JP2008147253A - プリント基板装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐振動性に優れ、特殊な設備・技術を必要とせずに、部品コスト及び組み立てコストを増加させることなく、放熱性能を向上させることができるプリント基板装置の提供。
【解決手段】発熱性素子６と、発熱性素子６及び外部機器を接続する為のコネクタ（５ａ）とを備え、発熱性素子６及びコネクタ（５ａ）がそれぞれ有する各端子９，５ａを、プリント基板１上に配置されたランド２に半田付けすることにより実装されたプリント基板装置。発熱性素子６からの熱がコネクタ（５ａ）からも放散されるように、発熱性素子６及びコネクタ（５ａ）が近接配置され、発熱性素子６及びコネクタ（５ａ）の同一電位を有すべきランド２が一体化され、一体化されたランド２の発熱性素子６の端子９及びコネクタ（５ａ）の端子５ａ間に、レジスト部分７ａが配設されている構成である。
【選択図】図２

Description

本発明は、パワートランジスタ、機械式リレー、半導体リレー及びシャント抵抗等の発熱性素子と、発熱性素子及び外部機器を接続する為のコネクタとがプリント基板上に表面実装されたプリント基板装置に関するものである。

車両の大電力電装品を駆動制御する為の制御ボックス内には、多数のパワートランジスタ及びシャント抵抗等の発熱性素子が実装されたプリント基板が内蔵されている。これらの発熱性素子を単純にプリント基板上に実装した場合、プリント基板の熱抵抗が大きいので、発熱性素子からの熱をプリント基板を通じて放散させることは期待できない。また、発熱性素子の電流容量は、発熱性素子の許容温度で決まる。その為、発熱性素子を単純にプリント基板上に実装しただけでは、発熱性素子に大電流を流せないという問題がある。
このような問題に対処する為に、プリント基板上に放熱板を設置し、この放熱板に発熱性素子を接触させることがある。また、バスバー＋接着層＋放熱板のように構成されたパワーディストリビュータが存在し、厚膜基板又はバスバーを貼り付けた基板が存在する。

特許文献１には、基板に固定された金属製の集熱部と、集熱部に固定された脚部と、脚部に固定され筐体の外部に露出されると共に筒状形状をなす筒状部と、筒状部の一端側に形成された放熱窓と、他端側に形成された吸気窓とを有する金属製の放熱部を備えた電気接続箱が開示されている。
特開２００６−１９７１１号公報

上述した、プリント基板上に放熱板を設置し発熱性素子を接触させる場合、部品コストの増加、放熱板への発熱性素子の固定に伴う手間の増加、耐振動性等の問題がある。
パワーディストリビュータの場合、部品コストの増加、及び組み立てに特殊な設備・技術を必要とするという問題がある。厚膜基板又はバスバーを貼り付けた基板の場合、基板パターンの電気抵抗及び熱抵抗の削減には効果があるが、放熱性能を向上させるには十分ではないという問題がある。
特許文献１に記載された電気接続箱の場合、部品コスト及び組み立てコストが増加するという問題がある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、発熱性素子が実装されたプリント基板を備え、耐振動性に優れ、特殊な設備・技術を必要とせずに、部品コスト及び組み立てコストを増加させることなく、放熱性能を向上させることができるプリント基板装置を提供することを目的とする。

パワートランジスタ及びシャント抵抗等の発熱性素子は、大電流が流れることから、それらに使用されるコネクタは、電流容量を考慮して必然的に太く幅広い。そこで、このコネクタに発熱性素子を極力近接させ、コネクタの端子、及びコネクタに接続する電線を放熱部材として用いる。この際、発熱性素子及びコネクタの端子を半田付けするランドを一体化させるが、発熱性素子及びコネクタの端子間に半田が付き過ぎると、接着強度が問題となるので、端子間のランド上にレジスト部又は穴を設けて、付き過ぎないように半田の量を調節する。

