(57)【要約】【課題】回路構成体に放熱体を接合する際に電子部品に圧力をかけることなく、接着剤が硬化するまでの間、回路構成体と放熱体とに圧力をかけて両者を密着状態に保つことが可能な接合用治具、これを用いた放熱体付き回路構成体の製造方法を提供する。【解決手段】接合用治具１は、第１治具２、第２治具３を備える。第１治具２は、回路構成体４上に配置される。第２治具３は、放熱体６下に配置される。第１治具２は、第１治具本体２１、複数のピン部材２２を有する。ピン部材２２は、第１治具本体２１における回路構成体４側の面から垂直に延びており、電子部品４３を避けて回路基板４２表面と当接可能な位置に配置されている。ピン部材２２は、少なくとも先端部が強磁性を示す。第２治具３は、第２治具本体３１、磁石部３２を有する。磁石部３２は、第２治具本体３１の放熱体６側の面に設けられており、各ピン部材２２に対応して配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスバーと該バスバー上に積層された回路基板と該回路基板上に実装された電子部品とを有する回路構成体における上記バスバー側の面に接着剤によって放熱体を接合するために用いられる接合用治具であって、
上記回路構成体の上に配置される第１治具と、上記放熱体の下に配置され、上記第１治具と対になる第２治具とを備え、
上記第１治具は、上記回路構成体に対向して配置される板状の第１治具本体と、該第１治具本体における上記回路構成体側の面から垂直に延びており、少なくとも先端部が強磁性を示す複数のピン部材とを有しており、
上記第２治具は、上記放熱体に対向して配置される第２治具本体と、該第２治具本体における上記放熱体側の面に設けられるとともに上記複数のピン部材に対応して配置されており、永久磁石または電磁石からなる磁石部とを有しており、
上記複数のピン部材は、上記電子部品を避けて上記回路基板表面と当接可能な位置に配置されていることを特徴とする接合用治具。
【請求項２】
上記ピン部材は、ピン部と、該ピン部の先端部に設けられており、強磁性材料よりなる強磁性部とを有していることを特徴とする請求項１に記載の接合用治具。
【請求項３】
上記強磁性材料は、１２０℃以下の温度範囲において強磁性を有することを特徴とする請求項２に記載の接合用治具。
【請求項４】
上記強磁性材料は、コバルト、ニッケル、これらの合金、および、フェライトからなる群より選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の接合用治具。
【請求項５】
バスバーと該バスバー上に積層された回路基板と該回路基板上に実装された電子部品とを有する回路構成体における上記バスバー側の面に接着剤によって放熱体を接合することによって放熱体付き回路構成体を製造する方法であって、
上記放熱体、未硬化の接着剤、および、上記回路構成体がこの順に積層された積層体における上記回路構成体の上に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合用治具の上記第１治具を、上記ピン部材の先端部が上記電子部品を避けて上記回路基板表面と当接するように配置するとともに、上記積層体における上記放熱体の下に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合用治具の第２治具を、上記磁石部が上記ピン部材と対応するように配置し、上記ピン部材の先端部と上記磁石部との間に作用する磁力を利用して上記積層体を挟持する挟持工程と、
上記挟持状態を保ったまま、上記未硬化の接着剤を硬化させる硬化工程と、
を有することを特徴とする放熱体付き回路構成体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合用治具および放熱体付き回路構成体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載電源から各種電装品へ電力を分配するため、防水ケース内に回路構成体を収容した電気接続箱が用いられている。回路構成体は、通常、電力回路を構成する複数本のバスバーと、電力回路中に設けられる電子部品の駆動を制御する回路基板とを、エポキシ系接着剤等を介して接着した後、リフローはんだ付けにより回路基板に電子部品が実装されることよって製造されている。
【０００３】
また、電子部品から発生した熱を効率良く排熱し、回路全体の温度を一定以下に保って回路構成体の動作を保証することを目的として、一般に、回路構成体におけるバスバー側の面に熱硬化性の接着剤によって放熱体が接合される。
【０００４】
