CN106463933A - 电路结构体及电气连接箱 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电路结构体，其能够抑制散热性的下降。电路结构体(20)具备：电路基板(24)，具有导电路；散热构件(30)，层叠有电路基板(24)；及绝缘层(40)，介于电路基板(24)与散热构件(30)之间。散热构件(30)的电路基板侧的表面具有粗糙面(36)，所述粗糙面(36)具有凹凸，绝缘层(40)进入粗糙面(36)的凹凸，从而将电路基板(24)和散热构件(30)固定。

Description

电路结构体及电气连接箱
技术领域
本发明涉及电路结构体及电气连接箱。
背景技术
以往，已知有将在绝缘板上形成有导电路的基板和汇流条粘接而与散热构件重叠而成的电路结构体。专利文献1的电路结构体将多条汇流条和控制电路基板粘接，且在散热构件的上方涂敷有粘接剂的状态下，将安装电子元件而形成的电路体从粘接剂的上方向散热构件按压而粘接。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2005-151617号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
在专利文献1中，在将电路体粘接于散热构件时向散热构件侧按压电路体，但若在该按压时，经由电路体而在粘接剂中产生的压力不均匀，则产生粘接剂的粘接不充分的部位，存在散热性下降这一问题。
本发明是基于如上述那样的问题而完成的发明，其目的在于，提供能够抑制散热性的下降的电路结构体。
【用于解决课题的方案】
本发明的电路结构体具备：电路基板，具有导电路；散热构件，层叠有所述电路基板；绝缘层，介于所述电路基板与所述散热构件之间，所述散热构件的所述电路基板侧的表面具有粗糙面，所述粗糙面具有凹凸，所述绝缘层进入所述粗糙面的凹凸，从而将所述电路基板和所述散热构件固定。
根据本结构，通过绝缘层在散热构件的粗糙面上固化，绝缘层进入粗糙面的凹凸而固定于散热构件的上方。在该绝缘层的上方重叠而固定有电路基板，因此能够经由绝缘层将电路基板与散热构件固定。由此，即使不使用粘接剂也能够将电路基板与散热构件之间固定，因此如能够抑制通过粘接剂粘接的情况那样因在电路基板与散热构件之间产生粘接剂的粘接不充分的部位而引起的散热性的下降。
作为本发明的实施方式优选以下的方式。
·所述粗糙面通过化学处理或激光处理而形成。
由此，能够形成具有能够固定绝缘层的程度的凹凸的粗糙面。
·所述电路基板由固定构件固定于所述绝缘层。
与将电路基板直接固定于散热构件的情况相比，能够使固定构件小型化，并且能够减小由固定构件引起的固定时在电路基板中产生的应力，因此能够抑制因固定时的应力到达钎焊后的部位而引起的钎焊不良。
·在所述绝缘层形成有被固定部，所述被固定部用于将所述电路基板的端子由所述固定构件固定。
由此，通过使需要绝缘性的被固定部形成于绝缘层，与利用其他部件形成被固定部的情况相比，能够削减元件数量。
·在所述绝缘层形成有连接器壳体，所述连接器壳体收容所述电路基板的端子。
由此，通过将需要绝缘性的连接器壳体形成于绝缘层，与利用其他部件形成连接器壳体的情况相比，能够削减元件数量。
·在所述电路基板上安装有电子元件，所述电子元件由多个低发热元件和比所述多个低发热元件发热更多的多个高发热元件构成，在所述电路基板及所述绝缘层上的所述多个低发热元件与所述多个高发热元件之间形成有贯通所述电路基板及所述绝缘层的绝热槽。
由此，通过绝热槽，能够抑制高发热元件的热量经由电路基板、绝缘层向低发热元件侧传递的情况。
·在所述电路基板与所述绝缘层之间的与所述多个高发热元件中的至少一个高发热元件重叠的区域上配置有散热油脂。
由此，通过散热油脂，能够提高电路基板与绝缘层之间的导热性，因此能够高效地将高发热元件的热量向散热构件传递。
·所述散热构件形成于安装所述多个高发热元件的区域，且不与安装所述多个低发热元件的区域重叠。
由此，能够使散热构件较小而简化电路结构体的结构，并且高发热元件侧的散热较大的区域的热量能够从散热构件散热。
