JP2015047032A - 回路構成体 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で放熱性を向上させる。
【解決手段】回路構成体１０は、金属製のインレイ部品１６Ａ，１６Ｂと、絶縁板に導電路が形成され、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂが圧入されて導電路と接続される圧入孔１２Ａ，１２Ｂを有する回路基板１１と、板状の金属からなり、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂと接続されるバスバー１３Ａ〜１３Ｃと、を備えており、回路基板１１の圧入孔１２Ａ，１２Ｂに圧入されたインレイ部品１６Ａ，１６Ｂがバスバー１３Ａ〜１３Ｃに接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路構成体に関する。

従来、プリント基板の貫通孔にインレイを圧入した技術が知られている。下記特許文献１には、三層の樹脂層と、二層の厚銅が交互に積層されて貫通孔を有する基板と、この基板の貫通孔に圧入された伝熱部材としての銅インレイとを備えたプリント基板が記載されている。

特開２０１１−１５９７２７号公報

ところで、特許文献１では、厚銅を基板の内部に積層することで導電路を形成しているため基板の内部に熱が籠りやすく、放熱性が悪いという問題がある。また、厚銅を基板の外面のパターンに接続しようとする場合、多数のスルーホールを設ける必要があると考えられ、構成が複雑になりやすい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、簡素な構成で放熱性を向上させることが可能な回路構成体を提供することを目的とするものである。

本発明の回路構成体は、金属製のインレイ部品と、絶縁板に導電路が形成され、前記インレイ部品が圧入されて前記導電路と接続される圧入孔を有する回路基板と、板状の金属からなり、前記インレイ部品と接続されるバスバーと、を備える。

本構成によれば、回路基板の圧入孔に圧入されたインレイ部品がバスバーに接続されるため、回路基板の熱をインレイ部品及びバスバーを介して放熱させることができる。また、インレイ部品を用いて回路基板の導電路とバスバーとの間の接続を行うことができるため、別にスルーホールを設けて導電路のパターン間を接続する場合と比較して回路構成体の構成を簡素化することができる。よって、簡素な構成で放熱性を向上させることが可能となる。

上記構成に加えて以下の構成を有すれば好ましい。
・前記バスバーは、前記インレイ部品のうち前記圧入孔内に圧入されない部分が挿通される挿通孔を有し、前記挿通孔に挿通された前記インレイ部品と前記バスバーとが接続される。
このようにすれば、回路基板の導電路とバスバーとの接続構造を簡素化することができる。

・前記インレイ部品に電子部品が接続されている。
このようにすれば、電子部品の熱をインレイ部品を用いて放熱させることができる。

・前記回路基板は両面に導電路を有し、前記回路基板と前記バスバーとが間隔を空けて対向配置されており、前記回路基板の両面に電子部品が実装されている。

本発明によれば、簡素な構成で放熱性を向上させることが可能となる。

実施形態１の回路構成体を示す断面図 回路基板を示す平面図 バスバーを示す平面図 インレイ部品を回路基板の圧入孔に圧入する工程を説明する図 インレイ部品が圧入された回路基板をバスバーに重ねる工程を説明する図 回路基板とバスバーが重ねられた状態を示す断面図 インレイ部品とバスバーとの半田付けを説明する図 実施形態２の回路構成体を示す断面図 インレイ部品を示す平面図 インレイ部品を回路基板の圧入孔に圧入する工程を説明する図 インレイ部品が圧入された回路基板をバスバーに重ねる工程を説明する図 回路基板とバスバーがインレイ部品を介して対向配置された状態を示す断面図

＜実施形態１＞
実施形態１の回路構成体１０を、図１ないし図７を参照しつつ説明する。以下では、上下方向については、図１の方向を基準として説明する。

（回路構成体１０）
回路構成体１０は、図１に示すように、回路基板１１と、回路基板１１に重ねられた複数（本実施形態では３枚）のバスバー１３Ａ〜１３Ｃと、複数（本実施形態では４個）のインレイ部品１６Ａ，１６Ｂと、回路基板１１の上面１１Ａに実装される複数の電子部品１７Ａ，１７Ｂとを備えている。

