JP2024046259A - 車両用回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を高めることが可能な車両用回路基板を提供する。【解決手段】車両に搭載される回路基板１０であって、基板２０と、前記基板２０に実装され、熱源端子３３を有する第１電子部品３０と、前記基板２０に実装され、通信機能、記憶機能、及び情報処理機能のうち少なくともいずれかの機能を有する第２電子部品４０と、前記基板２０に設けられ、前記熱源端子３３と前記第２電子部品４０の空き端子４３とを接続する伝熱路５０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本開示は、車両用回路基板に関する。

従来、車両に搭載される回路基板の熱対策として様々な方法が知られている。例えば下記特許文献１には、回路基板に実装された発熱部品のリード部と、回路基板に実装されたコネクタの固定用のペグとを、プリント配線を介して接続する方法が記載されている。この方法によれば、発熱部品の熱は、プリント配線を伝わってコネクタの固定用のペグに逃がされる。固定用のペグを放熱構造の一部として利用することによって、熱対策専用の部品を用いることなく放熱性を高めることができる。

特開２０１７－４１４８５号公報

上記のような構成において発熱部品の放熱先は固定用のペグに限られる。発熱部品の放熱先を増やし、車両用回路基板の放熱性を高めたいという要望がある。

本開示は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、放熱性を高めることが可能な車両用回路基板を提供することを目的とする。

本開示の車両用回路基板は、車両に搭載される回路基板であって、基板と、前記基板に実装され、熱源端子を有する第１電子部品と、前記基板に実装され、通信機能、記憶機能、及び情報処理機能のうち少なくともいずれかの機能を有する第２電子部品と、前記基板に設けられ、前記熱源端子と前記第２電子部品の空き端子とを接続する伝熱路と、を備えているものである。

本開示によれば、放熱性を高めることが可能な車両用回路基板を提供することが可能となる。

図１は、本実施形態にかかる車両用回路基板を示す平面図である。 図２は、車両用回路基板を示す断面図であって、図１のＡ－Ａ位置における断面に相当する断面図である。 図３は、車両用回路基板を示す断面図であって、図１のＢ－Ｂ位置における断面に相当する断面図である。 図４は、車両用回路基板を示す断面図であって、図１のＣ－Ｃ位置における断面に相当する断面図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

本開示の車両用回路基板は、
（１）車両に搭載される回路基板であって、基板と、前記基板に実装され、熱源端子を有する第１電子部品と、前記基板に実装され、通信機能、記憶機能、及び情報処理機能のうち少なくともいずれかの機能を有する第２電子部品と、前記基板に設けられ、前記熱源端子と前記第２電子部品の空き端子とを接続する伝熱路と、を備えているものである。このような構成によれば、第１電子部品の熱は、伝熱路を介して第２電子部品の空き端子に逃がされる。第２電子部品の空き端子を放熱構造として利用できるから、放熱性を高めることができる。
（２）前記第１電子部品及び前記第２電子部品はいずれも、前記基板の表裏両面のうち一方の第１面に配置され、前記伝熱路は、前記第１面において前記熱源端子から前記第２電子部品の空き端子まで延びていてもよい。このような構成によれば、第１電子部品の熱は、第１面の伝熱路を介して第２電子部品の空き端子に逃がされる。第２電子部品の空き端子を放熱構造として利用できるから、放熱性を高めることができる。
（３）前記基板は、複数の絶縁層を積層した積層基板であり、前記第１電子部品及び前記第２電子部品はいずれも、前記積層基板の表裏両面のうち一方の第１面に配置され、前記伝熱路は、前記積層基板の内部を通って前記熱源端子から前記第２電子部品の空き端子まで延びていてもよい。このような構成によれば、第１電子部品の熱は、積層基板の内部を通って第２電子部品の空き端子に逃がされる。第１面に伝熱路を配置できない場合であっても、第２電子部品の空き端子を放熱構造として利用できるから、放熱性を高めることができる。
（４）前記第１電子部品は、前記基板の表裏両面のうち一方の第１面に配置され、前記第２電子部品は、前記基板の表裏両面のうち他方の第２面に配置され、前記伝熱路は、前記基板を厚さ方向に貫通して前記熱源端子から前記第２電子部品の空き端子まで延びていてもよい。このような構成によれば、第１電子部品の熱は、基板を厚さ方向に貫通して第２電子部品の空き端子に逃がされる。第２面に配置されている第２電子部品の空き端子を放熱構造として利用できるから、放熱性を高めることができる。
（５）前記空き端子は、通信機能を有する入出力用の端子であってもよい。このような構成によれば、入出力用の端子を放熱構造として利用できるから、放熱性を高めることができる。
（６）前記空き端子は、情報記憶用の端子であってもよい。このような構成によれば、情報記憶用の端子を放熱構造として利用できるから、放熱性をより高めることができる。
（７）前記第１電子部品に入力される電流の最大値は、前記第２電子部品に入力される電流の最大値よりも大きいものとしてもよい。このような構成によれば、第１電子部品は高発熱部品であり、第２電子部品は、第１電子部品よりも低い発熱部品である。
（８）前記第１電子部品は、パワー系デバイスであるものとしてもよい。このような構成によれば、パワー系デバイスの熱を第２電子部品の空き端子に逃がすことができる。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の車両用回路基板の具体例を、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。

