JP2005228799A - 回路構成体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回路体裏面と放熱部材とが絶縁層を介して接着される回路構成体において、前記回路体裏面における突出部の存在にかかわらず確実な絶縁と高い冷却性能が得られるようにする。
【解決手段】 前記回路体を構成する回路基板３０等の裏面と対向する前記放熱部材１０の面に凹部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを形成するなどして、当該回路体裏面の突出部との接触を回避するための空間部分を形成しておく。そして、この空間部分以外の放熱部材１０の面と前記回路基板３０の裏面とを絶縁層１８を介して接着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に搭載された電源から電子ユニットに配電を行うための電源分配器等に用いられる回路構成体及びその製造方法に関するものである。

従来、放熱機能をもった回路構成体として、特許文献１に示されるものが知られている。この回路構成体では、放熱部材である金属ベース上にフィラー入り接着性絶縁層を介して多層回路基板が接着されており、この多層回路基板上に実装された発熱部品の発する熱が前記絶縁層及び金属ベースを通じて外部に有効に放散されるようになっている。
特開平９−３６５５３号公報（第３頁，図１）

前記放熱部材上に接着される回路体の裏面には、例えば基板実装端子の先端部等が突出していることが多い。従って、前記絶縁層が薄い場合には、当該絶縁層を前記回路体裏面の突出部が貫いて放熱部材に接触することにより、絶縁を確保できなくなるおそれがある。逆に、当該突出部を確実に吸収できるように前記絶縁層を厚くすると、その分熱伝導性が低下し、十分な冷却機能を確保できなくなる。すなわち、確実な絶縁と高い冷却性能の双方を両立させることが非常に困難である。

本発明は、このような事情に鑑み、回路体裏面における突出部の存在にかかわらず確実な絶縁と高い冷却性能を得ることができる回路構成体及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、電力回路を構成する回路体の裏面が絶縁層を介して放熱部材に接着される回路構成体において、前記回路体の裏面に突出部が存在するとともに、この裏面と対向する前記放熱部材の面に前記突出部との接触を回避するための空間部分が形成され、この空間部分以外の放熱部材の面と前記回路体の裏面とが前記絶縁層を介して接着されているものである。

この構成によれば、回路体裏面に突出部が存在する場合でも、その突出部に対応して放熱部材側に空間部分が形成されているため、当該放熱部材と突出部との接触を回避して両者の絶縁状態を確実に保つことができる。そして、当該空間部分以外の部分で回路体裏面と放熱部材との間に介在する絶縁層の厚みを抑えることにより、前記回路体から放熱部材への熱伝導性を高く維持して良好な冷却性能も得ることができる。

ここで、前記放熱部材に形成される空間部分は貫通孔であってもよいが、その場合には前記突出部が放熱部材の外部に開放された状態となり、これを保護するために蓋を設けなければならないのに対し、前記放熱部材は板状をなし、その一部が前記回路体の裏面から離れる向きに凹むことによって前記空間部分が形成されているものとすれば、当該放熱部材を板状の薄型にしながら、これを局所的に凹ませるだけの簡単な構造で、特別な蓋を設けることなく前記突出部を外部から保護することができる。

前記絶縁層は例えば放熱部材上に塗布された接着剤により構成されたものでもよいが、当該絶縁層が接着シートで構成されており、この接着シートにおいて前記空間部分に対応する位置に貫通孔が形成されている構成とすれば、当該貫通孔によって回路体の突出部と絶縁層（接着シート）との接触を確実に回避しながら当該回路体の裏面と放熱部材との接着を行うことができる。

本発明において、前記回路体の具体的な構造は問わないが、同一平面上に配列されて前記電力回路を構成する複数枚のバスバーを含んでいて、そのうちの特定のバスバーを貫通する状態で端子が固定されたものや、プリント回路基板を貫通する状態で当該回路基板に端子が固定されたものであれば、薄型の構造で複雑な電力回路を構築でき、かつ、これに前記端子を付加することができる。そして、この端子の先端部（すなわち回路体の裏面から突出する突出部）に対応する位置に前記放熱部材の空間部分が形成されている構成とすることにより、当該端子と放熱部材との接触を確実に回避することができる。