·形成一种电气连接箱，具备所述电路结构体和收容所述电路结构体的壳体。
附图说明
图1是表示实施方式1的电气连接箱的纵向剖视图。
图2是将粗糙面放大后的纵向剖视图。
图3是表示散热构件的纵向剖视图。
图4是表示在树脂成形模具与散热构件之间填充有树脂的状态的纵向剖视图。
图5是表示在散热构件的上方形成有绝缘层的状态的立体图。
图6是表示在散热构件的上方形成有绝缘层的状态的纵向剖视图。
图7是表示在电路基板上安装有电子元件的状态的纵向剖视图。
图8是表示电路结构体的纵向剖视图。
图9是表示实施方式2的电气连接箱的纵向剖视图。
图10是表示在树脂成形模具与散热构件之间填充有树脂的状态的纵向剖视图。
图11是表示在散热构件上形成有绝缘层的状态的纵向剖视图。
图12是表示电路结构体的纵向剖视图。
图13是表示在散热构件的上方形成有绝缘层的另一方式的立体图。
具体实施方式
参照图1至图8并说明本实施方式。
电气连接箱10配置于例如车辆的蓄电池等电源与由灯、刮水器等车载电装部件、电动机等构成的负载之间的电力供给路径上，且能够用于例如DC-DC转换器、变换器等。下面，关于上下方向及左右方向，以图1的方向作为基准来进行说明。
(电气连接箱10)
如图1所示，电气连接箱10具备电路结构体20和覆盖电路结构体20的壳体11。壳体11为箱形，且能够由例如铝等的金属、合成树脂等形成。
(电路结构体20)
电路结构体20具备：电路基板24，安装有多个电子元件21A、21B；散热构件30，与电路基板24的下方重叠；及绝缘层40，以固定于散热构件30的上表面(电路基板24侧的面)的状态夹在电路基板24与散热构件30之间。
多个电子元件21A、21B具有低发热元件21B和比低发热元件21B发热更大的高发热元件21A。低发热元件21B例如由电容器(铝电解电容器等)构成。高发热元件21A例如由开关元件(FET(Field Effect Transistor)等)、电阻及线圈等构成。各电子元件21A、21B具有主体22和从主体22导出的多个引线端子23。需要说明的是，电子元件21A、21B可以作为除上述以外的电子元件。此外，例如，不局限于从主体22导出引线端子23的情况，也可以是不具有引线端子23的无引线端子。例如，所有的端子可以形成于主体22的表面上。
(电路基板24)
电路基板24为例如长方形，且构成为使用粘接构件等(例如粘接带、粘接密封件、粘接剂等)来将绝缘基板25和汇流条基板26贴合的结构。关于绝缘基板25，通过印刷配线技术在由绝缘材料构成的厚度较薄的绝缘板上形成由铜箔构成的导电路(未图示)。
在绝缘基板25上贯通形成有用于在绝缘层40上通过螺钉51来进行螺钉固定的圆形状的多个通孔25A。多个通孔25A例如形成于靠电路基板24的周缘部(电子元件21A、21B的外侧)的位置(四角的位置等)，但不局限于此，也可以形成于其他的位置。
汇流条基板26由在同一平面上彼此隔开间隔地配置的多个汇流条27构成，且将铜、铜合金等的金属板材冲压而形成为与导电路对应的形状。在汇流条基板26上，用于螺钉固定的圆形状的多个通孔27A贯通形成于与绝缘基板25的通孔25A连接的位置。在多个汇流条27的端部处，能够与外部的端子等连接的端子28从绝缘基板25的周缘向外部突出。端子28沿汇流条基板26的面齐面地延伸，且具有：电源输入部28A，与外部的电源侧的电线的末端部的端子T连接；连接器端子28B，向连接器壳体48导出；及端子(未图示)，与线圈的绕组连接。
在绝缘基板25及多个汇流条27上的高发热元件21A与低发热元件21B之间分别贯通形成有绝热槽29A、29B。绝热槽29A、29B在与将低发热元件21B和高发热元件21A连结的方向正交的方向上以一定的长度延伸。绝热槽29A、29B的长度及宽度被设定为能够抑制热量从高发热元件21A向低发热元件21B的传递的尺寸。在本实施方式中，绝热槽29A、29B的长度例如比沿着主体22中的绝热槽29A、29B的方向的侧面的长度大，由此能够抑制来自主体22的侧面的整个面的热量的传递。高发热元件21A的引线端子23被钎焊于绝缘基板25的导电路，并且相同的电子元件21A的主体22的底面的端子(未图示)被钎焊于汇流条27的上表面。低发热元件21B中，底面的一对端子(未图示)被钎焊于汇流条27的上表面而将相邻的汇流条27之间连接。