本実施形態の車両用回路基板（以後、回路基板１０と称する）は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載される。回路基板１０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に備えられる。

回路基板１０は、図１に示すように、基板２０と、第１電子部品３０と、第２電子部品４０と、伝熱路５０と、を備えている。基板２０は、図２に示すように、２層の絶縁層２１を積層した積層基板である。基板２０には、配線パターン２４が形成されている。配線パターン２４は、基板２０の表裏両面のうち一方の第１面２２と、基板２０の表裏両面のうち他方の第２面２３と、基板２０の内部とに形成されている。配線パターン２４は、銅箔等の導電性材料を含む。配線パターン２４は、図面において適宜省略する。

第１電子部品３０及び第２電子部品４０は、基板２０に実装されている。第１電子部品３０及び第２電子部品４０は、通電により発熱する。第１電子部品３０の発熱量は、第２電子部品４０の発熱量よりも大きい。第１電子部品３０は、高発熱部品であり、第２電子部品４０は、低発熱部品である。第１電子部品３０に入力される電流の最大値は、第２電子部品４０に入力される電流の最大値よりも大きい。

第１電子部品３０は、第１面２２に実装されている。第１電子部品３０は、パワー系デバイスである。第１電子部品３０から出力される電力及び第１電子部品３０の発熱量は比較的大きく、耐熱温度も比較的高い。

第１電子部品３０は、図２に示すように、本体３１、端子３２及び熱源端子３３を有している。本体３１は、箱型のパッケージを有している。パッケージの材質は、プラスチック、金属、セラミック等である。端子３２は、本体３１の底面及び側面から複数突出している。端子３２は、リード、電極パッド等である。熱源端子３３は、本体３１の外面に露出した金属製の部材である。熱源端子３３は、放熱パッド、ＧＮＤ端子、ヒートシンク等である。熱源端子３３の発熱量は、端子３２の発熱量よりも大きい。熱源端子３３のうち本体３１から露出した部分の体積は、各端子３２のうち本体３１から露出した部分の体積よりも大きい。

第１電子部品３０のパッケージの種類は、ＴＯ系（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｏｕｔｌｉｎｅ）、ＳＯＴ系（Ｓｍａｌｌ ＯｕｔｌｉｎｅＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＱＦＰ系（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＮ系（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ-ｌｅａｄｅｄ ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等であってもよい。第１電子部品３０は、ＳｏＣ（システム・オン・チップ）として構成されてもよい。第１電子部品３０は、ＬＤＯ（Ｌｏｗ ｄｒｏｐ ｏｕｔｐｕｔ）リニアレギュレータであってもよい。

