WO2019225489A1

WO2019225489A1 - 回路装置

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Publication number: WO2019225489A1
Application number: PCT/JP2019/019613
Authority: WO
Inventors: 山根　茂樹; 敏之土田
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: 2018-05-22
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2019-11-28
Also published as: JP2019204845A; JP7056375B2; DE112019002582T5; US20210212192A1; CN112075129A

Abstract

回路装置１は、回路基板１０と、回路基板１０に搭載されるインダクタ２０と、回路基板１０およびインダクタ２０に組み付けられる放熱部材５０とを備える。インダクタ２０が、ケース本体４２と、ケース本体４２から回路基板１０に平行に延びる取付片４７とを備える。放熱部材５０が、回路基板１０においてインダクタ２０が搭載される実装面１０Ｆ１とは反対側の放熱面１０Ｆ２に沿って配置される主板部５１と、主板部５１から延び、回路基板１０と取付片４７とを貫通する支柱部５２とを備える。回路基板１０および取付片４７と支柱部５２とが、接着剤Ａによって固定されている。

Description

回路装置

　本明細書によって開示される技術は、回路装置に関する。

　従来、車載電装品の通電や断電を実行する装置として、回路基板と、この回路基板に実装された電子部品とを備える回路装置が知られている。

　このような回路装置において、回路基板上に実装される電子部品の中には、インダクタ等の比較的大型のものがある。大型の電子部品は、端子をはんだ付けにより回路基板上の導電回路に接続するだけでは、走行中の振動等によりはんだにクラックが入るおそれがあるため、例えばねじ締めによって回路基板上に機械的に固定されている（特許文献１参照）。

特開２００４－２５３５０８号公報

　上記の構成では、回路基板上において、電子部品を固定するねじの締結位置の周囲に、ねじの締結作業のための比較的広いスペースが必要となり、そのスペースには導体回路や他の電子部品を配策することができないため、回路基板の高密度化に限界がある。

　本明細書によって開示される回路装置は、回路基板と、前記回路基板に搭載される一の電子部品と、前記回路基板および前記一の電子部品が組み付けられる組付部材と、を備え、前記一の電子部品が、本体と、前記本体から前記回路基板に平行に延びる取付片とを備え、前記組付部材が、前記回路基板に沿って配置される基部と、前記基部から延び、前記回路基板と前記取付片とを貫通する支柱部とを備え、前記回路基板と前記支柱部、および前記取付片と前記支柱部とが、固定部材によって固定されている。

　上記の構成によれば、電子部品を回路基板上にねじ止めにより固定する場合と比較して、回路基板上において電子部品の固定に必要なスペースを小さくできるので、回路基板の高密度化を妨げることなく、電子部品を強固に回路基板に取り付けることができる。

　上記の構成において、前記固定部材が接着剤であっても構わない。このような構成によれば、安価かつ確実に回路基板および取付片と支柱部を固定することができる。

　上記の構成において、前記一の電子部品がインダクタであっても構わない。あるいは、前記一の電子部品がトランスであっても構わない。上記のような構成は、インダクタやトランスのように比較的大きく重量がある電子部品を回路基板上に固定する場合に、特に適している。

　上記の構成において、前記組付部材が放熱部材であっても構わない。このような構成によれば、放熱部材が、回路基板と一の電子部品とを固定する部材を兼ねることができるので、部品点数の増加を避けることができる。

　上記の構成において、前記取付片、または、前記取付片および前記本体が、前記回路基板との間に空間を有して配置されており、前記空間内に、前記回路基板に搭載される他の電子部品が配置されていても構わない。このような構成によれば、回路装置の高密度化を図ることができる。

　本明細書によって開示される回路装置によれば、回路基板の高密度化を妨げることなく、電子部品を強固に回路基板に取り付けることができる。

実施形態の回路装置の斜視図実施形態の回路装置の平面図実施形態の回路装置の正面図実施形態の回路装置の背面図実施形態の回路装置の右側面図図２のＡ－Ａ線断面図図２のＢ－Ｂ線断面図実施形態の回路装置の分解斜視図実施形態において他の電子部品が実装された回路基板の斜視図実施形態において他の電子部品が実装された回路基板の平面図実施形態のインダクタの斜視図実施形態のインダクタの平面図実施形態のインダクタの正面図実施形態のインダクタの右側面図実施形態のコイルおよび磁性コアの斜視図実施形態の放熱部材の斜視図実施形態において回路基板にインダクタを実装する様子を示す斜視図実施形態においてインダクタが実装された回路基板に放熱部材を組み付ける様子を示す斜視図変形例の回路装置において支柱部の周囲の部分拡大図

