电路板模块和电子装置的制作方法

本申请基于且要求2017年4月25日提交的日本第2017-085807号专利申请的优先权权益，此处以引证的方式将该申请的整个内容并入本文。

本发明的一个或更多个实施方式涉及电路板模块和电子装置的散热结构(heatradiationstructure)，该电路板模块包括上面安装电子部件的电路板。

背景技术

在电路板模块和电子装置中，安装在电路板上的电子部件包括：表面安装型电子部件，和插入安装型电子部件。表面安装型电子部件通过将从部件体向侧面突出的端子软焊到在电路板的正面上设置的铜箔，来安装在板上。插入安装型电子部件通过将从部件体抽出的引线端子插入到在电路板上设置的穿透孔中并软焊引线端子，来安装在板上。

安装在电路板上的电子部件在电流流过它时发热。特别地，在大电流流动的电子部件中生成大量热量。在电子部件或电路板的温度由于由电子部件发出的热量而过度上升时，担心在电路板上形成的电子部件或电路发生故障。因此，已经提出用于散发在电路板上安装的电子部件中生成的热量的各种结构。

例如，在jp-a-2016-127256、jp-a-2016-195192、jp-a-2014-063875、jp-a-h06-244303中，表面安装型电子部件安装在电路板的正面上，并且金属传热体埋设在电路板中，而在电路板的板厚方向上与电子部件重叠。然后，在电子部件中生成的热量由传热体传递到电路板的背面侧，并且热量散发到外部。特别地，在jp-a-2016-127256、jp-a-2016-195192、jp-a-2014-063875中，散热体设置在电路板的背面侧，在电子部件中生成的热量由传热体传递到散热体，并且热量从散热体散发到外部。

在jp-a-2010-141279中，穿透孔(penetratinghole)形成在电路板中，并且表面安装型电子部件安装在电路板的正面上，而覆盖该穿透孔。另外，凸出部形成在设置在电路板的背面侧的散热体的上表面上，并且传热体设置在凸出部上。散热体的凸出部和传热体从电路板的背面侧插入到穿透孔中，使得传热体热连接到电子部件。然后，在电子部件中生成的热量由传热体传递到散热体，并且热量从散热体散发到外部。

进一步地，在jp-a-2010-141279的图4中，多个通孔形成在电路板中，并且多个穿透导体通过在多个通孔中嵌入焊料而设置在电路板中。表面安装型电子部件安装在电路板的表面上，而热连接到多个穿透导体。然后，在电子部件中生成的热量由穿透导体传递到设置在电路板下方的散热体，并且热量从散热体散发到外部。

在jp-a-2015-104182中，在电路板的背面上安装的表面安装型电子部件的主体部嵌合到在电路板的背面侧设置的热沉(heatsink)的凹进部中，以热连接到凹进部的底面，并且在电子部件中生成的热量从热沉散发到外部。

在jp-a-2013-201233、jp-a-2014-027805、jp-a-2015-053385中，为了使得在电子部件(诸如fet)中生成的热量容易散发，电子部件安装在电路板的端部上。在jp-a-2013-201233、jp-a-2014-027805、jp-a-2015-053385、jp-a-2005-184883、jp-a-2008-199721中，诸如变压器、扼流线圈以及电感器这样的电子部件被安装为穿透在电路板中形成的矩形孔，并且电子部件的上表面或下表面与金属框或散热板热接触，使得在电子部件中生成的热量从金属框或散热板散发到外部。此外，在jp-a-2015-053385中，制冷剂流动路径设置在金属框的下表面上，以提高散热性能。

在jp-a-2007-312502中，诸如变压器或电抗器这样的电子部件安装在电路板的上表面上，电子部件的芯嵌合到在电路板的上表面侧设置的热沉，以热连接到电路板，并且在电子部件中生成的热量从热沉散发到外部。

在jp-a-2005-184883、jp-a-2008-199721、jp-a-2007-312502中，在插入安装型电子部件中设置的引线端子的一个端部，在穿透状态下安装在电路板上，并且引线端子的另一个端部和电子部件的主体部热连接到散热板或热沉，并且在电子部件中生成的热量从散热板或热沉散发到外部。

