JP2000004522A - ジョイントボックスの放熱構造 - Google Patents

ジョイントボックスの放熱構造

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JP2000004522A
JP2000004522A JP10167594A JP16759498A JP2000004522A JP 2000004522 A JP2000004522 A JP 2000004522A JP 10167594 A JP10167594 A JP 10167594A JP 16759498 A JP16759498 A JP 16759498A JP 2000004522 A JP2000004522 A JP 2000004522A
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joint box
board
insulating substrate
circuit
circuit board
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Kaoru Kurita
薫 栗田
Akira Baba
晃 馬場
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Yazaki Corp
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Yazaki Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子回路基板を組み付けたジョイントボック
スの放熱性を向上させる。 【解決手段】 高熱伝導性のセラミック等の絶縁基板3
の表面側に電子部品4を実装し、絶縁基板をジョイント
ボックス本体7に組み込み、絶縁基板の裏面側に放熱板
8を接合させた。ジョイントボックス本体7と、ジョイ
ントボックス本体側の配線板10とに、絶縁基板3と放
熱板8とに対する組付孔11が形成され、放熱板8が組
付孔11に係合して外部に露出する。放熱板8は複数の
フィン9を有する。絶縁基板3側の回路とジョイントボ
ックス本体側の配線板10の回路15とが溶接端子17
及び/又は圧接端子19で接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高熱伝導性の絶縁
基板に電子部品をベアチップ実装した回路基板を放熱板
と共にジョイントボックス本体に組み付けて成るジョイ
ントボックスの放熱構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の電子回路基板を示すもので
ある。この電子回路基板26(以下回路基板という)
は、合成樹脂製の絶縁基板27上に、スイッチ手段とし
てのパワーMOS−FET28と、電流検出手段として
のシャント抵抗29及びカスタムIC30と、比較判定
手段及び制御手段としてのCPU31と、チップ抵抗3
2、コンデンサ33、ダイオード34といったその他の
電子部品と、各電子部品を接続する図示しないプリント
回路とを備えている。なお、MOSは半導体、FETは
電界効果トランジスタの意味である。
【0003】図示しない電源線にパワーMOS−FET
(スイッチ手段)28が接続され、パワーMOS−FE
T28と図示しない負荷との間にシャント抵抗29やカ
スタムIC(電流検出手段)30が接続され、シャント
抵抗29やカスタムIC30にCPU(比較判定手段と
制御手段)31が接続され、CPU31がパワーMOS
−FET(スイッチ手段)28に接続している。シャン
ト抵抗29やカスタムIC30は負荷への過電流を検出
し、CPU(比較判定手段)31でその異常を判定し、
CPU(制御手段)31がパワーMOS−FET(スイ
ッチ手段)28を作動させて、電源を遮断する。
【0004】上記各手段等として使用される各種電子部
品は絶縁基板27上のプリント回路に低温ハンダで接合
されている。絶縁基板27はガラスエポキシ等の材料で
形成されている。また、スイッチ手段であるパワーMO
S−FET28の本体部分は放熱板35に固定されてい
る。
【0005】図6は、従来の回路基板を組み付けるジョ
イントボックスを示すものである。このジョイントボッ
