JP4234245B2

JP4234245B2 - 電気接続箱

Info

Publication number: JP4234245B2
Application number: JP00105999A
Authority: JP
Inventors: 光男田中
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-01-06
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: JP2000198395A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車などに搭載される電気接続箱に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、自動車においては、快適性に対するニーズが高まり、例えば、オーディオ、ナビゲーションシステム、テレビ、電動アンテナ、エアコン、リアウィンドウヒータ、シートヒータ、パワーシート、サスペンションの硬さ制御などの様々な電装品が搭載されている。そして、このような、自動車に搭載される電装品の数及び種類は増加する傾向にある。
【０００３】
かかる電装品には、電気接続箱を経由してバッテリ電源より電力が供給される。そして、この電気接続箱内には、ワイヤハーネスとボディーとの短絡時やモータなどの負荷が故障した時などに大電流が流れるのを防止するヒューズや、電装品の操作スイッチ等と連動して電装品への電力供給を制御するリレー等の電気部品などが搭載されている。
【０００４】
電気接続箱としては、例えば、特開昭５９−２８８１８号公報に示されるように、プラスチック等の樹脂よりなる絶縁板の間にバスバーを配置して回路部を形成したものが知られている。このバスバーは、銅、銅合金あるいは黄銅の板材を打抜き加工や折曲げ加工することにより所望の回路パターンに成形したものであり、所望の回路パターンに加工された複数のバスバーは、当該回路パターンと適合するプラスチック製絶縁板の間に配置され、絶縁状態が保たれている。そして、前記絶縁板の所定位置から延出するバスバーの端子片にコネクタを介してヒューズやリレーなどが取り付けられるようになっている。
【０００５】
バスバーを用いる電気接続箱においては、自動車に搭載される電装品の増加に伴う回路の増加に対応するため、バスバーを複数積層することが行われている。
このように、バスバーを複数積層すると、バスバーの打抜き加工用や折り曲げ加工用の金型や絶縁板の成形用金型が各層毎に必要となり、金型の製作費が嵩んでしまう。しかも、電気接続箱全体として、構成部品の数が多くなるので、電気接続箱を小型化することが困難になる。又、仕様を変更したくても、バスバーやプラスチック製絶縁板の金型の設計変更に長時間を要するので、現実的には、仕様の変更をあきらめざるを得ない状況にある。
【０００６】
そこで、電子ユニットに一般的に使用されているガラスエポキシ樹脂を主材料とするプリント回路基板によってバスバーの回路を置き換えた電子接続箱が、例えば、特開平９−１８０８３１号公報に提案されている。このようなプリント回路基板を製作するに当たって、金型を必要とせず、回路パターンの変更も比較的簡単に行うことができる。
【０００７】
バスバーの回路をプリント回路基板に置き換えた場合、バッテリやオルタネータと電気的に接続する大電流用回路や中電流回路を回路基板上に形成するために、例えば、７０μ以上の比較的厚みのある銅箔の回路パターンを回路基板上に形成する必要がある。一方、このような回路パターンを有するプリント回路基板を備えた電気接続箱を車両のエンジンルーム内に搭載したとき、エンジンルーム内の熱影響により、プリント回路基板を構成するガラスエポキシ樹脂と回路パターンを構成する銅箔との間に熱膨張の差が生じ、その結果、回路パターンに熱応力が発生して銅箔がガラスエポキシ樹脂から剥離したり、半田付け部分において半田クラックを発生することがある。
【０００８】
