(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記コイル組立体は、平角線がエッジワイズ状に巻回されたコイルを備え、前記平角線の両端部は、前記本体部から前記回路基板に沿った方向に延出されるとともにクランク状に屈曲され、その先端が前記回路基板に設けられた導電路に接続される接続部とされており、
前記接続部は、前記本体部のうち前記対向面を含む面より前記回路基板側に配されている、請求項2または請求項3に記載の電気接続箱。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近時、電子部品の小型化に伴って、電気接続箱の発熱密度が高くなる傾向にある。このため、放熱板のみによっては熱の拡散が十分でない虞がある。
【0005】
本明細書に開示される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、電気接続箱の放熱性を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書に開示される技術は、実装面を有する回路基板の前記実装面に、本体部を有する電子部品が実装された回路構成体と、前記回路構成体を内部に収容するケースと、前記回路基板の前記実装面と反対側の面側に設けられたヒートシンクと、を有する電気接続箱であって、前記ケースは、前記回路構成体を前記実装面側から覆う天板部、及び前記電子部品に接触するフレーム部
を有しており、前記天板部は、前記電子部品の前記本体部に伝熱的に接触して
おり、前記フレーム部と前記天板部とが接触しており、前記天板部には前記電子部品に向けて突出するとともに、前記フレーム部に設けられた嵌合凹部と嵌合する嵌合凸部を有し、前記嵌合凹部のうち、前記嵌合凸部と反対側の面が前記電子部品に接触している。
【0007】
本明細書に開示された技術によれば、通電時に電子部品で発生した熱の一部は、電子部品に伝熱的に接触した天板部へと伝達される。そして、天板部から電気接続箱の外部へと放散される。このように、本実施形態によれば、電子部品で発生した熱は、ケースから、電気接続箱の外部へと放散されるので、電気接続箱がヒートシンクのみを有する場合と比べて、電気接続箱の放熱性を向上させることができる。
また、上記の構成によれば、通電時に電子部品で発生した熱は、フレーム部へと伝達されフレーム部から天板部へと更に伝達される。天板部へと伝達された熱は、電気接続箱の外部へと放散されるようになっている。これにより、電子部品で発生した熱を効率よく電気接続箱の外部へと放散させることができるので、電気接続箱の放熱性を向上させることができる。
また、上記の構成によれば、通電時に電子部品で発生した熱は、電子部品からフレーム部の嵌合凹部へと伝達される。この嵌合凹部には、天板部の嵌合凸部が嵌合しているので、熱は、嵌合凹部から嵌合凸部へと速やかに移動する。さらに嵌合凸部から天板部へと伝達された熱は、電気接続箱の外部へと放散させる。これにより、電気接続箱の放熱性をさらに向上させることができる。
【0008】
本明細書に開示された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
【0009】
電子部品はコイル組立体であり、コイル組立体の本体部のうち回路基板の実装面と対向する対向面は、実装面から離間していることが好ましい。
【0010】
上記の構成によれば、電気接続箱に配される電子部品の発熱量が大きい場合には、ヒートシンクの放熱性能を超えてしまう場合がある。このような場合には、ヒートシンクから逆に熱が電子部品に伝達される虞がある。本実施形態においては、コイル組立体は、本体部が回路基板から離れた位置に配されているから、回路基板を介してヒートシンクから受ける熱の影響を小さくすることができる。一方、本体部の上面には、ケースの天板部が伝熱的に接触しているから、コイル組立体から発生する熱はケースに伝達され、ケース側から放熱することができる。これにより、放熱性に優れる電気接続箱とすることができる。
【0011】
天板部には本体部に向けて突出して本体部に接触する接触凸部が設けられていることが好ましい。
【0012】
上記の構成によれば、接触凸部を本体部に接触させることにより、コイル組立体から接触凸部、ケース(天板部)へと熱を伝達させることができるので、電気接続箱の放熱性をより向上させることができる。