なお、先行する技術文献１には、放熱体に接合された回路体に対して電子部品を実装することによって回路構成体を構成し、これにより放熱体付き回路構成体を得る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５１６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
回路構成体と放熱体とを接着剤により接合する場合、回路構成体と放熱体との接合力を十分に確保するためには、回路構成体を放熱体に押し付けた状態で接着剤を硬化させる必要がある。しかしながら、回路構成体には、圧力に弱い電子部品が多数実装されている。そのため、回路構成体に放熱体を接合する際に、電子部品に圧力をかけることなく、接着剤が硬化するまでの間、回路構成体と放熱体とに圧力をかけて両者を密着状態に保つことが難しい。その結果、回路構成体と放熱体との接合力を十分に確保することが難しい。
【０００７】
なお、電子部品を実装する前の回路体に放熱体を接合し、その後に電子部品を実装する方法は、複雑な形状を有する放熱体が接合されているため、リフロー炉を通過させることが困難である。
【０００８】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、回路構成体に放熱体を接合する際に、電子部品に圧力をかけることなく、接着剤が硬化するまでの間、回路構成体と放熱体とに圧力をかけて両者を密着状態に保つことが可能な接合用治具、また、これを用いた放熱体付き回路構成体の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、バスバーと該バスバー上に積層された回路基板と該回路基板上に実装された電子部品とを有する回路構成体における上記バスバー側の面に接着剤によって放熱体を接合するために用いられる接合用治具であって、
上記回路構成体の上に配置される第１治具と、上記放熱体の下に配置され、上記第１治具と対になる第２治具とを備え、
上記第１治具は、上記回路構成体に対向して配置される板状の第１治具本体と、該第１治具本体における上記回路構成体側の面から垂直に延びており、少なくとも先端部が強磁性を示す複数のピン部材とを有しており、
上記第２治具は、上記放熱体に対向して配置される第２治具本体と、該第２治具本体における上記放熱体側の面に設けられるとともに上記複数のピン部材に対応して配置されており、永久磁石または電磁石からなる磁石部とを有しており、
上記複数のピン部材は、上記電子部品を避けて上記回路基板表面と当接可能な位置に配置されていることを特徴とする接合用治具にある。
【００１０】
本発明の他の態様は、バスバーと該バスバー上に積層された回路基板と該回路基板上に実装された電子部品とを有する回路構成体における上記バスバー側の面に接着剤によって放熱体を接合することによって放熱体付き回路構成体を製造する方法であって、
上記放熱体、未硬化の接着剤、および、上記回路構成体がこの順に積層された積層体における上記回路構成体の上に、上記接合用治具の第１治具を、上記ピン部材の先端部が上記電子部品を避けて上記回路基板表面と当接するように配置するとともに、上記積層体における上記放熱体の下に、上記接合用治具の第２治具を、上記磁石部が上記ピン部材と対応するように配置し、上記ピン部材の先端部と上記磁石部との間に作用する磁力を利用して上記積層体を挟持する挟持工程と、
上記挟持状態を保ったまま、上記未硬化の接着剤を硬化させる硬化工程と、
を有することを特徴とする放熱体付き回路構成体の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１１】
上記接合用治具は、上述した構成を有している。そのため、上記接合用治具は、回路構成体に放熱体を接合する際に、回路基板上に実装された電子部品を避けつつ、第１治具のピン部材と第２治具の磁石部との間に磁力を生じさせることができる。そのため、上記接合用治具は、電子部品に圧力をかけることなく、接着剤が硬化するまでの間、回路構成体と放熱体とに上記磁力による適切な圧力をかけて両者を密着状態に保つことができる。それ故、上記接合用治具によれば、放熱体付き回路構成体の製造時に、上記密着状態を保ったまま接着剤を硬化させることができるので、回路構成体と放熱体との接合力を十分に確保しやすい。
【００１２】
上記放熱体付き回路構成体の製造方法は、上記各工程を有している。そのため、回路構成体と放熱体との接合力の良好な放熱体付き回路構成体を製造することができる。
【００１３】
また、上記放熱体付き回路構成体の製造方法は、すでに電子部品が実装された回路構成体に放熱体を接合するため、電子部品が実装される前の回路体に放熱体を接合する場合と比較して、リフロー炉を通過させることが難しいといった問題が生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の接合用治具を模式的に示した説明図である。
