JP7181015B2 - 回路組立体及び実装ユニット - Google Patents

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Description

本開示は、回路組立体及び、その回路組立体に実装される電子部品と回路組立体とを含む実装ユニットを提供する。
インバータ回路や、コンバータ回路など、大電流を制御する回路組立体が利用されている。このような回路組立体は、パワー半導体をはじめとする熱を発する電子部品を有しているので、電子部品の放熱や冷却性能という課題を有する。従来の回路組立体では、例えば、アルミニウムなど熱伝導率の高い材料で形成された金属板上に絶縁膜が形成され、その絶縁膜上に銅箔などで回路パターンが形成され、回路パターンに電子部品が実装される。また、回路組立体の他の例として、特許文献1に示されるように、大電流が流れるバスバーの上側に電子部品が直接実装されるものもある。この回路組立体では、バスバーの下側にバスバーを保持する絶縁材料(樹脂)が位置し、この絶縁材料を挟んでバスバーの反対側に放熱器が固定されている。
特開平09-321395号公報
上述した従来の回路組立体はいずれも電子部品の放熱・冷却性能に改善の余地がある。例えば、銅箔で形成される回路パターン上に電子部品を配置する構造では、銅箔が薄いので、銅箔を介して熱が伝わりにくいという問題がある。また、バスバーを保持する樹脂がバスバーと放熱器との間に形成されている構造では、その樹脂が伝熱の障害となる。
本開示で提案する回路組立体及び部品実装ユニットの目的の一つは、電子部品の放熱・冷却性能を向上することにある。
本開示で提案する回路組立体の一例は、樹脂によって形成されている保持部材と、第1の方向に向いている第1の面と、前記第1の方向とは反対方向に向いている第2の面とを有し、前記保持部材と一体成形されるバスバーとを有している。前記第1の面は、前記保持部材から前記第1の方向に露出している領域である露出領域を有している。
本開示で提案する実装ユニットの一例は、前記回路組立体と前記バスバーの前記第2の面に実装される電子部品とを有している。
実装ユニットの上面を左上方向から見た斜視図である。 放熱シートを省いた実装ユニットの下面を右上方向から見た斜視図である。 図1の電子部品と放熱シートを分離した実装ユニットの上面を左上方向から見た分解斜視図である。 回路組立体のバスバー及び信号端子の上面を左上方向から見た斜視図である。 回路組立体の保持部材の上面を左上方向から見た斜視図である。 実装ユニットの平面図である。 図6のVII-VII線で示される部分の断面図である。 図6のVIII-VIII線で示される部分の断面図である。 回路組立体と実装ユニットの他の例を示す斜視図である。 回路組立体と実装ユニットの他の例を示す分解斜視図である。 信号端子と接続回路(導体パターン)との接続構造の変形例を示す斜視図である。 図11Aに示す構造の断面図である。
以下では、本開示で提案する回路組立体及び実装ユニットの一例として、回路組立体10及び実装ユニット100について説明する。図3に示すように、回路組立体10は、電力回路としてのバスバー(BusBar)20A、20Bを備えている。実装ユニット100は、回路組立体10、回路組立体10に実装される電子部品30A、30B、及び放熱シート3を備える。なお、実装ユニット100は、例えば、電気接続箱や、他の電力回路、信号回路、電線等の外部の部品・装置に接続される。実装ユニット100は、このような外部の部品・装置に接続されるものに限られるものではない。
以下では、図1等に示すY1方向及びY2方向をそれぞれ前方及び後方と称し、Z1方向及びZ2方向をそれぞれ上方及び下方と称し、X1方向及びX2方向をそれぞれ右方及び左方と称する。これらの方向は、回路組立体10及び実装ユニット100の各部の構成及び動作を説明するために使用され、絶対的なものではなく、各部の相対的な位置関係を示すものである。したがって、これらの方向は、回路組立体10及び実装ユニット100が図に示される姿勢である場合に適切であるが、回路組立体及び実装ユニットの姿勢が変化した場合には、その姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。
図1から8に示されるように、回路組立体10は、電力回路のための複数のバスバー20A、20Bと、複数のバスバー20A、20Bを保持する絶縁体としての保持部材11とを備える。また、実装ユニット100は、回路組立体10、回路組立体10の複数のバスバー20A、20Bと電気的に接続されるように配置された電子部品30A、30B、及び回路組立体10に貼付され電子部品の熱を放出するための放熱シート3を備える。なお、電子部品30A、30Bは、パワー半導体と称される発熱素子であり、例えば、LED(Light Emitting Diode)やトランジスタ(例えば、FET:Field Effect Transistor、MOS-FET等)、抵抗器等の素子を含むが、他の装置から電力供給することによって熱を発する電子部品であれば、いかなるものであってもよい。
[回路組立体の概要]
図3から図5に示されるように、回路組立体10は、平板状の保持部材11と、2つのバスバー20A、20Bを備える。保持部材11とバスバー20A、20Bは、例えば、射出成形や、インサート成形、一体成形等と称される成形方法によって一体的に成形される。すなわち、金型によって形成されるキャビティー内にバスバー20A、20Bが配置されている状態で、保持部材11の材料となる軟化した樹脂がキャビティー内に充填される。そして、樹脂が固まると、バスバー20A、20Bが樹脂(保持部材11)で保持される。したがって、バスバー20A、20Bの一部は保持部材11に埋まっている状態で、保持部材11に固定されている。保持部材11とバスバー20A、20Bの形成方法は、ここで説明する例に限られない。
