JP2013207214A - 射出成型基板および基板アッセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】発熱量の大きな電子部品を射出成型基板で一体化しても、効率良く放熱されるとともに省スペース化を実現する射出成型基板と射出成型基板を備えた基板アッセンブリを提供することを目的とする。
【解決手段】回路導体１５の一部は、射出成型基板１の表面に対して屈曲されている。このため、回路導体１５は従来の放熱面積を有しつつ、コンパクトに形成することができ、射出形成基板１および基板アッセンブリ１０の省スペース化、小型化を実現することができる。また、屈曲部は放熱部として機能するので、樹脂で覆われた射出成型基板１を積極的に放熱することができる
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車、家電、産業機器等に用いられるＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等の大電流回路が設けられた射出成型基板および射出成型基板を備えた基板アッセンブリに関するものである。

従来、自動車・家電・産業機器等に用いられる大電流回路を含む基板では、制御系回路や小電流が流れる回路は一般にプリント配線基板で構成され、大電流が流れるパワー系回路や素子は基板に搭載されず、別々に筐体に設置される。

このような装置としては、例えば、トランスコイル、チョークコイル、全波整流回路、スイッチング素子などが、プリント配線基板とは別に、熱伝導グリスや絶縁シート、熱伝導性シリコンシートなどを介して筐体に取り付けられるＤＣ−ＤＣコンバータ装置がある（特許文献１）。

また、プリント配線基板に搭載されない回路や素子を射出成型にて一体化する方法も採用されている（例えば特許文献２）。

特開２０００−１４１４９号公報 特開平０８−２７４４３１号公報

しかし、特許文献１のような方法では、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータなどの大電流回路を設置する筐体内部は、トランスコイル、チョークコイル、全波整流回路、スイッチング素子、プリント配線基板などの部品が別々に取り付けられるため、ネジ止めや半田付けなどの組立工程が多い。さらに部品同士を接続するバスバーやケーブルなどの部品点数が多くなるため、コストダウンを阻害する。

また、特許文献２のように、プリント配線基板以外の部品を射出成型基板化して、組み立て工数と部品点数を減らす方法は有効である。しかしながら、最近では基板アッセンブリ全体の小型化を図るために高密度実装されているにもかかわらず、射出成型基板は回路導体と部品が樹脂で覆われているため、電子部品のさらに積極的な放熱性が必要である。また、射出成型基板の特徴である形状の自由度を活かした一層の省スペース化を図る必要がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、発熱量の大きな電子部品を射出成型基板で一体化しても、効率良く放熱されるとともに省スペース化を実現する射出成型基板と射出成型基板を備えた基板アッセンブリを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために本発明は、回路導体の表面に対して、樹脂が射出成型された射出成型基板であって、前記回路導体の一部に、前記射出成型基板の表面に対し、屈曲する屈曲部が形成され、前記屈曲部が放熱部として機能することを特徴とする射出成型基板である。

本発明によれば、回路導体の一部は、射出成型基板の表面に対して屈曲されている。このため、回路導体は従来の放熱面積を有しつつ、コンパクトに形成することが可能である。したがって、射出形成基板の省スペース化、小型化を実現することができる。

また、屈曲部は放熱部として機能するので、樹脂で覆われた射出成型基板を積極的に放熱することができる。

また、本発明は、前記射出成型基板が具備された基板アッセンブリであって、前記射出成型基板は筐体の上に配置され、前記屈曲部の少なくとも一部が、前記樹脂から露出し、前記屈曲部が、前記筐体と熱的に接続されることを特徴とする基板アッセンブリである。

このように構成することで、回路導体の屈曲部を介して、熱のこもりやすい樹脂で形成された射出成型基板から外部への熱伝導を向上させることができる。

また、前記屈曲部は、前記射出成型基板の表面に垂直な方向に対して傾斜して形成され、前記筐体の前記屈曲部に対応する部位は、前記屈曲部の傾斜に対応した傾斜部が形成され、前記射出成型基板を前記筐体に固定部材によって固定する際、前記屈曲部が前記筐体に押圧されるようにしてもよい。

射出成型基板を筐体に固定する際、固定部材は射出成型基板の表面から垂直に固定される。このときの垂直に下方へ向かう力が、屈曲部と筐体の屈曲部に対応する位置の傾斜部分において筐体から屈曲部へ押す力となって付与される。したがって、屈曲部と筐体が密着し、熱のこもりやすい樹脂で形成された射出成型基板から外部への熱伝導をより一層向上させることができる。

また、前記屈曲部と前記筐体との間に、電気絶縁性の放熱シートが設けられてもよい。

このように構成すると、放熱シートと屈曲部は電気的に絶縁された状態であって、高い放熱（冷却）効果を得ることができる。

また、前記屈曲部の少なくとも一部が、山形または谷形に形成されるようにしてもよい。

山形とは、前記屈曲部を上方に向かって折り曲げた状態であり、谷形とは、前記屈曲部を下方に向かって折り曲げた状態である。屈曲部を山形や谷形に形成すれば、回路導体は従来の放熱面積を有しつつ、コンパクトに形成することができる。したがって、射出形成基板および基板アッセンブリの省スペース化、小型化を実現することができる。

