JP6115508B2 - 回路構成体 - Google Patents

Description

本発明は、回路構成体に関する。

従来、回路基板とこの回路基板の熱を外部に放熱する放熱部材とが重ねられた回路構成体が知られている。この種の回路構成体は、回路基板が放熱部材の上に接着剤で接着されている。

特許文献１の回路構成体は、放熱部材の上に塗布された接着剤の上に絶縁繊維を編んでシート状としたシート状体を重ねると、シート状体の全体にほぼ均一に接着剤が透過する。このシート状体の上に回路体を重ね、回路体を放熱部材側に押し付けることで、回路体を放熱部材上に固定している。

特開２００５−１５１６１７号公報

ところで、特許文献１では、回路体を放熱板上に固定する際に回路体を放熱板側に押し付けているが、この押し付けの際に、回路体の全面に対して均一の力で押し付けることは容易ではない。そのため、回路体を介して接着剤に生じる圧力が不均一になり、接着剤の接着が不十分な箇所が生じうる。このような接着剤の接着が不十分な箇所があると、そこから回路体と放熱板との間に剥がれが生じ、放熱性が低下することが懸念される。

一方、回路基板と放熱部材の貼り付けの際に、回路基板を放熱部材側に吸引すれば、回路基板を放熱部材に密着させて比較的均一に密着させることができると考えられる。この場合、回路基板を放熱部材側に吸引するために放熱部材に吸引路を凹設し、放熱部材の上に回路基板を載置して外部の真空吸引装置等を用いて回路基板を放熱部材側に吸引することができる。しかし、放熱部材の吸引路を回路基板で直接覆う構成では、回路基板と放熱部材の間から空気が流入すると、回路基板を放熱部材に均一に密着させることができず、放熱性が低下することが懸念される。

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、放熱性の低下を抑制することを目的とする。

本発明の回路構成体は、電子部品と、前記電子部品が実装される回路基板と、前記回路基板に重ねられ、前記回路基板の熱を放熱する放熱部材と、前記回路基板と前記放熱部材との間に配されるスペーサと、を備え、前記放熱部材には、気体の吸引により前記回路基板及び前記放熱部材を前記スペーサに密着させるための気体の吸引路が形成されており、前記スペーサには、前記吸引路に連なる位置で、かつ、前記回路基板が覆う位置に吸引孔が貫通形成されている。

本構成によれば、スペーサには、吸引路に連なる位置で、かつ、回路基板が覆う位置に吸引孔が貫通形成されているため、吸引孔を気体の吸引時の気体の経路に利用できるとともに、吸引孔を回路基板が覆うことで、吸引路の全体を回路基板が覆う場合と比較して回路基板側からの気体の流入を抑制できる。これにより、気体の吸引時に回路基板及び放熱部材をスペーサに均一に密着させることが可能になるため、放熱性の低下を抑制することが可能になる。

上記構成の実施態様として、以下の構成を備えれば好ましい。
・前記回路基板は、板状の金属からなるバスバーを備えており、前記吸引孔は、前記バスバーで覆われる。
このようにすれば、吸引孔が板状の金属からなるバスバーで覆われるため、プリント基板により吸引孔を覆う場合と比較して、回路基板側からの気体の流入を抑制できる。

・前記吸引路の方向が変わる部分又は前記吸引路が分岐する部分に前記吸引孔が重ねられている。

・前記吸引孔は、前記回路基板の縁部側が覆う位置に形成されている。
このようにすれば、回路基板を均一に吸引することが可能になる。

・前記スペーサには、前記回路基板と前記放熱部材とを貼り付けるための貼付部が収容される収容孔が形成されており、前記収容孔と前記吸引孔とは異なる位置に離れて形成されている。
このように収容孔と吸引孔とを異なる位置に離れて形成することで、収容孔と吸引孔が一体若しくは連続して形成される場合と比較して気体の吸引時に貼付部に力が作用することによる貼り付け不良を抑制することができる。

・前記スペーサは、シート状である。

本発明によれば、放熱性の低下を抑制することが可能になる。

実施形態の回路構成体を示す断面図 プリント基板を示す平面図 バスバーを示す平面図 放熱部材を示す平面図 スペーサを示す平面図 貼付部を示す平面図 放熱部材の上にスペーサを重ねた状態として吸引路と吸入孔との位置関係を示す平面図 スペーサの上にバスバーを重ねた状態として吸入孔とバスバーとの位置関係を示す平面図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図８を参照しつつ説明する。
回路構成体１０は、例えば車両のバッテリ等の電源と、ランプ、ワイパー等の車載電装品等からなる負荷との間の電力供給経路に配され、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等に用いることができる。以下では、上下方向及び左右方向は、図１の方向を基準として説明する。