[バスバー]
各バスバー20A、20Bは、金属板(例えば、アルミニウム板や銅板)から打ち抜き加工によって形成された部材である。2つのバスバー20A、20Bは、互いに絶縁され且つそれらのー部が露出している状態で、絶縁材料である樹脂によって一体成形された保持部材11に保持される。回路組立体10の例では、2つのバスバー20A、20Bは水平方向(具体的には、前後方向)において離れている(図4参照)。そのため、2つのバスバー20A、20Bの間に保持部材11の一部が入り込み、2つのバスバー20A、20Bは互いに絶縁されている。2つのバスバー20A、20Bの位置関係は、回路組立体10の例に限られない。また、1つの保持部材11が保持するバスバーの数は、2つより多くてもよい。なお、保持部材11に使用される絶縁材料は、液晶ポリマや、ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)樹脂、ナイロン(Nylon)樹脂等が望ましいが、電子部品の熱によって、溶融や軟化しない絶縁材料であれば、いかなるものであってもよい。
[露出領域]
各バスバー20A、20Bは、上下方向において互いに反対方向に向いている第1の面としての下面20aと第2の面としての上面20bとを有している。電子部品30A、30Bは上面20bに実装される。図2及び図8に示すように、バスバー20A、20Bは、それらの下面20aに、保持部材11から下方に露出している領域Ra1、Rb1を有している。以下において、領域Ra1、Rb1を「露出領域」と称する。電子部品30A、30Bが回路組立体10に実装されたとき、露出領域Ra1、Rb1は電子部品30A、30Bの熱を放出するための「放熱部」として機能する。バスバー20A、20Bは、それらの下面20aに、保持部材11によって覆われている第1被覆領域としての領域Ra2、Rb2を有している。以下において、領域Ra2、Rb2を「下被覆領域」と称する。保持部材11は、下被覆領域Ra2、Rb2の下方に、これらを覆っている第1被覆部としての下被覆部11a、11bを有している。
このように、バスバー20A、20Bの下面20aが保持部材11から露出している露出領域Ra1、Rb1を有しているので、電子部品30A、30Bの放熱性能を向上できる。実装ユニット100の例では、回路組立体10の下側に放熱シート3が配置され、バスバー20A、20Bは、露出領域Ra1、Rb1では、保持部材11の絶縁材料である樹脂を介することなく、放熱シート3に接している。このことによって、電子部品30A、30Bから放熱シート3までスムーズに熱が伝わり、電子部品30A、30Bの放熱性能を向上できる。また、バスバー20A、20Bが小さくても十分な放熱性能が得られるので、実装ユニット100の小型化を図ることが可能となる。なお、実装ユニット100は、放熱シート3の下側に配置され且つ放熱シート3に接している放熱器(ヒートシンクやヒートパイプ)を有してもよい。この場合、バスバー20A、20Bから放熱器までスムーズに熱が伝わることとなる。
露出領域Ra1、Rb1のサイズはそれぞれ下被覆領域Ra2、Rb2のサイズよりも大きい。このことによって、放熱シート3とバスバー20A、20Bとの接触面積を十分に確保でき、電子部品30A、30Bの放熱性能を向上できる。図8に示すように、回路組立体10の例では、前後方向での露出領域Ra1の幅は、前後方向での下被覆領域Ra2の幅よりも大きい。また、左右方向での露出領域Ra1の幅W3(図2参照)は、左右方向での下被覆領域Ra2の幅W4(図2参照)よりも大きい。同様に、前後方向での露出領域Rb1の幅は、前後方向での下被覆領域Rb2の幅よりも大きい。また、左右方向での露出領域Rb1の幅は、左右方向での下被覆領域Rb2の幅よりも大きい。すなわち、それぞれの露出領域Ra1、Rb1の面積はそれぞれ下被覆領域Ra2、Rb2の面積よりも大きい。
図4に示すように、各バスバー20A、20Bの前後方向の途中に段差23が形成されており、各バスバー20A、20Bは、段差23を挟んで互いに反対側に位置する、板状の外部接続部22と、板状の部品搭載部21とを有している。部品搭載部21は外部接続部22に比して低い位置にある。回路組立体10の例においては、左右方向における外部接続部22の幅は、左右方向における部品搭載部21の幅よりも小さい。そして、バスバー20Aの外部接続部22は部品搭載部21から前方に伸び、バスバー20Bの外部接続部22は部品搭載部21から後方に伸びている。つまり、バスバー20A、20Bは略T字形状である。バスバー20Aの部品搭載部21は、一方の電子部品30Aの後述する電力端子31が接続される矩形部分21Aと、他方の電子部品30Bの後述する電力端子31が接続される矩形部分21Bとを有している。ここで説明する例では、バスバー20Bの部品搭載部21の前後方向での幅は、バスバー20Aの部品搭載部21の前後方向での幅よりも大きい。そして、バスバー20Bの部品搭載部21の上側に、電子部品30A、30Bの本体34が位置する(図7参照)。外部接続部22の基部22a(段差23に近い部分、図8参照)は保持部材11によって保持されている。バスバー20Aの外部接続部22は保持部材11から前方に突出し、バスバー20Bの外部接続部22は保持部材11から後方に突出している。実装ユニット100の使用時、外部接続部22に、電気接続箱や、他の電力回路、信号回路、電線などの外部の部品・装置が接続される。なお、バスバー20A、20Bの形状は、回路組立体10の例に限られない。
