JP6477567B2 - 回路構成体 - Google Patents

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Description

本明細書によって開示される技術は、回路構成体に関する。
従来、電子部品が実装される基板と、基板の下面に固定された導電部材とを備えた回路構成体として、特開２０１６−２５２２９号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。基板における電子部品が実装される箇所には、基板を厚み方向に貫く第一開口が形成されている。この第一開口には導電部材が上方に臨んでおり、第一開口を通じて、電子部品の第三種端子が導電部材にはんだ付けされている。また、基板には、導電部材に形成された突出部を上方に露出させる第二開口が形成されている。この第二開口を通じて、電子部品の第二種端子が突出部にはんだ付けされている。なお、電子部品の第一種端子は、基板の上面に形成されたランドにはんだ付けされている。
特開２０１６−２５２２９号公報
近年、電子部品の小型化が進んでおり、これに伴って電子部品の第三種端子と導電部材とのはんだ付け部の面積も小さくなっている。しかし、電子部品が小型化しても発熱量は従来と大きく変わらないため、はんだ付け部における単位面積あたりの発熱量が大きくなってきており、放熱性能のさらなる向上が不可欠となっている。
本明細書によって開示される回路構成体は、下面電極を有する電子部品と、第１回路と第２回路を有する回路基板と、前記電子部品の下面電極と前記第１回路との間に配される熱伝導性導電部材とを備えた回路構成体であって、前記熱伝導性導電部材は、前記電子部品の下面電極に導通可能に接続される電子部品接続部と、前記第１回路に導通可能に接続される第１回路接続部と、前記第２回路に導通可能に接続される第２回路接続部とを有する構成とした。
このような構成によると、電子部品の下面電極が熱伝導性導電部材を介して第１回路に導通可能に接続されるとともに、第２回路にも導通可能に接続される。電子部品で発生した熱は、熱伝導性導電部材を介して第１回路と第２回路の双方に放熱されることになるため、従来のように第１回路のみに放熱する場合に比べて放熱性能を向上させることができる。したがって、電子部品が小型化した場合でも放熱性能を確保することができる。
本明細書によって開示される回路構成体は、以下の構成としてもよい。
前記第１回路は、前記回路基板の一方の面に配され、前記第２回路は、前記回路基板の他方の面に配され、前記回路基板は、前記第１回路を前記他方の面側に露出させる第１開口を有しており、前記第１回路接続部は、前記第１開口の内部において前記第１回路に沿って延出する形態で設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、第１開口に露出した第１回路に熱伝導性導電部材の第１回路接続部を載置すればよいから、熱伝導性導電部材を回路基板に実装しやすくなる。
前記第２回路接続部は、前記回路基板の他方の面に沿って延出する形態で設けられており、前記第１回路接続部と前記第２回路接続部は、中間接続部を介して接続されている構成としてもよい。
このような構成によると、第２回路接続部を第２回路に載置すればよいから、熱伝導性導電部材を回路基板に実装しやすくなる。
前記中間接続部は、前記第１回路から前記第１開口の周縁部を通って前記第２回路に至るクランク状をなしている構成としてもよい。
このような構成によると、中間接続部を第１回路から第２回路に亘って載置すればよいから、熱伝導性導電部材を回路基板に実装しやすくなる。
前記回路基板は、前記第１回路を前記他方の面側に露出させる第２開口を有しており、前記電子部品は、前記第２開口に配置された中継端子を介して前記第１回路に接続された第１電極と、前記第２回路に接続される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極は、前記回路基板の板厚方向において同一高さに配されている構成としてもよい。
このような構成によると、第１電極が中継端子を介して第１回路に接続されるため、第１回路と第２回路の高さが異なる場合でも第１電極を第１回路の高さに合わせる加工を行う必要がなく、そのまま接続することができる。
