JP2017117903A - 回路構成体 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性に優れた回路構成体を提供すること。
【解決手段】一方の面１０ａに導電パターン１０１が形成された基板１０と、前記基板１０の他方の面１０ｂ側に固定された導電部材２０と、前記導電部材２０に電気的に接続された端子３２、３３、および前記基板１０に形成された導電パターン１０１に電気的に接続された端子３４を有し、前記基板１０に形成された第一開口１１を通じて前記導電部材２０上に載置された電子部品３０と、前記第一開口１１の内壁面と前記電子部品３０との間に設けられた第一封止部材４０と、を備える回路構成体１とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板および導電部材を備えた回路構成体に関する。

比較的小さな電流を導通させる回路を構成する導電パターンが形成された基板に対し、比較的大きな電流を導通させるための回路を構成する導電部材（バスバー等とも称される）が固定された回路構成体が公知である（例えば、下記特許文献１参照）。回路構成体は、導電パターンに接続される端子および導電部材に接続される端子を有する電子部品を備える。

特開２０１５−９９８３４号公報

この種の回路構成体では、電子部品の故障リスクを低減するため、発熱する電子部品からの放熱性を高めることが要求される。

本発明が解決しようとする課題は、優れた放熱性を発現する回路構成体を提供することである。

上記課題を解決するために本発明にかかる回路構成体は、一方の面に導電パターンが形成された基板と、前記基板の他方の面側に固定された導電部材と、前記導電部材に電気的に接続された端子、および前記基板に形成された導電パターンに電気的に接続された端子を有し、前記基板に形成された第一開口を通じて前記導電部材上に載置された電子部品と、前記第一開口の内壁面と前記電子部品との間に設けられた第一封止部材と、を備えることを特徴とする。

上記本発明にかかる回路構成体では、基板に形成された第一開口を通じて電子部品が導電部材上に載置されるところ、当該第一開口の内壁面と電子部品との間に第一封止部材が設けられている。つまり、従来の回路構成体において電子部品の周囲に存在していた第一開口内の空気層の少なくとも一部が第一封止部材に置き換わった構成であるため、電子部品から発生する熱の放熱性を向上させることができる。

前記導電部材に形成された第二開口内に配置された、前記電子部品の端子の一部と前記基板に形成された導電パターンとを電気的に接続するリード部材と、前記第二開口の内壁面と前記リード部材の間に設けられた、前記電子部品の端子の一部と前記リード部材の接続部分、および前記基板と前記リード部材の接続部分の少なくともいずれか一方を覆う第二封止部材と、を備えるとよい。

このような構成とすることで、電子部品で発生した熱が、リード部材および第二封止部材を介して導電部材に伝達されることになるため、放熱性をさらに高めることができる。また、第二封止部材によって、端子とリード部材の接続部分や基板とリード部材の接続部分が熱によって生ずる応力で損傷してしまうおそれや、はんだ等の接続材料のマイグレーションによる短絡等が発生するおそれを低減することができる。

本発明によれば、放熱性に優れた回路構成体が得られる。

本発明の第一実施形態にかかる回路構成体における電子部品が実装された部分の断面（電子部品を除く）を模式的に示した図（封止部材をクロスハッチングで示した図）である。 本発明の第一実施形態にかかる回路構成体における電子部品が実装された部分の外観図（封止部材をクロスハッチングで示した図）である。 本発明の第二実施形態にかかる回路構成体における電子部品が実装された部分の断面（電子部品を除く）を模式的に示した図（封止部材をクロスハッチングで示した図）である。 本発明の第二実施形態にかかる回路構成体における電子部品が実装された部分の平面図（封止部材をクロスハッチングで示した図）である。 本発明の第二実施形態にかかる回路構成体（放熱部材を取り除いた状態）における電子部品が実装された部分の底面図（封止部材をクロスハッチングで示した図）である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、特に明示した場合を除き、以下の説明における平面方向とは、基板１０や導電部材２０の平面方向をいい、高さ方向（上下方向）とは平面方向に直交する方向（基板１０における電子部品３０が実装された面側を上とする）をいうものとする。なお、これらの方向は、回路構成体１の設置方向を限定するものではない。

