JP2016025229A - 回路構成体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に形成された開口内に入り込む突出部を形成することによって生じる窪みによって放熱性が悪化するのを抑制することができる回路構成体の提供。このような回路構成体を容易に作製することができる製造方法の提供。【解決手段】導電部材２０には、基板１０に形成された開口１２内に入り込み電子部品３０の端子３３が接続される突出部２１が形成されており、突出部２１を形成することによって生じた窪み２２は導電部材２０を支持するベース部材９０に覆われるものであり、当該窪み２２内には空気より高い熱伝導率を有する埋込部材４０が設けられている回路構成体１とする。【選択図】図３

Description

本発明は、基板および導電部材を備えた回路構成体に関する。

比較的小さな電流を導通させる回路を構成する導電パターンが形成された基板に対し、比較的大きな電流を導通させるための回路を構成する導電部材が固定された回路構成体が公知である（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２００６−５０９６号公報

上記特許文献１に記載の回路構成体では、電子部品の端子と導電部材の接続が確実になされているかを確認するため、導電部材には基板に形成された開口内に入り込む突出部が形成され、当該突出部に端子が接続される。しかし、このような突出部を形成すると窪みが生じてしまうため、当該窪み内の空気（空気層）が電子部品に生じた熱の放出の妨げとなってしまうという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、基板に形成された開口内に入り込む突出部が形成された導電部材を備え、当該突出部を形成することによって生じる窪みによって放熱性が悪化するのを抑制することができる回路構成体を提供することにある。また、このような回路構成体を容易に作製することができる製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明にかかる回路構成体は、一方の面に電子部品が実装されるとともに、開口が形成された基板と、前記基板の他方の面に固定された板状の部材であって、導電路を構成する導電部材と、を備え、前記導電部材には、前記基板に形成された開口内に入り込み前記電子部品の端子が接続される突出部が形成されており、前記突出部を形成することによって生じた窪みは前記導電部材を支持するベース部材に覆われるものであり、当該窪み内には空気より高い熱伝導率を有する埋込部材が設けられていることを特徴とする。

前記埋込部材が、前記窪みの内面に密着しているとよい。

また、上記課題を解決するために本発明にかかる回路構成体の製造方法は、 ダイ上に載置された前記導電部材となる材料に対して前記埋込部材となる材料をパンチにより押しつけることで、前記突出部を形成すると同時に前記窪み内に前記埋込部材が嵌まり込んだ状態とする突出部形成工程を含むことを特徴とする。

本発明にかかる回路構成体は、突出部によって生じた窪み内に空気よりも高い熱伝導率を有する埋込部材が設けられているため、当該窪みが生じたことによる放熱性の悪化を抑制することができる。

埋込部材が窪みの内面に密着するように、すなわち埋込部材と窪みの内面（導電部材）の間に隙間が生じないように（両者の間に空気層が生じないように）すれば、埋込部材を通じた放熱性がさらに向上する。

本発明にかかる回路構成体の製造方法によれば、突出部を形成すると同時に窪み内に埋込部材が嵌まり込んだ状態とすることができる。かかる手法によれば、突出部を形成した後、窪み内に埋込部材を嵌め込むといった工程を経て得られたものと比較して、埋込部材と窪みの内面（導電部材）の間に隙間が生じにくい。

本発明の一実施形態にかかる回路構成体の外観図である。 回路構成体における電子部品が実装された部分を拡大して示した図である。 回路構成体における電子部品が実装された部分の一部（基板および導電部材）の断面図であって、（ａ）は第一種端子および第二種端子の先端部分を通過する平面で切断した図であり、（ｂ）は第二種端子に沿う平面で切断した断面図である。 本実施形態にかかる回路構成体の変形例を説明するための図である。 本実施形態にかかる回路構成体の好適な製造方法（本発明の一実施形態にかかる回路構成体の製造方法が含む突出部形成工程）を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、特に明示した場合を除き、以下の説明における平面方向とは、基板１０や導電部材２０の平面方向をいい、高さ方向（上下方向）とは平面方向に直交する方向（基板１０における電子部品３０が実装された面を上とする）をいうものとする。

本発明の一実施形態にかかる回路構成体１は、基板１０および導電部材２０を備える。基板１０は、一方の面１０ａ（上側の面）に導電パターン（導電パターンの一部である後述するランド１３のみ図示する）が形成されたものである。当該導電パターンが構成する導電路は制御用の導電路（回路の一部）であり、導電部材２０が構成する導電路（回路の一部）よりも流れる電流が相対的に小さい。

