WO2015093424A1

WO2015093424A1 - 回路構成体

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Publication number: WO2015093424A1
Application number: PCT/JP2014/083088
Authority: WO
Inventors: 陳　登
Original assignee: 株式会社オートネットワーク技術研究所; 住友電装株式会社; 住友電気工業株式会社
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2015-06-25
Also published as: CN105830297B; JP2015119607A; US20170318659A1; JP6115464B2; CN105830297A; DE112014005941T5; US10278278B2; DE112014005941B4

Abstract

【要約書】回路構成体１０は、電子部品１１と、導電路を有し、電子部品１１が実装される回路基板１４と、回路基板１４に重ねられ、回路基板１４の熱を放熱する放熱部材２４と、回路基板１４と放熱部材２４との間のうち所定の領域に配されるシート状のスペーサシート２０と、接着性又は粘着性を有し、回路基板１４と放熱部材２４との間のうちスペーサシート２０が配されない領域に配されて回路基板１４と放熱部材２４とを貼り付ける貼付部２３と、を備える。

Description

回路構成体

　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部材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部材との間に剥がれ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、導電路を有し、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のうち所定の領域に配されるシート状のスペーサシートと、接着性又は粘着性を有し、前記回路基板と前記放熱部材との間のうち前記スペーサシートが配されない領域に配されて前記回路基板と前記放熱部材とを貼り付ける貼付部と、を備える。

　本構成によれば、回路基板と放熱部材とを貼り付ける際に回路基板を放熱部材側に押さえつけても、回路基板と放熱部材との間の寸法がスペーサシートの厚み寸法に保たれる。これにより、回路基板と放熱部材との間の貼付部の圧力を均一にす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備えれば好ましい。
・前記スペーサシートには、貫通孔が形成されており、前記貫通孔内に前記貼付部が配されている。
　このようにすれば、貫通孔の孔壁が貼付部を囲むことによって、貼付部の接着剤や粘着剤が外部に漏れることを防止できる。

・前記電子部品は、前記回路基板上において前記貼付部の領域に実装されている。
　このようにすれば、電子部品の熱を貫通孔内の貼付部を介して放熱部材で放熱させることができる。

・前記貼付部は、熱伝導シートである。
・前記放熱部材には、前記スペーサシートを装着するための装着凹部が設けられている。
　このようにすれば、スペーサシートを容易に所定の位置に配置することができる。

・前記スペーサシートは、前記回路基板と前記放熱部材とが重なる領域における周縁部に配されている。

・前記回路基板と前記放熱部材とはネジでネジ留めされて固定されており、前記スペーサシートには、前記ネジが挿通される挿通孔が貫通形成されている。
　このようにすれば、ネジ留めの際に生じる力をスペーサシートで受けることが可能になる。

　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可能になる。

実施形態１の回路構成体を示す平面図図１のＡ－Ａ断面図プリント基板を示す平面図バスバーを示す平面図回路基板に電子部品が実装された状態を示す平面図スペーサシートを示す平面図放熱部材を示す平面図放熱部材にスペーサシート及び貼付部が載置された状態を示す平面図実施形態２の回路構成体を示す平面図図９のＢ－Ｂ断面図スペーサシートを示す平面図貼付部を示す平面図放熱部材を示す平面図放熱部材を示す正面図放熱部材を示す右側面図放熱部材にスペーサシートが載置された状態を示す平面図放熱部材にスペーサシート及び貼付部が装着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、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、上下方向は、図２の方向を基準とし、図１の下方を前方、上方を後方として説明する。

（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と、電子部品１１が実装される回路基板１４と、回路基板１４に重ねられ、回路基板１４の熱を放熱する放熱部材２４と、回路基板１４と放熱部材２４との間に配されるシート状のスペーサシート２０と、回路基板１４と放熱部材２４との間におけるスペーサシート２０とは異なる領域に配されて回路基板１４と放熱部材２４とを貼り付ける貼付部２３と、を備えている。

（電子部品１１）
　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、リフロー半田付けにより、回路基板１４の導電路に接続されている。なお、図１，図５では、電子部品１１を図面上省略し、リード端子１３とプリント基板１５の導電路との接続部分Ｓをハッチングで示している。

（回路基板１４）
　回路基板１４は、１つの角部が切り欠かれた長方形状であって、プリント基板１５とバスバー１８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１５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。このプリント基板１５には、図３に示すように、電子部品１１のリード端子１３や本体１２や他の端子（図示しない）をバスバー１８に接続するための通し孔１６と、ネジ４０をネジ留めするための留め部１７とが形成されている。

