(57)【要約】【課題】プリント基板に実装された電気部品に発生する熱を効果的に放熱することが出来る、新規な放熱構造を備えた回路装置を提供すること。【解決手段】プリント基板１２における発熱部品１４の実装領域２６に貫通孔２８を形成すると共に、金属線材を切断して形成した放熱用ロッド３６を前記貫通孔２８に挿通固定して、前記放熱用ロッド３６の一方の端部３８を前記発熱部品１４に接触させる一方、他方の端部４２を前記プリント基板１２から外方に突出させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板に発熱部品が実装された回路装置において、
前記プリント基板における前記発熱部品の実装領域に貫通孔が形成されていると共に、金属線材を切断して形成された放熱用ロッドが前記貫通孔に挿通固定されており、前記放熱用ロッドの一方の端部が前記発熱部品に接している一方、前記放熱用ロッドの他方の端部が前記プリント基板から外方に突出していることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記貫通孔の少なくとも一方の開口部分にランドが形成されており、該ランドに対して前記放熱用ロッドが固着されている請求項１に記載の回路装置。
【請求項３】
前記プリント基板と前記発熱部品との対向面間に隙間が形成されていると共に、前記放熱用ロッドが該プリント基板から該隙間に突出されており、かかる隙間への突出部分において前記放熱用ロッドが前記発熱部品に接している請求項１又は２に記載の回路装置。
【請求項４】
前記プリント基板には、配線パターン間のスペースに形成されて前記発熱部品の実装領域から外方に延び出す放熱回路が形成されており、この放熱回路に対して前記放熱用ロッドが接続されている請求項１〜３の何れか１項に記載の回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用電気接続箱などに搭載される回路装置に係り、特にプリント基板に発熱部品が実装された回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種電気回路の構成部品としてプリント基板を用いた回路装置が利用されている。プリント基板には特定の回路パターンが形成されており、その回路パターン上にリレーやコンデンサ、抵抗、トランジスタ、ＬＳＩ等の電気部品が装着されて電気回路が構成されている。
【０００３】
ところで、プリント基板に実装される電気部品には、リレーやパワートランジスタ、ＬＳＩ等の発熱部品があり、その発熱によって、電気部品やプリント基板自体が損傷するおそれがある。そこで、従来から、特開２００５−１８３５５９号公報（特許文献１）に記載されているように、プリント基板における発熱電気部品の実装領域に熱伝導性ペースト等が充填された放熱用のスルーホールやバイアホールを形成することが提案されている。
【０００４】
ところが、単に放熱用のスルーホールやバイアホールを形成するだけでは、充分な放熱効果が得られ難い場合があった。
【０００５】
なお、放熱効果の向上のために、前記特許文献１にはプリント基板のコア層間や裏面に放熱用導体を広げることが提案されており、特開２００６−１００４８３号公報（特許文献２）にはプリント基板の表裏両面においてそれぞれ電気部品の実装領域を外れて広がる放熱パターンを形成することが提案されている。しかし、プリント基板のコア層間や表裏面には他の回路パターンが形成されたり電気部品が装着されることから、放熱用導体や放熱用パターンを充分な面積で形成することが難しい場合があり、必ずしも有効ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１８３５５９号公報
【特許文献２】特開２００６−１００４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、プリント基板に実装された電気部品に発生する熱を効果的に放熱することが出来る、新規な放熱構造を備えた回路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様は、プリント基板に発熱部品が実装された回路装置において、前記プリント基板における前記発熱部品の実装領域に貫通孔が形成されていると共に、金属線材を切断して形成された放熱用ロッドが前記貫通孔に挿通固定されており、前記放熱用ロッドの一方の端部が前記発熱部品に接している一方、前記放熱用ロッドの他方の端部が前記プリント基板から外方に突出していることを、特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、放熱用ロッドを通じて、発熱部品の熱をプリント基板において発熱部品と反対の裏面側から放散させることが出来る。