本明細書で開示する技術は、導電部材、回路構成体、及び、導電部材の製造方法に関する。

従来、バスバーに固定されている金属部材を備える導電部材が知られている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、特許文献1に記載の回路構成体はバスバーに貫通孔が形成されており、その貫通孔にインレイ部品(金属部材に相当)を圧入することにより、簡素な構成で回路構成体の熱を放熱するようにしている。

特開2015−47031号公報

しかしながら、特許文献1に記載の回路構成体は放熱性を向上させる上で改善の余地があった。 本明細書では、簡素な構成で回路構成体の放熱性をより向上させる技術を開示する。

本明細書で開示する導電部材は、貫通孔を有するバスバーと、前記バスバーに固定されている金属部材と、を有する導電部材であって、前記金属部材は、前記貫通孔に挿通されている軸部と、前記軸部の一方の端部に前記貫通孔の孔径より大きい外径を有する第1の頭部と、を有する。 上記の導電部材によると、金属部材が第1の頭部を有しているので、従来のように第1の頭部を有していない場合に比べて金属部材の熱容量を大きくすることができる。これにより、簡素な構成で導電部材の放熱性をより向上させることができる。

また、前前記バスバーは銅合金から構成され、前記金属部材は純銅から構成されてもよい。 例えばバスバーを純銅によって形成すると、熱伝導率及び導電率を向上させることができる反面、銅合金に比べてリーク特性が悪化してしまうことが懸念される。上記の導電部材によると、バスバーを銅合金によって形成する一方、金属部材を純銅によって形成するので、リーク特性の悪化を抑制しつつ熱伝導率及び導電率を向上させることができる。

また、前記軸部の他方の端部には、前記貫通孔の孔径より大きい外径を有する第2の頭部が設けられていてもよい。 上記の導電部材によると、金属部材をバスバーに強固に固定することができる。

また、前記バスバーは、前記第1の頭部と接触する第1面と、前記第1面とは反対側の第2面と、を有し、前記バスバーの前記第2面には、前記貫通孔の孔縁部の周囲に、前記貫通孔の孔径よりも大きな孔径を有する座繰り孔が設けられており、前記第2の頭部が前記座繰り孔に収容されていてもよい。 上記の導電部材によると、金属部材の第2の頭部の先端面とバスバーの第2面とをほぼ面一にすることが可能になるので、第2の頭部の先端面とバスバーの第2面とを伴にヒートシンクの平坦面に面接触させることができる。これにより導電部材の放熱性をより向上させることができる。

また、前記バスバーは、前記第1の頭部と接触する第1面と、前記第1面とは反対側の第2面と、を有し、前記第1面に形成された凸部と前記第2面のうち前記凸部に対応する位置に形成された凹部とによって前記バスバーには段部が形成されており、前記第1の頭部が前記凹部に収容されていてもよい。 上記の導電部材によると、金属部材の第1の頭部の先端面とバスバーの第1面とをほぼ面一にすることが可能になるので、第1の頭部の先端面とバスバーの第1面とを伴にヒートシンクの平坦面に面接触させることができる。このようにすると軸部の先端面をヒートシンクに面接触させる場合に比べて金属部材とヒートシンクとの接触面積を大きくすることができるので、導電部材の放熱性をより向上させることができる。

また、本明細書で開示する回路構成体は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の導電部材と、前記第1の頭部が収容される開口を有する回路基板と、を備え、前記第1の頭部が前記開口に収容された状態で前記バスバーが前記回路基板に重ねられて接着されている。 上記の回路構成体によると、簡素な構成で回路構成体の放熱性をより向上させることができる。

また、本明細書で開示する回路構成体は、請求項5に記載の導電部材と、前記凸部が収容される開口を有する回路基板と、を備え、前記凸部が前記開口に収容された状態で前記バスバーが前記回路基板に重ねられて接着されている。 上記の回路構成体によると、簡素な構成で回路構成体の放熱性をより向上させることができる。

また、前記金属部材に電子部品の端子が接続されていてもよい。 上記の回路構成体によると、電子部品の熱を、金属部材を用いて放熱させることができる。

また、本明細書で開示する導電部材の製造方法は、貫通孔を有するバスバーと、軸部の一方の端部に前記貫通孔の孔径よりも大きな外径を有する第1の頭部が形成された金属製のリベットと、を備えた導電部材の製造方法であって、前記軸部を前記貫通孔に挿入する挿入工程と、前記軸部の他方の端部をかしめて前記バスバーに固定する固定工程と、を含む。 上記の製造方法によると、簡素な構成で導電部材の放熱性をより向上させつつ金属部材をバスバーに固定することができる。

