JP2013098273A - 回路構成体 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ伝熱シートの位置ずれを防止した回路構成体を提供する。
【解決手段】回路構成体は、電子部品２６が接続された回路基板２１と、回路基板２１および電子部品２６から発生する熱を放熱する放熱部材２８と、回路基板２１と放熱部材２８との間に配される熱伝導性材料からなる伝熱シート２９と、回路基板２１を保持するとともに、放熱部材２８が取り付けられる合成樹脂製のケース１１と、を備える。ケース１１には伝熱シート２９を位置決めする位置決め部１３Ｂが設けられていることを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、回路構成体に関する。

車載電装品の通電や断電などを実行する装置として、種々の電子部品が実装された回路基板を備える回路構成体をケースに収容してなるものが知られている。

このような装置において、回路基板に実装される電子部品は、小型で優れた機能を有するものが多いが、これらの電子部品は比較的発熱量が大きいため、電子部品から発生した熱がケース内にこもると、ケース内が高温になり、ケース内に収容された電子部品の性能が低下するおそれがあった。

そこで、従来から、回路基板や電子部品から発生した熱を外部に放熱するために、回路基板等を放熱部材に重ねて配置することが行われている。このような放熱構造においては、放熱の効率を向上させるために放熱部材と回路基板等との間に、回路基板等から発生する熱を放熱部材に伝える伝熱シートが配されるのが一般的である。

しかしながら、伝熱シートを、放熱部材と回路基板等との間に配置する際に、伝熱シートを固定しないと、伝熱シートの位置ずれが発生して、適切な位置に配置されないことがある。

そこで、例えば、特許文献１においては、金属製の筐体の表面に、凹部を設けて伝熱シートの位置ずれを防止する構造が提案されている。

特開２０１０−２０６０７３号公報

上記特許文献１に記載されている金属製の筐体は、アルミダイキャスト製であるので、押し出しフィンに比べてコスト高であるという問題がある。しかしながら押し出しフィンに、上記特許文献１に提案されているような、伝熱シートの位置ずれを防止する凹部を形成する場合、切削加工を施す必要があるため、手間がかかるという問題があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、コストを抑えつつ伝熱シートの位置ずれを防止した回路構成体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するものとして本発明は、電子部品が接続された回路基板と、前記回路基板および前記電子部品から発生する熱を放熱する放熱部材と、前記回路基板と前記放熱部材との間に配される熱伝導性材料からなる伝熱シートと、前記回路基板を保持するとともに、前記放熱部材が取り付けられる合成樹脂製のケースと、を備え、前記ケースには前記伝熱シートを位置決めする位置決め部が設けられていることを特徴とする回路構成体である。

本発明において、回路構成体は回路基板を保持するとともに放熱部材が取り付けられる合成樹脂製のケースを備えており、このケースには位置決め部が設けられている。したがって、本発明によれば、ケースに設けた位置決め部により伝熱シートの位置決めが可能である。また本発明によれば、合成樹脂製のケースを成形する際に予め伝熱シートを位置決めするための位置決め部を設けておけばよいので、伝熱シートの位置ずれを防止する構造の形成が容易である。その結果本発明によれば、コストを抑えつつ伝熱シートの位置ずれを防止した回路構成体を提供することができる。

本発明は、以下の構成であってもよい。
前記位置決め部が、複数設けられていてもよい。このような構成とすると、伝熱シートが複数箇所で位置決めされるので位置ずれを確実に防止することができる。

前記位置決め部は、位置決め突部により構成される一方、前記伝熱シートには前記位置決め突部に対応する位置に位置決め孔が形成されていてもよい。
このような構成とすると、簡易な構造により伝熱シートの位置ずれを防止することができ、製造コストを抑えることができる。

前記回路基板は前記伝熱シートとともに前記放熱部材に固定されていてもよい。このような構成とすると、伝熱シートは、回路基板とともに放熱部材に固定されるので、位置ずれ防止効果がより確実なものとなる。