特に放熱用ロッドの他方の端部を、プリント基板の裏面からの突出状態とすることによって、プリント基板の面方向でなく厚さ方向で、且つ立体的に放熱領域を確保した。これにより、導電性ペーストを充填したスルーホールを形成するような、放熱領域がプリント基板内に留まる放熱構造や、放熱用パターンの面積を大きくするような、放熱領域がプリント基板の面上に留まる放熱構造に比して、より優れた放熱効果を得ることが出来る。また、金属製の放熱用ロッドによる優れた伝熱性能を利用して、発熱部材の熱をプリント基板の裏面側にまで効率的に伝達することが出来る。
【００１０】
そして、特にプリント基板は、配線パターンや実装部品等によって実装面上にスペースを確保することが困難であることが多い。しかし、本発明によれば、放熱用ロッドを実装部品の実装領域でプリント基板の厚さ方向に突出させて放熱面積を確保することによって、配策領域や部材配設スペースを殆ど損なうことなく、放熱効率を向上することが出来る。
【００１１】
なお、本発明におけるプリント基板としては、１枚のプリント基板を用いた片面プリント配線板や両面プリント配線板でも良いし、複数枚のプリント基板を積層した多層プリント配線板でも良い。また、放熱用ロッドの一方の端部は、発熱部品に対して直接に接触されていても良いし、例えば発熱部品と放熱用ロッドとを連結する連結部材や接着剤、プリント基板の表面に形成されたランドや放熱回路等の熱伝導部を介して、発熱部材に対して間接的に接触されていても良い。
【００１２】
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載のものにおいて、前記貫通孔の少なくとも一方の開口部分にランドが形成されており、該ランドに対して前記放熱用ロッドが固着されているものである。このようにすれば、ランドを用いて放熱用ロッドをプリント基板に安定して固定することが出来る。その結果、プリント基板に実装された発熱部品への放熱用ロッドの接触状態を安定的に保持して、伝熱効率とその信頼性の向上を図ることが出来る。
【００１３】
本発明の第三の態様は、第一または第二の態様に記載のものにおいて、前記プリント基板と前記発熱部品との対向面間に隙間が形成されていると共に、前記放熱用ロッドが該プリント基板から該隙間に突出されており、かかる隙間への突出部分において前記放熱用ロッドが前記発熱部品に接しているものである。
【００１４】
本態様によれば、発熱部品とプリント基板との間に隙間が形成されることから、発熱部品からプリント基板への伝熱をより軽減することが出来る。それと共に、隙間内に放熱用ロッドが配設されることから、隙間内に滞留する熱を放熱用ロッドを通じてプリント基板の裏面側から放散させることも出来る。
【００１５】
本発明の第四の態様は、第一〜第三の何れか１つの態様に記載のものにおいて、前記プリント基板には、配線パターン間のスペースに形成されて前記発熱部品の実装領域から外方に延び出す放熱回路が形成されており、この放熱回路に対して前記放熱用ロッドが接続されているものである。
【００１６】
このようにすれば、配線パターンの間の空きスペースを巧く利用して、プリント基板の大型化を招くことなく、放熱領域をより大きく確保することが出来る。なお、本態様における放熱回路は、発熱部品が実装されるプリント基板の表面のみならず、プリント基板の裏面や、積層構造のプリント基板の場合にはその層間の何れにおいても形成可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プリント基板の発熱部品の実装領域において、金属製の放熱用ロッドの一方の端部を発熱部品に接触させると共に、他方の端部をプリント基板における発熱部品と反対側に突出させた。これにより、放熱領域をプリント基板の厚さ方向で立体的に形成して、プリント基板における配線パターンや電気部品の配設領域を殆ど減少させることなく有効な放熱領域を確保することが可能となり、優れた放熱効率を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施形態としての回路装置の断面説明図で、図２におけるＩ−Ｉ断面に相当する断面説明図。
【図２】図１に示した回路装置を構成するプリント基板の表面を示す説明図。
【図３】本発明の第二の実施形態としての回路装置の断面説明図。
【図４】本発明の第三の実施形態としての回路装置の断面説明図。
【図５】本発明の異なる態様の回路装置の断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