クス36は、ジョイントボックス本体37と、ジョイン
トボックス本体37に覆設されるメインカバー38と、
メインカバー38の内部に配置される回路基板39と、
回路基板39を覆うカバー40とを備えている。
【0006】ジョイントボックス本体37には配線板4
1が形成され、配線板41に電線42が配索されると共
に、複数の雄端子43が立設されている。雄端子43は
ジョイントボックス本体37内のバスバー49(図7)
に続き、バスバー49は図示しないコネクタ等に続いて
いる。メインカバー38には回路基板収容部44が形成
され、回路基板収容部44に複数枚の回路基板39が積
層される。回路基板収容部44に、雄端子43に対する
挿通部45が設けられている。
【0007】回路基板39には、雄端子43に対する中
継用の雌端子46や、コネクタ47や電子部品等が設け
られ、それらは回路基板39の図示しないプリント回路
に接続されている。カバー40には、雌端子46を収容
するハウジング48が一体に形成されている。
【0008】図7の如く、雄端子43は回路基板39の
通孔50を通って雌端子46の電気接触部51に接触す
る。各雌端子46はプリント回路に低温ハンダ52で接
続されている。図6において、ジョイントボックス本体
37内のバスバー49(図7)は各端子43,46を介
して回路基板39に接続される。回路基板39のコネク
タ47はカバー40から突出し、図示しない外部コネク
タ等に接続される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構造にあっては、各種電子部品(28〜34)やプ
リント回路に熱影響が及ばないよう、電子部品や端子4
6の接合に低温ハンダを使用しているために、ハンダ接
続部の信頼性を確保するためには、ハンダ接続部の温度
を例えば105°C程度以下に抑えなければならない。
しかしながら、エンジンルーム内の温度は通常例えば8
5°Cの環境温度に設定されているために、その温度差
は20°C程度しかなく、スイッチ手段であるパワーM
OS−FET28(図5)に流す電流が低電流に制限さ
れ、負荷へ供給する電流容量も制限されてしまうという
問題があった。
【0010】また、温度上昇を抑制するために、パワー
MOS−FET28に放熱板35を取り付けた場合に
は、回路基板26が肥大化し、大きな組付スペースが必
要になり、ジョイントボックス36が肥大化するという
問題があった。また、パワーMOS−FET28を含む
回路基板26をジョイントボックス36の内側に組み付
けた場合に、パワーMOS−FET28の冷却効率が落
ちるという問題があった。また、回路基板39やジョイ
ントボックス本体37は中継用の端子43,46やコネ
クタ47を必要とするため、部品点数が増加し、これに
よってもジョイントボックス36が肥大化するという問
題を生じた。
【0011】本発明は、上記した点に鑑み、回路基板の
熱を確実に放熱することができ、熱影響の問題を解消し
て、パワーMOS−FETといった半導体パワースイッ
チ部すなわち半導体リレーに大きな電流を通電すること
ができ、しかも回路基板の肥大化すなわちジョイントボ
ックスの肥大化を防止することができるジョイントボッ
クスの放熱構造を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、高熱伝導性の絶縁基板の表面側に電子部
品を実装し、該絶縁基板をジョイントボックス本体に組
み込み、該絶縁基板の裏面側に放熱板を接合させた構造
を基本とする(請求項1)。前記絶縁基板がセラミック
基板であることも可能である(請求項2)。また、前記
ジョイントボックス本体と、ジョイントボックス本体側
の配線板とに、前記絶縁基板と前記放熱板とに対する組
付孔が形成され、該放熱板が該組付孔に係合して外部に
露出する構造も有効である(請求項3)。また、前記放
熱板が、外部に突出した複数のフィンを有することも可
能である(請求項4)。また、前記絶縁基板側の回路と
前記ジョイントボックス本体側の配線板の回路とが溶接
端子及び/又は圧接端子で接続される構造も有効である
(請求項5)。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態の具体
例を図面を用いて詳細に説明する。図1〜図2は、本発