本明細書によって開示される回路構成体によれば、電子部品が小型化した場合でも放熱性能を確保することができる。
実施形態１における回路構成体の平面図 回路構成体の側面図 図１におけるＡ−Ａ線断面図 図１におけるＢ−Ｂ線断面図 実施形態２における回路構成体の平面図 回路構成体の側面図 図５におけるＣ−Ｃ線断面図 従来の回路構成体の断面図
＜実施形態１＞
実施形態１を図１から図４の図面を参照しながら説明する。実施形態１の回路構成体１０は、電子部品３０と、電子部品３０が実装される回路基板４０と、回路基板４０が設置されるベース部材５０とを備えて構成されている。なお、特に明示した場合を除き、以下の説明における平面方向とは、回路基板４０の平面方向をいい、高さ方向（上下方向）とは平面方向に直交する方向（回路基板４０における電子部品３０が実装された面を上とする）をいうものとする。
図４に示すように、回路基板４０の他方の面（上面）４１には、第２回路（実施形態１では複数の箇所に設けられたランド４３を例示している）が形成され、回路基板４０の一方の面（下面）４２には、第１回路（実施形態１では導電部材４４を例示している）が形成されている。第１回路は電力用の回路であり、第２回路は制御用の回路である。
導電部材４４は、バスバー（バスバープレート）等とも称される板状部材である。導電部材４４は、プレス加工等によって所定の形状に形成されているものの、導電部材４４の具体的な構成については、説明と図示を省略する。導電部材４４は、例えば絶縁性の接着シートなどを介して回路基板４０の一方の面４２に固定されている。
図１から図３に示すように、電子部品３０は、素子が内蔵された本体部３４と、本体部３４の外面に露出して設けられた端子部とを有する。実施形態１では端子部として、第１電極３１と第２電極３２と下面電極３３とを例示しており、実施形態１における電子部品３０はトランジスタ（ＦＥＴ）である。第１電極３１はソース端子であり、第２電極３２はゲート端子であり、下面電極３３はドレイン端子である。第１電極３１は第１回路（導電部材４４）に接続され、第２電極３２は第２回路（ランド４３）に接続され、下面電極３３は第１回路（導電部材４４における第１電極３１とは異なる部位）に接続される。
第１電極３１と第２電極３２は、直方体形状の本体部３４の側面より側方に突出している。具体的には、両電極３１、３２は、平面方向に沿って突出した基端側部分と、基端側部分の先端から下方に向かうように屈曲した部分と、当該屈曲した部分の先端から平面方向に沿うように延びる先端部分３１Ａ、３２Ａとを有する。半田付けされる部分である先端部分３１Ａ、３２Ａの高さ（上下方向における位置）は同一とされている。実施形態１では、第１電極３１と第２電極３２は全く同じ形状に形成されている。
下面電極３３は、本体部３４の底（下面）に設けられた板状の部分であって、平面方向に沿う形状とされている。下面電極３３の下面と本体部３４の下面とは面一をなしている。下面電極３３の一部は本体部３４の下面に位置し、その他の部分は本体部３４の側面よりも側方に突出している。下面電極３３の下面全体が次述するヒートスプレッダ６０に半田付けされる部分となる。
回路基板４０における電子部品３０の本体部３４が実装される箇所には、第１開口４５が開設されている。第１開口４５は、一方の面４２に配された導電部材４４を他方の面４１側に露出させるように上下方向に貫通して設けられている。この第１開口４５に露出した導電部材４４の上面には、ヒートスプレッダ６０が半田付けによって接続されており、このヒートスプレッダ６０の上面に電子部品３０の本体部３４が半田付けによって接続されている。
ヒートスプレッダ６０は、図４に示すように、第１回路の導電部材４４に導通可能に接続される第１回路接続部６１と、第２回路の一対のランド４３にそれぞれ接続される一対の第２回路接続部６２と、第１回路接続部６１と一対の第２回路接続部６２をそれぞれ接続する一対の中間接続部６３とを有している。また、ヒートスプレッダ６０は、銅などの金属平板をプレス加工することで所定の形状に成形したものである。このため、電子部品３０の下面電極３３は、ヒートスプレッダ６０を介して第１回路の導電部材４４に導通可能に接続されている。