先ず、図１に、本発明の第一の実施形態としての回路装置１０を示す。回路装置１０は、絶縁板からなるプリント基板１２に発熱部材としてのリレー１４が実装された構造とされている。
【００２１】
図２に、プリント基板１２の表面１６を示す。回路装置１０は両面プリント配線板とされており、プリント基板１２の表面１６および裏面１８には、銅箔等からなる配線パターンとしてのプリント配線２０ａ，２０ｂが形成されている。これら表面１６および裏面１８に形成されたプリント配線２０ａ，２０ｂは、プリント基板１２を厚さ方向に貫通すると共に、内周壁が銅箔等の導電体で覆われたスルーホール２２やバイアホール（図示省略）で電気的に接続されている。なお、本明細書においてスルーホールとは、電気部品の端子が挿通されるものを言い、バイアホールとは、電気部品の端子が挿通されないものを言う。
【００２２】
さらに、表面１６および裏面１８においてプリント配線２０ａ，２０ｂの間には、放熱回路２４ａ，２４ｂが形成されている。放熱回路２４ａ，２４ｂは熱伝導率の高い部材から形成されることが好ましく、好適にはプリント配線２０ａ，２０ｂと同様の形成方法で銅箔等から形成される。放熱回路２４ａ，２４ｂは、プリント基板１２の表面１６および裏面１８上において、リレー１４が重ね合わされる実装領域２６内から実装領域２６の外方に延び出されている。放熱回路２４ａ，２４ｂの大きさは特に限定されるものではなく、後述する放熱用ロッド３６を介して接続される発熱部品の発熱量や要求される放熱容量等を考慮して適宜に設定されるものであるが、図２に示すように、プリント配線２０ａ，２０ｂの間で可及的に広範囲に設けられることが好ましい。
【００２３】
放熱回路２４ａ，２４ｂの形成領域には、プリント基板１２を厚さ方向に貫通する貫通孔としての複数のバイアホール２８が形成されており、これらバイアホール２８によって、表面１６および裏面１８に形成された放熱回路２４ａ，２４ｂが熱的に接続されている。なお、本明細書において熱的に接続されているとは、一方の部材の熱が他方の部材に伝わり得る状態であることを言う。バイアホール２８は、放熱回路２４ａ，２４ｂ上において少なくとも実装領域２６上に形成され、より好適には実装領域２６から外れた領域を含んで、可及的に放熱回路２４ａ，２４ｂの全体に亘って多数形成される。なお、バイアホール２８の横断面形状は、後述する放熱用ロッド３６の軸直方向断面形状等を考慮して適宜に設定可能であり、本実施形態においては、放熱用ロッド３６に対応する円形断面形状とされている。
【００２４】
このような構造とされたプリント基板１２には、スルーホール２２に表面１６からリレー１４の端子３０が挿通される。スルーホール２２の表面１６および裏面１８のそれぞれの開口部分にはランド３２が形成されており、裏面１８に突出された端子３０が、裏面１８側に形成されたランド３２に対して半田３４で固定される。これにより、リレー１４がプリント配線２０ａ，２０ｂと電気的に接続されてプリント基板１２に実装される。なお、本実施形態のリレー１４は、プリント基板１２の表面１６に対して略隙間無く装着されている。また、リレー１４の実装状態において、放熱回路２４ａ，２４ｂは表面１６および裏面１８上でリレー１４から外方に延び出される。
【００２５】
さらに、実装領域２６内の放熱回路２４ａ，２４ｂに形成されたバイアホール２８には、放熱用ロッド３６が挿通固定されている。放熱用ロッド３６は銅や鉄等の金属線材が所定の長さに切断されて形成される。また、放熱用ロッド３６の軸直角方向断面形状は何等限定されるものではなく、例えば本実施形態においては全長に亘って一定の円形断面形状とされている。そして、放熱用ロッド３６の一方の端部３８がプリント基板１２の表面１６から突出されて、リレー１４において表面１６と対向する底面４０に接触される。それと共に、放熱用ロッド３６の他方の端部４２がプリント基板１２の裏面１８から突出されて、裏面１８からの突出部分が、裏面１８に形成された放熱回路２４ｂに対して半田３４で固定されている。これにより、放熱用ロッド３６は、一方の端部３８がリレー１４と接触すると共に、他方の端部４２がプリント基板１２の裏面１８から突出された状態でバイアホール２８に挿通固定されている。そして、放熱用ロッド３６は、バイアホール２８を介して放熱回路２４ａ，２４ｂと熱的に接続される。
【００２６】