また本発明は、電力回路を構成し、かつ、裏面に突出部を有する回路体の当該裏面を絶縁層を介して放熱部材に接着する回路構成体の製造方法において、前記回路体の裏面が接着される放熱部材の面に当該回路体の突出部との接触を回避するための空間部分を形成しておき、前記絶縁層として前記空間部分と対応する位置に貫通孔をもつ接着シートを用い、この接着シートの貫通孔を通じて前記回路体の突出部が前記放熱部材の空間部分に突出する位置関係で前記回路体と接着シートと放熱部材とを重ね合わせて当該回路体と放熱部材との接着を行うものである。

この方法によれば、放熱部材に空間部分を形成しておくことにより当該放熱部材と回路体の突出部との接触を回避することができるとともに、当該放熱部材と回路体裏面との間に接着シートを挟みこむことによって当該放熱部材との回路体裏面との接着を簡単な工程で行うことができる。しかも、当該接着シートに予め前記空間部分に対応する貫通孔を設けておくことにより、当該接着シートと回路体の突出部との干渉を確実に回避して当該突出部を前記空間部分に逃がすことができる。

すなわち、前記放熱部材または回路体裏面に接着剤を塗布して絶縁層を形成する方法では、前記空間部分以外の部分のみに絶縁層を存在させることが難しいのに対し、本発明の方法によれば、予め接着シートの適所に貫通孔を設けておくだけの簡単な工程で前記空間部分以外の部分のみに絶縁層を存在させることができ、前記接着シートと突出部との干渉を確実に回避することができる。

以上のように本発明は、電力回路を構成する回路体の裏面が絶縁層を介して放熱部材に接着される回路構成体において、前記回路体の裏面と対向する前記放熱部材の面に当該回路体裏面の突出部との接触を回避するための空間部分が形成され、この空間部分以外の放熱部材の面と前記回路体の裏面とが前記絶縁層を介して接着されているものであるので、前記放熱部材と突出部との接触を回避して両者の絶縁状態を確実に保ちながら、前記絶縁層の厚みを抑えることにより前記回路体から放熱部材への熱伝導性を高く維持して良好な冷却性能も得ることができる効果がある。

また本発明は、前記回路構成体の製造に際し、前記放熱部材の接着面に前記突出部との接触を回避するための空間部分を有する放熱部材を形成しておき、その空間部分と対応する位置に貫通孔をもつ接着シートの当該貫通孔を通じて前記回路体の突出部が前記放熱部材の空間部分に突出する位置関係で前記回路体と接着シートと放熱部材とを重ね合わせて当該回路体と放熱部材との接着を行うようにしたものであるので、前記放熱部材と回路体の突出部との接触を回避することができるとともに、当該放熱部材と回路体裏面との間に接着シートを挟みこむことによって当該放熱部材との回路体裏面との接着を簡単な工程で行うことができる。しかも、当該接着シートに予め前記空間部分に対応する貫通孔を設けておくことにより、当該接着シートと回路体の突出部との干渉を確実に回避して当該突出部を前記空間部分に逃がすことができる効果がある。

本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示す回路構成体は、放熱板（放熱部材）１０と、ケース本体２０と、回路基板３０とを備え、前記回路基板３０に適当な実装部品が実装されることにより回路体が構成されている。当該実装部品には、基板実装型のリレースイッチ素子４０、電源入力用コネクタ５０、外部接続用コネクタ６０、その他の半導体素子や抵抗素子といった回路素子が含まれる。また、両コネクタ５０，６０上には前記回路基板３０を覆うカバー７０が装着されるようになっている。

前記放熱板１０は、アルミニウム合金等の熱伝導性に優れた金属により板状に形成されたものであり、その縁部からは側方に車体取付部１２が突出し、この車体取付部１２に取付用ボルトを挿通するためのボルト挿通孔１４が設けられている。そして、この放熱板１０の上面に前記ケース本体２０と回路基板３０とが共通の接着シート１８（図２では省略）を介して絶縁状態で接着されるようになっている。

ケース本体２０は、合成樹脂等の絶縁材料により成形されたものであり、前記回路基板３０の周りを囲む枠状をなしている。このケース本体２０の側部には、前記放熱板の車体取付部１２に重ね合わされる取付部カバー２２が形成され、この取付部カバー２２には前記ボルト挿通孔１４と合致するボルト挿通孔２４が設けられている。

