JP4238700B2

JP4238700B2 - 回路構成体の製造方法

Info

Publication number: JP4238700B2
Application number: JP2003381510A
Authority: JP
Inventors: 竜治中西
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2023-11-11
Also published as: JP2005151624A

Description

本発明は、電力回路を構成する回路体と、この回路体に実装される電子部品と、上記回路体が接着される接着面を有する放熱部材とを備えた回路構成体の製造方法に関するものである。

従来、共通の車載電源から各電子ユニットに電力を分配する手段として、複数本のバスバーにより配電用回路を構成し、これにスイッチ素子等を組み込んだ電気接続箱が一般に知られている。さらに近年では、電気接続箱の小型化を実現する手段が開発されてきており、例えば特許文献１には小型化された電気接続箱である回路構成体の製造方法が開示されている。

この回路構成体の製造方法としては、電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路中に設けられる半導体スイッチング素子の駆動を制御する制御回路基板とを接着して回路体を構成し、この回路体に上記半導体スイッチング素子等の電子部品を実装する。その後、この回路体の制御回路基板側にケースを装着し、さらに回路体のバスバー側に放熱部材を接着して回路構成体を製造するというものである。

そして、上記回路体と放熱部材とを接着する具体的な方法として、まず回路体と接着される放熱部材の接着面に絶縁性の接着剤を塗布して乾燥させることにより薄膜の絶縁層を形成し、次にこの絶縁層の上または回路体のバスバー側に接着剤を塗布して回路体と放熱部材とを接着する方法が記載されている。
特開２００３−１６４０３９号公報

このように接着剤で回路体と放熱部材とを接着する場合には、回路体と放熱部材とを密着させるために、回路体を放熱部材に押し付けて圧接した状態で接着剤を硬化させる必要がある。しかし、回路体に電子部品が実装されていると、その電子部品を避けた位置でしか回路体に押し付けのための圧力をかけることができず、電子部品のない部分を押し付ける凸部を形成した特殊治具を用いて回路体を押し付けなければならない。

さらに、上記製造方法のように回路体に電子部品を実装してから回路体と放熱部材とを接着する場合には、上記回路体の押し付け力の調整が難しい。その理由は以下の通りである。

回路体には一般に反り等の微小変形があり、その変形した状態のまま電子部品を実装するので、この変形した回路体を平面状の接着面に押し付ける際、その押し付け力をあまり大きくすると、回路体と放熱部材との密着性は高まるが、回路体の形状の矯正度合が大きくなって、その分回路体にかかる応力が大きくなる。この応力は、一般的に回路を構成する部品寿命及びその接続信頼性に悪影響をおよぼすことが知られており、この応力を低減化することが必要である。これを低減化することと十分な接着状態を得ることはお互いに相反することとなり、細かい調整と検討が必要となる。

本発明は、このような事情に鑑み、上記のような複雑な治具の位置合わせや回路体の難しい押し付け力の調整を要することなく、回路体と放熱部材とを十分に密着させた状態で接着でき、かつ良好な状態で電子部品を実装できるようにすることを目的とする。

本発明は、電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路中に設けられて回路の開閉を行う電子部品と、この電子部品の駆動を制御する制御回路基板と、上記バスバーが接着される接着面を有する放熱部材とを備えた回路構成体を製造する製造方法において、上記複数本のバスバーをブリッジ部によりつなぎ合わせて一体化した形状のバスバー構成板と上記制御回路基板とを接着した後に上記ブリッジ部を切断して各々のバスバーを独立させることにより回路体を構成する工程と、底面がフラット状の板材を用いて上記回路体を上記放熱部材に押し付けることにより上記回路体のバスバー側と上記放熱部材の接着面とを絶縁層を介して接着する工程と、この接着面に接着された後の上記回路体に対してその制御回路基板側より上記電子部品を実装する工程とを含む回路構成体の製造方法である。

本発明によれば、回路体への電子部品の実装前に回路体のバスバー側と放熱部材の接着面とを接着することにより、回路体の制御回路基板側の全面に押し付けのための圧力をかけることができるため、従来のような電子部品のない部分に圧力をかけるための特殊治具を必要とすることなく、回路体を放熱部材に押し付けて接着することができる。

また、回路体を放熱部材の接着面に押し付けて接着する時点では、まだ電子部品が実装されていないため、従来のように回路を構成する部品寿命及びその接続信頼性への悪影響回避と、回路体と放熱部材との十分な接着状態との均衡を図るような回路体の難しい押し付け力の調整を要しない。従って、十分な押し付け力で回路体を押し付けることによって、回路体と放熱部材とを良好な状態で接着することができる。

