特許 6521171 回路構成体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6521171

(24)【登録日】2019年5月10日

(45)【発行日】2019年5月29日

(54)【発明の名称】回路構成体

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20190520BHJP

   H05K 7/06 20060101ALI20190520BHJP

   H05K 7/04 20060101ALI20190520BHJP

   H02G 3/16 20060101ALI20190520BHJP

【ＦＩ】

   H05K7/20 B

   H05K7/06 C

   H05K7/04 F

   H05K7/04 M

   H02G3/16

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2018-504407(P2018-504407)

(86)(22)【出願日】2017年3月1日

(86)【国際出願番号】JP2017008074

(87)【国際公開番号】WO2017154696

(87)【国際公開日】20170914

【審査請求日】2018年3月20日

(31)【優先権主張番号】特願2016-46957(P2016-46957)

(32)【優先日】2016年3月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】特許業務法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大田 拓也

(72)【発明者】

【氏名】山根 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】前田 広利

(72)【発明者】

【氏名】土田 敏之

(72)【発明者】

【氏名】愛知 純也

【審査官】 鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２１６７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１００５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８７８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９９０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５８８３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ７／０４

Ｈ０５Ｋ ７／０６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０５Ｋ ７／１４

Ｈ０１Ｆ ２７／０６

Ｈ０１Ｆ ２７／０８

Ｈ０１Ｆ ２７／２２

Ｈ０１Ｆ ２７／２８

Ｈ０１Ｆ ３０／１０

Ｈ０２Ｇ ３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路基板と、前記回路基板に重ねられた放熱板と、インダクタと、を備えた回路構成体であって、
前記回路基板は第１面と、前記第１面と反対側であって複数のバスバーが配索された第２面と、を有し、
前記インダクタは本体部と、前記本体部から導出されるとともに前記回路基板に向けて屈曲した形状をなす端子部とを有し、前記端子部の先端部は前記回路基板に設けられた開口部から露出した前記バスバーに螺合部材により接続されており、
前記螺合部材は、前記放熱板に設けられた収容凹部内に収容された絶縁ホルダに保持されており、
前記絶縁ホルダは前記放熱板の表面と面一となるように前記収容凹部内に収容されており、前記放熱板および前記絶縁ホルダは、前記回路基板の前記第２面側において前記回路基板と伝熱的に重ねられている、回路構成体。

【請求項2】

前記回路基板のうち前記本体部に対応する領域に、前記放熱板を露出させる本体部用開口が設けられている請求項１に記載の回路構成体。

【請求項3】

前記インダクタは前記第１面に配設されている請求項１または請求項２に記載の回路構成体。

【請求項4】

前記絶縁ホルダに前記回路基板に向けて突出する位置決め凸部が設けられ、前記回路基板の前記位置決め凸部に対応する位置に位置決め孔が設けられている、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。

【請求項5】

前記回路基板の前記第２面と前記放熱板との間には、前記絶縁ホルダおよび前記放熱板の境界部を含む領域に、当該境界部を覆う絶縁層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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される技術は、回路構成体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、回路基板にコイル等のインダクタが接続された回路構成体として、特開２０１３−９９０７１号公報に記載のものが知られている。この回路構成体は、回路基板と、この回路基板の熱を外部に放熱する金属製の放熱部材とを備える。

【0003】

回路基板にはバスバーが配索されている。放熱板は、回路基板のうち、バスバーが配索された側の面に重ねられている。

【0004】

インダクタの端子とバスバーとをボルト等の締結部材で接続する場合に、インダクタの端子及びバスバーを、放熱部材に直接にネジ止めすることはできない。インダクタの端子及びバスバーと、放熱部材とが短絡するからである。

【0005】

そこで、特開２０１３−９９０７１号公報においては、バスバーを回路基板の端縁から外方に突出させるとともに、放熱部材から離間させる方向に屈曲させた状態で、インダクタの端子とバスバーとをネジ止めしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−９９０７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記の構成によると、インダクタの端子は放熱部材から離間した位置に配されることになる。このため、インダクタの端子からの放熱性が低下するという問題があった。