在jp-a-2015-106956中，电子部件安设在盒的内底面上，散热翅片一体地设置在盒的下部中，并且在电子部件中生成的热量从散热翅片散发到外部。另外，吹风机安设在盒的侧部处，并且冷却空气由吹风机吹到散热翅片，以提高散热性能。

在jp-a-2014-045529中，用于自然空气冷却的开口设置在容纳电路板的箱的侧面上，并且用于强制空气冷却的冷却片和冷却扇设置在箱的下部中，使得散发在安装在电路板上的电子部件中生成的热量。

技术实现要素：

在表面安装型电子部件和插入安装型电子部件分别安装在电路板的正面和背面的情况下，当散热构件为了散发在两个电子部件中生成的热量而设置在电路板的正面侧和背面侧这两者上时，包括电路板的电路板模块和电子装置在电路板的板厚方向上变大。

在表面安装型电子部件和插入安装型电子部件分别安装在电路板的正面和背面的情况下，本发明的一个或更多个实施方式高效地散发在电子部件中生成的热量的同时实施电路板模块和电子装置的小型化。

根据本发明的一个方面，提供了一种电路板模块，该电路板模块包括：表面安装型的第一电子部件；插入安装型的第二电子部件，该第二电子部件具有引线端子；电路板，该电路板具有穿透孔，引线端子插入到该穿透孔中，并且第一电子部件和第二电子部件安装在电路板上；以及传热体，该传热体设置在电路板中。第一电子部件安装在电路板的正面上，而在电路板的板厚方向上与传热体重叠。传热体被设置为向电路板的背面侧传递在第一电子部件中生成的热量。第二电子部件通过将引线端子从电路板的背面侧插入到穿透孔中，而安装在电路板的背面上。第二电子部件和传热体热连接到散热体，该散热体设置在电路板的背面侧。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电子装置，该电子装置包括电路板模块和散热体。

根据本发明的一个或更多个实施方式，在电路板的正面上安装的表面安装型的第一电子部件中生成的热量经由在电路板中设置的传热体而传递到在电路板的背面侧设置的散热体，并且该热量从散热体散发到外部。在电路板的背面侧安装的插入安装型的第二电子部件中生成的热量传递到散热体，并且该热量从散热体散发到外部。即，在第一电子部件和第二电子部件中的每一个中生成的热量可以在电路板的背面侧被控制，并由散热体高效地散发。散热构件未设置在电路板的正面侧，由此，与散热构件设置在电路板的正面侧和背面侧这两者上的情况相比，可以在电路板的板厚方向上使电路板模块和电子装置小型化。

在本发明的方面中，传热体可以包括埋设在电路板中的金属芯，并且可以在电路板模块中的电路板的正面侧热连接到第一电子部件。

在本发明的方面中，在电路板模块中，穿透孔可以具有通孔，该通孔设置在电路板的远离传热体的位置处，并且第二电子部件的引线端子可以在被插入到通孔中的状态下电连接到电路板。

在本发明的另一个方面中，在电子装置中，散热体可以包括：凸出热连接部，该凸出热连接部朝向电路板凸出，并热连接到传热体；和凹进热连接部，该凹进热连接部远离电路板凹进，第二电子部件的主体部嵌合到凹进热连接部中，并且凹进热连接部热连接到主体部。

此外，在本发明的另一个方面中，在电子装置中，还可以包括：箱，该箱容纳电路板、第一电子部件、第二电子部件以及传热体；和冷却器，该冷却器安设在箱上并冷却散热体，并且散热体可以包括热沉，该热沉包括散热翅片，并且该散热体可以设置在箱上，以被便布置在电路板的背面侧。

根据本发明的一个或更多个实施方式，可以在表面安装型电子部件和插入安装型电子部件分别安装在电路板的正面和背面的情况下高效地散发在电子部件中生成的热量的同时，实施电路板模块和电子装置的小型化。

附图说明

图1是从上方观看时根据本发明的实施方式的电子装置的分解立体图；

图2是在从下方观看时的、图1的电子装置的分解立体图；

图3是图1的电子装置的平面图；

图4是沿着图3的线a-a截取的剖面图；

图5是根据另一个实施方式的电子装置的主要部分的剖面图；以及

图6是根据另一个实施方式的电子装置的剖面图。

具体实施方式

在本发明的实施方式中，为了提供本发明的彻底理解，阐述了大量具体细节。然而，将对本领域普通技术人员明显的是，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，未详细描述公知特征，以避免使本发明模糊。

