JP2022043844A - 基板構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】回路部品で発生した熱を簡単な構成にて効果的に放熱でき、かつ基板を介した他の部品への伝導を抑制できる基板構造体を提供する。【解決手段】基板２１に実装された複数の近接ヒューズ１０を含む基板構造体２０であって、基板２１の一面２３に半田付けされた近接ヒューズ１０の端子１０２ａ，１０２ｂを覆う放熱部材４０を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、基板を備える基板構造体に関する。

従来、基板に回路部品が実装された基板構造体は、通電の際に、回路部品から熱が発生するが、適宜放熱が行われないと異常動作、故障等の熱による不具合が生じるので、放熱性の向上が求められている。

これに対して、例えば特許文献１には、基板の銅箔パターン上に半田層を介してバスバーを固着することによって、許容電流量を増大させると共に、放熱性を向上させる回路材が開示されている。

特開２００８－４８５１６号公報

特に、通電時に発熱する回路部品が集中している場合、熱がこもりやすく、更に、基板を介して近傍の耐熱性に劣る他の回路部品に伝わり、他の回路部品でも上述の熱による不具合が生じ得る。

しかしながら、特許文献１の回路材においては、半田層の側面分だけ空気に触れて空冷可能な面積が増えるにすぎず、十分な放熱性を確保し得るとは言えない。更に、一般にバスバーには比較的に大きな電流が流れることから発熱量も多いうえに、熱が半田層を介して基板に伝わりやすい構成であるので、近傍の他の回路部品で上述の熱による被害が生じ得る。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回路部品で発生した熱を簡単な構成にて効果的に放熱でき、かつ基板を介した他の部品への伝導を抑制できる基板構造体を提供することにある。

本開示の実施形態に係る基板構造体は、基板に実装された複数の回路部品を含む基板構造体であって、前記基板の一面に半田付けされた前記回路部品の端子を覆う放熱部材を備える。

本開示によれば、回路部品で発生した熱を簡単な構成にて効果的に放熱でき、かつ基板を介した他の部品への伝導を抑制できる。

電気接続箱の外観斜視図である。 実施形態１に係る基板構造体を示す斜視図である。 基板構造体において基板の下面を示す図である。 図３から放熱部材を省いた状態を示す図である。 実施形態２に係る基板構造体において基板の下面を示す図である。 図５から放熱部材を省いた状態を示す図である。 複数の近接ヒューズと、電源との接続関係を示す部分的回路図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本開示の実施形態に係る基板構造体は、基板に実装された複数の回路部品を含む基板構造体であって、前記基板の一面に半田付けされた前記回路部品の端子を覆う放熱部材を備える。

本実施形態にあっては、前記放熱部材が前記基板の一面に設けられており、前記回路部品の端子の端部及び前記基板の一面を部分的に覆う。従って、前記回路部品から発せられる熱が斯かる回路部品から直接的に、又は、前記基板を介して間接的に前記放熱部材に伝わり、前記放熱部材を介して放熱される。

（２）本開示の実施形態に係る基板構造体は、前記基板の前記一面には、各回路部品と接続される導体パターンが形成されており、前記放熱部材は前記導体パターンの一部を覆う。

本実施形態にあっては、前記放熱部材が、前記基板の一面に形成された導体パターンの一部を覆うので、前記回路部品及び前記基板に加え、前記導体パターンからの熱も前記放熱部材に伝わり、前記放熱部材を介して放熱される。

（３）本開示の実施形態に係る基板構造体は、各回路部品は第１端子及び第２端子を有し、前記複数の回路部品は前記第１端子同士及び前記第２端子同士が夫々隣り合うように、一方向に並設されており、前記放熱部材は前記複数の回路部品の前記第１端子及び前記第２端子を覆う。

本実施形態にあっては、前記複数の回路部品は一方向に並設され、前記第１端子同士及び前記第２端子同士が前記一方向に隣り合って並んでおり、前記放熱部材は前記複数の回路部品の前記第１端子及び前記第２端子を覆う。
従って、前記回路部品から発せられる熱が前記第１端子及び前記第２端子を介して直接的に、又は、前記基板を介して間接的に前記放熱部材に伝わり、前記放熱部材を介して放熱される。

（４）本開示の実施形態に係る基板構造体は、各回路部品は第１端子及び第２端子を有し、前記複数の回路部品は前記第１端子同士及び前記第２端子同士が夫々隣り合うように、一方向に並設されており、前記放熱部材は前記複数の回路部品の前記第１端子を覆う。