なお、放熱用ロッド３６のバイアホール２８への挿通固定は、例えば、リレー１４の端子３０をスルーホール２２に挿通して裏面１８から突出させた後に、裏面１８側から放熱用ロッド３６をバイアホール２８に挿通して一方の端部３８をリレー１４の底面４０に接触させた状態で、これら端子３０および放熱用ロッド３６を裏面１８側からそれぞれ半田固定することによって行われる。或いは、例えば、予めリレー１４の底面４０に放熱用ロッド３６の一方の端部３８を接着等で接触状態に固定しておいて、端子３０のスルーホール２２への挿通と共に表面１６側からバイアホール２８に挿通して裏面１８側から半田固定する等しても良い。また、放熱用ロッド３６のバイアホール２８への固定は、例えば接着や圧入等でも良い。
【００２７】
このような構造とされた回路装置１０によれば、リレー１４に生じる熱が、リレー１４に接触された放熱用ロッド３６に伝達される。そして、放熱用ロッド３６に伝達された熱は、プリント基板１２の裏面１８側に突出された他方の端部４２から大気中に放散される。これにより、リレー１４の過熱を抑えて、これに起因するリレー１４その他の電気部品の損傷やプリント基板１２の変形等のおそれを低減することが出来る。特に放熱用ロッド３６が熱伝導率の比較的高い金属線材から形成されることによって、リレー１４の熱を効果的に吸収することが出来る。それと共に、放熱用ロッド３６の他方の端部４２側がプリント基板１２における裏面１８からの突出状態とされて全周に亘って大気中に晒されることから、優れた放熱効果を得ることが出来る。
【００２８】
また、放熱用ロッド３６はリレー１４が実装される実装領域２６内に配設されると共に、バイアホール２８に挿通固定されてプリント基板１２の厚さ方向に延びるように配設されることから、プリント基板１２上の配索スペースを殆ど損なうこと無しに放熱構造を形成することが出来る。
【００２９】
さらに、放熱用ロッド３６が放熱回路２４ａ，２４ｂと熱的に接続されていることから、放熱用ロッド３６の熱を、放熱回路２４ａ，２４ｂの広い幅寸法を利用してより効率的に放散させることが出来る。また、放熱回路２４ａ，２４ｂが可及的に広範囲に形成されていることから、プリント基板１２全体の均熱化を図ることも出来る。そして、放熱回路２４ａ，２４ｂがプリント配線２０ａ，２０ｂの非形成部分を利用して形成されていることによって、プリント基板１２の大型化を招くこと無しにより大きな放熱面積を確保することが可能とされている。
【００３０】
次に、図３に、本発明の第二の実施形態としての回路装置５０を示す。なお、以下の説明において、前記第一の実施形態と実質的に同様とされた部材および部位については、図中に前記第一の実施形態と同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
【００３１】
本実施形態におけるリレー１４は、半田工程における熱影響を低減する等の目的から、ブロック状のスタンド５２を介してプリント基板１２に支持されている。これにより、リレー１４の底面４０とプリント基板１２の表面１６の間には隙間５４が形成されている。そして、放熱用ロッド３６の一方の端部３８が表面１６から隙間５４内に突出されて、底面４０に対して接触されている。なお、スタンド５２は、リレー１４に一体形成される突起等でも良い。
【００３２】
また、本実施形態におけるプリント基板１２には、前記第一の実施形態における放熱回路２４ａ、２４ｂが形成されておらず、バイアホール２８の表面１６および裏面１８への開口部分には、ランド５６がそれぞれ形成されている。そして、放熱用ロッド３６が裏面１８側のランド５６に半田３４で固定されることによって、バイアホール２８への挿通状態で固定されている。
【００３３】
本実施形態によれば、リレー１４とプリント基板１２との接触面積が低減出来ることから、リレー１４からプリント基板１２への熱影響をより低減することが出来る。そして、隙間５４内に放熱用ロッド３６が配設されることから、放熱用ロッド３６を通じて隙間５４内の熱を裏面１８側から放散させることも出来て、隙間５４内の熱の滞留を防止ないしは軽減することが出来る。なお、本実施形態から明らかなように、放熱回路は本発明において必ずしも必要ではないが、例えば本実施形態におけるプリント基板１２に前記第一の実施形態における放熱回路２４ａ，２４ｂの何れか一方或いは両方を形成することも勿論可能である。
【００３４】
次に、図４に、本発明の第三の実施形態としての回路装置６０を示す。回路装置６０は複数の絶縁板１３ａ〜１３ｃと導体パターンを積み重ねて構成した多層プリント基板１２を備えている。そして、多層プリント基板１２の一方の外面を構成する絶縁板１３ａの表面１６にプリント配線２０ａが形成される一方、他方の外面を構成する絶縁板１３ｃの裏面１８にプリント配線２０ｂが形成されている。更に、絶縁板１３ａ〜１３ｃの重ね合わせ面間に、プリント配線２０ｃ，２０ｄがそれぞれ形成されている。これら各プリント配線２０ａ〜２０ｄは、スルーホール２２や図示しないバイアホールで適宜に電気的に接続される。
