JP2016119798A - 回路構成体及び電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で、回路基板と放熱部材との間の間隔を保持しつつ、回路部の一部を所定の位置に保持する。【解決手段】回路構成体２０は、導電路に電子部品２６が実装されてなる回路部２０Ａと、回路部２０Ａに重ねられて回路部２０Ａの熱を放熱する放熱部材２８と、回路部２０Ａと放熱部材２８との間に配されるスペーサ４０と、を備え、スペーサ４０は、回路部２０Ａと放熱部材２８との間に配される本体部４０Ａと、回路部２０Ａの一部を収容する収容部５１〜５４とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、回路構成体及び電気接続箱に関する。

従来、回路基板と当該回路基板の熱を外部に放熱する放熱部材とが重ねられた回路構成体が知られている。この種の回路構成体は、回路基板が放熱部材の上に接着剤で接着されている。特許文献１の回路構成体は、放熱部材の上に塗布された接着剤の上に絶縁繊維を編んでシート状としたシート状体を重ねると、シート状体の全体にほぼ均一に接着剤が透過する。このシート状体の上に回路体を重ね、回路体を放熱部材側に押し付けることで、回路体を放熱部材上に固定している。

特開２００５−１５１６１７号公報 特開２０１４−８２８４４号公報

ところで、特許文献１では、回路体を放熱板上に固定する際に回路体を放熱部材側に押し付けているが、この押し付けの際に、回路基板と放熱部材との間が一定の間隔に保持されないと、回路体を介して接着剤に生じる圧力が不均一になって接着剤の接着が不十分な箇所が生じる等の不具合が懸念される。一方、治具を用いて回路基板と放熱部材との間を一定の間隔に保持する場合には、治具のコストがかかるという問題がある。

特許文献２には、電子部品が実装された回路部と、回路部の熱を放熱する放熱部材と、放熱部材の上に配されて回路部を収容する枠状部材とを備えた電気接続箱が記載されている。枠状部材には、電子部品が収容される部分が区画されており、電子部品の位置が枠状部材により保持されている。

ここで、特許文献１の課題を解決するために、仮に、回路体と放熱部材との間に、回路基板と放熱部材との間を一定の間隔に保持するためのスペーサを設けることした場合、スペーサとは別に特許文献２のような電子部品の位置を保持する枠状部材を設けることとすると、部品点数が多くなって構成が複雑になるため好ましくない。

本発明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、回路基板と放熱部材との間の間隔を保持しつつ、回路部の一部を所定の位置に保持することを目的とする。

本発明の回路構成体は、導電路に電子部品が実装されてなる回路部と、前記回路部に重ねられて前記回路部の熱を放熱する放熱部材と、前記回路部と前記放熱部材との間に配されるスペーサと、を備え、前記スペーサは、前記回路部と前記放熱部材との間に配される本体部と、前記回路部の一部を収容する収容部と、を備える。

本発明によれば、回路部と放熱部材との間にスペーサの本体部が配されることで、治具を用いなくても、回路部と放熱部材の間を一定の間隔に保持することができる。また、スペーサの収容部が回路部の一部を収容することで、回路部の一部を収容するための部材を別に設けなくても、スペーサの構成を利用して回路部の一部を所定の位置に保持することができる。よって、簡素な構成で、回路基板と放熱部材との間の間隔を保持しつつ、回路部の一部を所定の位置に保持することができる。

本発明の実施態様としては以下の態様としてもよい。
・前記本体部と前記収容部は、樹脂で一体に成形されている。
このようにすれば、例えば、本体部に別体の収容部が固定されてスペーサが構成される場合と比較して、構成を簡素化することができる。

・前記収容部は、前記回路部における外部と接続する端子を収容するものである。
・前記収容部は、前記回路部におけるコイルを収容するものである。
・前記収容部は、前記回路部におけるナットを収容するものである。

・前記本体部には、当該本体部を貫通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔内に配されて、前記回路部の熱を前記放熱部材に伝える伝熱部を備える。
このようにすれば、伝熱部により、回路部の熱を放熱部材から放熱させることができる。

