JP2005353635A - 電子部品実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品同士を接続し大電流が流れ電子部品の発熱をヒートシンクに伝達する複数のバスバーのヒートシンクへの結合に多くの部品点数を要し、しかも取付け作業が面倒であった。
【解決手段】その上面に複数のボスが立設された放熱板４０と；放熱板上に載置され複数の電子部品２０、３０等が実装された基板３５と；複数の電子部品を接続するとともに電子部品での発熱を伝達する本体部４６と、貫通孔４７ａ等を備え放熱板に取り付けられる取付け部４７，５２等とを持つ複数のバスバー４５、５０等と；複数のバスバーの本体部を一体的に結合する結合部７２と、バスバーの取付け部の少なくとも下面を覆う絶縁部７４等とを含む樹脂板７０と；貫通孔を貫通しボスに挿入され、下面覆い部７４ａを介してバスバーを放熱板に締結する複数の締結部材８０と；から成る。このように、複数のバスバーの本体部を樹脂板の結合部で一体化し、バスバーの取付け部を樹脂板の絶縁部で絶縁し、取付け部を絶縁部で絶縁しつつ締結部材で放熱板に締結している。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板上に実装された電子部品がバスバーで接続された電子部品実装構造、特に電子部品の発熱をバスバーを介して放熱板で放熱する際の、バスバーの放熱板への取付けに関する。

基板上に実装された電子部品に大きな電流が流れるときは、電子部品間同士を接続する配線パターンを太くする必要があり、そのためにバスバーが使用される。また、大電流が流れる電子部品では発熱量が多くなるため、基板及びバスバーに近接させて放熱板（ヒートシンク）を設け、電子部品での発熱をバスバーを介してヒートシンクから放熱することがある。

従来例（特許文献１参照）では、図６に示すように、パワー素子１０１及び駆動用ＩＣ１１３を含む半導体素子１００とヒートシンク１１０とを、ケース１０５及びねじ部材１０８で結合している。詳述すると、バスバー１０２上にパワー素子１０１が搭載され、バスバー１０２は放熱シート１０３を介して、ケース１０５の底部囲い部１０６及びねじ部材１０８によりヒートシンク１１０に結合されている。なお、ケース１０５の側壁１０７の上端に載置された基板１１２上に駆動用ＩＣ１１３が搭載され、端子１１４を介してパワー素子１０１と接続されている。
特開２００２−１８４９２１号公報

この従来例において、パワー素子１０１での発熱はバスバー１０２を介してヒートシンク１１０から放熱される。しかし、バスバー１０２をヒートシンク１１０に結合するために、底部囲い部１０６、放熱シート１０３及びねじ部材１０８を使用した結果、部品点数が多くなっている。バスバー１０２の取付けにねじ部材１０８は不可欠であるが、放熱シート１０３及び底部囲い部１０６の採用が部品点数を増加させ、その結果、部品コストの上昇につながっている。

部品点数の増加に関連して、バスバー１０２のヒートシンク１１０への取付け作業が面倒である。組付けの際は、ヒートシンク１１０上に放熱シート１０３を置き、その上にバスバー１０２及びケース１０５を置き、しかもこれらの相対位置を合わせる必要がある。このような面倒な取付けの結果、組立てコストが上昇する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電子部品同士を接続し大電流が流れ電子部品の発熱を放熱板に伝達する複数のバスバーが、少ない部品点数でしかも容易な取付け作業で放熱板へ取り付けられる、電子部品実装構造を提供することを目的とする。

本願の発明者は、複数のバスバーを樹脂板で一体化し、バスバーの一部を放熱板のボスの上に置き、締結部材で締結することを思い付いて、本発明を完成した。

（１）本願の第１発明による電子部品実装構造は、請求項１に記載したように、その上面に複数のボスが立設された放熱板と；放熱板上に載置された基板と；放熱板及び／又は基板上に実装された複数の電子部品を接続するとともに電子部品で発生する熱を伝達する本体部と、貫通孔を備え放熱板のボスに取り付けられる取付け部とを持つ複数のバスバーと；複数のバスバーの本体部を一体的に結合する結合部と、バスバーの取付け部の少なくとも下面を覆う絶縁部とを含む樹脂板と；貫通孔を貫通しボスに挿入され、下面覆い部を介して複数のバスバーを放熱板に締結する複数の締結部材と；から成る。

要約すると、複数のバスバーの本体部を樹脂板の結合部で一体化し、バスバーの取付け部を樹脂板の絶縁部で絶縁し、取付け部を絶縁部で絶縁しつつ締結部材で放熱板に締結する。その結果、複数の電子部品はバスバーにより相互に接続されるとともに、電子部品で発生する熱はバスバーを伝達した後、放熱板から放熱される。放熱板とバスバーとは下面覆い部で絶縁される。