図8に示すように、上述した露出領域Ra1、Rb1は部品搭載部21に形成され、下被覆領域Ra2、Rb2は外部接続部22の基部22aに形成されている。そのため、露出領域Ra1、Rb1は、下被覆領域Ra2、Rb2よりも下方に位置している。この構造によると、回路組立体10の下面の凹凸を低減できる。すなわち、露出領域Ra1、Rb1における下面20aと、保持部材11の下被覆部11a、11bの下面との段差を低減でき、回路組立体の低背化ができる。
回路組立体10の例では、露出領域Ra1、Rb1における下面20aは、下被覆部11a、11bの下面と実質的に同じ高さに位置している。すなわち、露出領域Ra1、Rb1における下面20aと下被覆部11a、11bの下面は、同一平面を形成している。このため、露出領域Ra1、Rb1における下面20aと、放熱シート3との間に隙間が生じることを抑えることができる。回路組立体10の例とは異なり、露出領域Ra1、Rb1における下面20aは、下被覆部11a、11bの下面よりも低くてもよい。この場合でも、露出領域Ra1、Rb1における下面20aと放熱シート3との間に隙間が形成されることを、抑えることができる。
[部品接続領域]
図3及び図8に示すように、バスバー20A、20Bの上面20bは、部品搭載部21に、保持部材11から上方に露出している領域Ra3、Rb3を有している(以下において、領域Ra3、Rb3を「部品接続領域」と称する。)。電子部品30Aは部品接続領域Ra3、Rb3に接触し、電子部品30Bも部品接続領域Ra3、Rb3に接触する。詳細には、バスバー20Aの上面20bには2つの部品接続領域Ra3が規定され、電子部品30Aの端子31は、例えばはんだによって、一方の部品接続領域Ra3に取り付けられ、電子部品30Bの端子31は、例えばはんだによって、他方の部品接続領域Ra3に取り付けられる。バスバー20Bの上面20bには2つの部品接続領域Rb3が規定され、電子部品30Aの端子33は、例えばはんだによって、一方の部品接続領域Rb3に取り付けられ、電子部品30Bの端子33は、例えばはんだによって、他方の部品接続領域Rb3に取り付けられる。端子31、33は、例えば、実装ユニット100を利用して制御する電力が流れる電力端子である。また、本明細書において、部品接続領域Ra3、Rb3とは保持部材11から上方に露出している領域を意味し、必ずしも部品は取り付けられていなくてもよい。電子部品が取り付けられていない部品接続領域は、放熱に利用できる。
バスバー20A、20Bの上面20bは、図8に示すように、保持部材11によって覆われている第2被覆領域としての領域Ra4、Rb4を有している(以下において、領域Ra4、Rb4を「上被覆領域」と称する。)。保持部材11は、上被覆領域Ra4、Rb4をそれぞれ覆っている第2被覆部としての上被覆部11c、11dを有している。
図8に示すように、バスバー20Aについて、電力端子31が取り付けられる部品接続領域Ra3は、バスバー20Aの露出領域Ra1の反対側に位置している。すなわち、回路組立体10の平面視(上下方向)において、部品接続領域Ra3は露出領域Ra1と重なる。この構造によると、電子部品30A、30Bから放熱シート3に至る伝熱経路が短くなるので、部品接続領域Ra3に実装された電子部品30A、30Bの熱を、露出領域Ra3を介して放熱シート3に効率的に伝えることができる。回路組立体10の例では、部品接続領域Ra3の全体が、平面視において、露出領域Ra1の一部と重なる。
バスバー20Bの露出領域Rb1と部品接続領域Rb3の位置関係も、バスバー20Aと同様である。すなわち、電力端子33が取り付けられる部品接続領域Rb3は、図8に示すように、露出領域Rb1の反対側に位置している。詳細には、部品接続領域Rb3の全体が、平面視において、露出領域Rb1の一部と重なる。
なお、部品接続領域Ra3、Rb3と露出領域Ra1、Rb1との位置関係は、回路組立体10の例に限られない。例えば、部品接続領域Ra3、Rb3の一部だけが、平面視において露出領域Ra1、Rb1と重なってもよい。
図3及び図6に示すように、電子部品30A、30Bのそれぞれは、電力端子31、33と、本体34とを有している。電子部品30A、30Bのそれぞれは、さらに信号端子32を有してもよい。本体34は略直方体であり、例えば、半導体や半導体を収容するモールド樹脂などで構成されている。電力及び信号端子31、32と電力端子33は本体34を挟んで互いに反対側に位置している。図に示す例では、電力及び信号端子31、32は本体34の上部から伸びている。電力端子33は本体34の底部に位置している。すなわち、電力端子33は平面視において本体34と重なるように配置されている。そして、電力端子33は部品接続領域Rb3に取り付けられている(図8参照)。また、左右方向での電力端子33の幅は左右方向での電力端子31の幅よりも大きい。
電子部品30A、30Bの電力端子33が取り付けられている部品接続領域Rb3は、平面視において、電子部品30A、30Bの本体34の少なくとも一部と重なるように形成されている。本体34の下面の一部又は全体は、部品接続領域Rb3に接していてもよいし、接していなくてもよい。部品接続領域Rb3は本体34よりも大きなサイズを有し、本体34の大部分は、部品接続領域Rb3の内側に位置している。部品接続領域Rb3、電力端子33、及び本体34のこのような位置関係により、電力端子33や本体34の熱が電力端子33を介して部品接続領域Rb3に伝わりやすくなる。
なお、バスバー20Bの露出領域Rb1のサイズはバスバー20Bの部品接続領域Rb3のサイズよりも大きい。具体的には、前後方向における露出領域Rb1の幅が前後方向における部品接続領域Rb3の幅よりも大きい。このことによって、電子部品30A、30Bの熱を効率的に放出できる。同様に、バスバー20Aの露出領域Ra1のサイズはバスバー20Aの部品接続領域Rb3のサイズよりも大きい。
