicht auf die mehreren Sammelschienen gedruckt, um einander benachbarte der mehreren Sammelschienen der Leiterplatte miteinander zu koppeln. Damit wird die Steifigkeit der Leiterplatte vergrößert, so dass ihre Handhabung vereinfacht werden kann. Auch wird es kaum zum Ausbilden eines Zwischenraums zwischen der Leiterplatte und dem Wärmeableitelement aufgrund einer Verformung der Leiterplatte kommen, so dass einer Abnahme der Wärmeableiteigenschaften entgegengewirkt werden kann. Weil außerdem die Steifigkeit der Leiterplatte durch die isolierende Schicht vergrößert wird, wird eine Verformung der Leiterplatte kaum vorkommen, so dass es einfach ist, die Leiterplatte in engen Kontakt mit dem Wärmeableitelement zu bringen. Demgemäß können die Leiterplatte und das Wärmeableitelement auch, wenn kein Klebemittel verwendet wird, mittels des Fixierelements aneinander fixiert werden, und deshalb kann, anders als in einem Fall, in dem das Verkleben mithilfe eines Klebemittels erfolgt, einer Abnahme der Wärmeableiteigenschaften, die auftritt, wenn das Haftvermögen positionsabhängig unzureichend ist, entgegengewirkt werden. Deshalb ist es möglich, eine Abnahme der Wärmeableiteigenschaften gering zu halten und gleichzeitig die Handhabung der Leiterplatte zu vereinfachen.
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Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgeführt.
- • Die isolierende Schicht kann einen Füllabschnitt aufweisen, mit dem ein Zwischenraum zwischen den mehreren Sammelschienen gefüllt ist.
Mit dieser Ausgestaltung kann die Steifigkeit der Leiterplatte noch weiter vergrößert werden, weil der Füllabschnitt zwischen den mehreren Sammelschienen angeordnet ist.
- • Eine elektronische Komponente kann auf der Leiterplatte montiert werden, und der Füllabschnitt kann in der Nähe der elektronischen Komponente angeordnet werden.
Mit dieser Ausgestaltung kann die Wärmeleitfähigkeit von den Sammelschienen zur isolierenden Schicht durch den Füllabschnitt vergrößert werden.
- • Elektronische Komponenten, die aus mehreren Komponenten mit niedriger Wärmeentwicklung und mehreren Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung gebildet sind, welche mehr Wärme erzeugen als die mehreren Komponenten mit niedriger Wärmeentwicklung, können auf der Leiterplatte montiert sein, und eine wärmeisolierende Rille kann in der Leiterplatte an einer Position zwischen den mehreren Komponenten mit niedriger Wärmeentwicklung und den mehreren Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung ausgebildet sein, wobei die wärmeisolierende Rille durch die Leiterplatte und die isolierende Schicht hindurch verläuft.
Mit dieser Ausgestaltung kann mittels der wärmeisolierenden Rille einer Wärmeübertragung von den Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung über die Leiterplatte und die isolierende Schicht zur Seite mit den Komponenten mit niedriger Wärmeentwicklung entgegengewirkt werden.
- • In dem Wärmeableitelement kann eine wärmeisolierende Vertiefung ausgebildet sein, die mit der wärmeisolierenden Rille durchgängig ist.
Mit dieser Ausgestaltung kann mittels der wärmeisolierenden Vertiefung einer Wärmeübertragung von den Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung über das Wärmeableitelement zur Seite mit den Komponenten mit niedriger Wärmeentwicklung entgegengewirkt werden.
- • In einem Bereich zwischen der isolierenden Schicht und dem Wärmeableitelement, über dem mindestens eine der mehreren Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung angeordnet ist, kann eine Wärmeleitpaste aufgebracht sein.
Mit dieser Ausgestaltung kann mittels der Wärmeleitpaste das Wärmeleitvermögen zwischen der isolierenden Schicht und dem Wärmeableitelement vergrößert werden, so dass die Wärme der Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung effizient zum Wärmeableitelement geleitet werden kann.
- • Das Fixierelement kann eine Schraube sein.