本発明によれば、発熱量の大きな電子部品を射出成型基板で一体化しても、効率良く放熱されるとともに省スペース化を実現する射出成型基板と射出成型基板を備えた基板アッセンブリを提供することができる。

射出成型基板１を示す斜視図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図。 基板アッセンブリ１０を示す図であり、射出成型基板１については、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図。 回路導体１５の屈曲部を示す図で、図２のａ部拡大図。 回路導体１５の屈曲部を示す図で、図２のｂ部拡大図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図においては、半田等の図示を省略する。

はじめに、図１を用いて、射出成型基板１について説明する。図１は、射出成型基板１を示す図で、図１（ａ）は分解斜視図、図１（ｂ）は組立斜視図である。

射出成型基板１は、コイル５、電子部品搭載部９、発熱素子搭載部１１が設けられ、例えば自動車用のＤＣ−ＤＣコンバータとして用いられる基板である。

コイル５は、導体が円状に構成されたものである。コア部７は、コイル５の中心の孔（芯部６）を貫通するようにコア形成樹脂が射出され形成される。

電子部品搭載部９は、電子部品等を搭載する部位であり、内部の回路導体１５が露出する。電子部品１３ａは、電子部品搭載部９において、回路導体１５と半田等によって電気的に接続される。

発熱素子搭載部１１は、発熱量の大きな電子部品（以下発熱素子）を搭載する部位であり、内部の放熱板１７が露出する。発熱素子１３ｂは、例えばスイッチング素子などである。

図２は、射出成型基板１が筐体である冷却モジュール３上に設置され、ボルト２３によって固定された基板アッセンブリ１０を示す図である。射出成型基板１は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。

図２において、射出成型基板１の発熱素子搭載部１１では、発熱素子１３ｂの裏面と放熱板１７の上面が接触している。一方、放熱板１７の裏面は、射出成型基板１の裏面側にも露出し、冷却モジュール３と接触している。

また、射出成型基板１の電子部品搭載部９には、電子部品１３ａの裏面と回路導体１５が接触して電気的に接続される。この回路導体１５の一部の下方に対向するように、必要に応じて放熱板２１が設けられる。放熱板２１の裏面は、射出成型基板１の下面側に露出して冷却モジュール３と接触している。したがって、回路導体１５に通電することにより発生する熱を積極的に外部に放出することができる。

また、この放熱板２１は、コイル５の下方にも対向するように延伸して配置されている。この部分において、放熱板２１の裏面も射出成型基板１の下面に配置され空隙１９に露出している。空隙１９には高熱伝導材が充填されていてもよい。このため、コイル５に発生した熱は空隙１９を介して冷却モジュール３に伝達される。

ここで、図２に加えて図３も参照しながら、本発明にかかわる回路導体１５の屈曲部について説明する。図３は、図２（ａ部の）の拡大図である。

射出成型基板１の端部の回路導体１５には、曲げ加工が施された屈曲部が形成されている。屈曲部は、射出成型基板１の表面に垂直な方向に対して傾斜して形成されている。また、回路導体１５の屈曲部の一部は、射出成型基板１から露出している。さらに、この屈曲部の傾斜に対応して、冷却モジュール３にも傾斜部が形成され、回路導体１５の屈曲部と冷却モジュール３の間には、絶縁性の放熱シート２７が介在されている。

このように、回路導体１５に屈曲部を形成することで、回路導体は従来の放熱面積を有しつつ、コンパクトに形成することが可能である。すなわち、射出成型基板１および基板アッセンブリ１０の省スペース化、小型化を実現することができる。

また、射出成型基板１から露出した屈曲部の屈曲面が、絶縁性の放熱シート２７が介して冷却モジュール３に接続されている。また、屈曲部端部も冷却モジュール３に接続されている。したがって、熱のこもりやすい樹脂で覆われた射出成型基板から外部への熱伝導を向上させることができる。

ここで、射出成型基板１を冷却モジュール３に固定する際、ボルト２３は射出成型基板１の表面から垂直に固定される。このときの垂直に下方へ向かう力が、回路導体１５の屈曲部と冷却モジュール３の屈曲部に対応する位置の傾斜部分において、冷却モジュール３から回路導体１５の屈曲部への押圧力となって付与される（図３（ａ）および図３（ｂ））。従って、回路導体１５の屈曲部と放熱シート２７と冷却モジュール３が密着し、熱のこもりやすい樹脂で形成された射出成型基板１から外部への熱伝導をより一層向上させることができる。