[保持部材の被覆部]
上述したように、保持部材11は、バスバー20A、20Bの下被覆領域Ra2、Rb2を覆う下被覆部11a、11bと、バスバー20A、20Bの上被覆領域Ra4、Rb4を覆う上被覆部11c、11dと、を有している。
図8に示すように、下被覆部11aと上被覆部11cは、上下方向においてバスバー20Aを挟んでいる。回路組立体10の例では、下被覆部11aと上被覆部11cはバスバー20Aの外部接続部22の基部22aを上下方向において挟んでいる。そのため、バスバー20Aの上面20b及び下面20aと、保持部材11の上被覆部11c及び下被覆部11aは、上側から下側に向かって、上被覆部11c、上面20b、下面20a、及び下被覆部11aの順で並んでいる。下被覆部11aと上被覆部11cは互いに繋がっている。すなわち、下被覆部11aと上被覆部11cは、外部接続部22の基部22aの右側に位置する部分と、外部接続部22の基部22aの左側に位置する部分とを介して繋がっている。保持部材11は、後述する領域E(図1参照)を取り囲む外周部11Rを有している。外部接続部22の基部22aの右側に位置する部分と、外部接続部22の基部22aの左側に位置する部分とは、この外周部11Rの一部であり、外部接続部22の基部22aを被覆部11a、11cとともに取り囲んでいる部分である。
回路組立体10の例では、下被覆部11bと上被覆部11dはバスバー20Bの外部接続部22の基部22aを挟んでいる。そのため、バスバー20Aの上面20b及び下面20aと、保持部材11の上被覆部11d及び下被覆部11bは、上側から下側に向かって、上被覆部11d、上面20b、下面20a、及び下被覆部11bの順で並んでいる。下被覆部11bと上被覆部11dは互いに繋がっている。すなわち、下被覆部11bと上被覆部11dは、外部接続部22の右側に位置する部分と、外部接続部22の左側に位置する部分とを介して繋がっている。ここで、バスバー20Bの外部接続部22の基部22aの右側に位置する部分と、外部接続部22の基部22aの左側に位置する部分は、保持部材11の外周部11Rの一部であり、外部接続部22の基部22aを被覆部11b、11dとともに取り囲んでいる部分である。
各バスバー20A、20Bの部品搭載部21の外縁はその全体に亘って保持部材11に接続している。詳細には、バスバー20Aの部品搭載部21の右縁21f、左縁21g、前縁21h、及び後縁21iは保持部材11に接続している。また、バスバー20Bの部品搭載部21の右縁21j、左縁21k、前縁21m、及び後縁21nも保持部材11に接続している。したがって、各バスバー20A,20Bの外部接続部22の基部22aと部品搭載部21の縁は、保持部材11によって取り囲まれている。この構造によって、保持部材11によるバスバー20A、20Bの保持強度を増すことができる。
各バスバー20A、20Bの外部接続部22は、下被覆部11a、11bと上被覆部11c、11dとの間から水平方向(前方又は後方)に伸びており、その大部分は保持部材11の外縁の外側に位置している(図1参照)。すなわち、バスバー20Aの外部接続部22は、保持部材11の側面11fに形成されている保持孔H1(図5参照)から前方に延びている。同様に、バスバー20Bの外部接続部22は、保持部材11の側面11fと反対側に形成された他方の側面に形成されている保持孔(図示せず)から後方に延びている。
なお、保持部材11がバスバー20A、20Bを保持するための構造は、ここで説明する例に限られない。例えば、バスバー20A、20Bの部品搭載部21の縁が保持部材11に引っかかるように形成されてもよい。例えば、バスバー20A、20Bの部品搭載部21の縁は部分的に面取りされてもよい。この場合、保持部材11が、その面取りにより形成された斜面に引っかかり、保持部材11による保持強度を向上できる。また、バスバー20A、20Bの端面(バスバー20A、20Bの厚さを規定する面)が粗面化されてもよい。この場合も、保持部材11が粗面化された面に引っかかることとなり、保持部材11による保持強度を向上できる。
[保持部材の外周部]
回路組立体10は、図2及び図3に示すように、電子部品30A、30Bが配置される領域Eを有している。上述したバスバー20A、20Bの部品接続領域Ra3、Rb3は、この領域Eに含まれる。保持部材11は、領域Eを取り囲む外周部11Rを有している。外周部11Rの厚さT1(図7参照)は、領域Eでの回路組立体10の厚さT2(図7参照)よりも大きい。言い換えれば、厚さT1は、領域Eでの保持部材11の厚さT2及びバスバー20A、20Bの厚さよりも大きい。この外周部11Rの存在によって、保持部材11の剛性を向上できる。回路組立体10の例では、外周部11Rは、領域Eの全周を取り囲んでいる。大きな厚さT1を有する外周部11Rは、領域Eの外周の一部にだけ設けられてもよい。
電子部品30A、30Bは、部品接続領域Rb3での上面20bに近接して配置されている。回路組立体10の例では、図8に示すように、電子部品30A、30Bの本体34の下面34aは外周部11Rの上面11eよりも低い。電子部品30A、30Bの配置は、回路組立体10の例に限られない。
なお、電子部品30A、30Bの電力端子31は部品接続領域Ra3にはんだで取り付けられ、電力端子33は部品接続領域Rb3にはんだで取り付けられる。保持部材11の外周部11Rの上面11eの高さは、部品接続領域Ra3、Rb3よりも高いので、電子部品30A、30Bをはんだ付けする工程では、マスクや印刷ではなく、例えばディスペンサーを利用して、部品接続領域Ra3、Rb3にはんだを置くのがよい。
