WO2019216220A1 - 回路構成体及び電気接続箱 - Google Patents

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駿 高見澤
幸貴 内田
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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
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Definitions

  • Patent Document 1 a technique for connecting a ground pattern of a substrate to a ground potential outside the substrate is known.
  • Patent Document 1 a screw insertion hole is formed in a printed wiring board and a grounding sheet metal piece built in an electronic device, and an exposed portion of a ground pattern is formed around the printed wiring board screw insertion hole. .
  • the sheet metal piece is pressed against the exposed part of the ground pattern at the head of the screw and comes into contact with the ground pattern. Attached and fixed to the support.
  • An object of the present invention is to provide a circuit structure and an electrical junction box that can be used.
  • the circuit structure described in the present specification is superposed on the substrate on which a ground pattern and a through hole are formed, a metal member that is inserted through the through hole and is electrically connected to the ground pattern, and the substrate. And a metal heat dissipating member connectable to an external ground potential, and a conductive paste connecting between the metal member and the heat dissipating member.
  • the ground pattern of the substrate and the heat radiating member can be electrically connected via the metal member, the ground pattern can be connected to the heat radiating member without using screws. This makes it possible to connect the ground pattern of the substrate to the ground potential without reducing the area where components can be mounted on the substrate (due to the screw head).
  • it is not necessary to use a screw to connect the ground pattern to the ground potential it is possible to suppress stress generated on the substrate due to stress at the time of fastening the screw.
  • the metal member and the heat radiating member are connected with a conductive paste, the actual contact area can be increased as compared with the contact between solids, and the electrical resistance is reduced to suppress conduction loss. It becomes possible.
  • the metal member includes a body portion that is inserted into the through hole, and a head portion that is disposed outside the through hole and has a diameter larger than the hole diameter of the through hole, and the head portion is the conductive member.
  • the contact area between the metal member and the conductive paste can be increased by the head of the metal member coming into contact with the conductive paste, so that the electrical resistance between the metal member and the heat dissipation member can be increased. Can be reduced, and thermal conductivity can be improved.
  • the metal member includes a body portion that is inserted into the through hole, and a head portion that is disposed outside the through hole and has a diameter larger than a hole diameter of the through hole, and the head portion is formed on the substrate. Connected to the ground pattern. In this way, since the head of the metal member is connected to the ground pattern of the substrate, it is not always necessary to match the dimensional accuracy of the body part and the through hole for the connection between the body part and the through hole. The metal member and the ground pattern of the substrate can be easily connected.
  • a heat transfer material is provided that thermally connects the substrate and the heat radiating member. In this way, the heat of the substrate can be radiated from the heat radiating member via the heat transfer material.
  • the ground pattern is formed in the hole wall of the through hole, and the hole wall of the through hole and the metal member are connected by solder. In this way, since the metal member and the ground pattern can be connected via solder, the electrical resistance between the metal member and the ground pattern can be reduced.
  • a heating component having a terminal connected to the ground pattern and generating heat when energized is provided, and the heating component is arranged in the vicinity of the metal member. In this way, the heat of the heat generating component can be radiated from the heat radiating member via the metal member.
  • the electrical junction box 10 is arranged in a power supply path between a power source such as a battery of a vehicle and a load composed of an on-vehicle electrical component such as a lamp and a wiper or a motor, and is used for, for example, a DC-DC converter or an inverter. be able to.
  • the electrical junction box 10 can be arranged in any direction, but in the following description, the X direction in FIG. 1 is the front, the Y direction is the left, and the Z direction in FIG.
  • the electrical connection box 10 includes a circuit structure 20 and a case 11 that covers the circuit structure 20.
  • the case 11 has a box shape with an opening on the lower side, and is made of metal such as aluminum or aluminum alloy or made of synthetic resin.
  • the circuit structure 20 includes a substrate 21 in which a through hole 23 penetrating in the vertical direction is formed, a metal member 30 that is inserted into the through hole 23 of the substrate 21, and a heat dissipation member 40 that is stacked below the substrate 21.
  • the substrate 21 is a printed substrate in which a pattern 22 as a conductive path made of copper foil or the like is formed on an insulating plate made of an insulating material by a printed wiring technique.
  • the pattern 22 is wired on the upper surface of the insulating plate according to the path of the conductive path, and is connected to the power supply side pattern 22A connected to the power supply side line (for example, 5 [V]) and the ground potential (0 [V]).
  • the power supply side pattern 22A and the ground pattern 22B are wired in different paths.
  • the substrate 21 on which the uppermost layer of the pattern 22 is formed is used.
