JP5831750B2 - 回路構成体 - Google Patents

Description

本発明は、回路構成体に関する。

車載電装品の通電や断電などを実行する装置として、種々の電子部品が実装された回路基板を備える回路構成体をケースに収容してなるものが知られている。

このような装置において、回路基板に実装される電子部品は、小型で優れた機能を有するものが多いが、これらの電子部品は比較的発熱量が大きいため、電子部品から発生した熱がケース内にこもると、ケース内が高温になり、ケース内に収容された電子部品の性能が低下するおそれがあった。
そこで、従来から、回路基板や電子部品から発生した熱を放熱する構造について、検討が行われている。

例えば、特許文献１には、回路基板に半導体デバイス（電子部品）を実装し回路基板を放熱板に搭載した積層構造が提案されている。しかしながら、このような構造において、回路基板の放熱板側の面は、放熱板に接しているので、当該面には電子部品を実装できないという問題があった。

このような問題を解決するものとしては、半導体デバイスを放熱板に実装し、回路基板を放熱板と間隔をあけて配置することで、電子部品を回路基板の両面に実装可能としたものが提案されている（特許文献２を参照）。

特許第３６４１６０３号公報 特開２００３−３１９７９号公報

しかしながら、特許文献２において提案されているように、回路基板と放熱板とを間隔をあけて配置すると、回路基板において発生した熱が効率よく放熱できず、温度上昇を招来するという問題があった。

本発明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、温度上昇を抑制し、高密度な実装が可能な回路構成体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するものとして、本発明は、通電により発熱する第１電子部品が接続されたバスバーを有する回路基板と、前記第１電子部品から発生する熱を放熱する放熱部材と、を備え、前記回路基板は、一部において前記バスバーが露出するように、前記バスバーを樹脂でモールドしてなるバスバーモールド基板であり、前記バスバーモールド基板は、前記バスバーが露出しているバスバー露出部と、前記バスバーが露出していない樹脂モールド部と、を備え、前記回路基板の前記バスバー露出部および前記第１電子部品が、前記放熱部材に重ねられており、前記回路基板と前記放熱部材との間には、熱伝導性かつ絶縁性の材料からなる伝熱シートが、その一方の面が前記バスバー露出部と接触し、その他方の面が前記放熱部材と接触するように配置されており、前記伝熱シートの一方の面が前記第１電子部品と接触し、前記伝熱シートの他方の面が前記放熱部材と接触しており、前記伝熱シートが前記第１電子部品と前記放熱部材との間にも配置されており、前記伝熱シートの端部が、前記放熱部材の端面と前記樹脂モールド部の端面とに挟持されていることを特徴とする回路構成体である。

本発明では、回路基板で発生した熱がバスバー露出部から放熱部材に伝わって放熱される一方、第１電子部品で発生した熱が放熱部材に伝わって放熱されるので、温度上昇を抑制することができる。また、本発明では、放熱部材に重ねられているバスバー露出部は回路基板の一部に設けられているので、回路基板の両面に電子部品を実装可能であり、高密度な実装が可能である。その結果、本発明によれば、温度上昇を抑制し、高密度な実装が可能な回路構成体を提供することができる。
また、本発明によれば、バスバー露出部の熱が伝熱シートを介して効率よく放熱部材に伝熱される。
また、本発明によれば、第１電子部品とバスバー露出部の双方で発生する熱を効率よく放熱部材に伝熱することができる。

本発明は以下の構成であってもよい。

前記伝熱シートが、前記回路基板の前記バスバー露出部から前記バスバー露出部に隣接する樹脂でモールドされている樹脂モールド部に至って接触するように配置されていてもよい。
このような構成とすると、バスバー露出部と放熱部材との絶縁性を確実に保つことができる。

前記第１電子部品は、前記回路基板の前記バスバー露出部に設けた端子部に接続され、前記回路基板には、前記バスバー露出部を挟んで前記第１電子部品とは反対側に配置され、前記第１電子部品よりも熱に弱い第２電子部品が接続されていてもよい。
このような構成とすると熱によりダメージを受けやすい第２電子部品を、第１電子部品から発生する熱から保護することができる。