[バスバーと保持部材のまとめ]
このように、各バスバー20A、20Bは、保持部材11から露出している複数の部分として、外部接続部22、部品接続領域Ra3、Rb3及び露出領域Ra1、Rb1を有している。
各バスバー20A、20Bの外部接続部22は、保持部材11の側面11fから露出し、保持部材11の平面方向(前後方向)へ突出する平板状の形状を備え、他の回路など外部の部品・装置と電気的に接続される。
2つのバスバー20A、20Bの内、一方のバスバー20Aの部品接続領域Ra3は、保持部材11で覆われておらず、回路組立体10の上面(電子部品30A、30Bを実装する面)で露出し、電子部品30Aの電力端子31に電気的に接続する。他方のバスバー20Bの部品接続領域Rb3は、保持部材11で覆われておらず、回路組立体10の上面(電子部品30A、30Bを実装する面)で露出し、電子部品30A、30Bの電力端子33と電気的に接続し、且つ、電子部品30A、30Bの本体34と熱的に接続する。各バスバー20A、20Bの露出領域Ra1、Rb1は、保持部材11で覆われておらず、回路組立体10の下面(上面の反対側の面)で露出している。そして、回路組立体10の一例では、露出領域Ra1、Rb1は、回路組立体10の下面のほぼ全面にわたって貼付される放熱シート3と熱的に接続する。なお、露出領域Ra1、Rb1における下面20aと保持部材11の下面は、保持部材11の側面視において(図6において矢印V1方向に見たときに)、略同一平面に位置することが望ましい。そうすることによって、図7や8に示されるように、放熱シート3と、バスバー20A、20Bの下面20aとの間に空隙を生じさせることなく、放熱シート3を回路組立体10の下面に貼付することができる。
また、各バスバー20A、20Bの露出領域Ra1、Rb1の少なくとも一部が、部品接続領域Ra3、Rb3の裏面にあることが望ましい。すなわち、バスバー20A、20Bの上面20bの部品接続領域Ra3、Rb3は電子部品が接続される部分であり、その部分の裏面の位置に、露出領域Ra1、Rb1の少なくとも一部が規定されることが望ましい。そうすることによって、電子部品30A、30Bの熱を効率よく露出領域Ra1、Rb1へ伝えることができる。
[信号回路]
また、電子部品30A、30Bの種類によっては、電力端子31、33と共に、信号端子32を備える場合もある。その為、図に示す例では、回路組立体10は、バスバー20A、20Bに加え、さらに信号回路C1(図1参照)を備える。
信号回路C1は、外部の部品・装置と電気的に接続する信号端子40と、電子部品30A、30Bの信号端子32と電気的に接続する接続回路(導体パターン)45とを備える。
[信号端子]
信号端子40は、例えば、金属板から打ち抜き加工によって形成された部材である。信号端子40は、バスバー20A、20Bと同様に、信号端子40の一部を露出させた状態で、絶縁材料によって一体成形された保持部材11に保持される。すなわち、バスバー20A、20Bと信号端子40とが金型のキャビティー内に配置されている状態で、保持部材11の材料となる軟化した樹脂がキャビティー内に充填される。そして、樹脂が固まると、バスバー20A、20Bと信号端子40が樹脂(保持部材11)で保持される。したがって、信号端子40の一部は保持部材11に埋まっている状態で、保持部材11に固定されている。
図7に示すように、信号端子40は、保持部材11によって保持される部分(保持部材11に埋まっている部分)41を有する。以下では、この部分41を「被保持部」と称する。また、信号端子40は、被保持部41から伸びていて保持部材11の外部に位置する外部接続部42を有している。回路組立体10の例では、被保持部41は水平方向(回路組立体10に沿った方向)に延びている。一方、外部接続部42は保持部材11の側面11fから突出し、上方に延びている。すなわち、信号端子40は略L字形状を有する。実装ユニット100の使用時、回路組立体10は、回路組立体10の上方に配置される別の装置と合体する。その際、信号端子40の外部接続部42は、その装置が有している端子と電気的に接続する。
信号端子40は、回路組立体10の縁に位置している。回路組立体10の例では、上述したように、信号端子40は、保持部材11の側面11fから突出ている。信号端子40のこのような配置によると、信号端子40とバスバー20A、20Bとが平面視において重なることを抑えることができるので、信号端子40と、バスバー20A、20Bのインサート成形が容易となる。
信号端子40の形状・配置は、ここで説明する例に限られない。例えば、回路組立体10に設けられる信号端子40の数は2以上であってもよい。この場合、複数の信号端子40は互いに近接して配置されるのが、望ましい。そうすることによって、回路組立体10の上方に配置される装置と回路組立体10との合体作業を容易化できる。この場合、複数の信号端子40は、回路組立体10の縁に沿って並んでいることが望ましい。さらに他の例では、信号端子40は、保持部材11の上面11eから上方に突出してもよい。
[接続回路(導体パターン)]
接続回路45は、例えば以下の方法により形成される。保持部材11の上面11eに、導電性のインク(例えば、銀インク)が、印刷法またはディスペンス法によって配置される。その際、インクは、保持部材11から露出した金属板(後述する孔11iで露出している信号端子40)と接続される。そして、インクが配置された部分が、電解銅めっきによって厚膜化される。この厚膜化された部分が、接続回路45となる。接続回路45の形成方法は、これに限られない。例えば、導電性のペーストが、印刷或いはマスクを利用して保持部材11の上面11eに配置され、これが接続回路45として利用されてもよい。