Durch Versehen der Leiterplatte mit der isolierenden Schicht wird eine Verformung der Leiterplatte, wie etwa Verzug und Welligkeit, unwahrscheinlich, und es wird einfach, die Leiterplatte in engen Kontakt mit dem Wärmeableitelement zu bringen. Infolgedessen ist es möglich, die Leiterplatte und das Wärmeableitelement aneinander zu fixieren und gleichzeitig die Wärmeableiteigenschaften einfach durch Festziehen der Schraube zu vergrößern.
- • Ein elektrischer Verteiler umfasst die Schaltungsbaugruppe und ein Gehäuse, in dem die Schaltungsbaugruppe untergebracht ist.
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EFFEKT DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Abnahme der Wärmeableiteigenschaften gering zu halten und gleichzeitig die Handhabung einer Leiterplatte zu vereinfachen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen elektrischen Verteiler einer Ausführungsform veranschaulicht.
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2 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Leiterplatte veranschaulicht.
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3 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem eine isolierende Schicht auf eine Leiterplatte gedruckt ist, die auf einer Schablone platziert ist.
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4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche die Leiterplatte veranschaulicht, auf der die isolierende Schicht ausgebildet ist.
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5 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Schaltungseinheit veranschaulicht, an der elektronische Komponenten montiert sind.
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6 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Schaltungseinheit auf einem Wärmeableitelement platziert ist, auf das eine Wärmeleitpaste aufgetragen ist.
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7 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Schaltungsbaugruppe veranschaulicht.
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8 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen elektrischen Verteiler einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Anhand von 1 bis 7 wird nachstehend eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Ein elektrischer Verteiler 10 ist zum Beispiel auf einem Stromversorgungsweg zwischen einer Stromquelle, wie einer Batterie eines Fahrzeugs, und Lasten, die von fahrzeugeigenen Vorrichtungen wie einer Lampe und einem Scheibenwischer sowie einem Fahrmotor gebildet sind, angeordnet und kann beispielsweise als Gleichstromwandler, Wechselrichter oder dergleichen benutzt werden. Eine Richtung nach oben bzw. unten in der nachstehenden Beschreibung basiert auf den Richtungen in 1.
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Elektrischer Verteiler 10
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Wie in 1 veranschaulicht, weist der elektrische Verteiler 10 eine Schaltungsbaugruppe 20 und ein Schirmgehäuse 11 (ein Beispiel für ein „Gehäuse“), das die Schaltungsbaugruppe 20 abdeckt. Das Schirmgehäuse 11 ist kastenförmig und wird durch Lochen und Biegen, oder Gießen, einer Metallplatte ausgebildet, die aus Aluminium oder dergleichen hergestellt ist.
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Schaltungsbaugruppe 20
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Die Schaltungsbaugruppe 20 umfasst eine Leiterplatte 24, auf der mehrere elektronische Komponenten 21A und 21B montiert sind, eine isolierende Schicht 31, die auf eine Unterseitenfläche (eine Seite) der Leiterplatte 24 gedruckt ist, ein Wärmeableitelement 34, auf dem die isolierende Schicht 31 platziert ist, und Fixierelemente 40, die die Leiterplatte 24 und das Wärmeableitelement 34 aneinander fixieren und aus Schrauben gebildet sind.
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Die mehreren elektronischen Komponenten 21A und 21B umfassen eine Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung und eine Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung, die weniger Wärme entwickelt als die Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung. Die Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung ist zum Beispiel durch ein Schaltelement (Feldeffekttransistor bzw. FET oder dergleichen), einen Widerstand, eine Spule oder dergleichen ausgebildet. Die Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung ist zum Beispiel durch einen Kondensator (Aluminium-Elektrolyt-Kondensator oder dergleichen) gebildet. Jede der elektronischen Komponenten 21A und 21B weist einen Hauptteil 22 und mehrere Kontaktbeine 23 auf, die aus dem Hauptteil 22 herausgeführt sind.