本実施形態にあっては、前記複数の回路部品は一方向に並設され、前記第１端子同士及び前記第２端子同士が前記一方向に隣り合って並んでおり、前記放熱部材は前記複数の回路部品の前記第１端子を覆う。
従って、前記回路部品から発せられる熱が前記第１端子を介して直接的に、又は、前記基板を介して間接的に前記放熱部材に伝わり、前記放熱部材を介して放熱される。

（５）本開示の実施形態に係る基板構造体は、前記放熱部材は導電性であり、前記導体パターンは複数形成されており、前記複数の回路部品の前記第１端子は同一の導体パターンに接続されている。

本実施形態にあっては、前記複数の回路部品の前記第１端子は同一の導体パターンに接続されており、前記放熱部材は前記複数の回路部品の前記第１端子と、前記第１端子が接続された一の導体パターンの一部とを覆う。従って、前記回路部品、前記基板及び前記一の導体パターンからの熱が前記放熱部材に伝わり、前記放熱部材を介して放熱される。
かつ、前記放熱部材が導電性を有するので、前記一の導体パターンに加え、前記放熱部材にも電流が流れることから、通電経路を拡大させて抵抗を下げることができる。

[本発明の実施形態の詳細]
本開示の実施形態に係る基板構造体を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示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及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。

（実施形態１）
図１は、電気接続箱１００の外観斜視図である。電気接続箱１００は、いわゆる車両用のジャンクションボックスである。

本実施形態では、便宜上、各図に示す前後、左右、上下の各方向により、電気接続箱１００の「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」を定義する。以下では、このように定義される前後、左右、上下の各方向を用いて説明する。

電気接続箱１００は、扁平な直方体形状であるケース部材３０を備えており、ケース部材３０は、後述する基板構造体２０を収容している。

ケース部材３０は、略矩形の天井板３１３と、天井板３１３の各辺縁から垂直に下側へ延びる側板３１４と、天井板３１３と対向する底板（図示せず）とを有する。ケース部材３０の左側の縁近傍には窪み３４が形成されている。

図２は、実施形態１に係る基板構造体２０を示す斜視図である。
基板構造体２０は基板２１と、基板２１の上面２２に実装された回路部品とを備えている。基板構造体２０は、基板２１がケース部材３０の前記底板及び天井板３１３と対向するように、前記底板上に取り付けられている。基板２１は矩形であり、前記底板の略全面を覆う。

また、基板２１には、前側の辺縁部に１つの接続口６０が、後側の辺縁部に２つの接続口６０が設けられている。各接続口６０は、Ｌ字状に屈曲した接続端子６１を介して基板２１に接続されている。ケース部材３０の前側の側板３１４には該側板３１４を貫通する貫通孔が形成されており（図１参照）、ケース部材３０の後側の側板にも貫通孔（図示せず）が形成されており、各接続口６０は、対応する貫通孔を介して、ケース部材３０の外側に突出されている。

更に、基板２１の上面２２に実装された回路部品は、複数の非近接ヒューズ１１及び複数の近接ヒューズ１０の２種のヒューズ（回路部品）を含む。近接ヒューズ１０は、基板２１の左側の辺縁に沿って一列に並べて実装されており、非近接ヒューズ１１は、近接ヒューズ１０よりも基板２１の中央側にて一列に実装されている。複数の近接ヒューズ１０と、複数の非近接ヒューズ１１とは同一方向に並設されている。

非近接ヒューズ１１は、基板２１の上面２２から所定距離隔てて実装されている。一方、近接ヒューズ１０は、基板２１の上面２２と接して又は近接して実装されている。

各非近接ヒューズ１１は、保持端子１９を介して、基板２１の下面２３に形成された銅箔等の導体パターン２４（図３参照）等に接続されている。保持端子１９は、前後方向に複数並設されている。各保持端子１９は、左右方向に離れた位置で基板２１上に立ち上がるＵ字状の一対の挟持部を有する。各非近接ヒューズ１１は保持端子１９の一対の挟持部間に架け渡すように取り付けられ、着脱可能に保持されている。
これに対して、近接ヒューズ１０は、基板２１の導体パターン２４に、例えばリフロー法の半田付けによって固定されている。従って、近接ヒューズ１０は容易に交換することができない。

従って、非近接ヒューズ１１においては、エレメントを収容したケース部が基板２１の上面２２から所定距離隔てて位置している。近接ヒューズ１０においては、後述するケース部１０１が基板２１の上面２２に略接触して位置している。