下文中，将参照附图描述本发明的一个或更多个实施方式。在各附图中，相同的附图标记被给予相同的部分或对应的部分。

首先，将参照图1至图4来描述根据本实施方式的电子装置100的结构。

图1是在从上方观看时的电子装置100的分解立体图。图2是在从下方观看时的电子装置100的分解立体图。图3是电子装置100的平面图。图4是沿着图3的线a-a截取的剖面图。

电子装置100例如是安装在电动车辆或混合动力车上的dc-dc转换器。电子装置100包括电路板模块1、箱8a、热沉8b以及冷却扇9。

电路板模块1包括电路板2、表面安装型电子部件31至37、金属芯41至47、以及插入安装型电子部件5。在以下描述中，表面安装型电子部件被称为“表面安装部件”，并且插入安装型电子部件被称为“插入安装部件”。表面安装部件31至37与本发明的一个或更多个实施方式的“第一电子部件”对应，并且插入安装部件5与本发明的一个或更多个实施方式的“第二电子部件”对应。

电路板2用印刷电路板来构造，在该印刷电路板上，电路分别形成在图1所例示的正面2a和图2所例示的背面2b上。在图1和图2中被一点划线围绕的区域c1和c2是：用于形成电路板2的正面2a和背面2b上的电路的区域。省略电路的细节的例示。

如图1和图3例示，表面安装部件31至37安装在电路板2的正面2a上。表面安装部件31至37用场效应晶体管(fet)等来构造，fet等在电流流过它时生成热量。

金属芯41埋设在电路板2中，而在电路板2的板厚方向(在图4中为垂直方向)上与一对两个表面安装部件31的体部(包装部)3a重叠。金属芯42被埋设为，在电路板2的板厚方向上与一对两个表面安装部件32的主体部3a重叠。金属芯47被埋设为，在电路板2的板厚方向上与一对两个表面安装部件37的主体部3a重叠。此外，金属芯43、44、45以及46被埋设为，在电路板2的板厚方向上与表面安装部件33、34、35以及36的主体部3a中的每一个重叠。

金属芯41至47中的每一个包括金属板，诸如具有导热性的铜。如图1和图2例示，金属芯41至47中的每一个在从电路板2的板厚方向观看时具有矩形形状，并且被形成为小于电路板2。

如图4例示，金属芯41至43具有与电路板2相同的厚度。虽然省略例示，但金属芯44至47也具有与电路板2相同的厚度。如图1和图2例示，金属芯41至47中的每一个的上表面和下表面暴露在电路板2的正面2a和背面2b上。向金属芯41至47中的每一个的上表面和下表面施加诸如镀铜这样的腐蚀处理。

在电路板2的正面2a侧，表面安装部件31至37中的每一个的主体部3a和位于其直接下方的金属芯41至47中的每一个被热连接。表面安装部件31至37中的每一个的端子3b与金属芯41至47中的每一个分离，并且由焊料等电连接到在电路板2的正面2a上形成的布线图案(未例示)。即，表面安装部件31至37与金属芯41至47热连接，但未电连接到彼此。

金属芯41至47中的每一个将在热连接到金属芯的表面安装部件31至37中的每一个的主体部3a中生成的热量传递到电路板2的背面2b侧。为了提高金属芯的导热性，可以在金属芯41至47中的每一个与表面安装部件31至37中的每一个的主体部3a之间，插设绝缘热油脂、导热薄片等。金属芯41至47是本发明的一个或更多个实施方式的“传热体”的示例。

如图4等例示，插入安装部件5的主体部5a布置在电路板2的背面2b上。插入安装部件5用变压器、扼流线圈等来构造，变压器、扼流线圈等在电流流过它时生成热量。

插入安装部件5的引线端子5b从背面2b侧被插入到在电路板2中形成的通孔2h中，并且由焊料电连接到通孔2h的内周面。即，插入安装部件5安装在电路板2的通孔2h附近。通孔2h是本发明的一个或更多个实施方式中的“穿透孔”的示例。