　各通し孔１６は、矩形状であって、電子部品１１の位置に応じて配されている。留め部１７は、回路基板１４の中心部及び周縁部に配されており、ネジ４０の軸部が挿通される円形状の挿通孔１７Ａが形成されている。回路基板１４の周縁部の留め部１７の上部には、プリント基板１５の上面から環状に突出するワッシャー１７Ｂが設けられている。ワッシャー１７Ｂはプリント基板１５の上面に接着等により固定されている。なお、本実施形態では、ワッシャー１７Ｂ及び挿通孔１７Ａを通したネジ４０を放熱部材２４のネジ孔３９にネジ留めしているが、他の実施形態として、例えば、図示しないナット等を用いて回路基板１４と放熱部材２４をネジ留めして固定する構成としてもよい。

　バスバー１８は、図４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打ち抜くことにより、複数の板状の分割部材１９を形成しており、複数の分割部材１９は、同一平面上に配されている。バスバー１８には、ネジ４０の軸部が挿通される円形状の複数の挿通孔１８Ａが形成されている。
　なお、本実施形態では、プリント基板１５の導電路に電子部品１１のリード端子１３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１３がバスバー１８に半田付けされている（図２参照）。

（スペーサシート２０）
　スペーサシート２０は、図６に示すように、１つの角部が切り欠かれた長方形状であって、回路基板１４の貼り付けの際の押圧力や、ネジ留めの際の力で変形しない程度の強度を有する材質が用いられている。本実施形態では、スペーサシート２０は、プラスチック（合成樹脂）製であって、回路基板１４の厚みよりも小さい厚みのシート状とされている。

　スペーサシート２０には、電子部品１１の本体１２の底面形状に応じた長方形状の収容孔２１と、ネジ４０の軸部が挿通される挿通孔２２とが形成されている。収容孔２１と挿通孔２２は共に貫通孔である。即ち、スペーサシート２０は、回路基板１４と放熱部材２４が重なる領域のうち貫通孔（収容孔２１及び挿通孔２２）以外の領域（所定の領域）に配される。

（貼付部２３）
　貼付部２３は、図８に示すように、回路基板１４と放熱部材２４との間のうち収容孔２１（スペーサシート２０が配されない領域）に配される接着性を有するシート状の部材であって、スペーサシート２０の収容孔２１とほぼ同じか又はわずかに小さい形状である。これにより、貼付部２３は、電子部品１１の本体１２の底面形状に応じた形状（電子部品１１の回路基板１４と直交する方向からの正射影の形状）となっている。貼付部２３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。

（放熱部材２４）
　放熱部材２４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７に示すように、回路基板１４の形状に応じた平坦な上面２４Ａ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。放熱部材２４には、回路基板１４をネジ留めするための複数のネジ孔２６が形成されている。

　回路構成体１０の製造方法について説明する。
　プリント基板１５とバスバー１８とを接着部材で貼り合わせて回路基板１４を形成する。そして、電子部品１１のリード端子１３と回路基板１４の導電路との間や、図示しない他の端子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等を回路基板１４に実装する（図５）。

　また、スペーサシート２０を放熱部材２４の上面の所定の位置にセットし、スペーサシート２０の収容孔２１に貼付部２３を収容する（図８）。回路基板１４をスペーサシート２０及び貼付部２３の上に載置し、ネジ４０を留め部１７にネジ留めして回路基板１４と放熱部材２４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。

　この状態では、貼付部２３の上に回路基板１４を介して電子部品１１が配されることになり、電子部品１１の通電時の熱が貼付部２３を介して放熱部材２４に伝わり、放熱部材２４から外部に放熱することができる。そして、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と、導電路を有し、電子部品１１が実装される回路基板１４と、回路基板１４に重ねられ、回路基板１４の熱を放熱する放熱部材２４と、回路基板１４と放熱部材２４との間のうち所定の領域に配されるシート状のスペーサシート２０と、接着性又は粘着性を有し、回路基板１４と放熱部材２４との間のうちスペーサシート２０が配されない領域に配されて回路基板１４と放熱部材２４とを貼り付ける貼付部２３と、を備える。

　本実施形態によれば、回路基板１４と放熱部材２４とを貼り付ける際に回路基板１４を放熱部材２４側に押さえつけても、回路基板１４と放熱部材２４との間の寸法がスペーサシート２０の厚み寸法に保たれる。これにより、回路基板１４と放熱部材２４との間の貼付部２３に生じる圧力を均一にすることが可能になるため、回路基板１４と放熱部材２４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、スペーサシート２０には、収容孔２１（貫通孔）が形成されており、収容孔２１に貼付部２３が配されている。
　このようにすれば、収容孔２１の孔壁が貼付部２３を囲むことによって、貼付部２３の接着剤が外部に漏れることを防止できる。

　さらに、電子部品１１は、回路基板１４上において貼付部２３の領域に実装されている。
　このようにすれば、電子部品１１の熱を収容孔２１（貫通孔）内の貼付部２３を介して放熱部材２４で放熱させることができる。