【0008】

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、放熱性に優れる回路構成体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本明細書に開示される技術は、回路基板と、前記回路基板に重ねられた放熱板と、インダクタと、を備えた回路構成体であって、前記回路基板は第１面と、前記第１面と反対側であって複数のバスバーが配索された第２面と、を有し、前記インダクタは本体部と、前記本体部から導出されるとともに前記回路基板に向けて屈曲した形状をなす端子部とを有し、前記端子部の先端部は前記回路基板に設けられた開口部から露出した前記バスバーに螺合部材により接続されており、前記螺合部材は、前記放熱板に設けられた収容凹部内に収容された絶縁ホルダに保持されており、前記絶縁ホルダは前記放熱板の表面と面一となるように前記収容凹部内に収容されており、前記放熱板および前記絶縁ホルダは、前記回路基板の前記第２面側において前記回路基板と伝熱的に重ねられている。

【0010】

上記構成によれば、インダクタの端子部は回路基板に向けて屈曲した形状をなしており、回路基板の開口部から露出したバスバーに接続されている。そして、放熱板は、回路基板のうちバスバーが配設された第２面側において伝熱的に重ねられている。これにより、インダクタで発生した熱は、インダクタの端子部からバスバーへと伝熱され、さらに、バスバーから放熱板へと伝熱される。これにより、回路構成体の放熱性を向上させることができる。

【0011】

上述した回路構成体は、以下の構成を備えていてもよい。

【0012】

回路基板のうち本体部に対応する領域に、放熱板を露出させる本体部用開口が設けられている構成としてもよい。

【0013】

このような構成によれば、インダクタの本体部の熱を本体部用開口を通して放熱板に伝熱させることができるから、放熱性がより向上する。

【0014】

インダクタは第１面に配設されている構成としてもよい。このような構成によれば、配線密度を確保しつつ、第１面側で発生した熱をインダクタの端子部を利用することにより第２面側に配されている放熱板に効率よく伝え、放熱させることができる。

【0015】

絶縁ホルダに回路基板に向けて突出する位置決め凸部が設けられ、回路基板の位置決め凸部に対応する位置に位置決め孔が設けられている構成としてもよい。

【0016】

インダクタの端子部とバスバーとをボルトおよびナットにより接続する際には、位置決め作業が重要であるが、このような構成の位置決め機構を設けることにより、位置決め作業が容易になる。

【0017】

前記回路基板の第２面と前記放熱板との間には、前記絶縁ホルダおよび前記放熱板の境界部を含む領域に、当該境界部を覆う絶縁層が設けられている構成としてもよい。

【0018】

このような構成とすることにより、放熱板の収容凹部の孔縁付近とバスバーとを確実に絶縁状態とすることができる。

【発明の効果】

【0019】

本明細書に開示される技術によれば、放熱性に優れる回路構成体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態１の回路構成体の分解斜視図

【図2】回路構成体の平面図

【図3】回路構成体の右側面図

【図4】図２のＡ−Ａ断面図

【図5】図２のＢ−Ｂ断面図

【図6】ナットおよび絶縁ホルダの斜視図

【図7】絶縁ホルダの正面図

【図8】絶縁ホルダの側面図

【図9】実施形態２の回路構成体の一部拡大断面図

【発明を実施するための形態】

【0021】

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図８によって説明する。本実施形態の回路構成体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。

【0022】

以下の説明においては、図１および図３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。また、図２における下側を前方（正面）、上側を後方（背面）とし、同図の右側を右、左側を左とする。

【0023】

図１に示すように、回路構成体１０は、回路基板１１と、回路基板１１の裏面（図３における下面）に重ねられた放熱板３０とを備えてなる。

【0024】

（回路基板１１）
回路基板１１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プリント配線回路が形成されるとともに電子部品が配され、裏面に複数のバスバー１５が所定のパターンで配索されてなる。

【0025】

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２０（インダクタの一例）だけを図示し、他の電子部品は省略する。また、回路基板１１のうちコイル２０が実装される面（表側の面）を第１面１１Ａ、その反対側の面（裏側の面）を第２面１１Ｂとする。

【0026】

回路基板１１は略矩形状をなしており、その所定の位置には、複数の開口部１２が設けられている。これらの開口部１２は、コイル２０をバスバー１５上に実装するためのものである。開口部１２は、後述するコイル２０の接続部２２Ａが配される領域に設けられており、バスバー１５の一部を回路基板１１の上面側に露出させている。

