JP2015104183A - 回路構成体およびｄｃ−ｄｃコンバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で放熱性に優れる回路構成体およびＤＣ−ＤＣコンバータ装置を提供する。【解決手段】表面および裏面を有し、表面側に導電回路が形成された基板と、本体部と一対のリード端子とを備え、基板の表面側に配されるとともにリード端子が導電回路に接続されたコイルと、基板の裏面側に配された放熱板と、を備えた回路構成体およびＤＣ−ＤＣコンバータ装置であって、基板のうちコイルの本体部に対応する領域に貫通孔が設けられており、放熱板に、貫通孔内に収容されてコイルの本体部と伝熱的に接触可能な凸部が設けられている。【選択図】図７

Description

本発明は、回路構成体およびＤＣ−ＤＣコンバータ装置に関する。

従来より、車載電装品に接続される装置として、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虞があった。

そこで従来から、回路基板や電子部品から発生した熱を放熱する様々な構造が提案されている。たとえば特許文献１においては、回路基板のうち、電子部品実装面の反対側の面に放熱部材を配した構成の回路構成体が開示されている。

特開２０１３−９９０７１号公報

しかし、電子部品の小型化が進み放熱面積が小さくなると、電子部品自体が従来よりも高温になり易く、装置内において局所的に温度が高くなるという問題がある。特に電子部品の中でもコイルにおいては、コイル自体は耐熱性が高いため大電流を流すことができるが、コイルが小型化されて局所的に高温になることによって、周辺の電子部品や回路へ熱的な影響を及ぼす虞がある。このため、従来の放熱構造では放熱効果が不十分となって、高価な高放熱基板を使用するなど新たな放熱対策が必要となり、コストがかかるという問題がある。

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、安価で放熱性に優れる回路構成体およびＤＣ−ＤＣコンバータ装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、表面および裏面を有し、前記表面側に導電回路が形成された基板と、本体部と一対のリード端子とを備え、前記基板の表面側に配されるとともに前記リード端子が前記導電回路に接続されたコイルと、前記基板の前記裏面側に配された放熱板と、を備え、前記基板のうち前記コイルの前記本体部に対応する領域に貫通孔が設けられており、前記放熱板に、前記貫通孔内に収容されて前記コイルの前記本体部と伝熱的に接触可能な凸部が設けられている回路構成体である。

上述した本発明の構成によれば、コイルから発生した熱は本体部から放熱板の凸部に直接的に伝わるから、従来の、基板を介して放熱を行う構成と比較して、効率よく外部に放熱することができる。よって、汎用の基板を使用することができ、安価に製造可能である。また、新たな放熱部材を設けることなく放熱性を向上させることが可能であり、部品点数や作業工数が増加することがない。

本発明は、以下の構成を備えてもよい。

コイルの本体部と放熱板の凸部との間に熱伝導性部材を配する構成としてもよい。このような構成とすることにより、コイルと放熱板の凸部とは、より確実に伝熱的に接触した状態となる。すなわち、コイルから発生した熱がより放熱板に伝わり易くなるから、放熱効果が向上する。

また、コイルが複数個配された場合には、各コイルに対応して設けられる貫通孔および凸部をそれぞれ連続して形成するようにしてもよい。このような構成とすると、個別に貫通孔および凸部を設ける構成と比較して、簡易な構成となるとともに、組み立て作業の際の位置決めも容易になる。

さらに、凸部を放熱板をハーフパンチすることにより作製してもよい。このようにすると、凸部を容易に形成可能である。

上記回路構成体を備えたＤＣ−ＤＣコンバータ装置としてもよい。

本発明によれば、安価で放熱性に優れる回路構成体およびＤＣ−ＤＣコンバータ装置を得ることができる。

一実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ装置の分解斜視図 ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の平面図 図２のＡ−Ａ断面図 電力回路基板および放熱板をロアケースに収容した状態の平面図 放熱板の平面図 図４のＢ−Ｂ断面の模式図 図４のＣ−Ｃ断面の模式図

一実施形態の回路構成体２０を備える装置１０を図１ないし図７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における上方を上とし下方を下とする。

本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０は、図１に示すように、電力回路基板２１、制御回路基板２８、および、ヒートシンク３０を含む回路構成体２０と、回路構成体２０を収容するケース１１と、を備える。

