JP2016086464A - 回路構成体及び回路構成体の製造方法 - Google Patents

回路構成体及び回路構成体の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】製造コストと抑えて回路基板15と放熱部材23とを貼り合わせることが可能な回路構成体を提供する。【解決手段】回路構成体10は、回路基板15と、回路基板15に重ねられ、回路基板15の熱を放熱する放熱部材23と、放熱部材23における回路基板15側の面に形成される絶縁層26と、回路基板15と放熱部材23との間のうち所定の領域に配される粘着剤20Aからなる粘着部20と、回路基板15と放熱部材23との間のうち所定の領域以外の領域に配され、回路基板15と放熱部材23との貼り合わせ時の貼着力が粘着剤20Aよりも弱い接着剤22Aからなる接着部22と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、回路構成体及び回路構成体の製造方法に関する。
従来、回路基板とこの回路基板の熱を外部に放熱する放熱部材とが重ねられた回路構成体が知られている。この種の回路構成体は、回路基板が放熱部材の上に接着剤で接着されている。特許文献1は、放熱部材の上に塗布された接着剤の上に絶縁繊維を編んでシート状としたシート状体を重ねると、シート状体の全体にほぼ均一に接着剤が透過する。このシート状体の上に回路体を重ね、回路体を放熱部材側に押し付けることで、回路体を放熱部材上に固定している。
特開2005−151617号公報
ところで、特許文献1では、回路体を放熱板上に固定する際に回路体を放熱板側に押し付けているが、回路体を押し付ける力が不均一になると、接着剤の接着が不十分な箇所が生じ、回路体と放熱板との間が剥がれて放熱性が低下するおそれがある。ここで、回路体を押し付ける力を均一にするための治具を用いて回路体を放熱板に押し付けることが可能であるが、この場合、治具を用意する必要があるだけでなく、治具を使用した作業に手間がかかり、回路構成体の製造コストが高くな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、製造コストと抑えて回路基板と放熱部材とを貼り合わ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。
本発明の回路構成体は、回路基板と、前記回路基板に重ねられ、前記回路基板の熱を放熱する放熱部材と、前記放熱部材における前記回路基板側の面に形成される絶縁層と、前記回路基板と前記放熱部材との間のうち所定の領域に配される粘着剤からなる粘着部と、前記回路基板と前記放熱部材との間のうち前記所定の領域以外の領域に配され、前記回路基板と前記放熱部材との貼り合わせ時の貼着力が前記粘着剤よりも弱い接着剤からなる接着部と、を備える。
本発明の回路構成体の製造方法は、放熱部材の面に絶縁層を形成し、前記絶縁層の上の所定の領域に粘着剤を配するとともに、前記所定の領域以外の領域に回路基板と前記放熱部材との貼り合わせ時の貼着力が前記粘着剤よりも弱い接着剤を配し、前記回路基板と前記放熱部材とを貼り合わせる。
回路基板と放熱部材との間を接着剤のみで貼り付ける場合には、一般に、回路基板と放熱部材との間の治具等を用いて長時間加圧する必要があるため、製造コストが高くなるという問題がある。本構成によれば、回路基板と放熱部材との間のうち所定の領域については回路基板と放熱部材との貼り合わせ時の貼着力が接着剤よりも強い粘着剤が配されるため、回路基板と放熱部材とを貼り合わせた際には、粘着剤の粘着力によって、回路基板と放熱部材とを貼り合わせた状態に保持することが可能になる。これにより、回路基板と放熱部材とを加圧する作業を少なくすることが可能になるため、製造工程を簡素化することが可能になる。よって、製造コストを抑えて回路基板と放熱部材とを貼り合わせることができる。
ここで、回路基板と放熱部材との間に粘着剤や接着剤を用いた貼り合わせの際に回路基板と放熱部材とを両側から加圧すると、粘着剤や接着剤が押し潰されて変形し、回路基板と放熱部材との間の絶縁性が低下することが懸念される。本構成によれば、放熱部材における回路基板側の面には絶縁層が形成されているため、粘着剤や接着剤が押し潰されて変形したとしても絶縁層によって回路基板と放熱部材との間の絶縁性を保つことが可能になる。よって、回路基板と放熱部材との貼り合わせの際の加圧に起因した絶縁性の低下を抑制することが可能になる。