導電部材２０は、基板１０の他方の面１０ｂに固定された板状の部分である。導電部材２０は、プレス加工等によって所定の形状に形成され、相対的に大きな（導電パターンによって構成される導電路よりも大きな）電流が流れる部分である電力用の導電路を構成する。なお、導電路の具体的な構成については、説明および図示を省略する。導電部材２０は、バスバー（バスバープレート）等とも称される。導電部材２０は、例えば絶縁性の接着シートなどを介して、基板１０の他方の面１０ｂに固定され、基板１０と導電部材２０が一体化されている（基板１０・導電部材２０組）。導電パターンや導電部材２０が構成する導電路の形状はどのようなものであってもよいため、説明を省略する。

基板１０に実装される電子部品３０は、素子の本体部３１および端子部を有する。本実施形態における電子部品３０は、端子部として第一種端子３２、第二種端子３３（本発明における端子に相当する）、および第三種端子３４を有する。電子部品３０の一例としては、トランジスタ（ＦＥＴ）が挙げられる。この場合、第一種端子３２はゲート端子であり、第二種端子３３はソース端子であり、第三種端子３４はドレイン端子である。後述するように、第一種端子３２は基板１０の導電パターンに接続され、第二種端子３３は導電部材２０に接続され、第三種端子３４は導電部材２０における第二種端子３３が接続される部位とは異なる部位に接続される。なお、以下では、電子部品３０は、各種端子を一つずつ有しているものとして説明するが、ある種の端子を複数有するものであってもよい。

電子部品３０は、基板１０に実装される素子であって、素子の本体部３１および端子部を有する。本実施形態における電子部品３０は、端子部として第一種端子３２、第二種端子３３、および第三種端子３４を有する。電子部品３０の一例としては、トランジスタ（ＦＥＴ）が挙げられる。この場合、第一種端子３２はゲート端子であり、第二種端子３３はソース端子であり、第三種端子３４はドレイン端子である。後述するように、第一種端子３２は基板１０の導電パターンに接続され、第二種端子３３は導電部材２０に接続され、第三種端子３４は導電部材２０における第二種端子３３が接続される部位とは異なる部位に接続される。なお、以下では、電子部品３０は、各種端子を一つずつ有しているものとして説明するが、ある種の端子を複数有するものであってもよい。

第一種端子３２および第二種端子３３は、略直方体形状の本体部３１の側面より突出している。具体的には、両端子は、平面方向に沿って突出した基端側部分と、基端側部分の先端から下方に向かうように屈曲した部分と、当該屈曲した部分の先端から平面方向に沿うように延びる先端部分３２１、３３１とを有する。はんだ付けされる部分である先端部分３２１、３３１の高さ（上下方向における位置）は略同じである。本実施形態では、第一種端子３２と第二種端子３３は全く同形状に形成されている。つまり、本体部３１における端子が設けられた面に沿う方向から見て、第一種端子３２と第二種端子３３は重なる。

第三種端子３４は、本体部３１の底（下面）に設けられた板状の部分である。つまり、第三種端子３４は平面方向に沿う。第三種端子３４は、本体部３１の底の少なくとも一部を構成する部分であるともいえる。

このような電子部品３０は、次のように基板１０（基板１０・導電部材２０組）に実装される。基板１０における電子部品３０が実装される箇所には、基板１０を厚み方向に貫く第一開口１１が形成されている。第一開口１１は、電子部品３０の本体部３１が通過することができる大きさに形成されている。かかる第一開口１１を通じて、電子部品３０の本体部３１は導電部材２０にはんだ付けされている。本体部３１の底には第三種端子３４が設けられているため、第三種端子３４は導電部材２０の所定箇所（第一開口１１に臨む部分）と電気的に接続される。これにより、本体部３１が物理的に導電部材２０（基板１０・導電部材２０組）に接続されるとともに、第三種端子３４が電気的に導電部材２０に接続される。

電子部品３０が基板１０における所定位置に載置された状態において、電子部品３０の第一種端子３２の先端部分３２１は、導電パターンにおける所定部位上に位置する。具体的には、第一種端子３２を接続すべきランド１３（導電パターンの一部）の上に位置する。第一種端子３２は、かかるランド１３にはんだ付けされている。つまり、第一種端子３２は、導電パターンに物理的かつ電気的に接続されている。

