(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば、比較的に薄い回路基板に電子部品を実装する場合には、回路基板が反ることが懸念される。
【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、回路基板の反りが抑制された回路構成体、又は電気接続箱を提供す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、回路構成体であって、電子部品が実装される回路基板と、放熱板と、前記放熱板と別体の均熱板と、を備え、前記回路基板と前記均熱板との間には、絶縁性の接着層が介在され、前記均熱板と前記放熱板とは固定手段により固定されて
おり、前記放熱板には、前記均熱板の位置決めをする位置決め部が設けられている。
【0007】
また、本明細書に開示される技術は、上記した回路構成体をケースに収容してなる電気接続箱である。
【0008】
本明細書に開示される技術によれば、通電時に電子部品で発生した熱は、回路基板へと伝達され、接着層を介して均熱板へと伝達される。均熱板に伝達された熱は、均熱板内で拡散することにより均熱化される。これにより、電子部品の近傍が高温になることが抑制される。更に、均熱板に伝達された熱は、固定手段により固定された放熱板に伝達されて、放熱板から放散される。これにより、回路構成体、又は電気接続箱の放熱性を全体として向上させることができる。
【0009】
また、本明細書に開示される技術によれば、回路基板には接着層を介して均熱板が重ねられている。これにより、均熱板によって回路基板が補強されるので、回路基板が反ることが抑制される。この結果、例えば、回路基板の導電路と、電子部品との接続部分に不具合が生じることが抑制される。これにより、回路構成体、又は電気接続箱を安定して生産することができるので、回路構成体、又は電気接続箱の製造効率を向上させることができる。
また、上記の態様によれば、均熱板と放熱板とを固定する際に、均熱板を放熱板に対して容易に位置決めすることができる。これにより、回路構成体、又は電気接続箱の製造効率を向上させることができる。
また、上記の態様によれば、均熱板と放熱板とが互いに位置決めされた状態で固定されるので、均熱板と放熱板との相対的な配置を確実に固定することができる。この結果、均熱板から放熱板への伝熱経路を確実に形成することができるので、回路構成体、又は電気接続箱の放熱性を向上させることができる。
【0010】
本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
【0014】
前記均熱板は、前記放熱板に対して加圧された状態で、前記放熱板に固定されているものであることが好ましい。
【0015】
上記の態様によれば、均熱板は放熱板に対して加圧された状態で固定されているので、均熱板と放熱板とを確実に接触させることができる。この結果、均熱板から放熱板への伝熱効率を向上させることができるので、回路構成体、又は電気接続箱の放熱性を向上させることができる。
【0016】
前記回路基板及び前記均熱板は、前記放熱板に対して加圧された状態で、前記放熱板に固定されていることが好ましい。
【0017】
上記の態様によれば、回路基板で発生した熱も、均熱板から放熱板へと伝達される。この結果、回路構成体の放熱性を向上させることができる。
【0018】
前記接着層は熱伝導性を有する材料からなることが好ましい。
【0019】
上記の態様によれば、回路基板から均熱板への伝熱効率を向上させることができるので、回路構成体、又は電気接続箱の放熱性を一層向上させることができる。
【0020】
前記電子部品はリード端子を有し、前記リード端子が前記回路基板に貫通して実装されており、前記均熱板のうち少なくとも前記リード端子に対応する領域には、リード端子逃がし孔が設けられている構成としてもよい。
【0021】
上記の態様によれば、均熱板によって補強された状態で、回路基板に電子部品が配置されるようになっている。この結果、電子部品を回路基板の配置面に配置する際に、回路基板が反る等の不具合が抑制される。これにより、回路構成体、又は電気接続箱の製造効率を向上させることができる。
【0022】
回路基板に比較的に大きな電流が流される場合には、電子部品のリード端子は、回路基板を貫通させた状態で回路基板に実装する形態とした方が好ましい。これは、例えば、回路基板が複数の回路基板を積層してなる場合に、積層された各回路基板の導電路を利用することができるからである。この場合、リード端子は回路基板を貫通するので、リード端子の先端が、均熱板と干渉することが懸念される。上記の態様によれば、均熱板には、リード端子に対応する領域に接続孔が設けられているので、電子部品のリード端子と均熱板とが干渉することが抑制される。この結果、回路構成体、又は電気接続箱に対して通電できる電流を大きくすることが可能となる。
【0023】
