CN102623141A - 电子单元 - Google Patents

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Abstract

一种电子单元，该电子单元包括双面基板，该双面基板具有绝缘基板、粘接在绝缘基板的一个侧面上的图案化形成的第一金属板以及粘接在绝缘基板的另一个侧面上的图案化形成的第二金属板，并且该电子单元还包括用于释放来自双面基板的热的热辐射构件。热辐射构件设置成与第一金属板和第二金属板中的一个邻接，第一金属板和第二金属板中的所述一个与第一金属板和第二金属板中的另一个相比产生较大量的热。

Description

电子单元
技术领域
本发明涉及一种电子单元。
背景技术
日本未审查实用新型申请公开No.4-20217公开了一种具有片圈、热辐射板和芯体的平面线圈装置。具体地，片圈由绝缘片和设置在绝缘片上以形成线圈的箔导体形成。热辐射板与片圈绝缘。片圈和热辐射板叠置在一起并且装配在芯体中。
已知例如利用双面基板——例如，厚铜基板——的变压器的电子单元。厚铜基板具有如下结构，即：将图案化形成的铜板粘接在绝缘基板的相对表面上。在利用这种厚铜双面基板的电子单元中，不存在用于实现有效的热辐射的已有技术。
本发明的目的是提供一种具有双面基板的电子单元，在该电子单元中，金属板粘接在绝缘基板的相对表面上并且还允许有效的热辐射。
发明内容
根据本发明的方面，电子单元包括双面基板，该双面基板具有绝缘基板、粘接在绝缘基板的一个侧面上的图案化形成的第一金属板以及粘接在绝缘基板的另一个侧面上的图案化形成的第二金属板，并且电子单元还包括用于释放来自双面基板的热的热辐射构件。热辐射构件设置成与第一金属板和第二金属板中的一个邻接，第一金属板和第二金属板中的所述一个与第一金属板和第二金属板中的另一个相比产生较大量的热。
从结合附图并通过本发明原理的示例进行说明的下面的描述中，本发明的其它的方面和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的实施为变压器的电子单元的分解立体图；
图2A是图1的变压器的俯视图；
图2B是沿图2A的线IIB-IIB截取的截面图；
图2C是沿图2A的线IIC-IIC截取的截面图；
图3是在图1的变压器中使用的厚铜基板的示意性前视图；
图4是根据本发明第二实施方式的实施为感应器的电子单元的分解立体图；
图5A是图4的感应器的俯视图；
图5B是沿图5A的线VB-VB截取的截面图；
图5C是沿图5A的线VC-VC截取的截面图；
图6A是根据本发明第三实施方式的实施为变压器的电子单元的俯视图；
图6B是沿图6A的线VIB-VIB截取的截面图；
图6C是沿图6A的线VIC-VIC截取的截面图；
图7A与图6A相似，但是以俯视图示出在移除若干部件的情况下的变压器；
图7B是沿图7A的线VIIB-VIIB截取的截面图；
图7C是沿图7A的线VIIC-VIIC截取的截面图；
图8是根据本发明第四实施方式的电子单元的示意性前视图；以及
图9是图8的电子单元的电路图。
具体实施方式
下面将参照附图描述根据本发明的电子单元的实施方式。图1、2A、2B、2C和3示出了实施为变压器的电子单元的第一实施方式。通常以10指出的变压器具有芯体20、缠绕在芯体20上的初级线圈30和次级线圈31、以及热辐射构件40、41。初级线圈30和次级线圈31由厚铜基板50提供，厚铜基板50对应于本发明的双面基板。
如图3所示，厚铜基板50具有绝缘基板51、第一铜板52和第二铜板53。作为本发明的第一金属板的第一铜板52通过粘合片(未示出)粘接在绝缘基板51的一个侧面或下表面上。第一铜板52图案化形成以便形成初级线圈30(参见图1和图2)。通过冲压实现初级线圈30的图案结构。例如，绝缘基板51由玻璃或环氧树脂制成。