【0027】

回路基板１１のうち一のコイル２０の一対の接続部２２Ａをバスバー１５に接続させる一対の開口部１２の間には、後述する絶縁ホルダ４０を位置決めするための位置決め孔１４が貫通形成されている。

【0028】

また回路基板１１の四隅付近には、回路基板１１を放熱板３０に固定するための基板側固定孔１３が貫通形成されている。

【0029】

本実施形態で使用されるコイル２０は、平角線をエッジワイズ状に巻回したエッジワイズコイルであり、直方体状の本体部２１の一側面から一対の平板状の端子部２２（平角線の両端部）が導出されてクランク状に屈曲された形態をなす、いわゆる横置き型のコイル２０である。端子部２２は、回路基板１１に向けて近づく方向に屈曲している。

【0030】

端子部２２の先端部は回路基板１１の第１面１１Ａに沿うように延びており、バスバー１５と接続される接続部２２Ａとされている。なおこの接続部２２Ａには、図示しないボルト（螺合部材の一例）を貫通させるためのコイル側接続孔２３が貫通形成されている。

【0031】

なお、接続部２２Ａは本体部２１の底面よりやや下方側に配されており、本体部２１が第１面１１Ａ上に載置された際に、接続部２２Ａがバスバー１５上に重ねられるように設定されている。

【0032】

バスバー１５のうち上述した開口部１２から露出された部分には、図示しないボルトを貫通させるためのバスバー側接続孔１６が設けられている。コイル２０の接続部２２Ａが重ねられた状態において、バスバー側接続孔１６とコイル側接続孔２３とは重なるように設定されている。

【0033】

（放熱板３０）
放熱板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り、回路基板１１において発生した熱を放熱する機能を有する。

【0034】

放熱板３０の上面３１はほぼ平坦な板状をなしており、下面には、下方に向けて延びる多数の板状のフィン３２が設けられている（図１参照）。

【0035】

また、放熱板３０の上面３１の所定位置に回路基板１１が載置された状態において、回路基板１１の基板側固定孔１３に対応する位置には、放熱板側固定孔３３が設けられている。

【0036】

さらに図１に示すように、放熱板３０のうち上述したコイル２０の接続部２２Ａが配される領域を含む領域には、上面３１から下方に窪んで後述する絶縁ホルダ４０を収容する収容凹部３４が設けられている。

【0037】

なお、図示はしないが、放熱板３０の上面には、放熱板３０と回路基板１１（バスバー１５）との間の絶縁性を図るための絶縁シートが重ねられる。絶縁シートは粘着性を有しており、収容凹部３４に対応する領域には、収容凹部３４を露出させるための孔部が設けられている。

【0038】

（絶縁ホルダ４０）
放熱板３０の収容凹部３４には、絶縁ホルダ４０が収容されている。絶縁ホルダ４０は、合成樹脂製で、図６ないし図８に示すように、やや扁平な略直方体状をなす部材である。絶縁ホルダ４０の上面側には、上述したボルト（図示せず）と螺合可能なナット４５（螺合部材の一例）を嵌め入れる一対のナット収容部４１が、下方に窪んで設けられている。ナット収容部４１の内壁には、上下方向に延びる当接リブ４１Ａが複数設けられている。

【0039】

また、一対のナット収容部４１の間には、上方に向けて突出する位置決め凸部４２が設けられている。この位置決め凸部４２は、上述した回路基板１１の位置決め孔１４に対応する位置および大きさに設けられている。

【0040】

図４に示すように、絶縁ホルダ４０の外形寸法は、上述した放熱板３０の収容凹部３４内にほぼぴったり収容される寸法に設定されている。またその高さ寸法は、収容凹部３４の深さ寸法とほぼ同寸法とされている。

【0041】

なお、絶縁ホルダ４０の上面の周縁部は断面が矩形状に切り欠かれた段差状とされている。また、下面側には軽量化を図るための肉抜き部が上方側に窪んで設けられている。

【0042】

（絶縁シート５０）
放熱板３０と回路基板１１とが重ねられた状態において、絶縁ホルダ４０とバスバー１５（回路基板１１の第２面１１Ｂ）との間には、絶縁シート５０が配されている。絶縁シート５０は、図１および図４に示すように、その外形が収容凹部３４の孔縁部よりやや大きい寸法とされており、放熱板３０および絶縁ホルダ４０に積層された状態においてナット収容部４１および位置決め凸部４２に対応する位置には、開口部５１が設けられている。

