JP2018113311A - Circuit structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路構成体に関し、詳細には、放熱部材とバスバーとが、金属製の締結部材により締結された回路構成体に関する。 The present invention relates to a circuit structure, and in particular, to a circuit structure in which a heat dissipation member and a bus bar are fastened by a metal fastening member.
電源装置には、パワーデバイス等の電子部品および回路構成体が組み込まれている。回路構成体は、例えば、電子部品を制御するための制御部を搭載した回路基板と、所定の電源から電子部品に電力を供給するバスバー(bus bar)と、電子部品で発生した熱を電源装置の外部に放出する放熱部材と、を備える。電子部品は、バスバーを介して放熱部材に搭載されている。バスバーと放熱部材の接着方法に関して、特許文献1は、図11に示すように、回路基板330とバスバー320とを接着層380を介して接着した後、この接着された部材を、接着性を有するシート状の貼付部340およびネジ360によって、放熱部材310に固定する方法を教示している。また、バスバー320と放熱部材310との間には、スペーサーシート350を介在させている。なお、ネジ360の頭部と回路基板330との間には、ワッシャ390が介在している。
Electronic parts such as power devices and circuit components are incorporated in the power supply apparatus. The circuit structure includes, for example, a circuit board on which a control unit for controlling the electronic component is mounted, a bus bar that supplies power to the electronic component from a predetermined power source, and heat generated by the electronic component. A heat radiating member that is discharged to the outside. The electronic component is mounted on the heat radiating member via the bus bar. Regarding the method for bonding the bus bar and the heat radiating member, as shown in FIG. 11, after the
ネジ360は、通常、金属製である。そのため、バスバー320とネジ360とを絶縁させる必要がある。特許文献1では、バスバー320とネジ360との間に空隙370を設けることにより、両者の絶縁を確保している。しかし、回路構成体30の内部に存在するこのような空隙370は、回路構成体30の強度を低下させる。さらに、図11のように、回路基板330も併せてネジ止めする場合には、ネジ止めの際にかかる圧力により、回路基板330が撓む場合がある。
The
本発明の一局面は、放熱部材とバスバーと回路基板とが、この順で積層された積層体を備える回路構成体であって、前記放熱部材が、金属製の棒状の締結部材に形成されたネジ山と嵌合する第1の開口を有し、前記バスバーが、前記第1の開口よりも大きな開口径を有するとともに、前記バスバーを貫通する第2の開口を有し、前記第1の開口と前記第2の開口とが、それぞれ対応する位置に配置されており、前記放熱部材と前記バスバーとが、前記第1の開口に嵌合し、かつ、前記第2の開口に挿入された前記締結部材により締結されており、前記バスバーの前記第2の開口に、前記第2の開口の端面の少なくとも一部を被覆する絶縁部材が配置されている、回路構成体に関する。 One aspect of the present invention is a circuit structure including a laminate in which a heat dissipation member, a bus bar, and a circuit board are stacked in this order, and the heat dissipation member is formed on a metal rod-shaped fastening member. A first opening that engages with the screw thread, the bus bar having a larger opening diameter than the first opening, and a second opening penetrating the bus bar; And the second opening are arranged at corresponding positions, and the heat dissipating member and the bus bar are fitted into the first opening and inserted into the second opening. The present invention relates to a circuit structure that is fastened by a fastening member, and an insulating member that covers at least a part of an end surface of the second opening is disposed in the second opening of the bus bar.
本発明の他の一局面は、放熱部材とバスバーと回路基板とが、この順で積層された積層体を備える回路構成体であって、前記放熱部材が、ネジ山を備える金属製の棒状の第1の締結部材の挿入が可能であり、かつ、前記放熱部材を貫通する第1の貫通口を有し、前記バスバーが、前記第1の貫通口よりも大きな開口径を有するとともに、前記バスバーを貫通する第2の開口を有し、前記第1の貫通口と前記第2の開口とが、それぞれ対応する位置に配置されており、前記放熱部材と前記バスバーとが、前記第1の貫通口および前記第2の開口に挿入された前記第1の締結部材と、前記ネジ山と嵌合する第5の開口を備える第2の締結部材と、で締結されており、前記バスバーの前記第2の開口に、前記第2の開口の端面の少なくとも一部を被覆する絶縁部材が配置されている、回路構成体に関する。 Another aspect of the present invention is a circuit configuration body including a stacked body in which a heat dissipation member, a bus bar, and a circuit board are stacked in this order, and the heat dissipation member is formed of a metal rod having a screw thread. The first fastening member can be inserted and has a first through hole penetrating the heat radiating member, and the bus bar has a larger opening diameter than the first through hole, and the bus bar The first opening and the second opening are arranged at corresponding positions, and the heat dissipating member and the bus bar are connected to the first opening. A first fastening member inserted into a mouth and the second opening, and a second fastening member having a fifth opening fitted to the screw thread, wherein the first of the bus bar is fastened. 2 at least a part of the end surface of the second opening. Insulating members are disposed, a circuit structure.
本発明の回路構成体によれば、回路構成体の強度の低下を抑制しながら、バスバーと金属製の締結部材との絶縁を確保することができる。 According to the circuit structure of the present invention, it is possible to ensure insulation between the bus bar and the metal fastening member while suppressing a decrease in the strength of the circuit structure.
[発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明に係る回路構成体は、(1)放熱部材とバスバーと回路基板とが、この順で積層された積層体を備える回路構成体であって、前記放熱部材が、金属製の棒状の締結部材に形成されたネジ山と嵌合する第1の開口を有し、前記バスバーが、前記第1の開口よりも大きな開口径を有するとともに、前記バスバーを貫通する第2の開口を有し、前記第1の開口と前記第2の開口とが、それぞれ対応する位置に配置されており、前記放熱部材と前記バスバーとが、前記第1の開口に嵌合し、かつ、前記第2の開口に挿入された前記締結部材により締結されており、前記バスバーの前記第2の開口に、前記第2の開口の端面の少なくとも一部を被覆する絶縁部材が配置されている。これにより、回路構成体の強度の低下を抑制しながら、バスバーと金属製の締結部材との絶縁を確保することができる。
[Description of Embodiment of the Invention]
First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described.