作为本发明的第二金属板的第二铜板53通过粘合片(未示出)粘接在绝缘基板51的另一个侧面或上表面上。第二铜板53图案化形成以便形成次级线圈31(参见图1和图2)。通过冲压实现次级线圈31的图案结构。
以这种方式，厚铜基板50的至少一部分形成初级线圈30和次级线圈31。例如，绝缘基板51具有大约400μm的厚度，第一铜板52具有大约500μm的厚度，并且第二铜板53具有大约500μm的厚度。
芯体20是包括两个E芯体21、22的E-E芯体。E芯体21具有矩形平面基部21A、从基部21A的上表面的中心凸出的中心腿部21B以及从基部21A的上表面的相对端部凸出的两个外腿部21C、21D。中心腿部21B和外腿部21C、21D全部具有矩形横截面。相似地，E芯体22具有矩形平面基部22A、从基部22A的上表面的中心凸出的中心腿部22B以及从基部22A的上表面的相对端部凸出的两个外腿部22C、22D。中心腿部22B和外腿部22C、22D全部具有矩形横截面。
如在图2B中最清楚地示出，E芯体21、22设定成在中心腿部21B、22B和外腿部21C、21D、22C、22D的端部处彼此接触，由此形成E-E芯体并且还形成穿过其中的闭合磁路。
在厚铜基板50中，绝缘基板51形成有穿过其中的中心孔54，E芯体22的中心腿部22B插到中心孔54中。在第一铜板52中图案化形成的初级线圈30具有如下形状，即：单个导体绕绝缘基板51的中心孔54形成五匝，从而使得初级线圈30的匝数是五。在第二铜板53中图案化形成的次级线圈31具有如下形状，即：单个导体绕绝缘基板51的中心孔54形成一匝，从而使得次级线圈31的匝数是一。
在第二铜板53中的次级线圈31的宽度大于在第一铜板52中的初级线圈30的宽度。即，线圈的宽度随着线圈的匝数的增大而减小。电阻和发热量随着线圈的宽度的减小而增大。
热辐射构件40、41是矩形板的形式并且由具有较低热阻的材料制成。在本实施方式中，热辐射构件40、41由铝制成，以便允许在整个线圈中产生的热能够有效地辐射。
热辐射构件40、41彼此水平地间隔开并且由壳体(在附图中未示出)支承从而使得E芯体21、22的中心腿部21B，22B位于热辐射构件40、41之间。在E芯体22的中心腿部22B插过厚铜板50的绝缘基板51的中心孔54的情况下，厚铜基板50设置在热辐射构件40、41的上表面上。
厚铜基板50的第一铜板52通过硅橡胶片(未示出)粘接于相应的热辐射构件40、41的上表面，硅橡胶片用于第一铜板52与热辐射构件40、41之间的电绝缘。具体地，厚铜基板50和热辐射构件40、41彼此电绝缘并且粘接在一起，从而使得在厚铜基板50中产生的热释放至热辐射构件40、41。
以这种方式，具有较小宽度的线圈设置在厚铜基板50的与热辐射构件40、41邻接的侧面上或者在厚铜基板50的热辐射侧面上。在厚铜基板50的第一铜板52和第二铜板53中，产生较大量的热的第一铜板52设置成与热辐射构件40、41邻接。具体地，第一铜板52——其图案化形成为较大匝数的初级线圈30——设置成与热辐射构件40、41邻接。第一铜板52的这种设置允许有效的热辐射。具体地，在较大匝数的初级线圈30上产生的较大量的热通过热辐射构件40、41辐射，由此防止变压器10的线圈的温度升高。
如上所述，根据具有五匝初级线圈30和一匝次级线圈31的第一实施方式，将初级线圈30设置在厚铜基板50的热辐射侧面上导致从初级线圈30的直接且因此有效的热辐射，由此防止变压器10的初级线圈30和次级线圈31的温度升高。
从广义上讲，热辐射构件40、41设置成与初级线圈30和次级线圈31中的如下一个邻接，即：由于线圈的宽度和/或流过线圈的电流的量，因此使得初级线圈30和次级线圈31中的所述一个与初级线圈30和次级线圈31中的另一个相比产生较大量的热。该设置允许从热辐射构件40、41的有效的热辐射，由此防止变压器10的线圈的温度升高。