  • the present invention is not limited to this.
  • a multilayer substrate may be used.
  • it is not restricted to a printed circuit board,
  • a heat generating component 26 is mounted on the pattern 22 of the substrate 21.
  • the heat generating component 26 is an electronic component that generates heat when energized, and as shown in FIG. 3, a flat box-shaped main body 26A and a plurality of terminals 27 (one terminal in FIG. 3) formed on the bottom surface of the main body 26A. 27).
  • the plurality of terminals 27 include a minus terminal 27A and a plus terminal (not shown).
  • the minus terminal 27A is electrically connected to the ground pattern 22B, and the plus terminal is electrically connected to the power supply side pattern 22A (FIG. 2). Connected.
  • the lower surfaces of the plurality of terminals 27 are soldered to the lands of the pattern 22 formed on the upper surface (front surface) of the substrate 21.
  • the heat generating component 26 is an FET (Field EffectistTransistor), but may be a heat generating component such as a resistor, a coil, or a capacitor.
  • a through hole 23 (through hole) is formed in the substrate 21 in a vertical direction (plate thickness direction).
  • a hole wall pattern 22C made of copper foil or the like is formed on the entire surface (entire circumference) of the hole wall of the through hole 23, and the hole wall pattern 22C is in close contact with the hole wall of the insulating plate with a predetermined thickness. .
  • the upper end portion of the hole wall pattern 22C is continuous with the ground pattern 22B on the substrate 21.
  • the metal member 30 is made of metal such as copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, iron, and stainless steel, for example, and is provided on the cylindrical body 31 and on the lower side (one side in the axial direction) of the body 31. And a cylindrical head portion 32 having a diameter larger than the diameter of the body portion 31.
  • the body portion 31 has a diameter (diameter in the left-right direction) smaller than the hole diameter (left-right direction diameter) of the through hole 23, and the head portion 32 has a diameter larger than the hole diameter (left-right direction diameter) of the through-hole 23. (Diameter in the left-right direction).
  • a gap is formed between the outer peripheral surface 31A of the body portion 31 and the hole wall of the through hole 23, and this gap is filled with solder S1 as a bonding material.
  • the metal member 30 (and the through hole 23) is disposed in the vicinity of the heat generating component 26.
  • the metal member 30 is a rivet.
  • a through hole 24 through which the shaft portion of the screw 29 can be inserted is formed in the peripheral portion of the substrate 21.
  • the heat radiating member 40 is made of a metal having high thermal conductivity such as aluminum or aluminum alloy, and has a flat surface 41 on the upper surface and a plurality of heat radiating fins 44 arranged side by side in a comb blade shape on the lower surface side. . Near the peripheral edge portion of the flat surface 41, a spacer portion 42 protruding upward is formed. The spacer portion 42 is formed with a screw hole 43 for screwing with the screw 29.
  • the heat dissipating member 40 is provided with a bracket 45 (attachment member) that can be attached to the vehicle body B or the like, and can be connected to an external ground potential via the bracket 45. A gap in which the conductive paste 50 is disposed is formed between the flat surface 41 (upper surface) of the heat radiating member 40 and the lower surface 32 ⁇ / b> A of the head portion 32 of the metal member 30.
  • the conductive paste 50 has a property of conducting electricity and a property of fixing substances, and includes, for example, a conductive filler such as metal powder inside a resin paste using a resin solution having fluidity as a binder.
  • a resin solution having fluidity as a binder For example, a combination of epoxy resin, silver powder, glass frit and the like can be used.
  • the resin solution can be composed of a polymer resin component and a solvent.
  • the conductive paste may be cured at room temperature, heating, or cooling.
  • a heat transfer material 51 is disposed between the lower surface of the substrate 21 (the surface on the heat radiating member 40 side) and the flat surface 41 (upper surface) of the heat radiating member 40.
  • the heat transfer material 51 is provided in a region different from the metal member 30 (and the through hole 23).
  • a material having high thermal conductivity such as silicone grease, can be used.
  • the heat of the substrate 21 is transmitted to the heat radiating member 40 through the heat transfer material 51 and is radiated from the heat radiating member 40 to the outside.
  • the body portion 31 of the metal member 30 is inserted into the through hole 23 of the substrate 21, and the solder S ⁇ b> 1 is filled between the hole wall of the through hole 23 and the outer peripheral surface 31 ⁇ / b> A of the body portion 31.
  • the hole wall is joined.
