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JP2018117473A - 回路構成体の製造方法、回路構成体及び電気接続箱 - Google Patents

回路構成体の製造方法、回路構成体及び電気接続箱 Download PDF

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Yukinori Kita
幸功 北
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Abstract

【課題】電子部品の複数の端子を絶縁基板とバスバーとに接続する箇所の段差の発生を抑制する。
【解決手段】第1端子30Aと第2端子30Bとを有する電子部品28と、絶縁板に導電路が形成され、第1端子30Aに接続される部品実装面21Aを有する絶縁基板21と、絶縁基板21に重ねられる第1バスバー24と、第1バスバー24よりも厚み寸法が大きく形成され、第2端子30Bに接続される部品実装面26Aを有する第2バスバー26と、第1バスバー24及び第2バスバー26に絶縁性の接着剤32で接着される放熱部材35と、を備える回路構成体20の製造方法であって、絶縁基板21の部品実装面21Aと第2バスバー26の部品実装面26Aの高さが等しくなるように第1バスバー24と第2バスバー26とを金型40に並べる整列工程と、前記整列工程の後に、第1バスバー24及び第2バスバー26を放熱部材35に接着剤32で接着する接着工程と、を行う。
【選択図】図3

Description

本明細書では、回路構成体及び電気接続箱に関する技術を開示する。
従来、車両の電源と、ランプ、ホーン、モータ等の負荷との間に配設されて通電及び断電を実行する回路構成体が知られている。特許文献1の回路構成体は、プリント配線技術により導体パターンが形成された制御回路基板と、制御回路基板の裏面に接着されたバスバーとを備える。制御回路基板の開口部からは、バスバーが露出している。制御回路基板の表面側に実装された電子部品は、制御回路基板の表面の導体パターンと、開口部から露出するバスバーとの双方にはんだ付け等により電気的に接続されている。
特開2003−164039号公報
ところで、上記の構成によると、制御回路基板の表面の導体パターンと、回路基板の開口部から露出するバスバーとの間には、制御回路基板及び接着剤の厚さ寸法に応じて段差が生じている。そのため、電子部品を、導体パターンとバスバーの双方に接続するためには、この段差に応じて、例えば、電子部品のリード端子を曲げ加工する作業や、段差に相当する厚さ寸法を有する中継部材等の部品を用意する必要があり、作業工程の増加や、部品点数の増加によって製造コストが増大するという問題点があった。
本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電子部品の複数の端子を絶縁基板とバスバーとに接続する箇所の段差の発生を抑制することを目的とする。
本明細書に記載された回路構成体の製造方法は、第1端子と第2端子とを有する電子部品と、絶縁板に導電路が形成され、前記第1端子に接続される部品実装面を有する絶縁基板と、前記絶縁基板に重ねられる第1バスバーと、前記第1バスバーよりも厚み寸法が大きく形成され、前記第2端子に接続される部品実装面を有する第2バスバーと、前記第1バスバー及び前記第2バスバーに絶縁性の接着剤で接着される放熱部材と、を備える回路構成体の製造方法であって、前記絶縁基板の部品実装面と前記第2バスバーの部品実装面の高さが等しくなるように前記第1バスバーと前記第2バスバーとを整列部材に並べる整列工程と、前記整列工程の後に、前記第1バスバー及び前記第2バスバーを前記放熱部材に前記接着剤で接着する接着工程と、を行う。
本明細書に記載された回路構成体は、第1端子と第2端子とを有する電子部品と、絶縁板に導電路が形成され、前記第1端子に接続される部品実装面を有する絶縁基板と、前記絶縁基板に重ねられる第1バスバーと、前記第1バスバーよりも厚み寸法が大きく形成され、前記第2端子に接続される部品実装面を有する第2バスバーと、前記第1バスバー及び前記第2バスバーに絶縁性の接着剤で接着される放熱部材と、を備える回路構成体であって、前記絶縁基板の部品実装面と前記第2バスバーの部品実装面との高さが等しくされており、前記接着剤は、互いに隣り合う前記第1バスバーと前記第2バスバーとの間の隙間に進出している。