図1及び図7に示すように、回路組立体10の例では、接続回路45の一部45aは、上述した領域Eの内側に位置している。一部45aを「第1接続部」と称する。第1接続部45aの位置は、上述した電子部品30A、30Bの信号端子32の位置に対応し、信号端子32は第1接続部45aにはんだ付けされている。接続回路45の他の一部45bは、保持部材11に形成された孔11i(以下において、接続孔)を通して、信号端子40に接続している。以下では、この部分45bを「第2接続部」と称する。詳細には、保持部材11の外周部11Rの上面11eは、信号端子40の被保持部41に対応する位置に形成されている接続孔11iを有している。接続孔11iは被保持部41に達しており、被保持部41は接続孔11iの内側で露出している。第2接続部45bは、接続孔11iの内側に形成され、被保持部41に接続している。このように、電子部品30A、30Bの信号端子32と信号端子40とが、接続回路45を通して互いに接続している。
図1及び図5に示すように、回路組立体10の例において、接続孔11iは円形である。接続孔11iの形状は、信号端子40の被保持部41を部分的に露出させることができる形状であれば、円形に限られない。接続孔11iの形状は、信号端子40と接続回路45を構成する導電性のインクとの電気的接続の安定性や、他の部品の配置などを考慮して適宜変更されてよい。例えば、接続孔11iは平面視において四角形でもよい。また、上方にだけ開口する接続孔11iに替えて、直交する2方向(例えば、上方と前方)に開口する凹部(図11A参照)が形成されてもよい。図11Aに示す構造については後において説明する。
上述したように、保持部材11はバスバー20Aの上面20bを覆う上被覆部11cを有している。図8に示すように、回路組立体10の例では、上被覆部11cの上面11eにも接続回路(導体パターン)45が形成されている。すなわち、回路組立体10の平面視において、バスバー20Aと接続回路45とが交差している。この構造によると、接続回路45のレイアウトにバスバー20Aの位置や形状が影響しないので、接続回路45のレイアウトの自由度を増すことができる。その結果、信号端子40の位置の自由度を増すことができる。接続回路45とバスバー20A、20Bとの位置関係は、回路組立体10の例に限られない。
なお、電子部品30A、30Bの端子32と信号端子40とを接続するための構造は、回路組立体10の例に限られない。例えば、電子部品30A、30Bの信号端子32と信号端子40は、ワイヤーボンディンングや溶接等で取り付けられた配線を用いて相互に接続されてもよい。他の例として、接続回路45を用いずに、信号端子40の一方の端部が、電子部品30A、30Bの信号端子32と、直接的に、且つ、電気的に接続されてもよい。
なお、図1から8に示されるように、本開示の実施の形態における回路組立体10は、2つのバスバー20A、20Bと1つの信号回路C1を備えるものとして説明しているが、バスバー20A、20Bや信号回路C1の数は、電子部品30A、30Bの種類や数等に合わせて適宜変更してよい。
[実装ユニット]
次に、回路組立体10に電子部品30A、30Bを実装した実装ユニット100について説明する。
図1や図2に示されるように、実装ユニット100は、回路組立体10、電子部品30A、30B、及び放熱シート3を備える。電子部品30A、30Bは、回路組立体10の2つバスバー20A、20Bの部品接続領域Ra3、Rb3に跨るように配置され、電力端子31、33は、はんだ付け等でバスバー20A、20Bの部品接続領域Ra3、Rb3に電気的に接続される。その際、電子部品30A、30Bの本体34は、バスバー20Bの部品接続領域Rb3に熱的に接続される。電子部品30A、30Bの本体34の下面34aは、部品接続領域Rb3に当接していてもよいし、部品接続領域Rb3との間に隙間を有していてもよい。
上述したように、電力端子33が取り付けられる部品接続領域Rb3は露出領域Rb1の反対側に位置している。そのため、電子部品30A、30Bはバスバー20Bを挟んで露出領域Rb1とは反対側に位置している。すなわち、平面視において、電子部品30A、30Bの本体34の少なくとも一部は露出領域Rb1と重なる。その結果、電子部品30A、30Bから露出領域Rb1に至る伝熱経路が短くなり、効率的に放熱できる。
なお、図1に示される実装ユニット100の例では、2つのバスバー20A、20Bの部品接続領域Ra3、Rb3の間に、2つの電子部品30A、30Bが配置されている。2つのバスバー20A、20Bの部品搭載部21の間に配置される電子部品の数は、1つでもよく、また、2つより多くてもよい。
放熱シート3は、高熱伝導性を供えたシリコンゴム等の絶縁材料からなり、回路組立体10の露出領域Ra1、Rb1に、熱溶着や接着剤等によって貼付される。図2や、図7、図8に示されるように、回路組立体10の下面で露出する露出領域Ra1、Rb1は、部品接続領域R3を介して、電子部品30と熱的に接続しており、効率よく放熱するために、回路組立体10の下面の広い範囲で露出している。その為、1枚の放熱シート3が、回路組立体10のほぼ全面にわたって貼付されている。
そうすることによって、放熱シート3が、電子部品30rの熱を、より効率的に放出することができる。また、バスバー20A、20Bの下面20aの露出領域Ra1、Rb1が露出していても、絶縁材料からなる放熱シート3によって、他の部品とバスバー20A、20Bとの短絡を防止することができ、実装ユニット100を外部の部品・装置に容易に実装することができる。なお、本開示の実施の形態では、放熱シート3は、左記のように貼付されているが、電子部品30A、30Bの熱を放出するための範囲を回路組立体10の下面において適宜選択して、その範囲に放熱シート3を貼付してもよい。
