JP6119632B2 - 回路構成体 - Google Patents

Description

本発明は、回路構成体に関する。

従来、回路基板と当該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、回路基板と放熱部材との間に剥がれを抑制することができると考えられる。ここで、、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穴等の吸引用の経路を設けて、放熱部材の上に回路基板を載置する構成とすると、回路基板側から放熱部材の吸引用の経路に空気が流入し、回路基板を放熱部材に均一に密着させることができず、回路基板と放熱部材との間の貼り付け不良が生じ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、回路基板と放熱部材との間の貼り付け不良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前記気体の吸引路が形成されており、前記スペーサは、前記吸引路の所定の領域を覆うカバー部を有する。

本構成によれば、吸引路の所定の領域がスペーサのカバー部で覆われるため、気体の吸引時に、回路基板側から放熱部材の吸引路への気体の流入を抑制できる。よって、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、回路基板と放熱部材との間の貼り付け不良を抑制することが可能になる。

上記構成に加えて以下の構成を有すれば好ましい。
・前記回路基板には、前記気体を吸引する吸引口が前記吸引路に連なる位置に貫通形成されている。
このようにすれば、回路基板の吸引口から気体を吸引することができるため、例えば、放熱部材の外部に露出する部分に吸引口を設ける場合と比較して、防水性を向上させることが可能になる。

・前記吸引路は、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室を有する。
このようにすれば、貼付部が配される収容室内の気体を吸引することで、回路基板と放熱部材との間を貼付部で確実に貼り付けることができる。

・前記収容室は、前記貼付部を所定の位置に案内するガイド部を有する。
このようにすれば、貼付部の所定の位置への組み付けを容易に行うことができるとともに、気体の吸引時における貼付部の位置ずれを抑制することができる。

本発明によれば、回路基板と放熱部材との間の貼り付け不良を抑制することができる。

実施形態１の回路構成体を示す平面図 図１のＡ−Ａ断面図 回路基板を示す平面図 放熱部材を示す平面図 図４のＢ−Ｂ断面図 スペーサを示す平面図 放熱部材の分割収容室に貼付部が収容された状態を示す平面図 図７のＣ−Ｃ断面図 図７の状態からスペーサを装着した状態を示す平面図 図９のＤ−Ｄ断面図 図１０の状態から回路基板を装着した状態を示す断面図 実施形態２の放熱部材を示す平面図 図１２のＥ−Ｅ断面図 回路基板を示す平面図 放熱部材に貼付部及びスペーサを装着した状態を示す平面図 図１５の状態から回路基板を装着した状態を示す断面図 放熱部材に貼付部、スペーサ及び回路基板を装着した状態の一部を拡大した断面図 実施形態３の放熱部材を示す平面図 放熱部材に貼付部、スペーサ及び回路基板を装着した状態を示す平面図 放熱部材に貼付部、スペーサ及び回路基板を装着した状態の一部を拡大した断面図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図１１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２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２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、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。

（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、図３に示すように、長方形状であって、空気（気体）を真空吸引するための円形状の吸引口１６が貫通形成されている。吸引口１６は、外部の真空吸引の装置を接続することにより、回路基板１５及び放熱部材２０をスペーサ２７に密着する方向に吸引するための穴である。この回路基板１５は、プリント基板１５Ａとバスバー１５Ｂ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１５Ａは、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１５Ａには、電子部品１１，１２のリード端子１４をバスバー１５Ｂ側に通して接続するための通し孔１７と、ネジをネジ留めするための留め部１８とが形成されている。

各通し孔１７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。バスバー１５Ｂは、通し孔１７の位置を通るように配されており、銅や銅合金等の金属板材を導電路の形状に打ち抜くことで形成されている。留め部１８は、回路基板１５の角部に配されており、ネジの軸部が挿通される円形状の挿通孔１８Ａが貫通形成されている。
プリント基板１５Ａ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１７からバスバー１５Ｂに半田付けされている。なお、図３ではプリント基板１５Ａ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、図４，図５に示すように、扁平な長方形状であって、平坦な上面２０Ａに、真空吸引の際の空気を抜く経路となる吸引路２１と、回路基板１５をネジ留めするための複数のネジ孔２５とが凹設されている。この放熱部材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、金型に溶融した金属を圧入するダイキャストにより成形することができる。

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に窪んで形成されており、吸引口１６の下に連なる連通部２１Ａから枝状に延びる枝状路２２と、貼付部３１の下側が収容される分割収容室２３とを有する。

枝状路２２は、環状に延びる溝であり、吸引口１６の下に連なる円形状の連通部２１Ａを起点として、分割収容室２３の並び方向に沿うように直線状に延びるとともに複数個所でほぼ直角に曲がっている。枝状路２２は、各分割収容室２３の近傍では分割収容室２３に連なるように分岐されている。分割収容室２３は、矩形状に仕切られた内壁を有しており、対角に位置する一対の角部に貼付部３１の装着の際に案内するガイド部２４が形成されている。