（回路構成体１０）
回路構成体１０は、図１に示すように、電子部品１１，１２と、電子部品１１，１２が実装される回路基板１５と、回路基板１５に重ねられ、回路基板１５の熱を放熱する放熱部材２０と、回路基板１５と放熱部材２０との間に配されるスペーサ２７と、スペーサ２７の収容孔２７Ａに収容され、回路基板１５と放熱部材２０とを貼り付ける貼付部３１と、を備えている。なお、図１は、図７のＡ−Ａの位置で回路構成体１０とした場合の断面図である。

（電子部品１１，１２）
電子部品１１，１２は、スイッチング素子（例えば、メカニカルリレーやＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のリレー）からなり、共に箱形の本体１３と、リード端子１４とを有する。本体１３は、直方体状であって、その底面側にリード端子１４が配されている。電子部品１１，１２のうち、電子部品１１は、本体１３の底面側からリード端子１４が複数突出し、電子部品１２は、本体１３の側面側からリード端子１４が突出するとともに、本体１３の底面の全体に亘ってリード端子１４が形成されている。各リード端子１４は、例えばリフロー半田付けにより、回路基板１５の導電路に接続されている。

（回路基板１５）
回路基板１５は、長方形状であって、プリント基板１６とバスバー基板１７とを接着部材等（例えば、接着シートや接着剤等）を用いて貼り合わせて構成されている。プリント基板１６は、図２に示すように、長方形状であって、絶縁材料からなる絶縁板に銅箔等からなる導電路（図示しない）がプリント配線されている。プリント基板１６には、電子部品１１，１２のリード端子１４をバスバー基板１７側に通すための複数の通し孔１６Ａと、ネジをネジ留めするための複数のボス部１６Ｂとが形成されている。

各通し孔１６Ａは、矩形状であって、電子部品１１，１２の位置に応じて配されている。ボス部１６Ｂは、回路基板１５の４箇所の角部に配されており、ネジの軸部が挿通される挿通孔１６Ｃが貫通形成されている。

バスバー基板１７は、図３に示すように、銅や銅合金等の金属板材を導電路の形状に応じた形状とした複数のバスバー１８からなる。複数のバスバー１８は、互いに隙間を空けて配置されることで、全体として長方形状のバスバー基板１７を形成している。バスバー基板１７の四隅の位置には、プリント基板１６の挿通孔１６Ｃと連通する通し孔１７Ａが形成されている。複数のバスバー１８は、同一平面上でＬ字状のバスバー１８Ａや、同一平面上でＵ字状のバスバー１８Ｂや、直線状のバスバー１８Ｃ等を有している。バスバー１８Ａやバスバー１８Ｂ等は、経路の方向が変わる部分に直角の角部１９が形成されている。

プリント基板１６の導電路に電子部品１１のリード端子１４が半田付けされるとともに、同じ電子部品１１の他のリード端子１４が通し孔１６Ａを通ってバスバー基板１７に半田付けされている。なお、図２ではプリント基板１６上の導電路におけるリード端子１４との接続部分を接続部Ｓとして示している。

（放熱部材２０）
放熱部材２０は、アルミニウム合金や銅合金等の熱伝導性が高い金属材料からなり、図４に示すように、回路基板１５より大きい長方形状であって、外部吸引穴２３が貫通形成されるとともに、平坦な上面２０Ａに、外部吸引穴２３に連なり真空吸引の際の空気を抜く経路となる吸引路２１と、円形状の複数のネジ孔２５とが凹設されている。外部吸引穴２３は、 空気（気体）を真空吸引するための穴であり、円形状であって、外部吸引穴２３の下端の外部吸引口２３Ａ（図１）に外部の真空吸引装置（図示しない）を接続することにより、放熱部材２０に載置された回路基板１５を放熱部材２０側に吸引することができる。

