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公開番号2019197844
公報種別公開特許公報(A)
公開日20191114
出願番号2018091859
出願日20180511
発明の名称回路構成体
出願人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
代理人特許業務法人暁合同特許事務所
主分類H05K 7/20 20060101AFI20191018BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】簡素な構成で基板と放熱部材との固着力を高めることが可能な回路構成体を提供する。
【解決手段】回路構成体10は、発熱部品11が実装され、かつ、貫通孔22A,22Bが形成された基板20と、基板20に重ねられる放熱部材40と、基板20と放熱部材40との間に挟まれ、基板20の熱を放熱部材40に伝える伝熱部材50と、を備え、伝熱部材50は、基板20の貫通孔22A,22Bの孔壁に密着している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
発熱部品が実装され、かつ、貫通孔が形成された基板と、
前記基板に重ねられる放熱部材と、
前記基板と前記放熱部材との間に挟まれ、前記基板の熱を前記放熱部材に伝える伝熱部材と、を備え、
前記伝熱部材は、前記基板の前記貫通孔の孔壁に密着している、回路構成体。
続きを表示(約 640 文字)【請求項2】
前記伝熱部材は、前記基板の前記貫通孔内に充填されている請求項1に記載の回路構成体。
【請求項3】
前記発熱部品は、前記基板における前記貫通孔の上に実装されている請求項1又は請求項2に記載の回路構成体。
【請求項4】
前記発熱部品における前記基板側の面の周縁部は、前記基板の前記貫通孔上に配されており、前記発熱部品の前記周縁部には前記伝熱部材が密着している請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の回路構成体。
【請求項5】
前記発熱部品における前記基板側の面には、前記伝熱部材が進入する凹部が形成されている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の回路構成体。
【請求項6】
前記凹部は、前記基板の前記貫通孔に連なる位置に形成されている請求項5に記載の回路構成体。
【請求項7】
前記凹部は、前記基板側の開口よりも奥側が大きくなる形状とされている請求項5又は請求項6に記載の回路構成体。
【請求項8】
前記発熱部品は、通電により発熱する部品本体と、前記部品本体が装着される台座部とを備え、前記台座部に前記凹部が形成されている請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の回路構成体。
【請求項9】
前記発熱部品は、コイルと磁性体コアとを有するコイル装置であり、前記磁性体コアが前記伝熱部材に密着している請求項1から請求項8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】
本明細書では、回路構成体に関する技術を開示する。
続きを表示(約 9,000 文字)【背景技術】
【0002】
従来、電子部品が実装された基板が放熱部材上に固定され、基板の熱が放熱部材を介して外部に放熱される技術が知られている。特許文献1では、実装部品が実装されたコイル基板が放熱板の上に載置されており、放熱板に対してネジで固定されたバネ支持具によって実装部品及びコイル基板が放熱板側に押圧されて固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2010−153722号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記構成では、コイル基板と放熱部材とを固定するために放熱板にネジで固定されたバネ支持具を用いるため、バネ支持具の分だけ部品点数が多くなり、構成が複雑になるという問題があった。
【0005】
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、簡素な構成で基板と放熱部材との固着力を高めることが可能な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】
【0006】