上記構成によれば、第1バスバー及び第2バスバーを放熱部材に接着剤で接着した状態で、絶縁基板の部品実装面と第2バスバーの部品実装面の高さを等しくすることが可能になるため、電子部品の複数の端子を絶縁基板とバスバーとに接続する箇所の段差の発生を抑制することが可能になる。また、絶縁基板に第1バスバーが重ねられた状態と、第2バスバーとについて、厚み寸法の誤差を接着剤により吸収することが可能になる。
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記接着工程では、前記接着剤が互いに隣り合う前記第1バスバーと前記第2バスバーとの間の隙間に進出するように前記第1バスバー及び前記第2バスバーと前記放熱部材とを接着する。
このようにすれば、第1バスバー及び第2バスバーと放熱部材との間の接着剤を適切な厚み寸法とすることができる。また、接着剤により第1バスバーと第2バスバーとの間の絶縁性を確保することができる。
前記回路構成体と、前記回路構成体を覆うカバーとを備える電気接続箱とする。
本明細書に記載された技術によれば、電子部品の複数の端子を絶縁基板とバスバーとに接続する箇所の段差の発生を抑制することができる。
実施形態1の電気接続箱を示す断面図 回路構成体の分解図 回路構成体の製造工程を説明する図 実施形態2の回路構成体の製造工程を説明する図
<実施形態1>
実施形態1について、図1〜図3を参照しつつ説明する。
電気接続箱10は、例えば、車両のバッテリ等の電源と、ランプ、ワイパー、モーター等の負荷との間の電力供給経路に配され、例えばDC−DCコンバータやインバータ等に用いることができる。
(電気接続箱10)
電気接続箱10は、図1に示すように、回路構成体20と、回路構成体20の上方側を覆うカバー11とを備えている。カバー11は、例えば合成樹脂製又は金属製であって、下方側が開口した箱形である。
(回路構成体20)
回路構成体20は、図1,図2に示すように、絶縁基板21と、絶縁基板21に重ねられる第1バスバー24と、第1バスバー24よりも厚み寸法(図1の上下方向の寸法)が大きい第2バスバー26と、絶縁基板21及び第2バスバー26に実装される電子部品28と、第1バスバー24及び第2バスバー26に重ねられる放熱部材35と、を備える。
(絶縁基板21)
絶縁基板21は、絶縁材料からなる絶縁板にプリント配線技術により銅箔等からなる導電路(図示しない)が形成されている。絶縁基板21の上面は、電子部品28が実装される部品実装面21Aとされ、絶縁基板21の下面は第1バスバー24が接着されるバスバー接着面21Bとされている。導電路は、絶縁基板21の上下両面に形成されている。なお、絶縁基板21の片面のみに導電路を形成してもよい。また、導電路が複数層形成される多層基板としてもよい。絶縁基板21には、第2バスバー26が挿通される挿通孔22が貫通形成されている。絶縁基板21の裏面には、複数の第1バスバー24が同一平面上に間隔を空けて貼り付けられている。
なお、絶縁基板21には、スルーホール(図示しない)を設けてもよく、絶縁基板21の導電路と第1バスバー24とをスルーホール内で半田付けやジャンパー線により接続するようにしてもよい。
(第1バスバー24)
第1バスバー24は、板状であって、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなり、金属板材を導電路の形状に応じた形状に打ち抜いて形成されている。隣り合う第1バスバー24間には、第2バスバー26が挿通可能とされている。絶縁基板21と第1バスバー24とは、接着部材23(例えば、接着剤や接着シート等)を用いて貼り合わされる。
(第2バスバー26)
第2バスバー26は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなる板状であって、上面は、電子部品28が実装される部品実装面26Aとされ、下面は、放熱部材35に接着される接着面26Bとされている。部品実装面26Aは、電子部品28に応じた大きさ(面積)とされており、電子部品28の熱は第2バスバー26を介して放熱部材35から放熱されるようになっている。第2バスバー26の厚み寸法は、絶縁基板21と第1バスバー24とを接着部材23で貼り合わせた状態(全体)の厚み寸法とほぼ同じ厚み寸法とされている。第1バスバー24と第2バスバー26とは一体に形成されていても、別体として形成されていてもよい。第1バスバー24と第2バスバー26とを別体とする場合は、例えば、第1バスバー24と第2バスバー26とを直接半田付けしたり、中継部品を介して接続してもよい。また、第2バスバー26は、例えば図示しない外部の電源に接続されていてもよい。