このような不具合を防止するために、金属板からなる芯材をガラスエポキシ樹脂でサンドイッチ状に挟み込み、プリント回路基板自体の熱膨張を芯材で抑え、銅箔がガラスエポキシ樹脂から剥離するのを防止する構成をとることも考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバスバーの代わりにプリント回路基板を用いた場合、電気接続箱内の大電流用回路や中電流回路において発生した熱を従来のようにバスバーを介して放熱することができない。又、上述したように芯材として金属板を備えたプリント回路基板の場合、各発熱電気部品の発生した熱は、絶縁層であるガラスエポキシ樹脂を介して芯材に集熱され、芯材において均熱化されるが、芯材から外部に放熱されずに芯材に蓄熱されてしまう。
【００１０】
更に、図４に示すように、各発熱電気部品１に夫々、放熱フィン１ｆを取り付ける方法も考えられるが、放熱フィン１ｆのみでは、基板全体の熱を引くことができない。又、プリント回路基板には発熱電気部品１が多数実装されるので、発熱電気部品１が多くなると、それに応じて放熱フィン１ｆの数も増加してしまい、部品点数や組立工数の増加につながり、コスト的に問題が生じる。又、電気接続箱自体の小型化を図ることができない。更には、放熱フィン１ｆによって放熱された熱量は依然として電気接続箱内部に存在し、電気接続箱外部に効率良く熱伝達することができない。
【００１１】
又、図５に示すように、プリント回路基板の表面、即ち、ガラスエポキシ樹脂で構成される部分にブラケット２ｂ等を介してヒートパイプ２を装着し、この付近の電気部品（図示せず）の発熱を電気接続箱外部に放熱することも考えられるが、この構成では、依然として電気部品からその付近のガラスエポキシ樹脂に伝達された局所的な熱量しか熱伝達することができず、集熱効率が不十分である。
【００１２】
本発明の目的は、プリント回路基板に実装された電気部品の発熱を電気接続箱外部に効率的に放熱できる電気接続箱を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る電気接続箱は、金属のコア部と前記コア部をサンドイッチ状に挟み込む絶縁部とを備えた回路基板を筐体内に収容した電気接続箱であって、前記回路基板の前記絶縁部が、回路基板端より内側に向って一部除去されて露出させた前記コア部に、前記絶縁部と前記露出させたコア部との段差に合わせてクランク状に曲げられたヒートパイプの吸熱部を直接密着させたことを特徴としている。
【００１４】
回路基板に実装されたヒューズホルダやリレー等の電気部品の発熱を、回路基板のコア部に集熱して均熱化し、露出したコア部からこの熱を放熱する。又、本発明に係る電気接続箱は、露出したコア部に前記絶縁部と前記露出させたコア部との段差に合わせてクランク状に曲げられたヒートパイプの吸熱部を直接密着させたことを特徴としている。回路基板に実装された様々な電気部品の発熱を回路基板のコア部で集熱して均熱化し、ヒートパイプを介して効率的に放熱する。
【００１５】
又、本発明の請求項２に記載の電気接続箱は、露出したコア部とヒートパイプとの密着を、露出したコア部とヒートパイプの双方に接触する熱伝導性の良い係止部材を用いて行うことを特徴としている。露出したコア部とヒートパイプとの密着部のみを介して熱伝達を行うのではなく、熱伝導性の良い係止部材を介しても熱伝達を行い、放熱を効率良く行う。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る電気接続箱１０について説明する。
本発明の一実施形態に係る電気接続箱１０は、図１に示すように、発熱電気部品やその他の電気部品を実装するプリント回路基板１１，１２と、プリント回路基板１１，１２に部分的に密着したヒートパイプ２１，２２と、プリント回路基板１１，１２に夫々取り付けられる基板ケース１３，１４と、プリント回路基板１１，１２及び基板ケース１３，１４とを収容し、且つヒートパイプ２１，２２の放熱部を外部に延在させて保持するロアケース１５と、ロアケース１５に嵌合されるアッパーケース１６と、アッパーケース１６の上部に被着されるアッパーカバー１７等とから構成されている。
【００１７】
プリント回路基板１１，１２は、図２に一方の回路基板１１を示すように、矩形状の回路基板１１の一側に複数のヒューズホルダ２３やリレー（ヒューズホルダのみ図示）等の発熱電気部品並びにその他の電気部品が実装されており、他側には、基板ケース１３との取り付け用ブラケット１１ｂが装着されている。又、ヒートパイプ２１の吸熱部２１ａが、プリント回路基板１１の周縁の一部に沿って取り付けられていると共に、ヒートパイプ２１の放熱部２１ｂには、細長い折曲した放熱板２１ｐが取り付けられている。尚、図１に示すヒートパイプ２２の放熱板２２ｐには、取り付け孔が穿設されると共に、放熱板を保持するロアケース１５のホルダ部１５ｈとアッパーケース１６のホルダ部１６ｈにも取り付け孔が穿設され、熱伝導性の良いボルトによって放熱板２１ｐ，２２ｐをホルダ部１５ｈ，１６ｈと共に車体パネル（図示せず）等に取り付けるようになっている。