また、基板１０には、当該基板１０を厚み方向に貫く第二開口１２（本発明における開口に相当する）が形成されている。第二開口１２は、電子部品３０が基板１０における所定位置に載置された状態において、第二種端子３３の先端部分３３１が上下方向に重なるような位置に形成される。

一方、導電部材２０には、当該第二開口１２に入り込む突出部２１が形成されている。突出部２１は、上方（基板１０側）に向かって突出する突起であって、導電部材２０を構成する板状の金属材料を屈曲させる（例えば断面略「Ｕ」字状に形成する）ことによって形成される。したがって、当該突出部２１を形成したことにより、導電部材２０における基板１０の反対側には窪み２２が生じる。

基板１０の一方の面１０ａ側から見て、突出部２１は第二開口１２を通じて露出する。かかる突出部２１に電子部品３０の第二種端子３３がはんだ付けされている。つまり、第二種端子３３は、導電部材２０に物理的かつ電気的に接続されている。突出部２１の先端の位置は、基板１０の一方の面１０ａと略同じになるように設定される。このようにすれば、第二種端子３３を屈曲させることなく、その先端部分３３１を突出部２１に接続することができる。

このような構成を有する回路構成体１は、非導電性材料で形成されたベース部材９０上に設置される。具体的には、導電部材２０における基板１０側とは反対側の面がベース部材９０に密着するようにして固定される。なお、ベース部材９０は導電部材２０に密着するものであればどのような構成であってもよい。例えば、回路構成体１が収容されるケースの壁面を構成する部分であってもよい。特に、ベース部材９０は、導電部材２０や後述する埋込部材４０との密着性を高めるため、粘弾性を有する材料で形成されたものであればよい。また、放熱性を高めるため、高い熱伝導性を有する材料で形成されたものであればよい。

このようなベース部材９０上に回路構成体１が設置されるため、上記突出部２１が形成されることによって生じた窪み２２（窪み２２の開口）は、ベース部材９０に覆われる。本実施形態では、当該窪み２２内に埋込部材４０が設けられている。埋込部材４０は、少なくとも空気より熱伝導率が高い材料で形成されている。好ましい材料としては、銅などの高い熱伝導性を有する金属材料が例示できる。このような埋込部材４０を設けることにより、窪み２２内に埋込部材４０が存在していないと仮定した場合、すなわち空気が存在していると仮定した場合よりも、電子部品３０に発生した熱の導電部材２０側への放熱効率が高まる。

埋込部材４０を介した放熱効率を低下させないため、埋込部材４０は窪み２２の内面に密着しているとよい。埋込部材４０の外面と窪み２２の内面の間に隙間が生じている（空気層が存在している）場合、当該隙間によって導電部材２０から埋込部材４０への熱伝導が阻害されてしまうためである。

上記回路構成体１の変形例として、図４（ａ）に示すような構成が考えられる。本例は、第三種端子３４と接続される部位として、導電部材２０に突出部２１が形成されたものである。つまり、基板１０に形成された第一開口１１に入り込む突出部２１が導電部材２０に形成されたものである。このような位置に突出部２１が形成された場合であっても、当該突出部２１を形成することによって生じた窪み２２内に、埋込部材４０が設けられていればよい。なお、図４（ａ）に示した構成では、第二種端子３３は第二開口１２内に盛られたはんだにより、導電部材２０と接続される。

また、図４（ｂ）に示すように、第二種端子３３と接続される突出部２１、第三種端子３４と接続される突出部２１の両方が形成された構成としてもよい。

つまり、突出部２１は、電子部品３０のいずれかの端子と接続される部分であればよく、その数は一つであってもよいし、複数であってもよい。各突出部２１が形成されることによって生ずる各窪み２２内に埋込部材４０が設けられていればよい。なお、図４（ａ）や図４（ｂ）に示すように、第三種端子３４と接続される突出部２１を形成し、電子部品３０の本体部３１が基板１０上に載置される構造とすることにより、本体部３１の下面と第一種端子３２の先端部分３２１や第二種端子３３の先端部分３３１の下面が略面一である電子部品３０（多くの電子部品３０は、このように各端子の下面が略面一となっている）を、端子を屈曲させる等の加工を施さずに用いることができるという利点がある。