  • solder paste is attached to the pattern 22 connecting the terminals 27 of the heat generating component 26 to mount the heat generating component 26, and the metal member 30 and the heat generating component 26 are soldered to the substrate 21 by, for example, reflow soldering.
  • the reflow soldering of the terminal 27 of the heat generating component 26 and the soldering of the metal member 30 to the through hole 23 can be performed in the same process, but may be performed in different processes.
  • the joining by the solder S1 is not limited to the reflow soldering.
  • the solder S1 dissolved in a liquid state is put in the gap between the hole wall of the through hole 23 and the metal member 30, and the solder S1 is solidified to be solidified.
  • the hole wall pattern 22C may be connected.
  • the conductive paste 50 is applied to the region of the metal member 30 on the flat surface 41 of the heat radiating member 40, and heat is transferred to the region around the conductive paste 50 on the flat surface 41 (region where the conductive paste 50 is not applied).
  • the material 51 is applied.
  • substrate 21 is piled up on the heat radiating member 40 and the electrically conductive paste 50 and the heat-transfer material 51 are hardened
  • substrate 21 and the thermal radiation member 40 are fixed by fixing means, such as the screw
  • the electrical junction box 10 is formed by covering the circuit structure 20 with the case 11.
  • the circuit structure 20 is superposed on the substrate 21 on which the ground pattern 22B and the through hole 23 are formed, the metal member 30 inserted through the through hole 23 and electrically connected to the ground pattern 22B, and the substrate 21.
  • the metal heat radiation member 40 that can be connected to the ground potential, and the conductive paste 50 that connects the metal member 30 and the heat radiation member 40 are provided.
  • the ground pattern 22B of the substrate 21 and the heat dissipation member 40 can be electrically connected via the metal member 30, the ground pattern 22B is connected to the heat dissipation member 40 without using screws. can do.
  • the ground pattern 22B of the substrate 21 can be connected to the ground potential without reducing the area in which components can be mounted on the substrate 21 (by the head of the screw).
  • it is not necessary to use a screw to connect the ground pattern 22B to the ground potential it is possible to suppress stress generated in the substrate 21 due to stress at the time of fastening the screw.
  • the metal member 30 and the heat radiating member 40 are connected by the conductive paste 50, the actual contact area can be increased as compared with the contact between solids (metals), and the electrical resistance is reduced. Thus, conduction loss can be suppressed.
  • the configuration of the heat radiating member 40 can be simplified.
  • the metal member 30 includes a body portion 31 inserted into the through hole 23, and a head portion 32 that is disposed outside the through hole 23 and has a diameter larger than the diameter of the through hole 23. Comes into contact with the conductive paste 50. In this way, since the contact area between the metal member 30 and the conductive paste 50 can be increased by the head 32 of the metal member 30 coming into contact with the conductive paste 50, the metal member 30 and the heat dissipation member can be increased. The electrical resistance to 40 can be reduced and the thermal conductivity can be improved.
  • a heat transfer material 51 that thermally connects the substrate 21 and the heat radiating member 40 is provided. In this way, the heat of the substrate 21 can be radiated from the heat radiating member 40 via the heat transfer material 51.
  • the ground pattern 22B is formed in the hole wall of the through hole 23, and the hole wall of the through hole 23 and the metal member 30 are connected by solder S1. In this way, since the metal member 30 and the ground pattern 22B can be electrically connected via the solder S1, the electrical resistance between the metal member 30 and the ground pattern 22B can be reduced.
  • a heating component 26 having a terminal 27 connected to the ground pattern 22 ⁇ / b> B and generating heat when energized is provided, and the heating component 26 is arranged in the vicinity of the metal member 30. In this way, the heat of the heat generating component 26 can be radiated from the heat radiating member 40 through the metal member 30.
  • Embodiment 2 will be described with reference to FIGS.
  • the vertical direction of the metal member 30 is opposite to that of the first embodiment, as shown in FIG.
  • the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the seating surface 32B of the head portion 32 of the metal member 30 is connected to the edge of the ground pattern 22B (the upper portion of the hole wall pattern 22C) on the upper surface (plate surface) of the substrate 21 via the solder S2.
  • the body 31 of the metal member 30 is inserted into the through hole 23 of the substrate 21 from above.
  • Solder S2 (S1) is not filled between the outer peripheral surface 31A of the body portion 31 of the metal member 30 and the hole wall of the through hole 23, and an air layer (gap) is formed.
  • a conductive paste 50 is disposed between the lower end surface 31B of the body portion 31 and the flat surface 41 of the heat dissipation member 40, and a heat transfer material is provided around the conductive paste 50 between the substrate 21 and the heat dissipation member 40. 51 is arranged.