【0013】
コイル組立体は、平角線がエッジワイズ状に巻回されたコイルを備え、平角線の両端部は、本体部から回路基板に沿った方向に延出されるとともにクランク状に屈曲され、その先端が回路基板に設けられた導電路に接続される接続部とされており、接続部は、本体部のうち対向面を含む面より回路基板側に配されていることが好ましい。
【0014】
上記の構成によれば、接続部が、本体部のうち対向面を含む面よりも回路基板側に配されているので、接続部を回路基板の導電路に接続することにより、確実に、本体部を回路基板の実装面から離間させることができる。
【0015】
ケースは金属製であることが好ましい。
【0016】
上記の構成によれば、ケースを例えば合成樹脂製とする構成と比較して、より放熱性に優れる電気接続箱とすることができる。
【0021】
天板部は複数の嵌合凸部を有し、フレーム部は複数の嵌合凹部を有し、回路基板の実装面には電子部品とは異なる他の電子部品が実装されており、他の電子部品は、複数の嵌合凸部及び複数の嵌合凹部の間に配されていることが好ましい。
【0022】
上記の構成によれば、他の電子部品で発生した熱は、複数の嵌合凸部及び複数の嵌合凹部へと伝達される。複数の嵌合凸部及び複数の嵌合凹部へ伝達された熱は、ケースから電気接続箱の外部へと放散される。これにより、電気接続箱の放熱性を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【0023】
本明細書に開示される技術によれば、放熱性に優れる電気接続箱が得られる。
【発明を実施するための形態】
【0025】
<実施形態1>
実施形態1を
図1ないし
図3によって説明する。本実施形態の電気接続箱10は、バッテリー等の電源と、ランプ、モータ等の車載電装品との間に配設されて、電源から車載電装品に供給される電力の通電及び断電を実行するものである。以下の説明においては、
図1における上側を表側又は上側とし、下側を裏側又は下側とする。
【0026】
(電気接続箱10)
電気接続箱10は、
図1に示すように、回路基板12に小型部品15と,コイル組立体20(電子部品の一例)とが実装されてなる回路構成体11と、回路基板12の裏面(
図1における下面)に配されたヒートシンク50と、回路構成体11を内部に収容するケース60と、を備える。
【0027】
(回路構成体11)
回路構成体11は回路基板12を備えている。回路基板12は、絶縁基板の表面にプリント配線技術により図示しない導電回路が形成されたプリント配線基板の裏面に、複数のバスバー13が所定のパターンで配索・接着されてなる。回路基板12の所定位置には、小型部品15,コイル組立体20が実装されている。小型部品15は、トランジスタやコンデンサ等である。
【0028】
なお、以下においては、回路基板12のうち小型部品15,コイル組立体20が実装されている面(表側の面)を、実装面12Aとする。
【0029】
(コイル組立体20)
コイル組立体20は、磁性コア22と、巻線を巻回してなるコイル30(エッジワイズコイルに相当)とを、コイルケース40に収容するとともに、ポッティング材45を充填してなる(
図3参照)。以下、
図2および
図3における上方を上、下方を下、左手前を前方、右奥を後方として説明する。
【0030】
磁性コア22はいわゆるPQ型コアと称されるものであって、
図2に示すように、同形状の一対の第1コア22Aおよび第2コア22Bを組み合わせてなる。第1コア22Aおよび第2コア22Bは、円柱状の被巻回部23と、被巻回部23を挟んで被巻回部23の軸方向に沿って平行に延在する一対の略板状の脚部24と、被巻回部23および一対の脚部24の一方側の端部を互いに連結してなる板状の連結部25とを有する。被巻回部23と脚部24とは、連結部25に対して同等高さとされている。また連結部25の側縁のうち、脚部24と連結していない一対の側縁は、脚部24の両端部から被巻回部23に向けて斜めに切り欠かれている。
【0031】
本実施形態のコイル30は、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30は、
図2に示すように、巻回されて全体として筒状をなす巻回部31の上端および下端から、平角線の両端部が、同方向(前方)に向けて、かつ、互いに平行に延出されるとともに、下方に向けてクランク状に屈曲された形態をなしている。