・前記回路部と前記放熱部材とはネジ留めされている。
このようにすれば、ネジ留め際の力をスペーサで受けつつ、回路部と放熱部材との間をネジで強固に固定できる。

・前記回路構成体を備えた電気接続箱とする。

本発明によれば、簡素な構成で、回路基板と放熱部材との間の間隔を保持しつつ、回路部の一部を所定の位置に保持することが可能になる。

実施形態１の電気接続箱を示す斜視図 電気接続箱を示す平面図 図２のＡ−Ａ断面図 図２のＢ−Ｂ断面図 回路基板を示す平面図 スペーサを示す斜視図 スペーサを示す平面図 スペーサを示す正面図 スペーサを示す側面図 スペーサを示す背面図 スペーサを示す底面図 補助部材を示す平面図 補助部材を示す側面図 放熱部材を示す斜視図 放熱部材を示す平面図 放熱部材にスペーサが載置された状態を示す平面図 図１６の状態から回路基板が載置された状態を示す平面図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図１７を参照しつつ説明する。
電気接続箱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。以下では、上下方向については図３の方向を基準として説明する。

（電気接続箱１０）
電気接続箱１０は、図１，図４に示すように、回路構成体２０と、回路構成体２０の上面を覆うシールドカバー１１とを備えている。シールドカバー１１は、アルミニウム等からなる板状の金属に打ち抜き加工及び曲げ加工もしくは鋳造加工を施して形成されており、下端部には、固定片１２がＬ字状に屈曲されている。固定片１２は、放熱部材２８のボス部３４にネジ１３でネジ留めすることでシールドカバー１１が放熱部材２８を介してグランドに接続される。電気接続箱１０の角部には、外部接続部１５が形成されている。外部接続部１５は、カバー部１６Ａで開閉可能とされた合成樹脂製の箱部１６の内部に図示しない外部の電線の端末部の端子と接続するためのスタッドボルト５６を収容している。

（回路構成体２０）
回路構成体２０は、図３に示すように、回路部２０Ａと、回路部２０Ａに重ねられ、回路部２０Ａの熱を放熱する放熱部材２８と、回路部２０Ａと放熱部材２８との間に配されるスペーサ４０とを備えている。

（回路部２０Ａ）
回路部２０Ａは、導電路を有する回路基板２１と、導電路に実装された電子部品２６とを備える。回路基板２１は、図５に示すように、長方形状であって、ネジ４８をネジ留めするための複数のネジ孔２２と、回路基板２１をスペーサ４０に対して位置決めするための位置決め孔２３とが回路基板２１の周縁部寄りの位置に複数貫通して形成されている。この回路基板２１は、プリント基板２１Ａとバスバー基板２１Ｂとを接着部材（例えば、接着シートや接着剤等）を用いて貼り合わせて構成されている。プリント基板２１Ａは、長方形状であって、絶縁材料からなる絶縁板に銅箔からなる導電路（図示しない）がプリント配線されている。バスバー基板２１Ｂは、銅や銅合金等の金属板材を導電路の形状に応じた形状とし、互いに隙間を空けて配置された複数のバスバーからなる。バスバー基板２１Ｂの端部は、コネクタ端子２４（「外部と接続する端子」の一例）と、回路部２０Ａの一部であるスタッドボルト５６（「外部と接続する端子」の一例）に接続される端子部２５Ａと、コイル２７の巻き線２７Ｂの端部に接続される端子部２５Ｂとを備える。端子部２５Ａは、スタッドボルト５６が挿通される部分が切り欠かれている。端子部２５Ｂは、巻き線２７Ｂにボルト締めするための通し穴２５Ｃが貫通形成されている。

電子部品２６は、図３，図４に示すように、回路基板２１に複数実装されており、スイッチング素子（例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor））、抵抗、コイル２７等の高発熱部品と、比較的発熱しないコンデンサ等の低発熱部品とを有する。高発熱部品は、発熱する本体と、本体から導出された複数のリード端子とを有する。電子部品２６のリード端子は、プリント基板２１Ａの導電路やバスバー基板２１Ｂに半田付けされている。

コイル２７は、磁性体コア２７Ａと巻き線２７Ｂとを有する。巻き線２７Ｂは、扁平な長方形状の断面形状を有する平角銅線をいわゆるエッジワイズ巻きしたものである。巻き線２７Ｂの端部は、通し穴２７Ｃが貫通しており、ネジ３８（ボルト）の軸部を通し穴２５Ｃ，２７Ｃに通し、ネジ３８とナット３９で締結することで、巻き線２７Ｂと端子部２５Ｂとが電気的に接続される。

