JP2019047029A - 回路基板の放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板に生じる発熱量を低減すると共に回路基板の外部への速やかな放熱が可能な回路基板の放熱構造を提供すること。
【解決手段】回路基板の放熱構造は、電子部品２１ａ〜２１ｈ，２２ａ〜２２ｉと、複数のコネクタ３１，３２と、電子部品と複数のコネクタとを繋ぐ配線と、を備えた回路基板１０の放熱構造である。複数のコネクタ３１，３２は、電子部品２１ａ，２１ｂを取り囲むように且つ回路基板１０から離れる向きに嵌合口が開口するように回路基板１０上に配置されている。複数のコネクタ３１，３２は、対応する相手側コネクタ５１，５２との嵌合時、相手側コネクタから延びる電線Ｗを通じて回路基板１０に生じる熱を放熱可能であるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板の放熱構造、に関する。

従来から、電子部品およびコネクタ等が実装された回路基板が、自動車のリレーボックス等において用いられている（例えば、特許文献１，２を参照。）。

例えば、従来の回路基板の一つでは、回路基板の一端側の領域に複数の電子部品（例えば、電子ユニット及び抵抗器など）が集中的に配置され、回路基板の他端側の領域に複数のコネクタが集中的に配置されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００７−１５１２９６号公報 特開２０１３−０６９９７６号公報

一般に、この種の回路基板の使用時には、電子部品とコネクタとを繋ぐ配線において通電に伴うジュール熱が生じ、電子部品において内蔵素子の駆動に伴う熱が生じる。特に、前者の熱（配線に生じるジュール熱）について、配線が長ければ長いほど配線の電気抵抗値が大きくなるため、通電量に対する発熱量が増大することになる。

上述した従来の回路基板では、回路基板の一端側の領域に電子部品が配置され且つ他端側の領域にコネクタが配置されているため、電子部品とコネクタとを繋ぐ配線は、それら領域の間を繋ぐように（換言すると、回路基板を横断するように）延びる。そのため、この回路基板の使用時、配線からの発熱量が相当程度に大きくなると考えられる。回路基板に実装される電子部品等はこのような発熱を考慮して設計されているものの、過度な発熱は、電子部品等の正常作動および長寿命化などの観点から好ましくない。よって、回路基板に生じる発熱量を出来る限り低減すると共に、回路基板に生じた熱を出来る限り速やかに放熱することが望ましい。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路基板に生じる発熱量を低減すると共に回路基板の外部への速やかな放熱が可能な回路基板の放熱構造、を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る回路基板の放熱構造は、下記（１）を特徴としている。
（１）
電子部品と、複数のコネクタと、前記電子部品と前記複数のコネクタとを繋ぐ配線と、を備えた回路基板の放熱構造であって、
前記複数のコネクタは、
前記電子部品を取り囲むように且つ前記回路基板から離れる向きに嵌合口が開口するように前記回路基板上に配置されると共に、対応する相手側コネクタとの嵌合時、前記相手側コネクタから延びる電線を通じて前記回路基板に生じる熱を放熱可能であるように構成された、
回路基板の放熱構造であること。

上記（１）の構成の放熱構造によれば、特定の電子部品と配線を介して繋がる複数のコネクタは、その電子部品を取り囲むように回路基板上に配置されることになる。別の言い方をすると、電子部品を複数のコネクタで取り囲むことにより、各々のコネクタと電子部品との距離（各々の配線の長さ）を出来る限り小さくしながら、電子部品および複数のコネクタが回路基板上に配置されることになる。これにより、上述した従来の回路基板のように回路基板上の離れた位置に電子部品とコネクタとを配置する場合に比べ、電子部品と複数のコネクタとを繋ぐための配線の長さ（各々の配線の長さを合計した全長）が小さくなる。よって、回路基板の全体として配線の長さを短縮できる分、回路基板の使用時に配線に生じるジュール熱を低減できることになる。

更に、回路基板に生じる熱（配線に生じるジュール熱。又は、そのジュール熱に加え、電子部品に生じる熱）は、コネクタの嵌合口に嵌合される相手側コネクタに伝達され、相手側コネクタから延びる電線を介して外部に放熱されることになる。よって、配線および電子部品から周辺の空気中に直接放熱する場合の空気の熱伝導率に比べ、コネクタ、相手側コネクタおよび電線を通じた全経路の熱伝導率が一般に大きいことに起因し、回路基板に生じる熱をより効率良く放熱できることになる。