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Leiterplatte 24
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Die Leiterplatte 24 weist zum Beispiel eine rechteckige Form auf und ist ausgestaltet, indem eine Isolatorplatte 25 und eine Sammelschienenplatte 27 unter Verwendung eines Klebeelements (z. B. ein Selbstklebeband, eine Klebefolie, ein Klebstoff oder Klebemittel) miteinander verklebt sind. Bei der Isolatorplatte 25 sind aus Kupferfolie hergestellte Leiterpfade (nicht dargestellt) mittels Schaltungsdruck auf einer isolierenden Platine ausgebildet, die aus einem isolierenden Material hergestellt ist und eine geringe Dicke aufweist. Wegen der geringen Dicke der Isolatorplatte 25 ist der Niveauunterschied zwischen der Oberseitenfläche der Isolatorplatte 25 und der Oberseitenfläche der Sammelschienen 27A bis 27D gering, und deshalb wird während des Lötens der Kontakte der elektronischen Komponenten an die Leiterpfade der Isolatorplatte 25 und die Sammelschienen 27A bis 27D der Anschlussvorgang auf vorteilhafte Weise vereinfacht. Da allerdings andererseits die Isolatorplatte 25 dünn und für Verformung anfällig ist, ist die Steifigkeit der Leiterplatte 24 gering.
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Die Isolatorplatte 25 weist Einführlöcher 25A auf, in welche die elektronischen Komponenten 21A und 21B und ein Kontakt 27F der Sammelschienenplatte 27 eingeführt sind, sowie mehrere kreisförmige Durchgangslöcher 26, in die Schaftabschnitte der Fixierelemente 40 eingeführt sind, wobei die Einführlöcher 25A und die Durchgangslöcher 26 durch die Isolatorplatte 25 hindurch verlaufen. Die mehreren Durchgangslöcher 26 sind zum Beispiel an Positionen (z. B. vier Eckpositionen) ausgebildet, die nahe an peripheren Randabschnitten der Leiterplatte 24 (auf einer äußeren Seite der elektronischen Komponenten 21A und 21B) sind; allerdings sind die Positionen, an denen die Durchgangslöcher 26 ausgebildet sind, nicht auf diese Positionen beschränkt, und die Durchgangslöcher 26 können auch an anderen Positionen ausgebildet und mit den Fixierelementen 40 fixiert sein.
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Die Sammelschienenplatte 27 ist durch die mehreren plattenförmigen Sammelschienen 27A bis 27D gebildet, die in derselben Ebene angeordnet und zueinander beabstandet sind. Die mehreren Sammelschienen 27A bis 27D werden durch Ausstanzen eines Metallblechmaterials aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder dergleichen in Übereinstimmung mit der Form der Leiterpfade ausgebildet. Die Sammelschienen 27A und 27D weisen mehrere kreisförmige Durchgangslöcher 30 auf, in welche die Schaftabschnitte der Fixierelemente 40 eingeführt sind, wobei die Durchgangslöcher 30 an Positionen, die mit den jeweiligen Durchgangslöchern 26 der Isolatorplatte 25 durchgängig sind, durch die Sammelschienen 27A und 27D hindurch verlaufen. Ein Endabschnitt der Sammelschiene 27D ist rechtwinklig nach oben gebogen und bildet den Kontakt 27F, der mit der äußeren Umgebung verbindbar ist.
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Der Kontakt 27F wird in einem Verbindergehäuse 45 gehalten, das aus einem Kunststoff hergestellt ist, so dass ein Verbinder ausgebildet wird, der an ein Verbindergegenstück angeschlossen werden kann, das nicht dargestellt ist. Das Verbindergehäuse 45 weist einen Kappenabschnitt 46 auf, der sich in einer rechteckigen Röhrenform öffnet, und eine Innenwand 47, welche die innere Seite des Kappenabschnitts 46 verschließt. Die Innenwand 47 weist ein Kontakteinführloch 47A auf, in das der Kontakt 27F eingeführt ist, wobei das Kontakteinführloch 47A durch die Innenwand 47 hindurch verläuft. Eine vordere Endseite des Kappenabschnitts 46 ist von einer Öffnung 11A, die im Schirmgehäuse 11 ausgebildet ist, durch welche sie hindurch verläuft, zur Außenseite geführt.