また、回路体を放熱部材に接着する前に回路体に電子部品を実装すると、電子部品を実装した後から放熱部材に接着するまでの間の回路体の取り扱いについて、回路体がその薄板状の形状により変形し易く、その変形により電子部品の実装部分を破損させるおそれがあるため、その取り扱いに留意しなければならない。本発明では、放熱部材に接着された後の回路体に対して電子部品を実装することで、回路体を構成してから放熱部材に取り付けるまでの間には、上記のような留意を要せず回路体を取り扱うことができる。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の製造方法によって製造される回路構成体の分解斜視図である。この回路構成体は、電力回路を構成する複数本のバスバー２２と、その電力回路中に設けられる半導体スイッチング素子の駆動を制御する制御回路基板２４とが接着されて構成される回路体２０を備え、さらにこの回路体２０に実装される上記半導体スイッチング素子や抵抗素子等の電子部品２６と、回路体２０が接着される接着面１２を有する放熱部材１０と、回路体２０を囲繞するケース３０と、ケース３０の開口部３２に装着されるカバー４０とを備えている。

上記回路体２０を構成する制御回路基板２４の適所には、複数の貫通孔２４ａが設けられている。この貫通孔２４ａは、上記電子部品２６である半導体スイッチング素子をバスバー２２上に実装するためのものである。

上記放熱部材１０には、上記接着面１２と反対側の面に複数のフィン１６が形成されている。接着面１２は矩形状をなしており、この接着面１２には、外周部分であってかつ対角位置に画像処理で認識するための孔１３が２箇所形成されている。

次に、これらの部材を備えた回路構成体を製造する方法を説明する。

まず、複数本のバスバー２２と制御回路基板２４とを接着して回路体を構成する。この接着作業においては、複数本のバスバー２２を１本ずつ制御回路基板２４に接着するのではなく、複数本のバスバー２２同士を適当な箇所でブリッジ部によりつなぎ合わせて一体化した形状のバスバー構成板を用いることにより、容易に行うことができる。

上記バスバー２２（バスバー構成板）と制御回路基板２４とを接着する方法は、種々の手法を用いることが可能である。例えば、制御回路基板２４のバスバー２２と接着する面に絶縁性の接着剤を塗布してバスバー２２を接着させる方法や、絶縁性の高いエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる接着シートを介在させてバスバー２２と制御回路基板２４とを重ね合わせ、熱圧着によって当該バスバー２２と当該制御回路基板２４とを接着する方法等がある。

バスバー２２と制御回路基板２４とを接着した後に、上記バスバー構成板のブリッジ部を切断して、各々のバスバー２２を独立させる。また、制御回路基板２４から左右に突出するバスバー２２の端部を制御回路基板２４側に折り曲げて、外部端子と接続される端子を形成する。

次にこの回路体２０のバスバー２２側と放熱部材１０の接着面１２とを絶縁層を介して接着するために、図２に示すように、放熱部材１０の接着面１２に絶縁層５０を形成し、さらにこの絶縁層５０の上に接着剤６０を塗布する。この絶縁層５０の形成は、放熱部材１０の接着面１２に絶縁性の接着剤を塗布し、この接着剤を乾燥させることによって行う。そして、この接着剤が硬化して形成された絶縁層５０の上に、再度回路体２０を放熱部材１０に接着させるための接着剤６０を塗布する。

上記絶縁層５０を形成するための接着剤と、回路体２０を放熱部材１０に接着させるための接着剤６０とは、同じ種類のものでも別種のものでもよい。例えば絶縁層５０を形成するための接着剤をエポキシ系接着剤とし、回路体２０を放熱部材１０に接着させるための接着剤６０を熱伝導性の高い接着剤（例えばシリコーン系のグリース状のもの）とすることも可能である。

上記２工程に渡る接着材の塗布を、ワークとスクリーンとを自動位置合わせするスクリーン印刷機を用いて行うようにし、放熱部材１０の接着面１２に形成された孔１３を画像処理で認識しながら、放熱部材１０とスクリーンとを位置合わせするようにすれば、上記孔１３に対して常に同じ位置に接着剤５０を塗布することができる。

そして、上記のように絶縁層５０の上に接着剤６０を塗布した後は、図３に示すように、この接着剤６０の上にバスバー２２側が下向きになるように回路体２０を重ね、その制御回路基板２４側から回路体２０を放熱部材１０に押し付けて圧接する。この段階では電子部品２６が回路体２０に実装されていないため、回路体２０の制御回路基板２４側の全面に押し付けのための圧力をかけることができる。このように回路体２０を放熱部材１０に押し付けて圧接した状態で接着剤６０を硬化させて、回路体２０と放熱部材１０とを接着する。