第１発明に係るプリント基板装置は、１又は複数の発熱性素子と、該発熱性素子及び外部機器を接続する為の１又は複数のコネクタとを備え、前記発熱性素子及びコネクタがそれぞれ有する各端子を、プリント基板上に配置された各ランドに半田付けすることにより実装されたプリント基板装置において、前記発熱性素子からの熱が前記コネクタからも放散されるように、該発熱性素子及びコネクタが近接配置され、該発熱性素子及びコネクタの同一電位を有すべき前記ランドが一体化され、一体化された該ランドの前記発熱性素子の端子及びコネクタの端子間に、レジスト部分が配設されていることを特徴とする。

このプリント基板装置では、１又は複数のコネクタが、発熱性素子及び外部機器を接続し、発熱性素子及びコネクタがそれぞれ有する各端子を、プリント基板上に配置された各ランドに半田付けすることにより実装されている。発熱性素子からの熱がコネクタからも放散されるように、発熱性素子及びコネクタが近接配置されている。発熱性素子及びコネクタの同一電位を有すべきランドが一体化され、一体化されたランドの発熱性素子の端子及びコネクタの端子間に、レジスト部分が配設されている。

第２発明に係るプリント基板装置は、１又は複数の発熱性素子と、該発熱性素子及び外部機器を接続する為の１又は複数のコネクタとを備え、前記発熱性素子及びコネクタがそれぞれ有する各端子を、プリント基板上に配置された各ランドに半田付けすることにより実装されたプリント基板装置において、前記発熱性素子からの熱が前記コネクタからも放散されるように、該発熱性素子及びコネクタが近接配置され、該発熱性素子及びコネクタの同一電位を有すべき前記ランドが一体化され、一体化された該ランドの前記発熱性素子の端子及びコネクタの端子間に、前記プリント基板への貫通穴が配設されていることを特徴とする。

このプリント基板装置では、１又は複数のコネクタが、発熱性素子及び外部機器を接続し、発熱性素子及びコネクタがそれぞれ有する各端子を、プリント基板上に配置された各ランドに半田付けすることにより実装されている。発熱性素子からの熱がコネクタからも放散されるように、発熱性素子及びコネクタが近接配置されている。発熱性素子及びコネクタの同一電位を有すべきランドが一体化され、一体化されたランドの発熱性素子の端子及びコネクタの端子間に、プリント基板への貫通穴が配設されている。

第３発明に係るプリント基板装置は、前記発熱性素子の端子及びコネクタの端子間の半田のフィレットが、橋絡部を形成していることを特徴とする。

第１発明に係るプリント基板装置によれば、発熱性素子及びコネクタが近接配置され、一体化されたランドの発熱性素子の端子及びコネクタの端子間に、レジスト部分が配設されているので、耐振動性を向上させ、特殊な設備・技術を必要とせずに、部品コスト及び組み立てコストを増加させることなく、放熱性能を向上させることができる。

第２発明に係るプリント基板装置によれば、発熱性素子及びコネクタが近接配置され、一体化されたランドの発熱性素子の端子及びコネクタの端子間に、プリント基板への貫通穴が配設されているので、耐振動性を向上させ、特殊な設備・技術を必要とせずに、部品コスト及び組み立てコストを増加させることなく、放熱性能を向上させることができる。

第３発明に係るプリント基板装置によれば、発熱性素子の端子及びコネクタの端子間の半田のフィレットが、橋絡部を形成しているので、半田量が適切に調節され、両端子のランドへの適度の接着強度を得ることができると共に、橋絡部により発熱性素子からコネクタへの伝熱量が増加するので、放熱性能を向上させることができる。