(電子部品28)
電子部品28は、例えば、FET(Field Effect Transistor)からなり、直方体状の本体29と、絶縁基板21の部品実装面21Aの導電路に接続される第1端子30Aと、第2バスバー26の部品実装面26Aに接続される第2端子30Bとを備える。本体29は、直方体状であって、合成樹脂製の外装体で外装されており、第1端子30Aは、外装体の側面から突出し、第2端子30Bは、外装体の下端部に配されて外装体から露出している。第1端子30Aと第2端子30Bとの下端の位置は、同じ高さとされている。第1端子30A及び第2端子30Bは部品実装面21A,26Aに半田付けされる。なお、電子部品28は、リード端子が棒状に突出するものに限られず、例えば、リード端子の長さが短いいわゆるリードレス部品を用いてもよい。
(放熱部材35)
放熱部材35は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性が高い金属材料や、熱伝導性を有する材質(例えば樹脂等)からなり、上面は、平坦な接着面35Aとされ、下面側に櫛刃状に並んで配された複数の放熱フィン36を有している。放熱部材35は、第1バスバー24及び第2バスバー26に絶縁性の接着剤32により接着される。
(接着剤32)
接着剤32は、例えば、常温硬化型や、加熱硬化型の接着剤を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂系接着剤を用いることができる。接着剤32が硬化すると、第1バスバー24及び第2バスバー26と放熱部材35との間に絶縁層が形成される。第1バスバー24及び第2バスバー26を接着剤32を介して放熱部材35に貼り付けると、第1バスバー24及び第2バスバー26と放熱部材35の間に挟まれた接着剤32は加圧されて第1バスバー24と第2バスバー26との間の隙間31に進出し、第1バスバー24と第2バスバー26との間を仕切る絶縁壁33を形成する。絶縁壁33(接着剤32)の上端は、第1バスバー24の上端よりも上方に配されており、例えば絶縁基板21の厚み方向の略中間部に配される。
電気接続箱10は、図3に示すように、金型40(「整列部材」の一例)を用いて製造される。
金型40の上面には、絶縁基板21及び複数の第1バスバー24の位置を保持する複数の第1保持部41と、第2バスバー26の位置を保持する第2保持部42とが形成されている。第1保持部41は、絶縁基板21及び複数の第1バスバー24を嵌め入れ可能に凹設され、第2保持部42は、第2バスバー26を嵌め入れ可能に凹設されている。
第1保持部41と第2保持部42との間には、絶縁基板21と第2バスバー26を仕切る凸部43が第1保持部41の底面41Aと、第2保持部42の底面42Aとから上方に突出形成されている。第1保持部41の外側には、第1バスバー24及び第2バスバー26と、放熱部材35とを接着する際に放熱部材35に外嵌する隔壁44が起立している。第1保持部41の底面41Aと、第2保持部42の底面42Aとは、ほぼ同じ高さ(面一)に形成されている。
次に、電気接続箱10の製造方法について説明する。
(整列工程)
図3に示すように、絶縁基板21を金型40の第1保持部41に嵌め入れるとともに、第2バスバー26を金型40の第2保持部42に嵌め入れる。また、絶縁基板21と第1バスバー24とを接着部材23で貼り付ける。なお、これに限られず、絶縁基板21と第1バスバー24とを(金型40を用いず)接着部材23で貼り付けた後に絶縁基板21及び第1バスバー24を金型40の第1保持部41に嵌め入れてもよい。
(接着工程)
次に、接着剤32を第1バスバー24及び第2バスバー26、又は、放熱部材35の接着面35Aに塗布し、放熱部材35を第1バスバー24及び第2バスバー26側に押し付けると、第1バスバー24及び第2バスバー26と放熱部材35との間に接着剤32が挟まれるとともに、図1に示すように、第1バスバー24と第2バスバー26との間の隙間31に接着剤32がはみ出して充填される。そして、例えば、加熱又は常温により接着剤32を硬化させると第1バスバー24と第2バスバー26との間に絶縁壁33が形成される。次に、絶縁基板21、第1バスバー24及び第2バスバー26を金型40から取り外す。このとき、絶縁基板21の部品実装面21Aと第2バスバー26の部品実装面26Aとは、同じ高さに形成されている。