なお、接続孔は、回路基板を貫通す貫通孔であってもよく、また、回路基板を貫通しない、底部を有する有底孔であってもよい。
【0024】
前記リード端子逃がし孔は前記均熱板を貫通しており、前記放熱板には、前記リード端子と対向する領域に、前記均熱板から離れる方向に陥没した逃がし凹部が設けられていることが好ましい。
【0025】
上記の態様によれば、均熱板のリード端子逃がし孔内に配されたリード端子は、接続孔と対応する位置に形成された逃がし凹部内に配されるようになっている。これにより、均熱板と放熱板とを密着させた場合において、リード端子の先端が放熱板と干渉することが抑制される。この結果、均熱板と放熱板とを密着させることができるので、均熱板から放熱板への伝熱効率を向上させることができる。これにより、回路構成体、又は電気接続箱の放熱性を一層向上させることができる。
【0026】
前記電子部品は表面実装型であることが好ましい。
【0027】
電子部品を回路基板に表面実装する際には、電子部品を回路基板に載置した状態でリフロー炉の中で加熱する。すると、回路基板に対して応力が加わることが懸念される。上記の態様によれば、回路基板には均熱板が重ねられているので、リフロー炉内における加熱によって回路基板に応力が加わっても、この応力は均熱板によって受けられる。これにより、回路基板が反ることが抑制される。この結果、回路構成体、又は電気接続箱の製造効率を一層向上させることができる。
【発明の効果】
【0028】
本明細書に開示される技術によれば、回路基板の反りを抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0030】
<実施形態1>
実施形態1を、
図1ないし
図15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いる。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して説明する。
【0031】
(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と、回路基板12の裏面(
図1における下面)に配された均熱板20と、均熱板20の裏面に配されたヒートシンク30(ケース、放熱板)と、を含む回路構成体11と、この回路構成体11を上方から覆うシールドカバー40(ケース)と、を備える。
【0032】
(回路基板12)
回路基板12は、コイル16(電子部品)が実装された配置面60と、配置面60の反対側に位置すると共に絶縁性の第1接着層19(接着層)が形成された接着面61と、を有する。なお、回路基板12の配置面60には、コイル16の他に、FET、コンデンサ、抵抗等の、任意の電子部品を適宜に配置することができる。
【0033】
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形成された導電路(図示せず)を備えたプリント基板13と、プリント基板13の裏面に絶縁性の第2接着層70を介して接着されたバスバー14(導電路)と、を備える。バスバー14は金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。バスバー14を形成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に使用しうる。
【0034】
なお、プリント基板13とバスバー14とを接着する第2接着層70は、絶縁性の接着シートでもよく、また、絶縁性の接着剤を塗布した後に硬化させたものでもよい。接着剤としては、熱硬化製接着剤でもよいし、必要に応じて任意の接着剤を選択できる。第2接着層70は熱伝導性を有する材料からなる。
【0035】
プリント基板13は、
図2に示すように、4つの角部のうち3つが矩形状に切り欠かれた略長方形状をなしており、その所定の位置には、複数の接続用貫通孔15が設けられている。接続用貫通孔15からはバスバー14の表面が露出している。コイル16のリード端子18は、バスバー14の表面、または導電回路の導電路上に、例えば半田付け等公知の手法により接続されている。
【0036】
なお本実施形態においては、複数の電子部品のうち比較的大型のコイル16だけを図示し、他の電子部品は省略する。
【0037】
本実施形態で使用されるコイル16は、
図3ないし
図6に示すように、略直方体状の本体部17を有し、本体部17の底面からピン状および平板状のリード端子18が互い違いにそれぞれ二本ずつ、下方に向けて突出した形態をなすものである。本実施形態においては、6つのコイル16(以下、区別して記載する際には16A,16B,16C,16D,16E,16Fとする)がプリント基板13上に一列に並んで配されている(
図11および
図12参照)。
【0038】
プリント基板13のうちコイル16が配置される部分には、
図2に示すように、コイル16のリード端子18を貫通させるための複数のコイル接続用貫通孔15Aが設けられており、バスバー14のうちこのコイル接続用貫通孔15Aに重ねられる位置には、同じく、コイル16のリード端子18を貫通させるため図示しないバスバー側貫通孔が形成されている。リード端子18はバスバー側貫通孔内に挿通されて、バスバー14を貫通している。