本明細書に記載された回路構成体は、発熱部品が実装され、かつ、貫通孔が形成された基板と、前記基板に重ねられる放熱部材と、前記基板と前記放熱部材との間に挟まれ、前記基板の熱を前記放熱部材に伝える伝熱部材と、を備え、前記伝熱部材は、前記基板の前記貫通孔の孔壁に密着している。
本構成によれば、基板と放熱部材との間に挟まれる伝熱部材が基板の貫通孔の孔壁に密着していることにより、基板と放熱部材との間の伝熱部材の固着力を高めることができるため、(必ずしもネジを用いなくても)基板を放熱部材とを強固に固着することが可能になる。これにより、簡素な構成で基板と放熱部材との固着力を高めることが可能になる。
【0007】
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。
前記伝熱部材は、前記基板の前記貫通孔内に充填されている。
このようにすれば、より一層、基板と放熱部材との固着力を高めることが可能になる。
【0008】
前記発熱部品は、前記基板における前記貫通孔の上に実装されている。
このようにすれば、発熱部品の熱を貫通孔内の伝熱部材を介して放熱部材に伝え、放熱部材から放熱することができる。
【0009】
前記発熱部品における前記基板側の面の周縁部は、前記基板の前記貫通孔上に配されており、前記発熱部品の前記周縁部には前記伝熱部材が密着している。
このようにすれば、伝熱部材が発熱部品の周縁部に密着することにより、基板に対する発熱部品の固着力を高めることができる。
【0010】
前記発熱部品における前記基板側の面には、前記伝熱部材が進入する凹部が形成されている。
このようにすれば、伝熱部材が発熱部品の凹部に進入することで発熱部品と基板との固着力を高めることができる。
【0011】
前記凹部は、前記基板の前記貫通孔に連なる位置に形成されている。
このようにすれば、発熱部品の凹部への伝熱部材の挿入を容易に行うことができる。
【0012】
前記凹部は、前記基板側の開口よりも奥側が大きくなる形状とされている。
このようにすれば、基板と伝熱部材との固着力を高めることが可能になる。
【0013】
前記発熱部品は、通電により発熱する部品本体と、前記部品本体が装着される台座部とを備え、前記台座部に前記凹部が形成されている。
このようにすれば、汎用品の部品本体を台座部に装着して発熱部品を構成することができるため、製造コストを低減することができる。
【0014】
前記発熱部品は、コイルと磁性体コアとを有するコイル装置であり、前記磁性体コアが前記伝熱部材に密着している。
このようにすれば、発熱の大きいコイル装置の熱は、伝熱部材を介して放熱部材から外部に放熱することができる。
【発明の効果】
【0015】
本明細書に記載された技術によれば、簡素な構成で基板と放熱部材との固着力を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
実施形態1の回路構成体を示す平面図
図1のA−A断面図
図2の伝熱部材が充填された部分の近傍を拡大した図
回路構成体の分解斜視図
コイル装置を基板に組み付ける工程を説明する斜視図
コイル装置及びフレーム部が装着された基板を伝熱部材が塗布された放熱部材に重ねる工程を説明する斜視図
図6の状態から基板を伝熱部材が塗布された放熱部材に重ねた状態を示す斜視図
実施形態2のコイル装置を示す斜視図
コイル装置を図8とは異なる方向から示す斜視図
コイル装置が基板に実装された状態を示す平面図
図10のB−Bの断面における回路構成体の一部を拡大して示す断面図
実施形態3の回路構成体の伝熱孔の近傍を拡大した断面図
【発明を実施するための形態】
【0017】
<実施形態1>
実施形態1を図1〜図7を参照しつつ説明する。
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。回路構成体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。
【0018】
回路構成体10は、図2に示すように、コイル装置11(「発熱部品」の一例)が実装された基板20と、基板20の上に装着されるフレーム部30と、基板20の下に重ねられる放熱部材40と、基板20と放熱部材40との間に挟まれる伝熱部材50とを備えている。
【0019】
コイル装置11は、基板20上に左右一対設けられており、各コイル装置11は、コイル12と磁性体コア14とを有する。コイル12は、銅、銅合金等の金属からなり、本実施形態では平角線を螺旋状に巻回したエッジワイズコイルとされている。コイル12は、基板20の面と直交する方向を軸として複数回巻回されている。コイル12における磁性体コア14の外方に導出された部分は、L字状に曲げられており、先端側には、基板20の導電路に接続される一対の端子部13が下方に延びている。磁性体コア14は、フェライト等の高透磁率の磁性体で形成され、一対の分割部材14A,14Bを組み合わせて構成されており、コイル12の内側に挿通されるとともに、コイル12の外側を包囲する形状とされている。