なお、このケース本体２０の底面には、前記回路基板３０を取り囲む形状のシール部材２６（図２）が装着されている。

回路基板３０は、電力回路（図例では車載電源から複数の負荷に電力を分配するための配電回路）を構築する電力回路部と、この電力回路部における回路のオンオフを制御する制御回路部とを併有している。前記電力回路部は、複数枚のバスバー３２が同一平面上に配列されることにより形成され、制御回路部は薄肉のプリント回路基板３４で構成されており、このプリント回路基板３４の下面に前記各バスバー３２が接着層３６を介して絶縁状態で接着されている。

リレースイッチ素子４０は、図３及び図４に示すように、直方体状の本体４２と、この本体４２の下面から突出する接点側端子４４及びコイル側端子４６とを有し、かつ、これらの端子４４，４６が左右両側に広がって略同一平面上に並べられた表面実装型リレースイッチとなっている。そして、接点側端子４４が前記プリント回路基板３４に設けられた貫通孔３４ａを通じて適当なバスバー３２の裏面上に実装されるとともに、コイル側端子４６が前記プリント回路基板３４上に実装されている。この構造により、リレースイッチ素子４０のリレー接点がバスバー３２により構成された電力回路中に介在するとともに、同リレースイッチ３０のコイルの通電制御すなわち前記リレー接点の開閉制御が制御回路基板２０の制御回路によって行われるようになっている。

電源入力用コネクタ５０は、電源接続側バスバー５１及び複数本の基板接続端子５２と、水平方向に延びるハウジング５４とを備え、このハウジング５４は前記ケース本体２０の上面に沿って当該上面上に固定されるようになっている。このハウジング５４には、その長手方向に並ぶ複数の凹部が形成され、各凹部はヒューズ素子８０（図２）が嵌着可能なヒューズ装着部５６を構成している。

電源接続側バスバー５１は、前記ハウジング５４の長手方向と平行な方向に延び、その外側縁部が前記各ヒューズ装着部５６内に突出している。この電源接続側バスバー５１の一端はハウジング５４の外部に突出していて車載電源と接続される電源接続端子５１ａ（図１）を構成している。

各基板接続端子５２は、その途中部分が直角に屈曲して略Ｌ字状をなしている。そして、その水平部分の端部が前記各ヒューズ装着部５６内に突出する一方、垂直部分の端部が前記回路基板３０を貫通してその裏面に突出し、かつ、その貫通状態で当該回路基板３０に固定され、かつバスバー３２に電気的に接続されている。そして、前記各ヒューズ装着部５６内にヒューズ素子８０が装着されることにより、当該ヒューズ素子８０を介して前記電源接続側バスバー５１と各基板接続端子５２とが電気的に接続されるようになっている。

外部接続用コネクタ６０は、多数本の基板接続端子６２と、これらを保持するハウジング６４とを備えている。ハウジング６４は、前記ケース本体２０の上面に沿って固定可能な全体形状を有し、かつ、図略の外部コネクタのハウジングが側方から嵌入可能なフードを有している。各基板接続端子６２は、前記基板接続端子５２と同様、その途中部分が直角に屈曲して略Ｌ字状をなし、その水平部分の端部が前記フード内に突出する一方、垂直部分の端部が前記回路基板３０を貫通してその裏面に突出し、かつ、その貫通状態で当該回路基板３０に固定され、かつ、そのバスバー１０に電気的に接続されている。

ここで、前記回路基板３０と基板接続端子５２，６２との具体的な接続方法を問わず、例えばバスバー３２に基板接続端子５２，６２よりも小径の貫通孔を設けてこれに当該端子５２，６２を圧入するようにしてもよいし、前記バスバー３２に比較的大径の貫通孔を設けてこれに前記端子５２，６２を遊嵌状態で挿通し、当該端子５２，６２とバスバー３２とをはんだ付けで接続するようにしてもよい。

前者の例を図５に示す。同図に示す例では、回路基板３０のプリント回路基板３４及び接着シート３６にそれぞれ基板接続端子６２を挿通させるための比較的大きな貫通孔３４ｂ，３６ｂが設けられるとともに、バスバー３２に小径の貫通孔３２ａが形成され、これに前記基板接続端子６２が圧入されてその先端部がバスバー３２の裏面から下方に突出した状態となっている。