　実施形態を図１～図１８を参照しつつ説明する。本実施形態の回路装置１は、車両において、２つの電源系の間に配設されて、電源間の電圧を変換するコンバーター装置である。

　回路装置１は、図８に示すように、回路基板１０と、この回路基板１０に実装される電子部品２０、６０と、回路基板１０から発生する熱を放熱する放熱部材５０（組付部材に該当）とを備える。

　回路基板１０は、ガラス基材またはガラス不織布基材からなる絶縁板の一面に、プリント配線技術により形成された導電回路を備える一般的な構成を有している。この回路基板１０は、図９に示すように、一対の第１支柱挿通孔１１と一対のスルーホール１２とを有している。

　複数の電子部品２０、６０は、回路基板１０の表裏両面のうち一面（実装面１０Ｆ１：図４の上面）に配置されている。

　複数の電子部品２０、６０のうち一の電子部品は、大型のインダクタ２０である。また、他の電子部品６０は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、小型のインダクター、コンデンサ、抵抗等、比較的小型で軽い部品である。

　インダクタ２０は、コイル２１と、磁性コア３１と、インダクタケース４１とを備えている。コイル２１は、図１５に示すように、平角線をエッジワイズ状かつ円環状に巻回してなるエッジワイズコイルである。コイル２１は、巻回されて全体として筒状をなす巻回部２２と、この巻回部２２から、巻回部２２の軸方向に沿って同方向（図１５の下方）に延出され、回路基板１０の導電回路に接続される一対のリード端子２３とを備えている。

　磁性コア３１は、フェライト等の磁性体からなり、図１５に示すように、互いに同形同大の第１コア３２Ａと第２コア３２Ｂとを組み合わせて構成される。図６に示すように、第１コア３２Ａは、平板状の主壁部３３Ａと、主壁部３３Ａの一面から相手方の第２コア３２Ｂに向かって突出する円柱状の軸部３４Ａと、主壁部３３Ａの対向する一対の側縁から軸部３４Ａと同方向に突出する一対の支持壁３５Ａとを備えている。第２コア３２Ｂも同様に、主壁部３３Ｂと、軸部３４Ｂと、一対の支持壁３５Ｂとを備えている。第１コア３２Ａと第２コア３２Ｂとは、軸部３４Ａ、３４Ｂ、支持壁３５Ａ、３５Ｂを互いに突き合わせるように重ね合わせられている。

　コイル２１は、図６に示すように、巻回部２２が軸部３４Ａ、３４Ｂの周りに巻回される状態で、２つの主壁部３３Ａ、３３Ｂの間に配されている。

　インダクタケース４１は、合成樹脂製であって、図１１に示すように、磁性コア３１と巻回部２２とを内部に収容するケース本体４２（本体に該当）と、ケース本体４２から突出する一対の取付片４７と、同じくケース本体４２から突出する４本の脚部４９とを備えている。

　ケース本体４２は、図１２、図１３および図１４に示すように、矩形板状の背壁部４３と、この背壁部４３の４辺からそれぞれ延び、磁性コア３１と巻回部２２とを包囲する４つの壁部（天壁部４４、底壁部４５、および一対の側壁部４６）とを備え、背壁部４３と反対側に開口部４２Ａを有している。底壁部４５は、回路基板１０と対向する矩形板状の壁部である。天壁部４４は、底壁部４５に対して平行に、間隔を空けて配置される矩形板状の壁部である。一対の側壁部４６は、底壁部４５と天壁部４４とを繋ぎ、互いに間隔を空けて配置される矩形板状の壁部である。

　一対の取付片４７のそれぞれは、図１２に示すように、一対の側壁部４６のそれぞれから外側に向かって延びる板片状の部分であって、第２支柱挿通孔４８を有している。

　４本の脚部４９のそれぞれは、図１４に示すように、底壁部４５から垂直に延びる円柱状の部分である。

　インダクタケース４１は、図７に示すように、底壁部４５を回路基板１０に向けて回路基板１０上に設置されている。４本の脚部４９が実装面１０Ｆ１に当接しており、ケース本体４２と回路基板１０との間には、比較的大きな空間がある。磁性コア３１と巻回部２２とがケース本体４２の内部に収容され、一対のリード端子２３が、開口部４２Ａからケース本体４２の外部に導出されて、回路基板１０に向かって延びている。一対のリード端子２３のそれぞれの先端部が、回路基板１０の一対のスルーホール１２のそれぞれに挿通されて、半田付けされることにより、コイル２１が回路基板１０の導電回路に電気的に接続されている。