（回路基板１１）
回路基板１１は、図２に示すように、左右方向に長い略長方形状をなすプリント回路基板であって、絶縁性材料からなる絶縁板の上面１１Ａに銅箔等の導電性材料からなる導電路（図示しない）がプリント配線されている。回路基板１１には、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂが圧入される円形状の複数（本実施形態では４個）の圧入孔１２Ａ，１２Ｂが左右に並んで配されている。圧入孔１２Ａと圧入孔１２Ｂの径は、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂの大きさに応じて異なる径となっている。

（バスバー１３Ａ〜１３Ｃ）
複数のバスバー１３Ａ〜１３Ｃは、図３に示すように、共に銅又は銅合金等の金属板材をプレス機により所定の形状に打ち抜いて形成されており、それぞれ異なる領域に互いに隙間を空けて回路基板１１に重ねられる。バスバー１３Ａ〜１３Ｃには、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂが挿通される複数（本実施形態では４個）の円形状の挿通孔１４Ａ，１４Ｂが貫通形成されている。挿通孔１４Ａと挿通孔１４Ｂの径は、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂの大きさに応じて異なる径となっている。

各挿通孔１４Ａ，１４Ｂの位置は、回路基板１１の対応する圧入孔１２Ａ，１２Ｂに連なる位置に形成されている。なお、挿通孔１４Ａ，１４Ｂは、対応する圧入孔１２Ａ，１２Ｂの径よりもやや大きくなっている。バスバー１３Ａ〜１３Ｃの上面は、図示しない接着剤で回路基板１１に接着される。
なお、バスバー１３Ａ〜１３Ｃには、例えば、外部の車載電装品や車両のモータ等の負荷を駆動させるための比較的大きな電流が通電し、回路基板１１には制御回路を動かすための比較的小さな制御電流が通電する。

（インレイ部品１６Ａ，１６Ｂ）
図１に示すように、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂは、全体が銅等の金属からなり、上下方向（軸方向）の厚みが薄い円柱状（コイン状）をなしている。

インレイ部品１６Ａ，１６Ｂは、回路基板１１の圧入孔１２Ａ，１２Ｂに圧入して固定されるとともに、バスバー１３Ａ〜１３Ｃの挿通孔１４Ａ，１４Ｂにわずかに隙間を有して挿通して半田付けして固定される。

インレイ部品１６Ａ，１６Ｂは、回路基板１１の導電路と接続されている。この接続は、例えば、回路基板１１の導電路を挿通孔１２Ａ，１２Ｂ内に導出（露出）させ、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂを挿通孔１２Ａ，１２Ｂに圧入することで、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂを回路基板１１の導電路に接続するようになっている。なお、これに限らず、又は、これと共に、例えば、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂを回路基板１１の導電路に半田付けしたり、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂの端面と回路基板１１の表面の導電路とをリード線で接続するようにしてもよい。

インレイ部品１６Ａ，１６Ｂの上面１５Ａは、回路基板１１の上面１１Ａとほぼ面一となり、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂの下面１５Ｂは、バスバー１３Ａ〜１３Ｃの下面１３Ｄと面一になる。
インレイ部品１６Ａ，１６Ｂの径は、圧入孔１２Ａ，１２Ｂに圧入可能な径であり、圧入孔１２Ａ，１２Ｂの径とほぼ同じか、わずかに大きい径とされている。

（電子部品１７Ａ，１７Ｂ）
電子部品１７Ａ，１７Ｂは、例えばＦＥＴ等の半導体スイッチング素子からなり、通電電流に応じて発熱する発熱部品である。電子部品１７Ａ，１７Ｂは、箱型のパッケージを有する本体１８と複数の端子１９とを備えている。

電子部品１７Ｂについては、本体１８の底面にインレイ部品１６Ａと接続される台座状の端子１９Ａとバスバー１３Ｃに圧入されたインレイ部品１６Ｂに接続される端子１９とを備える。
各端子１９は、半田付け等の公知の手法により、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂの上面１５Ａや、図示はしないが回路基板１１のプリント配線された導電路に接続される。