  • the metal member 30 has a body portion 31 inserted through the through hole 23 and a head portion 32 that is disposed outside the through hole 23 and has a diameter larger than the diameter of the through hole 23.
  • the head 32 is soldered and connected to the ground pattern 22B of the substrate 21.
  • the head 32 of the metal member 30 is connected to the ground pattern 22 ⁇ / b> B of the substrate 21, so that the dimensional accuracy of the body 31 and the through-hole 23 is not necessarily the connection between the body 31 and the through-hole 23. Therefore, it is not necessary to match, so that the metal member 30 and the ground pattern 22B of the substrate 21 can be easily connected.
  • the hole wall pattern 22C is formed in the through hole 23, but the present invention is not limited thereto, and the hole wall pattern 22C may not be formed in the through hole 23.
  • the head portion 32 of the metal member 30 is not limited to a disk shape, and may be a hemispherical shape, a spherical shape, a rectangular parallelepiped shape, or the like.

Abstract

回路構成体２０は、グランドパターン２２Ｂ及び貫通孔２３が形成された基板２１と、貫通孔２３に挿通され、グランドパターン２２Ｂと電気的に接続される金属部材３０と、基板２１に重ねられ、外部のグランド電位に接続可能な金属製の放熱部材４０と、金属部材３０と放熱部材４０との間を接続する導電性ペースト５０と、を備える。

Description

回路構成体及び電気接続箱
　本明細書では、回路構成体及び電気接続箱に関する技術を開示する。
　従来、基板のグランドパターンを基板外のグランド電位に接続する技術が知られている。特許文献１は、電子機器に内蔵されるプリント配線基板及び接地用の板金片には、ネジ挿通孔が形成され、プリント配線基板ネジ挿通孔の周囲にはグランドパターンの露出部が形成されている。プリント配線基板及び板金片のネジ挿通孔を通して支持体のネジ孔にねじ込むと、板金片がネジの頭部でグランドパターンの露出部に押し付けられて接触するため接地状態となり、プリント配線基板はネジで支持体に取付け固定される。
特開２００８－２２６９６６号公報
　ところで、プリント配線基板のグランドパターンを接地用の板金片にネジで固定する場合には、ネジの頭部がプリント配線基板の実装面に配されるため、ネジの頭部の大きさの分だけプリント配線基板上における部品を実装可能な面積が少なくなるという問題がある。
　本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、基板上における部品の実装可能な面積を少なくすることなく、基板のグランドパターンをグランド電位に接続することが可能な回路構成体及び電気接続箱を提供することを目的とする。
　本明細書に記載された回路構成体は、グランドパターン及び貫通孔が形成された基板と、前記貫通孔に挿通され、前記グランドパターンと電気的に接続される金属部材と、前記基板に重ねられ、外部のグランド電位に接続可能な金属製の放熱部材と、前記金属部材と前記放熱部材との間を接続する導電性ペーストと、を備える。
　本構成によれば、基板のグランドパターンと放熱部材とを金属部材を介して電気的に接続することができるため、ネジを用いなくてもグランドパターンを放熱部材に接続することができる。これにより、基板上における部品の実装可能な面積を（ネジの頭部により）少なくすることなく、基板のグランドパターンをグランド電位に接続することが可能になる。また、グランドパターンをグランド電位に接続するためにネジを用いなくてもよいため、ネジの締結時の応力により基板に生じるストレスを抑制することができる。また、金属部材と放熱部材との間は、導電性ペーストで接続されるため、固体同士の接触と比較して実接触面積を大きくすることができ、電気抵抗を小さくして導通損失を抑制することが可能になる。
　本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
　前記金属部材は、前記貫通孔に挿通される胴部と、前記貫通孔の外に配され、前記貫通孔の孔径よりも大きい径を有する頭部とを有し、前記頭部が前記導電性ペーストに接触する。