第２電子部品４０は、基板２０に複数備えられている。第２電子部品４０は、第１面２２に実装されている第１面部品４０Ｆと、第２面２３に実装されている第２面部品４０Ｓとを備えている。第２電子部品４０は、通信機能、記憶機能、及び情報処理機能のうち少なくともいずれかの機能を有している。第２電子部品４０は、外部とのデータ通信を行ったり、情報を記憶したり、各種データを処理したりする。第２電子部品４０は、マイクロコントローラやメモリ等であって良い。第２電子部品４０の発熱量は比較的小さい。

第２電子部品４０は、本体４１、端子４２及び空き端子４３を有している。本体４１は、箱型のパッケージを有している。パッケージの材質は、プラスチック、金属、セラミック等であって良い。端子４２は、本体４１の底面及び側面から突出している。端子４２は、リード、電極パッド等であって良い。

空き端子４３は、第２電子部品４０の端子４２のうちのいずれかの端子である。第２電子部品４０の端子４２のうちいずれの端子を空き端子４３とするかは、自由に設定してよい。第２電子部品４０の空き端子４３は、外部との間で情報や電力のやりとりを行わないものである。第２電子部品４０の空き端子４３は、配線パターン２４に接続されていない。第２電子部品４０の空き端子４３に熱を流しても第２電子部品４０の機能には影響しない。第２電子部品４０の空き端子４３は、パッケージとして成立させるために備えられているだけのものであって良い。第２電子部品４０の空き端子４３は、将来的な第２電子部品４０の機能拡張のために備えられたものであって良い。例えば空き端子４３は、コモンモード（ノイズ抑制）制御用の補助的な端子であってもよい。例えば空き端子４３は、入出力用の端子であってもよいし、情報記憶用の端子であってもよい。

第２電子部品４０のパッケージの種類は、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等のＳＯ系、ＳＯＮ系（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｎｏｎ-ｌｅａｄｅｄ ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＰ系（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＮ系（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ-ｌｅａｄｅｄ ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等であってもよい。

伝熱路５０は、基板２０に設けられている。伝熱路５０は、第１電子部品３０の熱源端子３３と第２電子部品４０の空き端子４３とを接続している。伝熱路５０の材質は、熱伝導性が高い伝熱材等である。伝熱路５０は、配線パターン２４と同様、銅箔等の導電性材料によって形成されていてもよい。伝熱路５０は、配線パターン２４とは切り離されて交差していない。伝熱路５０の幅寸法（延び方向に直交する寸法）は、０．５ｍｍ以上である。伝熱路５０の幅寸法が小さすぎる場合、放熱効果は低減することがある。しかしながら、伝熱路５０の幅寸法は０．５ｍｍ以上であるから、十分な放熱効果を得ることができる。

伝熱路５０は、図２に示すように、第１電子部品３０の熱源端子３３から第１面部品４０Ｆまで第１面２２に沿って延びる第１伝熱路５０Ｆを有している。第１伝熱路５０Ｆは、第１パッド５１から第２パッド５２まで延びている。第１パッド５１には、第１電子部品３０の熱源端子３３が半田付けされている。第２パッド５２には、第２電子部品４０の空き端子４３が半田付けされている。第１伝熱路５０Ｆは、第１面２２に密着している。第１伝熱路５０Ｆは、図１に示すように、１つの第１パッド５１と複数の第２パッド５２とを有している。第１伝熱路５０Ｆは、第１パッド５１から各第２パッド５２に向かって分岐している。各第２パッド５２は、各第２電子部品４０の空き端子４３の位置に設けられている。

伝熱路５０は、図３に示すように、第１電子部品３０の熱源端子３３から第１面部品４０Ｆまで基板２０の内部を通って延びる第２伝熱路５０Ｓを有している。第２伝熱路５０Ｓは、ビア５３と内層５４とを有している。第２伝熱路５０Ｓは、第１パッド５１から第１面２２に沿って延びている。ビア５３は、第１面２２から内層５４まで絶縁層２１を厚さ方向に貫通している。ビア５３は、第１面２２の第２伝熱路５０Ｓと内層５４とを繋いでいる。内層５４は、積層された絶縁層２１の間に配置されている。