（２）第２発明による電子部品実装構造は、請求項５に記載したように、その上面に複数のボスが立設された放熱板と；放熱板上に載置された基板と；放熱板及び／又は基板上に実装された複数の電子部品を接続するとともに電子部品で発生する熱を伝達する本体部と、貫通孔を備え放熱板のボスに取り付けられる取付け部とを含む複数のバスバーと；複数のバスバーを一体的に結合する樹脂板と；貫通孔を貫通しボスに挿入され、基板を介して複数のバスバーを放熱板に締結する複数の締結部材と；から成る。

この電子部品実装構造において、複数の電子部品はバスバーにより相互に接続されるとともに、電子部品で発生する熱はバスバーを伝達した後、放熱板から放熱される。放熱板とバスバーとは基板で絶縁される。

（１）第１発明の電子部品実装構造によれば、複数のバスバーの取付け部を絶縁し締結部材で放熱板に取り付けるための部品点数が減少する。これは、各バスバーの各取付け部の下面を樹脂板の絶縁部の下面覆い部で覆ったためである。また、複数のバスバーを樹脂板の結合部で一体化したことにより、各バスバーの放熱板に対する位置決めが容易になる。

（２）第２発明の電子部品実装構造によれば、複数のバスバーの取付け部を絶縁しつつ締結部材で放熱板に取り付けるための部品点数が減少する。これは、放熱板と各バスバーの各取付け部との間に基板の一部を介在させたためである。また、複数のバスバーを樹脂板の結合部で一体化したことにより、各バスバーの放熱板に対する位置決めが容易になる。

（３）請求項２及び６の電子部品実装構造によれば、バスバーの本体部と第１電子部品及び第２電子部品とが第１接続部及び第２接続部で接続できる。請求項３の電子部品実装構造によれば、締結部材の頭部とバスバーとが上面覆い部で絶縁され、締結部材の脚部とバスバーとが内周面覆い部で絶縁される。請求項４及び８の電子部品実装構造によれば、各バスバーの取付け部が、樹脂板の絶縁部で絶縁しつつ各締結部材により放熱板の各ボスに締結できる。請求項７の電子部品実装構造によれば、締結部材の頭部とバスバーとが上面覆い部で絶縁され、締結部材の脚部とバスバーとが内周面覆い部で絶縁できる。

本発明の電子部品実装構造は、放熱板、その上に載置された基板、その上に実装された電子部品及びバスバー、バスバーを一体化する樹脂板、及びバスバーをシートシンクに締結する締結部材から成る。

（イ）放熱板（ヒートシンク）
ヒートシンクは放熱性が良い材料から成り、下面に放熱フィンを持つことが望ましい。上面にはバスバー取付け用の複数のボス（環状突起）が形成されている。

（ロ）基板
基板は絶縁材料から成り放熱板の上面に載置される。ボスに載置される部分を持たず切欠き等が形成されている場合（第１タイプ）と、載置部分を持つ場合（第２タイプ）とがある。第２タイプの載置部分は貫通孔を備え、放熱板とバスバーとの絶縁及びバスバーから放熱板への熱伝達を行う。複数の取付け部の全てを第１タイプにすること、全てを第２タイプにすること、又は第１タイプと第２タイプを混在させることが可能である。

基板に実装される電子部品は例えばトランス、トランジスタ、ダイオード、チョークコイル及び平滑コンデンサのうちの複数である。なおトランス等は全部又はその一部が放熱板上に実装されることもある。

（ハ）バスバー
複数のバスバーは導電性及び熱伝達性が良い材料から成り、複数の電子部品を接続するために基板の上面及び／又は下面に載置される。各バスバーは本体部と、本体部から延び二つ以上の電子部品に接続される二つ以上の接続部と、本体部から延びヒートシンクに取り付けられる少なくとも一つの取付け部とを有する。取付け部は放熱板のボスと位置合わせされる貫通孔を備えている。

（ニ）樹脂板
絶縁性で熱伝達性の樹脂板は複数のバスバーを一体的に結合する結合部と、締結部材によりヒートシンクに取り付けられる取付け部を絶縁する絶縁部とを含む。結合部は複数のバスバーを覆う形状を持ち、バスバーの上面及び／又は下面で複数のバスバーを一体化している。絶縁部はバスバーの取付け部を、放熱板及び締結部材に対して絶縁しつつ覆うものである。具体的には、第１タイプでは、バスバーの取付け部の上面を覆う上面覆い部と、下面を覆う下面覆い部と、貫通孔の内周面を覆う内周面覆い部とを持つ。第２タイプでは、バスバーの取り付け部の下面は基板の一部で絶縁しているので、上面を覆う上面覆い部と、貫通孔の内周面を覆う内周面覆い部とを持つ。

