CN104052308A - 驱动电路装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种驱动电路装置，其具备多层构造的电路基板（21）以及将电路基板的热向外部散出的散热件（22、23），电路基板具有第一～第四电路导体层（31a～31d）及夹设于它们之间的第一～第三绝缘层（32a～32c）。上级FET（12Hu）以裸芯片的状态埋设于第一绝缘层（32a），下级FET（12Lu）以裸芯片的状态埋设于第二绝缘层（32b）。上级FET与下级FET配置为在层叠方向上级与下级FET各自存在的范围重叠。在夹持于上级与下级FET之间的第二电路导体层（31b）的第二电路图案（33b）形成有引出部（41），其被从电路基板朝与层叠方向正交的方向引出，并与散热件能够传热地连接。

Description

驱动电路装置

本申请主张于2013年3月11日提出的日本专利申请第2013-047828号的优先权，并在此引用包括说明书、附图、摘要在内的全部内容。

技术领域

本发明涉及驱动电路装置。

背景技术

通常，向电动马达供给驱动电力是使用将串联连接FET等开关元件的开关臂并联连接而成的驱动电路（变换器（inverter））来进行的。

以往，公知有如下装置，即，作为具有这种的驱动电路的驱动电路装置（马达控制装置），使用使绝缘层夹设于形成有电路图案的多个电路导体层之间层叠而成的多层构造的电路基板，从而实现其小型化等。例如参照日本特开2009-277726号公报。

然而，在驱动电路中流经有用于驱动电动马达的较大的驱动电流，因此存在发热量增大而容易过热之类的问题。因此，在上述日本特开2009-277726号公报的驱动电路装置中，在电路基板的一个侧面安装开关元件，在另一个侧面以能够传热的方式连接散热件等散热器，从而对由驱动电路（开关元件）产生的热有效地进行散热而防止上述驱动电路的过热。

近年来，要求驱动电路装置的更进一步的小型化。但是，在如上述日本特开2009-277726号公报那样在电路基板的一个侧面安装开关元件的结构中，由于必须要确保在上述电路基板上的安装面积，所以在其小型化方面存在限制。因此，要求开发能够使驱动电路装置进一步小型化的新的技术。

发明内容

本发明的一个目的在于提供小型的驱动电路装置。

作为本发明的一个方式的驱动电路装置具有：电路基板，其构成有将具有串联连接的第一开关元件以及第二开关元件的多个开关臂并联连接而成的驱动电路；以及散热器，其将上述电路基板的热向外部散出。作为上述电路基板使用使绝缘层夹设于包含由导电性材料构成的电路图案的多个电路导体层之间层叠而成的多层构造的基板，上述第一开关元件以及第二开关元件使上述电路导体层夹设于上述第一开关元件与上述第二开关元件之间，并且以在层叠方向上上述第一开关元件存在的范围与所述第二开关元件存在的范围重叠的方式设置于上述电路基板，在夹设于上述第一开关元件与上述第二开关元件之间的电路导体层的电路图案形成有引出部，上述引出部被从上述电路基板朝与层叠方向正交的方向引出，并与上述散热器以能够传热的方式连接。

根据上述方式的结构，由于在层叠方向上第一开关元件存在的范围与第二开关元件存在的范围重叠，所以与在电路基板的一个侧面安装第一开关元件以及第二开关元件的情况相比，能够使电路基板小型化。

在上述结构中，在电路基板产生被第一开关元件与第二开关元件从层叠方向两侧夹持的部位。而且，在该部位传递有由第一开关元件产生的热与由第二开关元件产生的热双方，因此导致热容易累积。在上述结构中，在夹设于第一开关元件与第二开关元件之间的电路导体层的电路图案形成有引出部，该引出部被朝电路基板的外部引出，并与散热器以能够传热的方式连接。因此，能够将被第一开关元件与第二开关元件从层叠方向两侧夹持的部位的热经由电路图案的引出部有效地散出。由此，能够实现较高的散热性能，并能够使电路基板小型化。