(散热构件30)
散热构件30为例如通过铝压铸等成形的铝、铝合金等导热性较高的金属类制品，且如图3所示，具有：主体部31，在下表面侧以排列成梳刀状的方式配置有多个散热翅片32；及凹陷部33，形成于主体部31的左右两侧，且上表面侧凹陷。
如图2所示，散热构件30的上表面(主体部31的上表面31A及凹陷部33的上表面33A)在整个表面上构成由多个凹凸粗糙地形成的粗糙面36。粗糙面36为例如突出尺寸(高度)为2～4μm的悬崖状的凹凸，且包括相比基端侧而前端侧形成为大直径的尖端粗状的凸起而构成。
该粗糙面36通过例如激光处理、化学处理、喷砂等形成。作为激光处理，能够设为例如YAG激光等固定激光、二氧化碳气体激光等气体激光、半导体激光等。化学处理能够通过例如基于盐酸、硝酸、氟酸等的腐蚀来进行。需要说明的是，粗糙面的形成方法不局限于上述，也可以使用其他的公知的方法。
凹陷部33通过上表面侧从主体部31凹陷为台阶状而形成。如图5所示，在凹陷部33中形成有使具有绕组和铁心的线圈的铁心嵌入的嵌入凹部33B。在凹陷部33的上方的绝缘层40上配置后述的固定部44A、44B、连接器壳体48。
(绝缘层40)
绝缘层40通过粘土状或液状的粘接剂等树脂硬化而形成，并使用导热性较高且具有绝缘性的材料。可以使用例如在常温下硬化的环氧类的粘接剂。需要说明的是，绝缘层不局限于此，可以使用各种材料，例如，也可以使用热固性树脂、热塑性树脂等。
绝缘层40紧贴而形成于散热构件30的粗糙面36上，且具备：主绝缘部41，以大致一定的厚度形成于主体部31的上方；及形成于端子28侧的固定部44A、44B及连接器壳体48。在主绝缘部41上层叠有电路基板24，并且在高发热元件21A与低发热元件21B之间的位置凹陷形成有绝热槽42。绝热槽42以与绝热槽29A、29B大致相同的长度形成于与绝热槽29A、29B的下方相连的位置。
如图8所示，在绝缘层40上，通过螺钉51进行螺钉固定的多个固定孔43形成于与通孔25A、27A的下方相连的位置。固定孔43不在螺钉固定之前形成，而在螺钉固定时通过由螺钉51的前端部穿孔来形成，但不局限于此，也可以如图13所示，先形成螺钉槽43A，使螺钉51的轴部与螺纹牙螺合而进行螺钉固定。需要说明的是，螺钉51为将电路基板24和绝缘层40进行螺钉固定的构件，电路基板24与散热构件30不进行螺钉固定。
固定部44A、44B为用于将电路基板24的端子28进行螺钉固定的构件，具有：固定部44A，将端子28和线圈的绕组的末端部进行螺钉固定；及固定部44B，与和外部的电线的末端部连接的端子连接。固定部44A、44B为形成于绝缘层40的上表面的螺母47所压入的凹部，且构成限制螺母47的旋转并且供螺钉52(螺栓)的轴部的前端逃离的形状。
在收容于固定部44A的螺母47的上方配置作为电路基板24的端子的电源输入部28A，螺钉52的轴部插通端子28的贯通孔而与螺母47进行螺钉固定，由此将电源输入部28A固定。连接器壳体48具有罩状的罩部48A和将罩部封闭的内壁48B。在内壁48B中贯通形成有连接器端子28B所插通的端子插通孔49。
对电路结构体20的制造方法进行说明。
(粗糙面化工序)
对散热构件30的上表面31A、33A进行激光处理或化学处理等，而在散热构件30的上表面31A、33A上形成粗糙面36(图3)。
(绝缘层形成工序)
接着，如图4所示，装配树脂成形模具55、56，向散热构件30与树脂成形模具55、56之间注入树脂。当树脂固化而形成绝缘层40时，卸下树脂成形模具55、56。由此，成为在散热构件30的上方固定有绝缘层40的状态(图6)。
(基板形成工序)
冲裁金属板材而形成汇流条基板26，将绝缘基板25和汇流条基板26通过粘接构件贴合而形成电路基板24。此外，对电路基板24的导电路和电子元件21A、21B的引线端子23例如进行回流钎焊而将电子元件21A、21B安装于电路基板24(图7)。