A circuit structure according to the present invention is (1) a circuit structure including a laminated body in which a heat dissipation member, a bus bar, and a circuit board are laminated in this order, and the heat dissipation member is a metal rod-like fastening. A first opening that fits into a thread formed on the member, the bus bar having a larger opening diameter than the first opening, and a second opening penetrating the bus bar; The first opening and the second opening are arranged at corresponding positions, and the heat dissipation member and the bus bar are fitted into the first opening, and the second opening An insulating member that covers at least a part of an end surface of the second opening is disposed in the second opening of the bus bar. Thereby, insulation with a bus-bar and a metal fastening member is securable, suppressing the fall of the intensity | strength of a circuit structure.
(2)前記絶縁部材と前記締結部材とは接触していないことが好ましい。これにより、バスバーと締結部材との間に空隙(空気層)が形成されるための絶縁破壊がより発生しにくくなる。さらに、上記空隙により、絶縁部材に外部からの応力がかかり難くなるため、絶縁部材の破損が抑制されて、絶縁破壊が発生し難くなる。 (2) It is preferable that the insulating member and the fastening member are not in contact with each other. Thereby, it becomes difficult to generate | occur | produce the dielectric breakdown for a space | gap (air layer) to be formed between a bus-bar and a fastening member. Furthermore, since it is difficult for external stress to be applied to the insulating member due to the gap, damage to the insulating member is suppressed, and dielectric breakdown is less likely to occur.
(3)前記回路基板は、前記締結部材の挿入が可能であり、かつ、前記回路基板を貫通する第3の開口を有し、前記第3の開口は、前記第1の開口および前記第2の開口に対応する位置に配置されており、前記放熱部材と前記バスバーと前記回路基板とは、前記第1の開口に嵌合し、かつ、前記第2の開口および前記第3の開口に挿入された前記締結部材により締結されていてもよい。回路基板を、バスバーおよび放熱部材とともに締結部材で締結する場合でも、回路基板の撓みは抑制される。 (3) The circuit board is capable of inserting the fastening member and has a third opening penetrating the circuit board. The third opening includes the first opening and the second opening. The heat radiating member, the bus bar, and the circuit board are fitted into the first opening and inserted into the second opening and the third opening. The fastening member may be fastened. Even when the circuit board is fastened together with the bus bar and the heat radiating member by the fastening member, the bending of the circuit board is suppressed.
(4)前記第3の開口は、前記第1の開口よりも大きな開口径を有しており、前記絶縁部材は、前記第2の開口の端面の少なくとも一部とともに、前記第3の開口の端面の少なくとも一部を被覆していることが好ましい。これにより、絶縁部材を配置する作業がし易くなる。 (4) The third opening has a larger opening diameter than the first opening, and the insulating member includes at least a part of an end surface of the second opening and the third opening. It is preferable to cover at least a part of the end face. Thereby, the operation | work which arrange | positions an insulating member becomes easy.
(5)前記放熱部材と前記バスバーとは、絶縁性を有する密着層を介して密着されていることが好ましい。これにより、製造工程および製造設備が簡略化されて生産コストが低減するとともに、バスバーと放熱部材との密着性が向上する。 (5) It is preferable that the said heat radiating member and the said bus bar are closely_contact | adhered via the contact | adherence layer which has insulation. This simplifies the manufacturing process and manufacturing equipment, reduces the production cost, and improves the adhesion between the bus bar and the heat dissipation member.
(6)前記密着層はシート状物であり、前記シート状物は、前記第1の開口よりも大きな開口径を有するとともに、前記密着層を貫通する第4の開口を有し、前記第4の開口は、前記第1の開口および前記第2の開口に対応する位置に配置されており、前記絶縁部材は、前記第2の開口の端面の少なくとも一部とともに、前記第4の開口の端面の少なくとも一部を被覆していることが好ましい。これにより、回路構成体の製造が容易になる。 (6) The adhesion layer is a sheet-like material, and the sheet-like material has a larger opening diameter than the first opening and a fourth opening penetrating the adhesion layer, and the fourth The opening is disposed at a position corresponding to the first opening and the second opening, and the insulating member includes at least a part of the end face of the second opening and the end face of the fourth opening. It is preferable to coat at least a part of Thereby, manufacture of a circuit structure becomes easy.
本発明に係る他の回路構成体は、(7)放熱部材とバスバーと回路基板とが、この順で積層された積層体を備えており、前記放熱部材は、金属製の棒状の第1の締結部材の挿入が可能であり、前記放熱部材を貫通する第1の貫通口を有し、前記バスバーは、前記第1の貫通口よりも大きな開口径を有するとともに、前記バスバーを貫通する第2の開口を有し、前記第1の貫通口と前記第2の開口とは、それぞれ対応する位置に配置されており、前記放熱部材と前記バスバーとは、前記第1の貫通口および前記第2の開口に挿入された前記第1の締結部材と、前記ネジ山と嵌合する第5の開口を備える第2の締結部材と、で締結されており、前記バスバーの前記第2の開口に、前記第2の開口の端面の少なくとも一部を被覆する絶縁部材が配置されている。これにより、回路構成体の強度の低下を抑制しながら、バスバーと金属製の第1の締結部材との絶縁を確保することができる。さらに、第1の締結部材の挿入方向が制限されないため、回路構成体を製造し易くなる。 Another circuit component according to the present invention includes (7) a laminated body in which a heat radiation member, a bus bar, and a circuit board are laminated in this order, and the heat radiation member is a metal rod-shaped first member. The fastening member can be inserted, has a first through-hole penetrating the heat radiating member, and the bus bar has a larger opening diameter than the first through-hole and a second through the bus bar. The first through hole and the second opening are arranged at corresponding positions, respectively, and the heat dissipation member and the bus bar include the first through hole and the second through hole, respectively. The first fastening member inserted into the opening and the second fastening member provided with the fifth opening fitted to the screw thread, and are fastened to the second opening of the bus bar, An insulating member that covers at least a part of the end face of the second opening is disposed. It has been. Thereby, insulation with a bus-bar and a metal 1st fastening member is securable, suppressing the fall of the intensity | strength of a circuit structure. Furthermore, since the insertion direction of the first fastening member is not limited, the circuit structure can be easily manufactured.