　このようにすれば、金属部材の頭部が導電性ペーストに接触することにより、金属部材と導電性ペーストとの接触面積を大きくすることができるため、金属部材と放熱部材との間の電気抵抗を小さくできるとともに、熱伝導性を向上させることができる。
　前記金属部材は、前記貫通孔に挿通される胴部と、前記貫通孔の外に配され、前記貫通孔の孔径よりも大きい径を有する頭部とを有し、前記頭部が前記基板のグランドパターンに接続されている。
　このようにすれば、金属部材の頭部が基板のグランドパターンに接続されることで、必ずしも胴部や貫通孔の寸法精度を胴部と貫通孔との接続のために合わせる必要がなくなるため、金属部材と基板のグランドパターンとの接続を容易に行うことができる。
　前記基板と前記放熱部材との間における前記金属部材が配されない領域には、前記基板と前記放熱部材との間を伝熱的に接続する伝熱材が設けられている。　
　このようにすれば、基板の熱は、伝熱材を介して放熱部材から放熱することができる。
　前記グランドパターンは、前記貫通孔の孔壁に形成されており、前記貫通孔の孔壁と前記金属部材との間は半田で接続されている。　
　このようにすれば、金属部材とグランドパターンとを半田を介して接続することができるため、金属部材とグランドパターンとの間の電気抵抗を小さくすることができる。
　前記グランドパターンに接続される端子を有して通電により発熱する発熱部品を備え、前記発熱部品は、前記金属部材の近傍に配されている。
　このようにすれば、発熱部品の熱は、金属部材を介して放熱部材から放熱することが可能になる。
　前記回路構成体と、前記回路構成体を覆うケースとを備える電気接続箱とする。
　本明細書に記載された技術によれば、基板上における部品の実装可能な面積を少なくすることなく、基板のグランドパターンをグランド電位に接続することが可能になる。
実施形態１の電気接続箱を示す平面図 図１のＡ－Ａ断面図 図２の金属部材の近傍を拡大した図 実施形態２の電気接続箱を示す断面図 図４の金属部材の近傍を拡大した図
　＜実施形態１＞
　実施形態１について、図１～図３を参照しつつ説明する。
　電気接続箱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やモータ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。この電気接続箱１０は任意の向きで配置することができるが、以下では、図１のＸ方向を前方、Ｙ方向を左方、図２のＺ方向を上方として説明する。
　電気接続箱１０は、図２に示すように、回路構成体２０と、回路構成体２０を覆うケース１１とを備えている。ケース１１は、下方側が開口する箱形であって、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製又は合成樹脂製とされている。
　回路構成体２０は、上下方向に貫通する貫通孔２３が形成された基板２１と、基板２１の貫通孔２３に挿通される金属部材３０と、基板２１の下側に重ねられる放熱部材４０とを備える。基板２１は、絶縁材料からなる絶縁板にプリント配線技術により銅箔等からなる導電路としてのパターン２２が形成されたプリント基板とされている。パターン２２は、導電路の経路に応じて絶縁板の上面に配線されており、電源側のライン（例えば５［Ｖ］）に接続される電源側パターン２２Ａと、グランド電位（０［Ｖ］）に接続されるグランドパターン２２Ｂとを備え、電源側パターン２２Ａとグランドパターン２２Ｂとが異なる経路に配線されている。なお、本実施形態では、上面一層のパターン２２が形成された基板２１としたが、これに限られず、例えば多層基板を用いてもよい。また、プリント基板に限られず、例えば、プリント基板に、銅、銅合金等の金属板材からなるバスバーを重ねて基板を構成してもよい。
　基板２１のパターン２２には、発熱部品２６が実装されている。発熱部品２６は、通電により発熱する電子部品であって、図３に示すように、扁平な箱形の本体２６Ａと、本体２６Ａの底面に形成された複数の端子２７（図３では一つの端子２７を図示）とを有する。複数の端子２７は、マイナス端子２７Ａと、図示しないプラス端子とを備え、マイナス端子２７Ａは、グランドパターン２２Ｂに電気的に接続され、プラス端子は、電源側パターン２２Ａ（図２）に電気的に接続される。複数の端子２７の下面は、基板２１の上面（表面）に形成されたパターン２２のランドに半田付けされる。発熱部品２６は、本実施形態では、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）とされているが、抵抗、コイル、コンデンサ等の発熱部品としてもよい。
　基板２１には、貫通孔２３（スルーホール）が上下方向（板厚方向）に貫通形成されている。貫通孔２３の孔壁の全面（全周）は、銅箔等からなる孔壁パターン２２Ｃが形成されており、絶縁板の孔壁に対して孔壁パターン２２Ｃが所定の厚みで密着している。孔壁パターン２２Ｃの上端部は、基板２１上のグランドパターン２２Ｂに連なっている。
　金属部材３０は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス鋼等の金属からなり、円柱状の胴部３１と、胴部３１の下方側（軸方向の一方側）に設けられ、胴部３１の径よりも大きい径を有する円柱状の頭部３２とを有する。胴部３１は、貫通孔２３の孔径（左右方向の直径）よりも小さい径（左右方向の直径）を有し、頭部３２は、貫通孔２３の孔径（左右方向の直径）よりも大きい径（左右方向の直径）を有している。