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Unter den Zwischenräumen zwischen den mehreren Sammelschienen 27A bis 27D bildet der Zwischenraum an einer Position unter den (in der Nähe der) Kontaktbeinen 23, wobei die Position in der Region der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung enthalten ist, eine füllende Rille 28, die mit dem Kunststoff der isolierenden Schicht 31 gefüllt ist. Es sei angemerkt, dass die Position der füllenden Rille 28 nicht auf die Position unter den Kontaktbeinen 23 beschränkt ist, und es auch möglich ist, die füllende Rille 28 zum Beispiel an einer Position unter dem Hauptteil 22 oder an einer anderen Position als den Positionen unter dem Hauptteil 22 und den Kontaktbeinen 23 auszubilden, zu der die Wärme von der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung leicht geleitet wird.
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In der Isolatorplatte 25 bzw. der Sammelschienenplatte 27 sind wärmeisolierende Rillen 29A und 29B ausgebildet, die durch diese hindurch verlaufen, und zwar an einer Position zwischen der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung und der Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung. Die wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B erstrecken sich über eine bestimmte Länge in einer Richtung, die orthogonal zu einer Richtung ist, welche die Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung und die Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung verbindet. Für die Längen und die Breiten der wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B sind Abmessungen gewählt, die es möglich machen, eine Wärmeübertragung von der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung zur Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung gering zu halten. In der vorliegenden Ausführungsform zum Beispiel sind die Längen der wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B so gewählt, dass sie größer sind als die Länge einer seitlichen Fläche des Hauptteils 22 in einer Richtung an den wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B entlang, so dass einer Wärmeübertragung von der gesamten seitlichen Fläche des Hauptteils 22 entgegengewirkt werden kann. In Bezug auf die elektronische Komponente 21A sind die Kontaktbeine 23 mit den Leiterpfaden der Isolatorplatte 25 verlötet, und ein Kontakt (nicht dargestellt) an einer Unterseitenfläche des Hauptteils 22 dieser elektronischen Komponente 21A ist mit einer Oberseitenfläche der Sammelschiene 27C verlötet.
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Isolierende Schicht 31
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Die isolierende Schicht 31 ist auf einer rückwärtigen Fläche der Sammelschienen 27A bis 27D ausgebildet, und ihr Material und ihre Dicke sind derart beschaffen, dass die isolierende Schicht 31 eine Festigkeit aufweist, die es ermöglicht, Verformungen der Leiterplatte 24 wie Verzug und Welligkeit entgegenzuwirken. In der vorliegenden Ausführungsform wird die isolierende Schicht 31 durch Aushärten eines wärmehärtbaren Kunststoffs in viskoser Form (Pastenform) ausgebildet, der nach Bedarf auf beliebige Abschnitte gedruckt werden kann, und sie wird derart gedruckt, dass sie eine gleichbleibende Dicke über die gesamte rückwärtige Fläche der Sammelschienen 27A bis 27D aufweist. Die isolierende Schicht 31 ist in engem Kontakt mit der rückwärtigen Fläche der mehreren Sammelschienen 27A bis 27D und koppelt auf der rückwärtigen Flächenseite der mehreren Sammelschienen 27A bis 27D benachbarte der Sammelschienen 27A bis 27D aneinander. Weiterhin ist die füllende Rille 28, die den Zwischenraum zwischen den Sammelschienen 27C und 27D darstellt, mit der isolierenden Schicht 31 gefüllt. Die isolierende Schicht 31, die in der füllenden Rille 28 angeordnet ist, dient als Füllabschnitt 32 und ist in der Nähe der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung positioniert.
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Die isolierende Schicht 31 weist eine wärmeisolierende Rille 31A an einer Position zwischen der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung und der Komponente 21B mit niedriger Wärmeentwicklung auf, wobei die wärmeisolierende Rille 31A durch die isolierende Schicht 31 hindurch verläuft. Die wärmeisolierende Rille 31A ist an einer Position ausgebildet, die unter und durchgängig mit den wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B ist. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die wärmeisolierenden Rillen 29A, 29B und 31A dieselbe Länge in der Richtung auf, die orthogonal zu der Richtung ist, welche die Komponente mit niedriger Wärmeentwicklung 21B und die Komponente mit hoher Wärmeentwicklung 21A verbindet; allerdings können die wärmeisolierenden Rillen 29A, 29B und 31A unterschiedliche Längen aufweisen. Die isolierende Schicht 31 weist mehrere Durchgangslöcher 33 auf, in welche die Schaftabschnitte der Fixierelemente 40 eingeführt sind, wobei die Durchgangslöcher 33 an Positionen ausgebildet sind, die unter und durchgängig mit den entsprechenden Durchgangslöchern 26 und 30 sind.