この回路体１０の押し付けにおいては、上記のように制御回路基板２４側の全面に押し付けのための圧力をかけることができるため、プレス装置そのもの若しくは底面がフラット状の板材を用いて回路体２０を放熱部材１０に押し付けることができる。よって、従来のような電子部品のない部分に圧力をかけるための特殊治具を必要とすることなく、回路体２０を放熱部材１０に押し付けて接着することができる。

回路体２０と放熱部材１０とを接着した後は、図４に示すように、回路体２０の制御回路基板２４側より電子部品２６を実装する。回路体２０のバスバー２２上に電子部品２６である半導体スイッチング素子を実装する場合には、回路体２０の制御回路基板２４に上述した貫通孔２４ａが形成されているため、この貫通孔２４ａを通じてバスバー２２上に電子部品２６を実装することができる。

この電子部品２６の実装としては、各貫通孔２４ａ内に印刷等で溶融半田を塗布し、その上に電子部品２６を載せるだけで簡単に行うことができる。または、予め半田を印刷しておき、その上に電子部品２６を載せて加熱炉で加熱することで半田を溶融させ半田付けすることも可能である。

このように、電子部品２６の実装前に回路体２０のバスバー２２側と放熱部材１０の接着面１２とを接着しているので、回路体２０を放熱部材１０の接着面１２に押し付けて接着する時点では、まだ電子部品２６が実装されていないため、従来のように電子部品２６の部品寿命及びその接続信頼性への悪影響回避と、回路体２０と放熱部材１０との十分な接着状態との均衡を図るような回路体２０の難しい押し付け力の調整を要しない。従って、十分な押し付け力で回路体２０を押し付けることによって、回路体２０と放熱部材１０とを良好な状態で接着することができる。

また、回路体２０を放熱部材１０に接着する前に回路体２０に電子部品２６を実装すると、電子部品２６を実装した後から放熱部材１０に接着するまでの間の回路体２０の取り扱いについて、回路体２０がその薄板状の形状により変形し易く、その変形により電子部品２６の実装部分を破損させるおそれがあるため、その取り扱いに留意しなければならない。本発明では、放熱部材１０に接着された後の回路体２０に対して電子部品２６を実装することで、回路体２０を構成してから放熱部材１０に取り付けるまでの間には、上記のような留意を要せず回路体２０を取り扱うことができる。

最後に、回路体２０が接着された放熱部材１０にケース３０を装着し、ケース３０の開口部３２から防水用樹脂等を充填して防水処理を施す。そして、このケース３０の開口部３２にカバー４０を装着して回路構成体が完成する。

本実施形態では、回路体２０のバスバー２２側と放熱部材１０の接着面１２とを絶縁層を介して接着する方法を、放熱部材１０の接着面１２に絶縁性の接着剤を塗布して硬化させて絶縁層５０を形成した後に接着する方法を示したが、これに限らず下記の方法とすることも可能である。

１）絶縁性の接着剤を塗布して、この接着剤が硬化する前に絶縁繊維を編んでシート状としたものをこの接着剤の上に重ね、さらにこのシート状体の上に回路体を重ねて、この繊維同士の隙間から回路体側に染み出させた接着剤によって、回路体と放熱部材とを接着する。

２）接着シート（例えばエポキシ系樹脂等）を介在させて回路体と放熱部材とを重ね合わせ、熱圧着によって回路体と放熱部材とを接着する。

本発明の製造方法によって製造される回路構成体の分解斜視図である。本発明にかかる放熱部材の接着面に絶縁層が形成され、その絶縁層の上に接着剤が塗布された状態を示す斜視図である。上記状態の接着剤の上にさらに回路体が重ねられた状態を示す斜視図である。本発明にかかる放熱部材の接着面に接着された回路体に電子部品が実装された状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０放熱部材
２０回路体
２２バスバー
２４制御回路基板
２６電子部品
３０ケース
４０カバー
５０絶縁層
６０接着剤

Claims

電力回路を構成する複数本のバスバーと、その電力回路中に設けられて回路の開閉を行う電子部品と、この電子部品の駆動を制御する制御回路基板と、上記バスバーが接着される接着面を有する放熱部材とを備えた回路構成体を製造する製造方法において、上記複数本のバスバーをブリッジ部によりつなぎ合わせて一体化した形状のバスバー構成板と上記制御回路基板とを接着した後に上記ブリッジ部を切断して各々のバスバーを独立させることにより回路体を構成する工程と、底面がフラット状の板材を用いて上記回路体を上記放熱部材に押し付けることにより上記回路体のバスバー側と上記放熱部材の接着面とを絶縁層を介して接着する工程と、この接着面に接着された後の上記回路体に対してその制御回路基板側より上記電子部品を実装する工程とを含むことを特徴とする回路構成体の製造方法。