以下に、本発明の実施の形態を、それを示す図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係るプリント基板装置の実施の形態１の要部構成を模式的に示す部分外観図である。
このプリント基板装置は、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）製のプリント基板１に、パワートランジスタ６（発熱性素子）とパワートランジスタ６を外部機器に接続する為のコネクタ端子５ａ，５ｂとが，２列に対称配置され表面実装されている。各対のパワートランジスタ６及びコネクタ端子５ａは、パワートランジスタ６から発生した熱が、コネクタ端子５ａ及び図示しない電線を通じて放散されるように、近接して配置されている。

各パワートランジスタ６の第１端子（又は電極）、及び第１端子と同一電位を有すべきコネクタ端子（又は電極）５ａが、プリント基板１の表面に設けられたランド２にそれぞれ半田付けされている。また、各パワートランジスタ６の第２端子（又は電極）、及び第２端子と同一電位を有すべきコネクタ端子（又は電極）５ｂが、プリント基板１の表面に設けられたランド１０にそれぞれ半田付けされている。また、各パワートランジスタ６の第３端子（又は電極）及び第４端子（又は電極）は、それぞれのランド３、４に半田付けされ、プリント基板１上の図示しない素子に接続されている。

図２は、図１に示すパワートランジスタ６及びコネクタ端子５ａを拡大して模式的に示す平面図（ａ）及びその断面図（ｂ）である。
パワートランジスタ６の第１端子９とコネクタ端子５ａとが、ランド２に半田付けされ、第１端子９及びコネクタ端子５ａで挟まれた部分には、その両横から両端子９，５ａを部分的に隔てるように、レジスト部７ａがランド２上に延設されている。

両端子９，５ａを半田付けする為のランド２は一体化されているが、溶融半田は、レジスト部７ａに対して濡れ難いので、レジスト部７ａには載らず、両端子９，５ａ間のレジスト部７ａが設けられていない中央部付近で、半田８のフィレットが、両端子９，５ａ間の橋絡部８ａを形成している。
これにより、付き過ぎるとランド２との接着強度が問題となる両端子９，５ａ間の半田の量を、付き過ぎないように調節することができると共に、パワートランジスタ６及びコネクタ端子５ａが接触しないように、両者の位置決めをすることができる。また、橋絡部８ａによりパワートランジスタ６からコネクタ端子５ａへの伝熱量が増加するので、放熱性能を向上させることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明に係るプリント基板装置の実施の形態２のパワートランジスタ及びコネクタ端子を模式的に示す平面図（ａ）及びその断面図（ｂ）である。このプリント基板装置の要部構成は、実施の形態１で説明した図１の部分外観図と略同様であるので、説明を省略する。
パワートランジスタ６の第１端子９とコネクタ端子５ａとが、ランド２に半田付けされ、第１端子９及びコネクタ端子５ａで挟まれた部分には、その両出口付近に、実施の形態１のレジスト部７ａに代えて、２つ（各１つ）の島形状のレジスト部７ｂが、ランド２上に設けられている。

両端子９，５ａを半田付けする為のランド２は一体化されているが、溶融半田は、島形状のレジスト部７ｂに対して濡れ難いので、両端子９，５ａ間の半田は、島形状のレジスト部７ｂから外側へは広がり難く、島形状のレジスト部７ｂの内側で、半田８のフィレットが、両端子９，５ａ間の橋絡部８ａを形成している。
これにより、付き過ぎるとランド２との接着強度が問題となる両端子９，５ａ間の半田の量を、付き過ぎないように調節することができると共に、パワートランジスタ６及びコネクタ端子５ａが接触しないように、両者の位置決めをすることができる。また、橋絡部８ａによりパワートランジスタ６からコネクタ端子５ａへの伝熱量が増加するので、放熱性能を向上させることができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明に係るプリント基板装置の実施の形態３のパワートランジスタ及びコネクタ端子を模式的に示す平面図（ａ）及びその断面図（ｂ）である。このプリント基板装置の要部構成は、実施の形態１で説明した図１の部分外観図と略同様であるので、説明を省略する。
パワートランジスタ６の第１端子９とコネクタ端子５ａとが、ランド２に半田付けされ、第１端子９及びコネクタ端子５ａで挟まれた部分には、その両出口付近に、実施の形態１のレジスト部７ａに代えて、２つ（各１つ）のプリント基板１への貫通穴７ｃが、ランド２に設けられている。