　また、回路基板１４と放熱部材２４とはネジ４０でネジ留めされて固定されており、スペーサシート２０には、ネジ４０が挿通される挿通孔１７Ａが貫通形成されている。
　このようにすれば、ネジ留めの際に生じる力をスペーサシート２０で受けることが可能になる。

　＜実施形態２＞
　次に、実施形態２を図９ないし図１７を参照して説明する。
　実施形態２の回路構成体３０は、実施形態１のスペーサシート２０とは形状の異なるスペーサシート３１が用いられており、実施形態１と同様に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、上下方向は、図１０の方向を基準とし、図９の下方を前方、上方を後方として説明し、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。

　回路構成体３０は、図１０に示すように、電子部品１１と、電子部品１１が実装される回路基板１４と、回路基板１４に重ねられ、回路基板１４の熱を放熱する放熱部材３５と、回路基板１４と放熱部材３５との間に配されるシート状のスペーサシート３１と、回路基板１４と放熱部材２４との間におけるスペーサシート３１とは異なる領域に配され、回路基板１４と放熱部材２４との間を貼り付ける貼付部３４と、を備えている。
　電子部品１１及び回路基板１４（プリント基板１５及びバスバー１８）は、実施形態１と同一のものが用いられている。なお、図９では、電子部品１１を図面上省略し、リード端子１３と回路基板１４の導電路との接続部分Ｓをハッチングで示している。

（スペーサシート３１）
　スペーサシート３１は、プラスチック（合成樹脂）製であって、回路基板１４の厚みよりも小さい厚みのシート状であって、回路基板１４の貼り付けの際の押圧力や、ネジ留めの際の力で変形しない程度の強度を有する材質とされている。
　スペーサシート３１は、図１１に示すように、複数の長尺の第１シート３２と、円形状の第２シート３３とを備えており、共に、ネジ４０の軸部が挿通される挿通孔３１Ａが形成されている。第１シート３２には、複数の挿通孔３１Ａが形成され、第２シート３３は１つの挿通孔３１Ａが形成されている。各挿通孔３１Ａは貫通孔であり、ネジ４０の軸部をわずかな隙間を有して挿通可能な大きさの円形状とされている。

　第１シート３２は、２つの挿通孔３１Ａを連ねる長さを有しており、第１シート３２の両端部以外の幅寸法は、ほぼ一定とされている。第１シート３２の両端部は、ネジ４０の頭部の外周形状に応じた円弧状とされている。第２シート３３は、円形の外周を有し、その中心部に挿通孔３１Ａが形成されている。スペーサシート３１における挿通孔３１Ａの周りの部分はネジ留めした際のネジ４０の頭部側からの圧力を受ける。

（貼付部３４）
　貼付部３４は、図１２に示すように、回路基板１４と放熱部材３５とを貼り付けるための接着性を有するシート状の部材であって、放熱部材３５の上面における凸状領域３６に配される。
　貼付部３４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。接着剤として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。

　貼付部３４は、回路基板１４と放熱部材３５との間における回路基板１４と放熱部材３５とが重なる領域のうち、スペーサシート３１が配されない領域に配されている。貼付部３４の中心部には、円形状の挿通孔３４Ａが形成されている。挿通孔３４Ａは、第２シート３３を収容可能な大きさで形成されている。
　回路基板１４に実装された電子部品１１は回路基板１４を介して貼付部３４の上に配されるため、電子部品１１の熱は貼付部３４を介して放熱部材３５から放熱される。

（放熱部材３５）
　放熱部材３５は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅合金等の熱伝導性が高い金属材料からなり、図１３に示すように、上面３５Ａの形状のみ実施形態１の放熱部材３５と異なり、他の部分は実施形態１の放熱部材２４と同一である。
　放熱部材３５の上面３５Ａには、やや上方に張り出す凸状領域３６と、上面の中心部及び周縁部側において凸状領域３６から段差状に凹んだ凹状領域３７とが形成されている。

　凸状領域３６の上には、貼付部３４がほぼ全面にわたって配される。凹状領域３７には、凸状領域３６の周縁を切り欠いた形状とすることでスペーサシート３１を収容可能な装着凹部３８が形成されている。

　装着凹部３８は、第１シート３２の側縁の形状に応じた形状で凸状領域３６側に延出されており、各装着凹部３８内には回路基板１４を放熱部材３５にネジ留めするための複数のネジ孔３９が形成されている。

　凹状領域３７に載置したスペーサシート３１をスライドさせて装着凹部３８に嵌め入れると、スペーサシート３１の一方の側縁が装着凹部３８の段差部分に密着するとともに、スペーサシート３１の挿通孔３１Ａが放熱部材３５のネジ孔３９に連なる（図１６）。