（製造工程）
回路構成体１０の製造工程の一例について説明する。
金属板材をプレス加工等して所定形状の複数のバスバー１３Ａ〜１３Ｃを形成する（図３）。

回路基板１１の圧入孔１２Ａ，１２Ｂにインレイ部品１６Ａ，１６Ｂの軸方向の端部を圧入する（図４）。
次に、回路基板１１又はバスバー１３Ａ〜１３Ｃに接着剤を塗布し、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂの突出部を挿通孔１４Ａ，１４Ｂに挿通して回路基板１１とバスバー１３Ａ〜１３Ｃを重ね合わせて接着する（図５，図６）。このとき、図示しないが複数のバスバー１３Ａ〜１３Ｃを一体化している連結枠を切断する。
これにより、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂの上面１５Ａは、回路基板１１の上面１１Ａと面一になり、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂの下面１５Ｂは、バスバー１３Ａ〜１３Ｃの下面１３Ｄと面一となる。

次に、図７に示すように、例えば予めバスバー１３Ａ〜１３Ｃを切り欠いて挿通孔１４Ａ，１４Ｂに連なる切欠部２１を形成しておき、バスバー１３Ａ〜１３Ｃの露出面にマスクＭを形成してフロー半田付けすることで、挿通孔１４Ａ，１４Ｂ内の隙間に半田Ｓが入り込み、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂとバスバー１３Ａ〜１３Ｃとが電気的に接続される。

次に、回路基板１１の上面１１Ａに電子部品１７Ａ，１７Ｂ等を搭載して例えばリフロー半田付けによって電子部品１７Ａ，１７Ｂを導電路上に実装することで、回路構成体１０が形成される（図１）。

上記実施形態によれば以下の作用、効果を奏する。
本実施形態によれば、回路基板１１の圧入孔１２Ａ，１２Ｂに圧入されたインレイ部品１６Ａ，１６Ｂがバスバー１３Ａ〜１３Ｃに接続されるため、回路基板１１の熱をインレイ部品１６Ａ，１６Ｂ及びバスバー１３Ａ〜１３Ｃを介して放熱させることができる。また、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂを用いて回路基板１１の導電路とバスバー１３Ａ〜１３Ｃとの間の接続を行うことができるため、別にスルーホールを設けて導電路のパターン間を接続する場合と比較して回路構成体１０の構成を簡素化することができる。よって、簡素な構成で放熱性を向上させることが可能となる。

バスバー１３Ａ〜１３Ｃは、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂのうち圧入孔１２Ａ，１２Ｂ内に圧入されない部分が挿通される挿通孔１４Ａ，１４Ｂを有し、挿通孔１４Ａ，１４Ｂに挿通されたインレイ部品１６Ａ，１６Ｂとバスバー１３Ａ〜１３Ｃとが接続される。
このようにすれば、回路基板１１の導電路とバスバー１３Ａ〜１３Ｃとの接続構造を簡素化することができる。

さらに、インレイ部品１６Ａ，１６Ｂに電子部品１７Ａ，１７Ｂが接続されている。
このようにすれば、電子部品１７Ａ，１７Ｂの熱をインレイ部品１６Ａ，１６Ｂを用いて放熱させることができる。

＜実施形態２＞
実施形態２を、図８ないし図１２を参照して説明する。実施形態２は、図８に示すように、回路構成体２０は、回路基板２２とバスバー１３Ａ〜１３Ｃとが間隔を空けて対向配置されており、回路基板２２の両面に電子部品１７Ａ，１７Ｂ，２５が実装されているものである。以下では、上下方向については、図８の方向を基準とし、実施形態１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

回路基板２２は、その上下の両面２２Ａ，２２Ｂに導電路がプリント配線されている。圧入孔１２Ａ，１２Ｂは、実施形態１と同一であり、バスバー１３Ａ〜１３Ｃ及び電子部品１７Ａ，１７Ｂは、実施形態１と同一である。