次に、以上の構成要素を備えた回路構成体を製造する方法の一例を説明する。

１）回路基板製造工程
複数のバスバー３２とプリント回路基板３４とを接着シート３６を介して接着することにより回路基板３０を製造する。その際、前記各バスバー３２同士を適当な箇所でブリッジ部によりつなぎ合せて一体化した形状のバスバー構成板を単一の金属板から打ち抜いておき、これにプリント回路基板３４を接着した後、前記ブリッジ部を切り離すようにすれば、バスバー３２をそれぞれ独立してプリント回路基板３４に接着する場合に比べて製造効率は飛躍的に向上する。

２）実装工程
前記回路基板３０上にリレースイッチ素子４０、電源入力用コネクタ５０、外部接続用コネクタ６０といった部品を実装して回路体を構築する。各コネクタ５０，６０の基板接続端子５２，６２については、これらの端子５２，６２が回路基板３０を貫通した状態で当該回路基板３０に接続する（図５参照）。これにより、当該端子５２，６２の先端は回路基板３０の裏面から突出する突出部となる。

３）他部品成形工程
前記回路基板３０とは別に、他の構成部品である放熱板１０、接着シート１８、ケース本体２０、及びカバー７０をそれぞれ成形しておく。

ここで、放熱板１０は例えば板金プレス成形によって簡単に製造することが可能であるが、その際、前記回路体に存在する突出部（基板接続端子５２，６２の端部）に対応する位置には、当該放熱板１０を当該回路体の裏面から離れる向きに凹ませた凹部を形成しておく。図１に示す例では、前記電源入力用コネクタ５０の基板接続端子５２に対応する細長の凹部１６Ａと、前記外部接続用コネクタ６０の基板接続端子６２に対応する２つの凹部１６Ｂ，１６Ｃとが放熱板１０に形成されている。

接着シート１８としては、絶縁性の高いエポキシ樹脂等を母材としてこれに熱伝導性に優れたフィラー（例えばアルミナ）を含有させたものが好適であるが、この接着シート１８には、前記各凹部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃにそれぞれ対応する位置にこれら凹部の形状とほぼ同形状の貫通孔１８ａ，１８ｂ，１８ｃを穿設しておく。

４）組立工程
回路体を図１とは上下逆にし、その周囲にケース本体２０をセットするとともに、このケース本体２０と前記回路基板３０の上に接着シート１８を挟んで放熱板１０を載せる。その際、電源入力用コネクタ５０の基板接続端子５２が接着シート１８の貫通孔１８ａを通じて放熱板１０における凹部１６Ａの空間内に突出し、かつ、外部接続用コネクタ６０の基板接続端子６２が接着シート１８の貫通孔１８ｂ，１８ｃを通じてそれぞれ放熱板１０における凹部１６Ｂ，１６Ｃの空間内に突出するように、回路体と放熱板１０及び接着シート１８との相互の位置決めを行う。

このような重ね合せを行えば、回路基板３０側の突出部を構成する基板接続端子５２，６２の先端部が放熱板１０に接触するのを回避しつつ、それ以外の部分で十分な接着面積を確保することができ、しかも当該部分での接着シート１８の厚みを小さく抑えることによって十分な冷却性能を確保することができる。また、前記各基板接続端子５２，６２の先端部と接着シート１８との干渉も確実に回避して良好な接着を担保できる。

具体的に、前記接着シートとしてエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなるシートを用いている場合には、前記重ね合せ状態を保持したまま全体を適当な温度まで加熱しかつプレス装置で上下に加圧して前記接着シート１８を完全硬化させることにより、当該接着シート１８を媒体として回路基板３０のバスバー３２及びケース本体２０と放熱板１０の特定面（凹部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃが形成されている部位以外の部位の面）とを安定した状態で接着することができる。

５）防水処理工程
モジュール全体を図１及び図２の向きに戻し、ケース本体２０のシール部材２６により囲まれた領域内にシリコーン樹脂からなるゲルを適当な高さ（例えば図２の二点鎖線３８の高さ）まで注入して硬化させる。これにより、回路体における各素子の実装部分が前記シリコーン樹脂内に封止されて防水状態となる。その後、基板保護用のカバー７０を装着することにより、回路構成体が完成する。