　貫通孔２３に胴部３１が挿通された状態では、胴部３１の外周面３１Ａと貫通孔２３の孔壁との間には隙間が形成され、この隙間に、接合材としての半田Ｓ１が充填されている。金属部材３０（及び貫通孔２３）は、発熱部品２６の近傍に配置されている。本実施形態では、金属部材３０はリベットが用いられている。図２に示すように、基板２１の周縁部には、ネジ２９の軸部を挿通可能な通し孔２４が貫通形成されている。
　放熱部材４０はアルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性が高い金属類製であって、上面に平坦面４１を有し、下面側に櫛刃状に並んで配された複数の放熱フィン４４を有する。平坦面４１における周縁部寄りには、上方に段差状に突出するスペーサ部４２が形成されている。スペーサ部４２には、ネジ２９でネジ留めするためのネジ孔４３が形成されている。放熱部材４０には、車両のボディＢ等に取り付け可能なブラケット４５（取付部材）が設けられており、ブラケット４５を介して外部のグランド電位に接続可能とされている。放熱部材４０の平坦面４１（上面）と金属部材３０の頭部３２の下面３２Ａとの間には、導電性ペースト５０が配される隙間が形成されている。
　導電性ペースト５０は、電気を通す性質と物質同士を固着する性質とを有し、例えば、流動性の有る樹脂溶液をバインダーとして用いた樹脂ペーストの内部に金属粉末などの導電性フィラーを含有するものを用いることができ、例えば、エポキシ樹脂と銀粉、ガラスフリット等を組み合わせたものを用いることができる。樹脂溶液としては、高分子樹脂成分と溶剤とから構成することができる。導電性ペーストは、常温や加熱、冷却により硬化するものを用いてもよい。
　基板２１の下面（放熱部材４０側の面）と放熱部材４０の平坦面４１（上面）との間には、伝熱材５１が配されている。伝熱材５１は、金属部材３０（及び貫通孔２３）とは異なる領域に設けられ、例えば、シリコーングリスなどの熱伝導性が高く、絶縁性を有する材料を用いることができる。基板２１の熱は伝熱材５１を介して放熱部材４０に伝わり、放熱部材４０から外部に放熱される。
　次に、回路構成体２０の製造方法について説明する。
　基板２１の貫通孔２３に金属部材３０の胴部３１を挿通し、貫通孔２３の孔壁と胴部３１の外周面３１Ａとの間に半田Ｓ１を充填して、金属部材３０と貫通孔２３の孔壁とを接合する。また、発熱部品２６の端子２７を接続するパターン２２に半田ペーストを付着して発熱部品２６を実装し、例えばリフロー半田付けにより、金属部材３０及び発熱部品２６を基板２１に半田付けする。なお、発熱部品２６の端子２７のリフロー半田付けと、金属部材３０の貫通孔２３への半田付けとを同一工程で行うことができるが、別工程で行ってもよい。また、半田Ｓ１による接合は、リフロー半田付けに限られず、例えば液状に溶かした半田Ｓ１を貫通孔２３の孔壁と金属部材３０との間の隙間に入れ、半田Ｓ１を固化させて金属部材３０と孔壁パターン２２Ｃとを接続するようにしてもよい。
　次に、放熱部材４０の平坦面４１の金属部材３０の領域に導電性ペースト５０を塗布し、平坦面４１における導電性ペースト５０の周囲の領域（導電性ペースト５０が塗布されない領域）に伝熱材５１を塗布する。そして、放熱部材４０の上に基板２１を重ね、導電性ペースト５０及び伝熱材５１が常温や加熱等により硬化されると、基板２１と放熱部材４０とが固着した状態となる。そして、基板２１の周縁部と放熱部材４０とをネジ２９等の固定手段により固定すると回路構成体２０が形成される。また、回路構成体２０にケース１１を被せることにより電気接続箱１０が形成される。
　本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
　回路構成体２０は、グランドパターン２２Ｂ及び貫通孔２３が形成された基板２１と、貫通孔２３に挿通され、グランドパターン２２Ｂと電気的に接続される金属部材３０と、基板２１に重ねられ、外部のグランド電位に接続可能な金属製の放熱部材４０と、金属部材３０と放熱部材４０との間を接続する導電性ペースト５０と、を備える。
　本実施形態によれば、基板２１のグランドパターン２２Ｂと放熱部材４０とを金属部材３０を介して電気的に接続することができるため、ネジを用いなくてもグランドパターン２２Ｂを放熱部材４０に接続することができる。これにより、基板２１上における部品の実装可能な面積を（ネジの頭部により）少なくすることなく、基板２１のグランドパターン２２Ｂをグランド電位に接続することが可能になる。また、グランドパターン２２Ｂをグランド電位に接続するためにネジを用いなくてもよいため、ネジの締結時の応力により基板２１に生じるストレスを抑制することができる。また、金属部材３０と放熱部材４０との間は、導電性ペースト５０で接続されるため、固体（金属）同士の接触と比較して実接触面積を大きくすることができ、電気抵抗を小さくして導通損失を抑制することが可能になる。また、ネジをネジ留めするために放熱部材４０に形成するネジ孔の数を少なくすることができるため、放熱部材４０の構成を簡素化することが可能になる。
　また、金属部材３０は、貫通孔２３に挿通される胴部３１と、貫通孔２３の外に配され、貫通孔２３の孔径よりも大きい径を有する頭部３２とを有し、頭部３２が導電性ペースト５０に接触する。