如图1、图3以及图4例示，通孔2h形成在电路板2的远离金属芯41至47中的每一个的位置处。插入安装部件5的引线端子5b的尖端从电路板2的正面2a突出穿过通孔2h，但与金属芯41至47中的每一个和表面安装部件31至37中的每一个分离。插入安装部件5的主体部5a也与金属芯41至47中的每一个分离。即，插入安装部件5不电连接到金属芯41至47中的每一个和表面安装部件31至37中的每一个。

电路板2设置有除了以上所描述的表面安装部件、插入安装部件、金属芯、通孔等之外的表面安装部件、插入安装部件、金属芯、通孔等，但省略其例示。

箱8a和热沉8b由诸如具有散热特性的铝这样的金属或具有散热特性的合成树脂一体形成。在箱8a中，如图1等例示，形成向上开口的盒状容纳部8h。如图3和图4例示，容纳部8h容纳电路板2、表面安装部件31至37、金属芯41至47、以及插入安装部件5。电路板2在容纳部8h中由螺丝等固定到箱8a。容纳部8h的上部被盖(未例示)封闭。该盖的盖子由螺丝等固定到箱8a。

如图4例示，热沉8b设置在容纳部8h下方。热沉8b与箱8a一体设置，而布置在电路板2的背面2b侧。热沉8b构造箱8a的底部。如图2和图4例示，多个散热翅片8f竖立在热沉8b上，而向下突出。如图1和图4例示，在热沉8b中，形成向上凸出而接近电路板2的凸出热连接部8c，和向下凹进而远离电路板2的凹进热连接部8d。

凸出热连接部8c还是容纳部8h的内底面，并且从下方支持在容纳部8h中容纳的电路板2。与电路板2的背面2b齐平的金属芯41至47中的每一个的下表面和凸出热连接部8c热连接。在图4中，虽然例示了金属芯41至43与凸出热连接部8c之间的热连接状态，但其他金属芯44至47与凸出热连接部8c之间的热连接状态也相同。为了提高导热性，可以在金属芯41至47中的每一个与凸出热连接部8c之间插设绝缘热油脂、导热薄片等。

在电路板2的背面2b上安装的插入安装部件5的主体部5a嵌合到凹进热连接部8d中。绝缘导热构件6插设在凹进热连接部8d的内周面与主体部5a之间。导热构件6例如由导热薄片制成。凹进热连接部8d和主体部5a经由导热构件6热连接到彼此。在图4中，例示了以下状态：插入安装部件5的主体部5a的下表面和侧面经由导热构件6热连接到凹进热连接部8d的底面和内侧面。

如图1至图3例示，冷却扇9安设在箱8a的一个侧部上。冷却扇9为了提高热沉8b的散热特性而将空气吹到散热翅片8f，以冷却散热翅片8f。冷却扇9的吹风方向与各散热翅片8f的纵向一致。热沉8b是本发明的一个或更多个实施方式中的“散热体”的示例。冷却扇9是本发明的一个或更多个实施方式的“冷却器”的示例。

接着，将描述电子装置100中的表面安装部件31至37和插入安装部件5的散热路径。

如图3和图4例示，在电路板模块1被容纳在箱8a的状态下，通过使在电路板2的正面2a上安装的表面安装部件31至37中的每一个通电(energizing)，来在表面安装部件31至37中的每一个的主体部3a中生成热量。在主体部3a中生成的热量经由金属芯41至47从在电路板2的背面2b侧设置的凸出热连接部8c传递到热沉8b，并且从热沉8b的散热翅片8f等散发到外部。在这种情况下，通过旋转冷却扇9将冷却空气吹到散热翅片8f，并且从散热翅片8f高效地排放热量。

另外，通过使在电路板2的背面2b上安装的插入安装部件5通电，而在插入安装部件5的主体部5a中生成热量。在电路板2的背面2b侧，在主体部5a中生成的热量经由导热构件6从凹进热连接部8d传递到热沉8b，并且从热沉8b的散热翅片8f等散发到外部。同样，在这种情况下，通过旋转冷却扇9将冷却空气吹到散热翅片8f，并且从散热翅片8f高效地排放热量。