前記放熱部材は前記ケースの外部に取り付けられ、前記ケースの前記放熱部材が取り付けられる部分は、前記放熱部材と前記ケース内を仕切る壁部が形成されていない壁部未形成領域とされ、前記ケースの前記壁部未形成領域においては、前記放熱部材の表面が前記ケースの一部として機能する構成としてもよい。
このような構成とすると、放熱部材との間にケースの壁部が存在しないので、回路基板等から発生する熱が放熱部材に伝熱されやすくなり、放熱効率が高まる。

前記回路基板は、前記電子部品と接続されるバスバーを樹脂でモールドしてなるバスバーモールド基板であり、前記回路基板には、一部において前記バスバーが露出するバスバー露出部が設けられ、前記バスバー露出部が前記伝熱シートを介して前記放熱部材に重ねられていてもよい。
このような構成とすると、回路基板で発生した熱がバスバー露出部から放熱部材に伝わって放熱されるので、温度上昇を抑制することができる。また、このような構成とすると、放熱部材に重ねられているバスバー露出部は回路基板の一部に設けられているので、バスバー露出部以外の部分は回路基板の両面に電子部品を実装可能であり、高密度な実装が可能である。

前記伝熱シートは、絶縁性材料からなる構成であってもよい。
このような構成とすると、例えば回路基板が、導電性部分が露出している部分を有している場合に、導電性部分と放熱部材との絶縁性を確実に保つことができる。

本発明によれば、コストを抑えつつ伝熱シートの位置ずれを防止した回路構成体を提供することができる。

実施形態１の回路構成体を備える装置の斜視図 分解状態にある装置の斜視図 ロアケースの斜視図 バスバーモールド基板を収容したロアケースの平面図 図４のＡ−Ａ線における断面図 分解状態にあるロアケースの斜視図 ロアケースに伝熱シートを位置決めする様子を示す斜視図 回路基板などを収容していない状態のロアケースの平面図 図８のＢ−Ｂ線における断面図 図８のＣ−Ｃ線における断面図 放熱部材にバスバーと伝熱シートを配置した様子を示す斜視図 放熱部材にバスバーと伝熱シートを配置した様子を示す一部平面図 図１２のＤ−Ｄ線における断面図

＜実施形態１＞
本発明の回路構成体２０を備える実施形態１の装置１０を図１ないし図１３を参照しつつ説明する。本実施形態の装置１０は、車両（図示せず）等に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０である。以下の説明においては、図１および図２における上方を上とし下方を下とする。

本実施形態の装置１０は、バスバー２４を有する回路基板２１（バスバーモールド基板２１）を含む複数の回路基板と、これらの回路基板２１を保持するケース１１と、ケース１１の外部に取り付けられるヒートシンク２８（放熱部材の一例）と、伝熱シートと、を有する回路構成体２０を備える。

（ケース１１）
図１および図２に示すように、ケース１１は合成樹脂製であって、アッパーケース１２とロアケース１３（ケースの一例）とからなる。アッパーケース１２の側面にはロアケース１３の係止突部１３Ａに係止される係止片１２Ａが複数形成されている。

ロアケース１３は、図４における右上に配される角部が凹んだ形状をなしており、この凹んだ部分には、アース端子１４Ａが配されている。また、ロアケース１３の図４における手前側の側壁からは、入力端子１４Ｂがケース１１外に突出するように配置され、ロアケース１３の図４における右側壁からは、出力端子１４Ｃがケース１１外に突出するように配置されている（図１および図４を参照）。つまり、アース端子１４Ａ、入力端子１４Ｂおよび出力端子１４Ｃはアッパーケース１２を取り付けた状態では、ケース１１の外側に配される（図１〜図４を参照）。

ロアケース１３は、図３に示すように、チョークコイル１５Ｂや変圧器１５Ｃを収容する第１収容室１５と、変圧器１５Ｃ等と接続される第１回路基板１６Ａを収容する第２収容室１６と、バスバーモールド基板２１（回路基板の一例）を収容する第３収容室１７と、を備える。第１収容室１５と第２収容室１６とは図３における右奥側に並んで設けられ、第３収容室１７は図３における手前側に設けられている。