【００１８】
尚、ここで使用されるヒートパイプ２１，２２とは、両端を密封した金属管の中に作動液を減圧下で封入したもので、内部の作動液が吸熱部側（プリント回路基板への取付側）で吸熱により気化し、気化した作動液が温度の低い放熱部側（放熱板取付側）に移動し、放熱部での放熱により液化した後、再び吸熱部側に戻る構成を有する公知のヒートパイプである。
【００１９】
プリント回路基板１１は、図３に一部を詳細に示すように、金属板からなるコア部１１ｃと、コア部１１ｃをサンドイッチ状に挟み込んだ、ガラスエポキシ樹脂の絶縁層１１ａ，１１ｂと、絶縁層１１ａ，１１ｂの表面に形成された導体パターン（図示せず）等から構成されている。コア部１１ｃは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の、熱伝導性に優れる金属材であればいかなるものであっても良い。
【００２０】
コア部１１ｃの表面に被覆された絶縁層１１ａ，１１ｂは、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグである。好ましくは、エポキシ樹脂にアルミナ粉等が混入されているのが良い。これによって、絶縁層１１ａの熱伝導率が向上し、電気部品の発熱をコア部１１ｃに効率的に伝達することができる。
絶縁層表面の導体パターンは、例えば、１８〜２１０μｍの銅箔であり、絶縁層１１ａの表面に所定の回路パターンを形成している。又、エポキシ系等の被覆材からなるレジスト層（図示せず）が、導電層の酸化防止とはんだ付き防止のために更に被覆形成されている。
【００２１】
プリント回路基板１１の一側（ヒートパイプ取り付け側）は所定の場所（図２では４ヶ所）で、図３に示すように、絶縁層１１ａの一部が除去されており、金属板からなるコア部１１ｃが露出している。そして、露出したコア部１１ｃにヒートパイプ２１の吸熱部２１ａが直接密着するように、ヒートパイプ２１がプリント回路基板１１の周縁の一部に沿って取り付けられている。より詳細には、図３に示すように、断面Ｕ字型を有した可撓性のクリップ（係止部材）３１が、図２に示す露出した夫々のコア部１１ｃにはめ込まれて、クリップ３１の挟持力によってヒートパイプ２１をプリント回路基板１１に密着させている。尚、このクリップ３１は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の、熱伝導性に優れる金属材料でできている。
【００２２】
次に、かかる構成に基づく作用について説明する。
プリント回路基板１１上の異なる位置に実装されたヒューズホルダ２３やリレー等の電気部品が発生した熱は、図３に示す夫々の電気部品が実装された近傍領域のエポキシ樹脂を介してコア部１１ｃに伝達される。コア部１１ｃは熱伝導性に優れた金属板でできているので、伝達された熱はコア部１１ｃで均熱化し、絶縁層１１ａが除去された部分からヒートパイプ２１に熱伝達される。ヒートパイプ２１と密着した部分でかかる熱伝達が行われると同時に、コア部１１ｃから熱伝導性に優れたクリップ３１を介してヒートパイプ２１に熱伝達が行われるので、コア部１１ｃの熱をヒートパイプ２１の吸熱部２１ａに効率的に熱伝達することができる。ヒートパイプ２１の吸熱部２１ａに伝達された熱は、図１に示すヒートパイプ２１の放熱部２１ｂ、放熱板２１ｐを介して放熱板２１ｐが固定された車両のパネル（図示せず）に放熱される。
【００２３】
一方、プリント回路基板１２に関しても、上述のプリント回路基板１１と同様に絶縁層の一部が除去されて金属板からなるコア部（図示せず）が露出しており、この露出したコア部にクリップを介してヒートパイプ２２の吸熱部が密着されている。そして、上述の作用の説明と同様にプリント回路基板１２に実装された電気部品の発熱をヒートパイプ２２、放熱板２２ｐを介して電気接続箱１０の外部に放熱する。
【００２４】