両端子９，５ａを半田付けする為のランド２は一体化されているが、溶融半田は、貫通穴７ｃ内のプリント基板に対して濡れ難いので、両端子９，５ａ間の半田は、貫通穴７ｃから外側へは広がり難く、貫通穴７ｃの内側で、半田８のフィレットが、両端子９，５ａ間の橋絡部８ａを形成している。
これにより、付き過ぎるとランド２との接着強度が問題となる両端子９，５ａ間の半田の量を、付き過ぎないように調節することができると共に、パワートランジスタ６及びコネクタ端子５ａが接触しないように、両者の位置決めをすることができる。また、橋絡部８ａによりパワートランジスタ６からコネクタ端子５ａへの伝熱量が増加するので、放熱性能を向上させることができる。

尚、上述した実施の形態１〜３のプリント基板装置では、コネクタ端子をより放熱し易い表面積の大きい形状に形成しておくと、放熱性能を更に向上させることが可能である。
また、プリント基板を収納するケースに穴を空けておいたり、ケースを開放状態にしておくことで、コネクタの周囲が自然対流又は強制空冷可能な状態となり、一層放熱性能が高まる。
更に、コネクタをプレス成形する際に、より表面積が大きく放熱性能が高い形状となるように、波型等に成形すると効果的である。

本発明に係るプリント基板装置の実施の形態の要部構成を模式的に示す部分外観図である。 図１に示すパワートランジスタ及びコネクタ端子を拡大して模式的に示す平面図（ａ）及びその断面図（ｂ）である。 本発明に係るプリント基板装置の実施の形態のパワートランジスタ及びコネクタ端子を模式的に示す平面図（ａ）及びその断面図（ｂ）である。 本発明に係るプリント基板装置の実施の形態のパワートランジスタ及びコネクタ端子を模式的に示す平面図（ａ）及びその断面図（ｂ）である。

符号の説明

１ プリント基板
２，３，４，１０ ランド
５ａ，５ｂ コネクタ端子
６ パワートランジスタ（発熱性素子）
７ａ レジスト部
７ｂ 島形状のレジスト部
７ｃ 貫通穴
８ 半田
８ａ 橋絡部
９ 第１端子

Claims (3)

1. １又は複数の発熱性素子と、該発熱性素子及び外部機器を接続する為の１又は複数のコネクタとを備え、前記発熱性素子及びコネクタがそれぞれ有する各端子を、プリント基板上に配置された各ランドに半田付けすることにより実装されたプリント基板装置において、
   前記発熱性素子からの熱が前記コネクタからも放散されるように、該発熱性素子及びコネクタが近接配置され、該発熱性素子及びコネクタの同一電位を有すべき前記ランドが一体化され、一体化された該ランドの前記発熱性素子の端子及びコネクタの端子間に、レジスト部分が配設されていることを特徴とするプリント基板装置。
2. １又は複数の発熱性素子と、該発熱性素子及び外部機器を接続する為の１又は複数のコネクタとを備え、前記発熱性素子及びコネクタがそれぞれ有する各端子を、プリント基板上に配置された各ランドに半田付けすることにより実装されたプリント基板装置において、
   前記発熱性素子からの熱が前記コネクタからも放散されるように、該発熱性素子及びコネクタが近接配置され、該発熱性素子及びコネクタの同一電位を有すべき前記ランドが一体化され、一体化された該ランドの前記発熱性素子の端子及びコネクタの端子間に、前記プリント基板への貫通穴が配設されていることを特徴とするプリント基板装置。
3. 前記発熱性素子の端子及びコネクタの端子間の半田のフィレットが、橋絡部を形成している請求項１又は２記載のプリント基板装置。

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