図１および図２に示す本発明の第一実施形態にかかる回路構成体１は基板１０、導電部材２０、電子部品３０、および封止（充填）部材（以下、後述する第二封止部材６０と区別するために第一封止部材４０と称する）を備える。基板１０は、一方の面１０ａ（上側の面）に導電パターン１０１が形成されたものである。当該導電パターン１０１が構成する導電路は制御用の導電路（回路の一部）であり、導電部材２０が構成する導電路（回路の一部）よりも流れる電流が相対的に小さい。

導電部材２０は、基板１０の他方の面１０ｂ（下側の面）に固定された平面方向に沿う部分を有する。外部の電気的要素と接続するための端子部（図示せず）が設けられていてもよい。以下では、平面方向に沿う部分を導電部材２０として説明する。導電部材２０は、導電性の板材がプレス加工等によって所定の形状に形成されてなる。導電部材２０は、相対的に大きな（導電パターン１０１によって構成される導電路よりも大きな）電流が流れる部分である電力用の導電路を構成する。なお、導電路の具体的な形状等については、詳細な説明および図示を省略するが、導電部材２０は各導電路を構成する複数の導電体２１に分割されている。各導電体２１は短絡しないように別個独立しており、基板１０に固定されることによって一体となっている。導電体２１は、基板１０に固定される前は余長部分によって繋がっており、基板１０に固定された後当該余長部分が切り取られることによりそれぞれが別個独立した状態（直接接触していない状態）となる。導電部材２０（導電体２１）は、バスバー（バスバープレート）等とも称される。導電部材２０（導電体２１）は、例えば絶縁性の接着剤や接着シートなどを介して、基板１０の他方の面１０ｂに固定される。これにより、基板１０と導電部材２０が一体化され、基板１０・導電部材２０組が得られる。

電子部品３０は、基板１０・導電部材２０組に実装される素子であって、素子本体３１および端子を有する。基板１０・導電部材２０組には複数の電子部品３０が実装されている。特定の電子部品３０は、複数種の端子を有し、一部が基板１０に形成された導電パターン１０１に、他の一部が導電部材２０（導電体２１）に電気的かつ物理的に接続される。本実施形態では、基板１０に形成された開口（以下、後述する第二開口２２と区別するため第一開口１１と称する）を通じて電子部品３０（素子本体３１）は導電部材２０上に支持される。そして、素子本体３１の一方側に位置する第一端子３２および他方側に位置する第二端子３３は導電部材２０に接続され、他方側に位置する第三端子３４は基板１０の導電パターン１０１（ランド）に接続される。第一端子３２が接続される導電体２１と第二端子３３が接続される導電体２１は分離しているため、両端子が短絡することはない。電子部品３０は、第一端子３２〜第三端子３４の少なくともいずれかを複数有するものであってもよい。このような電子部品３０の一例としてはトランジスタ（ＦＥＴ）が挙げられる。上記第一端子３２がドレイン端子に、上記第二端子３３がソース端子に、上記第三端子３４がゲート端子に相当する。

なお、全ての端子が基板１０に形成された導電パターン１０１に直接電気的に接続される、または導電部材２０に電気的に接続される別の電子部品が存在していてもよい。

第一封止部材４０は、第一開口１１の内壁面と当該第一開口１１内に収容されている電子部品３０との間に設けられている。第一封止部材４０は、少なくとも、第一開口１１の内壁面と電子部品３０の素子本体３１との間を繋ぐように設けられているとよい。本実施形態における第一封止部材４０は、第一開口１１の全部（電子部品３０が位置している箇所を除く）を埋めるように設けられている。したがって、第一端子３２や第二端子３２と導電部材２０（各導電体２１）の接続部分も第一封止部材４０に覆われる。

短絡を防止するため、第一封止部材４０は絶縁性材料からなる。本実施形態では、樹脂材料（例えば、ＰＢＴ、ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂材料）のベース材４０１内に、熱伝導性の高い絶縁材料からなる充填材４０２（例えばセラミック、酸化アルミニウム等）が充填されてなる。充填材４０２は、少なくともベース材４０１を構成する材料よりも熱伝導率の高い材料が選定される。これにより、第一封止部材４０全体がベース材４０１を構成する材料で成形されたものとした場合よりも、熱伝導性を高めることが可能である。また、充填材４０２の種類や量を変化させることにより、第一封止部材４０の線膨張率や剛性等を調整することができる。