【図２】放熱体が接合される回路構成体の一例を示した説明図である。
【図３】実施例１の接合用治具を用いた放熱体付き回路構成体の製造方法を模式的に説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記接合用治具は、バスバーとバスバー上に積層された回路基板と回路基板上に実装された電子部品とを有する回路構成体におけるバスバー側の面に接着剤によって放熱体を接合するために用いられるものである。接着剤としては、具体的には、例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤、ホットメルト系接着剤、嫌気性接着剤、エポキシ系の接着シート、シリコーン系の接着シート等の熱硬化性の接着剤を好適に用いることができる。なお、上記接着剤は、熱伝導性と絶縁性を担保するために分子の配向を制御したり、アルミナ、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、マグネシア、酸化ケイ素、窒化ホウ素等の高熱伝導かつ絶縁性を有するフィラーを混ぜたりする等して、熱伝導および絶縁性を向上させることができる。
【００１６】
上記接合用治具において、第１治具が備えるピン部材は、少なくとも先端部が強磁性を示せばよい。第２治具の磁石部により引き寄せ可能なためである。ピン部材は、具体的には、全体が強磁性材料より形成されることによって全体が強磁性を示すように構成されていてもよいし、先端部が強磁性材料より形成され、それ以外が軟磁性材料や非磁性材料等により形成されることによって先端部が強磁性を示すように構成されていてもよい。
【００１７】
ピン部材は、より具体的には、ピン部と、ピン部の先端部に設けられており、強磁性材料よりなる強磁性部とを有する構成とすることができる。この場合には、ピン部材の先端部が確実に強磁性を示すことができるとともに、ピン部の材料として比較的安価な材料を選択できる等、材料選択の自由度が高まる。なお、各ピン部材における強磁性部の大きさ、形状は同じであってもよいし、回路構成体における回路基板の表面形状等に応じて大きさ、形状が異なっていてもよい。また、ピン部の長さも回路構成体における回路基板の表面形状等に応じ、強磁性部が電子部品を避けて回路基板表面と当接するよう適宜調節することができる。
【００１８】
上記強磁性材料は、具体的には、１２０℃以下、好ましくは１１８℃以下、より好ましくは１１５℃以下の温度範囲において強磁性を有する構成とすることができる。放熱体の接着に用いられる接着剤は、上記温度範囲内で硬化するものが多い。そのため、この場合には、接着剤を硬化させる温度範囲において、ピン部材の強磁性部が確実に強磁性を有するように構成することができる。なお、上記温度範囲の下限値は、放熱体付き回路構成体の製造工程における室温程度の雰囲気温度を考慮して、２０℃以上とすることができる。この場合には、放熱体付き回路構成体の製造時に、ピン部材の強磁性部が確実に強磁性を有することができる。
【００１９】
上記強磁性材料としては、具体的には、コバルト、ニッケル、これらの合金、フェライト等を例示することができる。これらは１種または２種以上用いることができる。これらの強磁性材料は、２０℃以上１２０℃以下の温度範囲において強磁性を有する。そのため、この場合には、接着剤を硬化させる雰囲気温度範囲において、ピン部材の強磁性部が確実に強磁性を有するように構成することができる。
【００２０】
上記接合用治具において、第２治具が備える第２治具本体の放熱体側の面は、具体的には、放熱体の外表面形状に沿う形状に形成されることができる。この場合には、上記接合用治具の使用時に、磁石部を放熱体の外表面に密着させやすくなる。
【００２１】
上記接合用治具において、第２治具が備える磁石部は、永久磁石または電磁石からなる。永久磁石を用いた場合には、第２治具の構成を比較的簡単にすることができる。また、電磁石を用いた場合には、流す電流の大きさを変えることにより、磁力の大きさを変えることができる。そのため、上記接合用治具の使用時に磁力を制御することにより、接着剤が硬化する際の密着状態を制御することが可能となり、得られる放熱体付き回路構成体における回路構成体と放熱体との接合力を制御しやすくなる。
【００２２】
上記放熱体付き回路構成体の製造方法は、上記挟持工程と、上記硬化工程を有している。上記挟持工程において、積層体は、具体的には、例えば、接着剤側表面に未硬化の接着剤が塗布された放熱体と回路構成体とを貼り合わせることにより準備することができる。他にも、積層体は、具体的には、例えば、シート状の未硬化の接着剤を放熱体と回路構成体とにより挟持することにより準備することができる。また、上記硬化工程において、未硬化の接着剤の硬化は、具体的には、熱硬化性の接着剤を用いた場合、適切な硬化温度にて熱処理することにより実施することができる。