ケース１１は合成樹脂等で形成され、図１に示すように、アッパーケース１２と、ロアケース１３とからなる。

アッパーケース１２は、ロアケース１３の上方を覆うように組み付けられる矩形の浅皿状をなしている。アッパーケース１２のうち、後述する第１収容部１４に対応する領域は、他の領域よりも高さが一段高くなるように形成されている。

ロアケース１３は略長方形状をなす枠体であって、図４における右上に配されてチョークコイル２４を収容する第１収容部１４と、電力回路基板２１を収容する第２収容部１５とを備える。

回路構成体２０は、電力回路基板２１（基板の一例）および制御回路基板２８と、電力回路基板２１の表面側（図１中上側）に配された、コイル２２０を含む複数の電子部品２２と、ヒートシンク３０（放熱板の一例）と、を備えている。

電力回路基板２１はロアケース１３に収容可能な略Ｌ字形状をなし、その表面には、プリント配線技術により図示しない導電回路が形成されている。

本実施形態では、電力回路基板２１のうち、図４に示す左上および右下に、それぞれコイル２２０が２個ずつ並んで配されている。コイル２２０は表面実装型のコイルであって、図６に示すように、直方体状の本体部２２１を有し、本体部２２１の底面のうちの対向２辺の縁部周辺に一対のリード端子２２２が設けられた形態をなすものである。

コイル２２０のリード端子２２２は、例えばハンダ付け等公知の手法により、電力回路基板２１の表面に形成された導電回路に接続されている。また、他の電子部品２２も、同じく導電回路に接続されている。

この電力回路基板２１は、ロアケース１３の第２収容部１５に収容されている。

電力回路基板２１の上方には、図１に示すように、制御回路基板２８が配されている。制御回路基板２８は板状部材であり、電力回路基板２１と略平行に配され、中継端子２９により電力回路基板２１と接続状態とされている（図３参照）。

電力回路基板２１の下面（裏面）には、ヒートシンク３０（放熱板の一例）が配置されている。ヒートシンク３０は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の熱伝導性に優れる金属材料からなる放熱部材であり、電力回路基板２１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３０は、ロアケース１３の下方側の開口全体をほぼ覆う平坦な長方形の板状をなしている。

さて、電力回路基板２１のうち、コイル２２０の本体部２２１に対応する領域には、貫通孔２３が設けられている。本実施形態において貫通孔２３は、隣り合うコイル２２０の貫通孔２３と連続するように設けられている（図７参照）。

より詳細には、図４の右方向をＸ軸方向、上方向をＹ軸方向として説明すると、図４中左上に配された２つのコイル２２０は、Ｘ軸方向に沿って一対のリード端子２２２が配される向きで、Ｙ軸方向に沿って並んで配されている。そして貫通孔２３は、Ｘ軸方向における幅寸法が本体部２２１の幅寸法よりも小さく設定される（図６参照）とともに、Ｙ軸方向における長さ寸法が２つ分の本体部２２１の長さ寸法よりも小さくなるように設定された（図７参照）、長方形状とされている。この貫通孔２３により、電力回路基板２１の裏面側に、２つのコイル２２０の本体部２２１の下面が露出されている。

一方、ヒートシンク３０のうち電力回路基板２１の貫通孔２３に対応する領域には、電力回路基板２１側に突出して貫通孔２３内に収容可能な凸部３１がハーフパンチにより一体に形成されている。この凸部３１の高さ方向における断面の大きさは、貫通孔２３の大きさよりも一回り小さく設定されているとともに、その高さは、貫通孔２３の深さ（電力回路基板２１の厚さ）よりもやや低く設定されている（図６および図７参照）。

電力回路基板２１とヒートシンク３０とは、両者を絶縁状態とする絶縁シート２５を挟んで重ねられている（図６および図７参照）。そして、電力回路基板２１の貫通孔２３内には、ヒートシンク３０の凸部３１が収容されている。

コイル２２０の本体部２２１のうち図６および図７における下面と、ヒートシンク３０の凸部３１の上面との間には、熱伝導性部材２６が配されている。本実施形態の熱伝導性部材２６は、絶縁性の伝熱シートである。コイル２２０の本体部２２１の下面とヒートシンク３０の凸部３１の上面とは、熱伝導性部材２６を介して伝熱的に接触した状態とされている。

なお、絶縁シート２５のうち、ヒートシンク３０の凸部３１に対応する部分には、凸部３１を露出するべく、凸部３１よりやや大きい開口２５Ａが設けられている。

本実施形態の回路構成体２０はＤＣ−ＤＣコンバータである。ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流の電圧を異なる直流の電圧に変換する回路であって、例えば、ＨＥＶ車、ＥＶ車及びアイドリングストップ車などの環境対応車において、各種の車両負荷に電源供給するために設けられる。