【0032】
以下、
図2において巻回部31の上方側から延出された端部を第1端部32Aとし、下方側から延出された端部を第2端部32Bとする。また、第1端部32Aのうち巻回部31から前方に向けて延出された部分を第1延出部33A、第1延出部33Aに連なって下方に向けて延びる部分を第1段差部34A、第1段差部34Aに連なって前方に向けて延びる先端部分を第1接続部35Aとする。また同じく、第2端部32Bのうち巻回部31から前方に向けて延出された部分を第2延出部33B、第2延出部33Bに連なって下方に向けて延びる部分を第2段差部34B、第2段差部34Bに連なって前方に向けて延びる先端部分を第2接続部35Bとする。
【0033】
第1接続部35Aおよび第2接続部35Bは、第1延出部33Aおよび第2延出部33Bと平行に配されている。また、第1接続部35Aおよび第2接続部35Bは互いに同等高さ(面一)に配されるとともに、巻回部31の下端縁よりも下方側に配されている。
【0034】
なお、第1接続部35Aおよび第2接続部35Bには、接続用のボルト48を貫通するための接続孔36A,36Bが形成されている。
【0035】
コイル30は、一対の第1コア22Aおよび第2コア22Bの被巻回部23の周囲に配されており、これにより、磁性コア22とともにチョークコイル21を形成している。チョークコイル21は、
図3に示すように、コイルケース40内に収容されている。
【0036】
コイルケース40は合成樹脂材からなり、
図3に示すように、一面側(前面)が開口41により開放された箱体からなる。より詳しくは、コイルケース40は、チョークコイル21の上面および下面に沿う上壁42および底壁43と、チョークコイル21の左右の側面(脚部24)に沿う一対の側壁44と、チョークコイル21の背面に沿う後壁と、を有している。
【0037】
チョークコイル21は、
図2に示すように、一対の第1端部32Aおよび第2端部32Bが開口41から外側に向けて突出する向きでコイルケース40内に収容されている。また、コイルケース40内は、チョークコイル21を収容した状態でポッティング材45により充填されている。なお、ポッティング材45としては、例えばエポキシ樹脂等を使用することができる。
【0038】
この状態において、コイル30の平角線の両端部(第1端部32A,第2端部32B)は、コイルケース40の外側に延出されている。また、第1端部32A,第2端部32Bのコイルケース40からの延出部分(第1延出部33A,第2延出部33B)は、ポッティング材45により、基端側が動かないようにしっかり固定されている。
【0039】
また、第1接続部35Aおよび第2接続部35Bは、コイルケース40の底壁43の下面43Aよりも下方側に配されている。底壁43の下面43Aは、回路基板12の実装面12Aと対向する対向面とされる。
【0040】
なお、上述したコイル組立体20のうち、コイルケース40と、コイルケース40内に収容されたチョークコイル21と、コイルケース40内に充填されたポッティング材45とが一体化された部分を、本体部46とよぶこととする。
【0041】
上述したコイル組立体20は、
図1に示すように、回路基板12上の所定位置に導通接続される。
【0042】
(ヒートシンク50)
回路基板12の下面側(バスバー13の裏面側)には、ヒートシンク50が設けられている。ヒートシンク50は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の熱伝導性に優れる金属材料からなる平坦な板状の放熱部材であり、回路基板12において発生した熱を放熱する機能を有する。
【0043】
ヒートシンク50の上面には、ヒートシンク50と回路基板12(バスバー13)との間の絶縁性を図るための絶縁シートが重ねられている(図示せず)。絶縁シートは、バスバー13およびヒートシンク50に対して固定可能な接着性を有している。
【0044】
また、ヒートシンク50の所定の位置には、後述するボルト48と螺合可能なボルト孔(図示せず)が設けられている。
【0045】
(ケース60)
ヒートシンク50に絶縁シートを介して重ねられた回路基板12は、ケース60内に収容されている(