　放熱部材５０は、熱伝導性の高いアルミニウム、アルミニウム合金等の金属によって構成された部材であって、図１６に示すように、主板部５１（基部に該当）と、主板部５１から突出する一対の支柱部５２とを備える。主板部５１は、回路基板１０よりも一回り大きな平板状の部分であって、図７に示すように、リード端子２３の先端部を受け入れ可能な逃がし凹部５３を有している。一対の支柱部５２のそれぞれは、主板部５１において回路基板１０と対向する一面（図６の上面）から、主板部５１に対して垂直に突出する丸棒状の部分である。一対の支柱部５２は、例えばダイキャスト成形によって主板部５１と一体に形成されている。

　主板部５１は、回路基板１０の表裏両面のうち他面（放熱面１０Ｆ２：図６の下面）に沿って配置されており、ねじ止めによって回路基板１０が固定されている。図６に示すように、一対の支柱部５２のうち一方は、一方の第１支柱挿通孔１１および一方の第２支柱挿通孔４８に挿通されている。回路基板１０において一方の第１支柱挿通孔１１の周縁部と一方の支柱部５２とは、接着剤Ａ（固定部材に該当）により接着されており、一方の取付片４７において第２支柱挿通孔４８の周縁部と一方の支柱部５２とは、接着剤Ａにより接着されている。他方の支柱部５２についても同様に、他方の第１支柱挿通孔１１および他方の第２支柱挿通孔４８に挿通され、接着剤Ａにより回路基板１０および他方の取付片４７に接着されている。

　ケース本体４２と回路基板１０との間の空間内には、図４に示すように、回路基板１０に実装された他の電子部品６０が、２本の支柱部５２間に配置されている。

　回路基板１０とインダクタ２０と放熱部材５０とを組み付けて回路装置１を製造する工程の一例を以下に示す。

　まず、図１７に示すように、他の電子部品６０が実装された回路基板１０に、半田付けジグからインダクタ２０の位置決めのための２本の位置決めピンＰを立設しておく。２本の位置決めピンＰのそれぞれは、支柱部５２とほぼ等しい外径を有する円柱状の部材であって、一端が一対の第１支柱挿通孔１１のそれぞれに挿通された状態で、回路基板１０に対して垂直に立設される。

　次に、インダクタ２０を回路基板１０に実装する。２つの第２支柱挿通孔４８のそれぞれに、２本の位置決めピンＰのそれぞれを挿通させることで、インダクタ２０を位置決めしつつ、４本の脚部４９を回路基板１０の実装面１０Ｆ１に当接させる。２つのリード端子２３を２つのスルーホール１２のそれぞれに挿通し、半田付けにより接続する。

　次に、位置決めピンＰを回路基板１０から取り外し、放熱部材５０に回路基板１０を組み付ける。図１８に示すように、２本の支柱部５２のそれぞれを、放熱面１０Ｆ２側から２つの第１支柱挿通孔１１のそれぞれ、および２つの第２支柱挿通孔４８のそれぞれに挿通し、回路基板１０を主板部５１に重ねる。そして、回路基板１０と主板部５１とを図示しないねじにより固定する。

　次いで、図１に示すように、回路基板１０の実装面１０Ｆ１において２つの支柱部５２のそれぞれの周りに接着剤Ａを塗布する。また、取付片４７において２つの支柱部５２のそれぞれの周りに接着剤Ａを塗布する。接着剤Ａを硬化させることによって、支柱部５２と回路基板１０、支柱部５２と取付片４７が互いに固着される。

　以上のように本実施形態によれば、回路装置１は、回路基板１０と、回路基板１０に搭載されるインダクタ２０と、回路基板１０およびインダクタ２０が組み付けられる放熱部材５０とを備える。インダクタ２０が、ケース本体４２と、ケース本体４２から回路基板１０に平行に延びる取付片４７とを備える。放熱部材５０が、回路基板１０に沿って配置される主板部５１と、主板部５１から延び、回路基板１０と取付片４７とを貫通する支柱部５２とを備える。回路基板１０および取付片４７と支柱部５２とが、接着剤Ａによって固定されている。