第１収容室１５の底壁には、図４及び図７に示すように、複数のスリット１５Ａが形成されており第１収容室１５で発生する熱を外部に放出可能とされる。

図３に示すように、入力端子１４Ｂはバスバーモールド基板２１のバスバー２４と一体であって、第３収容室１７の側壁から外側に導出され、出力端子１４Ｃは、チョークコイル１５Ｂに接続され、第１収容室１５の側壁から外側に導出されている。なお、変圧器１５Ｃと第１回路基板１６ＡとはＣ字状のバスバー１５Ｄにより電気的に接続されている。

第２収容室１６の直下および第３収容室１７の図４における奥側の領域１７Ｂの直下には、ヒートシンク２８が配置されている。
ロアケース１３の、第２収容室１６から第３収容室１７の奥側の領域１７Ｂに至る領域には、図６に示すように、底部（ヒートシンクとケース内とを仕切る壁部）が設けられていない。ロアケース１３の底部が設けられていない領域１３Ｃ（壁部未形成領域１３Ｃ）では、ヒートシンク２８の上面が第２収容室１６および第３収容室１７の領域１７Ｂの底壁（壁部）として機能している。

第３収容室の手前側の領域１７Ｃの底壁は、第３収容室の奥側の領域１７Ｂに配置されたヒートシンク２８の上面よりも低くなっており、バスバーモールド基板２１を配置すると、バスバーモールド基板２１の下側に電子部品２７が収容可能なスペース１７Ａ（図５を参照）が形成されるようになっている。

さて、本実施形態において、ロアケース１３には、図７に示すように伝熱シート２９を位置決めする位置決めピン１３Ｂ（位置決め部の一例）が上方に突出形成されている。具体的には、位置決めピン１３Ｂは、図７〜図１０に示すように、ロアケース１３の第３収容室１７の領域１７Ｂの、領域１７Ｃ側の端部に２つ設けられており、伝熱シート２９の位置決め孔２９Ｄに挿通可能とされる。位置決めピン１３Ｂはロアケース１３に対して他の部分とともに一体的に設けられている。

（回路基板）
第１回路基板１６Ａおよびバスバーモールド基板２１の上方には、これらの基板１６Ａ，２１を覆うように、略Ｌ字状の第２回路基板１８が配置されている。第２回路基板１８は、ケース１１内において、図２に示すように、アッパーケース１２の上面に対して略平行な姿勢で収容されている。

第１回路基板１６Ａおよび第２回路基板１８の表面には、それぞれプリント配線技術により図示しない導電路が形成されるとともに、電子部品１９Ａ，１９Ｂが実装されており、当該電子部品１９Ａ，１９Ｂは導電路に、例えば半田付け等公知の手法により接続されている。

第１回路基板１６ＡにはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの電子部品１９Ａが実装され、第２回路基板１８にはコンデンサなどの電子部品１９Ｂが実装されている。第２回路基板１８は、バスバーモールド基板２１および第１回路基板１６Ａと接続されており、ロアケース１３に対してネジ止めされている。

（バスバーモールド基板２１）
バスバーモールド基板２１は、一部においてバスバー２４が露出するように、バスバー２４を樹脂でモールドしてなるものである。図４においては、モールドされているバスバー２４を点線で示している。バスバーモールド基板２１には、図５に示すように、裏側面の一部に、バスバー２４が露出した部分（バスバー露出部２３）が設けられている。一方、バスバー２４が露出していない部分は、樹脂モールド部２２である。

バスバーモールド基板２１は、その一部がヒートシンク２８の上に配置されており、ヒートシンク２８の上に配置されている部分は、バスバー２４が露出したバスバー露出部２３である。

バスバーモールド基板２１のバスバー露出部２３の端部に設けた端子部２５には、図５に示すようにＦＥＴ２６（電子部品の一例）が接続されている。このＦＥＴ２６はバスバー露出部２３とともにヒートシンク２８の上に配置されている。

