CN107431342A - 回路构成体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种回路构成体，其具有高刚性，电子部件的冷却性能高，能够减小电子部件与母线之间的电阻抗。回路构成体(1)具有电路板(2)、多个母线(3)、接合材料(4)、金属芯片(5)以及电子部件(6)。电路板(2)具有沿厚度方向贯通的开口部(21)。多个母线(3)与电路板(2)重合。接合材料(4)介于电路板(2)与多个母线(3)之间且将两者接合。金属芯片(5)配置在开口部(21)内且载置在母线(3)上。金属芯片(5)具有顶面(51)和底面(52)，顶面(51)与开口部(21)的开口端面(211)存在于大致同一平面上，底面(52)的大致整个面与母线(3)接合。电子部件(6)钎焊于电路板(2)以及金属芯片(5)的顶面(51)。

Description

回路构成体
技术领域
本发明涉及一种回路构成体。
背景技术
逆变器或转换器等构成电力回路的回路构成体例如可以组装到电气连接箱等，电气连接箱用于将电力从车载电源分配到各种电气安装件。回路构成体具有电路板和多个母线，多个母线与电路板接合。另外，在回路构成体上安装有构成电力回路的电子部件。
例如记载于专利文献1的回路构成体具有电路板和母线，在电路板上形成有开口部，在母线上形成有连接凸部，连接凸部突出到开口部内，连接凸部与电子部件的端子被钎焊。该回路构成体与在母线上不具有连接凸部的情况相比，能够通过目视容易确认钎焊的状态。因此，能够改善电子部件的连接信赖性。
另外，能够通过在母线上设置连接凸部，无须损坏电子部件的连接信赖性便能够容易加厚电路板的厚度。其结果，能够比以前增大回路构成体的刚性，进而也能够期待如下效果，即降低回路构成体的翘曲及变形。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-5096号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，现有的回路构成体在以下方面还有改善的余地。例如专利文献1中所记载的那样，在通过冲压加工或冲切等方法设置连接凸部的情况下，若将连接凸部的高度设置过高，则有可能在母线中产生破裂。因此，在这种情况下，连接凸部的高度设定有限度。而且，从抑制母线破裂的观点出发而限制连接凸部的高度的结果，电路板的厚度被限制。因此，在通过冲压加工等方法设置连接凸部的情况下，难以通过加厚电路板而使回路构成体的刚性提高。
另外，在通过将导体打入母线而设置连接凸部的情况下，导体与母线的接合面积比较容易变小。因此，导体与母线之间的电阻以及热阻抗容易变大。由此，在通过将导体打入到母线从而设置连接凸部的情况下，担心产生如下问题：即电子部件的冷却变得不充分，或者电子部件与母线之间的电阻变大等问题。
如上所述，现有的回路刚性体在以下方面还有改善的余地，即、通过进一步使刚性提高从而实现电子部件的冷却性能的提高以及电子部件与母线之间的电阻抗的降低。
本发明是鉴于上述情况提出的，目的在于提供一种回路构成体，其具有高刚性，电子部件的冷却性提高，能够减少电子部件与母线之间的电阻抗。
用于解决课题的手段
本发明的一个实施方式是一种回路构成体，其具有：电路板，其具有沿厚度方向贯通的开口部；多个母线，其由导体构成，且与所述电路板重合；接合材料，其介于所述电路板与所述多个母线之间且将两者接合；金属芯片，其配置在所述开口部内且载置在所述母线上；以及电子部件，其钎焊于所述电路板以及所述金属芯片的两者，其中，所述金属芯片具有顶面和底面，所述顶面与所述开口部的开口端面存在于大致同一平面上，所述底面的大致整个面与所述母线接合，所述电子部件钎焊于所述金属芯片的所述顶面。
发明效果
所述回路构成体具有金属芯片，金属芯片配置在所述开口部内且载置在所述母线上。另外，该金属芯片具有具有顶面和底面，所述顶面与所述开口部的开口端面存在大致同一平面上，所述底面的大致整个面与所述母线接合。通过这样的方式，所述回路构成体构成为将分别准备好的所述母线与所述金属芯片接合。因此，通过采用与所述电路板的厚度对应的所述金属芯片从而能够使所述顶面的位置容易与所述开口部的开口端面对齐。因此，所述回路构成体能够容易使所述电路板的厚度变厚，进而使刚性提高。
另外，由于在所述回路构成体中，所述金属芯片的所述底面的大致整个面与所述母线接合，所以能够扩宽所述金属芯片与所述母线之间的接合面积。其结果，在所述回路构成体中，能够效率良好地对所述电子部件进行冷却，且能够减少所述电子部件与所述母线之间的电阻抗。
如上所述，所述回路构成体具有高刚性，电子部件的冷却性能高，能够减小电子部件与母线之间的电阻抗。
附图说明
图1是示出实施例1的、回路构成体的主要部分的立体图。
图2是示出实施例1的、回路构成体的主要部分的局部剖视图。
图3是示出实施例2的、金属芯片与母线钎焊而成的回路构成体的主要部分的局部剖视图。
具体实施方式
在所述回路构成体中，作为所述金属芯片的材质，能够采用电气传导性以及热传导性优良的金属。具体地讲，能够采用铜、铜合金、铝、铝合金、铁、铁合金、锌、钨、金、银、锡、镍等作为金属芯片的材质。