本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
・前記絶縁層は、前記接着剤と同一の接着剤から形成されている。
このようにすれば、部品点数の削減、及び、製造工程の簡素化が可能になる。
・前記接着剤は、エポキシ樹脂系の接着剤である。
・前記接着剤は、熱伝導性の高い放熱接着剤である。
このようにすれば、回路基板の熱を放熱接着剤を介して放熱することができる。
・前記回路基板には、電子部品が実装されており、前記放熱接着剤は、前記電子部品が重なる領域に配されている。
このようにすれば、電子部品の熱を放熱接着剤を介して放熱させることができる。
・前記回路基板は、絶縁板に導電路が形成されてなる絶縁基板と、前記絶縁基板に重ねられる金属からなるバスバーとを有し、前記バスバーに前記接着剤が密着している。
本発明によれば、製造コストを抑えて回路基板と放熱部材とを貼り合わせることができる。
実施形態の回路構成体を示す平面図 図1のA−A断面図 バスバーを示す平面図 放熱部材の上に絶縁層が形成された状態を示す平面図 絶縁層の上に接着剤を塗布した状態を示す平面図 絶縁層の上の接着剤の収容孔内に粘着剤を塗布した状態を示す平面図 図1のA−Aの位置における図6の断面図
<実施形態>
実施形態を図1ないし図7を参照しつつ説明する。
回路構成体10は、例えば、車両のバッテリ等の電源と、ランプ、ワイパー等の車載電装品等からなる負荷との間の電力供給経路に配され、DC−DCコンバータやインバータ等に用いることができる。以下では、上下方向は、図2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2に示すように、電子部品11が実装される回路基板15と、回路基板15に重ねられ、回路基板15の熱を放熱する放熱部材23と、放熱部材23における回路基板15側の面に形成された絶縁層26と、回路基板15と放熱部材23との間に配される粘着部20と、回路基板15と放熱部材23との間における粘着部20とは異なる領域に配される接着部22と、を備えている。
電子部品11は、例えば、リレー等のスイッチング素子からなり、箱形の本体12と、複数のリード端子13とを有する。本体12は、直方体状であって、その底面側から各リード端子13が突出している。複数のリード端子13は、回路基板15の導電路やバスバー18に半田付けされている。
(回路基板15)
回路基板15は、図1,図2に示すように、1つの角部が切り欠かれた長方形状であって、絶縁基板16とバスバー18とを接着部材(例えば、接着シートや接着剤等)を用いて貼り合わせて構成されている。絶縁基板16は、絶縁材料からなる絶縁板に銅箔等からなる導電路(図示しない)がプリント配線されてなる。この絶縁基板16には、電子部品11のリード端子13をバスバー18に半田付けするための通し孔17が形成されている。なお、図1では、電子部品11を図面上省略し、リード端子13と絶縁基板16の導電路との接続部分Sをハッチングで示している。バスバー18は、図3に示すように、銅や銅合金等の金属板材を導電路の形状に打ち抜いて形成され、同一平面上に間隔を空けて配された複数の板状の分割部材18Aからなる。
(放熱部材23)
放熱部材23はアルミニウム合金等の熱伝導性が高い金属材料からなり、図2に示すように、回路基板15の全体を載置可能な大きさの平坦な上面24を有し、底面側に櫛刃状に並んで配された複数の放熱フィン25を有している。
(粘着部20)
粘着部20は、粘着剤20Aを加熱硬化することで形成され、絶縁性を有し、回路基板15と放熱部材23との間のうち絶縁層26の上の所定の領域に配されている。具体的には、粘着部20は、所定の領域として、分割部材18Aの角部や周縁部寄りの複数の領域に円形状に配されている(図6参照)。
粘着剤20Aは、例えば、エポキシ接着剤やシアノアクリレート系接着剤等からなる瞬間接着剤(短時間硬化接着材料)であって、接着剤22Aよりも短時間で加熱硬化するものが用いられている。
(接着部22)