バスバーモールド基板２１の裏面２１Ｂ側には、コンデンサ２７が接続されている。詳しくは、コンデンサ２７は、図５に示すように、ＦＥＴ２６から隔離したスペース１７Ａ（第３収容室１７におけるバスバーモールド基板２１の下側のスぺース）に配置されている。

バスバーモールド基板２１には、ヒートシンク２８に対して伝熱シート２９とともに固定するためのネジなどの固定部材（図示せず）が挿通可能な固定部材貫通孔２１Ｃが形成されている（図４を参照）。図１１〜図１３（バスバーモールド基板２１の樹脂モールド前のバスバー２４をヒートシンク２８に配置した図）および図４に示すように、固定部材貫通孔２１Ｃはバスバーモールド基板２１のバスバー２４が埋設されていない樹脂部分に形成されている。

（ヒートシンク２８）
バスバーモールド基板２１の下側に配置されるヒートシンク２８は金属製の放熱部材２８であり、上面に配置される基板１６Ａ，２１や電子部品１９Ａ，２６，、具体的には第１回路基板１６Ａ、バスバーモールド基板２１、およびＦＥＴ１９Ａ，２６等において発生した熱を放熱する機能を有する。ヒートシンク２８の上面は板状をなし、下側に多数のフィン２８Ａが形成されている。ヒートシンク２８はロアケース１３の第２収容室１６の直下および第３収容室１７の図４における奥側の領域１７Ｂの直下に沿って配置される。ヒートシンク２８は、ロアケース１３に対して係止片３０（図５参照）およびネジ止め（図示せず）により取り付けられるようになっている。

ヒートシンク２８にはバスバーモールド基板２１および伝熱シート２９を固定する固定部材を取り付け可能な固定部材取付部２８Ｃが設けられている。固定部材取付部２８Ｃはバスバーモールド基板２１の固定部材貫通孔２１Ｃおよび伝熱シート２９の固定孔２９Ｃに対応する位置に設けられている。

（伝熱シート２９）
伝熱シート２９は熱伝導性かつ絶縁性の材料からなり、伝熱シート２９の上側面２９Ａはバスバー露出部２３と接触するように配され、伝熱シート２９の下側面２９Ｂはヒートシンク２８と接触するように配されている。これにより、伝熱シート２９は、バスバー露出部２３と金属製のヒートシンク２８とを絶縁状態に保持している。伝熱シート２９としては、ヒートシンク２８に配置されるものとして公知のものを用いることができる。

伝熱シート２９は、図５に示すようにＦＥＴ２６の下方からバスバー露出部２３の全域とバスバー露出部２３に隣接する樹脂モールド部２２の端部に至って配置されている。また、本実施形態では伝熱シート２９の端部が、ヒートシンク２８の図５における右端の端面２８Ｂと樹脂モールド部２２の端面２２Ａとに挟持され、位置決めされている。

伝熱シート２９の端部のうち、領域１７Ｃ側に配される端部には、図６〜図８に示すように、ヒートシンク２８に固定するための固定孔２９Ｃと、ロアケース１３に位置決めするための位置決め孔２９Ｄが、貫通して設けられている。固定孔２９Ｃと位置決め孔２９Ｄは、伝熱シート２９の端部において並んで形成されており、内側に固定孔２９Ｃが形成され、外側に位置決め孔２９Ｄが形成されている。伝熱シート２９の固定孔２９Ｃは、バスバーモールド基板２１の固定部材貫通孔２１Ｃおよびヒートシンク２８の固定部材取付部２８Ｃと一致する位置に設けられている。

（装置１０の組み立て）
本実施形態の装置１０の組み立て方法の一例について簡単に説明する。ヒートシンク２８を、ロアケース１３の第３収容室１７の領域１７Ｂおよび第２収容室１６の直下（図７における手前側の約半分の領域）に取り付けると、ヒートシンク２８の上面はロアケース１３の第３収容室１７の領域１７Ｂおよび第２収容室１６の底に露出状態で配される。これにより、ヒートシンク２８にはロアケース１３の内部と外部とを仕切る壁部（底壁）としての機能が付与される。次に、伝熱シート２９の位置決め孔２９Ｄを、図７に示すように、ロアケース１３の位置決めピン１３Ｂに対応するように配置する。伝熱シート２９の位置決め孔２９Ｄにロアケース１３の位置決めピン１３Ｂを挿通させると、図８に示すように、伝熱シート２９がロアケース１３に対して位置決めされる。