(基板组装工序)
接着，在散热构件30的上表面31A、33A上的包含高发热元件21A的区域在内的位置涂敷散热油脂50，使电路基板24的连接器端子28从横向通过端子插通孔49，使电路基板24滑动而配置于绝缘层40的上方。而且，使螺钉51通过通孔25A、27A而螺钉固定于固定孔43，由此成为在电路基板24与散热构件30之间夹有绝缘层40的状态。此外，使未图示的线圈嵌入嵌入凹部33B，使线圈的绕组的端部螺钉固定于端子28。由此，形成电路结构体20(图8)。
通过在电路结构体20的上方盖上壳体11而由未图示的螺钉将壳体11螺钉固定于散热构件30，来形成电气连接箱10(图1)。电气连接箱10配置于从车辆的电源至负载的路径上。
根据上述实施方式，能取得以下的作用、效果。
根据本实施方式，绝缘层40在散热构件30的粗糙面36上固化，由此绝缘层40进入粗糙面36的凹凸而固定于散热构件30的上表面。电路基板24重叠而固定于该绝缘层40的上方，因此能够将电路基板24与散热构件30之间经由绝缘层40固定。由此，即使不使用粘接剂也能够将电路基板24与散热构件30之间固定，因此能够抑制如通过粘接剂粘接的情况那样因在电路基板24与散热构件30之间产生粘接剂的粘接不充分的部位而引起的散热性的下降。
此外，粗糙面36通过化学处理或激光处理而形成。
由此，能够形成具有能够将绝缘层40固定的程度的凹凸的粗糙面36。
此外，电路基板24通过螺钉51、52而螺钉固定于绝缘层40。
与将电路基板24直接螺钉固定于散热构件30的情况相比，能够使螺钉51、52小型化，并且能够减小在螺钉固定时在电路基板24中产生的应力，因此能够抑制因在螺钉固定时的应力到达钎焊后的部位而引起的钎焊不良。
此外，在绝缘层40中形成有用于将电路基板24的端子28螺钉固定的固定部44A、44B。
由此，通过使需要绝缘性的固定部44A、44B形成于绝缘层40，与由其他部件形成固定部44A、44B的情况相比，能够削减元件数量。
此外，在绝缘层40上形成有收容电路基板24的连接器端子28B(端子)的连接器壳体48。
由此，通过使需要绝缘性的连接器壳体48形成于绝缘层40，与由其他部件形成连接器壳体48的情况相比，能够削减元件数量。
此外，在电路基板24上安装多个电子元件，所述多个电子元件由多个低发热元件21B和比多个低发热元件21B发热更多的多个高发热元件21A构成，在电路基板24及绝缘层40上的多个低发热元件21B与多个高发热元件21A之间形成有贯通电路基板24及绝缘层40的绝热槽29A、29B、75。
由此，通过绝热槽29A、29B、75，能够抑制高发热元件21A的热量经由电路基板24、绝缘层40向低发热元件21B侧传递的情况。
此外，在电路基板24与绝缘层40之间的与多个高发热元件21A中的至少一个高发热元件重叠的区域上配置有散热油脂50。
由此，通过散热油脂50，能够提高电路基板24与绝缘层40之间的导热性，因此能够将高发热元件21A的热量高效地向散热构件30传递。
<实施方式2>
参照图9至图12来说明实施方式2。实施方式2的电气连接箱60及电路结构体61是在电路基板24的高发热元件21A侧配置散热构件63，且不在低发热元件21B侧配置散热构件的结构。对于与实施方式1相同的结构附加相同的标号并省略说明。
如图9所示，电路基板24和壳体11与实施方式1相同。需要说明的是，在使壳体11为金属的情况下，也可以将绝缘层70的底面侧的没有散热构件的区域由金属覆盖来产生屏蔽性。
散热构件63为铝、铝合金等导热性较高的金属类制品，且通过铝压铸等成形，具有平坦的上表面，在下表面侧具有排列成梳刀状地配置的多个散热翅片65。散热构件63为能与电路基板24上的高发热元件21A侧的区域重叠的大小，图9的左右方向上的散热构件63的长度为实施方式1的散热构件30的大约一半。散热构件63的上表面与实施方式1相同，在整个平面上构成通过多个凹凸而粗糙地形成的粗糙面36。