【００３５】
また、絶縁板１３ａの表面１６には放熱回路２４ａが形成されている一方、絶縁板１３ｃの裏面１８には放熱回路２４ｂが形成されている。更に、絶縁板１３ａ〜１３ｃの重ね合わせ面間でプリント配線２０ｃ，２０ｄの間には、放熱回路２４ｃ、２４ｄがそれぞれ形成されている。そして、これら放熱回路２４ａ〜２４ｄが、絶縁板１３ａ〜１３ｃを厚さ方向で一直線上に貫通するバイアホール２８によって熱的に接続されている。
【００３６】
そして、リレー１４の端子３０がスルーホール２２に挿通されて半田３４で固定されると共に、放熱用ロッド３６がバイアホール２８に挿通されて、一方の端部３８をリレー１４の底面４０に接触させると共に、他方の端部４２を裏面１８から突出させた状態で半田３４で固定されている。
【００３７】
本実施形態からも明らかなように、本発明は、多層プリント配線板に適用することも勿論可能である。特に本実施形態においては、絶縁板１３ａ〜１３ｃの重ね合わせ面間にも放熱回路２４ｃ，２４ｄを形成してより広い放熱面積を確保することによって、より優れた放熱効果が発揮されるようになっている。但し、積層された絶縁板の複数の重ね合わせ面間の一部に放熱回路を形成しても良いし、積層体の表裏面のみ（本実施形態における絶縁板１３ａの表面１６と絶縁板１３ｃの裏面１８のみ）に放熱回路を形成する等しても良い。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、放熱用ロッドの断面形状は何等限定されるものではなく、四角形や長方形等の矩形状、円形や楕円形等の円形状、任意の多角形状やこれと湾曲形状との組み合わせ等、任意に設定可能である。更に、放熱用ロッドの断面形状は全長に亘って一定である必要も無く、例えば先端部分を先細形状として貫通孔への挿入作業をより容易にすることも出来る。また、放熱用ロッドのプリント基板裏面からの突出部分を湾曲や屈曲、プレス加工等することで適当に変形させて、許容スペースに対応した適宜の形状を付与することも可能であり、許容スペース内で表面積や放熱性能（空気流動性等）を調節することも可能である。例えば図５に示す本発明の異なる態様としての回路装置７０のように、放熱用ロッド３６において裏面１８から突出する端部４２を扁平形状としてその表面積を増大させることによって、より優れた放熱効率を得るようにすること等も可能である。
【００３９】
また、放熱用ロッドの発熱部品側の端部を各種加工で変形させても良い。例えば放熱用ロッドにおける発熱部品側の端縁部を、叩き加工等で軸直角方向に広がるフランジ状に形成して発熱部品との接触面積を増大させることによって、伝熱性能の更なる向上を図ること等が出来る。
【００４０】
加えて、放熱用ロッドの一方の端部は、必ずしも発熱部品と直接に接触している必要は無く、例えば発熱部品と放熱用ロッドを連結する連結用の部材や接着剤、プリント基板の表面に形成されたランドや放熱回路等の熱伝導部を介して、発熱部材に対して間接的に接していても良い。
【００４１】
さらに、放熱用ロッドは、実装領域内に位置された貫通孔の全てに設けられている必要は無い。また、実装領域内の貫通孔に挿通固定された放熱用ロッドに加えて、実装領域外に延び出された放熱回路上に形成した貫通孔に放熱用ロッドを挿通固定して、放熱回路を介して実装領域外の放熱用ロッドから放熱させるなどしても良い。
【００４２】
また、バイアホールと放熱用ロッドとの隙間や、放熱用ロッドが挿通されないバイアホール内等に、例えば半田等の導電部材や絶縁性樹脂材料を充填して、放熱効果をより高める等しても良い。また、放熱用ロッドが挿通固定される貫通孔としては、スルーホールめっきを有し層間接続に用いられるバイアホールのみならず、スルーホールめっき等を有することの無い単なる貫通孔等でも良い。
【００４３】
また、前記実施形態においては、端子がスルーホールに挿通される発熱部品が装着される回路装置を例示したが、発熱部品は、プリント基板上に形成されたパッドに端子が載置状態で固定される表面実装型のもの等でも良い。
【符号の説明】
【００４４】
１０、５０、６０、７０：回路装置、１２：プリント基板、１４：リレー（発熱部品）、２０：プリント配線（配線パターン）、２２：スルーホール、２４ａ〜ｄ：放熱回路、２６：実装領域、２８：バイアホール（貫通孔）、３４：半田、３６：放熱用ロッド、３８：一方の端部、４２：他方の端部、５４：隙間、５６：ランド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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