(8)さらに、少なくとも前記回路基板を覆う被覆部材を備えており、前記被覆部材が、前記第1の締結部材の挿入が可能であり、かつ、前記被覆部材を貫通する第6の開口を有し、前記第6の開口が、前記第1の貫通口および前記第2の開口に対応する位置に配置されており、前記第1の締結部材が、前記第1の貫通口と前記第2の開口と前記第6の開口とに挿入されており、前記積層体と前記被覆部材とが、前記第1の締結部材および前記第2の締結部材により連結されていることが好ましい。この場合、1つの工程で、積層体の締結と、積層体と被覆部材の連結とを行うことができるため、回路構成体の生産性が向上する。 (8) Furthermore, a covering member that covers at least the circuit board is provided, the covering member is capable of inserting the first fastening member, and has a sixth opening that penetrates the covering member. The sixth opening is disposed at a position corresponding to the first through hole and the second opening, and the first fastening member is connected to the first through hole and the second through hole. It is preferably inserted into the opening and the sixth opening, and the laminate and the covering member are connected by the first fastening member and the second fastening member. In this case, since the fastening of the laminated body and the connection between the laminated body and the covering member can be performed in one step, the productivity of the circuit configuration body is improved.
[発明の実施形態の詳細]
本発明の一実施形態を具体的に以下に説明する。なお、本発明は、以下の内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the invention]
An embodiment of the present invention will be specifically described below. In addition, this invention is not limited to the following content, but is shown by the claim, and it is intended that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.
[第1実施形態]
第1実施形態に係る回路構成体を、図1および図2を参照しながら説明する。図1は、回路構成体の構成を展開した状態で示す断面図である。図2は、回路構成体の構成を模式的に示す断面図である。図示例において、同じ機能あるいは類似の機能を備える部材、部分には、同じ符号を付している。
[First Embodiment]
The circuit structure according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the circuit configuration in an expanded state. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the circuit structure. In the example of illustration, the same code | symbol is attached | subjected to the member and part provided with the same function or a similar function.
本実施形態に係る回路構成体10は、放熱部材110とバスバー120と回路基板130とが、この順で積層された積層体100を備える。バスバー120と回路基板130とは、例えば接着層180を介して接着されている。放熱部材110とバスバー120とは、例えば、絶縁性を備える密着層140を介して密着されている。ここで、密着層140は、バスバー120を放熱部材110に固定する機能を備えていなくてもよい。放熱部材110とバスバー120とは、締結部材(以下、第1の締結部材160と称す。)により締結されるためである。
The
第1の締結部材160は、金属製であって、例えば、棒状本体部161と、一方の端部に配置された棒状本体部161よりも直径の大きな頭部162と、を備えている。棒状本体部161の周囲には、ネジ山が形成されている。放熱部材110は、第1の締結部材160のネジ山と嵌合する第1の開口110aを有している。つまり、第1の開口110aを形成する放熱部材110の開口端面110bには、上記ネジ山に嵌合するネジ溝が形成されている。バスバー120は、第1の開口110aよりも大きな開口径を有するとともに、バスバー120を貫通する第2の開口120aを有している。第1の開口110aと第2の開口120aとは、それぞれ対応する位置に配置されており、第1の締結部材160の頭部162とは反対側の端部を、バスバー120側から第2の開口120aに挿入し、第1の開口110aに嵌合することにより、放熱部材110とバスバー120とは締結される。
The
本実施形態では、放熱部材110とバスバー120と回路基板130との積層体100全体が、第1の締結部材160により締結される。すなわち、回路基板130には、第1の締結部材160の挿入が可能であり、かつ、回路基板130を貫通する第3の開口130aが形成されている。第3の開口130aは、第1の開口110aおよび第2の開口120aに対応する位置に配置されており、棒状本体部161は、第2の開口120aおよび第3の開口130aに挿入されるとともに、第1の開口110aに嵌合されて、積層体100が締結される。このとき、締結の緩みや回路基板130の損傷を防止するために、第1の締結部材160の頭部162と回路基板130との間に、平ワッシャ等のワッシャ190を介在させる。また、密着層140の第1の開口110aおよび第2の開口120aに対応する位置は、開口している。
In the present embodiment, the
バスバー120と第1の締結部材160を絶縁するために、バスバー120の第2の開口120aを形成する端面(開口端面120b)の少なくとも一部を絶縁部材170で被覆する。第2の開口120aの開口端部(角部)のみが、絶縁部材170によって被覆されていてもよい。一方、絶縁を確保するために、開口端面120bの周方向には、連続的に(切れ間なく)絶縁部材170が配置されていることが好ましい。絶縁部材170は、例えば、図3Aに示すようなリング形状であり、第2の開口120aに嵌め込まれるようにして配置される。つまり、バスバー120と第1の締結部材160を絶縁するために、絶縁部材170を配置する。これにより、積層体100の内部に形成され得る空間が少なくなって、積層体100(ひいては回路構成体10)の強度の低下が抑制される。