【0043】

絶縁シート５０は、放熱板３０および絶縁ホルダ４０に積層された状態においては、収容凹部３４と絶縁ホルダ４０との境界部（収容凹部３４の孔縁付近）を覆うように設定されている。

【0044】

（回路構成体１０の製造方法）
次に、本実施形態の回路構成体１０の製造方法について説明する。まず、所定位置に予め開口部１２および基板側固定孔１３、および、位置決め孔１４が形成された絶縁基板の表面側にプリント配線技術によりプリント配線回路（図示せず）を印刷するとともに、裏面側に所定のパターンで複数のバスバー１５を配策・接着する。

【0045】

次に、コイル２０を除く図示しない電子部品を絶縁基板の表面（回路基板１１の第１面１１Ａ）の所定位置に載置し、リフローハンダ付けにより表面側のプリント配線回路（および裏面側のバスバー１５）に接続する。

【0046】

次に、放熱板３０の収容凹部３４内に、ナット４５を保持した絶縁ホルダ４０を収容し、放熱板３０の上面３１の所定位置に、回路基板１１（バスバー１５）と絶縁するための絶縁シート（図示せず）を貼り付ける。また、上述した絶縁シート５０を載置する。この時、絶縁シート５０の所定の開口部５１内に絶縁ホルダ４０の位置決め凸部４２を挿通させることにより、絶縁ホルダ４０と絶縁シート５０との位置決めがなされる。

【0047】

続いて、これらの絶縁シートの上に、コイル２０以外の電子部品を接続した回路基板１１を載置する。この時、回路基板１１の位置決め孔１４内に絶縁ホルダ４０の位置決め凸部４２を挿通させることにより、絶縁ホルダ４０と回路基板１１との位置決めがなされる。その後、互いに重ね合わされた基板側固定孔１３および放熱板側固定孔３３に固定用のボルト（図示せず）を螺合させ、回路基板１１と放熱板３０とを固定する。

【0048】

次に、回路基板１１の第１面１１Ａの所定位置にコイル２０を載置し、コイル２０の接続部２２Ａを、開口部１２から露出したバスバー１５に重ね合わせる。そして、図示しないボルトをコイル側接続孔２３およびバスバー側接続孔１６に貫通させてナット４５に螺合させ、コイル２０をバスバー１５と導通接続させるとともに、回路基板１１上に固定する。

【0049】

これにより、コイル２０を含む電子部品が実装された回路構成体１０が完成する。

【0050】

（作用効果）
本実施形態によれば、コイル２０の端子部２２とバスバー１５とを、ボルトおよびナットの締結により接続する構成であっても、回路基板１１の裏面（第２面１１Ｂ）側に配されたナット４５は放熱板３０に設けられた収容凹部３４内に収容されているから、放熱板３０と干渉することがない。

【0051】

また、コイル２０の端子部２２は回路基板１１に向けて屈曲した形状をなしており、回路基板１１の開口部１２から露出したバスバー１５に接続されている。そして、放熱板３０は、回路基板１１のうちバスバー１５が配設された第２面１１Ｂ側において伝熱的に重ねられている。これにより、コイル２０で発生した熱は、コイルの端子部２２からバスバー１５へと伝熱され、さらに、バスバー１５から放熱板３０へと伝熱される。すなわち、第１面１１Ａ側で発生した熱を、コイル２０の端子部２２を利用することにより、第２面１１Ｂ側に配されている放熱板３０に効率よく伝え、放熱させることができる。

【0052】

また、コイル２０とバスバー１５との接続部分を回路基板１１の内側の所望の位置に設けることが可能となり、従来のように、コイル２０と接続するバスバー１５の一部を回路基板１１の縁部から導出したり、バスバー１５に曲げ加工を行ったりしなくてもよい。これにより、設計の自由度が高まる。

【0053】

また、コイル２０の端子部２２（接続部２２Ａ）とバスバー１５とをボルト・ナット締結する際には、複数の部材の位置決め作業が面倒であるが、本実施形態によれば、絶縁ホルダ４０の位置決め凸部４２と回路基板１１の位置決め孔１４により、コイル側接続孔２３、バスバー側接続孔１６、および、ナット４５の孔部の位置決めが自動的になされるようになっているから、位置決め作業が容易である。