明に係るジョイントボックスの放熱構造の一実施例を示
すものである。
【0014】ジョイントボックス1に組み込まれる電子
回路基板2(以下回路基板という)は、従来のガラスエ
ポキシ製の絶縁基板に較べて数倍から数十倍の熱伝導率
をもつセラミック基板(絶縁基板)3の表面側にパワー
MOS−FET4や制御用カスタムICといった電子部
品を高温ハンダによりベアチップ実装して成るものであ
る。
【0015】セラミック基板3はアルミナやチッ化アル
ミ等を材料としたものである。各電子部品はセラミック
基板3上のプリント回路5のベース部5aに高温ハンダ
で接合され、且つ電子部品のリード線6がプリント回路
5に高温ハンダで接続されている。
【0016】上記回路基板2はジョイントボックス本体
7に直に組み込まれている。セラミック基板3の裏面側
にはアルミ製の放熱板8が密着している。放熱板8の外
側には放熱促進用の複数のフィン9が突出形成されてい
る。
【0017】セラミック基板3は薄く、放熱板8はセラ
ミック基板3よりもかなり厚く形成されている。ジョイ
ントボックス本体7と、ジョイントボックス本体7の壁
部上に積層される配線板10とには、回路基板2と放熱
板8とに対する矩形状の組付孔11が切欠形成されてい
る。
【0018】放熱板8の外周にはフランジ部12が形成
され、ジョイントボックス本体7の外壁13には、フラ
ンジ部12に対する係合溝14が形成されている。フラ
ンジ部12が係合溝14に例えばねじ手段等で固定され
る。回路基板2は放熱板8に例えば接着やねじ手段等で
固定される。放熱板8のフィン9側は外部に露出してい
る。フィン9はジョイントボックス本体7の外壁13よ
りも外側(外部)に突出している。
【0019】熱伝導率の良いセラミック基板3と放熱板
8との相乗効果で放熱効率が高まるから、前記高温ハン
ダで電子部品を接合しても、電子部品やプリント回路5
に悪影響が及ばないのである。
【0020】回路基板2の周囲にはジョイントボックス
本体7内の配線板10が近接して位置し、回路基板2の
プリント回路5の端末5bに配線板10のバスバー回路
15の端末15aが対向して位置している。配線板10
は従来同様の樹脂基板16にバスバー回路15を配索し
たものであり、複数枚が積層される。図2のB部の如く
配線板10を回路基板2よりも高く積層させてもよい。
【0021】図2のA部を図3に示す如く、配線板7の
バスバー回路15と回路基板2のプリント回路5とは中
継用の平板状の溶接端子17を介して接続される。溶接
端子17は各回路5,15の端末5b,15aに抵抗溶
接18等で接続固定される。図3の構造によれば、同一
平面上に位置する両回路5,15を簡単且つ確実に接続
することができる。なお、回路基板2と配線板10との
間に段差がある場合には、溶接端子17をクランク状に
折曲形成して、段差を吸収させることも可能である。
【0022】また、図2のB部を図4に示す如く、回路
基板2に圧接端子19を立設し、配線板10のバスバー
15の端末15aを絶縁基板16から延長突出させ、端
末15aにバスバー端子20を垂設して、圧接端子19
とバスバー端子20とを圧接させることも可能である。
バスバー端子20に代えて、配線板10に配索された電
線21を圧接端子19に圧接接続させてもよい。図4の
構造によれば、回路基板2と配線板10との間に段差が
ある場合でも、両回路5,15を確実に接続させること
ができる。
【0023】図3及び図4に示した接続手段は自動組付
機により迅速且つ確実に接続を行わせることが可能であ
る。図3の接続手段と図4の接続手段とは何れか一方あ
るいは両方を場合に応じて適宜使い分けることができ
る。図2において回路基板2上のパワーMOS−FET
4やダイオード22といった電子部品は高熱伝導封止レ
ジン23で覆われて、周囲の熱影響から保護される。
【0024】本実施例によれば、セラミック基板3に電
子部品をベアチップ実装した回路基板2をジョイントボ
ックス本体7に直に組み込むことで、半導体パワースイ
ッチ部(パワーMOS−FET4のベアチップ)の放熱
を充分に行うことができる。また、高温ハンダによりベ
アチップを接着することで、共晶ハンダのように105
°C程度の低温での信頼性低下を問題にする必要がなく
なり、パワーMOS−FET4に大きな電流を流せるよ