在上述方式的驱动电路装置中，上述第一开关元件以及第二开关元件也可以分别埋设于上述电路基板，上述散热器以从层叠方向两侧夹住上述电路基板的方式与上述电路基板能够传热地连接。

根据上述结构，能够经由散热器向电路基板的层叠方向两侧有效地散热，从而能够实现更高的散热性能。

附图说明

根据以下参照附图对实施例进行的详细说明可了解本发明的上述以及更多的特征和优点，在附图中，对相同的元素标注相同的附图标记。

图1是表示驱动装置的概要的框图。

图2是一个实施方式的驱动电路装置的局部剖视图。

图3是实施例的驱动电路装置的局部剖视图。

图4是实施例的驱动电路装置的局部剖视图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1所示的驱动电路装置1向作为对转向系统施加辅助力的电动动力转向装置的驱动源而使用的电动马达2供给驱动电力。如该图所示，驱动电路装置1具备向电动马达2供给驱动电力的驱动电路3和对驱动电路3的动作进行控制的控制电路4。本实施方式的驱动电路装置1构成为马达控制装置（ECU）。此外，作为本实施方式的电动马达2采用有三相（U相、V相、W相）的无刷马达。

驱动电路3具有与车载电源（电池）11连接的作为第一开关元件的上级FET（场效应型晶体管）12Hu、12Hv、12Hw、被接地的作为第二开关元件的下级FET12Lu、12Lv、12Lw。驱动电路3通过将串联连接上级FET12Hu与下级FET12Lu的开关臂13u、串联连接上级FET12Hv与下级FET12Lv的开关臂13v、以及串联连接上级FET12Hw与下级FET12Lw的开关臂13w并联连接而形成。即，驱动电路3构成为将三个与电动马达2的各相马达线圈2u、2v、2w对应的开关臂13u、13v、13w并联连接而成的公知的PWM变换器。

详细而言，上级FET12Hu、12Hv、12Hw的漏电极de经由电源（漏极）配线15u、15v、15w分别连接于车载电源11。

下级FET12Lu、12Lv、12Lw的源电极se经由接地（源极）配线16u、16v、16w分别接地。上级FET12Hu、12Hv、12Hw的源电极se与下级FET12Lu、12Lv、12Lw的漏电极de经由串联配线17u、17v、17w相互连接。串联配线17u、17v、17w经由动力线18u、18v、18w分别连接于各相马达线圈2u、2v、2w。此外，在上级FET12Hu、12Hv、12Hw以及下级FET12Lu、12Lv、12Lw存在允许从源电极se侧向漏电极de侧通电的寄生二极管D。

控制电路4经由信号（栅极）配线19u、19v、19w分别连接于上级FET12Hu、12Hv、12Hw以及下级FET12Lu、12Lv、12Lw的栅电极ge。通过向各栅电极ge输出马达控制信号，来对上级FET12Hu、12Hv、12Hw以及下级FET12Lu、12Lv、12Lw的导通、断开进行控制。即，马达控制信号成为规定上级FET12Hu、12Hv、12Hw以及下级FET12Lu、12Lv、12Lw的开关状态的栅极导通、断开信号。此外，虽省略图示，但在本实施方式的控制电路4中输入有转向转矩、车速以及电动马达2的旋转角，控制电路4输出基于上述各状态量的马达控制信号从而对电动马达2的动作进行控制。

在如上构成的驱动电路装置1中，上级FET12Hu、12Hv、12Hw以及下级FET12Lu、12Lv、12Lw响应马达控制信号而导通、断开，改换向各相马达线圈2u、2v、2w通电的通电图案，从而能够将车载电源11的电源电压转换为三相驱动电力，并向电动马达2输出。

对形成有驱动电路3的电路基板21的结构进行说明。此外，由于驱动电路装置1的开关臂13u、13v、13w周边的剖面构造共通，所以为了便于说明，对U相开关臂13u的结构进行说明，并省略对V相以及W相开关臂13v、13w的说明。