【００２３】
なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例の接合用治具および放熱体付き回路構成体の製造方法について、図面を用いて説明する。なお、同一部材については同一の符号を用いて説明する。
【００２５】
（実施例１）
実施例１の接合用治具および放熱体付き回路構成体の製造方法について、図１〜図３を用いて説明する。図１〜図３に示されるように、本例の接合用治具１は、回路構成体４におけるバスバー４１側の面に接着剤５によって放熱体６を接合するために用いられるものである。
【００２６】
回路構成体４は、バスバー４１と、バスバー４１上に積層された回路基板４２と、回路基板４２上に実装された電子部品４３とを有する。
【００２７】
本例では、具体的には、バスバー４１は、複数本からなり、リフローはんだ付けにより電子部品４３と電気的に接続されて電力回路を構成する。バスバー４１は、所定の金属板をプレス加工により打ち抜いて形成したバスバー構成板（不図示）が、適宜曲げ加工、分断されることにより構成されている。
【００２８】
回路基板４２は、電子部品４３を制御するための制御回路（不図示）を有しており、リフローはんだ付けにより電子部品４３と電気的に接続される。回路基板４２は、基板厚み方向に貫通する基板側開口部４２１を複数有している。基板側開口部４２１は、基板側開口部４２１内に露出したバスバー４１表面に電子部品４３をリフローはんだ付けするために、電子部品４３の端子部が配置される部分である。なお、バスバー４１と回路基板４２とは、エポキシ系接着剤等の熱硬化性の接着剤４４によって接合される。接着剤４４は、粘着シートに変更することもできる。
【００２９】
電子部品４３は、具体的には、スイッチング素子である。スイッチング素子としては、具体的には、半導体スイッチング素子４３１と、機械式リレースイッチ４３２とが用いられる。電子部品４３は、基板側開口部４２１を通じてバスバー４１表面にリフローはんだ付けされている。本例では、具体的には、電子部品４３としての機械式リレースイッチ４３２は、具体的には、バスバー接続端子４３２ａと、基板接続端子４３２ｂとを有している。バスバー接続端子４３２ａは、基板側開口部４２１を通じてバスバー４１表面にリフローはんだ付けされている。なお、基板接続端子４３２ｂは、回路基板４２のランド部４２１にはんだ付けされている。一方、電子部品４３としての半導体スイッチング素子４３１は、ドレイン端子（不図示）、ソース端子（不図示）およびゲート端子（不図示）を有している。ドレイン端子およびソース端子は、基板側開口部４２１を通じてバスバー４１表面にリフローはんだ付けされている。なお、ゲート端子は、回路基板４２のランド部（不図示）にリフローはんだ付けされている。
【００３０】
本例の接合用治具１は、第１治具２と、第２治具３とを備えている。第１治具２は、回路構成体４の上に配置されるものである。第２治具３は、放熱体６の下に配置され、第１治具２と対になるものである。
【００３１】
第１治具２は、第１治具本体２１と、複数のピン部材２２とを有している。第１治具本体２１は、回路構成体４に対向して配置され、板状形状を呈している。各ピン部材２２は、第１治具本体２１における回路構成体４側の面から垂直に延びている。各ピン部材２２は、電子部品４３を避けて回路基板４２表面と当接可能な位置に配置されている。各ピン部材２２は、少なくとも先端部が強磁性を示す。
【００３２】
本例では、具体的には、ピン部材２２は、ピン部２２１と、強磁性部２２２とを有している。強磁性部２２２は、ピン部２２１の先端部に設けられており、強磁性材料よりなる。本例では、強磁性材料は、具体的には、１２０℃以下の温度範囲において強磁性を有している。強磁性材料は、コバルト、ニッケル、これらの合金、および、フェライトからなる群より選択される少なくとも１種を含んでいる。本例では、より具体的には、ピン部２２１は、ＳＵＳより形成されており、強磁性部２２２は、強磁性材料であるニッケルより形成されている。
【００３３】
なお、本例では、第１治具２は、放熱体６の接合時における安定性を向上させるため、第１治具本体２１の外周縁から放熱体６に当接させる脚部２２３（図１では省略）が延設されている。
【００３４】
第２治具３は、第２治具本体３１と、磁石部３２とを有している。第２治具本体３１は、放熱体６に対向して配置される。磁石部３２は、第２治具本体３１における放熱体６側の面に設けられており、複数のピン部材２２に対応して配置されている。
【００３５】
なお、本例では、第２治具本体３１は、模式的に平坦な板状に描かれている。通常、放熱体６の外表面は、放熱を促すために凹凸部を有していることが多い。したがって、このような場合には、第２治具３が備える第２治具本体３１の放熱体６側の面は、放熱体６の外表面形状に沿う形状に形成されていることが好ましい。接合用治具１の使用時に、磁石部３２を放熱体６の外表面に密着させやすくなるためである。