図1参照)。ケース60は、例えば亜鉛鋼板(金属製)を打ち抜き加工および曲げ加工することにより、回路構成体11を実装面12A側から覆う天板部61と、この天板部61の縁部から下方に向けて延びる4つの側壁62とを備える、略直方体状の箱形に形成されている。
【0046】
天板部61のうち、ケース60が回路構成体11を収容した状態においてコイル組立体20の本体部46に対応する領域には、本体部46に向けて突出して本体部46の上壁42の上面42Aに接触する接触凸部63が設けられている。本実施形態においては、回路基板12に一対のコイル組立体20が実装されており、接触凸部63部も各コイル組立体20に対応するべく一対設けられている。
【0047】
(電気接続箱10の製造方法)
次に、本実施形態の電気接続箱10の製造方法について説明する。まず、実装面12A(表面)側にプリント配線技術により導電回路(図示せず)が印刷されたプリント基板の裏面側に、所定のパターンで複数のバスバー13を配策・接着する。
【0048】
次に、コイル組立体20を除いた小型の小型部品15を回路基板12の実装面12Aの所定位置に配し、半田付けにより接続する。
【0049】
次に、小型の小型部品15が実装された回路基板12を、ヒートシンク50の上面の所定位置に、接着性を有する絶縁シート(図示せず)を介して重ね合わせて固定する。そして最後に、コイル組立体20を回路基板12の所定位置に配し、第1接続部35Aおよび第2接続部35Bの接続孔36A,36Bにボルト48を挿通させてヒートシンク50のボルト孔に締結させる(ネジ留めする)ことにより、バスバー13と電気的に接続する。
【0050】
ここで、コイル30の平角線の両端部(第1端部32A,第2端部32B)はコイルケース40(本体部46)から回路基板12に沿う方向に導出されてクランク状に屈曲されており、その先端部(第1接続部35Aおよび第2接続部35B)は、コイルケース40の底壁43の下面43A(本体部46の下面)よりも下方(回路基板12)側に突出するように配されているから、本体部46は回路基板12の上方の離れた位置に配される。
【0051】
なお、ここでいう離れた位置とは、本体部46が回路基板12を介してヒートシンク50から熱的な影響を受け難い距離のことであり、本実施形態においては、本体部46の下方(本体部46と回路基板12との間)に小型の小型部品15が配されるようになっている。
【0052】
次に、一体とされた回路構成体11およびヒートシンク50を覆うように、ケース60を取り付け、図示しない固定手段により相対的に固定する。
【0053】
この状態において、ケース60の天板部61に設けられた接触凸部63は、コイル組立体20の本体部46の上面(コイルケース40の上壁42の上面42A)に接触した状態とされる。このようにして、電気接続箱10が完成する。
【0054】
(実施形態の作用、効果)
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態は、実装面12Aを有する回路基板12の実装面12Aに、本体部46を有するコイル組立体20が実装された回路構成体11と、回路構成体11を内部に収容するケース60と、回路基板12の実装面12Aと反対側の面側に設けられたヒートシンク50と、を有する電気接続箱10であって、ケース60は、回路構成体11を実装面12A側から覆うとともに、コイル組立体20の本体部46に伝熱的に接触した天板部61を有する。
【0055】
本実施形態によれば、通電時にコイル組立体20で発生した熱の一部は、コイル組立体20に伝熱的に接触した天板部61へと伝達される。そして、天板部61から電気接続箱10の外部へと放散される。このように、本実施形態によれば、コイル組立体20で発生した熱は、ケース60から、電気接続箱10の外部へと放散されるので、電気接続箱10がヒートシンク50のみを有する場合と比べて、電気接続箱10の放熱性を向上させることができる。
【0056】
また、本実施形態によれば、電子部品はコイル組立体20であり、コイル組立体20の本体部46のうち回路基板12の実装面12Aと対向する下面43Aは、実装面12Aから離間している。
【0057】