【0020】
基板20は、例えば長方形状であって、絶縁材料からなる絶縁板に銅箔等からなる導電路がプリント配線技術により形成されたプリント基板が用いられている。なお、基板は、本実施形態ではプリント基板のみとしたが、これに限られず、例えばプリント基板に銅や銅合金等の金属板材からなるバスバーを接着剤等で貼り合わせて基板を構成してもよい。基板20は、図5に示すように、コイル装置11の端子部13が挿通される複数の端子挿通孔21と、伝熱部材50が充填される複数の伝熱孔22A,22B(「貫通孔」の一例)と、フレーム部30の基板接続端子33が接続される複数の接続孔24と、ネジをネジ留めするための複数のネジ孔25と、フレーム部30の位置保持凸部(図示しない)に嵌合してフレーム部30の位置を保持する複数の位置保持孔27とが貫通形成されている。
【0021】
複数の接続孔24、複数のネジ孔25及び複数の位置保持孔27は、基板20の周縁部寄りの位置に間隔を空けて設けられている。複数の端子挿通孔21及び複数の伝熱孔22A,22Bは、コイル装置11の位置に応じて設けられている。複数の伝熱孔22A,22Bは、コイル装置11が載置される領域に前後方向及び左右方向に並んで配置されておいる。複数の伝熱孔22A,22Bのうち、伝熱孔22Bの外側に伝熱孔22Bを包囲するように並んだ伝熱孔22Aは、コイル装置11が基板20の所定位置に載置されると、図3に示すように、各伝熱孔22A内の領域の一部が磁性体コア14の底面14Cの外周縁に覆われ、同じ伝熱孔22A内の領域の残りの部分が磁性体コア14の底面14Cに覆われないように構成されている。一方、複数の伝熱孔22Aの内側に配される複数の伝熱孔22Bについては、各伝熱孔22Bの全体の領域が底面14Cに覆われる(塞がれる)ように構成されている。
【0022】
フレーム部30は、図4に示すように、合成樹脂製のフレーム本体31と、外部の端子と接続される外部接続部32とを有する。フレーム本体31には、図示しないネジの軸部が挿通される通し孔31Aが左方側の角部に貫通形成されている。外部接続部32は、フレーム本体31の左端側に配され、スタッドボルト32Aが固定されている。外部接続部32は、フレーム本体31内に固定されたバスバーの一方側に設けられており、バスバーの他方側は、フレーム本体31の下方に導出された基板接続端子33とされている。
【0023】
放熱部材40は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属類その他材料であって、平板状の板状部41と、板状部41の底面14C側に設けられる放熱フィン44とを備えている。板状部41は、平坦な上面を有する。板状部41の上面には、ネジ留めするための複数のネジ孔42と、フレーム部30の位置を保持するための位置保持凹部41Aと、端子部13や基板接続端子33を逃げる逃げ凹部43とが形成されている。
【0024】
伝熱部材50は、熱伝導性の高い材料からなり、図3に示すように、放熱部材40の上面に積層される伝熱層部51と、基板20の伝熱孔22A,22Bに充填される複数の充填部52と、基板20の伝熱孔22Aの上に膨出された膨出部53とを備える。各充填部52は、複数の伝熱孔22A,22Bの全てに設けられている。伝熱層部51は所定の厚み(上下方向の寸法)で形成されている。伝熱部材50の材料としては、例えば、熱硬化性や熱可塑性の接着剤、基材に接着剤が塗布された接着シート、放熱グリス、放熱ジェル、熱伝導シート等を用いることができる。接着剤の場合は、例えばエポキシ系の接着剤等の液を混合して常温で固化するものを用いることができる。また、例えば、絶縁性を有する合成樹脂製のフィルムの両面に絶縁性を有する接着剤が塗布されたものを用いたり、伝熱フィラー等の添加物を含有させて伝熱性を高めるようにしてもよい。
【0025】
次に、回路構成体10の製造方法について説明する。
図5に示すように、基板20の端子挿通孔21にコイル装置11の端子部13を挿通しつつ、基板20上にコイル装置11を載置する。また、基板20の接続孔24、位置保持孔27にフレーム部30の基板接続端子33及び位置保持凸部を挿通しつつ、基板20の上にフレーム部30を載置する(図6)。そして、例えば、フロー半田付けにより、端子部13や基板接続端子33を基板20の導電路に接続された端子挿通孔21及び接続孔24に半田付けする。
【0026】