うになる。これにより、図示しない負荷の適用範囲が拡
大する。さらに、ベアチップ実装することで、回路基板
2の組付スペースが縮小され、特に高さ方向のスペース
が大幅に削減されて、ジョイントボックス1の小型化が
図られる。
【0025】また、ジョイントボックス本体7と配線板
10との組付孔11に回路基板2と放熱板8を組み込ん
で、放熱板8によりジョイントボックス本体7の外壁1
3の一部を兼ねさせ、放熱板8の表面側を外部に露出さ
せることにより、冷却の必要な回路基板2のみを効率的
に冷却させることができると共に、放熱板8のスペース
がジョイントボックス本体7の外壁13として吸収さ
れ、ジョイントボックス1の小型化が達成される。
【0026】
【発明の効果】以上の如く、請求項1,2記載の発明に
よれば、電子部品の熱が高熱伝導性の絶縁基板によって
効率的に拡散され、放熱板によって効率的に放熱される
から、絶縁基板に電子部品を高温ハンダで接合すること
ができ、電子部品に大電流を通電することができる。ま
た、請求項3記載の発明によれば、ジョイントボックス
本体の一部分に、冷却させるべき絶縁基板を簡単に組み
付けることができ、且つ放熱板をジョイントボックス本
体から外部に露出させて、絶縁基板を確実に冷却させる
ことができる。また、放熱板がジョイントボックス本体
の外壁を兼ねるから、放熱板のスペースが不要となり、
その分、ジョイントボックスが小型化される。また、請
求項4記載の発明によれば、放熱板の放熱効率が高ま
り、絶縁基板上の電子部品が確実に冷却される。また、
請求項5記載の発明によれば、ジョイントボックス側の
通常の配線板の回路と、冷却すべき絶縁基板の回路とを
簡単且つ確実に接続させることができる。溶接端子や圧
接端子は配線板の回路と絶縁基板の回路とをほぼ水平方
向に接続させることができるから、従来のジョイントボ
ックスの端子接続に較べて高さ方向のコンパクト化が図
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るジョイントボックスの放熱構造の
一実施例を示す斜視図である。
【図2】同じくジョイントボックスの放熱構造を示す縦
断面図である。
【図3】図2のA部を示す斜視図である。
【図4】図2のB部を示す分解斜視図である。
【図5】従来の電子回路基板の放熱構造を示す斜視図で
ある。
【図6】従来のジョイントボックスを示す分解斜視図で
ある。
【図7】従来のジョイントボックスの回路基板と配線板
の接続構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 ジョイントボックス 3 セラミック基板(絶縁基板) 4 パワーMOS−TET(電子部品) 5 プリント回路(回路) 7 ジョイントボックス本体 8 放熱板 9 フィン 10 配線板 11 組付孔 15 バスバー回路(回路) 17 溶接端子 19 圧接端子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高熱伝導性の絶縁基板の表面側に電子部
    品を実装し、該絶縁基板をジョイントボックス本体に組
    み込み、該絶縁基板の裏面側に放熱板を接合させたこと
    を特徴とするジョイントボックスの放熱構造。
  2. 【請求項2】 前記絶縁基板がセラミック基板であるこ
    とを特徴とする請求項1記載のジョイントボックスの放
    熱構造。
  3. 【請求項3】 前記ジョイントボックス本体と、ジョイ
    ントボックス本体側の配線板とに、前記絶縁基板と前記
    放熱板とに対する組付孔が形成され、該放熱板が該組付
    孔に係合して外部に露出することを特徴とする請求項1
    又は2記載のジョイントボックスの放熱構造。
  4. 【請求項4】 前記放熱板が、外部に突出した複数のフ
    ィンを有することを特徴とする請求項3記載のジョイン
    トボックスの放熱構造。
  5. 【請求項5】 前記絶縁基板側の回路と前記ジョイント
    ボックス本体側の配線板の回路とが溶接端子及び/又は
    圧接端子で接続されることを特徴とする請求項1〜4の
    何れかに記載のジョイントボックスの放熱構造。
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