また、本実施形態にかかる回路構成体１は、導電部材２０の下面（基板１０側の反対側の面）に放熱部材５０が接合されている。導電部材２０と放熱部材５０は、例えば絶縁性の接着シートを介して接合される。放熱部材５０の形態（フィンの有無等）はどのようなものであってもよい。このような放熱部材５０が接合されている場合、放熱部材５０が第一開口１１の底面を構成する。このように、第一開口１１の下面が封鎖されていれば、第一封止部材４０を第一開口１１内に充填する作業が容易になる。つまり、放熱部材５０は、放熱性を向上させるだけでなく、第一封止部材４０の充填作業を容易にする役割を果たす。

また、本実施形態において、第一封止部材４０は、導電部材２０を構成する複数の導電体２１同士の隙間２３にも充填されている。このようにすれば、絶縁性の第二封止部材６０によって導電体２１間の絶縁性が高められるため、導電体２１間の隙間２３を小さくすることができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる回路構成体１では、基板１０に形成された第一開口１１を通じて電子部品３０が導電部材２０上に載置されるところ、当該第一開口１１の内壁面と電子部品３０との間に第一封止部材４０が設けられている。つまり、従来の回路構成体において電子部品３０の周囲に存在していた第一開口１１内の空気層の少なくとも一部が第一封止部材４０に置き換わった構成であるため、電子部品３０から発生する熱の放熱性を向上させることができる（空気層によって電子部品３０に熱がこもってしまうことが抑制される）。本実施形態のように、第一開口１１の全部に第一封子部材４０が埋め込まれた構成は、（第一開口１１内の空気層が存在しなくなるため）放熱性の面で好ましい態様であるといえる。

また、本実施形態では、第一端子３２や第二端子３２と導電部材２０（各導電体２１）の接続部分も第一封止部材４０に覆われるため、電子部品３０から発生した熱によって当該接続部分が損傷してしまうおそれが低減される。

第二実施形態にかかる回路構成体２について、上記第一実施形態にかかる回路構成体１と異なる点を中心に説明する。本実施形態にかかる回路構成体２は、電子部品３０の第三端子３４と基板１０に形成された導電パターン１０１とを電気的接続するための構造が、上記第一実施形態と異なる。具体的には以下の通りである。

図３〜図５に示す本実施形態にかかる回路構成体２は、第三端子３４と基板１０に形成された導電パターン１０１とを電気的接続するためのリード部材７０を備える。導電部材２０には、当該リード部材７０を配置するための開口（上記第一開口１１と区別するため第二開口２２と称する）が形成されている。本実施形態における当該第二開口２２は、導電部材２０を構成する少なくとも一部の導電体２１に形成された切欠きである。二つの導電体２１同士の間の空間の一部を大きくした部分であるということもできる。

電子部品３０（素子本体３１）は、上記第一実施形態と同様に導電部材２０上に載置されるところ、その第三端子３４が上下方向において第二開口２２と重なるように設けられる。つまり、第三端子３４の下方に第二開口２２が位置するように設けられる。したがって、第三端子３４の下方には、導電部材２０が存在せず、当該第三端子３４は露出する。当該露出した第三端子３４にリード部材７０の一端側が接続されている。リード部材７０は第二開口２２内に位置し、導電部材２０に接触していない。

また、基板１０の他方の面１０ｂ（下面）には、一方の面１０ａ（上面）に形成された導電パターン１０１と電気的に接続された接続部１２（ランド）が設けられている。当該接続部１２と導電パターン１０１とは基板１０を貫くように形成されたスルーホール１２１を介して電気的に接続されている。基板１０に形成された接続部１２は、上下方向において導電部材２０の第二開口２２と重なる。つまり、接続部１２の下方には導電部材２０が存在せず、当該接続部１２は露出する。当該露出した接続部１２にリード部材７０の他端側が接続されている。

このように、電子部品３０の第三端子３４は、導電部材２０に形成される第二開口２２内に配置されたリード部材７０を介して基板１０に形成された導電パターン１０１と電気的に接続されている。上記第一実施形態は、電子部品３０の第三端子が直接導電パターン１０１に接続されるものであり、本実施形態は、電子部品３０の第三端子３４がリード部材７０を介して間接的に接続されるものであるという点において両者は異なる。