图4和图5示出了根据本发明的实施为感应器的电子单元的第二实施方式。在附图中，相同的附图标记用于第一实施方式和第二实施方式中的共有的元件或部件，并且将省略第二实施方式的该元件或部件的描述。
如图所示，通常以60指出的感应器具有缠绕在芯体20上并由第一线圈81和第二线圈82形成的线圈80。线圈80或第一线圈81和第二线圈82由厚铜基板50提供。
在厚铜基板50中，第一铜板52图案化形成以便形成第一线圈81，并且第二铜板53图案化形成以便形成第二线圈82。通过冲压实现第一线圈81和第二线圈82的图案结构。
在厚铜基板50中，在第一铜板52中的第一线圈81具有如下形状，即：单个导体绕绝缘基板51的中心孔54形成三匝，从而使得第一线圈81的匝数是三。在第二铜板53中的第二线圈82具有如下形状，即：单个导体绕绝缘基板51的中心孔54形成二匝，从而使得第二线圈82的匝数是二。在相应第一铜板52和第二铜板53中图案化形成的第一线圈81和第二线圈82的一个端部通过导体70(图4)彼此电连接，导体70设置在穿过绝缘基板51所形成的孔中。
通过诸如超声波焊接、电阻焊接或焊剂接合的任何适当的方法实现在导体70与相应的第一铜板52和第二铜板53中的图案的端部之间的粘接。
以这种方式，厚铜基板的至少一部分形成单个线圈。具体地，厚铜基板的一个侧面形成单个线圈的一部分，厚铜基板的另一个侧面形成单个线圈的其余部分，并且形成在厚铜基板的相应侧面上的线圈通过导体70电连接，由此形成单个线圈。
在第二铜板53中的第二线圈82的宽度大于在第一铜板52中的第一线圈81的宽度。即，线圈的宽度随着线圈的匝数的增大而减小。电阻和发热量随着线圈的宽度的减小而增大。
厚铜基板50的第一铜板52通过硅橡胶片(未示出)粘接于相应的热辐射构件40、41的上表面，硅橡胶片用于第一铜板52与热辐射构件40、41之间的电绝缘。以这种方式，厚铜基板50具有如下结构，即：在热辐射侧面上的第一线圈81的匝数大于在相对侧面上的第二线圈82的匝数。
在厚铜基板50的第一铜板52和第二铜板53中，产生较大量的热的第一铜板52设置成与热辐射构件40、41邻接。具体地，第一铜板52——其图案化形成为较大匝数的第一线圈81——设置成与热辐射构件40、41邻接。第一铜板52的这种设置允许有效的热辐射。具体地，在较大匝数的第一线圈81上产生的较大量的热通过热辐射构件40、41辐射，由此防止感应器60的线圈80的温度升高。
根据第二实施方式，其中，感应器60具有五匝线圈80，三匝第一线圈81设置在热辐射侧面上以及二匝第二线圈82设置在相对侧面上导致从三匝第一线圈81的直接且因此有效的热辐射，由此防止感应器60的线圈80的温度升高。
图6和图7示出了根据本发明的实施为变压器的电子单元的第三实施方式。
第三实施方式与第一实施方式的不同之处在于以120指出的壳体取代图1的变压器10的板形的热辐射构件40、41，从而使得在变压器的线圈中产生的热释放至壳体120。壳体120对应于本发明的热辐射构件。
通常以130指出的芯体是包括E芯体131和I芯体132的E-I芯体。在图6中，I芯体132以双点划线表示。通常以140指出的厚铜基板对应于本发明的双面基板并且由绝缘基板141、第一铜板142和第二铜板143组成。作为本发明的第一金属板的第一铜板142粘接在绝缘基板141的一个侧面或下表面上。第一铜板142图案化形成以便形成变压器110的初级线圈。作为本发明的第二金属板的第二铜板143粘接在绝缘基板141的另一个侧面或上表面上。第二铜板143图案化形成以便形成变压器110的次级线圈。通过冲压实现初级线圈和次级线圈的图案结构。