（放熱部材２８）
放熱部材２８は、例えばアルミダイキャストによって成形される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、図１４に示すように、スペーサ４０が載置される載置部２９と、載置部２９の周縁部から上方に張り出す周壁部３３と、載置部２９の底面側に設けられる放熱フィン３７とを備えている。

載置部２９は、平坦な上面を有する。載置部２９には、ネジ留めするための複数のネジ孔３１Ａと、スペーサ４０を位置決めする複数の位置決め孔３１Ｂと、逃げ凹部３１Ｃとが載置部２９の縁部側の位置に形成されている。逃げ凹部３１Ｃ内には、回路基板２１のスルーホールに挿通された端子（図示しない）の端部が配される。載置部２９には、コイル２７（図示しない）やスタッドボルト５６の位置に応じて凹部３２Ａ，３２Ｂが形成されている。

周壁部３３は、スペーサ４０と回路基板２１が載置部２９に積層された状態で、回路基板２１の上端よりも高い高さで形成されている。周壁部３３は、コネクタ部１７Ｂ，５４やコネクタ端子２４の位置に応じて分断されている。周壁部３３の外側には、ネジ孔が形成されたボス部３４が外方に張り出すように形成されている。

（スペーサ４０）
スペーサ４０は、容易に撓まない程度の厚みを有した絶縁性の長方形状のプレートであって、放熱部材２８の上面の全体に亘って載置され、図６，図７に示すように、回路基板２１が重なる領域（図７の右側の領域）に配される板状の本体部４０Ａと、本体部４０Ａと一体に連なり、回路基板２１が重ならない領域（図７の左側の領域）に延出された延出部４９とを備えている。

本体部４０Ａは、当該本体部４０Ａを貫通する複数（本実施形態では、１４個）の貫通孔４１と、ネジ４８の軸部が通るネジ通し孔４２Ａ，４２Ｂと、端子通し孔４３と、位置決め凸部４４Ａ，４４Ｂと、係止凸部４５とが形成されている。

各貫通孔４１は、真円の円形状であって、回路部２０Ａの熱を放熱部材２８に伝える伝熱部４７を収容可能にスペーサ４０を貫通しており、２個又は４個の貫通孔４１が等間隔（図７の左右方向の間隔）を空けて複数列に並んで配置されるとともに、各列には、複数の貫通孔４１が等間隔（図７の上下方向の間隔）を空けて配置されている。貫通孔４１の孔径は、下方側に向けてテーパ状に拡径されている。

伝熱部４７は、熱伝導性の高い部材が用いられる、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２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ることができる。伝熱部４７は、上方に電子部品２６の少なくとも一部が重なるように配置されており、伝熱部４７に伝わった電子部品２６の熱が放熱部材２８から放熱される。

ネジ通し孔４２Ａ，４２Ｂは、スペーサ４０の周縁部寄りの位置に形成されている。端子通し孔４３は、長方形状にスペーサ４０を貫通している。位置決め凸部４４Ａ，４４Ｂは、円柱状であって、スペーサ４０の周縁部のうち、角部寄りの位置に配されている。位置決め凸部４４Ａはスペーサ４０の上面から上方に円柱状に突出するとともに、図１１に示すように、位置決め凸部４４Ｂはスペーサ４０の下面から下方に円柱状に突出している。
係止凸部４５は、コネクタ端子２４に連なる部分を係止可能であって、図７に示すように、コネクタ部５４の背面側の近傍に上方に突設され、回路基板２１の係止孔２４Ａ（図５参照）に挿入される。これにより、コネクタ部５４と相手側コネクタ（図示しない）との嵌合時にコネクタ端子２４に生じる力を係止凸部４５が受けることで、嵌合時の力が回路部２０Ａに生じにくいようになっている。

延出部４９は、図６に示すように、本体部４０Ａと面一に連なる板状の平面延出部５０と、回路部２０Ａの一部を収容する複数の収容部５１〜５４とを備える。収容部５１〜５４は、ナット３９を収容するナット収容部５１と、コイル２７を収容するコイル収容部５２と、外部と接続する外部接続端子としてのスタッドボルト５６を収容する端子収容部５３と、コネクタ端子２４を収容するコネクタ部５４とからなる。