本実施形態では、リード部材７０が配置される空間（第三端子３４や接続部１２が導電部材２０に接触しないようにするための空間）である第二開口２２内に絶縁性材料からなる封止（充填）部材が充填される（以下、上記第一封止部材４０と区別するため、第二封止部材６０と称する）。当該第二封止部材６０の材質は、熱伝導性に優れたものであることが望ましく、上記第一封止部材４０と同じであってもよいし、異なっていてもよい。第一封止部材４０と第二封止部材６０の材質を同じにするのであれば、第一開口１１と第二開口２２は繋がった空間であるから、一度に材料を流し込むことで両封止部材を形成することができる。

第二開口２２内には、第三端子３４とリード部材７０の接続部分およびリード部材７０と接続部１２の接続部分が位置することになるが、第二封止部材６０は、両接続部分の少なくともいずれか一方を覆うように設けられる。また、第二封止部材６０は、第二開口２２の内壁面とリード部材７０の間に（第二開口２２の内壁面とリード部材７０を繋ぐように）設けられる。本実施形態における第二封止部材６０は、両接続部分を覆うように設けられる。さらに詳しくは、本実施形態における第二封止部材６０は、第二開口２２の全部を埋めるように設けられる。上記第一実施形態において説明したような放熱部材５０が導電部材２０の下面（基板１０側の反対側の面）に設けられた構成とすれば、放熱部材５０によって第二開口２２の下面が封鎖され、第二封止部材６０を第二開口２２内に充填する作業が容易になるという利点もある。

また、本実施形態においても、封止部材（第一封止部材４０または第二封止部材６０）は、導電部材２０を構成する複数の導電体２１同士の隙間２３にも充填されている。このようにすれば、絶縁性の第二封止部材６０によって導電体２１間の絶縁性が高められるため、導電体２１間の隙間２３を小さくすることができる。

以上説明した第二実施形態にかかる回路構成体２によれば、電子部品３０で発生した熱が、リード部材７０および第二封止部材６０を介して導電部材２０に伝達されることになる（リード部材７０と第二開口２２の内壁面との間の空気層が第二封子部材６０に置き換わった構成である）ため、放熱性を高めることができる。本実施形態のように、第二開口２２の全部に第二封子部材６０が埋め込まれた構成は、（第二開口２２内の空気層が存在しなくなるため）放熱性の面で好ましい態様であるといえる。また、第二封止部材６０によって、第三端子３４とリード部材７０の接続部分や基板１０（接続部１２）とリード部材７０の接続部分が熱によって生ずる応力で損傷してしまうおそれや、はんだ等の接続材料のマイグレーションによる短絡等が発生するおそれを低減することができる。

以上、本発明の実施形態（およびその変形例）について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態（およびその変形例）に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１、２ 回路構成体
１０ 基板
１０ａ 一方の面
１０ｂ 他方の面
１１ 第一開口
１２ 接続部
１０１ 導電パターン
２０ 導電部材
２１ 導電体
２２ 第二開口
３０ 電子部品
３１ 素子本体
３２ 第一端子
３３ 第二端子
３４ 第三端子
４０ 第一封止部材
６０ 第二封止部材
７０ リード部材

Claims (2)

1. 一方の面に導電パターンが形成された基板と、
   前記基板の他方の面側に固定された導電部材と、
   前記導電部材に電気的に接続された端子、および前記基板に形成された導電パターンに電気的に接続された端子を有し、前記基板に形成された第一開口を通じて前記導電部材上に載置された電子部品と、
   前記第一開口の内壁面と前記電子部品との間に設けられた第一封止部材と、
   を備えることを特徴とする回路構成体。
2. 前記導電部材に形成された第二開口内に配置された、前記電子部品の端子の一部と前記基板に形成された導電パターンとを電気的に接続するリード部材と、
   前記第二開口の内壁面と前記リード部材の間に設けられた、前記電子部品の端子の一部と前記リード部材の接続部分、および前記基板と前記リード部材の接続部分の少なくともいずれか一方を覆う第二封止部材と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の回路構成体。

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