上記構成においては、熱に弱い第２電子部品を第１電子部品から発生する熱から確実に保護することができるという観点から、前記記第２電子部品は、前記回路基板の前記第１電子部品が接続されている面とは反対側の面に配置されているのが好ましく、前記第２電子部品は、前記第１電子部品から隔離したスペースに配されているのが好ましい。

前記第１電子部品がＦＥＴであり、前記第２電子部品がコンデンサであってもよい。
このような構成とすると、発熱量の多い部品であるＦＥＴから発生する熱をコンデンサに伝熱しないようにすることができる。

本発明によれば、温度上昇を抑制し、高密度な実装が可能な回路構成体を提供することができる。

実施形態１の回路構成体を備える装置の斜視図 分解状態にある装置の斜視図 ロアケースの斜視図 バスバーモールド基板を収容したロアケースの平面図 図４の状態のロアケースの斜視図 図４のＡ−Ａ線における断面図 図４のＢ−Ｂ線における断面図 バスバーモールド基板の平面図 バスバーモールド基板の裏面図 図８のＣ−Ｃ線における断面図 バスバーの斜視図 バスバーの平面図

＜実施形態１＞
本発明の回路構成体２０を備える実施形態１の装置１０を図１ないし図１２を参照しつつ説明する。本実施形態の装置１０は、車両（図示せず）等に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０である。以下の説明においては、図１および図２における上方を上とし下方を下とする。

本実施形態の装置１０は、バスバー２４を有する回路基板２１（バスバーモールド基板２１）を含む複数の回路基板と、これらの回路基板を収容するケース１１と、ヒートシンク２８（放熱部材の一例）と、を備える。

（ケース１１）
図１および図２に示すように、ケース１１は合成樹脂製であって、アッパーケース１２とロアケース１３とからなる。アッパーケース１２の側面にはロアケース１３の係止突部１３Ａに係止される係止片１２Ａが複数形成されている。

ロアケース１３は、図４における右上に配される角部が凹んだ形状をなしており、この凹んだ部分には、アース端子１４Ａが配されている。また、ロアケース１３の図４における手前側の側壁からは、入力端子１４Ｂがケース１１外に突出するように配置され、ロアケース１３の図４における右側壁からは、出力端子１４Ｃがケース１１外に突出するように配置されている（図１、図３および図４を参照）。つまり、アース端子１４Ａ、入力端子１４Ｂおよび出力端子１４Ｃはアッパーケース１２を取り付けた状態では、ケース１１の外側に配される（図１〜図４を参照）。

ロアケース１３は、図３に示すように、チョークコイル１５Ｂや変圧器１５Ｃを収容する第１収容室１５と、変圧器１５Ｃ等と接続される第１回路基板１６Ａを収容する第２収容室１６と、バスバーモールド基板２１を収容する第３収容室１７と、を備える。第１収容室１５と第２収容室１６とは図３における右奥側に並んで設けられ、第３収容室１７は図３における手前側に設けられている。第１回路基板１６Ａおよびバスバーモールド基板２１についての詳細は後述する。

第１収容室１５の底壁には、図４及び図７に示すように、複数のスリット１５Ａが形成されており第１収容室１５で発生する熱を外部に放出可能とされる。第３収容室１７の図４における奥側の領域１７Ｂは、図６に示すように、底壁がない領域であり当該領域１７Ｂの下側にはヒートシンク２８が配置されるようになっている。具体的には、ロアケース１３の第３収容室１７の領域１７Ｂの下側は、ヒートシンク２８を取り付け可能な形状をなしており、ヒートシンク２８の上面が第３収容室１７の領域１７Ｂの底壁として機能している。