吸引路２１は、上面２０Ａ側が回路基板１５及びスペーサ２７で覆われて塞がれた状態で内部の気体が吸引されるものであり、ほぼ一定の深さで放熱部材２０の上面２０Ａに窪んで形成された溝状をなす。吸引路２１は、回路基板１５が配される領域の全体に亘って張り巡らされており、経路の方向がほぼ直交する方向に変わる複数の経路変更部２１Ａと、経路が複数に分岐する複数の分岐部２１Ｂとを有する。
ネジ孔２５は、回路基板１５の通し孔１６Ａ，１７Ａに連なる位置に形成され、回路基板１５側からネジ留めすることで回路基板１５と放熱部材２０との相対的位置が固定される。

（スペーサ２７）
スペーサ２７は、図５に示すように、長方形状で厚みが薄いシート状であって、貼付部３１が収容される８個（複数）の長方形状の収容孔２７Ａと、気体を吸引するための多数（複数）の長方形状の吸引孔２８と、ネジの軸部が挿通される４個（複数）の円形状の挿通孔２７Ｂとが貫通形成されている。複数の収容孔２７Ａは、互いに離間した長方形状の空間を形成している。収容孔２７Ａは、電子部品１１，１２の位置に応じて配置されている。

吸引孔２８は、吸引路２１に連なる位置で、かつ、回路基板１５が覆う位置に形成されている。具体的には、吸引路２１の経路に沿って吸引路２１の全幅に重なる幅（短径方向の寸法）で、所定の長さ（長径方向の寸法）で形成されている。この吸引孔２８は、バスバー１８に対しては、縁部側の位置や、角部１９の位置や、バスバー１８の延びる方向の端部等に重なる位置に配されており、吸引孔２８の上をバスバー１８が覆うことで吸引孔２８を塞ぐようになっている。

吸引孔２８は、放熱部材２０に対しては、吸引路２１の方向が変わる経路変更部２１Ａや分岐部２１Ｂ等の箇所に重ねられている。また、吸引路２１における吸引孔２８が重ならない部分は、吸引路２１の上をスペーサ２７が覆って塞ぐようになっている。吸引路２１の上方をスペーサ２７が塞ぐことで、吸入された空気の経路が形成される。

スペーサ２７は、例えば、薄肉のプラスチック（合成樹脂）製であって、気体の吸引時における回路基板１５や放熱部材２０からの力や、ネジ留めの際の力で容易に変形しない程度の強度を有する材質が用いられている。

（貼付部３１）
貼付部３１は、図６に示すように、接着性及び熱伝導性を有するシート状の部材であって、収容孔２７Ａよりわずかに小さい長方形状である。貼付部３１は、例えば、絶縁性を有する合成樹脂製のフィルムの両面に絶縁性を有する接着剤が塗布されたものを用いることができる。本実施形態では、接着剤として例えば２液を混合して常温で固化するものを用いることができる。電子部品１１，１２は、貼付部３１の上方に配置されており、電子部品１１，１２の熱を貼付部３１を介して放熱部材２０で放熱させることができる。

回路構成体１０の製造方法について説明する。
スペーサ２７を放熱部材２０の上面２０Ａの所定の位置にセットする（図７）。これにより、外部吸引穴２３から各吸引孔２８に至る空気の経路が形成される。
次に、各収容孔２７Ａに各貼付部３１を収容するとともに、プリント基板１６とバスバー基板１７とを接着部材で貼り合わせて形成した回路基板１５をスペーサ２７及び貼付部３１の上に載置する。
そして、外部の真空吸引装置を用いて、外部吸引口２３Ａから吸引路２１の空気を吸引する。吸引路２１の空気が吸引されると、吸引孔２８の空間に面したバスバー１８の底面が吸引孔２８側に吸引され、バスバー基板１７及び放熱部材２０がスペーサ２７に密着する。
そして、回路基板１５の導電路に半田ペーストを付着し、リフロー炉に通すリフロー半田付けすることで、電子部品１１，１２等を回路基板１５に実装する。また、ネジをボス部１６Ｂ及びネジ孔２５にネジ留めして回路基板１５と放熱部材２０との間を固定する。これにより、回路構成体１０が形成される（図１）。回路構成体１０は、ケース（図示しない）に収容されて電気接続箱（図示しない）として車両の電源から負荷に至る経路に配される。

本実施形態によれば、回路構成体１０には、吸引路２１に連なる位置で、かつ、回路基板１５が覆う位置に吸引孔２８が貫通形成されているため、吸引孔２８を気体の吸引時の気体の経路に利用できるとともに、吸引孔２８を回路基板１５が覆うことで、吸引路２１の全体を回路基板１５が覆う場合と比較して回路基板１５側からの気体の流入を抑制できる。これにより、気体の吸引時に、回路基板１５及び放熱部材２０をスペーサ２７に均一に密着させることが可能になるため、放熱性の低下を抑制することが可能になる。