(部品実装工程)
次に、例えばリフロー半田付けにより、電子部品28の第1端子30Aと第2端子30Bを絶縁基板21と第2バスバー26の部品実装面21A,26Aに半田付けする。これにより、回路構成体20が形成される。
そして、回路構成体20にカバー11を被せることで、電気接続箱10が形成される(図1)。
上記実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
第1端子30Aと第2端子30Bとを有する電子部品28と、絶縁板に導電路が形成され、第1端子30Aに接続される部品実装面21Aを有する絶縁基板21と、絶縁基板21に重ねられる第1バスバー24と、第1バスバー24よりも厚み寸法が大きく形成され、第2端子30Bに接続される部品実装面26Aを有する第2バスバー26と、第1バスバー24及び第2バスバー26に絶縁性の接着剤32で接着される放熱部材35と、を備える回路構成体20の製造方法であって、絶縁基板21の部品実装面21Aと第2バスバー26の部品実装面26Aの高さが等しくなるように第1バスバー24と第2バスバー26とを金型40(整列部材)に並べる整列工程と、整列工程の後に、第1バスバー24及び第2バスバー26を放熱部材35に接着剤32で接着する接着工程と、を行う。
本実施形態によれば、第1バスバー24及び第2バスバー26を放熱部材35に接着剤32で接着した状態で、絶縁基板21の部品実装面21Aと第2バスバー26の部品実装面26Aの高さを等しくすることが可能になるため、電子部品28の複数の端子30A,30Bを絶縁基板21とバスバーとに接続する箇所の段差の発生を抑制することが可能になる。また、絶縁基板21に第1バスバー24が重ねられた状態の厚みと、第2バスバー26の厚みとについて、厚み寸法の誤差が生じていても接着剤32により厚み寸法の誤差を吸収することが可能になる。
また、接着工程では、接着剤32が互いに隣り合う第1バスバー24と第2バスバー26との間の隙間31に進出するように第1バスバー24及び第2バスバー26と放熱部材35とを接着する。
このようにすれば、第1バスバー24及び第2バスバー26と放熱部材35との間の接着剤32を適切な厚み寸法とすることができる。また、接着剤32により第1バスバー24と第2バスバー26との間の絶縁性を確保することができる。
<実施形態2>
実施形態2について、図4を参照しつつ説明する。
実施形態2では、金型50の第1保持部51は、第1バスバー24の位置を保持し、絶縁基板21は保持しないものである。他の構成は実施形態1と同一であるため、実施形態1と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図4に示すように、金型50は、第1バスバー24が載置される載置面51Aを有して第1バスバー24の位置を保持する第1保持部51と、第2保持部42とを有し、第1保持部51の載置面51Aと第2保持部42の底面42Aの高さは、絶縁基板21の厚み寸法とほぼ同じ高さとされている。第1保持部51と第2保持部42との間には、接着工程の際に接着剤32を逃がす逃がし凹部52が形成されている。第1保持部51の外側には放熱部材35に外嵌する隔壁44が起立している。
電気接続箱10の製造方法について説明する。
(整列工程)
例えば第1バスバー24の端部が隔壁44の内面に当接するように、第1バスバー24を金型50の第1保持部51に嵌め入れ、第2バスバー26を第2保持部42に嵌め入れて、第1バスバー24及び第2バスバー26を金型50に並べる。
(接着工程)
次に、接着剤32を第1バスバー24及び第2バスバー26、又は、放熱部材35の接着面35Aに塗布し、放熱部材35を第1バスバー24及び第2バスバー26側に押し付ける。すると、第1バスバー24及び第2バスバー26と放熱部材35との間に接着剤32が挟まれ、第1バスバー24と第2バスバー26との間の隙間31に接着剤32がはみ出して充填される。そして、例えば、加熱又は常温により接着剤32を硬化させると第1バスバー24と第2バスバー26との間に絶縁壁33が形成される。