接着部22は、接着剤22Aを加熱硬化することで形成され、絶縁性を有し、回路基板15と放熱部材23との間の絶縁層26の上面のうち粘着部20が配されない領域(所定の領域以外の領域)に配される。この接着部22は、高い熱伝導性を有する放熱接着剤からなる。加熱前の接着剤22Aは液状であって、恒温槽内での加熱(例えば、110℃)により硬化する加熱硬化型のエポキシ接着剤(エポキシ樹脂系接着剤)が用いられている。なお、エポキシ系接着剤は、エポキシ基を含有する化合物を、アミン類や酸無水物などで硬化させた接着剤を指す。この接着剤22Aは、加熱前は、回路基板15と放熱部材23との貼り合わせ時の貼着力(回路基板15と放熱部材23とが貼り付けられた貼付状態を維持する力)が粘着剤20Aよりも弱い。なお、貼付力は、接着剤22Aや粘着剤20Aの接着性、粘着性、面積、厚み等に応じて定まる。
また、接着剤22Aは、加熱の前後で絶縁性を有するとともに、熱伝導率が高いものが用いられる。接着剤22Aの熱伝導率は、例えば、3.2W/m・Kとすることができる。加熱前の粘着剤20Aの厚みは、接着剤22Aの厚みよりも厚く塗布され(図7参照)、回路基板15を粘着部20及び接着剤22Aの上に重ねて上下から挟んで回路基板15と放熱部材23との間を加圧すると、粘着剤20Aが収容孔21内に充填され、粘着剤20Aの厚みが接着剤22Aに等しくなる。電子部品11の本体12は、接着剤22Aの上方に(重なる領域を通るように)配されており、電子部品11の熱は、電子部品11の下の接着剤22Aを介して放熱部材23に伝わり、放熱部材23から外部に放熱される。
回路構成体10の製造方法について説明する。
(回路基板形成工程)
絶縁基板16とバスバー18とを接着部材で貼り合わせて回路基板15を形成する。そして、リフロー半田付けにより電子部品11等を回路基板15に実装する。
(絶縁層形成工程)
次に、放熱部材23の上面24のうち、縁部を除いたほぼ全面に亘って接着剤22Aと同じ接着剤を塗布する。そして、加熱炉に通し、第1加熱温度TA
で第1加熱時間T1(例えば30分)だけ加熱し、接着剤を硬化させて絶縁層26を形成する(図4)。
(粘着剤,接着剤塗布工程)
次に、絶縁層26の上の所定の領域(収容孔21)以外の領域に接着剤22Aを塗布する(図5)。また、所定の領域(収容孔21)に接着剤22Aから少し隙間を空けて粘着剤20Aを塗布する(図6)。
(加圧、加熱工程)
そして、回路構成体を加圧用の装置(例えば回路構成体を挟む金型を含む装置)で上下から挟んで回路基板15と放熱部材23とを加圧プレスする。これにより、回路基板15と放熱部材23とが粘着部20の粘着力で比較的強固に貼り付けられた状態となる。そして、第1加熱温度TAより低い第2加熱温度TBで第1加熱時間T1よりも短い第2加熱時間T2(例えば5分)だけ加熱炉により加熱する。
(加熱工程)
次に、回路構成体10を加圧用の装置から取り出し、回路構成体10を第2加熱温度TBより低い第3加熱温度TC(TC<TB<TA)で、第2加熱時間T2より長い第3加熱時間T3(例えば、90分。T2<T1<T3)だけ加熱する。これにより、接着剤22Aが硬化して回路構成体10が形成される。この回路構成体10は、ケース(図示しない)に収容されて電気接続箱(図示しない)として車両の電源から負荷に至る経路に配される。
上記実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
回路基板15と放熱部材23との間を接着剤22Aのみで貼り付ける場合には、一般に、回路基板15と放熱部材23との間の治具等を用いて加圧する必要があるため、製造コストが高くなるという問題がある。本実施形態によれば、回路基板15と放熱部材23との間のうち所定の領域については回路基板15と放熱部材23との貼り合わせ時の貼着力が接着剤22Aよりも強い粘着剤20Aが配されるため、回路基板15と放熱部材23とを貼り合わせた際には、粘着剤20Aの粘着力によって、回路基板15と放熱部材23とを貼り合わせた状態に保持することができる。これにより、回路基板15と放熱部材23とを加圧するための作業を低減させることができるため、製造工程を簡素化することが可能になる。
ここで、回路基板15と放熱部材23との間の貼り合わせに粘着剤20Aや接着剤22Aを用いると、貼り合わせの際の加圧時に、粘着剤20Aや接着剤22Aが押し潰されて変形して回路基板15と放熱部材23との間の絶縁性が低下することが懸念される。本構成によれば、放熱部材23の回路基板15側の面には絶縁層26が形成されているため、回路基板15と放熱部材23との貼り合わせの際の加圧等に起因した絶縁性の低下を抑制することが可能になる。