【００３６】
次に、本例の放熱体付き回路構成体の製造方法について説明する。
【００３７】
本例の放熱体付き回路構成体の製造方法は、回路構成体４におけるバスバー４１側の面に接着剤５によって放熱体６を接合することによって放熱体付き回路構成体を製造する方法である。本例では、具体的には、回路構成体４として、上述した回路構成体４が用いられる。
【００３８】
本例の放熱体付き回路構成体の製造方法は、挟持工程と、硬化工程とを有している。
【００３９】
上記挟持工程では、放熱体６、未硬化の接着剤５、および、回路構成体４がこの順に積層された積層体７における回路構成体４の上に、本例の接合用治具１の第１治具２が、ピン部材２２の先端部が電子部品４３を避けて回路基板４２表面と当接するように配置される。また、挟持工程では、積層体７における放熱体６の下に、本例の接合用治具１の第２治具３が、磁石部３２がピン部材２２と対応するように配置される。そして、ピン部材２２の先端部と磁石部３２との間に作用する磁力を利用して、第１治具２および第２治具３によって積層体７が挟持される。
【００４０】
なお、本例では、積層体７は、接着剤側表面に未硬化の接着剤５が塗布された放熱体６と回路構成体４とが貼り合わされることによって準備される。未硬化の接着剤５は、熱硬化性のエポキシ系接着剤である。
【００４１】
上記挟持工程において、積層体７の挟持は、例えば、第２治具３上に配置した積層体７の上に第１治具２を移動させることにより行うことが可能である。磁石部３２が永久磁石である場合には、第１治具２と第２治具３との距離が磁力の作用する距離になると、第１治具２と第２治具３とが引きつけあい、磁力を利用して第１治具２および第２治具３によって積層体７が挟持される。一方、磁石部３２が電磁石である場合には、電磁石に通電した状態で第１治具２と第２治具３とを近づけることができる。この場合には、磁石部３２が永久磁石である場合と同様にして、磁力を利用して第１治具２および第２治具３によって積層体７が挟持される。
【００４２】
また、他にも、磁石部３２が電磁石である場合には、例えば、磁力を作用させることなく第１治具２および第２治具３によって積層体７を挟持した後、第２治具３の磁石部３２に通電し、発生した磁力を利用して第１治具２および第２治具３によって積層体７が挟持されるようにしてもよい。
【００４３】
上記硬化工程では、上記挟持状態を保ったまま、未硬化の接着剤５を硬化させる。本例では、具体的には、接着剤５を硬化させる際の雰囲気温度は、１２０℃以下、より具体的には、１００〜１２０℃の範囲とされる。
【００４４】
次に、本例の接合用治具の作用効果について説明する。
【００４５】
本例の接合用治具１は、上述した構成を有している。そのため、本例の接合用治具１は、回路構成体４に放熱体６を接合する際に、回路基板４２上に実装された電子部品４３を避けつつ、第１治具２のピン部材２２と第２治具３の磁石部３２との間に磁力を生じさせることができる。そのため、本例の接合用治具１は、電子部品４３に圧力をかけることなく、接着剤５が硬化するまでの間、回路構成体４と放熱体６とに上記磁力による適切な圧力をかけて両者を密着状態に保つことができる。それ故、本例の接合用治具１によれば、放熱体付き回路構成体の製造時に、上記密着状態を保ったまま接着剤５を硬化させることができるので、回路構成体４と放熱体６との接合力を十分に確保しやすい。
【００４６】
次に、本例の放熱体付き回路構成体の製造方法の作用効果について説明する。
【００４７】
本例の放熱体付き回路構成体の製造方法は、上記各工程を有している。そのため、回路構成体４と放熱体６との接合力の良好な放熱体付き回路構成体を製造することができる。
【００４８】
また、本例の放熱体付き回路構成体の製造方法は、すでに電子部品４３が実装された回路構成体４に放熱体６を接合するため、電子部品４３が実装される前の回路体に放熱体６を接合する場合と比較して、リフロー炉を通過させることが難しいといった問題が生じることがない。
【００４９】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  接合用治具
２  第１治具
２１  第１治具本体
２２  ピン部材
２２１  ピン部
２２２  強磁性部
３  第２治具
３１  第２治具本体
３２  磁石部
４  回路構成体
４１  バスバー
４２  回路基板
４３  電子部品
５  接着剤
６  放熱体
７  積層体
【図１】
2016082017.tif 000003
【図２】
2016082017.tif 000004
【図３】
2016082017.tif 000005