次に、金型50を取り外し、第1バスバー24に対して接着部材23で絶縁基板21を貼り付ける。
(部品実装工程)
次に、例えばリフロー半田付けにより、電子部品28の第1端子30Aと第2端子30Bを絶縁基板21と第2バスバー26の部品実装面21A,26Aに半田付けする。これにより、回路構成体20が形成される。そして、回路構成体20の上からカバー11を被せることで、電気接続箱10が形成される(図1)。
<他の実施形態>
本明細書に記載された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発明の技術的範囲に含まれる。
(1)整列部材として金型40,50を用いたが、これに限られず、少なくとも絶縁基板21の部品実装面21Aと第2バスバー26の部品実装面26Aの高さが等しくなるように第1バスバー24と第2バスバー26とを並べることができる部材であればよい。例えば、整列部材は、金属製に限られず、合成樹脂製としてもよい。
(2)電子部品28は、FETとしたが、これに限られない。例えば、メカニカルリレー、コイル、キャパシタ等の通電に応じて発熱する発熱部品を用いることができる。
(3)図1〜図4には1つの電子部品28が示されているが、回路構成に応じて任意の数の電子部品28を備えることができる。また、複数の電子部品28に応じて複数の第2バスバー26を設けるようにしてもよい。
(4)接着剤32は、上記した接着剤に限られず、例えば基材の両面に接着剤層が形成された接着シートを用いてもよい。
(5)接着剤32による絶縁壁33の高さは、上記実施形態の高さに限られない。例えば、絶縁壁33の上端が第1バスバー24の厚み寸法内の高さに配されるようにしてもよい。また、例えば、第1バスバー24と第2バスバー26との間の隙間31に接着剤32が配されず(進出せず)、絶縁壁33が形成されない構成としてもよい。
(6)放熱部材35の形状は、上記実施形態の形状に限られない。例えば放熱フィン36を有さず、平板状としてもよい。
10: 電気接続箱
11: カバー
20: 回路構成体
21: 絶縁基板
21A,26A: 部品実装面
22: 挿通孔
24: 第1バスバー
26: 第2バスバー
28: 電子部品
30A: 第1端子
30B: 第2端子
31: 隙間
32: 接着剤
33: 絶縁壁
35: 放熱部材
40,50: 金型(整列部材)
41,51: 第1保持部
42: 第2保持部

Claims (4)

  1. 第1端子と第2端子とを有する電子部品と、絶縁板に導電路が形成され、前記第1端子に接続される部品実装面を有する絶縁基板と、前記絶縁基板に重ねられる第1バスバーと、前記第1バスバーよりも厚み寸法が大きく形成され、前記第2端子に接続される部品実装面を有する第2バスバーと、前記第1バスバー及び前記第2バスバーに絶縁性の接着剤で接着される放熱部材と、を備える回路構成体の製造方法であって、
    前記絶縁基板の部品実装面と前記第2バスバーの部品実装面の高さが等しくなるように前記第1バスバーと前記第2バスバーとを整列部材に並べる整列工程と、
    前記整列工程の後に、前記第1バスバー及び前記第2バスバーを前記放熱部材に前記接着剤で接着する接着工程と、を行う回路構成体の製造方法。
  2. 前記接着工程では、前記接着剤が互いに隣り合う前記第1バスバーと前記第2バスバーとの間の隙間に進出するように前記第1バスバー及び前記第2バスバーと前記放熱部材とを接着する請求項1に記載の回路構成体の製造方法。
  3. 第1端子と第2端子とを有する電子部品と、絶縁板に導電路が形成され、前記第1端子に接続される部品実装面を有する絶縁基板と、前記絶縁基板に重ねられる第1バスバーと、前記第1バスバーよりも厚み寸法が大きく形成され、前記第2端子に接続される部品実装面を有する第2バスバーと、前記第1バスバー及び前記第2バスバーに絶縁性の接着剤で接着される放熱部材と、を備える回路構成体であって、
    前記絶縁基板の部品実装面と前記第2バスバーの部品実装面との高さが等しくされており、
    前記接着剤は、互いに隣り合う前記第1バスバーと前記第2バスバーとの間の隙間に進出している回路構成体。
  4. 請求項3の回路構成体と、
    前記回路構成体を覆うカバーとを備える電気接続箱。
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