ガイド部２４は、分割収容室２３の内方にＬ字状に張り出しており、テーパ状の傾斜面に貼付部３１の角部が摺接して貼付部３１が所定の位置に案内される。
ネジ孔２５は、吸引路２１の外側に、４箇所形成されている。

（スペーサ２７）
スペーサ２７は、図６に示すように、長方形状で厚みが一定のシートであって、貼付部３１の上部が収容される分割収容室２８と、吸引口１６の下に連なる中継孔２７Ａと、ネジの軸部が挿通される挿通孔２７Ｂとが貫通形成されている。

複数の分割収容室２８は、互いに離間した長方形状の空間を形成しており、気体の吸引時に回路基板１５を裏面側から吸引する領域となる。分割収容室２８が放熱部材２０の分割収容室２３と重なることで、貼付部３１が収容される収容室２９が形成される。中継孔２７Ａと挿通孔２７Ｂとは共に円形状の貫通孔である。

このスペーサ２７は、図９，図１０に示すように、放熱部材２０の所定の位置に重ねられた状態で吸引路２１における枝状路２２の領域（所定の領域）を覆うカバー部３０を有している。カバー部３０は、スペーサ２７のうちの枝状路２２に重なる部分であり、枝状路２２と同じ形状で枝状に延びている。
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、接着性を有するシート状の部材であって、収容室２９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。

回路構成体１０の製造方法について説明する。
放熱部材２０の分割収容室２３に貼付部３１を収容し（図８）、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１０）。
また、プリント基板１５Ａとバスバー１５Ｂとを接着部材で貼り合わせて形成した回路基板１５を放熱部材２０上におけるスペーサ２７及び貼付部３１の上に載置する（図１１）。

そして、外部の図示しない気体を吸引可能な装置を用いて、回路基板１５の吸引口１６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、収容室２９内の空間に面した回路基板１５の底面が収容室２９側に吸引され、回路基板１５及び放熱部材２０がスペーサ２７に密着する。

そして、電子部品１１，１２のリード端子１４と回路基板１５の導電路との間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に実装するとともに、ネジを留め部１８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２）。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。

上記実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
回路構成体１０は、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、を備え、放熱部材２０には、気体の吸引により回路基板１５及び放熱部材２０をスペーサ２７に密着させるための気体の吸引路２１が形成されており、スペーサ２７は、吸引路２１の所定の領域を覆うカバー部３０を有する。

本実施形態によれば、吸引路２１の所定の領域がスペーサ２７のカバー部３０で覆われるため、気体の吸引時に、回路基板１５側から放熱部材２０の吸引路２１への気体の流入を抑制できる。よって、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、回路基板１５と放熱部材２０との間の貼り付け不良を抑制することが可能になる。

また、回路基板１５には、気体を吸引する吸引口１６が吸引路２１に連なる位置に貫通形成されている。
このようにすれば、回路基板１５の吸引口１６から気体を吸引することができるため、例えば、放熱部材２０の外部に露出する部分に吸引口１６を設ける場合と比較して、防水性を向上させることが可能になる。

さらに、吸引路２１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が収容される収容室２９を有する。
このようにすれば、貼付部３１が配される収容室２９内の気体を吸引することで、回路基板１５と放熱部材２０との間を貼付部３１で確実に貼り付けることができる。

また、収容室２９は、貼付部３１を所定の位置に案内するガイド部２４を有する。
このようにすれば、貼付部３１の所定の位置への組み付けを容易に行うことができるとともに、気体の吸引時における貼付部３１の位置ずれを抑制することができる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図１２ないし図１７を参照しつつ説明する。実施形態１では、回路基板１５の吸引口１６から空気を吸引するものであったが、実施形態２では、放熱部材４０の吸引口４１Ａから空気を吸引するものである。実施形態１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

放熱部材４０の右端側には、図１２，図１３に示すように、円形状の吸引穴４１が貫通形成されている。吸引穴４１の下端は、外部の装置を接続して吸引可能な吸引口４１Ａとされている。

また、放熱部材４０の上面４０Ａには、真空吸引するための経路となる吸引路４７の分割収容室４２及び枝状路４６が凹設されている。分割収容室４２は、長方形状に仕切る内壁により長方形状の空間を形成している。分割収容室４２の内壁には、テーパ状のガイド部４２Ａが全周に亘って形成されている。貼付部３１をガイド部４２Ａのテーパ面に摺接させて、貼付部３１を分割収容室４２の底面に当接する所定位置に収容すると、貼付部３１がガイド部４２Ａの内側に保持される。
また、実施形態１の分割収容室２３は、２本の枝状路２２に接続されていたが、実施形態２の分割収容室４２は、１本の枝状路４６に接続されており、枝状路４６の経路が枝状路２２とは異なっている。