ナット収容部５１は、平面延出部５０に凹み形成されており、矩形状のナット３９に応じた形状とされることで、ナット３９の回転が規制される。各ナット収容部５１の底面には、ネジ３８の先端部を逃げるために段差状に縮径された孔５１Ａが貫通形成されている。

コイル収容部５２は、平面延出部５０よりも下方に窪んだ底面部５２Ａを有するとともに、コイル２７の全周を包囲する角筒状の壁部５２Ｂを有する。底面部５２Ａは、放熱部材２８の凹部３２Ａに嵌合する。壁部５２Ｂは、コイル収容部５２に収容されたコイル２７の高さとほぼ同じとされている。壁部５２Ｂは、巻き線２７Ｂが導出される部分で分断されている。

端子収容部５３は、図４に示すように、矩形の板状の基部５６Ｂ及び円柱状の柱部５６Ａを有するスタッドボルト５６の基部５６Ｂと、端子部２５Ａと、金属製の接続板５５とが収容される。具体的には、端子収容部５３には、基部５６Ｂを前方からスライドして所定の位置まで挿入可能な収容凹部５３Ｂと柱部５６Ａを挿通可能な切欠部５３Ａとを有する。接続板５５は、長方形状であって、スタッドボルト５６の柱部５６Ａを挿通可能なボルト孔５５Ａが貫通形成されており、長手方向の一方側が端子部２５Ａの上に重ねられている。

コイル収容部５２と端子収容部５３の周りには、別体の補助部材６０が配される。補助部材６０は、図１２，図１３に示すように、コイル収容部５２を覆う蓋部６１と、端子収容部５３の周りに配されて箱部１６を形成するための箱本体６２とを有する。

コネクタ部５４は、図８に示すように、コネクタ端子２４を包囲するフード部５４Ａとフード部５４Ａを閉鎖する奥壁部５４Ｂとを有するコネクタハウジングである。奥壁部５４Ｂには、コネクタ端子２４が挿通される端子挿通孔５４Ｄが貫通形成されている。コネクタ部５４には、本体部４０Ａの周縁に沿うフランジ部５４Ｃが張り出している。

スペーサ４０の周縁部には、図６に示すように、上面側の厚み寸法を厚くした厚肉部４０Ｂが形成されているとともに、上方に帯状の突片４６が起立している。スペーサ４０は、絶縁性のプラスチック（合成樹脂）からなり、金型内に合成樹脂を注入することで全体が一体に成形されており、ネジ４８によるネジ留めの際の力で容易に変形しない程度の強度を有する材質が用いられている。

次に、回路構成体２０及び電気接続箱１０の製造方法について説明する。
放熱部材２８の上面の載置部２９にスペーサ４０を載置する（図１６）。次に、ナット収容部５１にナット３９を収容するとともに、スペーサ４０の貫通孔４１内に接着剤を塗布する。
また、プリント基板２１Ａとバスバー基板２１Ｂとを接着部材で貼り合わせて形成した回路基板２１の導電路に半田ペーストを付着し、電子部品２６を所定の位置に配置し、リフロー炉に通してリフロー半田付けすることで、電子部品２６が回路基板２１に実装された回路部２０Ａを形成する。
次に、回路部２０Ａのコネクタ端子２４をコネクタ部５４の端子挿通孔５４Ｄに通し、回路部２０Ａをスペーサ４０の上に載置する（図１７）。

次に、コイル収容部５２にコイル２７を収容し、巻き線２７Ｂの端部と回路部２０Ａの端子部２５Ｂとをネジ３８とナット３９で締結する。また、端子収容部５３にスタッドボルト５６を収容し、接続板５５を載置する。また、ネジ４８をネジ孔２２，ネジ通し孔４２Ａ，４２Ｂ及びネジ孔３１Ａに通してネジ留めして回路基板２１と放熱部材２８との間を固定すると、回路構成体２０が形成される（図３参照）。回路構成体２０にシールドカバー１１を被せてネジ１３でネジ留めすることで電気接続箱１０（図１）が形成される。

