JP2017041485A - 実装基板 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の放熱部品を必要とすることなく放熱効果の向上を図ることができ、プリント基板の高密度化にも有利に対応できる、新規な発熱部品の放熱構造を備えた実装基板を提供すること。【解決手段】発熱部品１６が実装されたプリント基板１２と、プリント基板１２に実装されたコネクタ１８と、コネクタ１８のハウジング２０に係合しかつプリント基板１２のスルーホール５６に挿通されて半田付けされた、コネクタ１８をプリント基板１２に固定するための金属製のペグ４０と、発熱部品１６のリード部５２とペグ４０を接続するプリント配線２６ｅとを備えているようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、発熱部品の放熱構造を備えた実装基板に関するものである。

従来から、自動車の電気接続箱等で用いられる実装基板では、例えば、特開２００５−２６０１５９号公報（特許文献１）に記載の如く、プリント基板に発熱部品が実装されると共に、放熱用導体パターンをプリント基板の広い面積に配設して発熱部品の放熱を促す構造が採用されている。

ところが、このように放熱用導体パターンをプリント基板上の広い範囲に設定すると、プリント基板の利用可能範囲が狭まり、設計自由度が低減されるという問題があった。しかも、近年の小型化、省スペース化の要求に対して、放熱用導体パターン等を配設できるスペースも限られてきていることから、放熱用導体パターンの設定が困難になりつつあるという問題もあった。

この点を改善するため、例えば、放熱用導体パターンの銅箔の厚さを厚くすることが考えられるが、コストの増加や微細加工の困難性などの点から、好ましい解決策ではなかった。また、例えば、特開２００６−１５６５０３号公報（特許文献２）に記載の実装基板のように、発熱体とされる電子部品に、放熱フィン状の放熱のための部品を新たに取り付けることも考えられるが、部品点数や作業工数の増加が避けられず、好ましい解決策とは言えなかった。

特開２００５−２６０１５９号公報 特開２００６−１５６５０３号公報

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、専用の放熱部品を必要とすることなく放熱効果の向上を図ることができ、プリント基板の高密度化にも有利に対応できる、新規な発熱部品の放熱構造を備えた実装基板を提供することにある。

本発明の第一の態様は、発熱部品が実装されたプリント基板と、前記プリント基板に実装されたコネクタと、前記コネクタのハウジングに係合しかつ前記プリント基板のスルーホールに挿通されて半田付けされた、前記コネクタを前記プリント基板に固定するための金属製のペグと、前記発熱部品のリード部と前記ペグを接続するプリント配線とを備えていることを特徴とする。

本態様によれば、発熱部品のリード部をプリント配線を介して熱伝導率の高い金属製のペグに接続するだけの簡単な構造により、放熱用導体パターンを削除または縮小しつつ、発熱部品の放熱構造を構成することができる。特に、コネクタをプリント基板に固定するために用いられているペグを、発熱部品の放熱構造の一部として利用していることから、従来構造のように特別な放熱部品を必要とすることなく、既存のペグを利用して発熱部品の放熱性を高めることができるのである。

しかも、発熱部品のリード部とペグを接続するプリント配線を設けるだけでよいことから、大きな放熱用導体パターンを設ける場合に比して、放熱構造によるプリント基板の利用スペースを大幅に低減することができ、プリント基板の高密度化、省スペース化の要求にも有利に対応することができる。

なお、発熱部品のリード部に接続されるペグの数は、要求される放熱特性等に応じて任意に設定可能であり、１本であっても複数本であってもよい。

本発明の第二の態様は、前記第一の態様に記載のものにおいて、前記コネクタが複数の前記ペグによって前記プリント基板に固定されており、複数の前記ペグが、連結板部を介して相互に連結されているものである。

本態様によれば、コネクタを固定する複数のペグが、連結板部によって相互に連結された構造とされていることから、複数のペグを利用した放熱効果を得ることができる。また、プリント配線を少なくとも１本のペグに連結すれば、連結板部による複数本のペグによる放熱効果を享受できることから、プリント配線の短尺化や省スペース化を図ることも可能である。

本発明の第三の態様は、前記第一または第二の態様に記載のものにおいて、前記発熱部品が複数の前記リード部を有しており、複数の前記リード部のうち最も幅広に形成されたリード部が、前記プリント配線を介して前記ペグに接続されているものである。