以下、本実施形態にかかる回路構成体１（回路構成体１が備える導電部材２０）の好適な製造方法（本発明の一実施形態にかかる回路構成体１の製造方法）について説明する。導電部材２０は、導電性の金属板を材料とする。まず、金属板をプレス加工等することにより、所望の導電路が構築された部材（以下、プレス加工後の部材２０ａと称する）を得る。その後、上記突出部２１を形成すると同時に窪み２２内に埋込部材４０が嵌まり込んだ状態とする。その手順（突出部形成工程）は次の通りである。

まず、プレス加工後の部材２０ａをダイ８１上に載置する。ダイ８１は、形成しようとする突出部２１の形状に応じた凹部８１３が形成されている。凹部８１３は、ダイ本体８１１と、その周囲に設けられた可動部８１２とによって構成される。可動部８１２は、中央に付勢されている。

その状態で、埋込部材となる材料４０ａをプレス加工後の部材２０ａにおける凹部８１３の反対側に載置し、当該埋込部材となる材料４０ａをパンチ８２でプレス加工後の部材２０ａに押し付ける。そうすると、その圧力によってプレス加工後の部材２０ａが凹部８１３内に入り込むように窪み２２ながら変形しつつ、当該窪み２２内に埋込部材となる材料４０ａが入り込んでいく。その際、中央に向かって付勢された可動部８１２の付勢力に抗しつつ、プレス加工後の部材２０ａが変形していく。そのままパンチ８２をダイ８１に近づくように下降させていけば、突出部２１に相当する部分が形成されると同時に、上記窪み２２内に埋込部材４０が入り込んだ状態となる。つまり、導電部材２０と埋込部材４０の組体が得られる。しかも、突出部２１は、埋込部材となる材料４０ａの押圧によって形成されるため、埋込部材４０が窪み２２の内面に密着した導電部材２０と埋込部材４０の組体が得られる。

その後の製造工程はどのようなものであってもよい。例えば、得られた導電部材２０と埋込部材４０の組体に対し基板１０を固定する工程、基板１０における所定部位に電子部品３０を実装する工程を経て上記回路構成体１が得られる。

このように、上記回路構成体１の製造方法によれば、突出部２１を形成すると同時に窪み２２内に埋込部材４０が嵌まり込んだ状態とすることができる。つまり、突出部２１を形成した後、窪み２２内に埋込部材４０を嵌め込むといった手法と比較して、工程が簡略化できる。また、埋込部材４０が窪み２２の内面に密着した状態となる。つまり、突出部２１を形成した後、窪み２２内に埋込部材４０を嵌め込むといった工程を経て得られたものと比較して、埋込部材４０と窪み２２の内面（導電部材２０）の間に隙間が生じにくい。

なお、所望の導電路を構築する工程と、突出部２１を形成すると同時に窪み２２内に埋込部材４０が嵌まり込んだ状態とする工程を同時に行ってもよい。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１ 回路構成体
１０ 基板
１０ａ 一方の面
１０ｂ 他方の面
１２ 第二開口
２０ 導電部材
２１ 突出部
２２ 窪み
３０ 電子部品
３３ 第二種端子
４０ 埋込部材
８１ ダイ
８２ パンチ
９０ ベース部材

Claims (3)

1. 一方の面に電子部品が実装されるとともに、開口が形成された基板と、
   前記基板の他方の面に固定された板状の部材であって、導電路を構成する導電部材と、
   を備え、
   前記導電部材には、前記基板に形成された開口内に入り込み前記電子部品の端子が接続される突出部が形成されており、
   前記突出部を形成することによって生じた窪みは前記導電部材を支持するベース部材に覆われるものであり、当該窪み内には空気より高い熱伝導率を有する埋込部材が設けられていることを特徴とする回路構成体。
2. 前記埋込部材が、前記窪みの内面に密着していることを特徴とする請求項１に記載の回路構成体。
3. 請求項２に記載の回路構成体の製造方法であって、
   ダイ上に載置された前記導電部材となる材料に対して前記埋込部材となる材料をパンチにより押しつけることで、前記突出部を形成すると同時に前記窪み内に前記埋込部材が嵌まり込んだ状態とする突出部形成工程を含むことを特徴とする回路構成体の製造方法。
   

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