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Für die isolierende Schicht 31 wird ein Klebemittel mit hoher Wärmeleitfähigkeit und isolierenden Eigenschaften verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein wärmehärtbarer Kunststoff verwendet. Zum Beispiel ist es möglich, einen Epoxidkleber zu verwenden. Es sei angemerkt, dass die isolierende Schicht nicht auf wärmehärtbare Kunststoffe beschränkt ist und verschiedene Kunststoffe verwendet werden können. Zum Beispiel können auch ein Kunststoff, der bei einer normalen Temperatur härtet, und ein thermoplastischer Kunststoff verwendet werden.
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Wärmeableitelement 34
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Das Wärmeableitelement 34 ist aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt, wie etwa Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, wird durch Aluminiumspritzguss oder dergleichen gebildet, und weist eine flache Oberseitenfläche und mehrere Wärmeableitrippen 35 auf, die wie Zinken eines Kamms auf einer unteren Flächenseite aneinandergereiht sind. Eine wärmeisolierende Vertiefung 37 ist auf der Oberseitenfläche des Wärmeableitelements 34 ausgebildet. Die wärmeisolierende Vertiefung 37 ist an einer Position ausgebildet, die unter und durchgängig mit den wärmeisolierenden Rillen 29A, 29B und 31A ist, und Wärmeisolation wird durch Luft innerhalb eines wärmeisolierenden Raums erreicht, der durch die wärmeisolierenden Rillen 29A, 29B und 31A und die wärmeisolierende Vertiefung 37 ausgebildet ist. Das Wärmeableitelement 34 weist mehrere Gewindelöcher 38 zum Befestigen der Leiterplatte 24 mit Schrauben auf. Die Gewindelöcher 38 ermöglichen die Befestigung mit Schrauben durch jedes Gewindeloch 38, das zum Außenumfang des Schaftabschnitts eines entsprechenden der Fixierelemente 40 passt, und jedes Gewindeloch 38 ist an einer Position ausgebildet, die durchgängig mit den entsprechenden Durchgangslöchern 26, 30 und 33 ist.
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Nachstehend wird ein Verfahren zum Herstellen der Schaltungsbaugruppe 20 beschrieben.
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Schritt zum Ausbilden der Platte
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Die Sammelschienen 27A bis 27D werden durch Ausstanzen eines Metallplattenmaterials ausgebildet. Dann wird der Kontakt 27F der Sammelschiene 27D gebogen, und die mehreren Sammelschienen 27A bis 27D werden unter Verwendung eines Klebeelements mit der Isolatorplatte 25 verklebt, um die Leiterplatte 24 (2) auszubilden.
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Schritt zum Ausbilden der isolierenden Schicht
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Als Nächstes wird, wie in 3 dargestellt, die Leiterplatte 24 umgedreht und an einer vorbestimmten Position auf einer Schablone 50 platziert, ein wärmehärtbarer Kunststoff in Pastenform wird auf Regionen der rückwärtigen Fläche (Oberseitenfläche in 3) der Sammelschienen 27A bis 27D gedruckt, wobei die wärmeisolierenden Rillen 29A und 29B ausgenommen werden, und dann erhitzt und mit einer Pressmaschine oder dergleichen gepresst, um die isolierende Schicht 31 auszuhärten. Es sei angemerkt, dass Vorsprünge und Vertiefungen, die zu den Vorsprüngen und Vertiefungen der Leiterplatte 24 passen, in einer Oberseitenfläche der Schablone 50 ausgebildet sind, um ein Austreten beim Aufbringen des Kunststoffs zu verhindern. Die Schablone 50 weist einen Vorsprungabschnitt 51 auf, der in einen Zwischenraum G zwischen den Sammelschienen 27A und 27B, bei dem es sich nicht um die füllende Rille 28 oder die wärmeisolierende Rille 31A handelt, einzuführen ist.