本態様によれば、発熱部品の複数のリード部にうち、最も幅広に形成された電源用等のリード部が、プリント配線を介してペグに接続されていることから、発熱部品の熱をより効率よくプリント配線を介してペグに伝えることができ、一層の放熱性の向上を図ることができる。

本発明の第四の態様は、前記第一乃至第三の何れか１つの態様に記載のものにおいて、前記ペグが、銅よりも熱伝導率が高い金属を含んで構成されているものである。

本態様によれば、ペグを、一般に用いられる銅よりも熱伝導率の高い金属を含んで構成したことから、ペグを利用したより一層高い放熱効果を得ることができる。

本発明の第五の態様は、前記第一乃至第四の何れか１つの態様に記載のものにおいて、前記コネクタと前記発熱部品が、間に他の実装部品を介在させることなく隣接配置されているものである。

本態様によれば、コネクタと発熱部品の位置を近接させることにより、ペグと発熱部品のリード部との距離を短くすることができることから、ペグの高い放熱効果を一層有利に発揮することができる。また、発熱部品のリード部とペグを繋ぐプリント配線も短く設定でき、コストの低減やプリント基板のスペース効率の向上を図ることができる。

本発明によれば、発熱部品のリード部をプリント配線を介して熱伝導率の高い金属製のペグに接続するだけの簡単な構造により、発熱部品の放熱構造を構成できる。特に、既存のペグを発熱部品の放熱構造の一部として利用していることから、従来の如き特別な放熱部品を必要とすることなく、発熱部品の放熱性を高めることができる。しかも、発熱部品のリード部とペグをプリント配線で接続するだけでよいことから、従来の如き大きな放熱用導体パターンを設ける場合に比して、放熱構造によるプリント基板の利用スペースを大幅に低減でき、プリント基板の高密度化、省スペース化の要求にも有利に対応できる。

本発明の一実施形態としての実装基板の全体斜視図。 図１に示す実装基板の平面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面拡大図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

先ず、図１〜３に、本発明の一実施形態としての実装基板１０を示す。実装基板１０は、プリント基板１２と、プリント基板１２の一方の面である表面１４に実装された発熱部品である集積回路１６とコネクタ１８を含んで構成されている。より詳細には、コネクタ１８は、ハウジング２０内に、複数の接続端子２２が挿通されて収容保持された構造とされている。そして、接続端子２２の一方の端部であるリード部２４がプリント基板１２の表面１４に設けられたパッド部２６ａに対して半田付けにより導通接続されるようになっている一方、接続端子２２の他方の端部が図示しない相手側コネクタと接続されることにより、相手側コネクタがプリント基板１２に対して電気的に接続されるようになっている。なお、理解を容易とするために、図１〜３においては、半田や一部のプリント配線の図示を省略している。また、以下の説明において、上方とは、図３中の上方、下方とは、図３中の下方を言うものとする。

ハウジング２０は、図１〜３に示されているように、合成樹脂から形成された一体成形品とされており、側方（図１〜３中、左方）に開口する略矩形の箱体形状とされたコネクタ装着孔２８を有している。そして、かかるコネクタ装着孔２８に対して図示しない相手側コネクタが嵌合されるようになっている。また、コネクタ１８の幅方向（図２中、上下方向）の両側には、外方に向かって突出する扁平ブロック状のペグ保持部３０が設けられている。さらに、ペグ保持部３０の上面３２には、ペグ保持部３０の上面３２に開口してハウジング２０の長手方向（図２中、左右方向）に延びる溝状のペグ挿通孔３４が設けられている一方、ペグ保持部３０の下面３６には、ハウジング２０の長手方向に離隔した３箇所においてペグ保持部３０の下面３６に開口すると共にペグ挿通孔３４に連通された溝状のリード部挿通孔３８が設けられている（図３参照）。

そして、このようなハウジング２０のペグ保持部３０のペグ挿通孔３４に対して、３本のペグ４０が収容保持されるようになっている。より詳細には、３本のペグ４０はそれぞれ、図３に示されているように、略縦長平板状を有しており、かかる３本のペグ４０のリード部４２がペグ保持部３０のリード部挿通孔３８を挿通してリード部挿通孔３８から下方に向かって突出された状態で、ペグ４０がペグ挿通孔３４内に収容保持されるようになっている。しかも、かかる３本のペグ４０は、上端部が連結板部４６を介して相互に連結されており、例えば銅板等の表面に錫等のめっきが施された金属板がプレス打ち抜き加工されて形成されている。