In order to insulate the
リング形状の絶縁部材170(以下、絶縁リング170と称す)の外径Doutは、第2の開口120aの直径とほぼ同じであるか、それより小さくてもよい。開口端面120bと絶縁リング170とは接触していてもよいし、接触していなくてもよい。絶縁リング170を第2の開口120aに嵌め込み易い点で、外径Doutは、第2の開口120aの直径より少し小さいことが好ましい。
The outer diameter Dout of the ring-shaped insulating member 170 (hereinafter referred to as the insulating ring 170) may be substantially the same as or smaller than the diameter of the
絶縁リング170の内径Dinは、第1の締結部材160の棒状本体部161の直径以上であればよく、絶縁リング170と第1の棒状本体部161とは、接触していてもよいし、接触していなくてもよい。なかでも、内径Dinは、棒状本体部161の直径よりも大きく、絶縁リング170と棒状本体部161とが接触していないことが好ましい。これにより、棒状本体部161が絶縁リング170に挿入され易くなるとともに、棒状本体部161と絶縁リング170の内周との間にわずかな空隙(空気層)が形成されるため、絶縁破壊が発生し難くなる。また、部品加工時や組立時のバラツキにより、棒状本体部161に位置ずれ等が発生した場合であっても、上記空隙により、絶縁リング170に応力がかかり難くなる。そのため、絶縁リング170の破損が抑制されて、絶縁破壊が発生し難くなる。
The inner diameter Din of the insulating
絶縁リング170の厚みTは、バスバー120の厚みと同程度であることが好ましい。絶縁リング170の厚みTがバスバー120の厚みより大きい場合、放熱部材110およびバスバー120とともに回路基板130を締結する際、絶縁リング170がスペーサーとなって、回路基板130の撓みが抑制される。一方、絶縁リング170の厚みTがバスバー120の厚みより小さい場合、積層体100全体を固く締結することができる。絶縁リング170の厚みTは、バスバー120の厚みの±0.1mm程度であることが好ましい。絶縁リング170の厚みTがバスバー120の厚みより大きい場合、絶縁リング170の一方の主面に、図3Bに示すような突起171を設けてもよい。このとき、絶縁リング170Aは、突起171をバスバー120に引っかけるようにして、第2の開口120aに嵌め込まれる。
The thickness T of the insulating
[第2実施形態]
第2実施形態に係る回路構成体を、図4を参照しながら説明する。図4は、回路構成体の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態の回路構成体10は、密着層140がシート状物であって、第1の開口110aおよび第2の開口120aに対応する位置に、第1の開口110aよりも大きな開口径を有するとともに、密着層140を貫通する第4の開口140aを有しており、絶縁リング170が、第2の開口120aの開口端面120bと、第4の開口140aの端面(開口端面140b)とを被覆していること以外、第1実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
A circuit structure according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the circuit structure. In the
シート状の密着層140は、厚みを均一にし易いため、バスバー120と放熱部材110との密着性を向上させることができる。このとき、絶縁リング170の厚みTは、バスバー120の厚みと密着層140の厚みとの合計以上であり、当該合計より大きいことが好ましい。また、この場合、絶縁リング170の厚みTが大きくなるため、ピックアップが容易になって、絶縁リング170を配置する作業がし易くなる。
Since the sheet-
[第3実施形態]
第3実施形態に係る回路構成体を、図5を参照しながら説明する。図5は、回路構成体の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態の回路構成体10は、回路基板130に設けられた第3の開口130aが、第1の開口110aよりも大きく、かつ、第2の開口120aとほぼ同じ開口径を有しており、絶縁リング170が、第2の開口120aの開口端面120bとともに、第3の開口130aの開口端面130bを被覆していること以外、第1実施形態と同様である。この場合も、絶縁リング170の厚みTが大きくなるため、ピックアップが容易になって、絶縁リング170を配置する作業がし易くなる。なお、密着層140がシート状物である場合、第2実施形態のように、密着層140に、第1の開口110aよりも大きな開口径を有する第4の開口140aを設けて、第4の開口140aの開口端面140bも併せて、絶縁リング170によって被覆させてもよい。
[Third Embodiment]
A circuit structure according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the circuit structure. In the
本実施形態では、図3Cに示すような絶縁リング170Bを使用してもよい。絶縁リング170Bは、少なくとも第2の開口120aおよび第3の開口130aに挿入される挿入部172と、挿入部172よりも外径の大きな載置部173とを備える。載置部173の一部は、回路基板130の主面に載置され、ワッシャ190としての機能を果たし得る。このとき、挿入部172の厚みは、バスバー120の厚みと、接着層180の厚みと、回路基板130の厚みとの合計以上であり、当該合計より大きくてもよい。
In this embodiment, an insulating
[第4実施形態]
第4実施形態に係る回路構成体を、図6を参照しながら説明する。図6は、回路構成体の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態の回路構成体10は、回路基板130に設けられた第3の開口130aが、第2の開口120aよりも大きな開口径を有していること以外、第1実施形態と同様である。この場合、第1の締結部材160により、放熱部材110およびバスバー120が締結される。
[Fourth Embodiment]
A circuit structure according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the circuit structure. The
なお、図6では、密着層140に第4の開口140aを設けて、第4の開口140aの開口端面140bも併せて、絶縁リング170によって被覆させているが、これに限定されない。また、本実施形態においても、図3Cに示すような絶縁リング170Bを使用してもよい。ただし、挿入部172の厚みは、バスバー120の厚みと密着層140の厚みとの合計以上であればよく、当該合計より大きくてもよい。