また、回路基板１５は、板状の金属からなるバスバー１８を備えており、吸引孔２８は、バスバー１８で覆われる。
このようにすれば、吸引孔２８が板状の金属からなるバスバー１８で覆われるため、樹脂製のプリント基板１６により吸引孔２８を覆う場合と比較して、回路基板１５側からの気体の流入を抑制できる。

さらに、吸引路２１のうち経路変更部２１Ａ（吸引路の方向が変わる部分）又は分岐部２１Ｂ（吸引路が分岐する部分）に吸引孔２８が重ねられている。
このようにすれば、吸引孔２８から吸引するときの吸引力の偏りを抑制することが可能になる。

また、吸引孔２８は、バスバー１８の縁部側が覆う位置に形成されている。
このようにすれば、バスバー１８を均一に吸引することが可能になる。

さらに、スペーサ２７には、回路基板１５と放熱部材２０とを貼り付けるための貼付部３１が収容される収容孔２７Ａが形成されており、収容孔２７Ａと吸引孔２８とは異なる位置に離れて形成されている。
このように収容孔２７Ａと吸引孔２８とを異なる位置に離れて形成することで、収容孔２７Ａと吸引孔２８が一体若しくは連続して形成される場合と比較して気体の吸引時に貼付部３１に力が作用することによる貼り付け不良を抑制することができる。

＜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）吸引孔２８の形状や数は、上記実施形態に限られず、種々の形状や数に変更することができる。例えば、吸引孔を円形状としてもよい。

（２）上記実施形態では、吸引孔２８は、バスバー１８で覆われる構成としたが、吸引孔をプリント基板１６で覆ってプリント基板１６の底面側から吸引する構成としてもよい。

（３）上記実施形態では、スペーサ２７は、１個（１枚）であったが、これに限られず、２個（２枚）以上のスペーサを重ねて吸引孔を形成してもよい。

（４）上記実施形態では、貼付部３１は、接着性及び熱伝導性を有するものであったが、これに限られない。また、上記実施形態の接着剤に限られず、種々の接着剤を用いることができる。例えば、熱硬化性や熱可塑性の接着剤を用いることが可能である。また、粘着性を有する熱伝導シートや、接着テープや粘着テープを用いてもよい。更に、接着力と粘着力がなくても、回路基板１５と放熱部材２０の間の密着性を確保できる熱伝導シートを用いてもよい。

（５）電子部品１１，１２としては、リレーに限られず、通電により発熱する種々の電子部品を用いることができる。
（６）上記実施形態では、回路基板１５と放熱部材２０とが貼付部３１により貼り付けられるとともに、回路基板１５と放熱部材２０とはネジでネジ留めされて固定される構成としたが、これに限られず、貼付部３１による貼り付け又はネジによるネジ留めの一方のみを行うようにしてもよい。

１０： 回路構成体
１１，１２： 電子部品
１５： 回路基板
１７： バスバー基板
１８： バスバー
２０： 放熱部材
２１： 吸引路
２７： スペーサ
２７Ａ： 収容孔
２８： 吸引孔
３１： 貼付部

Claims (6)

1. 電子部品と、
   前記電子部品が実装される回路基板と、
   前記回路基板に重ねられ、前記回路基板の熱を放熱する放熱部材と、
   前記回路基板と前記放熱部材との間に配されるスペーサと、を備え、
   前記放熱部材には、気体の吸引により前記回路基板及び前記放熱部材を前記スペーサに密着させるための気体の吸引路が形成されており、
   前記スペーサには、前記吸引路に連なる位置で、かつ、前記回路基板が覆う位置に吸引孔が貫通形成されている回路構成体。
2. 前記回路基板は、板状の金属からなるバスバーを備えており、
   前記吸引孔は、前記バスバーで覆われる請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記吸引路の方向が変わる部分又は前記吸引路が分岐する部分に前記吸引孔が重ねられている請求項１又は請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記吸引孔は、前記回路基板の縁部側が覆う位置に形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体。
5. 前記スペーサには、前記回路基板と前記放熱部材とを貼り付けるための貼付部が収容される収容孔が形成されており、前記収容孔と前記吸引孔とは異なる位置に離れて形成されている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体。
6. 前記スペーサは、シート状である請求項１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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