伝熱路５０は、図４に示すように、第１電子部品３０の熱源端子３３から第２面部品４０Ｓまで延びる第３伝熱路５０Ｔを有している。第３伝熱路５０Ｔは、ビア５５を有している。第３伝熱路５０Ｔは、第１パッド５１から第１面２２に沿って延びている。ビア５５は、第１面２２から第２面２３まで基板２０を厚さ方向に貫通している。ビア５５は、第１面２２の第３伝熱路５０Ｔと第２面２３の第３伝熱路５０Ｔとを繋いでいる。第３伝熱路５０Ｔは、ビア５５から第２パッド５２まで第２面２３に沿って延びている。

次に、上記のように構成された実施例の作用および効果について説明する。回路基板１０は、車両に搭載される。回路基板１０は、基板２０と、第１電子部品３０と、第２電子部品４０と、伝熱路５０と、を備えている。第１電子部品３０は、基板２０に実装され、熱源端子３３を有している。第２電子部品４０は、基板２０に実装され、通信機能、記憶機能、及び情報処理機能のうち少なくともいずれかの機能を有している。伝熱路５０は、基板２０に設けられ、熱源端子３３と第２電子部品４０の空き端子４３とを接続している。この構成によれば、第１電子部品３０の熱は、伝熱路５０を介して第２電子部品４０の空き端子４３に逃がされる。第２電子部品４０の空き端子４３を放熱構造として利用できるから、放熱性を高めることができる。

第２電子部品４０は、第１電子部品３０の周囲に複数備えられている。この構成によれば、第２電子部品４０を複数備えることで、複数の放熱先を確保することができ、第１電子部品３０の温度を効率よく低下できる。第２電子部品４０の配置数は、１つのＥＣＵにおいても、コネクタの固定用ペグや未使用端子の数と比較して格段に多い。したがって、第１電子部品３０の熱の放熱先として、多数の第２電子部品４０の空き端子４３を容易に確保できるから放熱性を高めることができる。また、放熱構造として、ゲル等を使わなくて良いし、回路基板１０の放熱性のために高発熱部品の使用を控える等しなくてよいから、回路基板１０の低コスト化や小型化を図ることができる。

第１電子部品３０及び第２電子部品４０はいずれも、基板２０の第１面２２に配置されている。第１伝熱路５０Ｆは、第１面２２において熱源端子３３から第２電子部品４０の空き端子４３まで延びている。この構成によれば、第１電子部品３０の熱は、第１面２２の伝熱路５０を介して第２電子部品４０の空き端子４３に逃がされる。第２電子部品４０の空き端子４３を放熱構造として利用できるから、放熱性を高めることができる。

基板２０は、２層の絶縁層２１を積層した積層基板である。第１電子部品３０及び第２電子部品４０はいずれも、基板２０の第１面２２に配置されている。第２伝熱路５０Ｓは、基板２０の内部を通って熱源端子３３から第２電子部品４０の空き端子４３まで延びている。この構成によれば、第１電子部品３０の熱は、基板２０の内部を通って第２電子部品４０の空き端子４３に逃がされる。第１面２２に第１伝熱路５０Ｆを配置できない場合であっても、第２電子部品４０の空き端子４３を放熱構造として利用できるから、放熱性を高めることができる。

第１電子部品３０は、基板２０の第１面２２に配置されている。第２電子部品４０は、基板２０の第２面２３に配置されている。第３伝熱路５０Ｔは、基板２０を厚さ方向に貫通して熱源端子３３から第２電子部品４０の空き端子４３まで延びている。このような構成によれば、第１電子部品３０の熱は、基板２０を厚さ方向に貫通して第２電子部品４０の空き端子４３に逃がされる。第２面２３に配置されている第２電子部品４０の空き端子４３を放熱構造として利用できるから、放熱性を高めることができる。