加えて、ハウジング２０には、左右方向で整列配置された一群の接続端子２２が収容保持されている。各接続端子２２は、他方の端部がハウジング２０のコネクタ装着孔２８の内部に突設されている一方、リード部２４がハウジング２０の外方に略クランク形状で突出されて、リード部２４の先端部がプリント基板１２の表面１４に設けられたパッド部２６ａ上に載置されている（図２〜３参照）。

一方、発熱部品である集積回路１６は、図１〜３に示されているように、集積回路本体４８と、集積回路本体４８の長さ方向（図２〜３中、左右方向）の一端部から外方に向かって略クランク状に突出する２本のリード部５０と、集積回路本体４８の長さ方向の他端部の裏面に露呈されると共に外方に向かって延び出すリード部５０より幅広とされたリード部５２と、を備えて構成されている。そして、２本のリード部５０と幅広とされたリード部５２がそれぞれ、プリント基板１２の表面１４に設けられたパッド部２６ｂ，２６ｃ上に載置されている。ここで、集積回路１６は、例えば、３端子レギュレータから構成されており、２本のリード部５０がそれぞれ入力端子と接地端子とされている一方、幅広とされたリード部５２が出力端子とされている。

プリント基板１２は、図３に示されているように、ガラスエポキシ樹脂などの公知の絶縁材料で形成された略矩形平板状の絶縁基板において、その表面１４や他方の面である裏面５４等にパッド部２６ａ，２６ｂ，２６ｃや後述するプリント配線２６ｄ，２６ｅ等を設けたものである。また、プリント基板１２には、ハウジング２０の両側のペグ保持部３０に取り付けられた３本のペグ４０のリード部４２に対応して、６個の略円形断面形状のスルーホール５６が３個ずつ平行に整列配置された状態で貫設されている。スルーホール５６の内周面には全面に亘って図示しないめっきが施されていると共に、プリント基板１２の表面１４側および裏面５４側においてスルーホール５６の開口部の周囲には図示しないフランジ状のランド部が設けられている。さらに、プリント基板１２の表面１４にはプリント配線２６ｄが設けられており、３個のスルーホール５６の内周面に施されためっき層がランド部に接続されたプリント配線２６ｄを介して相互に接続されるようになっている。加えて、プリント基板１２の表面１４にはプリント配線２６ｅが設けられており、かかるプリント配線２６ｅにより、集積回路１６の幅広とされたリード部５２が半田付け接続されるパッド部２６ｃと、３本のペグ４０のリード部４２に半田付け接続されるプリント配線２６ｄとが接続されるようになっている。また、図１〜２に示されているように、コネクタ１８のハウジング２０と集積回路１６は、間に他の実装部品を介在させることなく隣接配置されている。

そして、図１および図３に示されているように、このような構造とされたプリント基板１２のスルーホール５６に対して、プリント基板１２の表面１４側から裏面５４側に向って、コネクタ１８のハウジング２０に係合された３本のペグ４０のリード部４２が挿通配置される。これにより、コネクタ１８のハウジング２０内に挿通されて収容保持された複数の接続端子２２のリード部２４の先端部が、プリント基板１２の表面１４に設けられたパッド部２６ａ上に載置されるようになっている。また、集積回路１６が、そのリード部５０，５２がそれぞれプリント基板１２のパッド部２６ｂ，２６ｃ上に載置されるように配設される。このようにプリント基板１２に対してコネクタ１８と集積回路１６等が正規位置に位置決め載置された状態において、リード部２４，５０，５２をそれぞれパッド部２６ａ，２６ｂ，２６ｃへ半田付けする工程と、ペグ４０のリード部４２をプリント基板１２のスルーホール５６に半田付けする工程を、例えばリフロー方式を用いて同時に行う。これにより、リード部２４がパッド部２６ａに半田付けされて、相手側コネクタとプリント基板１２の配線パターンが電気的に接続されると共に、リード部５０，５２がそれぞれパッド部２６ｂ，２６ｃに半田付けされて、集積回路１６が所望の回路に電気的に接続されるようになっている。加えて、プリント基板１２のスルーホール５６に挿通配置された３本のペグ４０のリード部４２が半田付けされることにより、コネクタ１８のハウジング２０がプリント基板１２に固定されると共に、集積回路１６の幅広とされたリード部５２が３本のペグ４０に接続されるようになっているのである。