絶縁層26は、接着剤22Aと同一の接着剤から形成されている。
このようにすれば、部品点数の削減、及び、製造工程の簡素化が可能になる。
また、接着剤22Aは、熱伝導性の高い放熱接着剤である。
このようにすれば、回路基板15の熱を放熱接着剤を介して放熱することができる。
さらに、回路基板15には、電子部品11が実装されており、接着剤22A(放熱接着剤)は、電子部品11が重なる領域に配されている。
このようにすれば、電子部品11の熱を放熱接着剤を介して放熱することができる。
回路基板15は、絶縁板に導電路が形成されてなる絶縁基板16と、絶縁基板16に重ねられる金属からなるバスバー18とを有し、バスバー18に接着剤22Aが密着している。
このようにすれば、接着剤22Aをバスバー18に密着させることで、放熱性を向上させることができる。
<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)粘着剤20Aや接着剤22Aは上記実施形態の粘着剤や接着剤に限られず、種々の粘着剤や接着剤を用いることができる。また、絶縁層26は、接着剤22Aと同一の接着剤に限られず、絶縁性を有する種々の材料を用いることができる。
(2)電子部品11としては、のリレー(メカニカルリレーやFET等)に限られず、通電により発熱する種々の電子部品を用いることができる。
(3)回路基板15と放熱部材23との間の領域に粘着剤20Aや接着剤22Aが配されない領域(空間)を設けるようにしてもよい。
(4)粘着剤20Aと接着剤22Aによる貼り付けに加えて、回路基板15と放熱部材23とをネジ留めして固定するようにしてもよい。
(5)上記実施形態では、粘着剤20A及び接着剤22Aを絶縁層26の上に塗布することにしたが、これに限られず、粘着剤20A及び接着剤22Aのいずれか一方、又は、双方を、(絶縁層26の上ではなく)回路基板26の対応する位置(上記実施形態の粘着剤20Aや接着剤22Aの位置に対応する回路基板26上の位置)でバスバー18上(放熱部材23側の面)に塗布するようにしてもよい。
10: 回路構成体
11: 電子部品
15: 回路基板
16: 絶縁基板
18: バスバー
20A: 粘着剤
20: 粘着部
22A: 接着剤
22: 接着部
23: 放熱部材
26: 絶縁層

Claims (7)

  1. 回路基板と、
    前記回路基板に重ねられ、前記回路基板の熱を放熱する放熱部材と、
    前記放熱部材における前記回路基板側の面に形成される絶縁層と、
    前記回路基板と前記放熱部材との間のうち所定の領域に配される粘着剤からなる粘着部と、
    前記回路基板と前記放熱部材との間のうち前記所定の領域以外の領域に配され、
    前記回路基板と前記放熱部材との貼り合わせ時の貼着力が前記粘着剤よりも弱い接着剤からなる接着部と、を備える回路構成体。
  2. 前記絶縁層は、前記接着剤と同一の接着剤から形成されている請求項1に記載の回路構成体。
  3. 前記接着剤は、エポキシ樹脂系の接着剤である請求項1又は請求項2に記載の回路構成体。
  4. 前記接着剤は、熱伝導性の高い放熱接着剤である請求項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. 前記回路基板には、電子部品が実装されており、
    前記放熱接着剤は、前記電子部品が重なる領域に配されている請求項4に記載の回路構成体。
  6. 前記回路基板は、絶縁板に導電路が形成されてなる絶縁基板と、前記絶縁基板に重ねられる金属からなるバスバーとを有し、前記バスバーに前記接着剤が密着している請求項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. 放熱部材の面に絶縁層を形成し、前記絶縁層の上の所定の領域に粘着剤を配するとともに、前記所定の領域以外の領域に回路基板と前記放熱部材との貼り合わせ時の貼着力が前記粘着剤よりも弱い接着剤を配し、前記回路基板と前記放熱部材とを貼り合わせる回路構成体の製造方法。
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