（ホ）締結部材
締結部材はバスバーをシートシンクに結合するもので、バスバーの貫通孔を貫通しヒートシンクのボスに挿入される脚部と、バスバーをヒートシンクに押圧する頭部とを含む。
頭部とバスバーとの間は樹脂板の絶縁部の上面覆い層で絶縁され、脚部と貫通孔の内周面との間は内周面覆い部で絶縁される。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。

＜実施例＞
（構成）
図１の回路図に示すＤＣ−ＤＣコンバータは第１バッテリ１０と第２バッテリ１２との間に配置され直流−交流変換部１５、トランス２０、交流−直流変換部（整流部）２５、チョークコイル３０及び平滑コンデンサ３２から成る。直流−交流変換部１５はコントローラ１６で制御される複数のスイッチング素子１７を含み、トランス２０は一つの１次コイル２１と、二つの２次コイル２２及び２３とを含む。整流部２５は二組のダイオード対２６及び２８を含む。

図２に示す電子部品実装構造では、図１の回路のうち、トランス２０、ダイオード対２６及び２８、チョークコイル３０及び平滑コンデンサ３２が基板３５上に実装され、バスバー４５、５０、５５及び６０で接続されている。詳しくは、図２及び図４において、基板３５の下方に配置されたヒートシンク４０は下面に多数の放熱フィン（不図示）を備え、上面上の所定位置に四つのボス（４１ａのみ図示）が形成されている。

基板３５はビス等によりヒートシンク４０に固定され、基板３５の上面には左寄りにトランス２０が配置され、右寄りにチョークコイル３０が配置され、その奥側（図２で上側）に平滑コンデンサ３２が配置されている。トランス２０とチョークコイル３０との間で、奥側に一方ダイオード対２６が、手前側（図２で下側）に他方ダイオード対２８が、それぞれ配置されている。

トランス２０、チョークコイル３０，ダイオード対２６及び２８はヒートシンクの上方に位置し、ビス等により基板３５を介して基板３５と共にヒートシンク４０に取り付けられている。結果的にトランス１０等はヒートシンク４０の上方に位置する。なお、トランス１０等はヒートシンク４０上に実装することもできる。

トランス２０の一方２次コイル２２と一方ダイオード対２６との間が第１バスバー４５で接続され、他方２次コイル２３と他方ダイオード対２８との間が第２バスバー５０で接続されている。第１バスバー４５は矩形状の本体部４６と、ヒートシンク４０に取り付けられる取付け部４７と、一方２次コイル２２に接続される接続部４８と、一方ダイオード対２６に接続される接続部４９とを備えている。第１バスバー４５と対称な形状を持つ第２バスバー５０は本体部５１と、ヒートシンク４０に取り付けられる取付け部５２と、他方２次コイル２３に接続される接続部５３と、他方ダイオード対２８に接続される接続部５４とを備えている。

一方ダイオード対２６及び他方ダイオード対２８とチョークコイル３０とが第３バスバー５５で接続されている。第３バスバー５５は矩形状の本体部５６と、ヒートシンク４０に取り付けられる取付け部５７と、一方ダイオード対２６に接続される接続部５８と、チョークコイル３０に接続される接続部５９とを備えている。チョークコイル３０と平滑コンデンサ３２とを接続する第４バスバー６０は本体部６１と、ヒートシンク４０に取り付けられる取付け部６２と、チョークコイル３０に接続される接続部６３と、平滑コンデンサ３２に接続される接続部（不図示）とを備えている。

第１、第２、第３及び第４バスバー４５、５０、５５及び６０は樹脂板７０で一体化されている。図３に模式的に示すように、樹脂板７０は四つの本体部４６、５１及び５６等を一体的に結合する結合部７２と、四つの取付け部４７、５２及び５７等を絶縁する絶縁部７４，７５及び７６等とを含む。一つの絶縁部７４は図４に示すように、バスバー４５の取付け部４７の下面を覆う下面覆い部７４ａ、上面を覆う上面覆い部７４ｂ、及び貫通孔４７ａの内面を覆う内面覆い部７４ｃを有する。他の絶縁部７５及び７６等も同じ構成である。

樹脂板７０をヒートシンク４０に結合するビス８０は頭部８１と脚部８２とを有する。脚部８１の先端（下端）がボス４１ａ等の中空孔に嵌合され、中間部から根本部がバスバー４５の取付け部４７の貫通孔４７ａを貫通している。脚部８２と内周面覆い部７４ｃとの間にすきまがあっても、接触していても良い。頭部８１は上面覆い部７４ｂに接触している。

（作用）
実施例のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、第１バッテリ（車載バッテリ）１０の直流を直流−交流変換部１５で交流に変換し、トランス２０で降圧し、整流部２５で交流を直流に変換し、補機駆動用の第２バッテリ１２に充電する。作動時にトランス２０及びチョークコイル３０のコイル部で発生する熱はバスバー４５等及び樹脂板７０を介してヒートシンク４０から放熱される。