また、本明細書で開示する導電部材の製造方法は、貫通孔を有するバスバーと、軸部の一方の端部に前記貫通孔の孔径よりも大きな外径を有する第1の頭部が形成された金属製のリベットと、を備えた導電部材の製造方法であって、前記軸部を前記貫通孔に圧入する圧入工程を含む。 上記の製造方法によると、簡素な構成で導電部材の放熱性をより向上させつつ金属部材をバスバーに固定することができる。

本明細書で開示する技術によれば、簡素な構成で導電部材の放熱性をより向上させることができる。

実施形態1に係る回路構成体の一部の上面図

図1に示すA−A線の断面図

回路基板の一部の上面図

バスバーの一部の上面図

金属部材を下から見た正面図

電子部品及び金属部材の斜視図

実施形態2に係る回路構成体の一部の上面図

図7に示すB−B線の断面図

金属部材の斜視図

<実施形態1> 実施形態1を図1ないし図6によって説明する。以降の説明において、Z方向を上方とし、Y方向を前方とし、X方向を右方とする。

(1)回路構成体 図1及び図2に示すように、回路構成体1は回路基板10(図1、図2)、回路基板10に重ねられた複数(本実施形態では2つ)の導電部材2A,2B(図2)、回路基板10の上面に実装されている電子部品15(図1、図2)、絶縁放熱シート(図示せず)、ヒートシンク16(図2)などを備えている。

回路基板10は板状のプリント回路基板であり、絶縁性材料からなる絶縁板の上面に銅箔等の導電性材料からなる導電路(図示せず)がプリント配線されている。図3に示すように、回路基板10には後述する金属部材13,14の第1の頭部13A,14A(図2)が収容される開口17が形成されている。開口17は長方形状の開口17Aと長方形状の開口17Bとを結合した形状に形成されている。開口17Aと開口17Bとは金属部材13,14の第1の頭部13A,14Aの大きさに応じて異なる大きさとなっている。

図2に示すように、導電部材2Aはバスバー11と金属部材13とを備えている。また、導電部材2Bはバスバー12と金属部材14とを備えている。バスバー11,12は銅合金製であり、金属部材13,14は純度99.9%以上の純銅製である。本実施形態では、バスバー11,12の上面が第1面とされ、下面が第2面とされる。 図4に示すように、2枚のバスバー11,12はそれぞれ回路基板10の異なる領域に互いに隙間を空けて配されている。バスバー11,12は銅合金製の板材をプレス機により所定の形状に打ち抜いて形成されたものであり、それぞれ円形の貫通孔11A,12Aが形成されている。また、図2に示すように、各バスバー11,12の回路基板10とは逆側を向く面(第2面)には貫通孔11A,12Aを囲むように環状の座繰り孔11B,12Bが形成されている。

なお、バスバー11,12には、例えば、外部の車載電装品や車両のモータ等の負荷を駆動させるための比較的大きな電流が通電し、回路基板10には制御回路を動かすための比較的小さな制御電流が通電する。

次に、金属部材13,14について説明する。金属部材13,14の構成は実質的に同一であるのでここでは金属部材13を例に説明する。 図2及び図5に示すように、金属部材13はバスバー11の上側を向く板面に面接触する接触面13D(図2、図5)を有する略正方形状の第1の頭部13Aと、第1の頭部13Aの接触面13Dから略垂直に延びている円柱状の軸部13B(図2)と、軸部13Bの先端部に設けられている円板状の第2の頭部13C(図2、図5)とを有している。換言すると、軸部13Bの一方の端部には第1の頭部13Aが形成されており、軸部13Bの他方の端部には第2の頭部13Cが形成されている。

図2に示すように、軸部13Bの外径はバスバー11の貫通孔11Aの孔径よりわずかに小さくなっている。一方、第1の頭部13Aの外径及び第2の頭部13Cの外径は貫通孔11Aの孔径より大きくなっている。また、金属部材13の第2の頭部13Cの厚さ(上下方向の幅)はバスバー11の座繰り孔11Bの深さ(上下方向の幅)と略一致している。

詳しくは後述するが、バスバー11に取り付けられる前の金属部材13には第2の頭部13Cが形成されておらず、第2の頭部13Cが形成されていない軸部13Bが貫通孔11Aに挿入されてかしめられることによって第2の頭部13Cが形成されている。バスバー11に取り付けられる前の金属部材13、すなわち軸部13Bに第2の頭部13Cが形成されていない金属部材13はリベットの一例である。

電子部品15は、例えばFET(Field Effect Transistor)等の半導体スイッチング素子からなり、通電電流に応じて発熱する発熱部品である。図6に示すように、電子部品15は箱型のパッケージを有する本体15Aと複数の端子15Bとを備えている。また、本体15Aの下面には図示しない台座状の端子が設けられている。 複数の端子15Bは、バスバー12に固定された金属部材14に接続される端子19と、回路基板10にプリント配線された図示しない導電路に接続される端子20とからなっている。各端子19,20及び図示しない台座状の端子は、半田付け等の公知の手法により、金属部材13,14の上面や回路基板10の図示しない導電路に接続されている。