以这种方式，厚铜基板140的一部分形成变压器110的初级线圈和次级线圈。在图7中，为了简单起见，省略了图6中示出的I芯体132和第二铜板143(第二线圈)的图示，并且绝缘基板141由双点划线表示。
壳体120具有板形状并且在其上表面120A中具有凹部121，E芯体131设置在凹部121中。E芯体131具有矩形平面基部131A、从基部131A的上表面的中心凸出的中心腿部131B以及从基部131A的上表面的相对端部凸出的两个外腿部131C，131D。如从图6A中可以看到，中心腿部131B具有圆柱形形状。
如图6A和图6C所示，壳体120在其上表面120A中具有位于E芯体131的中心腿部131B的相反侧上的基板安装部122、123。基板安装部122、123分别具有平坦且处于相同水平的上表面122A、123A。
在硅橡胶片(在附图中未示出)插于其间的情况下，厚铜基板140置于壳体120的基板安装部122、123的上表面122A、123A上。因此，在厚铜基板140中产生的热释放至壳体120的基板安装部122、123。
在厚铜基板140中，绝缘基板141形成有穿过其中的中心孔144，E芯体131的中心腿部131B插到中心孔144中。在第一铜板142中图案化形成的初级线圈具有如下形状，即：如图7A所示，单个导体绕绝缘基板141的中心孔144形成四匝，从而使得初级线圈的匝数是四。在第二铜板143中图案化形成的次级线圈具有如下形状，即：如图6A所示，单个导体绕绝缘基板141的中心孔144形成一匝，从而使得次级线圈的匝数是一。
在第二铜板143中的次级线圈的宽度大于在第一铜板142中的初级线圈的宽度。即，线圈的宽度随着线圈的匝数的增大而减小。电阻和发热量随着线圈的宽度的减小而增大。
厚铜基板140的第一铜板142粘接于基板安装部122、123的上表面122A、123A的同时保持彼此绝缘。因此，较小宽度的初级线圈设置在厚铜基板140的热辐射侧面上。
根据具有在第一铜板142中的四匝初级线圈和在第二铜板143中的一匝次级线圈的第三实施方式，初级线圈或第一铜板142设置在厚铜基板140的热辐射侧面上导致从初级线圈的直接且因此有效的热辐射，由此防止变压器110的线圈的温度升高。
图8和图9示出了根据本发明的实施为DC-DC变换器的电子单元的第四实施方式。
如图9所示，通常以150指出的DC-DC变换器作为将来自高压电池151的电力供应至附件或电池152的电源使用在插电式混合动力车辆或电动车辆中。在图9中，DC-DC变换器150具有H桥电路153、变压器154、整流H桥电路155以及平流电路156。H桥电路153具有四个切换装置，整流H桥电路155具有四个二极管，并且平流电路156具有线圈和电容器。
如图8所示，通常以160指出的厚铜基板对应于本发明的双面基板并且由绝缘基板161、第一铜板162和第二铜板163组成。作为本发明的第一金属板的第一铜板162粘接在绝缘基板161的一个侧面或下表面上。第一铜板162图案化形成以便形成变压器154(图9)的五匝初级线圈。通过冲压实现初级线圈的图案结构。
作为本发明的第二金属板的第二铜板163粘接在绝缘基板161的另一个侧面或上表面上。第二铜板163图案化形成以便形成变压器154(图9)的一匝次级线圈。通过冲压实现次级线圈的图案结构。
在变压器154中，虽然流过次要电路300的电流的量大于流过主要电路200的电流的量，但是变压器154的初级线圈具有较小的宽度，并且因此，在初级线圈上产生较大量的热。
如图8所示，厚铜基板160通过硅橡胶片(未示出)粘接于热辐射构件170的上表面，硅橡胶片用于厚铜基板160与热辐射构件170之间的电绝缘。在这种情况下，第一铜板162位于厚铜基板160的与热辐射构件170邻接的侧面上，从而使得产生较大量的热的五匝初级线圈设置在热辐射侧面上。即，在第一铜板162和第二铜板163中，产生较大量的热的第一铜板162设置成更靠近热辐射构件170。