インレイ部品２３Ａ，２３Ｂは、略円柱状であって、図８，図９に示すように、その軸方向における上端部側及び下端部側の径が段差状に縮径された縮径部２４Ａと回路基板２２とバスバー１３Ａ〜１３Ｃの間に配され、段差状に拡径された拡径部２４Ｂとを有する。
上端側の縮径部２４Ａが圧入孔１２Ａ，１２Ｂに圧入されて回路基板２２の導電路に接続され、下端側の縮径部２４Ａが挿通孔１４Ａ，１４Ｂに挿通されてバスバー１３Ａ〜１３Ｃに接続される。

回路構成体１０の製造工程の一例について説明する。
金属板材をプレス加工等して所定形状の複数のバスバー１３Ａ〜１３Ｃを形成し、各圧入孔１２Ａ，１２Ｂ内にインレイ部品２３Ａ，２３Ｂの下端部の縮径部２４Ａを圧入する（図１０）。
回路基板２２におけるインレイ部品２３Ａ，２３Ｂが突出する側の面２２Ｂに電子部品２５を実装するとともに、回路基板２２とバスバー１３Ａ〜１３Ｃを対向させ（図１１）、縮径部２４Ａを挿通孔１４Ａ，１４Ｂに挿通し（図１２）、挿通孔１４Ａ，１４Ｂの隙間を半田付けしてインレイ部品２３Ａ，２３Ｂをバスバー１３Ａ〜１３Ｃに電気的に接続する。

そして、回路基板２２の上面２２Ａに、例えばリフロー半田付けによって各電子部品１７Ａ，１７Ｂを実装すると、回路構成体２０が完成する（図８）。

＜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）インレイ部品の形状や数は、上記実施形態の形状や数に限られない。また、挿通孔の形状や数もインレイ部品の形状に応じて適宜変更することができる。例えば、バスバーの挿通孔をインレイ部品１６Ａ，１６Ｂを圧入可能な寸法に設定し、回路基板１１の圧入孔１２Ａ，１２Ｂだけでなく、バスバーの挿通孔についてもインレイ部品１６Ａ，１６Ｂが圧入されるようにしてもよい。

（２）回路基板１１とバスバー１３Ａ〜１３Ｃは接着剤で接続されていたが、インレイ部品の固着力で回路基板１１とバスバー１３Ａ〜１３Ｃとを接続できるのであれば、回路基板１１とバスバー１３Ａ〜１３Ｃとを接着剤で接続しないようにしてもよい。

（３）応力緩和部２９やスリット３０は、全ての挿通孔に設けても、１又は複数の任意の挿通孔に設けてもよい。
（４）回路基板には、内部に１又は複数の導電路が積層された多層基板を用いてもよい。

（５）バスバーの形状や枚数は、上記実施形態の構成に限られず、導電路の形状に応じて種々の形状や枚数とすることができる。

１０，２０： 回路構成体
１１，２２，３３： 回路基板
１２Ａ，１２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ： 圧入孔
１３Ａ〜１３Ｃ： バスバー
１４Ａ，１４Ｂ，２７： 挿通孔
１６Ａ，１６Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ： インレイ部品
１７Ａ，１７Ｂ，２５： 電子部品
２９： 応力緩和部
３０： スリット

Claims (4)

1. 金属製のインレイ部品と、
   絶縁板に導電路が形成され、前記インレイ部品が圧入されて前記導電路と接続される圧入孔を有する回路基板と、
   板状の金属からなり、前記インレイ部品と接続されるバスバーと、を備える回路構成体。
2. 前記バスバーは、前記インレイ部品のうち前記圧入孔内に圧入されない部分が挿通される挿通孔を有し、前記挿通孔に挿通された前記インレイ部品と前記バスバーとが接続される請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記インレイ部品に電子部品が接続されている請求項１又は請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記回路基板は両面に導電路を有し、
   前記回路基板と前記バスバーとが間隔を空けて対向配置されており、
   前記回路基板の両面に電子部品が実装されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体。

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