したがって、本構成の回路基板の放熱構造によれば、回路基板に生じる発熱量を低減すると共に回路基板の外部への速やかな放熱が可能である。

本発明によれば、回路基板に生じる発熱量を低減すると共に回路基板の外部への速やかな放熱が可能な回路基板の放熱構造、を提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る回路基板の放熱構造の上面図、正面図、及び、側面図である。 図２は、複数のコネクタに対応する相手側コネクタがそれぞれ嵌合した状態における、図１に示した回路基板の放熱構造の正面図である。

＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る回路基板の放熱構造について説明する。この放熱構造の一部である回路基板は、典型的には、自動車のリレーボックス等に収容されて用いられる。

以下、説明の便宜上、図１に示す上面図において、紙面上における上下左右を、それぞれ、「上」、「下」、「左」及び「右」と呼ぶことにする。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る回路基板の放熱構造は、回路基板１０と、回路基板１０に実装された、複数の電子部品２０（２１ａ〜２１ｈ，２２ａ〜２２ｉ）、複数のコネクタ３０（３１，３２）、及び、複数の電子部品２０と複数のコネクタ３０とを繋ぐ配線（図示省略）と、を含む。本例では、電子部品２０として、電子ユニット２１ａ〜２１ｈ及び抵抗器・ダイオード２２ａ〜２２ｉが使用され、コネクタ３０として、入力用（オス）コネクタ３１及び出力用（オス）コネクタ３２が使用されている。

回路基板１０は、本例では、上面視で矩形の平板状の樹脂製の基板である。回路基板１０には、複数のスルーホール（厚さ方向に貫通する貫通孔。図示省略）が所定位置に形成されている。回路基板１０の裏側面には、複数の電子部品２０と複数のコネクタ３０とを繋ぐための配線（図示省略）が設けられている。より具体的には、回路基板１０の裏側面には、複数のスルーホール間を所定のパターンで電気的に接続する導体パターン（導電回路）が印刷形成されている。

回路基板１０のおもて側面には、複数の電子部品２０（２１ａ〜２１ｈ，２２ａ〜２２ｉ）と、複数のコネクタ３０（３１，３２）と、が実装されている。より具体的には、複数の電子部品２０（２１ａ〜２１ｈ，２２ａ〜２２ｉ）及び複数のコネクタ３０（３１，３２）のそれぞれから裏側に向けて延びる複数の端子Ｔが対応するスルーホールにそれぞれ挿通され、回路基板１０の裏側に突出した各端子Ｔがハンダ付け等により回路基板１０（における対応するスルーホール）に固定されている。これにより、複数の電子部品２０（２１ａ〜２１ｈ，２２ａ〜２２ｉ）と複数のコネクタ３０（３１，３２）とが、スルーホールの所定のパターンに従って電気的に互いに接続されている。

回路基板１０には、左右一対のネジ固定部４０が設けられている。一対のネジ固定部４０には、一対のネジ４１が取り付け可能となっている。一対のネジ固定部４０および一対のネジ４１は、例えば、回路基板１０のおもて側面へのカバー（図示省略）の取り付け、及び、リレーボックスの筐体（図示省略）への回路基板１０の取り付け等に使用され得る。

以下、回路基板１０上における複数の電子部品２０（２１ａ〜２１ｈ，２２ａ〜２２ｉ）及び複数のコネクタ３０（３１，３２）の配置について説明する。

図１の上面図に示すように、本例では、複数の電子部品２０（２１ａ〜２１ｈ，２２ａ〜２２ｉ）として、８つの電子ユニット２１ａ〜２１ｈと、９つの抵抗器・ダイオード２２ａ〜２２ｉとが使用され、複数のコネクタ３０として、１つの入力用コネクタ３１と、２つの出力用コネクタ３２とが使用されている。