次に、放熱部材40の上面におけるネジ孔42、位置保持凹部41A及び逃げ凹部43以外の部分に粘性を有する伝熱部材50を塗布する(図6)。次に、伝熱部材50の上に基板20及びフレーム部30を重ね、フレーム部30の通し孔31A、基板20のネジ孔25及び放熱部材40のネジ孔42に対して図示しないネジでネジ留めする。ネジ留めの際の締付けトルクに応じて、基板20が伝熱部材50を下方に押圧し、伝熱部材50が基板20の伝熱孔22A,22Bの下端から伝熱孔22A,22B内に進入して上方側に向けて充填されていく。フレーム部30及び基板20が放熱部材40に対して所定のトルクでネジ留めされると、伝熱孔22A,22Bの全体が充填部52で充填される。このとき、コイル装置11の底面14Cの外周縁部に重なる伝熱孔22Aについては、伝熱孔22Aの上方側にはみ出して膨出された膨出部53が形成される(図7)。そして、伝熱部材50が硬化することにより、回路構成体10が形成される。回路構成体10に金属製又は合成樹脂線のカバー55(図2参照)を被せ、カバー55を放熱部材40に図示しないネジでネジ留めすることにより、電気接続箱が形成される。
【0027】
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10は、コイル装置11(発熱部品)が実装され、かつ、伝熱孔22A,22B(貫通孔)が形成された基板20と、基板20に重ねられる放熱部材40と、基板20と放熱部材40との間に挟まれ、基板20の熱を放熱部材40に伝える伝熱部材50と、を備え、伝熱部材50は、基板20の伝熱孔22A,22Bの孔壁(内壁)に密着している。
本実施形態によれば、基板20と放熱部材40との間に挟まれる伝熱部材50が基板20の伝熱孔22A,22Bの孔壁に密着していることにより、基板20と放熱部材40との間の伝熱部材50の固着力を高めることができるため、(基板と放熱部材とを固定するためのネジの本数を減らしても)基板20を放熱部材40とを強固に固着することが可能になる。これにより、簡素な構成で基板20と放熱部材40との固着力を高めることが可能になる。
【0028】
また、伝熱部材50は、基板20の伝熱孔22A,22B内に充填されている。
このようにすれば、より一層、基板20と放熱部材40との固着力を高めることが可能になる。
【0029】
また、コイル装置11は、基板20における伝熱孔22A,22Bの上に実装されている。
このようにすれば、コイル装置11の熱を伝熱孔22A,22B内に充填された伝熱部材50を介して放熱部材40に伝え、放熱部材40から放熱することができる。
【0030】
また、コイル装置11における底面14C(基板20側の面)の外周縁部は、基板20の伝熱孔22A上に配されており、コイル装置11の外周縁部には伝熱部材50が密着している。
このようにすれば、伝熱部材50がコイル装置11の外周縁部に密着することにより、基板20に対するコイル装置11の固着力を高めることができる。
【0031】
また、発熱部品は、コイル12と磁性体コア14とを有するコイル装置11であり、磁性体コア14が伝熱部材50に密着している。
このようにすれば、回路構成体10において発熱の大きいコイル装置11の熱は、伝熱部材50を介して放熱部材40から外部に放熱することができる。
【0032】
<実施形態2>
次に、実施形態2を図8〜図11を参照して説明する。実施形態2は、コイル装置60の底面65Cに凹部63を形成したものである。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。
【0033】
図11に示すように、基板66には、伝熱部材50が充填される複数の伝熱孔65A,65B(「貫通孔」の一例)が前後方向及び左右方向に並んで配されている。複数の伝熱孔65Aは、複数の伝熱孔65Bの外側に、複数の伝熱孔65Bを包囲するようにコイル装置60の底面65Cの周縁部に沿って並んでいる。
【0034】
コイル装置60は、図8,図9に示すように、通電により発熱する部品本体61と、部品本体61が装着される台座部62とを備える。部品本体61は、実施形態1のコイル装置60と同一構成とすることができる。台座部62は、長方形の平板状であって、例えば合成樹脂製又は金属製とすることができる。台座部62は、部品本体61に対して接着等の固定手段により固定されている。
【0035】