このような構造とされた本実施形態の実装基板１０によれば、発熱部品である集積回路１６のリード部５２が半田付け接続されるパッド部２６ｃと、ペグ４０のリード部４２に半田付け接続されるプリント配線２６ｄとを、プリント配線２６ｅを介して接続するだけの簡単な構造により、発熱部品の放熱構造を構成することができる。しかも、既存の部材である熱伝導率の高い金属製のペグ４０を発熱部品の放熱構造の一部として利用していることから、従来の如き特別な放熱部品を必要とすることなく、発熱部品の放熱性を高めることができるのである。また、発熱部品である集積回路１６のリード部５２とペグ４０のリード部４２を接続するプリント配線２６ｅを設けるだけでよいことから、従来の如き大きな放熱用導体パターンを設ける場合に比して、プリント基板１２における放熱構造の使用スペースを大幅に低減でき、プリント基板１２の高密度化や放熱構造の省スペース化の要求にも有利に対応することができる。

加えて、コネクタ１８のハウジング２０をプリント基板１２に固定する３本のペグ４０の上端部が、連結板部４６によって相互に連結されている。これにより、プリント配線２６ｅを少なくとも１本のペグ４０に接続するだけで、連結板部４６を含む３本のペグ４０による放熱効果を享受でき、プリント配線２６ｄの短尺化や放熱構造の省スペース化を図ることも可能となる。また、発熱部品である集積回路１６の最も幅広とされたリード部５２が、プリント配線２６ｅを介してペグ４０のリード部４２に接続されていることから、発熱部品の熱をより効率よくペグ４０に伝えることができ、一層の放熱性の向上を図ることができる。さらに、コネクタ１８のハウジング２０と集積回路１６が間に他の実装部品を介在させることなく隣接配置されていることから、コネクタ１８とペグ４０をつなぐプリント配線２６ｅの距離を短くすることができ、熱伝導率の高い金属製のペグ４０による高い放熱効果を一層有利に発揮することができると共に、プリント基板１２のスペース効率の向上を図ることができる。

以上、本発明の複数の実施形態について詳述したが、本発明はこれらの具体的な記載によって限定されない。例えば、上記実施形態では、発熱部品である集積回路１６のリード部５２が３本のペグ４０のリード部４２に接続されていたが、接続されるペグ４０の数は要求される放熱特性等に応じて任意に設定可能であり、１本であっても複数本であってもよい。また、ペグ４０は、例えば銅板等の表面に錫等のめっきが施された金属板がプレス打ち抜き加工されて形成されていたが、一般に用いられる銅よりも熱伝導率の高い銀等の金属を含んで構成されていてもよい。これにより、一層高い放熱効果を得ることができる。

加えて、上記実施形態では、発熱部品である集積回路１６のリード部５０，５２のうち最も幅広に形成されたリード部５２が、プリント配線２６ｅを介してペグ４０に接続されていたが、他のリード部５０がプリント配線２６ｅを介してペグ４０に接続されていてもよい。また、コネクタ１８のハウジング２０と発熱部品である集積回路１６は、間に他の実装部品を介在させることなく隣接配置されていたが、間に他の実装部品が介在するような場合にも本発明を適用することができる。

１０：実装基板、１２：プリント基板、１６：集積回路（発熱部品）、１８：コネクタ、２０：ハウジング、２６ｅ：プリント配線、４０：ペグ、４６：連結板部、５０，５２：リード部、５６：スルーホール

Claims (5)

1. 発熱部品が実装されたプリント基板と、
   前記プリント基板に実装されたコネクタと、
   前記コネクタのハウジングに係合しかつ前記プリント基板のスルーホールに挿通されて半田付けされた、前記コネクタを前記プリント基板に固定するための金属製のペグと、
   前記発熱部品のリード部と前記ペグを接続するプリント配線とを備えている
   ことを特徴とする実装基板。
2. 前記コネクタが複数の前記ペグによって前記プリント基板に固定されており、複数の前記ペグが、連結板部を介して相互に連結されている請求項１に記載の実装基板。
3. 前記発熱部品が複数の前記リード部を有しており、複数の前記リード部のうち最も幅広に形成されたリード部が、前記プリント配線を介して前記ペグに接続されている請求項１または２に記載の実装基板。
4. 前記ペグが、銅よりも熱伝導率が高い金属を含んで構成されている請求項１〜３の何れか１項に記載の実装基板。
5. 前記コネクタと前記発熱部品が、間に他の実装部品を介在させることなく隣接配置されている請求項１〜４の何れか１項に記載の実装基板。

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