次に、コンデンサ２７やＦＥＴ２６などの所定の電子部品を接続したバスバーモールド基板の固定部材貫通孔２１Ｃと、伝熱シート２９の固定孔２９Ｃとを対応するように配置してバスバーモールド基板２１を伝熱シート２９の上に重ねる。するとバスバーモールド基板２１の固定部材貫通孔２１Ｃ、伝熱シート２９の固定孔２９Ｃ、ヒートシンク２８の固定部材取付部２８Ｃが一致して１つの孔が形成され、この孔に図示しない固定部材を挿入して固定すると、バスバーモールド基板２１が伝熱シート２９を間に配置した状態でヒートシンク２８に固定される（図４を参照）。このとき伝熱シート２９はロアケース１３の位置決めピン１３Ｂにより位置決めされているので位置ずれは生じない。

他の収容室１５，１６に所定の電子部品、接続部材、第１回路基板１６Ａ等を収容・接続し、ついで第２回路基板１８を接続して、アッパーケース１２を取り付けると、装置１０の組み立てが完了する。

（本実施形態の作用および効果）
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態の装置１０に通電すると、バスバーモールド基板２１などの回路基板およびＦＥＴ２６等の電子部品で熱が発生する。本実施形態では、発生した熱はバスバー露出部２３やＦＥＴ２６などの電子部品から、伝熱シート２９に伝熱されて、ヒートシンク２８に伝わり、装置１０外に放熱される。

本実施形態によれば以下のような効果が得られる。
本実施形態によれば、回路構成体２０は、回路基板２１を保持するとともにヒートシンク２８が取り付けられる合成樹脂製のロアケース１３を備えており、ロアケース１３には位置決めピン１３Ｂが設けられているから、ロアケース１３に設けた位置決めピン１３Ｂにより伝熱シート２９の位置決めが可能である。また本実施形態によれば、合成樹脂製のケース１１を成形する際に予め伝熱シート２９を位置決めするための位置決めピン１３Ｂを形成しておけばよいので、伝熱シート２９の位置ずれを防止する構造の作製に手間がかからない。その結果、本実施形態によれば、コストを抑えつつ伝熱シート２９の位置ずれを防止した回路構成体２０を提供することができる。

また、本実施形態によれば、位置決めピン１３Ｂが、複数（２つ）設けられているから、伝熱シート２９が複数箇所で位置決めされるので位置ずれを確実に防止することができる。

特に、本実施形態によれば、位置決め部は、位置決めピン１３Ｂにより構成される一方、伝熱シート２９には位置決めピン１３Ｂに対応する位置に位置決め孔２９Ｄが形成されているから、簡易な構造により伝熱シート２９の位置ずれを防止することができ、製造コストを抑えることができる。

また、本実施形態によれば、バスバーモールド基板２１が伝熱シート２９とともにヒートシンク２８に固定されているから、伝熱シート２９は、バスバーモールド基板２１とともにヒートシンク２８に固定されるので、位置ずれ防止効果がより確実なものとなる。

また、本実施形態において、ヒートシンク２８は、ケース１１（ロアケース１３）の外部に取り付けられ、ロアケース１３のヒートシンク２８が取り付けられる部分は、ヒートシンク２８とケース１１内を仕切る壁部が形成されていない壁部未形成領域１３Ｃとされ、ロアケース１３の壁部未形成領域１３Ｃにおいては、ヒートシンク２８の表面（上面）がケース１１の一部として機能する。したがって、本実施形態によれば、ヒートシンク２８との間にケース１１の壁部が存在しないので、バスバーモールド基板２１等から発生する熱がヒートシンク２８に伝熱されやすくなり、放熱効率が高まる。