　このようにすれば、金属部材３０の頭部３２が導電性ペースト５０に接触することにより、金属部材３０と導電性ペースト５０との接触面積を大きくすることができるため、金属部材３０と放熱部材４０との間の電気抵抗を小さくできるとともに、熱伝導性を向上させることができる。
　また、基板２１と放熱部材４０との間における金属部材３０が配されない領域には、基板２１と放熱部材４０との間を伝熱的に接続する伝熱材５１が設けられている。
　このようにすれば、基板２１の熱は、伝熱材５１を介して放熱部材４０から放熱することができる。
　また、グランドパターン２２Ｂは、貫通孔２３の孔壁に形成されており、貫通孔２３の孔壁と金属部材３０との間は半田Ｓ１で接続されている。
　このようにすれば、金属部材３０とグランドパターン２２Ｂとを半田Ｓ１を介して電気的に接続することができるため、金属部材３０とグランドパターン２２Ｂとの間の電気抵抗を小さくすることができる。
　また、グランドパターン２２Ｂに接続される端子２７を有して通電により発熱する発熱部品２６を備え、発熱部品２６は、金属部材３０の近傍に配されている。
　このようにすれば、発熱部品２６の熱は、金属部材３０を介して放熱部材４０から放熱することが可能になる。
　＜実施形態２＞
　次に、実施形態２について、図４，図５を参照しつつ説明する。実施形態２の電気接続箱６０は、図４に示すように、金属部材３０の上下方向の向きは、実施形態１とは反対向きとされている。以下では、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。
　図５に示すように、金属部材３０の頭部３２の座面３２Ｂは、半田Ｓ２を介して基板２１の上面（板面）のグランドパターン２２Ｂの縁部（孔壁パターン２２Ｃの上部）に接続されている。金属部材３０の胴部３１は、上方側から基板２１の貫通孔２３に挿通されている。金属部材３０の胴部３１の外周面３１Ａと貫通孔２３の孔壁との間には、半田Ｓ２（Ｓ１）は充填されておらず、空気層（隙間）が形成されている。胴部３１の下端面３１Ｂと放熱部材４０の平坦面４１との間には、導電性ペースト５０が配され、基板２１と放熱部材４０との間における導電性ペースト５０の周囲には伝熱材５１が配されている。
　実施形態２によれば、金属部材３０は、貫通孔２３に挿通される胴部３１と、貫通孔２３の外に配され、貫通孔２３の孔径よりも大きい径を有する頭部３２とを有し、頭部３２が基板２１のグランドパターン２２Ｂに半田付けされて接続されている。
　このようにすれば、金属部材３０の頭部３２が基板２１のグランドパターン２２Ｂに接続されることで、必ずしも胴部３１や貫通孔２３の寸法精度を胴部３１と貫通孔２３との接続のために合わせる必要がなくなるため、金属部材３０と基板２１のグランドパターン２２Ｂとの接続を容易に行うことができる。
　＜他の実施形態＞
　本明細書に記載された技術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明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態では、貫通孔２３に孔壁パターン２２Ｃが形成されていたが、これに限られず、貫通孔２３に孔壁パターン２２Ｃが形成されていなくてもよい。
（２）金属部材３０の頭部３２は、円板状に限られず、例えば、半球状、球状、直方体状等としてもよい。
１０，６０：　電気接続箱
１１：　ケース
２０：　回路構成体
２１：　基板
２２：　パターン
２２Ａ：　電源側パターン
２２Ｂ：　グランドパターン
２２Ｃ：　孔壁パターン
２３：　貫通孔
２６：　発熱部品
２７：　端子
２７Ａ：　マイナス端子
３０：　金属部材
３１：　胴部
３２：　頭部
４０：　放熱部材
４１：　平坦面
５０：　導電性ペースト
５１：　伝熱材
Ｓ１，Ｓ２：　半田

Claims (7)

  1. グランドパターン及び貫通孔が形成された基板と、
    　前記貫通孔に挿通され、前記グランドパターンと電気的に接続される金属部材と、
    　前記基板に重ねられ、外部のグランド電位に接続可能な金属製の放熱部材と、
    　前記金属部材と前記放熱部材との間を接続する導電性ペーストと、を備える回路構成体。
  2. 前記金属部材は、前記貫通孔に挿通される胴部と、前記貫通孔の外に配され、前記貫通孔の孔径よりも大きい径を有する頭部とを有し、前記頭部が前記導電性ペーストに接触する請求項１に記載の回路構成体。
  3. 前記金属部材は、前記貫通孔に挿通される胴部と、前記貫通孔の外に配され、前記貫通孔の孔径よりも大きい径を有する頭部とを有し、前記頭部が前記基板のグランドパターンに接続されている請求項１に記載の回路構成体。
  4. 前記基板と前記放熱部材との間における前記金属部材が配されない領域には、前記基板と前記放熱部材との間を伝熱的に接続する伝熱材が設けられている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体。　
  5. 前記グランドパターンは、前記貫通孔の孔壁に連なっており、前記貫通孔の孔壁と前記金属部材との間は半田で接続されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体。　
  6. 前記グランドパターンに接続される端子を有して通電により発熱する発熱部品を備え、
    　前記発熱部品は、前記金属部材の近傍に配されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回路構成体。