【0039】
コイル16のリード端子18は、バスバー14を貫通した状態で、例えば半田付け等の公知の手法により接続されている。なお、リード端子18は、プリント基板13の配置面に形成された導電路に、例えば半田付け等の公知の手法により接続されていてもよい。
【0040】
(均熱板20)
回路基板12の接着面61には、絶縁性の第1接着層19を介して均熱板20が重ねられている。換言すると、プリント基板13の裏面に配されたバスバー14の下面側には、均熱板20が配置されている。均熱板20は、被接着面62と、伝熱面63とを有している。回路基板12の接着面61と、均熱板20の被接着面62とが、第1接着層19を介して重ねられている。
【0041】
均熱板20はアルミニウム製またはアルミニウム合金製の熱伝導性に優れる板状部材であり、通電時に回路基板12において発生した熱を受けて、この熱を均熱板20の全体に分散させるようになっている。更に、均熱板20は、後述するヒートシンク30に熱を伝達する。均熱板20は、回路基板12よりやや大きい長方形状をなしている(
図10参照)。
【0042】
図7および
図8に示すように、均熱板20のうち、回路基板12が配された状態においてコイル16のリード端子18に対応する領域には、リード端子逃がし孔21(接続孔)が板面を貫通して形成されている。このリード端子逃がし孔21は、一のコイル16の本体部17の底面のうち、短辺方向に並んだ一対のリード端子18を一括して貫通させる大きさに形成されている。
【0043】
なお、本実施形態においては、一列に並んだ6つのコイル16A,16B,16C,16D,16E,16Fのうち、両端以外の2つずつ、すなわち、16B,16C、および、16D,16Eは、互いに僅かな隙間を介して接近してプリント基板13上に配されているため、これら接近したコイル16B,16C、および、16D,16Eの各リード端子逃がし孔21の間は区切られることなく、2つ分が連続する大きさに形成されている。
【0044】
リード端子逃がし孔21の内側には、回路基板12を貫通するリード端子18が臨んでいる。
【0045】
また均熱板20のうち四隅付近には、均熱板20をヒートシンク30に固定するボルト50(固定手段)を貫通するための均熱板用固定孔22が設けられている。
【0046】
回路基板12と均熱板20とを接着する第1接着層19は、絶縁性の接着シートでもよく、また、絶縁性の接着剤を塗布した後に硬化させたものでもよい。接着剤としては、熱硬化製接着剤でもよいし、必要に応じて任意の接着剤を選択できる。第1接着層19は熱伝導性を有する材料からなる。
【0047】
(ヒートシンク30)
均熱板20の伝熱面63には、均熱板20と別体のヒートシンク30が重ねられている。ヒートシンク30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。
【0048】
ヒートシンク30の上面は平坦な板状をなしており、
図9に示すように、上述した均熱板20が配される領域の縁部には、均熱板20を嵌め入れるための、均熱板20の外形に沿った位置決め部31が下方に向けて窪んでいる。また、位置決め部31内の四つの角部付近には、上述した均熱板20の均熱板用固定孔22に対応する位置に、ヒートシンク用第1固定孔32(固定手段の一例)が設けられている。詳細には図示しないが、ヒートシンク用第1固定孔32はねじ孔とされている。ボルト50がヒートシンク用第1固定孔32に螺合されることによって、均熱板20は、ヒートシンク30に対して加圧された状態で、ヒートシンク30に固定されている。均熱板20の伝熱面63は、ヒートシンク30の上面に対して、熱伝導性を有する接着剤やゲル剤、シートなどを介して熱的に接続している。熱伝導性を有する材料が挟み込まれることにより、均熱板20からヒートシンク30への放熱性能が向上されるようになっている。
【0049】
また、上述した均熱板20のリード端子逃がし孔21に対向する領域には、逃がし凹部33が下方に向けて窪んでいる。逃がし凹部33は、一のコイル16の合計4本のリード端子18を全て含む大きさの略矩形状とされている。すなわち、1つの逃がし凹部33の開口内には、上述した2つのリード端子逃がし孔21が臨むようになっている。逃がし凹部33の開口の大きさは、2つのリード端子逃がし孔21を完全に内側に含む大きさでもよく、また、2つのリード端子逃がし孔21を完全に含む大きさよりもやや小さい大きさでもよい。また、本実施形態においては、互いに接近して配されるコイル16B,16C、および、16D,16Eの各逃がし凹部33の間は区切られることなく、2つ分が連続する大きさに形成されている。
【0050】
また、ヒートシンク30の下面には、下方に向けて延びる多数の板状のフィン34が設けられている(
図1および
図13参照)。
【0051】