【0054】

さらに、絶縁ホルダ４０および放熱板３０の上面３１の境界部（収容凹部３４の孔縁付近）を覆う絶縁シート５０を設けているから、放熱板３０と回路基板１１（バスバー１５）とを確実に絶縁状態とすることができる。

【0055】

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図９を参照して説明する。なお、以下においては実施形態１と異なる構成についてのみ説明するものとし、実施形態１と同様の構成には同一符号を付すこととし、重複する説明を省略する。

【0056】

本実施形態の回路構成体６０は、回路基板１１のうちコイル７０の本体部７１に対応する位置に本体部用開口１７が設けられており、本体部７１がこの本体部用開口１７から露出した放熱板３０に直接載置されているところが上記実施形態１と相違している。なお、回路基板１１のうち本体部用開口１７が設けられる領域には、バスバー１５は配設されていない。また、コイル７０の接続部７２Ａは、本体部７１の底面よりバスバー１５および絶縁シート５０の厚みの和の分だけ上方側に配されるようになっている。

【0057】

このような本実施形態の回路構成体６０によれば、コイル７０の本体部７１の熱が放熱板３０に直接伝熱されるから、放熱性がより向上する。

【0058】

＜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。

【0059】

（１）上記実施形態では、ナット４５を絶縁ホルダ４０のナット収容部４１に嵌め入れる構成としたが、例えば、絶縁ホルダにモールド成形して一体的に設ける構成としてもよい。

【0060】

（２）位置決め凸部４２および位置決め孔１４は省略することもできる。

【0061】

（３）絶縁シート５０は省略することもできる。

【0062】

（４）上記実施形態では、絶縁ホルダ４０を放熱板３０の収容凹部３４内に収容し、ナット４５を絶縁ホルダ４０のナット収容部４１に嵌め入れる構成としたが、これらは例えば接着剤により固定する構成とすることもできる。

【0063】

（５）上記実施形態では、絶縁ホルダ４０にナット４５を保持させ、回路基板１１側から図示しないボルトを螺合させる構成としたが、絶縁ホルダ４０側にボルトを保持させ、回路基板１１側からナットを螺合させる構成としてもよい。

【0064】

（６）上記実施形態では、絶縁層として絶縁シート５０を用いたが、これに限られず、絶縁層は、接着剤、またはゲルでもよい。また、絶縁シートは粘着性、もしくは接着性を有してもよい。

【0065】

（７）また、絶縁シート５０の形状は上記実施形態に限らず、例えば、収容凹部３４の孔縁部だけを覆うロ字形状としてもよい。

【0066】

（８）上記実施形態では、絶縁ホルダ４０を収容凹部３４内に収容してから放熱板３０に回路基板１１を位置決めして重ねる構成としたが、絶縁ホルダ４０を予め回路基板１１に接着させておき、その後、絶縁ホルダ４０とともに放熱板３０の所定位置に配置する構成としてもよい。このような構成は、例えば、絶縁シート５０を粘着性を有するものとしておくことにより実現することができる。

【0067】

（９）上記実施形態では、放熱板３０と回路基板１１（バスバー１５）との間の絶縁性を図るために絶縁シート５０を用いたが、接着剤やグリス等により絶縁性を図る構成としてもよい。接着剤を使用する場合には、基板側固定孔１３および放熱板側固定孔３３におけるボルト締結を省略することができる。

【0068】

（１０）上記実施形態２では、コイル７０の本体部７１を本体部用開口１７から露出した放熱板３０に載置することにより、本体部７１の熱を直接放熱板３０に伝熱させる構成としたが、本体部７１と放熱板３０とは直接接触していなくてもよい。例えば、隙間を介して対向配置させたり、間に伝熱シート等を設ける構成としてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１０、６０：回路構成体
１１：回路基板
１１Ａ：第１面
１１Ｂ：第２面
１２：開口部
１４：位置決め孔
１５：バスバー
１７：本体部用開口
２０，７０：コイル（インダクタ）
２１，７１：本体部
２２：端子部
３０：放熱板
３４：収容凹部
４０：絶縁ホルダ
４２：位置決め凸部
４５：ナット（螺合部材）
５０：絶縁シート（絶縁層）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】