次に、実装ユニット100の使用状態について説明する。
実装ユニット100は、保持部材11と一体成形された一方のバスバー20Aの外部接続部22に電力が供給されると、一方のバスバー20Aの部品搭載部21、電子部品30A、30Bの一方の電力端子31、電子部品30A、30Bの本体34、電子部品30A、30Bの他方の電力端子33、他方のバスバー20Bの部品搭載部21、及び他方のバスバー20A、20Bの外部接続部22に電力が流れる。
その際、電力が供給されることによって、電子部品30A、30Bから熱が発生する。発生した熱は、電子部品30A、30Bの本体34から、他方のバスバー20Bの部品接続領域Rb3、露出領域Rb1、放熱シート3へと伝わる。また、各バスバー20A、20Bの部品搭載部21と電子部品30A、30Bの電力端子31、33との接続部分の電気抵抗や、バスバー20A、20Bの外部接続部22と外部の部品・装置との接続部分の電気抵抗により生じる熱も、同様に、効率よく放熱シート3に伝えることができる。
このように、電子部品30A、30Bの熱は、バスバー20A、20Bのみを介して、放熱シート3の面方向と垂直方向、また、それらに交差する方向に、低い熱抵抗で伝わる。その熱ため、電子部品30A、30Bの信号端子32や、回路組立体10の信号端子40、回路組立体10に接続される外部の部品・装置、実装ユニット100の周辺に配置される他の部品・装置へ、伝熱することを抑制しながら、効率よく放熱することができる。
このように、回路組立体10は、複数のバスバー20A、20Bと、保持部材11とを一体成形しているため、バスバー20A、20Bの位置決めが容易であり、低コストで製造することが可能であり、また、保持部材11の上面11eと下面とに、バスバー20A、20Bの一部を露出させる部分を、容易に形成したり、それらの形状を変更したりすることができる。
また、一般的に、2つの導電部材をはんだ等を用いて接続した接続部分では、電気抵抗が発生するため、熱が発生する場合がある。しかし、本開示の実施の形態のバスバー20A、20Bは、部品接続領域Ra3、Rb3から外部接続部22まで一体的に形成され、それらの間にはんだ等を用いた接続部を備えていない。さらに、バスバー20A、20Bは、電子部品30A、30Bと接続される部品接続領域Ra3、Rb3は、その下面に露出領域Ra1、Rb1を備えており、効率よく放熱することができる。したがって、実装ユニット100が、電子部品30A、30Bの本体34や、電子部品30A、30Bとバスバー20A、20Bとの接続部の電気抵抗によって、高温になることを防止することができる。また、回路組立体10は、複数のバスバー20A、20Bと、保持部材11とを一体成形しているため、保持部材11とバスバー20A,20Bの各下面の位置を、同一平面にしたり、バスバー20A、20Bの露出する露出領域を広く露出させたりすることが容易にでき、さらに、回路組立体10の下面に、隙間なく、且つ、容易に放熱シートを貼付することができるので、電子部品の熱を効率よく放出することができる。
さらに、電子部品30A、30Bの発する熱をバスバー20A、20Bを介して、放熱シート3へ伝えることができるため、実装ユニット100が、熱せられることを抑制することができる。
図9と図10は、本開示で提案する回路組立体及び実装ユニットの他の例として、回路組立体210と実装ユニット200とを示す図である。これらの図では、これまで説明した箇所と同一箇所には同一符号を付している。以下では、回路組立体210と回路組立体10との相違点を中心にして説明する。回路組立体210と実装ユニット200とについて説明のない事項は、回路組立体10と実装ユニット100の例と同様である。
図9に示すように、回路組立体210は、上述した信号回路C1に加えて、信号回路C2を有している。信号回路C2は、2つの信号端子240A、240Bと、接続回路(導体パターン)245A、245Bとを有している。接続回路245A、245Bは、保持部材11の外周部11Rの上面11eに形成される。接続回路245A、245Bは、例えば、上述した接続回路45と同じ方法で形成され得る。例えば、保持部材11の上面11eに、導電性のインク(例えば、銀インク)が、印刷法またはディスペンス法によって配置される。そして、インクが配置された部分が、電解銅めっきによって厚膜化される。この厚膜化された部分が、接続回路245A、245Bとなる。
図10に示すように、接続回路245A、245Bは、それらの端部に、接続部245aを有している。接続部245aも、外周部11Rの上面11eに形成される。実装ユニット200は、電子部品239を有している。この電子部品239の2つの端子が、接続部245aにそれぞれ取り付けられる。
信号端子240A、240Bは、上述した信号端子40と同様に、保持部材11とともにインサート成形される。信号端子240A、240Bは、信号端子40と同様に、保持部材11によって保持される被保持部41(図7参照)を有している。保持部材11は、被保持部41に対応する位置に接続孔11iを有しており、接続回路245A、245Bは、この接続孔11iの内側に形成される接続部245bで、信号端子240A、240Bの被保持部41にそれぞれ接続している。これによって、電子部品239に信号端子240A、240Bが電気的に接続することとなる。
なお、接続回路245A、245Bの形状、位置、及び数は、図に示す例に限られず、適宜変更されてよい。また、電子部品239の位置及び数も、適宜変更されてよい。