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Nachdem der wärmehärtbare Kunststoff ausgehärtet ist, wodurch die isolierende Schicht 31 ausgebildet wird, wird die Schablone entfernt und so ein Schaltungselement ausgebildet, in das die Leiterplatte 24 und die isolierende Schicht 31 integriert sind (4). In diesem Zustand werden benachbarte der Sammelschienen 27A bis 27D durch die isolierende Schicht 31 auf der rückwärtigen Flächenseite der Sammelschienen 27A bis 27D miteinander verbunden, und die Steifigkeit der Leiterplatte 24 wird durch die isolierende Schicht 31 erhöht.
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Schritt zur Montage der Komponenten
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Als Nächstes erfolgt Aufschmelzlöten, wobei z. B. eine Lötpaste zwischen den Leiterpfaden der Leiterplatte 24 und den Kontaktbeinen 23 der elektronischen Komponenten 21A und 21B aufgebracht wird und dann einen Reflow-Ofen durchläuft. Als Ergebnis wird eine Schaltungseinheit 42, bei welcher die elektronischen Komponenten 21A und 21B auf der Leiterplatte 24 montiert sind (5), ausgebildet.
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Schritt zum Anbringen des Wärmeableitelements
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Als Nächstes wird eine Wärmeleitpaste 39 auf einen Abschnitt der Oberseitenfläche des Wärmeableitelements 34 aufgebracht, der die Region der Komponente 21A mit hoher Wärmeentwicklung enthält, und die Schaltungseinheit 42 wird auf der Oberseitenfläche des Wärmeableitelements 34 (6) platziert. Dann werden die Fixierelemente 40 in die Durchgangslöcher 26, 30 und 33 der Leiterplatte 24 und der isolierenden Schicht 31 eingeführt und in die Gewindelöcher 38 des Wärmeableitelementes 34 geschraubt. Infolgedessen wird die isolierende Schicht 31 zwischen dem Wärmeableitelement 34 und den Sammelschienen 27A bis 27D vorgesehen und so die Schaltungsbaugruppe 20 ausgebildet (7).
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Das Schirmgehäuse 11 wird über die Oberflächenseite der Schaltungsbaugruppe 20 gesetzt, und das Schirmgehäuse 11 wird mit Schrauben, die nicht dargestellt sind, am Wärmeableitelement 34 befestigt. So wird der elektrische Verteiler 10 (1) ausgebildet. Der elektrische Verteiler 10 ist auf einem Pfad von einer Stromquelle eines Fahrzeugs zu einer Last angeordnet.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden folgende Effekte erzielt.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die isolierende Schicht 31 auf die mehreren Sammelschienen 27A bis 27D gedruckt, um benachbarte der mehreren Sammelschienen 27A bis 27D aneinander zu koppeln. So wird die Steifigkeit der Leiterplatte 24 erhöht, so dass die Handhabung der Leiterplatte 24 vereinfacht werden kann. Auch wird eine Verformung der Leiterplatte 24, wie etwa Verzug und Welligkeit, unwahrscheinlich, und die Bildung eines Zwischenraums zwischen der Leiterplatte 24 und dem Wärmeableitelement 34 wird unwahrscheinlich, so dass einer Abnahme der Wärmeableiteigenschaften entgegengewirkt werden kann. Weil außerdem die Steifigkeit der Leiterplatte 24 durch die isolierende Schicht 31 vergrößert wird, wird eine Verformung, wie etwa Verzug und Welligkeit, der Leiterplatte 24 kaum vorkommen, so dass es einfach ist, die Leiterplatte 25 in engen Kontakt mit dem Wärmeableitelement 34 zu bringen. Entsprechend können, wie in der vorliegenden Ausführungsform, selbst wenn die Leiterplatte 24 und das Wärmeableitelement 34 nicht mit einem Klebemittel miteinander verklebt sind, die Leiterplatte 24 und das Wärmeableitelement 34 mit den Fixierelementen 40 aneinander fixiert werden, so dass einer Abnahme der Wärmeableiteigenschaften, die vorkommt, wenn das Haftvermögen des Klebemittels positionsabhängig unzureichend ist, entgegengewirkt werden kann. Deshalb ist es möglich, einer Abnahme der Wärmeableiteigenschaften entgegenzuwirken und gleichzeitig die Handhabung der Leiterplatte 24 zu vereinfachen.