図３に示すように、入力端子１４Ｂはバスバーモールド基板２１のバスバー２４に一体であって（図１２を参照）、第３収容室１７の側壁から外側に導出され、出力端子１４Ｃは、チョークコイル１５Ｂに接続され、第１収容室１５の側壁から外側に導出されている。なお、変圧器１５Ｃと第１回路基板１６ＡとはＣ字状のバスバー１５Ｄにより電気的に接続されている。

（回路基板）
第１回路基板１６Ａおよびバスバーモールド基板２１の上方には、これらの基板を覆うように、略Ｌ字状の第２回路基板１８が配置されている。第２回路基板１８は、ケース１１内において、図２に示すように、アッパーケース１２の上面に対して略平行な姿勢で収容されている。

第１回路基板１６Ａおよび第２回路基板１８の表面には、それぞれプリント配線技術により図示しない導電路が形成されるとともに、電子部品１９Ａ，１９Ｂが実装されており、当該電子部品１９Ａ，１９Ｂは導電路に、例えば半田付け等公知の手法により接続されている。

第１回路基板１６ＡにはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの電子部品１９Ａが実装され、第２回路基板１８にはリレーなどの電子部品１９Ｂが実装されている。第２回路基板１８は、バスバーモールド基板２１および第１回路基板１６Ａと接続されており、ロアケース１３に対してネジ止めされている。

（バスバーモールド基板２１）
本実施形態の装置１０はバスバーモールド基板２１およびヒートシンク２８を備える回路構成体２０を有する。

バスバーモールド基板２１は、その一部がヒートシンク２８の上に配置されている。バスバーモールド基板２１のヒートシンク２８の上に配置されている部分は、バスバー２４が露出したバスバー露出部２３である。バスバーモールド基板２１においてバスバー２４が露出していない部分は樹脂でモールドされた樹脂モールド部２２である。

バスバーモールド基板２１は、図８〜図１０に示すように、一部においてバスバー２４が露出するように、バスバー２４を樹脂でモールドしてなるものである。ここで、図８はバスバーモールド基板２１を表側から示したものであり、図９はバスバーモールド基板２１を裏側から示したものであり、図１０は断面図である。図８および図９においては、モールドされているバスバー２４を点線で示している。バスバーモールド基板２１には、図１０および図９に示すように、裏側面の一部に、バスバー２４が露出した部分（バスバー露出部２３）が設けられている。

バスバーモールド基板２１のバスバー露出部２３の端部に設けた端子部２５には、図６に示すようにＦＥＴ２６（通電により発熱する第１電子部品２６の一例）が接続されている。このＦＥＴ２６はバスバー露出部２３とともにヒートシンク２８の上に配置されている。

バスバーモールド基板２１のバスバー露出部２３を挟んで、端子部２５に接続されたＦＥＴ２６の配されている領域１７Ｂと反対側の領域１７Ｃであって、バスバーモールド基板２１の裏面２１Ｂにコンデンサ２７（第２電子部品２７の一例）が接続されている。なお、コンデンサ２７はＦＥＴ２６よりも熱に弱い部品である。

バスバー露出部２３の端子部２５に接続したＦＥＴ２６は図６に示すように、バスバーモールド基板２１の表面２１Ａ（図６の上面）側に配置されており、コンデンサ２７はバスバーモールド基板２１の裏面２１Ｂ（図６の下面）側に配置されている。また、コンデンサ２７は、図６に示すように、ＦＥＴ２６から隔離したスペース１７Ａ（第３収容室１７におけるバスバーモールド基板２１の下側のスぺース）に配置されている。

バスバーモールド基板２１の作製方法を具体的に説明する。まず、バスバー２４の材料となる金属板材にプレス加工を施して、図１１に示すような形状のバスバー２４を作製する。このバスバー２４を、図示しない一対の金型間に配置し、合成樹脂を金型のキャビティ内に充填することにより、モールド成形する。

バスバーモールド基板２１の材料となる合成樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等、必要に応じて任意の合成樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂等、必要に応じて任意の熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂を用いると、耐熱性に優れ、寸法安定性に優れるので好ましい。