（効果）
実施例のＤＣ−ＤＣコンバータによれば、以下の効果が得られる。第１に、四つのバスバー４５等の取付け部４７等における部品点数が減少する。これは、四つのバスバーを樹脂板７０で一体化したことによる。即ち、たとえばバスバー４５の取付け部４７では、樹脂板７０の絶縁部７４の下面覆い部７４ａがヒートシンク４０とバスバー４５との間を絶縁し、上面覆い部７４ｂがバスバー４５とビス８０の頭部８１との間を絶縁し、内周覆い部７４ｃが貫通孔４７ａの内周面とビス８０の脚部８２との間を絶縁している。その結果、従来例の放熱シートや底部囲い部も、これに相当する部材も不要になっている。

第２に、ヒートシンク４０に対する四つのバスバー４５等の位置決めが容易である。四つのバスバー４５、５０、５５及び６０は樹脂板７０で一体化されているので、ヒートシンク４０に対して樹脂板７０を位置決めするのみで、バスバー４５、５０、５５及び６０の取付け部４７、５２、５７及び６２がヒートシンク４０に対して位置決めできる。

＜変形例＞
図５に示す変形例では、上記樹脂板７０の下面覆い部７４ａの代わりに、基板３５の一部３６を利用しており、そのために一部３６にビス８０が貫通する貫通孔３７を形成している。第１バスバー４５等の取付け部４７等の上面には上面覆い部７４ｂと内周面覆い部７４ｃとが形成されているが、下面覆い部は形成されていない。基板３５も絶縁材から成るので、その一部３６が前記下面覆い部７４ａと同等の機能を果たすことことになる。

本発明の実施例を含む回路図である。 本発明の実施例（電子部品実装構造）を示す平面（説明）図である。 図２の要部模式図である。 図２の要部縦断面図である。 上記実施例の変形例を示す縦断面図である。 従来例を示す縦断面図である。

符号の説明

１０：車載バッテリ １２：補機用バッテリ
１５：直流−交流変換部 ２０：トランス
２５：整流部 ３５：基板
４０：放熱板 ４１ａ：ボス
４５、５０等：バスバー ４６、５１等：本体部
４７、５２等：取付け部 ７０：樹脂板
７２：結合部 ７４，７５，７６：絶縁部
８０：ビス ８１：頭部
８２：脚部

Claims (8)

1. その上面に複数のボスが立設された放熱板と、
   前記放熱板上に載置された基板と、
   前記放熱板及び／又は前記基板上に実装された複数の電子部品を接続するとともに該電子部品で発生する熱を伝達する本体部と、貫通孔を備え前記放熱板のボスに取り付けられる取付け部とを持つ複数のバスバーと、
   前記複数のバスバーの本体部を一体的に結合する結合部と、該バスバーの前記取付け部の少なくとも下面を覆う絶縁部とを含む樹脂板と、
   前記貫通孔を貫通し前記ボスに挿入され、下面覆い部を介して前記複数のバスバーを前記放熱板に締結する複数の締結部材と、
   から成ることを特徴とする電子部品実装構造。
2. 前記バスバーの本体部は、第１電子部品への第１接続部及び第２電子部品への第２接続部を有する請求項１に記載の電子部品実装構造。
3. 前記樹脂板の絶縁部は更に、前記取付け部の上面を覆う上面覆い部と、前記貫通孔の内周面を覆う内周面覆い部を含む請求項１に記載の電子部品実装構造。
4. 前記各バスバーの取付け部が前記各締結部材で前記各ボスに取り付けられている請求項１に記載の電子部品実装構造。
5. その上面に複数のボスが立設された放熱板と、
   前記放熱板上に載置された基板と、
   前記放熱板及び／又は前記基板上に実装された複数の電子部品を接続するとともに該電子部品で発生する熱を伝達する本体部と、貫通孔を備え前記放熱板のボスに取り付けられる取付け部とを含む複数のバスバーと、
   前記複数のバスバーの本体部を一体的に結合する樹脂板と、
   前記貫通孔を貫通し前記ボスに挿入され、前記基板を介して前記複数のバスバーを前記放熱板に締結する複数の締結部材と、
   から成ることを特徴とする電子部品実装構造。
6. 前記バスバーの本体部は、第１電子部品に接続される第１接続部、及び第２電子部品に接続される第２接続部を有する請求項５に記載の電子部品実装構造。
7. 前記樹脂板は更に、前記取付け部の上面を覆う上面覆い部と、前記貫通孔の内周面を覆う内周面覆い部を有する絶縁部を含む請求項５に記載の電子部品実装構造。
8. 前記各バスバーの取付け部が前記各締結部材で前記各ボスに取り付けられている請求項５に記載の電子部品実装構造。

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