図2に示すヒートシンク16はバスバー11,12及び金属部材13,14の熱を吸収して放熱する金属製の部品である。ヒートシンク16は上面が平坦面とされており、図示しない絶縁放熱シートを介してバスバー11,12及び金属部材13,14に間接的に面接触している。

(2)製造工程 次に、回路構成体1の製造工程の一例について説明する。先ず、金属板材にプレス加工等が施されてバスバー11,12が形成される。本実施形態ではこのプレス加工において貫通孔11A,12A、及び、座繰り孔11B,12Bが同時に形成されるものとする。

次に、バスバー11,12の各貫通孔11A,12A内に、第2の頭部13C,14Cが形成されていない金属部材13,14(すなわちリベット)の軸部13B,14Bが挿入され、軸部13B,14Bがかしめられることによって第2の頭部13C,14Cが形成される。これにより金属部材13,14がバスバー11,12に固定される。このとき、金属部材13,14の第2の頭部13C,14Cの下面(第2の頭部の先端面)とバスバー11,12の下面(第2面)とがほぼ面一となる。

そして、回路基板10又はバスバー11,12に接着剤が塗布され、金属部材13,14の第1の頭部13A,14Aが回路基板10の開口17に収容された状態で回路基板10とバスバー11,12とが重ね合わされて接着される。このとき、金属部材13,14の上面と回路基板10の上面とがほぼ面一となる。

次に、回路基板10の上面に電子部品15等を搭載して例えばリフロー半田付けによって電子部品15の複数の端子15Bや電子部品15の図示しない台座状の端子を金属部材13,14や回路基板10の図示しない導電路に接続することで回路構成体1が形成される。 なお、例えば、金属部材13の軸部13Bを貫通孔11Aと同じ大きさとするとともに、回路基板10の導電路(図示せず)を貫通孔11A内に導出(露出)させ、軸部13Bを貫通孔11Aに圧入することで金属部材13と導電路とを接続するようにしてもよい。

(3)実施形態の効果 以上説明した導電部材2A,2Bによると、金属部材13,14が第1の頭部13A,14Aを有しているので、従来のように第1の頭部13A,14Aを有していない場合に比べて金属部材13,14の熱容量を大きくすることができる。これにより、簡素な構成で導電部材2A,2Bの放熱性をより向上させることができる。

更に、導電部材2A,2Bによると、バスバー11,12は銅合金であり、金属部材13,14は純銅である。例えばバスバー11,12を純銅によって形成することによって熱伝導率及び導電率を向上させることも可能であるが、純銅にすると銅合金に比べてリーク特性が悪化してしまうことが懸念される。導電部材2A,2Bによると、バスバー11,12を銅合金によって形成する一方、金属部材13,14を純銅によって形成するので、リーク特性の悪化を抑制しつつ熱伝導率及び導電率を向上させることができる。

更に、導電部材2A,2Bによると、軸部13B,14Bは第1の頭部13A,14Aとは反対側(他方の端部)に貫通孔11A,12Aの孔径より大きい外径を有する第2の頭部13C,14Cが設けられているので、金属部材13,14をそれぞれバスバー11,12に強固に固定することができる。

更に、導電部材2A,2Bによると、バスバー11,12は第1の頭部13A,14Aが面接触する面とは逆側の面(第2面)に貫通孔11A,12Aを囲む座繰り孔11B,12Bが設けられており、金属部材13,14の第2の頭部13C,14Cが座繰り孔11B,12Bに収容されている。そして、第2の頭部13C,14Cの下面とバスバー11,12の下面(第2面)とがほぼ面一とされている。このため、第2の頭部13C,14Cの下面とバスバー11,12の下面(第2面)とを伴にヒートシンク16の平坦面に面接触させることができる。これにより導電部材2A,2Bの放熱性をより向上させることができる。

また、実施形態1に係る回路構成体1によると、簡素な構成で回路構成体1の放熱性をより向上させることができる。

更に、回路構成体1によると、金属部材13,14に電子部品15が接続されているので、電子部品15の熱を、金属部材13,14を用いて放熱させることができる。

また、実施形態1に係る導電部材2A,2Bの製造方法によると、簡素な構成で導電部材2A,2Bの放熱性をより向上させつつ、金属部材13,14をバスバー11,12に固定することができる。