如图2所示，作为电路基板21使用使绝缘层夹设于多个电路导体层之间层叠而成的多层构造的基板。电路基板21在层叠方向（在图2中，为上下方向）两侧的侧面以能够传热的方式连接有作为散热器的散热件22、23的状态下，被收纳于驱动电路装置1的壳体24内。

若详细叙述，则壳体24形成为四边形的箱状。散热件22、23形成为平板状，并固定于壳体24的内表面。此外，壳体24以及散热件22、23分别由铝合金等导热率较高的材料构成。

电路基板21具有第一电路导体层31a、第二电路导体层31b、第三电路导体层31c、第四电路导体层31d、以及夹设于上述电路导体层之间的第一绝缘层32a、第二绝缘层32b、第三绝缘层32c。在本实施方式中，从散热件22侧（在图2中，为下侧）起按顺序层叠有第一电路导体层31a、第一绝缘层32a、第二电路导体层31b、第二绝缘层32b、第三电路导体层31c、第三绝缘层32c以及第四电路导体层31d。另外，在第一电路导体层31a与散热件22之间、以及在第四电路导体层31d与散热件23之间夹设有片状的绝缘件25。本实施方式的绝缘件25由陶瓷等导热率较高的绝缘性材料构成。

第一电路导体层31a、第二电路导体层31b、第三电路导体层31c、第四电路导体层31d分别具有去除由铜箔等导电性材料构成的导体箔的一部分从而形成的规定形状的第一电路图案33a、第二电路图案33b、第三电路图案33c、第四电路图案33d，构成第一电路图案33a、第二电路图案33b、第三电路图案33c、第四电路图案33d的配线之间的间隙被绝缘性树脂材料填埋。在第一电路图案33a包含有上述电源配线15u，在第二电路图案33b包含有串联配线17u以及信号配线19u，在第三电路图案33c包含有接地配线16u以及信号配线19u。

第一绝缘层32a、第二绝缘层32b、第三绝缘层32c由绝缘性树脂材料构成，保持第一电路图案33a、第二电路图案33b、第三电路图案33c、第四电路图案33d各自之间的绝缘。另外，在电路基板21形成有贯通规定的电路导体层以及绝缘层并沿层叠方向延伸的贯穿孔（层间连接孔）34。

在贯穿孔34的内周插入有由铜等导体材料构成的层间连接部件35，从而经由该层间连接部件35将不同层的电路图案彼此相互电连接。

上级FET12Hu以裸芯片的状态埋设于第一绝缘层32a，下级FET12Lu以裸芯片的状态埋设于第二绝缘层32b。即，在上级FET12Hu与下级FET12Lu之间夹设有第二电路导体层31b。

上述上级FET12Hu与下级FET12Lu配置为在层叠方向上上级FET12Hu存在的范围与下级FET12Lu存在的范围重叠。

而且，上级FET12Hu的漏电极de电连接于第一电路图案33a的电源配线15u，源电极se电连接于第二电路图案33b的串联配线17u，栅电极ge电连接于第二电路图案33b的信号配线19u。下级FET12Lu的漏电极de电连接于第二电路图案33b的串联配线17u，源电极se电连接于第三电路图案33c的接地配线16u，栅电极ge电连接于第三电路图案33c的信号配线19u。由此，形成有串联连接上级FET12Hu与下级FET12Lu而成的开关臂13u。

在本实施方式中，如上述那样，第二电路导体层31b被上级FET12Hu与下级FET12Lu从层叠方向两侧夹持。因此，在第二电路导体层31b的被上级FET12Hu与下级FET12Lu夹持的部位会传导由上级FET12Hu产生的热与由下级FET12Lu产生的热双方，因此导致热容易累积。

为了应对热累积，在第二电路图案33b形成有引出部41，该引出部41与串联配线17u连接，并且沿与层叠方向正交的正交方向（在图2中，为左右方向）延伸而朝电路基板21的外部引出。在散热件22、23分别形成有延伸突出部22a、23a，上述延伸突出部22a、23a从比电路基板21的缘部更朝正交方向突出的部位沿着层叠方向朝引出部41侧延伸。引出部41经由片状的绝缘件42以能够传热的方式与延伸突出部22a、23a双方连接。