電気接続箱10に配されるコイル組立体20の発熱量が大きい場合には、ヒートシンク50の放熱性能を超えてしまう場合がある。このような場合には、ヒートシンク50から逆に熱がコイル組立体20に伝達される虞がある。本実施形態においては、コイル組立体20は、本体部46が回路基板12から離れた位置に配されているから、回路基板12を介してヒートシンク50から受ける熱の影響を小さくすることができる。一方、本体部46の上面(上壁42の上面42A)には、ケース60の天板部61(接触凸部63)が伝熱的に接触しているから、コイル組立体20から発生する熱はケース60に伝達され、ケース60側から放熱することができる。
【0058】
すなわち、ヒートシンク50の温度が例えばFETのような他の小型部品15により高温になった場合でも、その熱がコイル組立体20に伝わることが抑制される一方、コイル組立体20自体から発生する熱はケース60(天板部61)により放熱されるようになっており、回路構成体11で発生する熱をヒートシンク50とケース60の双方で効率よく放熱することが可能となる。よって、放熱性に優れる電気接続箱10とすることができる。
【0059】
また、本実施形態によれば、天板部61には接触凸部63が設けられている。この接触凸部63を本体部46に接触させることにより、コイル組立体20から接触凸部63、ケース60(天板部61)へと熱を伝達させることができるので、電気接続箱の放熱性をより向上させることができる。
【0060】
また、ケース60(天板部61)は金属製であるから、ケース60を例えば合成樹脂製とする構成と比較して、より放熱性に優れる電気接続箱10とすることができる。
【0061】
<実施形態2>
続いて、実施形態2に係る電気接続箱70について、
図4を参照しつつ説明する。電気接続箱70は、金属製のヒートシンク71と、ヒートシンク71の上面を覆う金属製のケース72と、ケース72内に収容された回路構成体73と、を備える。
【0062】
ヒートシンク71の下面には、複数のフィン74が下方に突出している。ヒートシンク71の上面には、図示しない絶縁層を介して回路基板75が配されている。
【0063】
回路基板75の75A上面(実装面)には、半導体素子76(電子部品の一例)と、コンデンサ77(他の電子部品の一例)とが、実装されている。詳細には、回路基板75に形成された導電路(図示せず)に、半導体素子76の接続部(図示せず)、及びコンデンサ77の接続部(図示せず)が半田付け等の公知の手法により接続されている。
【0064】
ケース72内には、合成樹脂製のフレーム部78が設けられている。フレーム部78は、回路基板75の周囲を囲んでいる。フレーム部78は、回路基板75の上方に架け渡されたブリッジ部79を備える。
【0065】
フレーム部78の少なくとも一部は、ケース72とヒートシンク71との間に挟持されている。これにより、フレーム部78は、ケース72と伝熱的に接続されているとともに、ヒートシンク71と伝熱的に接続されている。
【0066】
ケース72は、回路基板75の上方を覆う天板部80を備える。天板部80は、半導体素子76、及びコンデンサ77を上方から(実装面側から)覆っている。
【0067】
天板部80には、半導体素子76に対応する位置から下方に垂下する複数(
図4では2つ)の嵌合凸部81が、
図4における左右方向に並んで形成されている。この嵌合凸部81は、フレーム部78のブリッジ部79に形成された複数(
図4では2つ)の嵌合凹部82に、それぞれ、上方から嵌合している。これにより、フレーム部78と、天板部80とは、伝熱的に接続されている。
【0068】
嵌合凹部82の下面は、半導体素子76の上面に上方から接触している。嵌合凹部82の下面と、半導体素子76の上面とは、直接に接触していてもよいし、また、公知の伝熱シート、接着剤、又は粘着剤を介して間接的に接触していていもよい。
【0069】
コンデンサ77は、
図4の左右方向に並ぶ2つの嵌合凸部81及び嵌合凹部82の間に配されている。コンデンサ77は、フレーム部78の嵌合凹部82とは、離間して配されている。また、コンデンサ77は、フレーム部78のブリッジ部79とも、離間して配されている。
【0070】
上記以外の構成については、実施形態1と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【0071】
(実施形態の作用、効果)
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、電気接続箱70は、ケース72内に、半導体素子76と接触するフレーム部78をさらに有しており、フレーム部78と天板部80とが接触している。
【0072】