第１回路接続部６１は、第１開口４５の内部において導電部材４４に沿って延出する形態で設けられている。また、中間接続部６３は、第１回路の導電部材４４から第１開口４５の周縁部を通って第２回路のランド４３に至るクランク状をなしている。第１回路接続部６１の下面は導電部材４４の上面に接続されているのに対して、第１回路接続部６１の上面には電子部品３０の下面電極３３が接続されている。すなわち、実施形態１では第１回路の導電部材４４に接続される第１回路接続部６１と、電子部品３０の下面電極３３に接続される電子部品接続部とが上下方向に重なる配置で同じ箇所に設けられている。
第１回路接続部６１の下面と導電部材４４の上面とは半田付けによって導通可能に接続され、第１回路接続部６１の上面と電子部品３０の下面電極３３とは半田付けによって導通可能に接続され、第２回路接続部６２の下面と第２回路のランド４３の上面とは半田付けによって導通可能に接続されている。このような構成によると、電子部品３０の本体部３４で発生した熱が、下面電極３３と第１回路接続部６１とを経由して導電部材４４に伝わる第１の放熱経路に加えて、下面電極３３と第１回路接続部６１と第２回路接続部６２とを経由してランド４３に伝わる第２の放熱経路が可能となるため、放熱性能を向上させることができる。
図１および図４に示すように、ヒートスプレッダ６０の第１回路接続部６１は、第１開口４５にほぼ適合して嵌まる大きさとされている。このため、第１回路接続部６１を第１開口４５に載置するだけで、ヒートスプレッダ６０が正規の接続姿勢となるため、ヒートスプレッダ６０の回路基板４０への実装が容易になる。また、電子部品３０の本体部３４は、一対の中間接続部６３の間にほぼ適合して嵌まる大きさとされている。このため、本体部３４を一対の中間接続部６３の間に載置するだけで、電子部品３０が正規の接続姿勢となるため、電子部品３０のヒートスプレッダ６０への実装が容易になる。
図１に示すように、回路基板４０における電子部品３０の第１電極３１が実装される箇所には、第１開口４５よりも小さめの第２開口４６が開設されている。第２開口４６は第１開口４５に連なって設けられており、第１開口４５と第２開口４６は全体として１つの開口を構成している。第２開口４６は、第１開口４５と同様に、一方の面４２に配された導電部材４４を他方の面４１側に露出させるように上下方向に貫通して設けられている。
第２開口４６には、中継端子７０が配置されている。中継端子７０は、ヒートスプレッダ６０と同様に、銅などの金属平板をプレス加工することで所定の形状に成形したものである。このため、電子部品３０の第１電極３１は、中継端子７０を介して第１回路の導電部材４４に導通可能に接続されている。詳細に説明すると、第２開口４６に露出した導電部材４４の上面に中継端子７０が半田付けによって接続されており、この中継端子７０の上面に電子部品３０の第１電極３１が半田付けによって接続されている。これにより、第１回路の導電部材４４と第２回路のランド４３とが中継端子７０によって接続されている。
より詳細に説明すると、中継端子７０は、第２開口４６にほぼ適合して嵌まる嵌合凹部７１と、回路基板４０の他方の面４１に沿って配される一対の張出部７２とを備えて構成されている。このため、嵌合凹部７１を第２開口４６に嵌め込んで導電部材４４の上面に載置するだけで、中継端子７０を回路基板４０に対して正規の装着姿勢に位置決めすることができる。さらに、一対の張出部７２は、図示はしないものの、第２回路の一対のランド４３に載置される。これにより、中継端子７０の回路基板４０への実装が容易になる。
中継端子７０の嵌合凹部７１の板厚は、回路基板４０の板厚と同じとされている。このため、嵌合凹部７１の上面と第２回路のランド４３の上面とは同じ高さに揃っている。このようにすれば、第１電極３１の下面と第２電極３２の下面とは、必然的に、回路基板４０の板厚方向において同一高さに配される。つまり、中継端子７０がない従来の回路構成体では、図８に示すように、第１電極３１が導電部材４４に接触するように第２電極３２よりも相対的に下方に位置するように意図的に加工する必要があるところ、実施形態１においては、そのような加工を加えなくてもよい。