此外，对于电路基板21的制造而言，首先通过蚀刻等去除设置于第一绝缘层32a、第二绝缘层32b、第三绝缘层32c中的任意一个绝缘层的两侧的导体箔的一部分，从而形成第一电路图案33a、第二电路图案33b、第三电路图案33c、第四电路图案33d中的任意一个。接着，反复进行将上级FET12Hu、12Hv、12Hw以及下级FET12Lu、12Lv、12Lw与电路图案适当地连接，并且在与该电路图案之间夹住成为绝缘层的绝缘性树脂材料并层叠新的导体箔，从而在该导体箔形成电路图案的工序。然后，形成贯穿孔34，并在贯穿孔34的内周设置层间连接部件35，从而制造电路基板21。

对本实施方式的作用进行说明。

根据向电动马达2供给驱动电力，上级FET12Hu、12Hv、12Hw以及下级FET12Lu、12Lv、12Lw分别发热。此时，由上级FET12Hu、12Hv、12Hw产生的热经由第一电路导体层31a而向散热件22传递从而被散出，并且经由第二电路导体层31b的引出部41而向散热件22、23的延伸突出部22a、23a传递从而被散出。另一方面，由下级FET12Lu、12Lv、12Lw产生的热经由第三电路导体层31c、第三绝缘层32c、层间连接部件35以及第四电路导体层31d而向散热件23传递从而被散出，并且经由第二电路导体层31b的引出部41而向散热件22、23的延伸突出部22a、23a传递从而被散出。由此，能够将电路基板21整体的热有效地散出。

接下来，对本实施方式的有效的效果进行说明。

由于上级FET12Hu、12Hv、12Hw存在的范围与下级FET12Lu、12Lv、12Lw存在的范围在层叠方向上重叠，所以能够减小电路基板21的面积。另外，由于在第二电路图案33b形成有引出部41，并将引出部41以能够传热的方式连接于散热件22、23的延伸突出部22a、23a，所以能够将被上级FET12Hu、12Hv、12Hw与下级FET12Lu、12Lv、12Lw从层叠方向两侧夹持的部位的热经由引出部41有效地散出。由此，能够实现较高的散热性能，并能够使电路基板21小型化。

将上级FET12Hu、12Hv、12Hw以及下级FET12Lu、12Lv、12Lw以裸芯片的状态埋设于电路基板21，并将散热件22、23以从层叠方向两侧夹住电路基板21的方式能够传热地从层叠方向两侧连接于该电路基板21。因此，经由散热件22、23能够朝电路基板21的层叠方向两侧有效地散热，从而能够实现更高的散热性能，并且能够使电路基板21进一步小型化。

此外，上述实施方式也能够以对其进行了适当变更的以下的方式来实施。

·在上述实施方式中，虽将散热件22、23形成为平板状，但并不局限于此，也可以在例如散热件22、23的与电路基板21相反一侧的侧面形成翅片等。另外，也可以在散热件22、23的内部形成供水、空气等制冷剂通过的流路。并且，也可以不另外设置散热件22、23，而将电路基板21固定于壳体24的内表面，从而使该壳体24作为散热器发挥功能。

·在上述实施方式中，虽以能够传热的方式将引出部41与延伸突出部22a、23a双方连接，但并不局限于此，也可以以能够传热的方式仅与延伸突出部22a、23a中的一方连接。

·在上述实施方式中，电路导体层以及绝缘层的数量、各层彼此的连接等能够适当地进行变更。具体而言，也可以在第一电路导体层31a与散热件22之间追加经由绝缘层以及层间连接部件35（贯穿孔34）而被连接的电路导体层、将连接有下级FET12Lu的第三电路导体层31c经由绝缘件25以能够传热的方式连接于散热件23。另外，也可以使多层电路导体层夹设于上级FET12Hu与下级FET12Lu之间。