回路基板１０の中央領域には、２つの電子ユニット２１ａ，２１ｂが左右方向に隣接するように配置されている。２つの電子ユニット２１ａ，２１ｂの左右方向外側には、２つの出力用コネクタ３２が、２つの電子ユニット２１ａ，２１ｂを左右方向に隣接して挟むように配置されている。

２つの電子ユニット２１ａ，２１ｂの上側には、入力用コネクタ３１が、２つの電子ユニット２１ａ，２１ｂと上下方向に隣接し且つ回路基板１０から離れる向きに嵌合口３１ａが開口するように配置されている。入力用コネクタ３１の左側には、電子ユニット２１ｃが、入力用コネクタ３１と左右方向に隣接するように、且つ、左側の出力用コネクタ３２と上下方向に隣接するように配置されている。入力用コネクタ３１の右側には、電子ユニット２１ｄが、入力用コネクタ３１と左右方向に隣接するように、且つ、右側の出力用コネクタ３２と上下方向に隣接するように配置されている。なお、出力用コネクタ３２も、回路基板１０から離れる向きに嵌合口３２ａが開口するように配置されている。

左側の出力用コネクタ３２の下側には、電子ユニット２１ｅが、左側の出力用コネクタ３２と上下方向に隣接するように配置されている。電子ユニット２１ａの下側には、電子ユニット２１ｆが、電子ユニットと２１ａと上下方向に隣接するように配置されている。電子ユニット２１ｂの下側には、電子ユニット２１ｇが、電子ユニットと２１ｂと上下方向に隣接するように配置されている。右側の出力用コネクタ３２の下側には、電子ユニット２１ｈが、右側の出力用コネクタ３２と上下方向に隣接するように配置されている。

８つの電子ユニット２１ａ〜２１ｈのそれぞれの左側には、８つの抵抗器・ダイオード２２ａ〜２２ｈのそれぞれが対応する電子ユニット２１と左右方向に隣接するように配置されている。入力用コネクタ３１と電子ユニット２１ｃとの間には、抵抗器・ダイオード２２ｉが配置されている。

以上のように、複数の電子部品２０及び複数のコネクタ３０が配置された結果、２つの電子ユニット２１ａ，２１ｂは、３つのコネクタ３０（１つの入力用コネクタ３１と２つの出力用コネクタ３２）によって３方向（上、左、右）に隣接して取り囲まれている。電子ユニット２１ｃは、２つのコネクタ３０（１つの入力用コネクタ３１と左側の出力用コネクタ３２）によって２方向（下、右）に隣接して取り囲まれている。電子ユニット２１ｄは、２つのコネクタ３０（１つの入力用コネクタ３１と右側の出力用コネクタ３２）によって２方向（下、左）に隣接して取り囲まれている。

逆に言えば、入力用コネクタ３１は、電子ユニット２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄによって３方向（下、左、右）に隣接して取り囲まれている。左側の出力用コネクタ３２は、電子ユニット２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｆによって３方向（上、下、右）に隣接して取り囲まれている。右側の出力用コネクタ３２は、電子ユニット２１ｂ，２１ｄ，２１ｇ，２１ｈによって３方向（上、下、左）に隣接して取り囲まれている。

このように、電子部品２０を隣接して取り囲むように複数のコネクタ３０を配置し、且つ、コネクタ３０を隣接して取り囲むように複数の電子部品２０を配置することにより、電子部品２０とコネクタ３０とを繋ぐための配線の長さ（各々の配線の長さを合計した全長）を短くすることができる。

図２に示すように、入力用コネクタ３１、及び、一対の出力用コネクタ３２には、それぞれ、相手側（メス）コネクタ５１、及び、相手側（メス）コネクタ５２が嵌合可能となっている。このように、入力用コネクタ３１、及び、一対の出力用コネクタ３２に、相手側コネクタ５１、及び、相手側コネクタ５２がそれぞれ嵌合された状態にて、回路基板１０に生じる熱は、配線からコネクタ３０（３１，３２）を通じて相手側コネクタ５１，５２に伝達され、相手側コネクタ５１，５２から延びる電線Ｗを介して外部に放熱される。