ＤＣ−ＤＣコンバータは、周知の回路構成を用いることができ、このＤＣ−ＤＣコンバータを構成する電子部品２２としては、例えば、上述したコイル２２０の他、抵抗、コンデンサ、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子等を有する。これら電子部品２２はいずれも表面実装型が用いられており、上述したように、電力回路基板２１の表面に形成された導電回路上に、ハンダ付け等の手法により接続されている。

（本実施形態の作用および効果）
上述した本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０によれば、コイル２２０で発生した熱は、熱伝導性部材２６を介してヒートシンク３０の凸部３１に速やかに伝わり、ヒートシンク３０全体で効率よく放熱される構成とされている。よって、高価な高放熱性基板を使用することなく、放熱性に優れたＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０を得ることができる。

また、コイル２２０とヒートシンク３０の凸部３１との間に熱伝導性部材２６が配されているから、コイル２２０から発生した熱がヒートシンク３０に伝わり易く、より優れた放熱効果が得られる。

また、並んで配された２つの各コイル２２０に対応する貫通孔２３および凸部３１は連続して形成されているから、個別に貫通孔２３および凸部３１を設ける構成と比較して、簡易な構成とすることができる。また、組み立て作業も容易になる。

さらに、凸部３１はハーフパンチにより作製されているため、容易に製造可能である。

このような本実施形態によれば、安価で放熱性に優れる回路構成体およびＤＣ−ＤＣコンバータ装置を得ることができる。

＜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、ヒートシンク３０の凸部３１の上面に熱伝導性部材２６を配し、熱伝導性部材２６を介してコイル２２０とヒートシンク３０とを伝熱的に接触させる構成としたが、熱伝導性部材２６は必ずしも設けなくてもよく、直接接触させる構成としてもよい。

（２）あるいは、熱伝導性部材２６を凸部３１の上面だけでなく、側面にも設けてもよい。また、熱伝導性部材２６としては、伝熱シートの他、例えば伝熱ゲル等の充填物を用いてもよい。そのような構成とすると、コイル２２０で発生した熱がよりヒートシンク３０に伝わり易くなり、より放熱性が向上する。

（３）上記実施形態では、コイル２２０のリード端子２２２を本体部２２１の底面に配するコイル２２０を用いたが、本体部２２１の下面からＬ字形状のリード端子２２２を突出させたコイルを用いることもできる。

（４）上記実施形態では、並んで配された２つの各コイル２２０の貫通孔２３および凸部３１を連続して形成する構成としたが、それぞれ別個に形成してもよい。

（５）上記実施形態では、２つのコイル２２０を並べて配する構成としたが、３つ以上をＩ字形態やＬ字形態、あるいはその他の形態に並べて配し、それらの各コイル２２０に対応する貫通孔２３および凸部３１を連続して形成してもよい。

（６）凸部３１はハーフパンチ以外の方法で形成してもよい。

１０…ＤＣ−ＤＣコンバータ装置
１１…ケース
１２…アッパーケース
１３…ロアケース
２０…回路構成体
２１…電力回路基板（基板）
２２…電子部品
２３…貫通孔
２６…熱伝導性部材
３０…ヒートシンク（放熱板）
３１…凸部
２２０…コイル
２２１…本体部
２２２…リード端子

Claims (5)

1. 表面および裏面を有し、前記表面側に導電回路が形成された基板と、
   本体部と一対のリード端子とを備え、前記基板の表面側に配されるとともに前記リード端子が前記導電回路に接続されたコイルと、
   前記基板の前記裏面側に配された放熱板と、を備え、
   前記基板のうち前記コイルの前記本体部に対応する領域に貫通孔が設けられており、
   前記放熱板に、前記貫通孔内に収容されて前記コイルの前記本体部と伝熱的に接触可能な凸部が設けられている回路構成体。
2. 前記コイルの前記本体部と前記凸部との間に熱伝導性部材が配されている請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記コイルは複数個が配されており、前記各コイルに対応して設けられた前記貫通孔および前記凸部がそれぞれ連続して形成されている請求項１または請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記凸部は前記放熱板をハーフパンチすることにより形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の回路構成体を用いたＤＣ−ＤＣコンバータ装置。

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