また、本実施形態によれば、ヒートシンク２８に重ねられる回路基板２１はバスバーモールド基板２１であり、一部においてバスバー２４が露出するバスバー露出部２３が設けられ、バスバー露出部２３がヒートシンク２８に重ねられている。したがって、本実施形態によれば、バスバーモールド基板２１で発生した熱がバスバー露出部２３からヒートシンク２８に伝わって放熱されるので、温度上昇を抑制することができる。また、本実施形態によれば、ヒートシンク２８に重ねられているバスバー露出部２３はバスバーモールド基板２１の一部に設けられているので、バスバー露出部２３以外の部分は両面に電子部品を実装可能であり、高密度な実装が可能である。

また、本実施形態によれば、伝熱シート２９は、絶縁性材料からなる構成であるから、バスバー露出部２３のように導電性部分が露出している部分を有しているバスバーモールド基板２１の導電性部分とヒートシンク２８との絶縁性を確実に保つことができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、位置決め部として位置決めピン１３Ｂが２つ設けられたロアケース１３を示したが、位置決め部はピン形状に限定されない。ロアケースに形成した係止突部のように断面視台形状のものなどであってもよい。また位置決め部の数は１つでも３つ以上であってもよい。
（２）上記実施形態では、バスバーモールド基板２１が伝熱シート２９とともにヒートシンク２８に固定されている構成を示したが、バスバーモールド基板２１等の回路基板は別の部材（例えばロアケース）に固定されていてもよい。
（３）上記実施形態では、ロアケース１３のヒートシンク２８が取り付けられる部分は、ヒートシンク２８とロアケース１３内を仕切る壁部が形成されていない壁部未形成領域１３Ｃである構成を示したが、壁部が形成されていてもよい。
（４）上記実施形態では、絶縁性材料からなる伝熱シート２９を示したが、導電性材料からなる伝熱シートであってもよい。
（５）上記実施形態では、第２収容室に配置する回路基板としてバスバーモールド基板を用いた例を示したが、回路基板はバスバーを備えないものであってもよい。
（６）上記実施形態ではＦＥＴとコンデンサを備えるＤＣ−ＤＣコンバータに適用した例を示したが、本発明はこれに限定されない。

１０…装置
２０…回路構成体
１１…ケース
１２…アッパーケース
１３…ロアケース
１３Ｂ…位置決めピン（位置決め部）
１３Ｃ…壁部未形成領域
２０…回路構成体
２１…バスバーモールド基板（回路基板）
２１Ｃ…固定部材貫通孔
２３…バスバー露出部
２４…バスバー
２６…ＦＥＴ（電子部品）
２８…ヒートシンク（放熱部材）
２９…伝熱シート
２９Ｄ…位置決め孔

Claims (7)

1. 電子部品が接続された回路基板と、前記回路基板および前記電子部品から発生する熱を放熱する放熱部材と、前記回路基板と前記放熱部材との間に配される熱伝導性材料からなる伝熱シートと、前記回路基板を保持するとともに、前記放熱部材が取り付けられる合成樹脂製のケースと、を備え、
   前記ケースには前記伝熱シートを位置決めする位置決め部が設けられていることを特徴とする回路構成体。
2. 前記位置決め部が、複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記位置決め部は、位置決め突部により構成される一方、前記伝熱シートには前記位置決め突部に対応する位置に位置決め孔が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記回路基板は前記伝熱シートとともに前記放熱部材に固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体。
5. 前記放熱部材は前記ケースの外部に取り付けられ、
   前記ケースの前記放熱部材が取り付けられる部分は、前記放熱部材と前記ケース内を仕切る壁部が形成されていない壁部未形成領域とされ、
   前記ケースの前記壁部未形成領域においては、前記放熱部材の表面が前記ケースの一部として機能することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体。
6. 前記伝熱シートは、絶縁性材料からなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の回路構成体。
7. 前記回路基板は、前記電子部品と接続されるバスバーを樹脂でモールドしてなるバスバーモールド基板であり、
   前記回路基板には、一部において前記バスバーが露出するバスバー露出部が設けられ、
   前記バスバー露出部が前記伝熱シートを介して前記放熱部材に重ねられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の回路構成体。

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