なお、この防水処理工程は本発明において必ずしも要しない。

また、本発明は例えば次のような実施の形態をとることも可能である。

・本発明において、回路体の裏面から突出する「突出部」は前記のような基板接続端子５２，６２の先端部に限られず、例えば、基板にこれを貫通状態で実装される基板実装素子の端子先端部や、スルーホール接続部ではんだ付けにより著しい盛り上がりが生じた部分などの「突出部」にも対処可能である。

・本発明にかかる放熱部材は板状のものに限られず、例えば多数枚のフィンが一体に形成されたブロック状のものでもよい。また、放熱部材に貫通孔を穿設することにより、回路体の突出部を回避するための空間部分を形成するようにしてもよい。ただし、その場合には前記突出部が放熱部材の外部に開放された状態となり、これを保護するために蓋を設けなければならないのに対し、図例のように放熱板１０の一部を凹ませて有底の凹部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを形成するようにすれば、薄型でかつ簡単な構造で、特別な蓋を設けることなく前記突出部を外部から保護することができる。

・本発明における放熱部材と回路体との間に絶縁層を介在させる手段として、例えば放熱部材上に接着剤を塗布してこれを硬化するようにしてもよい。ただし、図示のような接着シート１８を用い、かつ、その適所に貫通孔１８ａ，１８ｂ，１８ｃ（その個数は問わない）を設けたものを絶縁層として用いれば、前記貫通孔によって回路体の突出部と接着シート１８との接触を確実に回避しながら、塗布のいらない簡単な工程で、前記回路体の裏面と放熱部材との接着を安定した状態で行うことができる。

・本発明において回路体の具体的な構成は問わず、少なくとも電力回路を含んでいて放熱部材に接着可能な形状を有するものであればよい。例えばプリント回路基板単独で電力回路を構築したものであってもよい。

本発明の実施の形態にかかる回路構成体の分解斜視図である。 前記回路構成体の断面正面図である。 前記回路構成体におけるリレースイッチ素子の実装状態を示す斜視図である。 前記リレースイッチ素子の実装状態を示す断面正面図である。 前記回路構成体の要部を示す断面正面図である。

符号の説明

１０ 放熱板
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ 凹部（空間部分を形成）
１８ 接着シート
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 貫通孔
２０ ケース本体
３０ 回路基板
３２ バスバー
３４ プリント回路基板
４０ リレースイッチ素子
５０ 電源入力用コネクタ
６０ 外部接続用コネクタ
５２，６２ 基板接続端子

Claims (5)

1. 電力回路を構成する回路体の裏面が絶縁層を介して放熱部材に接着される回路構成体において、前記回路体の裏面に突出部が存在するとともに、この裏面と対向する前記放熱部材の面に前記突出部との接触を回避するための空間部分が形成され、この空間部分以外の放熱部材の面と前記回路体の裏面とが前記絶縁層を介して接着されていることを特徴とする回路構成体。
2. 請求項１記載の回路構成体において、前記放熱部材は板状をなし、その一部が前記回路体の裏面から離れる向きに凹むことによって前記空間部分が形成されていることを特徴とする回路構成体。
3. 請求項１または２記載の回路構成体において、前記絶縁層は接着シートで構成されており、この接着シートにおいて前記空間部分に対応する位置に前記突出部が挿通可能な貫通孔が形成されていることを特徴とする回路構成体。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の回路構成体において、前記回路体は同一平面上に配列されて前記電力回路を構成する複数枚のバスバーを含み、そのうちの特定のバスバーに同バスバーを貫通する状態で端子が固定されており、この端子の先端部に対応する位置に前記放熱部材の空間部分が形成されていることを特徴とする回路構成体。
5. 電力回路を構成し、かつ、裏面に突出部を有する回路体の当該裏面を絶縁層を介して放熱部材に接着する回路構成体の製造方法において、前記回路体の裏面が接着される放熱部材の面に当該回路体の突出部との接触を回避するための空間部分を形成しておき、前記絶縁層として前記空間部分と対応する位置に貫通孔をもつ接着シートを用い、この接着シートの貫通孔を通じて前記回路体の突出部が前記放熱部材の空間部分に突出する位置関係で前記回路体と接着シートと放熱部材とを重ね合わせて当該回路体と放熱部材との接着を行うことを特徴とする回路構成体の製造方法。
   
   

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