さらに、ヒートシンク30の上面のうち長辺の両端部には、短辺の延び方向(
図9の上下方向)に沿って延びるヒートシンク側延出部35が設けられており、これらのヒートシンク側延出部35には、後述するシールドカバー40と固定するためのヒートシンク用第2固定孔36が貫通している。
【0052】
(シールドカバー40)
回路基板12の上方側は、シールドカバー40により覆われている(
図1参照)。
【0053】
シールドカバー40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、天板部41とこの天板部41の縁部から下方に向けて延びる4つの側壁42とを備える、略長方形の浅皿状に形成されている。
【0054】
4つの側壁42のうち、長辺方向に延びる一対の側壁42の両端部には、側壁42の下端縁から短辺の延び方向に沿って延びるカバー側延出部43が形成されており、これらのカバー側延出部43にはヒートシンク用第2固定孔36と重なるカバー用固定孔44が貫通している。
【0055】
これらのカバー用固定孔44をヒートシンク用第2固定孔36と重ね合わせ、ボルト(図示せず)を締結することにより、ヒートシンク30とシールドカバー40とが電気的に接続されるとともに、一体に固定される。
【0056】
(本実施形態の作用および効果)
続いて、本実施形態に係る回路構成体11および電気接続箱10の作用、効果について説明する。
【0057】
本実施形態によれば、通電時にコイル16で発生した熱は、回路基板12へと伝達され、第1接着層19を介して均熱板20へと伝達される。均熱板20に伝達された熱は、均熱板20内で拡散することにより均熱化される。これにより、コイル16の近傍が高温になることが抑制される。
【0058】
更に、均熱板20に伝達された熱は、ボルト50、及びヒートシンク用第1固定孔32によって固定されたヒートシンク30に伝達されて、ヒートシンク30から放散される。これにより、回路構成体11、及び電気接続箱10の放熱性を全体として向上させることができる。
【0059】
また、本実施形態によれば、回路基板12には第1接着層19を介して均熱板20が重ねられている。これにより、均熱板20によって回路基板12が補強されるので、回路基板12が反ることが抑制される。
【0060】
また、本実施形態によれば、ヒートシンク30には、均熱板20の位置決めをする位置決め部31が設けられている。これにより、均熱板20とヒートシンク30とを固定する際に、均熱板を放熱板に対して容易に位置決めすることができる。この結果、回路構成体11、及び電気接続箱10の製造効率を向上させることができる。
【0061】
また、本実施形態によれば、均熱板20とヒートシンク30とが互いに位置決めされた状態で固定されるので、均熱板20とヒートシンク30との相対的な配置を確実に固定することができる。この結果、均熱板20からヒートシンク30への伝熱経路を確実に形成することができるので、回路構成体11、及び電気接続箱10の放熱性を向上させることができる。
【0062】
また、本実施形態によれば、均熱板20は、ヒートシンク30に対して加圧された状態で、ヒートシンク30に固定されている。これにより、均熱板20はヒートシンク30に対して加圧された状態で固定されているので、均熱板20とヒートシンク30とを確実に接触させることができる。この結果、均熱板20からヒートシンク30への伝熱効率を向上させることができるので、回路構成体11、及び電気接続箱10の放熱性を向上させることができる。
【0063】
また、本実施形態によれば、第1接着層19は熱伝導性を有する材料からなる。これにより、回路基板12から均熱板20への伝熱効率を向上させることができるので、回路構成体11、又は電気接続箱の放熱性を一層向上させることができる。
【0064】
また、本実施形態によれば、コイル16はリード端子18を有し、リード端子18が回路基板12を貫通して実装されており、均熱板20のうち少なくともリード端子18に対向する領域にリード端子逃がし孔21が設けられている。これにより、均熱板20によって補強された状態で、回路基板12にコイル16が配置されるようになっている。この結果、コイル16を回路基板12の配置面60に配置する際に、回路基板12が反る等の不具合が抑制される。これにより、回路構成体11、又は電気接続箱10の製造効率を向上させることができる。
【0065】
回路基板12に比較的に大きな電流が流される場合には、コイル16のリード端子18は、回路基板12を貫通させた状態で回路基板12に実装する形態とした方が好ましい。これは、例えば、回路基板12が複数の回路基板を積層してなる場合に、積層された各回路基板の導電路を利用することができるからである。この場合、リード端子18は回路基板12を貫通するので、リード端子18の先端が、均熱板20と干渉することが懸念される。本実施形態によれば、均熱板20には、リード端子18に対向する領域にリード端子逃がし孔21が設けられているので、コイル16のリード端子18と均熱板20とが干渉することが抑制される。この結果、回路構成体11、及び電気接続箱10に対して通電できる電流を大きくすることが可能となる。