根据如上所述的实施方式，在电路板2的正面2a上安装的表面安装部件31至37中生成的热量，经由在电路板2中埋设的金属芯41至47传递到在电路板2的背面2b侧设置的热沉8b，并且该热量从热沉8b散发到外部。在电路板2的背面2b侧安装的插入安装部件5中生成的热量传递到热沉8b，并且从热沉8b散发到外部。即，在安装在电路板2上的表面安装部件31至37和插入安装部件5中的每一个中生成的热量，可以在电路板2的背面2b侧被收集，并可以由热沉8b高效地散发。散热构件未设置在电路板2的正面侧2a上，由此，与散热构件设置在电路板2的正面侧和背面侧这两者上的情况相比，可以相对于电路板2的板厚方向使电路板模块1和电子装置100小型化。

在如上所述的实施方式中，表面安装部件31至37、金属芯41至47、以及热沉8b在电路板2的板厚方向上彼此重叠。表面安装部件31至37以及金属芯41至47在电路板2的正面2a侧热连接到彼此，并且金属芯41至47以及热沉8b在电路板2的背面2b侧热连接到彼此。由于该原因，可以将在电路板2的正面2a侧的表面安装部件31至37中生成的热量，由金属芯41至47高效传递到在电路板2的背面2b侧的热沉8b，并且可以将热量从热沉8b散发到外部。

在如上所述的实施方式中，通孔2h形成在电路板2的远离金属芯41至47的位置处，并且引线端子5b和电路板2在插入安装部件5的引线端子5b从电路板2的背面2b侧插入到通孔2h中之后电连接到彼此，并且插入安装部件5的主体部5a布置在背面2b侧的通孔2h附近。由于该原因，在插入安装部件5中生成的热量到热沉8b的传热路径和在表面安装部件31至37中生成的热量到热沉8b的另一个传热路径彼此分离，并且在表面安装部件和插入安装部件中生成的热量可以高效传递到热沉8b，并且可以从热沉8b散发。

在如上所述的实施方式中，热沉8b设置有凸出热连接部8c和凹进热连接部8d。与电路板2的背面2b齐平的金属芯41至47的下表面热连接到凸出热连接部8c，并且在电路板2的背面2b上安装的插入安装部件5的主体部5a嵌合到凹进热连接部8d中，以将主体部5a的下表面和侧面热连接到凹进热连接部8d。由于该原因，可以分别提高从金属芯41至47到热沉8b的传热性能和从插入安装部件5的主体部5a到热沉8b的传热性能。热沉8b被形成为，与电路板模块1的背面2b侧的凹凸状态对应的形状，由此，可以减小电路板模块1与热沉8b之间的间隔，并且在电路板2的板厚方向上进一步使电子装置100小型化。

此外，在如上所述的实施方式中，具有散热翅片8f的热沉8b一体设置在容纳电路板模块1的箱8a中，并且安设用于冷却热沉8b的散热扇9。由于该原因，可以将在电路板模块1的表面安装部件31至37以及插入安装部件5中生成的热量，从在电路板2的背面2b侧的热沉8b的散热翅片8f高效地散发到外部。冷却扇9朝向散热翅片8f吹冷却空气，以冷却热沉8b，由此，能够提高热沉8b的散热性能。

在本发明的一个或更多个实施方式中，可以采用除了如上所述的实施方式之外的各种实施方式。例如，在如上所述的实施方式中，虽然例示了以下示例：通孔2在电路板2中被形成为穿透孔，插入安装部件5的引线端子5b插入到通孔2h中，然后执行软焊，但本发明的一个或更多个实施方式不限于此。除此之外，例如，内周面未镀有铜、焊料等的切孔(非通孔)可以在电路板中被形成为穿透孔。在这种情况下，例如，导体图案可以设置在电路板的表面上，而围绕切孔的上端部，插入安装部件的引线端子可以从电路板的背面侧插入到切孔中，并且从电路板的表面突出的引线端子的尖端部可以由软焊等电连接到导体图案，使得插入安装部件可以安装在电路板上。