  7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の回路構成体と、
    　前記回路構成体を覆うケースとを備える電気接続箱。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210296202A1 (en) * 2020-03-20 2021-09-23 Lyft, Inc. Motor controller heat dissipating systems and methods

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09102688A (ja) * 1995-10-06 1997-04-15 Hitachi Ltd 電子パッケージの実装構造およびそれを用いたノートブック型コンピュータ
WO2010094154A1 (en) * 2009-02-20 2010-08-26 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Thermal pad and method of forming the same
JP2013004953A (ja) * 2011-06-22 2013-01-07 Denso Corp 電子制御装置
JP2014099544A (ja) * 2012-11-15 2014-05-29 Shirai Electronics Industrial Co Ltd 回路基板
JP2017005093A (ja) * 2015-06-10 2017-01-05 日本電気株式会社 基板放熱構造およびその組み立て方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5856911A (en) * 1996-11-12 1999-01-05 National Semiconductor Corporation Attachment assembly for integrated circuits
JP2004087594A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Alps Electric Co Ltd 電子回路ユニットの放熱構造
JP2008226966A (ja) 2007-03-09 2008-09-25 Funai Electric Co Ltd プリント配線基板の接地構造
CN103999210B (zh) * 2011-12-22 2016-11-02 京瓷株式会社 布线基板以及电子装置
US9763317B2 (en) * 2013-03-14 2017-09-12 Cisco Technology, Inc. Method and apparatus for providing a ground and a heat transfer interface on a printed circuit board
CN103237412B (zh) * 2013-03-27 2016-03-23 苏州远创达科技有限公司 一种电子件安装结构及制作方法、电子件产品
JP6350763B2 (ja) * 2015-12-02 2018-07-04 日本精工株式会社 電子部品を実装した基板とその基板を収納するケースの構造
US10141182B1 (en) * 2017-11-13 2018-11-27 Nxp Usa, Inc. Microelectronic systems containing embedded heat dissipation structures and methods for the fabrication thereof
US10269678B1 (en) * 2017-12-05 2019-04-23 Nxp Usa, Inc. Microelectronic components having integrated heat dissipation posts, systems including the same, and methods for the fabrication thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09102688A (ja) * 1995-10-06 1997-04-15 Hitachi Ltd 電子パッケージの実装構造およびそれを用いたノートブック型コンピュータ
WO2010094154A1 (en) * 2009-02-20 2010-08-26 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Thermal pad and method of forming the same
JP2013004953A (ja) * 2011-06-22 2013-01-07 Denso Corp 電子制御装置
JP2014099544A (ja) * 2012-11-15 2014-05-29 Shirai Electronics Industrial Co Ltd 回路基板
JP2017005093A (ja) * 2015-06-10 2017-01-05 日本電気株式会社 基板放熱構造およびその組み立て方法

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