また、熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル樹脂、ナイロン６，６、ナイロン６、ナイロン４，６等のポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等、必要に応じて任意の熱可塑性樹脂を用いることができる。

成形工程は、合成樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合には、例えば、トランスファー成形、又は射出成形、により成形することができる。また、合成樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、例えば射出成形により成形することができる。

（ヒートシンク２８）
バスバーモールド基板２１の下側に配置されるヒートシンク２８は金属製の放熱部材２８であり、バスバーモールド基板２１において発生した熱およびＦＥＴ２６において発生した熱を放熱する機能を有する。ヒートシンク２８の上面は板状をなし、下側に多数のフィン２８Ａが形成されている。ヒートシンク２８はロアケース１３の第３収容室１７のうちバスバーモールド基板２１のバスバー露出部２３とＦＥＴ２６が配置される領域１７Ｂと、第２収容室１６に沿って配置される。ヒートシンク２８は、ロアケース１３に対して係止片３０およびネジ止め（図示せず）により取り付けられるようになっている。なお、第２収容室１６に収容されている第１回路基板１６Ａから発生する熱も、ヒートシンク２８に伝わって外部に放熱されるようになっている。

（伝熱シート２９）
伝熱シート２９は、図６に示すようにＦＥＴ２６の下方からバスバー露出部２３の全域とバスバー露出部２３に隣接する樹脂モールド部２２の端部に至って配置されている。また、本実施形態では伝熱シート２９の端部が、ヒートシンク２８の図６における右端の端面２８Ｂと樹脂モールド部２２の端面２２Ａとに挟持され、位置決めされている。
伝熱シート２９は熱伝導性かつ絶縁性の材料からなり、バスバー露出部２３と金属製のヒートシンク２８とを絶縁状態に保持している。伝熱シート２９としては、ヒートシンク２８に配置されるものとして公知のものを用いることができる。

（本実施形態の作用および効果）
本実施形態によれば、バスバーモールド基板２１で発生した熱がバスバー露出部２３からヒートシンク２８に伝わって放熱される一方、ＦＥＴ２６（第１電子部品２６）で発生した熱がヒートシンク２８に伝わって放熱されるので、温度上昇を抑制することができる。

また、本実施形態では、ヒートシンク２８に重ねられているバスバー露出部２３はバスバーモールド基板２１の一部に設けられているので、バスバーモールド基板２１の両面２１Ａ，２１Ｂに電子部品を実装可能であり、高密度な実装が可能である。その結果、本実施形態によれば、温度上昇を抑制し、高密度な実装が可能な回路構成体２０を提供することができる。

特に、本実施形態では、バスバーモールド基板２１とヒートシンク２８との間には、伝熱シート２９が、その一方の面２９Ａ（上面）がバスバー露出部２３およびＦＥＴ２６（第１電子部品２６）と接触し、その他方の面２９Ｂ（下面）がヒートシンク２８と接触するように配置されているから、バスバーモールド基板２１において発生した熱とＦＥＴ２６で発生した熱の双方を効率よくヒートシンク２８に伝熱することができる。

また、本実施形態では、伝熱シート２９が、バスバーモールド基板２１のバスバー露出部２３からバスバー露出部２３に隣接する樹脂モールド部２２に至って接触するように配置されているから、バスバー露出部２３とヒートシンク２８との絶縁性を確実に保つことができる。

また、本実施形態によれば、ＦＥＴ２６よりも熱に弱いコンデンサ２７（第２電子部品２７）が、バスバー露出部２３を挟んでＦＥＴ２６とは反対側に配置されて、バスバーモールド基板２１に接続されているから、熱によりダメージを受けやすいコンデンサ２７を、ＦＥＴ２６から発生する熱から保護することができる。