ケース部材３０に設けられた窪み３４の底部３１５には、交換窓３１１が開口している。交換窓３１１は、底部３１５を厚み方向に貫通しており、上下方向において、複数の非近接ヒューズ１１の位置に整合する位置に形成されている。

上述の如く、複数の非近接ヒューズ１１が一列に並んでいることから、交換窓３１１は、複数の非近接ヒューズ１１の並び方向を長手方向とする長方形の形状をなしている。底部３１５には、前後方向に沿って、交換窓３１１の両長辺側の互いに対応する位置に案内部３１７が突設されている。

交換窓３１１を介して、全ての非近接ヒューズ１１の先端がケース部材３０の外側に露出されている。従って、非近接ヒューズ１１が切れた場合、ユーザは、交換窓３１１を介して、切れた非近接ヒューズ１１を交換することができる。この際、非近接ヒューズ１１の抜き差しが案内部３１７によって案内される。

図３は、基板構造体２０において基板２１の下面２３（一面）を示す図である。図３の丸で囲まれた図は、放熱部材４０の表面を拡大して示す拡大断面図である。便宜上、図３では、基板２１の下面２３の一部を示している。

基板２１の下面２３においては、前記複数の近接ヒューズ１０の位置に対応する位置に、導体パターン２４の一部を覆うように放熱部材４０が設けられている。

図４は、図３から放熱部材４０を省いた状態を示す図である。便宜上、図４では、下面２３において、前記複数の近接ヒューズ１０が半田付けされた部分のみを拡大して示している。また、図４においては、説明の便宜上、放熱部材４０を仮想線（二点鎖線）にて示している。

各近接ヒューズ１０は、略六面体形状のケース部１０１と、ケース部１０１の一面から突設された一対の端子１０２ａ（第１端子），１０２ｂ（第２端子）を備えている。近接ヒューズ１０は、一対の端子１０２ａ，１０２ｂを基板２１に接続して使用する。

即ち、各近接ヒューズ１０の一対の端子１０２ａ，１０２ｂは、基板２１の上面２２側から、基板２１に形成されている貫通孔（図示せず）に挿入されて、端子１０２ａ，１０２ｂの端部が基板２１の下面２３から突出している。端子１０２ａ，１０２ｂの端部は夫々左右方向に離れており、前記複数の近接ヒューズ１０の端子１０２ａ同士及び端子１０２ｂ同士は、前後方向に一列に並んでいる。

この状態にて、一対の端子１０２ａ，１０２ｂは、基板２１の下面２３に形成されている導体パターン２４に、リフロー法の半田付けによって、夫々接続されている。基板２１の下面２３には複数の導体パターン２４が形成されており、放熱部材４０は複数の導体パターン２４に跨るように設けられている。各近接ヒューズ１０の端子１０２ａ，１０２ｂは夫々対応する導体パターン２４に接続されている。
これによって、近接ヒューズ１０は基板２１に係る回路中に介装される。斯かる回路に過電流が流れる場合、近接ヒューズ１０のヒューズエレメントが溶断して過電流を遮断する。

基板２１の下面２３上においては、前記複数の近接ヒューズ１０の端子１０２ａ，１０２ｂの近傍に放熱部材４０が設けられている。放熱部材４０はシート形状を有しており、前記複数の近接ヒューズ１０の端子１０２ａ，１０２ｂを覆うように設けられている。放熱部材４０は長方形であり、前後方向に延びる。放熱部材４０は、例えば、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＢＮ（窒化ホウ素）、シリコン、ゴム等の絶縁材からなり、放熱性に優れている。

上述の如く、基板２１の下面２３には導体パターン２４が形成されている。即ち、放熱部材４０と基板２１との間には導体パターン２４が介在している。
放熱部材４０は、前記複数の近接ヒューズ１０の端子１０２ａ，１０２ｂを含む、導体パターン２４の一部を覆うように設けられている。即ち、放熱部材４０は、前記複数の近接ヒューズ１０の端子１０２ａ，１０２ｂと接しつつ、導体パターン２４とも接している。

また、放熱部材４０は表面に凹凸４１が形成されている（図３の丸の図参照）。凹凸４１は、放熱部材４０において、導体パターン２４（下面２３）と面する一面を除いた全表面に形成されている。

以上のように、実施形態１の基板構造体２０が放熱部材４０を有することから、基板構造体２０に電気が流れ、前記複数の近接ヒューズ１０から熱が発生する場合、簡単な構造にて斯かる熱を効率的に放熱でき、かつ斯かる熱が基板２１を介して他の回路部品に伝導することを抑制できる。

