JP6168360B2 - 回路構成体及び回路構成体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路構成体及び回路構成体の製造方法に関する。

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、回路体を押し付ける力が不均一になると、接着剤の接着が不十分な箇所が生じ、回路体と放熱板との間が剥がれて放熱性が低下するおそれがある。ここで、回路体を押し付ける力を均一にするための治具を用いて回路体を放熱板に押し付けることが可能であるが、この場合、治具を用意する必要があるだけでなく、治具を使用した作業に手間がかかり、回路構成体の製造コストが高くなるという問題がある。

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、製造コストと抑えて回路基板と放熱部材とを貼り合わせることが可能な回路構成体を提供することを目的とする。

本発明の回路構成体は、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のうち所定の領域に配される粘着剤を含む粘着層と、前記回路基板と前記放熱部材との間のうち前記所定の領域以外の領域に配され、前記回路基板と前記放熱部材との貼り合わせ時の貼着力が前記粘着剤よりも低い接着剤を含む接着層と、を備える。
本発明の回路構成体の製造方法は、回路基板と当該回路基板に重ねられる放熱部材との少なくとも一方の所定の領域に粘着剤を配し、前記所定の領域以外の領域に前記回路基板と前記放熱部材との貼り合わせ時の貼着力が前記粘着剤よりも低い接着剤を配し、前記回路基板と前記放熱部材とを貼り合わせる。

回路基板と放熱部材との間を接着剤のみで貼り付ける場合には、一般に、回路基板と放熱部材との間を治具等を用いて加圧する必要があるため、製造コストが高くなるという問題がある。本構成によれば、回路基板と放熱部材との間のうち所定の領域については回路基板と放熱部材との貼り合わせ時の貼着力が高い粘着剤が配されるため、粘着剤の粘着力によって、回路基板と放熱部材とを接着剤で接着する際の加圧を低減でき、必ずしも治具を用いなくても回路基板と放熱部材とを貼り合わせることが可能となる。よって、製造コストと抑えて回路基板と放熱部材とを貼り合わせることができる。

本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
・前記接着剤は、熱伝導性の高い放熱接着剤である。
このようにすれば、回路基板の熱を放熱接着剤を介して放熱することができる。

・前記回路基板には、電子部品が実装されており、前記放熱接着剤は、前記電子部品が重なる領域に配されている。
このようにすれば、電子部品の熱を放熱接着剤を介して放熱することができる。

・前記粘着層は、粘着シートである。

・前記粘着シートは、シート状の基材の両面に粘着剤が塗布されたものである。

・前記粘着シートには、前記接着剤が収容される収容孔が貫通形成されている。
このようにすれば、接着剤が粘着シートの収容孔内に保持されるため、接着剤の漏れを抑制することができる。

・前記回路基板は、絶縁板に導電路が形成されてなる絶縁基板と、前記絶縁基板に重ねられる金属からなるバスバーとを有し、前記バスバーに前記接着剤が密着している。

本発明によれば、製造コストと抑えて回路基板と放熱部材とを貼り合わせることができる。

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 バスバーを示す平面図 粘着シートを示す平面図 バスバーに粘着シートが重ねられた状態を説明するための底面図 放熱部材の上に粘着シートが貼り付けられた状態を示す平面図 図６の状態から収容孔内に放熱接着剤を塗布した状態を示す図 図７のＢ−Ｂ断面図 実施形態２のバスバーに粘着剤及び接着剤が塗布された状態を示す底面図 実施形態３のバスバーに粘着剤が塗布された状態を示す底面図 放熱部材に接着剤が塗布された状態を示す平面図

＜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、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２３と、回路基板１５と放熱部材２３との間のうち所定の領域に配され、粘着剤を含む粘着シート２０（「粘着層」の一例）と、回路基板１５と放熱部材２３との間のうち粘着シート２０が配されない領域（所定の領域以外の領域）に配され、回路基板１５と放熱部材２３との貼り合わせ時の貼着力が粘着シート２０の粘着剤よりも低い接着剤２２Ａを含む接着層２２とを備えている。