空き端子４３は、通信機能を有する入出力用の端子４２である。この構成によれば、入出力用の端子４２を放熱構造として利用できるから、放熱性を高めることができる。

空き端子４３は、情報記憶用の端子４２である。この構成によれば、情報記憶用の端子４２を放熱構造として利用できるから、放熱性をより高めることができる。

第１電子部品３０に入力される電流の最大値は、第２電子部品４０に入力される電流の最大値よりも大きい。この構成によれば、第１電子部品３０は高発熱部品であり、第２電子部品４０は、第１電子部品３０よりも低発熱部品である。

第１電子部品３０は、パワー系デバイスである。この構成によれば、パワー系デバイスの熱を第２電子部品４０の空き端子４３に逃がすことができる。

［本開示の他の実施形態］
今回開示された実施の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るべきである。
上記実施形態の場合、基板２０は２層の絶縁層２１を含む積層基板であるが、基板は１層のみでもよいし、３層以上の絶縁層を含む積層基板であっても良い。
上記実施形態の場合、伝熱路５０は、第１伝熱路５０Ｆ、第２伝熱路５０Ｓ及び第３伝熱路５０Ｔを有しているが、伝熱路は、第１伝熱路、第２伝熱路及び第３伝熱路のうちのいずれかのみを有していても良い。
上記実施形態において第１電子部品３０及び第２電子部品４０の個数や配置を例示したが、これらは変更しても良い。

１０…回路基板（車両用回路基板）
２０…基板
２１…絶縁層
２２…第１面
２３…第２面
２４…配線パターン
３０…第１電子部品
３１…本体
３２…端子
３３…熱源端子
４０…第２電子部品
４０Ｆ…第１面部品
４０Ｓ…第２面部品
４１…本体
４２…端子
４３…空き端子
５０…伝熱路
５０Ｆ…第１伝熱路
５０Ｓ…第２伝熱路
５０Ｔ…第３伝熱路
５１…第１パッド
５２…第２パッド
５３…ビア
５４…内層
５５…ビア

Claims (8)

1. 車両に搭載される回路基板であって、
   基板と、
   前記基板に実装され、熱源端子を有する第１電子部品と、
   前記基板に実装され、通信機能、記憶機能、及び情報処理機能のうち少なくともいずれかの機能を有する第２電子部品と、
   前記基板に設けられ、前記熱源端子と前記第２電子部品の空き端子とを接続する伝熱路と、を備えている、車両用回路基板。
2. 前記第１電子部品及び前記第２電子部品はいずれも、前記基板の表裏両面のうち一方の第１面に配置され、
   前記伝熱路は、前記第１面において前記熱源端子から前記第２電子部品の空き端子まで延びている、請求項１に記載の車両用回路基板。
3. 前記基板は、複数の絶縁層を積層した積層基板であり、
   前記第１電子部品及び前記第２電子部品はいずれも、前記積層基板の表裏両面のうち一方の第１面に配置され、
   前記伝熱路は、前記積層基板の内部を通って前記熱源端子から前記第２電子部品の空き端子まで延びている、請求項１又は請求項２に記載の車両用回路基板。
4. 前記第１電子部品は、前記基板の表裏両面のうち一方の第１面に配置され、前記第２電子部品は、前記基板の表裏両面のうち他方の第２面に配置され、
   前記伝熱路は、前記基板を厚さ方向に貫通して前記熱源端子から前記第２電子部品の空き端子まで延びている、請求項１に記載の車両用回路基板。
5. 前記空き端子は、通信機能を有する入出力用の端子である、請求項１に記載の車両用回路基板。
6. 前記空き端子は、情報記憶用の端子である、請求項１に記載の車両用回路基板。
7. 前記第１電子部品に入力される電流の最大値は、前記第２電子部品に入力される電流の最大値よりも大きい、請求項１に記載の車両用回路基板。
8. 前記第１電子部品は、パワー系デバイスである、請求項１に記載の車両用回路基板。

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