図11A及び図11Bは、信号端子40と接続回路45との接続構造の変形例を示す図である。図11Aは斜視図であり、図11Bは断面図である。これらの図に示す例では、保持部材11に接続凹部111iが形成されている。接続凹部111iは、上述した接続孔11iとは異なり、保持部材11の側面11fにまで達しており、直交する2方向(具体的には、保持部材11の上方と前方)に開口している。信号端子40の被保持部41は、接続凹部11iの内側で部分的に露出している。被保持部41と接続凹部111iの内面とには、導電性のインクによって形成されている接続回路45が形成されている。図11Bに示すように、被保持部41の端部41aは保持部材11によって保持されている(すなわち、保持部材11である樹脂に埋まっている)。図11Aで示す例では、被保持部41の右縁41bと左縁も被保持部11によって保持されている(すなわち、保持部材11である樹脂に埋まっている)。このことによって、保持部材11による信号端子40の保持強度を確保できる。
なお、本開示は一例にすぎず、本開示の主旨を保った適宜変更であって当業者が容易に想到し得るものは本開示の範囲に含まれる。図面で示す各部の幅、厚さ及び形状等は模式的に表されており、本開示の解釈を限定するものではない。
10 回路組立体、11 保持部材、11R 外周部、11a 下被覆部、11b 下被覆部、11c 上被覆部、11d 上被覆部、11e 上面、11f 側面、11i 接続孔、111i 接続凹部、20A・20B バスバー、20a 下面、20b 上面、21 部品搭載部、22 外部接続部、22a 基部、23 段差、30A・30B 電子部品、31・33 電力端子、32 信号端子、34 本体、34a 下面、40 信号端子、41 被保持部、42 外部接続部、45 接続回路(導体パターン)、45a 第1接続部、45b 第2接続部、C1・C2 信号回路、100・200 実装ユニット、210 回路組立体、239 電子部品、240A・240B 信号端子、245A・245B 接続回路(導体パターン)、245a 接続部、Ra1・Rb1 露出領域、Ra2・Rb2 下被覆領域、Ra3・Rb3 部品接続領域、Ra4・Rb4 上被覆領域。

Claims (7)

  1. 樹脂によって形成されている保持部材と、
    第1の方向に向いている第1の面と、前記第1の方向とは反対方向に向いている第2の面とを有し、前記保持部材と一体成形されるバスバーと
    前記保持部材の表面に形成されている導体パターンと、
    前記保持部材によって保持されている外部接続用の端子と
    を有し、
    前記第1の面は、前記保持部材から前記第1の方向に露出している領域である露出領域を有し、
    前記保持部材には、前記第2の面の一部である、電子部品の電力端子を接続するための部品接続領域を露出させる開口と、外部接続用の前記端子を部分的に露出させる孔又は凹部とが形成され、
    前記導体パターンは、前記電子部品の信号端子に接続するための、前記保持部材の表面に形成されている第1接続部と、前記保持部材に形成された前記穴又は凹部の内側に形成され、外部接続用の前記端子に接続している第2接続部とを有している
    回路組立体。
  2. 前記第1の面は、前記保持部材によって覆われている第1被覆領域を有し、
    前記保持部材は前記第1被覆領域を覆う第1被覆部を有し、
    前記露出領域における前記第1の面は、前記第1被覆領域における前記第1の面よりも前記第1の方向に位置している
    ことを特徴とする請求項1に記載の回路組立体。
  3. 前記第2の面は、前記保持部材から露出している部品接続領域と、前記保持部材によって覆われる第2被覆領域とを有し、
    前記保持部材は前記第2被覆領域を覆う第2被覆部を有し、
    前記部品接続領域における前記第2の面は、前記第2被覆部の表面よりも前記第1の方向に位置している
    ことを特徴とする請求項1に記載の回路組立体。
  4. 前記第1の面は、前記保持部材によって覆われている第1被覆領域を有し、
    前記保持部材は前記第1被覆領域を覆う第1被覆部を有し、
    前記露出領域における前記第1の面は、前記第1被覆部の表面と同じ高さ、又は前記第1被覆部の表面よりも前記第1の方向に位置している
    ことを特徴とする請求項2又は3に記載の回路組立体。
  5. 前記第1の面は、前記保持部材によって覆われている第1被覆領域を有し、
    前記保持部材は前記第1被覆領域を覆う第1被覆部を有し、
    前記露出領域における前記第1の面は、前記第1被覆部の表面と同じ高さ、又は前記第1被覆部の表面よりも前記第1の方向に位置し、
    前記第2の面は、前記保持部材から露出している部品接続領域と、前記保持部材によって覆われる第2被覆領域とを有し、
    前記保持部材は前記第2被覆領域を覆う第2被覆部を有し、
    前記部品接続領域における前記第2の面は、前記第2被覆部の表面よりも前記第1の方向に位置し、
    前記バスバーの前記第1の面及び前記第2の面と、前記保持部材の前記第1被覆部及び前記第2被覆部は、前記第1の方向に向けて、前記第2被覆部、前記第2の面、前記第1の面及び前記第1被覆部の順に配置される
    ことを特徴とする請求項に記載の回路組立体。
  6. 前記部品接続領域の少なくとも一部は前記露出領域の反対側に位置している
    ことを特徴とする請求項1に記載の回路組立体。
  7. 請求項1に記載の回路組立体と、
    前記バスバーの前記第2の面に実装される前記電子部品と、を有している
    ことを特徴とする実装ユニット。
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