以上のように実施形態１では、電子部品３０の下面電極３３が熱伝導性導電部材（ヒートスプレッダ６０）を介して第１回路（導電部材４４）に導通可能に接続されるとともに、第２回路（一対のランド４３）にも導通可能に接続される。電子部品３０で発生した熱は、熱伝導性導電部材を介して第１回路と第２回路の双方に放熱されることになるため、従来のように第１回路のみに放熱する場合に比べて放熱性能を向上させることができる。したがって、電子部品３０が小型化した場合でも放熱性能を確保することができる。
第１回路は、回路基板４０の一方の面４２に配され、第２回路は、回路基板４０の他方の面４１に配され、回路基板４０は、第１回路を他方の面４１側に露出させる第１開口４５を有しており、第１回路接続部６１は、第１開口４５の内部において第１回路に沿って延出する形態で設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、第１開口４５に露出した第１回路に熱伝導性導電部材の第１回路接続部６１を載置すればよいから、熱伝導性導電部材を回路基板４０に実装しやすくなる。
第２回路接続部６２は、回路基板４０の他方の面４１に沿って延出する形態で設けられており、第１回路接続部６１と第２回路接続部６２は、中間接続部６３を介して接続されている構成としてもよい。
このような構成によると、第２回路接続部６２を第２回路に載置すればよいから、熱伝導性導電部材を回路基板４０に実装しやすくなる。
中間接続部６３は、第１回路から第１開口４５の周縁部を通って第２回路に至るクランク状をなしている構成としてもよい。
このような構成によると、中間接続部６３を第１回路から第２回路に亘って載置すればよいから、熱伝導性導電部材を回路基板４０に実装しやすくなる。
回路基板４０は、第１回路を他方の面４１側に露出させる第２開口４６を有しており、電子部品３０は、第２開口４６に配置された中継端子７０を介して第１回路に接続された第１電極３１と、第２回路に接続される第２電極３２とを有し、第１電極３１と第２電極３２は、回路基板４０の板厚方向において同一高さに配されている構成としてもよい。
このような構成によると、第１電極３１が中継端子７０を介して第１回路に接続されるため、第１回路と第２回路の高さが異なる場合でも第１電極３１を第１回路の高さに合わせる加工を行う必要がなく、そのまま接続することができる。また、電子部品３０で発生した熱は、中継端子７０を介して第１回路と第２回路の双方に放熱されるため、放熱性能をさらに向上させることができる。
＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図５から図７を参照しながら説明する。実施形態２の回路構成体２０は、実施形態１の回路構成体１０のヒートスプレッダ６０と中継端子７０の構成を一部変更したものであって、その他の構成は同じであるため、実施形態１と重複する構成、作用、および効果についてはその説明を省略する。また、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。
実施形態２のヒートスプレッダ８０は、第１回路の導電部材４４に接続される第１回路接続部８１と、第２回路のランド４３に接続される第２回路接続部８２と、第１回路接続部８１と第２回路接続部８２を接続する中間接続部８３とを備えて構成されている。つまり、実施形態１では第２回路接続部６２と中間接続部６３がそれぞれ２つずつ設けられているのに対して、実施形態２では第２回路接続部８２と中間接続部８３がそれぞれ１つずつ設けられている。
また、実施形態１では第２回路接続部６２が、第１電極３１および第２電極３２の延出方向と直交する方向に延出する形態とされているのに対して、実施形態２では第２回路接続部８２と中間接続部８３が、第１電極３１および第２電極３２の延出方向と同じ方向に延出する形態とされている。
以上のように実施形態２の構成によると、実施形態１ほどの放熱性能が要求されない場合に、ヒートスプレッダ８０と中継端子９０を小型化することができるという利点がある。また、回路基板４０の回路パターンの種類によってはランド４３の配置が異なる可能性があるものの、実施形態２のヒートスプレッダ８０と中継端子９０によると、回路パターンの種類にかかわらず、ランド４３の位置に合わせてヒートスプレッダ８０と中継端子９０を自由に配置することができるという利点がある。