·在上述实施方式中，虽将上级FET12Hu、12Hv、12Hw以及下级FET12Lu、12Lv、12Lw埋设于电路基板21，但并不局限于此，也可以以露出的方式设置上级FET12Hu、12Hv、12Hw以及下级FET12Lu、12Lv、12Lw。在图3所示的例子中，下级FET12Lu以朝电路基板21的侧面露出的方式被设置，在下级FET12Lu的源电极se电连接有成为接地配线16u的母线51，并且在栅电极ge电连接有成为信号配线19u的母线52。此外，在该情况下，如该图所示，优选将散热件23经由绝缘体53以能够传热的方式连接于母线51、52。

·在上述实施方式中，虽使用FET形成驱动电路3，但并不局限于此，也可以使用例如IGBT（绝缘栅极双极型晶体管）等其他开关元件形成驱动电路3。此外，在使用IGBT的结构中，组合使用二极管。具体而言，如图4所示，在第一电路图案33a的电源配线15u电连接有上级IGBT55Hu的集电极coe以及上级二极管56Hu的阴极电极cae。在第二电路图案33b的串联配线17u电连接有上级IGBT55Hu的发射电极ee、上级二极管56Hu的阳极电极ae、下级IGBT55Lu的集电极coe以及下级二极管56Lu的阴极电极cae。在第三电路图案33c的接地配线16u电连接有下级IGBT55Lu的发射电极ee以及下级二极管56Lu的阳极电极ae。在第二电路图案33b的信号配线19u连接有上级IGBT55Hu的栅电极ge，在第三电路图案33c的信号配线19u连接有下级IGBT55Lu的栅电极ge。

·在上述实施方式中，作为开关元件也可以使用利用密封材料等对裸芯片进行密封（封装化）的FET等。

·在上述实施方式中，虽构成为驱动电路装置1具备控制电路，但并不局限于此，也可以构成为另外设置具备控制电路的控制电路装置，而驱动电路装置1不具备控制电路。

·在上述实施方式中，作为电动马达2虽使用了无刷马达，但并不局限于此，也可以使用例如带刷直流马达。此外，在该情况下，将驱动电路3构成为并联连接两个开关臂而成的H桥电路。

·在上述实施方式中，虽使用驱动电路装置1向用于施加辅助力的电动马达2供给驱动电力，但并不局限于此，也可以向作为例如电动泵装置等其他装置的驱动源而使用的电动马达供给驱动电力。

接下来，对能够根据上述实施方式以及实施例掌握的技术思想及其效果进行如下追加。

驱动电路装置的特征在于，上述开关元件以裸芯片的状态埋设于上述电路基板。根据上述结构，能够使电路基板进一步小型化。

Claims (2)

1.一种驱动电路装置，其具备：

电路基板，其构成有将具有串联连接的第一开关元件以及第二开关元件的多个开关臂并联连接而成的驱动电路；以及

散热器，其将所述电路基板的热向外部散出，

作为所述电路基板使用使绝缘层夹设于包含由导电性材料构成的电路图案的多个电路导体层之间层叠而成的多层构造的基板,

所述驱动电路装置的特征在于，

所述第一开关元件以及第二开关元件使所述电路导体层夹设于所述第一开关元件与所述第二开关元件之间，并且以在层叠方向上所述第一开关元件存在的范围与所述第二开关元件存在的范围重叠的方式设置于所述电路基板，

在夹设于所述第一开关元件与所述第二开关元件之间的电路导体层的电路图案形成有引出部，所述引出部被从所述电路基板朝与层叠方向正交的方向引出，并与所述散热器以能够传热的方式连接。

2.根据权利要求1所述的驱动电路装置，其特征在于，

所述第一开关元件以及第二开关元件分别埋设于所述电路基板，所述散热器以从层叠方向两侧夹住所述电路基板的方式与该电路基板能够传热地连接。