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Weiterhin weist die isolierende Schicht 31 den Füllabschnitt 32 auf, mit dem die füllende Rille 28 (Zwischenraum) zwischen den mehreren Sammelschienen 27C und 27D gefüllt ist.
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Mit dieser Ausgestaltung kann die Steifigkeit der Leiterplatte 24 noch weiter vergrößert werden, weil die füllende Rille 28 zwischen den Sammelschienen 27A bis 27D mit dem Füllabschnitt 32 gefüllt ist.
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Weiterhin werden die elektronischen Komponenten 21A und 21B auf der Leiterplatte 24 montiert, und der Füllabschnitt 32 wird in der Nähe der elektronischen Komponenten 21A und 21B angeordnet.
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Mit dieser Ausgestaltung kann das Wärmeleitvermögen von den elektronischen Komponenten 21A und 21B durch den Füllabschnitt 32 in der Nähe der elektronischen Komponenten 21A und 21B zu der isolierenden Schicht 31 vergrößert werden.
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Weiterhin sind die elektronischen Komponenten 21A und 21B, die durch mehrere der Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung und mehrere der Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung, die mehr Wärme entwickeln als die mehreren Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung, auf der Leiterplatte 24 montiert, und die wärmeisolierenden Rillen 29A, 29B und 31A, die durch die Leiterplatte 24 und die isolierende Schicht hindurch verlaufen, sind in der Leiterplatte 24 an einer Position zwischen den mehreren Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung und den mehreren Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung ausgebildet.
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Mit dieser Ausgestaltung kann mittels der wärmeisolierenden Rillen 29A, 29B und 31A einer Wärmeübertragung von den Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung über die Leiterplatte 24 und die isolierende Schicht 31 zur Seite mit den Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung entgegengewirkt werden. Entsprechend kann einer Verschlechterung der Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung, die wärmeempfindlich sind, wie etwa eines Aluminium-Elektrolyt-Kondensators, entgegengewirkt werden.
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Weiterhin weist das Wärmeableitelement 34 die wärmeisolierende Vertiefung 37 auf, die durchgängig mit den wärmeisolierenden Rillen 29A, 29B und 31A ist.
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Mit dieser Ausgestaltung kann mittels der wärmeisolierenden Vertiefung 37 einer Wärmeübertragung von den Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung über das Wärmeableitelement 34 zur Seite mit den Komponenten 21B mit niedriger Wärmeentwicklung entgegengewirkt werden.
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Weiterhin ist in einem Bereich zwischen der isolierenden Schicht 31 und dem Wärmeableitelement 34, über dem mindestens eine der mehreren Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung angeordnet ist, die Wärmeleitpaste 39 aufgebracht.
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Mit dieser Ausgestaltung kann die Wärmeleitpaste 39 das Wärmeleitvermögen zwischen der isolierenden Schicht 31 und dem Wärmeableitelement 34 vergrößern. Somit kann die Wärme von den Komponenten 21A mit hoher Wärmeentwicklung effizient zum Wärmeableitelement 34 geleitet werden.
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Weiterhin sind die Fixierelemente 40 Schrauben.
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Durch Versehen der Leiterplatte 24 mit der isolierenden Schicht 31 wird eine Verformung der Leiterplatte 24, wie etwa Verzug und Welligkeit, unwahrscheinlich, und es wird einfach, die Leiterplatte 24 in engen Kontakt mit dem Wärmeableitelement 34 zu bringen. Deshalb ist es möglich, die Leiterplatte 24 und das Wärmeableitelement 34 aneinander zu fixieren und gleichzeitig die Wärmeableiteigenschaften einfach durch Festziehen der Fixierelemente 40 zu vergrößern. Weiterhin kann eine Kraft, die während eines Befestigens durch das Schrauben der Fixierelemente 40 erzeugt wird, von der isolierenden Schicht 31 aufgenommen werden.