可以以如下面举例说明的各种方式改变上述的实施方式。
如在第三实施方式中通过利用壳体120实现的热辐射可以应用于如在第二实施方式中描述的感应器。
在变压器中，在相应的第一铜板和第二铜板中图案化形成的初级线圈和次级线圈的匝数可以根据需要改变。例如，初级线圈的匝数可以是三，而次级线圈的匝数可以是一。
此外，在感应器中，在相应的第一铜板和第二铜板中的线圈的匝数可以改变。例如，在第一铜板中的线圈的匝数可以是三，而在第二铜板中的线圈的匝数可以是一。
在先前的实施方式中，作为双面基板的厚铜基板具有粘接在绝缘基板的两个侧面上的铜板。可替代地，除了铜板之外的任何金属板——例如，铝板——可以粘接在绝缘基板的两个侧面上。
在第一实施方式和第二实施方式中，当热辐射构件40、41需要被磁绝缘使得在热辐射构件设置于芯体中的情况下不通过热辐射构件40、41形成磁路时，诸如具有高导热率的树脂的任何适当的磁绝缘材料可以用作热辐射构件40、41。

Claims (7)

1.一种电子单元，包括：
双面基板(50)，所述双面基板(50)具有绝缘基板(51)、粘接在所述绝缘基板(51)的一个侧面上的图案化形成的第一金属板(52)、和粘接在所述绝缘基板(51)的另一个侧面上的图案化形成的第二金属板(53)；以及
热辐射构件(40、41)，所述热辐射构件(40、41)用于释放来自所述双面基板(50)的热，
其特征在于，所述热辐射构件(40、41)设置成与所述第一金属板(52)和所述第二金属板(53)中的一个邻接，所述第一金属板(52)和所述第二金属板(53)中的所述一个与所述第一金属板(52)和所述第二金属板(53)中的另一个相比产生较大量的热。
2.根据权利要求1所述的电子单元，其中，所述电子单元是变压器(10)，所述变压器(10)包括在所述第一金属板(52)中图案化形成的初级线圈(30)、在所述第二金属板(53)中图案化形成的次级线圈(31)、以及所述初级线圈(30)和所述次级线圈(31)在其上缠绕的芯体(20)。
3.根据权利要求2所述的电子单元，其中，所述热辐射构件(40、41)设置成与所述初级线圈(30)和所述次级线圈(31)中的一个邻接，由于线圈的宽度和/或流过线圈的电流的量而使得所述初级线圈(30)和所述次级线圈(31)中的所述一个与所述初级线圈(30)和所述次级线圈(31)中的另一个相比产生较大量的热。
4.根据权利要求3所述的电子单元，其中，所述热辐射构件(40、41)设置成与所述初级线圈(30)和所述次级线圈(31)中的一个邻接，所述初级线圈(30)和所述次级线圈(31)中的所述一个与所述初级线圈(30)和所述次级线圈(31)中的另一个相比具有较大的匝数。
5.根据权利要求1所述的电子单元，其中，所述电子单元是感应器(60)，所述感应器(60)包括在所述第一金属板(52)中图案化形成的第一线圈(81)、在所述第二金属板(53)中图案化形成并电连接于所述第一线圈(81)以形成单个线圈(80)的第二线圈(82)、以及所述第一线圈(81)和所述第二线圈(82)在其上缠绕的芯体(20)。
6.根据权利要求5所述的电子单元，其中，所述热辐射构件(40、41)设置成与所述第一线圈(81)和所述第二线圈(82)中的一个邻接，所述第一线圈(81)和所述第二线圈(82)中的所述一个与所述第一线圈(81)和所述第二线圈(82)中的另一个相比具有较大的匝数。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电子单元，其中，所述第一金属板(52)和所述第二金属板(53)中的每一个是通过冲压图案化形成的铜板。
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