本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
本実施形態によれば、回路部２０Ａと放熱部材２８との間にスペーサ４０の本体部４０Ａが配されることで、治具を用いなくても、回路部２０Ａと放熱部材２８の間を一定の間隔に保持することができる。また、スペーサ４０の収容部５１〜５４が回路部２０Ａの一部（ナット３９，コイル２７，スタッドボルト５６，コネクタ端子２４）を収容することで、回路部２０Ａの一部を収容するための枠状の樹脂部材を別に設けなくても、スペーサ４０の構成を利用して回路部２０Ａの一部を所定の位置に保持することができる。よって、簡素な構成で、回路基板２１と放熱部材２８との間の間隔を保持しつつ、回路部２０Ａの一部を所定の位置に保持することができる。

また、本体部４０Ａと収容部５１〜５４は、樹脂で一体に成形されている。
このようにすれば、例えば、本体部４０Ａに別体の収容部が固定されてスペーサが構成される場合と比較して、構成を簡素化することができる。

また、収容部５１〜５４は、回路部２０Ａにおけるナット３９を収容するものである。
このようにすれば、スペーサ４０の厚みを局部的に薄くしたナット収容部５１を設ければナット３９の位置を保持することができるため、ナット３９の位置を保持するための構成を簡素化することができる。

また、本体部４０Ａには、当該本体部４０Ａを貫通する貫通孔４１が形成されており、貫通孔４１内に配されて、回路部２０Ａの熱を放熱部材２８に伝える伝熱部４７を備える。
このようにすれば、伝熱部４７により、回路部２０Ａの熱を放熱部材２８から放熱させることができる。

また、回路部２０Ａと放熱部材２８とはネジ４８でネジ留めされている。
このようにすれば、ネジ留め際の力をスペーサ４０で受けつつ、回路部２０Ａと放熱部材２８との間をネジ４８で強固に固定できる。

＜他の実施形態＞
本発明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発明の技術的範囲に含まれる。
（１）スペーサ４０が収容する回路部２０Ａの一部は、上記したナット３９やコイル２７やスタッドボルト５６，コネクタ端子２４に限られず、回路部の他の部分としてもよい。

（２）放熱部材２８は、熱伝導性が高い金属材料であれば、アルミニウム又はアルミニウム合金に限られない。例えば、放熱部材２８を銅や銅合金からなるようにしてもよい。

（３）回路部２０Ａと放熱部材２８との間は、ネジ４８でネジ留めされることとしたが、ネジ以外の固定手段（例えばロック機構）で回路部２０Ａと放熱部材２８との間を固定してもよい。

１０： 電気接続箱
２０： 回路構成体
２０Ａ： 回路部
２１： 回路基板
２４： コネクタ端子（外部と接続する端子）
２６： 電子部品
２７： コイル
２８： 放熱部材
１３，３８，４８： ネジ
３９： ナット
４０： スペーサ
４０Ａ： 本体部
４１： 貫通孔
４２Ａ，４２Ｂ： ネジ通し孔
４７： 伝熱部
５１： ナット収容部（収容部）
５２： コイル収容部（収容部）
５３： 端子収容部（収容部）
５４： コネクタ部（収容部）
５６： スタッドボルト（外部と接続する端子）

Claims (8)

1. 導電路に電子部品が実装されてなる回路部と、
   前記回路部に重ねられて前記回路部の熱を放熱する放熱部材と、
   前記回路部と前記放熱部材との間に配されるスペーサと、を備え、
   前記スペーサは、前記回路部と前記放熱部材との間に配される本体部と、前記回路部の一部を収容する収容部と、を備える回路構成体。
2. 前記本体部と前記収容部は、樹脂で一体に成形されている請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記収容部は、前記回路部における外部と接続する端子を収容するものである請求項１又は請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記収容部は、前記回路部におけるコイルを収容するものである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回路構成体。
5. 前記収容部は、前記回路部におけるナットを収容するものである請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体。
6. 前記本体部には、当該本体部を貫通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔内に配されて、前記回路部の熱を前記放熱部材に伝える伝熱部を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回路構成体。
7. 前記回路部と前記放熱部材とはネジ留めされている請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の回路構成体。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回路構成体を備えた電気接続箱。

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