　回路構成体３０の製造方法について説明する。
　プリント基板１５とバスバー１８とを接着部材で貼り合わせる。また、電子部品１１のリード端子１３と、回路基板１４の導電路との間に半田ペーストを付着し、リフロー炉に通してリフロー半田付けすることで、電子部品１１を回路基板１４に実装する。

　また、スペーサシート３１を放熱部材３５の対応する装着凹部３８に装着する（図１６）。そして、貼付部３４を凸状領域３６に載置する（図１７）。
　次に、放熱部材３５に載置されたスペーサシート３１及び貼付部３４の上に回路基板１４を載置し、ネジ４０を留め部１７にネジ留めすると、ネジ４０が挿通孔１７Ａ，１８Ａ，３１Ａを通ってネジ孔２６にネジ留めされて回路基板１４と放熱部材２４とが固定される。これにより、回路構成体３０が形成される。
　そして、回路構成体３０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。

　実施形態２によれば、以下の作用、効果を奏する。
　回路構成体３０は、電子部品１１と、導電路を有し、電子部品１１が実装される回路基板１４と、回路基板１４に重ねられ、回路基板１４の熱を放熱する放熱部材３５と、回路基板１４と放熱部材３５との間のうち所定の領域に配されるシート状のスペーサシート３１と、接着性又は粘着性を有し、回路基板１４と放熱部材３５との間のうちスペーサシート３１が配されない領域に配されて回路基板１４と放熱部材３５とを貼り付ける貼付部３４と、を備える。

　実施形態２によれば、回路基板１４と放熱部材３５とを貼り付ける際に回路基板１４を放熱部材３５側に押さえつけても、回路基板１４と放熱部材３５との間の寸法がスペーサシート３１の厚み寸法に保たれる。これにより、回路基板１４と放熱部材３５との間の貼付部３４に生じる圧力を均一にすることが可能になるため、回路基板１４と放熱部材３５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、放熱部材３５には、スペーサシート３１を装着するための装着凹部３８が設けられている。
　このようにすれば、スペーサシート３１を容易に所定の位置に配置することができる。
　さらに、回路基板１４と放熱部材３５とはネジ４０でネジ留めされて固定されており、スペーサシート３１には、ネジ４０が挿通される挿通孔３１Ａが貫通形成されている。
　このようにすれば、ネジ留めの際に生じる力をスペーサシート３１で受けることが可能になる。また、スペーサシート３１は、回路基板１４と放熱部材３５とが重なる領域における周縁部に配されているため、回路基板１４と放熱部材３５との間の剥がれが生じやすい部分をネジ留めで強固に固定できるとともに、このネジ留めの際の強い圧力をスペーサシート３１が受けることにより貼付部３４の圧力が不均一になることを防止できる。

　＜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）上記実施形態では、貼付部２３，３４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、接着剤や粘着剤のみを回路基板１４と放熱部材２４，３５の間に塗布して回路基板１４と放熱部材２４を貼り付けるようにしてもよい。

（２）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。

（３）電子部品１１としては、メカニカルリレーやＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のリレーに限られず、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。
（４）実施形態１では、電子部品１１の全体が貼付部２３の領域内に実装される構成としたが、これに限られず、電子部品１１の少なくとも一部が貼付部２３の領域に重なるように実装されるようにしてもよい。

１０，３０：　回路構成体
１１：　電子部品
１２：　本体
１３：　リード端子
１４：　回路基板
１７：　留め部
２０，３１：　スペーサシート
２１：　収容孔
２２：　挿通孔
２３，３４：　貼付部
２４，３５：　放熱部材
３８：　装着凹部
４０：　ネジ

Claims

電子部品と、
　導電路を有し、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のうち所定の領域に配されるシート状のスペーサシートと、
　接着性又は粘着性を有し、前記回路基板と前記放熱部材との間のうち前記スペーサシートが配されない領域に配されて前記回路基板と前記放熱部材とを貼り付ける貼付部と、を備える回路構成体。
前記スペーサシートには、貫通孔が形成されており、前記貫通孔内に前記貼付部が配されている請求項１に記載の回路構成体。
前記電子部品は、前記回路基板上において前記貼付部の領域に実装されている請求項２に記載の回路構成体。
前記貼付部は、熱伝導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。
前記放熱部材には、前記スペーサシートを装着するための装着凹部が設けられている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体。
前記スペーサシートは、前記回路基板と前記放熱部材とが重なる領域における周縁部に配されている請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の回路構成体。
前記回路基板と前記放熱部材とはネジでネジ留めされて固定されており、
　前記スペーサシートには、前記ネジが挿通される挿通孔が貫通形成されている請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の回路構成体。