　上記の構成によれば、インダクタ２０を回路基板１０上にねじ止めにより固定する場合と比較して、回路基板１０上においてインダクタ２０の固定に必要なスペースを小さくできるので、回路基板１０の高密度化を妨げることなく、インダクタ２０を強固に回路基板１０に取り付けることができる。このような構成は、インダクタ２０のように比較的大きく重量がある電子部品を回路基板１０に固定する場合に、特に適している。

　また、接着剤Ａによって回路基板１０と支柱部５２、および取付片４７と支柱部５２が固定されている。このような構成によれば、回路基板１０のねじ止めを省略でき、安価かつ確実に回路基板１０および取付片４７と支柱部５２を固定することができる。

　また、放熱部材５０によって回路基板１０とインダクタ２０とを固定している。このような構成によれば、放熱部材５０が、回路基板１０とインダクタ２０とを固定する部材を兼ねることができるので、部品点数の増加を避けることができる。

　また、インダクタ２０のケース本体４２が、回路基板１０との間に空間を有して配置されており、この空間内に、回路基板１０に搭載される他の電子部品６０が配置されている。このような構成によれば、回路装置１の高密度化を図ることができる。

　＜他の実施形態＞
　本明細書によって開示される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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では、回路基板１０と支柱部５２、および回路基板１０と取付片４７が、いずれも接着剤Ａにより固定されていたが、例えば、外周面にねじ山を有する支柱部に、ナットをねじ付けることにより、取付片と支柱部とが固定されていても構わない。

（２）例えば図１９に示すように、支柱部７１において第１支柱挿通孔１１の内部に収容される根元部分が、その他の部分（縮径部７３）よりも径の大きい拡径部７２となっていても構わない。このような構成によれば、縮径部７３と拡径部７２との段差面７４にも接着剤Ａが付着するため、回路基板１０と支柱部７１との接着をより強固とすることができる。

（３）上記実施形態では、支柱部５２が主板部５１と一体に形成されていたが、支柱部が基部とは別体に形成されて、接着や溶接、ねじ止めなどにより基部に固定されていても構わない。

（４）固定部材は放熱部材でなくてもよいが、例えば金属など、ある程度の強度がある材料により構成された部材であることが好ましい。

（５）上記実施形態では、インダクタ２０が、回路基板１０との間に空間を有して配置されており、この空間内に、回路基板１０に搭載される他の電子部品６０が配置されていたが、電子部品が、回路基板と当接して配置されていても構わない。

（６）上記実施形態では、一の電子部品が大型のインダクタであったが、一の電子部品がトランスであっても構わない。

１、３０、５０…回路装置
１０…回路構成体
１１、６１…回路基板
１１Ｆ２…放熱面（第２対向面）
１４…半導体スイッチング素子（発熱部品）
１５…遮蔽壁
２０、４０…ヒートシンク（固定部材、放熱部材）
２１、４１…主板部（基部）
２１Ｆ、４１Ｆ…伝熱面（第１対向面）
２１Ｇ…第１グリス塗布領域（伝熱材塗布領域）
２３Ａ…第１ボス部（台座部）
４２…せき止め溝（溝）
６１Ｆ１…実装面（第２対向面）
８０…覆い部材（固定部材）
８１…覆い部（基部）
８１Ｆ…基板対向面（第１対向面）
８１Ｇ…第２グリス塗布領域（伝熱材塗布領域）
８２Ａ…第１取付柱（台座部）
Ｇ…放熱グリス（伝熱材）

Claims

　回路基板と、
　前記回路基板に搭載される一の電子部品と、
　前記回路基板および前記一の電子部品が組み付けられる組付部材と、を備え、
　前記一の電子部品が、本体と、前記本体から前記回路基板に平行に延びる取付片とを備え、
　前記組付部材が、前記回路基板に沿って配置される基部と、前記基部から延び、前記回路基板と前記取付片とを貫通する支柱部とを備え、
　前記回路基板と前記支柱部、および前記取付片と前記支柱部とが、固定部材によって固定されている、回路装置。
　前記固定部材が接着剤である、請求項１に記載の回路装置。
　前記一の電子部品がインダクタである、請求項１または請求項２に記載の回路装置。
　前記一の電子部品がトランスである、請求項１または請求項２に記載の回路装置。
　前記組付部材が放熱部材である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の回路装置。
　前記取付片、または、前記取付片および前記本体が、前記回路基板との間に空間を有して配置されており、前記空間内に、前記回路基板に搭載される他の電子部品が配置されている、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の回路装置。