In FIG. 6, the
[第5実施形態]
第5実施形態に係る回路構成体を、図7を参照しながら説明する。図7は、回路構成体の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態の回路構成体10において、放熱部材110は、第1の締結部材160の挿入が可能であり、かつ、放熱部材110を貫通する第1の貫通口110cを有し、バスバー120は、第1の貫通口110cよりも大きな開口径を有するとともに、バスバー120を貫通する第2の開口120aを有する。さらに、回路構成体10は、第2の締結部材150を備える。第1の貫通口110cと第2の開口120aとは、それぞれ対応する位置に配置されており、第2の締結部材150は、第1の締結部材160に形成されているネジ山と嵌合する第5の開口150aを有している。そして、放熱部材110とバスバー120とは、第1の貫通口110cおよび第2の開口120aに挿入された第1の締結部材160および第2の締結部材150で締結されている。バスバー120の第2の開口120aには、第2の開口120aの開口端面120bを被覆する絶縁リング170が配置されている。
[Fifth Embodiment]
A circuit structure according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the circuit structure. In the
すなわち、本実施形態の回路構成体10は、第1の開口が放熱部材110を貫通する貫通口(第1の貫通口110c)であり、積層体100が第1の締結部材160および第2の締結部材150で締結されていること以外、第1実施形態と同様である。この場合、第1の締結部材160の挿入方向が制限されないため、回路構成体10が製造し易い。なお、第2の締結部材150を用いる場合、第1の貫通口110cと第1の締結部材160とは、嵌合していることまでは要しない。すなわち、第1の貫通口110cの開口端面に、ネジ溝は形成されていなくてもよい。また、図7では、積層体100(放熱部材110とバスバー120と回路基板130)の全体を、第1の締結部材160および第2の締結部材150で締結しているが、これに限定されない。例えば、積層体100を図6のような構成にして、放熱部材110およびバスバー120のみを締結してもよい。
That is, in the
第2の締結部材150の形態は、ネジ山と嵌合する第5の開口150aを有する限り、特に限定されない。例えば、図7に示すように、第2の締結部材150はナットであってもよい。あるいは、図8に示すように、第2の締結部材150は、少なくとも回路基板130を覆う被覆部材200であってもよい。被覆部材200とは、例えば、少なくとも回路基板130を覆うカバーであり、回路構成体10を収容するための筐体であり得る。この場合、被覆部材200は、第1の貫通口110cに対応する位置に、ワッシャ190を介して回路基板130と接触できる凹みを有している。これにより、図示しない電子部品をバスバー120に搭載するための空間が確保される。図8は、回路構成体の構成を模式的に示す断面図である。
The form of the
第5の開口150aは、第2の締結部材150を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。なお、図7および8では、第5の開口150aが第2の締結部材150を貫通する場合を示している。被覆部材200に第5の開口150aを設ける方法としては、例えば、被覆部材200の材料(例えば、板状部材)にナットを溶接する方法や、穴あけ加工あるいはバーリング加工により開口を形成した後、形成された開口の端面にネジ溝を形成するか、当該開口にナットを嵌め込んで溶接する方法等が挙げられる。
The
[第6実施形態]
第6実施形態に係る回路構成体を、図9を参照しながら説明する。図9は、回路構成体の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態の回路構成体10は、被覆部材200を備えており、積層体100と被覆部材200とが、第1の締結部材160およびナットである第2の締結部材150により連結されていること以外、第5実施形態と同様である。すなわち、被覆部材200には、第1の貫通口110cおよび第2の開口120aに対応する位置に、第1の締結部材160の挿入が可能であり、かつ、被覆部材200を貫通する第6の開口200aが形成されており、第1の締結部材160は、第1の貫通口110cと第2の開口120aと第3の開口130aとともに、第6の開口200aに挿入されている。この場合、第6の開口200aには、ネジ山と嵌合するネジ溝が形成されていなくてもよい。このように、積層体100と被覆部材200とを一体化する場合であっても、絶縁リング170によって回路構成体10の強度低下が抑制されるため、両者を固く締結することができる。
[Sixth Embodiment]
A circuit structure according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the circuit structure. The
なお、図9では、第1の貫通口110cを設け、第1の締結部材160を放熱部材110側から挿入して、積層体100と被覆部材200とを、第1の締結部材160および第2の締結部材150により締結させているが、これに限定されない。例えば、放熱部材110に貫通しない開口(第1の開口110a)を設け、第1の締結部材160を被覆部材200側から挿入して、積層体100と被覆部材200とを締結させてもよい。この場合、第1の開口110aの開口端面110bには、第1の締結部材160のネジ山と嵌合するネジ溝が形成されていることが好ましい。
In FIG. 9, the first through-
図示しない電子部品をバスバー120に搭載するための空間を確保するため、本実施形態で使用される第1の締結部材160の棒状本体部161は、積層体100を貫通し、かつ、上記空間を縦断できる程度の長さを備える。また、棒状本体部161は、中空を備える支柱210に挿入される。支柱210は、例えば、被覆部材200の第1の貫通口110cに対応する位置から延出しており、その端部は、ワッシャ190を介して回路基板130に当接する。つまり、積層体100は、第1の締結部材160の頭部162と支柱210の上記端部とで挟持されることにより締結される。このような構成にすることにより、積層体100の締結と、積層体100と被覆部材200の連結とを、1つの工程で行うことができる。支柱210は、被覆部材200と一体であってもよいし、別体であってもよい。
In order to secure a space for mounting an electronic component (not shown) on the
[製造方法]
次に、回路構成体10の製造方法について図10を参照しながら説明する。図10は、回路構成体10の製造方法を、回路構成体10の断面で示す概念図である。なお、図10は、図1に示す回路構成体10の製造方法を示している。
[Production method]
Next, a method for manufacturing the