上記の構成により、通電時に半導体素子76で発生した熱は、フレーム部78へと伝達されフレーム部78から天板部80へと更に伝達される。天板部80へと伝達された熱は、電気接続箱70の外部へと放散されるようになっている。これにより、半導体素子76で発生した熱を効率よく電気接続箱70の外部へと放散させることができるので、電気接続箱70の放熱性を向上させることができる。
【0073】
また、本実施形態によれば、天板部80には半導体素子76に向けて突出するとともに、フレーム部78に設けられた嵌合凹部82と嵌合する嵌合凸部81を有し、嵌合凹部82のうち、嵌合凸部81と反対側の面が半導体素子76に接触している。
【0074】
通電時に半導体素子76で発生した熱は、半導体素子76からフレーム部78の嵌合凹部82へと伝達される。この嵌合凹部82には、天板部80の嵌合凸部81が嵌合しているので、熱は、嵌合凹部82から嵌合凸部81へと速やかに移動する。嵌合凸部81から天板部80へと伝達された熱は、電気接続箱70の外部へと放散させる。これにより、電気接続箱70の放熱性をさらに向上させることができる。
【0075】
また、本実施形態によれば、天板部80は複数の嵌合凸部81を有し、フレーム部78は複数の嵌合凹部82を有し、回路基板75の実装面には電子部品とは異なるコンデンサ77が実装されており、コンデンサ77は、複数の嵌合凸部81及び複数の嵌合凹部82の間に配されている。
【0076】
上記の構成によれば、コンデンサ77で発生した熱は、複数の嵌合凸部81及び複数の嵌合凹部82へと伝達される。複数の嵌合凸部81及び複数の嵌合凹部82へ伝達された熱は、ケース72から電気接続箱70の外部へと放散される。これにより、電気接続箱70の放熱性を更に向上させることができる。
【0077】
<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。
【0078】
(1)実施形態1では、天板部61に接触凸部63を設けたが、接触凸部63は必ずしも設けなくてもよい。
【0079】
(2)また実施形態1では、接触凸部63を設ける場合、金属板材を屈曲させて凸状に形成したが、平板に凸部を突出させて設ける構成としてもよい。また、ひとつのコイル組立体に複数の接触凸部を接触させる構成としてもよい。
【0080】
(3)実施形態1では、ケース60を金属製としたが、合成樹脂製としてもよい。あるいは、ケースをカバー部および枠体の別部材から構成し、カバー部だけを金属製とし、枠体を合成樹脂製としてもよい。
【0081】
(4)コイル組立体20は実施形態1に限るものではなく、他の形態としてもよい。例えば、本体部の下面から直接接続部を導出する構成としてもよく、要は、コイル組立体を回路基板に実装した際に、本体部がヒートシンクから熱的な影響を受け難い、実装面12Aから離れた位置に配される構成とされていればよい。
【0082】
(5)実施形態1では、コイル組立体20をボルト締結により回路基板12に接続する構成としたが、半田により接続する構成としてもよい。
【0083】
(6)実施形態1では、コイル組立体20の本体部46を、本体部46から導出されたコイル30の両端部32A,32B(接続部35A,35B)をボルト締結することにより回路基板12に対して強固に固定し、本体部46を支持可能することにより実装面12Aから離れた位置に配する構成としたが、例えば、本体部46を支持する支持部を別途設ける等、他の手段を設けて、実装面12Aから離れた位置に配する構成としてもよい。
【0084】
(7)実施形態1では、コイル30としてエッジワイズコイルを使用する例を示したが、他の種類のコイルを使用する形態としてもよい。
【0085】
(8)実施形態1では、コイル30の両端部32A,32Bを巻回部31から同方向に延出する構成としたが、必ずしも同方向でなくてもよく、例えば、交差する方向に延出したり、反対側に向けて延出する構成としてもよい。
【0086】
(9)実施形態1では、磁性コア22としてPQ型コアを使用する例を示したが、磁性コアは、EIコアやEEコア、EERコア、EPCコア等、他の型のコアを使用してもよい。
【0087】
(10)実施形態1では、回路基板12とヒートシンク50とを接着性を有する絶縁シートにより相対的に固定したが、例えば、絶縁性の接着剤により接着する構成としたり、ネジ止めにより固定する構成としてもよい。