上述の如く、近接ヒューズ１０は基板２１の上面２２と接して又は近接して実装されている。よって、通電時に、近接ヒューズ１０（ケース部１０１）から発する熱は直ぐに基板２１に伝わる。しかし、基板２１に伝わった熱は、基板２１を介して他の回路部品に伝導する前、放熱部材４０を介して放熱される。

また、通電時にケース部１０１から発生した熱の一部は端子１０２ａ，１０２ｂに伝導される。しかし、上述の如く、放熱部材４０が端子１０２ａ，１０２ｂを覆って端子１０２ａ，１０２ｂと接しているので、ケース部１０１から端子１０２ａ，１０２ｂに伝わった熱は直ぐに放熱部材４０に伝導され、放熱部材４０によって放熱される。

基板構造体２０の通電時には、導体パターン２４からも熱が発生する。しかし、上述の如く、放熱部材４０が導体パターン２４とも接しているので、通電時に、導体パターン２４から発する熱は直ぐに放熱部材４０に伝わり放熱される。

更に、実施形態１の基板構造体２０は、上述の如く、放熱部材４０の表面に凹凸４１が形成されているので、空気に触れる放熱部材４０の比表面が広い。よって、一層迅速、かつ効果的に放熱させることができる。

以上においては、放熱部材４０が近接ヒューズ１０の端子１０２ａ，１０２ｂの両方を覆う場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、いずれか一方のみを覆うように構成しても良い。

また、以上においては、放熱部材４０の表面に凹凸４１が形成されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、放熱部材４０の表面が扁平面であっても良い。この場合は、基板構造体２０がケース部材３０内に収容されたとき、放熱部材４０とケース部材３０との接触面を広く確保できる。

（実施形態２）
実施形態２に係る電気接続箱１００は、実施形態１と同様に、ケース部材３０を備えており、ケース部材３０は基板構造体２０を収容している（図１及び図２参照）。実施形態２の電気接続箱１００においては、基板構造体２０に、放熱部材４０Ａが設けられている。

図５は、実施形態２に係る基板構造体２０において基板２１の下面２３を示す図であり、図６は、図５から放熱部材４０Ａを省いた状態を示す図である。便宜上、図５では、基板２１の下面２３の一部を示しており、図６では、基板２１の下面２３において、前記複数の近接ヒューズ１０が半田付けされた部分のみを示している。また、図６においては、説明の便宜上、放熱部材４０Ａを仮想線（二点鎖線）にて示している。

近接ヒューズ１０の一対の端子１０２ａ，１０２ｂは、基板２１の上面２２側から、基板２１に形成されている貫通孔（図示せず）に挿入されて、端子１０２ａ，１０２ｂの端部が基板２１の下面２３から突出している。端子１０２ａ，１０２ｂの端部は夫々左右方向に離れており、前記複数の近接ヒューズ１０の端子１０２ａ同士及び端子１０２ｂ同士は、前後方向に一列に並んでいる。
基板２１の下面２３には複数の導体パターン２４が形成されており、放熱部材４０は複数の導体パターン２４に跨るように設けられている。この状態にて、一対の端子１０２ａ，１０２ｂは対応する導体パターン２４に、リフロー法の半田付けによって、夫々接続されている。

基板２１の下面２３上においては、前記複数の近接ヒューズ１０の端子１０２ａ，１０２ｂの近傍に放熱部材４０Ａが設けられている。放熱部材４０Ａはシート形状を有しており、前記複数の近接ヒューズ１０の端子１０２ａ及び導体パターン２４の一部を覆うように設けられている。放熱部材４０Ａは短冊状であり、前後方向に延びる。また、放熱部材４０Ａは導電性材からなり、優れた放熱性を有している。放熱部材４０Ａは、例えば銅材、又は黒鉛ファイバーを用いる材料からなる。

放熱部材４０Ａと基板２１との間には導体パターン２４が介在している。各近接ヒューズ１０の端子１０２ａは一の導体パターン２４と接続されており、各近接ヒューズ１０の端子１０２ｂは前記一の導体パターン２４とは異なる導体パターン２４に接続されている。放熱部材４０Ａは、端子１０２ａと、前記一の導体パターン２４のうち、端子１０２ａの近傍を覆うように設けられている。よって、放熱部材４０Ａは、端子１０２ａ及び導体パターン２４と接している。