回路構成体10は、例えば、第2の開口120aを備えるバスバー120と、第3の開口130aを備える回路基板130とが、接着層180を介して積層された部材を準備する工程(図10(a))と、第2の開口120aに、バスバー120側から絶縁部材(絶縁リング)170を嵌め込む工程(図10(b))と、上記積層された部材のバスバー120側から、密着層140を介して、第1の開口110aを備える放熱部材110を積層して、積層体100を形成する工程(図10(c))と、第1の締結部材160を、積層体100の回路基板130側から各開口に挿入する工程(図10(d))と、を備える方法により製造される。第1の締結部材160の棒状本体部161の周囲にはネジ山が形成されており、放熱部材110の開口端面110bには上記ネジ山に嵌合するネジ溝が形成されている。そのため、第1の締結部材160を回転させながら第1の開口110aに挿入することにより、積層体100は締結される(図10(e))。積層体100が締結された後、各種電子部品が搭載される。なお、図7に示す回路構成体10は、積層体100を形成する工程の後、第1の締結部材160を、積層体100の放熱部材110側から各開口に挿入し、ナット200で締結することにより形成される。
In the
放熱部材110とバスバー120との締結には、第1の締結部材160が用いられる。そのため、密着層140は、放熱部材110とバスバー120とを密着させることができればよい。言い換えれば、バスバー120を放熱部材110に固定するために行われる、密着層140の硬化工程を省略することができる。密着層140の硬化工程とは、例えば、密着層140が熱硬化性樹脂を含む場合、加熱工程を指す。加熱工程は、通常、加熱装置内で1時間以上かけて行われるため、連続加工が困難であり、生産性に劣る。さらに、放熱部材110とバスバー120とが密着した状態で密着層140を硬化させるために、積層体100を両主面側から押圧する必要がある。このとき、回路基板130が損傷する場合がある。また、回路基板130に形成された回路部分を避けて押圧するために、専用の押圧治具が必要となり、コストアップを招く。つまり、密着層140の硬化工程が省略できることにより、連続加工が可能になって生産性が向上するとともに、回路基板130の損傷が抑制されて歩留まりが向上して、コストダウンが図れる。
The
なお、上記の各工程を連続的に行う場合、各工程は、通常、バスバー120と回路基板130との位置関係を変えずに行われる。つまり、図10の場合では、回路基板130の上にバスバー120が載置されている状態で各工程が行われるため、第1の締結部材160は、第1の開口110aの位置確認が行い難い下方(回路基板130側)から挿入される。一方、図3Cに示すような載置部173を備える絶縁リング170Bを用いる場合、第2の開口120aに絶縁リング170を嵌め込む工程は、図10とは逆に、バスバー120の上に回路基板130が載置されている状態で、上方(回路基板130側)から行われる。つまり、第1の締結部材160は、第1の開口110aの位置確認が行い易い上方から各開口に挿入することができる。よって、第1の締結部材160の挿入操作が容易になる。
In addition, when performing each said process continuously, each process is normally performed, without changing the positional relationship of the bus-
接着層180および密着層140の少なくとも一方は、シート状物であることが好ましい。特に、密着層140は、シート状物であることが好ましい。密着層140は、バスバー120と放熱部材110との間の絶縁、および、バスバー120の熱を放熱部材110に伝える役割を果たす。そのため、密着層140によって、バスバー120と放熱部材110とが隙間なく密着されていることが望ましい。密着層140がシート状物である場合、厚みを均一にすることが容易であるため、バスバー120と放熱部材110との密着性を向上させることができる。さらに、シート状物は、予め、所定の形状に成型しておくことができるため、製造工程および製造設備が簡略化される。
At least one of the
以下、回路構成体10の各構成要素について説明する。
[放熱部材]
放熱部材110は、パワーデバイス等のバスバー120に搭載された電子部品によって発生した熱を、回路構成体10の外部に放熱する役割を果たす。放熱部材110の材質は、高い熱伝導率(例えば、20W/m・K以上。以下、同じ)を有するものであれば特に限定されず、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ステンレス鋼等の金属や、セラミックス等が挙げられる。なかでも、成形し易い点で、Alが好ましい。
Hereinafter, each component of the
[Heat dissipation member]
The
放熱部材110は、第1の開口110a(または第1の貫通口110c)を備える。第1の開口110a(または第1の貫通口110c)の直径は、第1の締結部材160の棒状本体部161の直径に対応している。第1の開口110aの開口端面110bには、第1の締結部材160に設けられたネジ山に嵌合するネジ溝が形成されている。第1の開口110aは、放熱部材110を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。一方、第1の貫通口110cは、放熱部材110を貫通しており、第1の貫通口110cの開口端面に、ネジ溝は形成されていなくてもよい。第1の開口110aおよび第1の貫通口110cを放熱部材110の主面の法線方向から見た形状は特に限定されないが、通常、円形である。
The
放熱部材110の形状は特に限定されず、平板状であってもよいし、回路構成体10を収容することのできる箱型(筺体)であってもよい。放熱部材110が平板状である場合、回路構成体10は、箱型のヒートシンクに収容されて、ヒートシンクと熱的に接続されていてもよいし、回路構成体10が収容される筺体と熱的に接続されていてもよい。あるいは、放熱部材110にフィン等を形成し、放熱部材110自体をヒートシンクとして用いてもよい。なかでも、省スペース化の観点から、放熱部材110は、筺体を兼ねていることが好ましい。放熱部材110の厚み(肉厚)は特に限定されないが、放熱性の観点から、3〜10mmであることが好ましい。
The shape of the
[バスバー]
バスバー120は、所定の電源から電子部品に電力を供給する部材であり、電子部品と電気的に接続されている。バスバー120の材質は特に限定されず、例えば、Cu、Al、あるいは、CuまたはAlと、錫(Sn)、リン(P)、鉄(Fe)との合金等が挙げられる。バスバー120の厚みも特に限定されず、小型化および電気的接続性の観点から、0.2〜2mmであることが好ましい。
[Bus bar]
The
バスバー120は、バスバー120を貫通する第2の開口120aを備える。第2の開口120aの開口径は、第1の開口110a(または第1の貫通口110c)の開口径よりも大きく、第1の開口110a(または第1の貫通口110c)の開口径の1.5〜2倍であることが好ましい。第2の開口120aをバスバー120の主面の法線方向から見た形状は特に限定されず、絶縁リング170の外形を考慮して設定すればよい。第2の開口120aの上記形状は、例えば、矩形、円形、楕円形、三角形等である。なかでも、形成および絶縁リング170との位置合わせが容易である点で、第2の開口120aの上記形状は円形が好ましい。第2の開口120aの上記形状が円形以外の場合、第2の開口120aの開口径は、第2の開口120aの中心を通る最小の長さである。第3の開口130a、第4の開口140aについても同様である。