以上、説明したように、回路導体１５に屈曲部を形成することで、回路導体１５のコンパクト化、すなわち、射出成型基板１および基板アッセンブリ１０の省スペース化、小型化を実現するとともに、熱のこもりやすい樹脂で形成された射出成型基板１から外部への熱伝導を向上させることができる。

回路導体１５の屈曲部の形状として図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）を示した。それぞれの形状について、上述した効果を比較する。

図３（ａ）の場合、屈曲部の内角が鋭角であるため、射出成型基板１をコンパクト化、回路導体１５の屈曲部と放熱シート２７と冷却モジュール３の密着性ともに最良である。

図３（ｂ）の場合、屈曲部の内角が鈍角であるため、射出成型基板１をコンパクト化に関しては図３（ａ）の場合より劣るが、回路導体１５の屈曲部と放熱シート２７と冷却モジュール３の密着性は図３（ａ）と同様に効果的である。

図３（ｃ）の場合、屈曲部は直角であるため、射出成型基板１のコンパクト化に関しては図３（ａ）と同様に効果的であるが、回路導体１５の屈曲部と放熱シート２７と冷却モジュール３の密着性については、ボルト２３が固定されるときに垂直に下方へ向かう力は冷却モジュール３へは伝わらない。しかしながら、射出成型基板１から露出した屈曲部の屈曲面が、電気絶縁性の放熱シート２７を介して冷却モジュール３に接続されているとともに屈曲部端部は冷却モジュール３に接続されているので、従来の形状と比較して外部への放熱が積極的になされる。

したがって、図３（ａ）の形状が最良ではあるが、図３（ｂ）、図３（ｃ）も本発明の目的を充分に達成するものである。

さらに、図示を省略するが、回路導体１５の屈曲部は、必ずしもその一部が射出成型基板１から露出していなくてもよい。あるいは、屈曲部の両面が露出していれば、放熱の効果はより大きくなる。

続いて、図４に、図２のｂ部について変形例を示す。図４（ａ）は回路導体１５の一部を谷形に下方に向かって屈曲させた例であり、図４（ｂ）は回路導体１５の一部を山形および谷形を組み合わせて屈曲させた例である。いずれの場合も、回路導体１５は放熱面積を有しつつ、コンパクトに形成することができる。したがって、射出成型基板１および基板アッセンブリ１０の省スペース化、小型化を実現することができる。この場合、図３に示したように、回路導体１５を射出成型基板１から露出させ、電気絶縁性の放熱シート２７を介して冷却モジュール３に熱的に接続することも可能である。

以上、図３および図４を用いて説明した回路導体１５の形状は、必要に応じて互いに組み合わせが可能である。

なお、回路導体１５およびコイル５の素材としては、例えば銅が用いられる。また、放熱部材である放熱板１７および２１は、例えばアルミニウム製（アルミニウム合金製）である。放熱シート２７としては、電気絶縁性があり、樹脂、シリコン、セラミック等の高熱伝導性を有する素材が好適である。

また、射出成型基板１の射出樹脂としては、絶縁性があり、射出成型が可能であればよく、例えば、液晶ポリマー、ポリフェニレンスルファイド、プリブチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフタルアミド等が使用できる。コア部７は、磁性材料で構成されるが、例えば磁性フィラーを含むコア形成樹脂により形成されてもよい。この場合、コア形成樹脂の母材としては基板形成樹脂と同様の樹脂を用いるとよい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了承される。

１………射出成型基板
３………冷却モジュール
５………コイル
６………芯部
７………コア部
９………電子部品搭載部
１０………基板アッセンブリ
１１………発熱素子搭載部
１３ａ………電子部品
１３ｂ………発熱素子
１５………回路導体
１７………放熱板
１９………空隙部
２１………放熱板
２３………ボルト
２５………雌ネジ部
２７………放熱シート

Claims (5)

1. 回路導体の表面に対して、樹脂が射出成型された射出成型基板であって、
   前記回路導体の一部に、前記射出成型基板の表面に対し、屈曲する屈曲部が形成され、
   前記屈曲部が放熱部として機能することを特徴とする射出成型基板。
2. 請求項１記載の射出成型基板が具備された基板アッセンブリであって、
   前記射出成型基板は筐体の上に配置され、
   前記屈曲部の少なくとも一部が、前記樹脂から露出し、
   前記屈曲部が、前記筐体と熱的に接続されることを特徴とする基板アッセンブリ。
3. 前記屈曲部は、前記射出成型基板の表面に垂直な方向に対して傾斜して形成され、
   前記筐体の前記屈曲部に対応する部位は、前記屈曲部の傾斜に対応した傾斜部が形成され、
   前記射出成型基板を前記筐体に固定部材によって固定する際、前記屈曲部が前記筐体に押圧されることを特徴とする請求項２に記載の基板アッセンブリ。
4. 前記屈曲部と前記筐体との間に、電気絶縁性の放熱シートが設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の基板アッセンブリ。
5. 前記屈曲部の少なくとも一部が、山形または谷形に形成されることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の基板アッセンブリ。
   
   

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