図７は、前記複数の近接ヒューズ１０と、電源５０との接続関係を示す部分的回路図である。図７においては、説明の便宜上、放熱部材４０Ａの位置を仮想線（二点鎖線）にて共に示している。各近接ヒューズ１０の端子１０２ａは、前記一の導体パターン２４を介して電源５０に接続されている。

図７に示すように、電源５０及び前記複数の近接ヒューズ１０の間には前記一の導体パターン２４が介在しており、前記複数の近接ヒューズ１０の各端子１０２ａは、前記一の導体パターン２４を介して、電源５０と接続されている。

各近接ヒューズ１０の端子１０２ａは、全てが前記一の導体パターン２４に接続されており、放熱部材４０Ａは、全ての端子１０２ａと、前記一の導体パターン２４の一部であって各端子１０２ａが接続された部分とを覆う。

以上のような構成を有することから、実施形態２の基板構造体２０は、電源５０及び各近接ヒューズ１０の間において、通電経路を拡大させることができる。即ち、各近接ヒューズ１０の端子１０２ａが前記一の導体パターン２４及び放熱部材４０Ａを介して電源５０と接続されているので、電源５０及び各近接ヒューズ１０間の通電の際、前記一の導体パターン２４及び放熱部材４０Ａの両方を通って電流が流れる。従って、通電経路が拡大され、抵抗が小さくなり、前記一の導体パターン２４及び近接ヒューズ１０での発熱を抑制できる。

また、実施形態２の基板構造体２０は放熱部材４０Ａを有することから、実施形態１と同様に、基板構造体２０に電気が流れ、前記複数の近接ヒューズ１０から熱が発生する場合、斯かる熱を効率的に放熱でき、かつ斯かる熱が基板２１を介して他の回路部品に伝導することを抑制できる。

実施形態２の基板構造体２０は以上の記載に限定されるものではない。例えば、放熱部材４０Ａにおいても、実施形態１と同様、表面に凹凸を形成しても良い。この場合、放熱部材４０Ａの比表面積が増加するので、放熱部材４０Ａの空冷効率を高めることが出来る。

実施の形態１と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

なお、本開示の基板構造体２０は、以上の記載に限定されるものではない。
実施形態１においては、基板２１と放熱部材４０との間に絶縁性の放熱グリスを塗布しても良い。斯かる場合、導体パターン２４及び近接ヒューズ１０の端子１０２ａ，１０２ｂと、放熱部材４０との接触性を高めることができ、放熱性の向上を期待できる。
また、実施形態２においては、基板２１と前記一の導体パターン２４との間に導電性の放熱グリスを塗布しても良い。斯かる場合、前記一の導体パターン２４及び近接ヒューズ１０の端子１０２ａと、放熱部材４０Ａとの接触性を高めることができ、通電性及び放熱性の向上を期待できる。

実施形態１－２で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組み合わせ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、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及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。

１０ 近接ヒューズ
１１ 非近接ヒューズ
１９ 保持端子
２０ 基板構造体
２１ 基板
２２ 上面
２３ 下面
２４ 導体パターン
３０ ケース部材
３４ 窪み
４０，４０Ａ 放熱部材
４１ 凹凸
５０ 電源
６０ 接続口
６１ 接続端子
１００ 電気接続箱
１０１ ケース部
１０２ａ，１０２ｂ 端子
３１１ 交換窓

Claims (5)

1. 基板に実装された複数の回路部品を含む基板構造体であって、
   前記基板の一面に半田付けされた前記回路部品の端子を覆う放熱部材を備える基板構造体。
2. 前記基板の前記一面には、各回路部品と接続される導体パターンが形成されており、
   前記放熱部材は前記導体パターンの一部を覆う請求項１に記載の基板構造体。
3. 各回路部品は第１端子及び第２端子を有し、前記複数の回路部品は前記第１端子同士及び前記第２端子同士が夫々隣り合うように、一方向に並設されており、
   前記放熱部材は前記複数の回路部品の前記第１端子及び前記第２端子を覆う請求項１又は２に記載の基板構造体。
4. 各回路部品は第１端子及び第２端子を有し、前記複数の回路部品は前記第１端子同士及び前記第２端子同士が夫々隣り合うように、一方向に並設されており、
   前記放熱部材は前記複数の回路部品の前記第１端子を覆う請求項２に記載の基板構造体。
5. 前記放熱部材は導電性であり、
   前記導体パターンは複数形成されており、
   前記複数の回路部品の前記第１端子は同一の導体パターンに接続されている請求項４に記載の基板構造体。
   
   

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