このように、回路基板１１に実装されたヒューズホルダやリレー等の電気部品の発熱を、回路基板１１のコア部１１ｃに伝熱して均熱化し、露出したコア部１１ｃから直接に又は熱伝導性に優れたクリップ３１を介してヒートパイプ２１に伝達し、ヒートパイプ２１に取り付けた放熱板２１ｐから電気接続箱外部の車両パネル等に直接放熱することができるので、従来の電気接続箱のように、プリント回路基板の絶縁層からブラケットを介してヒートパイプに熱伝達するような集熱効率の悪い熱伝達を行わなくてすむ。又、個々の発熱電気部品に放熱フィンを備える必要がないので、部品点数の削減を図ることができ、組立工数の低減やコストダウンに貢献する。更には、プリント回路基板への電気部品の高密度実装が可能となるので、電気接続箱自体の小型化も図ることができる。
【００２５】
又、プリント回路基板が金属板で構成されたコア部を有しているので、熱影響によって導体パターンがプリント回路基板から剥離する不具合が生じにくく、電気接続箱を車両のエンジンルーム等の温度的に厳しい場所に搭載することができる。
尚、上述の実施形態と異なり、クリップをプリント回路基板にビス等で固定しても良い。又、発熱電気部品は、ヒューズホルダ、リレー等に限らず、コンデンサやトランス等の様々なものを含んで良いことは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電気接続箱は、金属のコア部とコア部をサンドイッチ状に挟み込む絶縁部とを備えた回路基板を筐体内に収容した電気接続箱であって、前記回路基板の前記絶縁部が、回路基板端より内側に向って一部除去されてコア部が露出していることを特徴としている。
【００２７】
回路基板に実装されたヒューズホルダやリレー等の電気部品の発熱を、回路基板のコア部に集熱して均熱化し、露出したコア部からこの熱を放熱することができる。従って、従来の電気接続箱のように、個々の発熱電気部品に放熱フィンを備える必要がなく、電気部品の高密度実装が可能となり、回路パターン幅の低減も図ることができる。
【００２８】
又、本発明に係る電気接続箱は、露出したコア部にヒートパイプの吸熱部を直接密着させたことを特徴としている。回路基板に実装された様々な電気部品の発熱を回路基板のコア部で集熱して均熱化し、ヒートパイプを介して効率的に放熱する。従って、電気接続箱の小型化が可能となると共に、耐久性を向上させることができる。
【００２９】
又、本発明の請求項２に記載の電気接続箱は、露出したコア部とヒートパイプとの密着を、露出したコア部とヒートパイプの双方に接触する熱伝導性の良い係止部材を用いて行うことを特徴としている。露出したコア部とヒートパイプとの密着部のみを介して熱伝達を行うのではなく、熱伝導性の良い係止部材を介しても熱伝達を行い、放熱を効率良く行う。従って、電気接続箱の製品品質をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気接続箱１０を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図１のプリント回路基板１１を拡大して示す斜視図である。
【図３】図２のプリント回路基板１１とヒートパイプ２１との密着部を部分的に示す詳細斜視図である。
【図４】放熱フィン１ｆを備えた従来の発熱電気部品１を示す斜視図である。
【図５】ブラケット２ｂを介してプリント回路基板に取り付けられたヒートパイプ２を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０電気接続箱
１１プリント回路基板
１１ａ，１１ｂ絶縁層
１１ｃコア部
１２プリント回路基板
２１ヒートパイプ
２１ｂ放熱部
２１ｐ放熱板
２３ヒューズホルダ
３１クリップ

Claims

金属のコア部と前記コア部をサンドイッチ状に挟み込む絶縁部とを備えた回路基板を筐体内に収容した電気接続箱であって、
前記回路基板の前記絶縁部が、回路基板端より内側に向って一部除去されて露出させた前記コア部に、前記絶縁部と前記露出させたコア部との段差に合わせてクランク状に曲げられたヒートパイプの吸熱部を直接密着させたことを特徴とする、電気接続箱。
前記露出したコア部と前記ヒートパイプとの密着を、前記露出したコア部と前記ヒートパイプの双方に接触する熱伝導性の良い係止部材を用いて行うことを特徴とする、請求項１に記載の電気接続箱。