特に、本実施形態では、コンデンサ２７が、バスバーモールド基板２１のＦＥＴ２６が接続された表面２１Ａとは反対側の面２１Ｂであって、ＦＥＴ２６から隔離されたスペース１７Ａに配置されているので、熱に弱い電子部品であるコンデンサ２７を発熱量の多い電子部品であるＦＥＴ２６で発生する熱から確実に保護することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、伝熱シート２９をバスバー露出部２３および第１電子部品２６の双方に接触するように配置したが、参考例として、バスバー露出部２３のみに接触するように配置してもよい。
（２）上記実施形態では、伝熱シート２９をバスバー露出部２３から樹脂モールド部２２に至って接触するように配置したが、参考例として、伝熱シート２９をバスバー露出部２３のみに接触するように配置してもよい。
（３）上記実施形態では、第２電子部品２７を、バスバー露出部２３を挟んで第１電子部品２６とは反対側の位置であって、バスバーモールド基板２１の第１電子部品２６が配置されている面２１Ａとは反対側の面２１Ｂで第１電子部品２６から隔離されたスペース１７Ａに配した例を示したが、第２電子部品と第１電子部品とを同じ側の面に配置してもよいし、第２電子部品を第１電子部品から隔離しない配置としてもよい。
（４）上記実施形態では第１電子部品２６がＦＥＴで、第２電子部品２７がコンデンサである構成を示し、装置１０としてＤＣ−ＤＣコンバータの例を示したが、本発明はこれに限定されない。

１０…装置
１７Ａ…バスバーモールド基板の下側のスペース（第１電子部品から隔離したスペース）
２０…回路構成体
２１…バスバーモールド基板（バスバーを有する回路基板）
２１Ａ…表面（第１電子部品が配されている側の面）
２１Ｂ…裏面（第１電子部品が配されている面とは反対側の面）
２２…樹脂モールド部
２３…バスバー露出部
２４…バスバー
２５…端子部
２６…ＦＥＴ（第１電子部品）
２７…コンデンサ（第２電子部品）
２８…ヒートシンク（放熱部材）
２９…伝熱シート
２９Ａ…伝熱シートの一方の面
２９Ｂ…伝熱シートの他方の面

Claims (6)

1. 通電により発熱する第１電子部品が接続されたバスバーを有する回路基板と、前記第１電子部品から発生する熱を放熱する放熱部材と、を備え、
   前記回路基板は、一部において前記バスバーが露出するように、前記バスバーを樹脂でモールドしてなるバスバーモールド基板であり、
   前記バスバーモールド基板は、前記バスバーが露出しているバスバー露出部と、前記バスバーが露出していない樹脂モールド部と、を備え、
   前記回路基板の前記バスバー露出部および前記第１電子部品が、前記放熱部材に重ねられており、
   前記回路基板と前記放熱部材との間には、熱伝導性かつ絶縁性の材料からなる伝熱シートが、その一方の面が前記バスバー露出部と接触し、その他方の面が前記放熱部材と接触するように配置されており、
   前記伝熱シートが前記第１電子部品と前記放熱部材との間にも配置されており、前記伝熱シートの一方の面が前記第１電子部品と接触し、前記伝熱シートの他方の面が前記放熱部材と接触しており、
   前記伝熱シートの端部が、前記放熱部材の端面と前記樹脂モールド部の端面とに挟持されていることを特徴とする回路構成体。
2. 前記伝熱シートが、前記回路基板の前記バスバー露出部から前記バスバー露出部に隣接する前記樹脂モールド部に至って接触するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記第１電子部品は、前記回路基板の前記バスバー露出部に設けた端子部に接続され、
   前記回路基板には、前記バスバー露出部を挟んで前記第１電子部品とは反対側に配置され、前記第１電子部品よりも熱に弱い第２電子部品が接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記第２電子部品は、前記回路基板の前記第１電子部品が接続されている面とは反対側の面に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の回路構成体。
5. 前記第２電子部品は、前記第１電子部品から隔離したスペースに配されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の回路構成体。
6. 前記第１電子部品がＦＥＴであり、前記第２電子部品がコンデンサであることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか一項に記載の回路構成体。

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