実施形態２の中継端子９０は、第２開口４６にほぼ適合して嵌まる嵌合凹部９１と、回路基板４０の他方の面４１に沿って配される張出部９２とを備えて構成されている。このため、嵌合凹部９１を第２開口４６に嵌め込んで導電部材４４の上面に載置するだけで、中継端子９０を回路基板４０に対して正規の装着姿勢に位置決めすることができる。張出部９２は、図示はしないものの、第２回路のランド４３に半田付けによって接続されている。これにより、第１回路の導電部材４４と第２回路のランド４３とが中継端子９０によって接続されている。
＜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）実施形態１と２では電子部品３０が第１電極３１と第２電極３２と下面電極３３とを１つずつ有しているものとしているが、複数有するものとしてもよい。
（２）実施形態１と２では第１回路の導電部材４４に接続される第１回路接続部６１と電子部品３０の下面電極３３に接続される電子部品接続部とが同じ箇所となっているものの、第１回路接続部６１とは異なる箇所に電子部品接続部を設けてもよい。
（３）実施形態１では第２回路接続部６２が２つ設けられ、実施形態２では第２回路接続部８２が２つ設けられているものの、第２回路接続部の数や形状などは問わず、例えば第２回路接続部が３つ設けられているものとしてもよい。
（４）実施形態１と２では第１回路接続部６１、８１と第２回路接続部６２、８２が中間接続部６３、８３を介して接続されているものの、第１回路接続部６１、８１の端部と第２回路接続部６２、８２の端部とを重ね合わせるようにして第１回路接続部６１、８１と第２回路接続部６２、８２を直結してもよい。
（５）実施形態１と２では第１開口４５と第２開口４６が連なっているものを例示しているものの、第１開口と第２開口が分離して設けられているものとしてもよい。
（６）実施形態１と２ではヒートスプレッダ６０、８０の板厚が回路基板４０の板厚と同一のものを例示しているものの、必ずしも同一でなくてもよい。
（７）実施形態１と２では電子部品としてトランジスタ（ＦＥＴ）を例示しているものの、パッケージ部品などの電子部品に適用してもよい。
１０、２０…回路構成体
３０…電子部品
３１…第１電極
３２…第２電極
３３…下面電極
４０…回路基板
４１…他方の面
４２…一方の面
４３…ランド（第２回路）
４４…導電部材（第１回路）
４５…第１開口
４６…第２開口
６０、８０…ヒートスプレッダ（熱伝導性導電部材）
６１、８１…第１回路接続部（電子部品接続部）
６２、８２…第２回路接続部
６３、８３…中間接続部
７０、９０…中継端子

Claims (4)

  1. 下面電極を有する電子部品と、
    第１回路と第２回路を有する回路基板と、
    前記電子部品の下面電極と前記第１回路との間に配される熱伝導性導電部材とを備えた回路構成体であって、
    前記熱伝導性導電部材は、前記電子部品の下面電極に導通可能に接続される電子部品接続部と、前記第１回路に導通可能に接続される第１回路接続部と、前記第２回路に導通可能に接続される第２回路接続部とを有し、
    前記第２回路接続部は、前記回路基板の他方の面に沿って延出する形態で設けられており、前記第１回路接続部と前記第２回路接続部は、中間接続部を介して接続されている回路構成体。
  2. 前記第１回路は、前記回路基板の一方の面に配され、前記第２回路は、前記回路基板の他方の面に配され、前記回路基板は、前記第１回路を前記他方の面側に露出させる第１開口を有しており、
    前記第１回路接続部は、前記第１開口の内部において前記第１回路に沿って延出する形態で設けられている請求項１に記載の回路構成体。
  3. 前記中間接続部は、前記第１回路から前記第１開口の周縁部を通って前記第２回路に至るクランク状をなしている請求項２に記載の回路構成体。
  4. 前記回路基板は、前記第１回路を前記他方の面側に露出させる第２開口を有しており、
    前記電子部品は、前記第２開口に配置された中継端子を介して前記第１回路に接続された第１電極と、前記第２回路に接続される第２電極とを有し、
    前記第１電極と前記第２電極は、前記回路基板の板厚方向において同一高さに配されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体。
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