在如上所述的实施方式中，如图4例示，虽然例示了以下示例：暴露在电路板2的背面2b侧的插入安装部件5的主体部5a的下表面和侧面，由导热构件6热连接到热沉8b的凹进热连接部8d的底面和内侧面，但本发明的一个或更多个实施方式不限于此。插入安装部件5的主体部5a的下表面和各侧面的至少一部分经由导热构件间接或直接热连接到热沉8b的凹进热连接部8d的至少一部分。为了提高从插入安装部件5到热沉8b的导热性能，最好增大用于热连接插入安装部件5和热沉8b的面积。

在如上所述的实施方式中，虽然例示了金属芯41至47被埋设在电路板2中作为传热体的示例，但本发明的一个或更多个实施方式不限于此。除此之外，例如，如图5例示，具有通孔、热过孔、铜销等的穿透导体51和52可以设置在电路板2上，作为传热体。在穿透导体51和52用诸如通孔或热过孔这样的穿透孔来构造的情况下，为了提高传热性能，具有导热性的金属(诸如铜)被埋设在穿透导体51和52中，可以使用通过在穿透导体51中埋设具有导热性的金属(诸如铜)获得的柱状传热体。在图5中，多个穿透导体51和52被设置为，在电路板2的板厚方向上与表面安装部件31和32重叠，但作为另一个示例，仅一个穿透导体可以被设置为，在电路板2的板厚方向上与表面安装部件31和32重叠。

如图6例示，传热体53、54以及55可以在电路板2中被埋设为，不穿透电路板2。在图6中，传热体53、54以及55分别在电路板2的板厚方向上与表面安装部件31、32以及33重叠。传热体53、54以及55用金属芯、铜销等来构造。电路板2用如下各项来构造：存在于表面安装部件31、32、33与传热体53、54及55之间的第一绝缘层2c；和存在于第一绝缘层下方和传热体53、54周围的第二绝缘层2d。第一绝缘层2c的导热性高于第二绝缘层2d的导热性。表面安装部件31、32以及33安装在第一绝缘层2c的上表面(电路板的正面)2a上。在第二绝缘层2d的下表面(电路板2的背面)2d侧，布置插入安装部件5的主体部5a。

如图6例示，在表面安装部件31、32以及33中生成的热量由传热体53、54以及55传递到在电路板2的背面2b侧设置的热沉8b，并且从热沉8b散发到外部。在插入安装部件5的主体部5a中生成的热量传递到热沉8b，并且从热沉8b散发到外部。此外，散热构件不设置在电路板2的正面2a侧，由此，能够在电路板2的板厚方向上使电路板模块1和电子装置100小型化。

在如上所述的实施方式中，虽然热沉8b用作散热体，冷却扇9用作冷却器，并且导热薄片用作导热构件6，但本发明的一个或更多个实施方式不限于此。除此之外，例如，没有散热翅片或金属盒等的热沉可以用作散热体。作为冷却器，例如，可以使用用于使冷却液体等循环的冷却流动路径。作为导热构件，例如，可以使用热油脂或具有导热性的灌封材料。

在如上所述的实施方式中，虽然例示了热沉8b与箱8a一体形成的示例，但本发明的一个或更多个实施方式不限于此。除此之外，例如，热沉可以与箱分离地形成，并且热沉可以固定到箱，而布置在电路板的背面侧。

在如上所述的实施方式中，虽然例示了金属芯41至47的形状在从上方观看时为矩形的示例，但本发明的一个或更多个实施方式不限于此。例如，根据生成热量的电子部件的布置位置和形状，在从上方观看时的金属芯41至47的形状可以为任意形状。

在如上所述的实施方式中，虽然例示了表面安装部件31至37(诸如fet)和插入安装部件5(诸如变压器和扼流圈)安装在电路板2上的情况，但本发明的一个或更多个实施方式不限于此。本发明还可以适用于生成热量的其他表面安装部件或插入安装部件安装在电路板2上的情况。

此外，在如上所述的实施方式中，以包括在电动车辆或混合动力汽车上安设的dc-dc转换器和在电子装置100中设置的电路板模块1的电子装置100为例，但本发明的一个或更多个实施方式还可以应用于，具有上面安装表面安装部件和插入安装部件的电路板的其他电路板模块和电子装置。

虽然已经关于有限数量的实施方式描述了本发明，但得益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设计不偏离如这里公开的本发明的范围的其他实施方式。因此，本发明的范围应仅受所附权利要求限制。