電子部品１１は、例えば、リレー等のスイッチング素子からなり、箱形の本体１２と、複数のリード端子１３とを有する。本体１２は、直方体状であって、その底面側から各リード端子１３が突出している。複数のリード端子１３は、回路基板１５の導電路やバスバー１８に半田付けされている。

（回路基板１５）
回路基板１５は、１つの角部が切り欠かれた長方形状であって、絶縁基板１６とバスバー１８とを接着部材（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。絶縁基板１６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なる。この絶縁基板１６には、電子部品１１のリード端子１３をバスバー１８に半田付けするための通し孔１７が形成されている。なお、図１では、電子部品１１を図面上省略し、リード端子１３と絶縁基板１６の導電路との接続部分Ｓをハッチングで示している。バスバー１８は、銅や銅合金等の金属板材を導電路の形状に打ち抜いて形成され、図３に示すように、同一平面上に間隔を空けて配された複数の板状の分割部材１８Ａからなる。

（粘着シート２０）
粘着シート２０は、シート状の基材の両面に粘着剤が塗布されたものであり、図４に示すように、回路基板１５（回路基板１５と放熱部材２３が重なる領域）とほぼ同じ形状であって、絶縁性、粘着性（例えば、７．５Ｎ／ｃｍ）及び耐熱性（例えば、２５０℃）を有している。粘着シート２０の基材は、不織布が用いられている。粘着剤は、例えば、粘着性の高いアクリル樹脂が用いられる。粘着シート２０は、回路基板１５と放熱部材２３とを貼り合わせるための貼着力が、加熱硬化前の液状の接着剤２２Ａよりも強い。粘着シート２０には、接着剤２２Ａが収容される複数の収容孔２１が貫通形成されている。各収容孔２１は、分割部材１８Ａで塞がれる（各分割部材１８Ａの周縁の内側に配される）位置及び形状で形成されている（図５）。なお、回路基板１５と放熱部材２３とが重なる領域のうち、粘着シート２０における収容孔２１以外が配される領域が粘着シート２０が配される所定の領域となる。

（接着層２２）
接着層２２は、高い熱伝導性を有する放熱接着剤からなり、加熱前の接着剤２２Ａは液状で恒温槽内での加熱（例えば、１４０℃）により硬化する加熱硬化型のエポキシ接着剤が用いられている。接着剤２２Ａは、絶縁性を有するとともに、熱伝導率が高いものが用いられる。接着剤２２の熱伝導率は、例えば、3.2W/m・Kとすることができる。加熱前の液状の接着剤２２Ａの厚みは、粘着シート２０の厚みよりも厚いため（図８参照）、接着剤２２Ａが放熱部材２３の上面２４に塗布されると、その上端が粘着シート２０の上面よりも高い位置となる。そして、回路基板１５を粘着シート２０及び接着剤２２Ａの上に重ねて加圧すると接着剤２２Ａが押し潰されて接着剤２２Ａが収容孔２１の全体に充填され、接着剤２２Ａの厚みが粘着シート２０の厚みに等しくなる。接着剤２２の配置（収容孔２１の配置）は、電子部品１１の本体１２が接着剤２２の上方に（重なる領域を通るように）配されているため、電子部品１１の熱は、電子部品１１の下の接着剤２２を介して放熱部材２３に伝わり、放熱部材２３から外部に放熱される。

（放熱部材２３）
放熱部材２３はアルミニウム合金等の熱伝導性が高い金属材料からなり、図２に示すように、回路基板１５の全体を載置可能な回路基板１５よりもやや大きい大きさで、平坦な上面２４を有し、底面側に櫛刃状に並んで配された複数の放熱フィン２５を有している。

回路構成体１０の製造方法について説明する。
絶縁基板１６とバスバー１８とを接着部材で貼り合わせて回路基板１５を形成する。そして、リフロー半田付けにより電子部品１１等を回路基板１５に実装する。