回路基板４３及びスペーサ４５は、実施形態１とは異なり、吸引口１６及び中継孔２７Ａは形成されていない（図１４，図１５）。回路基板４３に吸引口１６を形成しないため、既存の形状の回路基板４３を用いることができる。
放熱部材４０に貼付部３１，スペーサ４５及び回路基板４３を装着して吸引口４１Ａから空気を真空吸引すると（図１６）、吸引路４７から空気が吸引され、回路基板４３が放熱部材４０側に引き付けられて回路基板４３及び放熱部材４０がスペーサ４５に密着する。

図１７は、実施形態２の回路構成体の一部を拡大した断面図であり、回路基板４３と放熱部材４０との間のうち、スペーサ４５及び貼付部３１が配されない位置には吸引路４７への空気の流入を防止するためのシール部材４４が回路基板４３と放熱部材４０との間に挟まれている。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３を図１８ないし図２０を参照しつつ説明する。実施形態３は、分割収容室２３，４２に代えて分割収容室５１を設けたものである。上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

放熱部材５０の上面５０Ａには、図１８，図１９に示すように、分割収容室５１が凹設されている。分割収容室５１は、貼付部５５とほぼ同じ大きさで貼付部５５が載置される座部５２と、座部５２の縁部に沿い枝状路２２と一体に連なる枝状路５３とを備える。
枝状路５３は、枝状路２２と同じ深さで形成されており、座部５２は、長方形状であって、枝状路２２，５３よりも底面が浅く形成されている。

分割収容室５１は、貼付部３１を内側に保持する保持部５４が座部５２の対角に位置する一対の角部側に形成されている。保持部５４は、枝状路５３が座部５２の一対の角部までは延びていないことにより、上面５０Ａと面一に形成されている。
貼付部５５は、上記実施形態の貼付部３１よりも上下方向の厚みが薄肉とされている。
放熱部材５０に貼付部５５，スペーサ４５及び回路基板４３を装着して吸引口４１Ａから空気を真空吸引すると（図１９）、回路基板４３が放熱部材５０側に引き付けられて回路基板４３及び放熱部材５０がスペーサ４５に密着する。

図２０は、実施形態３の回路構成体の一部を拡大した断面図であり、回路基板４３と放熱部材５０との間のうち、スペーサ４５及び貼付部５５が配されない位置には吸引路２１への空気の流入を防止するためのシール部材４４が回路基板４３と放熱部材４０との間に挟まれている。

＜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、スペーサ２７は、１個であったが、これに限られず、
２個以上のスペーサを重ねて吸引路の一部である枝状路２２，５３を覆うようにしてもよい。

（２）気体の吸引口１６,４１Ａを上記と異なる箇所に設けてもよい。例えば、放熱部材２０の上面における回路基板１５と重なる領域の外側に吸引口を設けてもよい。

（３）上記実施形態では、貼付部３１は接着性を有する熱伝導シートであったが、これに限られない。例えば、粘着剤を有する熱伝導シートとしたり、接着剤や粘着剤を回路基板１５と放熱部材２０の間に塗布して回路基板１５と放熱部材２０を貼り付けるようにしてもよい。また、接着剤は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、粘着剤を用いる場合についても、種々の粘着剤を用いることができる。例えば、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。

（４）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。

（５）上記実施形態では、回路基板１５と放熱部材２０を貼付部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とはスペーサ２７の挿通孔２７Ｂを通してネジでネジ留めされて固定する構成としたが、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。

（６）回路基板１５の導電路に連なる位置で回路基板１５を貫通するスルーホールを設ける場合には、スペーサがスルーホールを覆うことでスルーホール側を塞いで吸引路２１に空気が流入しないようにしてもよい。

１０： 回路構成体
１１，１２： 電子部品
１５，４３，４４： 回路基板
１６，４１Ａ： 吸引口
２０，４０，５０： 放熱部材
２１，４７： 吸引路
２２，４６，５３： 枝状路
２４，４２Ａ： ガイド部
２７，４５： スペーサ
２９： 収容室
３０： カバー部
３１，５５： 貼付部

Claims (4)

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前記気体の吸引路が形成されており、
   前記スペーサは、前記吸引路の所定の領域を覆うカバー部を有する回路構成体。
2. 前記回路基板には、前記気体を吸引する吸引口が前記吸引路に連なる位置に貫通形成されている請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記吸引路は、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室を有する請求項１又は請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記収容室は、前記貼付部を所定の位置に案内するガイド部を有する請求項３に記載の回路構成体。

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