The
[回路基板]
回路基板130は、電子部品の動作を制御するための制御部等が搭載される基板である。回路基板130には、所定の回路が形成されており、電子部品と電気的に接続している。回路基板は特に限定されず、リジッド(rigid)基板であってもよいし、フレキシブル(flexible)基板であってもよい。
[Circuit board]
The
回路基板130には、回路基板130は貫通する第3の開口130aが形成されていてもよい。この場合、第3の開口130aの開口径は、第1の開口110a(または第1の貫通口110c)の開口径よりも大きく、第2の開口120aの開口径とほぼ同じであってもよいし、第2の開口120aの開口径より大きくてもよい。第3の開口130aを回路基板130の主面の法線方向から見た形状は、特に限定されない。第3の開口130aの上記形状は、例えば、矩形、円形、楕円形、三角形等である。第3の開口130aの開口端面130bが絶縁リング170によって被覆される場合、第3の開口130aの上記形状は、絶縁リング170の外形を考慮して設定すればよい。
The
[密着層]
密着層140は、バスバー120と放熱部材110との間に介在する層であり、絶縁性を有する。密着層140により、バスバー120と放熱部材110との間の絶縁性が確保される。密着層は、放熱性(熱伝導性)を有することが好ましい。この場合、バスバー120の熱が放熱部材110に伝達され易くなる。一方、密着層140には、バスバー120を放熱部材110に固定させる機能までは要求されない。
[Adhesion layer]
The
密着層140の材質は、絶縁性、さらには放熱性を有する限り特に限定されない。密着層140がシート状物である場合、絶縁性および放熱性を有する密着層140の材質としては、セラミックス粒子等の熱伝導性フィラーを含むシリコーンゴム等の弾性を有する材料が挙げられる。密着層140が液状体を塗布することにより形成される場合、絶縁性および放熱性を有する密着層140の材質としては、上記熱伝導性フィラーを含むアクリル樹脂等の弾性を有する材料が挙げられる。密着層140は、熱伝導性フィラーを含むグリスであってもよい。グリスとしては、耐熱性の観点から、シリコーングリス等が用いられる。なかでも、生産性の観点から、密着層140はシート状物であることが好ましい。セラミックスとしては、炭化珪素(SiC)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化珪素(SiN)、酸化アルミニウム(Al2O3)等が例示できる。なかでも、熱伝導率および電気絶縁性に特に優れ、高い耐食性を備える点で、酸化アルミニウムが好ましい。絶縁性の確保および省スペース化の観点から、密着層140の厚みは、10〜500μmであることが好ましい。
The material of the
[絶縁部材]
絶縁リング170は、バスバー120の開口端面120bの少なくとも一部を被覆して、バスバー120と第1の締結部材160との絶縁を確保する部材である。絶縁リング170の材質は、絶縁性を有する限り特に限定されない。なかでも、耐熱性の観点から、ポリアセタールコポリマー(POM、ジュラコン)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等が好ましい。
[Insulating material]
The insulating
[接着層]
接着層180は、バスバー120と回路基板130との間に介在して、両者を接着する層である。接着層180の材質としては、例えば、熱硬化性樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステルなどが挙げられる。放熱の効率が高まる点で、接着層180もまた、熱伝導性フィラーを含むことが好ましい。また、ボイドが抑制できる点で、接着層180は、2層以上の熱硬化性樹脂層の積層体であることが好ましい。このとき、各層の熱硬化性樹脂の種類は同じであってもよいし、異なっていてもよい。接着層180の厚みは特に限定されないが、省スペース化の観点から、100〜500μmであることが好ましい。
[Adhesive layer]
The
[締結部材]
第1の締結部材160は、金属製であって、少なくとも第1の開口110a(または第1の貫通口110c)および第2の開口120aに挿入される棒状本体部161と、棒状本体部161よりも直径の大きな頭部162を備える。棒状本体部161の周囲にはネジ山が形成されている。このネジ山と、放熱部材110あるいは第2の締結部材150に形成されているネジ溝とを嵌合させることにより、放熱部材110とバスバー120とが締結される。第1の締結部材160は、具体的には、ネジやボルトである。頭部162の大きさや形状、ネジ山の高さや形状等は特に限定されず、適宜選択すればよい。棒状本体部161の長さも特に限定されず、各開口の深さ等を考慮して、適宜設定すればよい。第1の締結部材160の材質は、金属である限り特に限定されない。第1の締結部材160の材質としては、例えば、鉄鋼材、ステンレス、真鍮、銅、リン青銅、アルミニウム、チタン等が挙げられる。
[Fastening member]
The
第2の締結部材150は、例えば金属製であって、棒状本体部161の周囲に形成されたネジ山に嵌合するネジ溝を備える第5の開口150aを有している。第2の締結部材150の形態は特に限定されず、ナットであってもよいし、少なくとも回路基板130を覆うカバーであってもよいし、回路構成体10を収容するための筐体であってもよい。第2の締結部材150の材質としては、例えば、第1の締結部材160の材質と同じ金属が挙げられる。
The
[電子部品]
バスバー120に搭載される電子部品は特に限定されず、必要に応じて、適宜選択すればよい。電子部品としては、例えば、パワーデバイスが挙げられる。パワーデバイスは、電源から供給される電力を制御し、制御された電力を他の電子部品に供給する半導体である。パワーデバイスとしては、ダイオード、トランジスタ、さらには、これらを集積した集積回路(IC、LSI等)等が例示できる。なかでも、応用範囲が広い点で、トランジスタが好ましく用いられる。代表的なトランジスタとしては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のバイポーラトランジスタ、MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)等が挙げられる。これらは、取り扱う電力の大きさ等に応じて使い分けられる。
[Electronic parts]
The electronic components mounted on the
本発明の回路構成体は、バスバーと金属製の締結部材との絶縁が確保されるとともに、回路構成体の強度の低下が抑制されるため、様々な電子機器に適用することができる。 The circuit structure of the present invention can be applied to various electronic devices because the insulation between the bus bar and the metal fastening member is ensured and the strength of the circuit structure is prevented from lowering.