次に、図６に示すように、粘着シート２０を放熱部材２３の上面２４の所定の領域を覆う位置に貼り付ける。次に、図７，図８に示すように、粘着シート２０の収容孔２１内の領域に液状の接着剤２２Ａを塗布する（各収容孔２１につき、１本又は２本塗布する）。次に、回路基板１５を粘着シート２０及び接着剤２２Ａの上に載置して、回路基板１５の上から加圧用の装置で加圧プレスする。これにより、接着剤２２Ａが収容孔２１内に充填されて接着剤２２Ａの厚みが粘着シート２０に等しくなり、回路基板１５と放熱部材２３が粘着シート２０で貼り付けられた状態となる。そして、全体を恒温槽で加熱し、接着剤２２Ａを硬化させることで回路構成体１０が形成される。この回路構成体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。
回路基板１５と放熱部材２３との間を接着剤２２のみで貼り付ける場合には、一般に、回路基板１５と放熱部材２３との間を治具等を用いて長時間加圧する必要があるため、製造コストが高くなるという問題がある。本実施形態によれば、回路基板１５と放熱部材２３との間のうち接着剤２２Ａが配されない所定の領域については回路基板１５と放熱部材２３との貼り合わせ時の貼着力が高い粘着シート２０が配されるため、粘着シート２０の粘着力によって、回路基板１５と放熱部材２３とを接着剤２２Ａで接着する際の加圧時間を低減することができ、必ずしも治具を用いなくても回路基板１５と放熱部材２３とを確実に貼り合わせることが可能となる。よって、製造コストと抑えて回路基板１５と放熱部材２３とを貼り合わせることができる。

また、接着剤２２は、熱伝導性の高い放熱接着剤である。
このようにすれば、回路基板１５の熱を放熱接着剤を介して放熱することができる。

さらに、回路基板１５には、電子部品１１が実装されており、接着剤２２（放熱接着剤）は、電子部品１１が重なる領域に配されている。
このようにすれば、電子部品１１の熱を放熱接着剤を介して放熱することができる。

また、粘着シート２０には、接着剤２２が収容される収容孔２１が貫通形成されている。
このようにすれば、接着剤２２が粘着シート２０の収容孔２１内に保持されるため、接着剤２２の外部への漏れを抑制することができる。

回路基板１５は、絶縁板に導電路が形成されてなる絶縁基板１６と、絶縁基板１６に重ねられる金属からなるバスバー１８とを有し、バスバー１８の分割部材１８Ａの周縁の内側に配された収容孔２１に収容された接着剤２２が分割部材１８Ａに密着している。
このようにすれば、収容孔２１内の接着剤２２の全体を隙間なく分割部材１８Ａに密着させることができるため、放熱性を向上させることができる。

また、回路基板１５を押し付ける治具を用いないことで、回路基板１５に治具を押し付けるための空間を確保しなくてもよくなるため、回路基板１５を小型化することができる。

＜実施形態２＞
実施形態２を図９を参照しつつ説明する。実施形態２は、粘着シート２０を用いず、図９に示すように、回路基板１５におけるバスバー１８の裏面に粘着剤２７と接着剤２８とを塗布する（放熱部材２３には粘着剤２７や接着剤２８は塗布しない）ようにして、粘着層及び接着層を形成するものである。他の構成は、実施形態１と同一であるため説明は省略する。

粘着剤２７は、例えば、エポキシ接着剤やシアノアクリレート系接着剤等からなる瞬間接着剤（短時間硬化接着材料）であって、接着剤２８よりも短時間で加熱硬化する。接着剤２８は、実施形態１と同じ高い熱伝導性を有する放熱接着剤からなる。したがって、接着剤２８は、回路基板１５と放熱部材２３との貼り合わせ時の貼着力が粘着剤２７よりも低い。

粘着剤２７は、バスバー１８の裏面の所定の領域（分割部材１８Ａの角部や周縁部よりの複数の領域）に円形状に塗布されている。粘着剤２７は、接着剤２８よりも若干厚く塗布される。接着剤２８は、実施形態１と同じ放熱接着剤からなり、粘着剤２７が塗布される所定の領域からわずかに隙間を空けた領域（所定の領域以外の領域）に塗布されている。バスバー１８に粘着剤２７及び接着剤２８を塗布した回路基板１５と、予め予熱した状態の放熱部材２３とを貼り合わせて回路構成体が形成される。