台座部62の裏面(下面)には、図9に示すように、複数の凹部63が前後方向及び左右方向に間隔を空けて並んで配されている。各凹部63は、図11に示すように、下端に長方形状の開口63Aを有し、上方側に向けて傾斜状に孔径が大きくなり、奥端部(上端部)に拡径された天井部63Bを有するアンカー形状とされている。コイル装置60が基板66の所定位置に載置されると、複数の伝熱孔65Aは、各伝熱孔65A内の領域の一部が磁性体コア14の底面65Cの外周縁に覆われ、伝熱孔65A内の領域の残りの部分が磁性体コア14の底面65Cに覆われないように構成されている。一方、複複数の伝熱孔65Bについては、各伝熱孔22Bの全体の領域が台座部62に覆われる(塞がれる)ように構成されている。
【0036】
放熱部材40上に塗布された伝熱部材50の上に基板66及びフレーム部30を重ね、ネジでフレーム部30及び基板66を放熱部材40にネジ留めすると、ネジ留めの際の締付けトルクにより、基板66が伝熱部材50を下方に押圧し、伝熱部材50が基板66の伝熱孔65A,65Bの下端から伝熱孔65A,65B内に進入し、伝熱孔65A,65B内を上方側に向けて伝熱部材50が充填されていく。フレーム部30及び基板66が放熱部材40に対して所定のトルクでネジ留めされると、伝熱孔65A,65B及び凹部63に充填部52が充填される。
【0037】
実施形態2によれば、コイル装置60における基板66側の面には、伝熱部材50が進入する凹部63が形成されているため、伝熱部材50が台座部62の凹部63に進入することでコイル装置60と基板66との固着力を高めることができる。
【0038】
また、凹部63は、基板66の伝熱孔65A,65Bに連なる位置に形成されているため、回路構成体10の製造時に、伝熱部材50が伝熱孔65A,65Bを通って凹部63に充填されやすくすることができる。
【0039】
また、凹部63は、基板66側の開口63Aよりも奥側が大きくなるアンカー形状とされているため、コイル装置60と基板66との固着力を高めることが可能になる。
【0040】
また、コイル装置60は、通電により発熱する部品本体61と、部品本体61が装着される台座部62とを備え、台座部62に凹部63が形成されているため、汎用品の部品本体61を台座部62に装着してコイル装置60を構成することができ、製造コストを低減することができる。
【0041】
<実施形態3>
次に、実施形態3について、図12を参照しつつ説明する。上記実施形態では、基板20の伝熱孔22A,22B,65A,65Bは、一定の径とされていたが、実施形態3では、基板70の伝熱孔71について軸方向の位置により伝熱孔71の径を変更したものである。以下では、上記実施形態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。
【0042】
伝熱孔71は、上下方向(軸方向)における下方側に径小部71Aが形成され、上方側に径小部71Aに対して段差状に拡径された径大部71Bが形成されている。径大部71Bに伝熱部材50の充填部52が充填されると、径小部71Aと径大部71Bとの間の段差部72により基板70と放熱部材40との間の固着力を高めることができるとともに、径大部71Bにより基板70上に実装されたコイル装置11(60)と伝熱部材50との接触面積が大きくなり、コイル装置11(60)と伝熱部材50との間の熱伝導性を向上させることが可能になる。
【0043】
<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)発熱部品は、コイル装置11,60としたが、これに限られない。例えば、FET(Field Effect Transistor)等のリレー、抵抗、キャパシタ、IC(Integrated Circuit)等としてもよい。
【0044】
(2)上記実施形態では、伝熱部材50には膨出部53が形成される構成としたが、膨出部53が形成されない構成としてもよい。また、伝熱孔には、伝熱部材50が充填される構成としたが、これに限られず、例えば、伝熱孔内に隙間を有し、伝熱部材50が伝熱孔の孔壁に密着する構成としてもよい。また、実施形態2では、伝熱部材50は台座部62の凹部63に充填される構成としたが、これに限られず、凹部63内に隙間を有しつつ伝熱部材50が凹部63の内壁に密着する構成としてもよい。
【符号の説明】
【0045】
10: 回路構成体
11,60: コイル装置(発熱部品)
12: コイル
13: 端子部
14: 磁性体コア
20,66,70: 基板
22A,22B,65A,65B,71: 伝熱孔(貫通孔)
40: 放熱部材
50: 伝熱部材
52: 充填部
53: 膨出部
61: 部品本体
62: 台座部
63: 凹部
63A: 開口

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