绝缘层70通过粘土状或液状的树脂硬化而形成，具备：板状的主绝缘部71，在散热构件63的粗糙面36上以大致一定的厚度形成；厚壁部72，比主绝缘部71厚地形成；及形成于厚壁部72的固定部44A、44B及连接器壳体48。在主绝缘部71中的高发热元件21A与低发热元件21B之间，在上表面侧凹陷设有绝热槽75。绝热槽75形成于与绝热槽29A、29B的下方相连的位置。
绝缘层70如下形成：在散热构件63的上表面进行激光处理或化学处理等而形成粗糙面36，如图10所示，在树脂成形模具80～82的内侧保持散热构件63，向树脂成形模具80～82的内部注入树脂。当树脂固化而形成绝缘层70时，卸下树脂成形模具80～82。由此，成为在散热构件63的上表面固定有绝缘层70的状态(图11)。
根据实施方式2，散热构件63形成于安装多个高发热元件21A的区域，且不与安装多个低发热元件21B的区域重叠，因此能够使散热构件63较小而简化电路结构体61的结构，并且高发热元件21A侧的散热较大的区域的热量能够从散热构件63散热。
<其他实施方式>
本发明并不被限定于由上述记载及附图说明的实施方式，例如如下的实施方式也被包含在本发明的技术范围内。
(1)虽然粗糙面36形成于形成绝缘层40、70的区域的整体，但不限于此，也可以在形成绝缘层40、70的区域的一部分形成粗糙面36。
(2)只要粗糙面36是形成有能够固定绝缘层40、70的程度的多个凹凸的面，就可以是各种形状，关于粗糙面的形成方法也不局限于上述实施方式的方法。
(3)虽然设定为在电子元件21A的区域的整体配置散热油脂50的结构，但不局限于此，例如，也可以是在电子元件21A的至少一部分区域上配置散热油脂50。
【标号说明】
10、60：电气连接箱
11：壳体
20、61：电路结构体
21A：高发热元件(电子元件)
21B：低发热元件(电子元件)
24：电路基板
25：绝缘基板
27：汇流条基板
28：端子
28A：电源输入部
28B：连接器端子
29A、29B、42、75：绝热槽
30、63：散热构件
36：粗糙面
40、70：绝缘层
41：板状部
44A、44B：固定部(被固定部)
48：连接器壳体
50：散热油脂
51、52：螺钉(固定构件)

Claims (9)

1.一种电路结构体，具备：
电路基板，具有导电路；
散热构件，层叠有所述电路基板；及
绝缘层，介于所述电路基板与所述散热构件之间，
所述散热构件的所述电路基板侧的表面具有粗糙面，所述粗糙面具有凹凸，
所述绝缘层进入所述粗糙面的凹凸，从而将所述电路基板和所述散热构件固定。
2.根据权利要求1所述的电路结构体，其中，
所述粗糙面通过化学处理或激光处理而形成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电路结构体，其中，
所述电路基板由固定构件固定于所述绝缘层。
4.根据权利要求3所述的电路结构体，其中，
在所述绝缘层形成有被固定部，所述被固定部用于将所述电路基板的端子由所述固定构件固定。
5.根据从权利要求1至权利要求4中的任一项所述的电路结构体，其中，
在所述绝缘层形成有连接器壳体，所述连接器壳体收容所述电路基板的端子。
6.根据从权利要求1至权利要求5中的任一项所述的电路结构体，其中，
在所述电路基板上安装有电子元件，所述电子元件由多个低发热元件和比所述多个低发热元件发热更多的多个高发热元件构成，
在所述电路基板及所述绝缘层上的所述多个低发热元件与所述多个高发热元件之间形成有贯通所述电路基板及所述绝缘层的绝热槽。
7.根据权利要求6所述的电路结构体，其中，
在所述电路基板与所述绝缘层之间的与所述多个高发热元件中的至少一个高发热元件重叠的区域上配置有散热油脂。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的电路结构体，其中，
所述散热构件形成于安装所述多个高发热元件的区域，且不与安装所述多个低发热元件的区域重叠。
9.一种电气连接箱，具备根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的电路结构体和收容所述电路结构体的壳体。
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