【0066】
また、本実施形態によれば、一体とされた回路基板12および均熱板20をヒートシンク30に対して固定する際には、ボルト締めによりで簡単に固定することができる。均熱板20は熱伝導性に優れる材料により形成されているから、回路基板12を、均熱板20を介してヒートシンク30に対して簡単に熱的に接触した状態とすることができる。
【0067】
<実施形態2>
続いて、実施形態2を、
図16を参照しつつ説明する。本実施形態に係るコイル80は、本体部17の底面から複数(本実施形態では2つ)のリード端子82が下方に突出している。リード端子82は板状をなしており、側方から見てL字状に曲がっている。2つのリード端子82は、互いに反対方向に曲がっている。
【0068】
リード端子82は、バスバー14の表面に半田付けにより電気的に接続されている。リード端子82は、例えば、リフロー半田付けによりバスバー14に接続することができる。
【0069】
本実施形態に係る均熱板20には、リード端子82に対応する領域に、リード端子逃がし孔21は形成されていない。また、本実施形態に係るヒートシンク30には、逃がし凹部33は形成されていない。
【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】
コイル80を回路基板12に表面実装する際には、コイル80を回路基板12に載置した状態でリフロー炉(図示せず)の中で加熱する。すると、回路基板12に対して応力が加わることが懸念される。本実施形態によれば、回路基板12には均熱板20が重ねられているので、リフロー炉内における加熱によって回路基板12に応力が加わっても、この応力は均熱板20によって受けられる。これにより、回路基板12が反ることが抑制される。この結果、回路構成体11、又は電気接続箱10の製造効率を一層向上させることができる。
【0072】
<実施形態3>
続いて、実施形態3を、
図17を参照しつつ説明する。本実施形態においては、ケース90を構成するカバー91の下面から回路基板12に向けて延びると共に、回路基板12の配置面60を上方から押圧する押圧部92が形成されている。押圧部92は、カバー91と一体に形成されていてもよいし、また、カバー91と別体に形成された押圧部92を、カバー91に固定する構成としてもよい。
【0073】
押圧部92によって回路基板12が下方に押圧されることにより、回路基板12、及び均熱板20は、ヒートシンク30に押圧されるようになっている。この状態で、回路基板12及び均熱板20は、ヒートシンク30に固定されている。
【0074】
上記以外の構成については、実施形態2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。
【0075】
本実施形態によれば、ケース90によって回路基板12及び均熱板20がヒートシンク30に対して加圧された状態で、回路基板12及び均熱板20がヒートシンク30に固定されている。これにより、回路基板12で発生した熱も、均熱板20からヒートシンク30へと伝達される。この結果、回路構成体11の放熱性を向上させることができる。
【0076】
<他の実施形態>
本明細書に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、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
【0077】
(1)上記実施形態では、回路基板12と均熱板20との間に接着性を有する絶縁シートを設ける構成としたが、例えば絶縁性の接着剤を設ける構成としてもよい。
【0078】
(2)上記実施形態では、均熱板20とヒートシンク30とをボルト50により互いに固定する構成としたが、ボルト50以外にも、例えばビス止め、クリップ、リベット締め等の他の的固定手段により固定してもよい。また、均熱板20とヒートシンク30とは、接着剤によって固定してもよい。
【0079】
(3)本実施形態においては、ヒートシンク30には陥没した位置決め部31を設けたが、これに限られず、位置決め部としては、ヒートシンクから突出する形態としてもよい。例えば、ヒートシンクの上面から上方に突出するリブによって囲まれた領域を形成し、この領域内に均熱板20を嵌め入れる構成としてもよい。更に、位置決め部として、ヒートシンクから陥没する形態のものと、ヒートシンクから突出する形態のものの双方を有する形態としてもよい。
【0080】
(4)本実施形態においては、リード端子逃がし孔21は、均熱板20を貫通する貫通孔であったが、これに限られず、均熱板用接続孔は底部を有する有底孔としてもよい。
【0081】
(5)本実施形態においては、均熱板20とヒートシンク30との間には熱伝導性を有する材用が介在する構成としたが、これに限られず、均熱板20とヒートシンク30とは直接に接触する構成としてもよい。