<実施形態2> 次に、実施形態2を図7ないし図9によって説明する。図7及び図8に示すように、実施形態2に係る回路構成体201は回路基板210(図7、図8)、導電部材202A(図8)、バスバー212(図8)、及び、電子部品15(図7、図8)を備えている。 図7に示すように、回路基板210には開口217が形成されている。開口217は円の右側が切り欠かれた形状の開口217Aの右側に長方形状の開口217Bを結合した形状に形成されている。

図8に示すように、導電部材202Aはバスバー211及び金属部材213を備えている。本実施形態においては、バスバー211の下面が第1面とされ、上面が第2面とされる。バスバー211の右側の端部には上面(第2面)に形成されている凸部211Dと下面(第1面)に形成されている凹部211Eとによって内側に空間を有する段部211Cが形成されている。具体的には、段部211Cはバスバー211の右側の端部をプレスすることによって形成されたものであり、図7に示すように上から見ると円の右側が切り欠かれた形状に形成されている。そして、段部211Cには金属部材213の軸部213Bが圧入される円形の貫通孔211Aが形成されている。

図9に示すように、実施形態2に係る金属部材213の第1の頭部213Aは円板状であり、上側を向く面213Cがバスバー211の板面に面接触する接触面である。そして、接触面213Cから円柱状の軸部213Bが上に向かって延びている。なお、実施形態2に係る金属部材213は実施形態1に係る第2の頭部13Cに相当する部分を有していない。

図8に示すように、金属部材213は軸部213Bがバスバー211の貫通孔211Aに下から圧入されることによってバスバー211に固定されている。軸部213Bが貫通孔211Aに圧入された状態のとき、第1の頭部213Aは凹部211E(言い換えると段部211Cの内側の空間)に収容された状態となり、第1の頭部213Aの下面とバスバー211の下面とがほぼ面一となる。

バスバー212は実施形態1のバスバー12に相当するものであるが、バスバー212には金属部材は取り付けられておらず、左側の端部がプレス加工などによって上側に曲げられている。

バスバー211は、凸部211Dが回路基板210の開口217に収容された状態で回路基板210に重ねられている。バスバー211が回路基板210に重ねられている状態のとき、金属部材213の上面、凸部211Dの上面、バスバー212の左側の端部の上面、及び、回路基板210の上面はほぼ面一となる。そして、バスバー211に圧入された軸部213Bの上面と凸部211Dの上面とに電子部品15の図示しない台座状の端子が接続されている。

以上説明した実施形態2に係る導電部材202Aによると、金属部材213の第1の頭部213Aの下面(第1の頭部213Aの先端面)とバスバー211の下面(第1面)とをほぼ面一にすることが可能になるので、第1の頭部213Aの下面とバスバー211の下面(第1面)とを伴にヒートシンク16の平坦面に面接触させることができる。このようにすると軸部213Bの先端面をヒートシンク16に面接触させる場合に比べて金属部材213とヒートシンク16との接触面積を大きくすることができるので、導電部材202Aの放熱性をより向上させることができる。

また、実施形態2に係る回路構成体201によると、簡素な構成で回路構成体201の放熱性をより向上させることができる。

また、実施形態2に係る導電部材202Aの製造方法によると、簡素な構成で導電部材202Aの放熱性をより向上させつつ金属部材213をバスバー211に固定することができる。

<他の実施形態> 本明細書によって開示される技術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明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。

(1)上記実施形態ではバスバーが銅合金であり、金属部材が純銅である場合を例に説明したが、バスバーが純銅であり、金属部材が銅合金であってもよい。あるいは、バスバー及び金属部材がどちらも純銅であってもよいし、バスバー及び金属部材がどちらも銅合金であってもよい。その場合であっても、第1の頭部が設けられていることによって熱容量が大きくなるので、従来に比べて放熱性が向上する。 なお、バスバーが純銅の場合、バスバーの厚さを薄くし、リベットで部分的に厚くする使い方も可能である。

(2)上記実施形態ではバスバー及び金属部材が銅合金や純銅である場合を例に説明したが、これらは銅以外の金属であってもよい。

(3)上記実施形態1では金属部材をバスバーにかしめる場合を例に説明した。また、上記実施形態2では金属部材をバスバーに圧入する場合を例に説明した。これに対し、金属部材の軸部をバスバーの貫通孔に挿入し、その状態で軸部とバスバーとを半田によって固定してもよい。

(4)上記実施形態では電子部品としてFETを例に説明したが、電子部品はFETに限定されるものではない。

1,201:回路構成体 2A,2B,202A:導電部材 10,210:回路基板 11,12,211:バスバー 11A,12A,211A:貫通孔 11B,12B:座繰り孔 13,14,213:金属部材 13A,14A,213A:第1の頭部 13B,14B,213B:軸部 13C,14C:第2の頭部 13D,14D,213C:接触面 15:電子部品 17,217:開口 211C:段部 211D:凸部 211E:凹部