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Weitere Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend anhand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und Ausführungsformen, wie beispielsweise die nachstehend beschriebenen, fallen ebenfalls in den technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
- (1) Die elektronischen Komponenten 21A und 21B sind nicht auf solche beschränkt, bei denen Kontaktbeine 23 aus einem Hauptteil 22 herausgeführt sind, und können auch beinlose Kontakte sein, die keine Kontaktbeine 23 aufweisen. Zum Beispiel können alle Kontakte der elektronischen Komponenten 21A und 21B (Feldeffekttransistor bzw. FET oder dergleichen) auf den Flächen der Hauptteile 22 ausgebildet sein.
- (2) Zwar sind Schrauben als die Fixierelemente 40 verwendet, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel können die Leiterplatte 24 und das Wärmeableitelement 34 aneinander fixiert sein, indem sie von beiden Seiten mit Nieten gehalten werden, oder die Leiterplatte 24 und das Wärmeableitelement 34 können aneinander fixiert sein, indem sie von beiden Seiten mit Clips gehalten werden.
- (3) Zwar wurde eine Ausgestaltung beschrieben, in der die gesamte Region einer gegebenen elektronischen Komponente 21A über der Wärmeleitpaste 39 angeordnet ist, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt, und es ist auch eine Ausgestaltung denkbar, bei der mindestens ein Abschnitt der elektronischen Komponente 21A über der Wärmeleitpaste 39 angeordnet ist.
- (4) Zwar wurde eine Ausgestaltung beschrieben, bei welcher eine Warmhärtung der isolierenden Schicht 31 und ein Aufschmelzlöten der elektronischen Komponenten 21A und 21B in separaten Schritten durchgeführt werden, doch können die Wärmehärtung der isolierenden Schicht 31 und das Aufschmelzlöten der elektronischen Komponenten 21A und 21B in demselben Schritt durchgeführt werden.
- (5) Zwar ist der Endabschnitt der Sammelschiene 27D der vorstehenden Ausführungsform der gebogene Kontakt 27F, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann der Endabschnitt der Sammelschiene 27D wie in 8 dargestellt ein Kontakt 56 sein, der sich von der Sammelschiene 27D aus gerade (in einer horizontalen Richtung, die in einer Ebene mit der Sammelschiene 27D liegt) erstreckt. In diesem Fall wird der Kontakt 56 in einem aus einem Kunststoff hergestellten Verbindergehäuse 53 gehalten, so dass ein Verbinder ausgebildet wird, der mit einem Verbindergegenstück steckverbunden werden kann. Das Verbindergehäuse 53 weist einen Kappenabschnitt 54 auf, der sich in einer rechteckigen Röhrenform öffnet, und eine Innenwand 55, welche den Kappenabschnitt 54 verschließt, und die Innenwand 55 weist ein Kontakteinführloch 55A auf, in das der Kontakt 56 eingeführt ist, wobei das Kontakteinführloch 55A durch die Innenwand 55 hindurch verläuft. Ein Wärmeableitelement 60 unter dem Verbindergehäuse 53 weist eine Vertiefung 60A auf, auf der ein unterer Abschnitt des Verbindergehäuses 53 platziert ist. Eine vordere Endseite des Kappenabschnitts 54 ist von einer Öffnung 58A, die in einem Schirmgehäuse 58 ausgebildet ist, durch welche sie hindurch verläuft, zur Außenseite geführt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektrischer Verteiler
- 11, 58
- Schirmgehäuse (Gehäuse)
- 20
- Schaltungsbaugruppe
- 21A
- Komponente mit hoher Wärmeentwicklung (elektronische Komponente)
- 21B
- Komponente mit niedriger Wärmeentwicklung (elektronische Komponente)
- 24
- Leiterplatte
- 25
- Isolatorplatte
- 27
- Sammelschienenplatte
- 27A to 27D
- Sammelschienen
- 28
- füllende Rille
- 29A, 29B, 31A
- wärmeisolierende Rille
- 31
- isolierende Schicht
- 32
- Füllabschnitt
- 34, 60
- Wärmeableitelement
- 37
- wärmeisolierende Vertiefung
- 39
- Wärmeleitpaste
- 40
- Schraube (Fixierelement)
- 42
- Schaltungseinheit
- 50
- Schablone