10:回路構成体
100:積層体
110:放熱部材
110a:第1の開口
110b:第1の開口の開口端面
110c:第1の貫通口
120:バスバー
120a:第2の開口
120b:第2の開口の開口端面
130:回路基板
130a:第3の開口
130b:第3の開口の開口端面
140:密着層
140a:第4の開口
140b:第4の開口の開口端面
150:第2の締結部材
150a:第5の開口
160:第1の締結部材
161:棒状本体部
162:頭部
170、170A、170B:絶縁部材(絶縁リング)
171:突起
172:挿入部
173:載置部
180:接着層
190:ワッシャ
200:被覆部材
200a:第6の開口
210:支柱
30:回路構成体
310:放熱部材
320:バスバー
330:回路基板
340:貼付部
350:スペーサーシート
360:ネジ
370:空隙
380:接着層
390:ワッシャ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Circuit structure 100: Laminated body 110:
171: Protrusion 172: Insertion part 173: Placement part 180: Adhesive layer 190: Washer 200:
Claims (8)
前記放熱部材が、金属製の棒状の締結部材に形成されたネジ山と嵌合する第1の開口を有し、
前記バスバーが、前記第1の開口よりも大きな開口径を有するとともに、前記バスバーを貫通する第2の開口を有し、
前記第1の開口と前記第2の開口とが、それぞれ対応する位置に配置されており、
前記放熱部材と前記バスバーとが、前記第1の開口に嵌合し、かつ、前記第2の開口に挿入された前記締結部材により締結されており、
前記バスバーの前記第2の開口に、前記第2の開口の端面の少なくとも一部を被覆する絶縁部材が配置されている、回路構成体。 A heat dissipating member, a bus bar, and a circuit board are circuit components including a laminated body laminated in this order,
The heat dissipating member has a first opening for fitting with a screw thread formed on a metal rod-like fastening member;
The bus bar has a larger opening diameter than the first opening and a second opening penetrating the bus bar;
The first opening and the second opening are arranged at corresponding positions, respectively.
The heat dissipation member and the bus bar are fastened by the fastening member that fits into the first opening and is inserted into the second opening,
A circuit structure in which an insulating member that covers at least a part of an end surface of the second opening is disposed in the second opening of the bus bar.
前記第3の開口が、前記第1の開口および前記第2の開口に対応する位置に配置されており、
前記放熱部材と前記バスバーと前記回路基板とが、前記第1の開口に嵌合し、かつ、前記第2の開口および前記第3の開口に挿入された前記締結部材により締結されている、請求項1または2に記載の回路構成体。 The circuit board is capable of inserting the fastening member and has a third opening penetrating the circuit board;
The third opening is disposed at a position corresponding to the first opening and the second opening;
The heat dissipation member, the bus bar, and the circuit board are fastened by the fastening member that fits into the first opening and is inserted into the second opening and the third opening. Item 3. The circuit structure according to Item 1 or 2.
前記絶縁部材が、前記第2の開口の端面の少なくとも一部とともに、前記第3の開口の端面の少なくとも一部を被覆している、請求項3に記載の回路構成体。 The third opening has a larger opening diameter than the first opening;
4. The circuit structure according to claim 3, wherein the insulating member covers at least part of the end face of the third opening together with at least part of the end face of the second opening.
前記シート状物が、前記第1の開口よりも大きな開口径を有するとともに、前記密着層を貫通する第4の開口を有し、
前記第4の開口が、前記第1の開口および前記第2の開口に対応する位置に配置されており、
前記絶縁部材が、前記第2の開口の端面の少なくとも一部とともに、前記第4の開口の端面の少なくとも一部を被覆している、請求項5に記載の回路構成体。 The adhesion layer is a sheet-like material,
The sheet-like material has a larger opening diameter than the first opening, and has a fourth opening penetrating the adhesion layer,
The fourth opening is disposed at a position corresponding to the first opening and the second opening;
The circuit structure according to claim 5, wherein the insulating member covers at least a part of the end face of the fourth opening together with at least a part of the end face of the second opening.
前記放熱部材が、ネジ山を備える金属製の棒状の第1の締結部材の挿入が可能であり、かつ、前記放熱部材を貫通する第1の貫通口を有し、
前記バスバーが、前記第1の貫通口よりも大きな開口径を有するとともに、前記バスバーを貫通する第2の開口を有し、
前記第1の貫通口と前記第2の開口とが、それぞれ対応する位置に配置されており、
前記放熱部材と前記バスバーとが、前記第1の貫通口および前記第2の開口に挿入された前記第1の締結部材と、前記ネジ山と嵌合する第5の開口を備える第2の締結部材と、で締結されており、
前記バスバーの前記第2の開口に、前記第2の開口の端面の少なくとも一部を被覆する絶縁部材が配置されている、回路構成体。 A heat dissipating member, a bus bar, and a circuit board are circuit components including a laminated body laminated in this order,
The heat dissipating member is capable of inserting a metal rod-shaped first fastening member provided with a screw thread, and has a first through-hole penetrating the heat dissipating member,
The bus bar has a larger opening diameter than the first through-hole and a second opening penetrating the bus bar;
The first through hole and the second opening are arranged at corresponding positions, respectively.
A second fastening in which the heat dissipating member and the bus bar have a first opening inserted into the first through hole and the second opening, and a fifth opening that fits into the thread. It is fastened with the member,
A circuit structure in which an insulating member that covers at least a part of an end surface of the second opening is disposed in the second opening of the bus bar.
前記被覆部材が、前記第1の締結部材の挿入が可能であり、かつ、前記被覆部材を貫通する第6の開口を有し、
前記第6の開口が、前記第1の貫通口および前記第2の開口に対応する位置に配置されており、
前記第1の締結部材が、前記第1の貫通口と前記第2の開口と前記第6の開口とに挿入されており、
前記積層体と前記被覆部材とが、前記第1の締結部材および前記第2の締結部材により連結されている、請求項7に記載の回路構成体。 Furthermore, it comprises a covering member that covers at least the circuit board,
The covering member is capable of inserting the first fastening member and has a sixth opening penetrating the covering member;
The sixth opening is disposed at a position corresponding to the first through hole and the second opening;
The first fastening member is inserted into the first through hole, the second opening, and the sixth opening;
The circuit structure according to claim 7, wherein the laminated body and the covering member are connected by the first fastening member and the second fastening member.
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2017
- 2017-01-10 JP JP2017002097A patent/JP2018113311A/en active Pending
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CN113632597A (en) * | 2019-01-28 | 2021-11-09 | 欧根弗斯彻纳有限公司 | Connecting device for connecting a busbar to a housing |
CN113632597B (en) * | 2019-01-28 | 2024-06-14 | 欧根弗斯彻纳有限公司 | Connecting device for connecting bus bar and shell |
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