粘着剤２７と接着剤２８を共に放熱部材２３に塗布する場合には、放熱部材２３の熱容量が大きいため昇温時間がかかるが、実施形態２によれば、放熱部材２３が予め予熱されているため、接着剤２８の硬化のための加熱時間を短くすることができる。

＜実施形態３＞
実施形態３を図１０，図１１を参照しつつ説明する。実施形態３は、回路基板１５におけるバスバー１８の裏面（底面）に粘着剤２７が塗布されて粘着層が形成され（図１０）、放熱部材２３の上面に接着剤２９が塗布されて接着層が形成されるものである（図１１）。他の構成は、上記実施形態と同一であるため説明は省略する。

粘着剤２７は、バスバー１８（分割部材１８Ａ）における実施形態２と同じ位置に塗布される。接着剤２９は、放熱部材２３の上面２４のバスバー１８が重なる領域のうち、バスバー１８に塗布された粘着剤２７が収容される位置を除いた位置に塗布される。放熱部材２３は、接着剤２９が硬化しない程度に予め予熱される。バスバー１８に粘着剤２７が塗布された回路基板１５と接着剤２９を塗布して予熱された放熱部材２３とを貼り合わせて回路構成体が形成される。

粘着剤２７と接着剤２８を共に放熱部材２３に塗布する場合には、放熱部材２３の熱容量が大きいため昇温に時間がかかるが、実施形態２によれば、接着剤２８の硬化が進展しない温度（例えば１００℃）まで放熱部材２３を予熱しておくことができるため、接着剤２８の硬化のための加熱時間を短くすることができる。

＜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）接着剤は上記実施形態の接着剤２２，２８，２９に限られず、種々の接着剤を用いることができる。例えば、熱硬化性に限られず、熱可塑性の接着剤を用いることが可能である。

（２）粘着シート２０は、種々の粘着シートを用いることができる。例えば、粘着シートとして、粘着テープ（両面テープ）を用いてもよい。
（３）電子部品１１としては、のリレー（メカニカルリレーやＦＥＴ等）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。

（４） 回路基板１５と放熱部材２３とが重なる領域の全体に粘着シート２０又は接着剤２２が配されていたが、回路基板１５と放熱部材２３との間の領域に粘着シート２０や接着剤２２が配されない領域を設けるようにしてもよい。
（５）粘着シート２０（又は粘着剤２７）と接着剤２２（又は接着剤２８，２９）による貼り付けに加えて、回路基板１５と放熱部材２３とをネジ留めして固定するようにしてもよい。

１０： 回路構成体
１１： 電子部品
１５： 回路基板
１６： 絶縁基板
１８： バスバー
２０： 粘着シート
２１： 収容孔
２２（２２Ａ），２８，２９： 接着剤
２３： 放熱部材
２７：粘着剤

Claims (8)

1. 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のうち所定の領域に配される粘着剤を含む粘着層と、
   前記回路基板と前記放熱部材との間のうち前記所定の領域以外の領域に配され、
   前記回路基板と前記放熱部材との貼り合わせ時の貼着力が前記粘着剤よりも低い接着剤を含む接着層と、を備える回路構成体。
2. 前記接着剤は、熱伝導性の高い放熱接着剤である請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記回路基板には、電子部品が実装されており、
   前記放熱接着剤は、前記電子部品が重なる領域に配されている請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記粘着層は、粘着シートである請求項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. 前記粘着シートは、シート状の基材の両面に粘着剤が塗布されたものである請求項４に記載の回路構成体。
6. 前記粘着シートには、前記接着剤が収容される収容孔が貫通形成されている請求項４又は請求項５に記載の回路構成体。
7. 前記回路基板は、絶縁板に導電路が形成されてなる絶縁基板と、前記絶縁基板に重ねられる金属からなるバスバーとを有し、前記バスバーに前記接着剤が密着している請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の回路構成体。
8. 回路基板と当該回路基板に重ねられる放熱部材との少なくとも一方の所定の領域に粘着剤を配し、前記所定の領域以外の領域に前記回路基板と前記放熱部材との貼り合わせ時の貼着力が前記粘着剤よりも低い接着剤を配し、前記回路基板と前記放熱部材とを貼り合わせる回路構成体の製造方法。

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