以上に説明したように、本発明の実施形態に係る回路基板の放熱構造によれば、特定の電子部品２０と配線を介して繋がる複数のコネクタ３０が、その電子部品２０を取り囲むように回路基板１０上に配置される。そのため、上述した従来の回路基板のように、電子部品とコネクタとを回路基板上の離れた位置に配置する場合に比べ、電子部品２０と複数のコネクタ３０とを繋ぐための配線の長さ（全長）が小さくなる。よって、回路基板１０の全体として配線の長さを短縮できる分、回路基板１０の使用時に配線に生じるジュール熱を低減できることになる。

更に、回路基板１０に生じる熱（配線に生じるジュール熱。又は、そのジュール熱に加え、電子部品２０に生じる熱）は、配線からコネクタ３０の嵌合口に嵌合される相手側コネクタ５１，５２に伝達され、相手側コネクタ５２，５２から延びる電線Ｗを介して外部に放熱される。よって、配線および電子部品２０から周辺の空気中に直接放熱する場合の空気の熱伝導率に比べ、回路基板１０から相手側コネクタ５１，５２の電線Ｗまでの全経路の熱伝導率が大きいことに起因し、より効率良く放熱できる。

したがって、本構成の回路基板の放熱構造によれば、回路基板１０に生じる発熱量を低減すると共に回路基板１０の外部への速やかな放熱が可能である。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、複数のコネクタ３０によって隣接して取り囲まれる（１つ又は複数の）電子部品２０が存在し、複数の電子部品２０によって隣接して取り囲まれる（１つ又は複数の）コネクタ３０が存在している。これに対し、複数のコネクタ３０によって隣接して取り囲まれる（１つ又は複数の）電子部品２０が存在する一方で、複数の電子部品２０によって隣接して取り囲まれる（１つ又は複数の）コネクタ３０が存在しない態様であってもよい。

更に、上記実施形態では、電子部品２０として、電子ユニット２１及び抵抗器・ダイオード２２が使用されている。これに対し、電子部品２０として、電子ユニット２１及び抵抗器・ダイオード２２の一部又は全部に代えて、又は、電子ユニット２１及び抵抗器・ダイオード２２の一部又は全部に加えて、その他の種類の電子部品が使用されていてもよい。

更に、上記実施形態では、コネクタ３０がオス端子を収容するオスコネクタであり、相手側コネクタ５１，５２がメス端子を収容するメスコネクタである。これに対し、コネクタ３０がメス端子を収容するメスコネクタであり、相手側コネクタ５１，５２がオス端子を収容するオスコネクタであってもよい。

ここで、上述した本発明に係る回路基板の放熱構造の特徴をそれぞれ以下（１）に簡潔に纏めて列記する。
（１）
電子部品（２０）と、複数のコネクタ（３０）と、前記電子部品（２０）と前記複数のコネクタ（３０）とを繋ぐ配線と、を備えた回路基板（１０）の放熱構造であって、
前記複数のコネクタ（３０）は、
前記電子部品（２０）を取り囲むように且つ前記回路基板（１０）から離れる向きに嵌合口が開口するように前記回路基板（１０）上に配置されると共に、対応する相手側コネクタ（５１，５２）との嵌合時、前記相手側コネクタ（５１，５２）から延びる電線（Ｗ）を通じて前記回路基板（１０）に生じる熱を放熱可能であるように構成された、
回路基板の放熱構造。

１０ 回路基板
２０ 電子部品
２１ａ〜２１ｈ 電子ユニット（電子部品）
２２ａ〜２２ｉ 抵抗器・ダイオード（電子部品）
３０ コネクタ
３１ 入力用コネクタ（コネクタ）
３１ａ 嵌合口
３２ 出力用コネクタ（コネクタ）
３２ａ 嵌合口
５１，５２ 相手側コネクタ

Claims (1)

1. 電子部品と、複数のコネクタと、前記電子部品と前記複数のコネクタとを繋ぐ配線と、を備えた回路基板の放熱構造であって、
   前記複数のコネクタは、
   前記電子部品を取り囲むように且つ前記回路基板から離れる向きに嵌合口が開口するように前記回路基板上に配置されると共に、対応する相手側コネクタとの嵌合時、前記相手側コネクタから延びる電線を通じて前記回路基板に生じる熱を放熱可能であるように構成された、
   回路基板の放熱構造。

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