所述金属芯片优选为由线膨胀系数为15～45ppm/℃的金属构成。作为应用在回路构成体中的电路板，大多采用以FR-4(flame retardant type4)等为基材的玻璃环氧树脂基板。这些电路板在回路构成体的使用温度范围内具有20～50ppm/℃左右的厚度方向的线膨胀系数。
因此，通过采用具有所述特定的范围的线膨胀系数的金属芯片从而能够使电路板的沿厚度方向的线膨胀系数的值接近金属芯片的线膨胀系数。其结果，能够降低施加在将电子部件与金属芯片接合的焊料以及将电子部件与电路板接合的焊料上的热应力从而进一步使电子部件的连接信赖性提高。
在金属芯片的线膨胀系数从所述特定的范围脱离的情况下，施加在所述焊料上的热应力容易变大。接着，担心通过施加于焊料的热应力变大从而在焊料中容易发生裂缝，进而导致电子部件的连接不良。为了抑制所涉及的问题的发生，优选采用具有所述特定的范围的线膨胀系数的金属芯片。从同一观点出发，金属芯片的线膨胀系数进一步优选为在15～25ppm/℃的范围内。
实施例
(实施例1)
参照附图对所述回路构成体的实施例进行说明。如图1以及图2所示，回路构成体1具有电路板2、多个母线3、接合材料4、金属芯片5以及电子部件6。如图2所示，电路板2具有沿厚度方向贯通的开口部21。多个母线3由导体构成，且与电路板2重合。接合材料4介于电路板2与多个母线3之间，通过接合材料4从而两者被接合在一起。金属芯片5配置在开口部21内并载置在母线3上。电子部件6钎焊于电路板2以及金属芯片5的两者(图示省略)。
如图2所示，金属芯片5具有顶面51以及底面52，顶面51与开口部21的开口端面211存在于大致同一平面上，底面52以大致整个面接合于母线3。接着，电子部件6钎焊于金属芯片5的顶面51(图示省略)。以下，对本实施例的回路构成体1进行详细说明。
母线3由铜或者铜合金构成。本实施例的母线3例如能够通过在铜板或者铜合金板上适宜地进行冲裁加工以及弯曲加工等从而制作。
电路板2具有多个沿厚度方向贯通的开口部21。开口部21配置于如图2所示的母线3上，且构成为能够在开口部21内载置金属芯片5。另外，本实施例的电路板2是由FR-4材料构成的玻璃环氧树脂基板。室温附近的FR-4材料的沿厚度方向的线膨胀系数典型为30ppm/℃左右。
在将母线3与电路板2接合的接合材料4中能够采用热固化性环氧树脂等现有公知的接合材料4。
配置在电路板2的开口部21内的金属芯片5具有与电路板2大致相同的厚度。另外，金属芯片5在配置在开口部21内的状态下，隔着间隙与电路板2的侧周面相对。另外，本实施例的金属芯片5由黄铜构成。黄铜的线膨胀系数典型为21ppm/℃左右。
在本实施例中，金属芯片5通过超声波焊接与母线3直接接合。即，本实施例的金属芯片5在被载置到母线3上后，通过一边施加超声波一边对顶面51进行按压从而与母线3接合。
作为钎焊于电路板2以及金属芯片5的电子部件6，例如可以列举机械式继电器开关61以及半导体开关元件62等开关元件。机械式继电器开关61具有控制端子611以及主端子612，控制端子611输入切换信号，切换信号对触点的切换进行控制，主端子612与触点的切换状态对应地向母线3流入电流。如图1以及图2所示，机械式继电器开关61的主体部610载置在电路板2上。控制端子611钎焊于电路板2的焊盘22。另外，主端子612钎焊于金属芯片5的顶面51，且经由金属芯片5电气连接于母线3。
作为半导体开关元件62，例如能够采用金属-氧化层-半导体-场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)等。如图2所示，半导体开关元件62的主体部620载置在金属芯片5上。半导体开关元件62的栅极端子621钎焊于电路板2的焊盘22。另外，半导体开关元件62的源极端子622以及漏极端子(图示省略)钎焊于金属芯片5的顶面51。
另外，虽然在图中没有示出，但是在本实施例的电路板2上除了所述的开关元件之外还安装有电子部件。作为在电路板2上安装的电子部件，例如可以列举电阻器、电感器、电容器以及二极管等。在电路板2上通过这些电子部件构成有控制回路，控制回路作为电力回路的一部分。机械式继电器开关61以及半导体开关元件62的驱动是通过从控制回路输出的切换信号等而被控制的。
在本实施例的回路构成体1中，金属芯片5与母线3没有经由焊料等接合材料而被直接接合。因此，能够将金属芯片5与母线3强固地接合。其结果，金属芯片5与母线3的接合状态能够长期间维持且能够使连接信赖性提高。
另外，在本实施例的回路构成体1中，由于在金属芯片5与母线3之间形成有金属结合，所以能够进一步降低两者之间的热阻抗以及电阻抗。因此，在回路构成体1中，电子部件6的冷却性能高，且能够降低电子部件6与母线3之间的电阻抗。
(实施例2)
本实施例是采用具有导电性的接合材料将金属芯片5与母线3接合的回路构成体1b的例子。如图3所示，在本实施例的回路构成体1b中，在金属芯片5与母线3之间介入接合材料7，金属芯片5经由接合材料7接合到母线3。
作为接合材料7，例如能够采用焊料或金属纳米膏等具有导电性的材料。另外，在作为接合材料7采用焊料的情况下，能够通过回流钎焊法、热压法以及超声波钎焊法等各种方法将金属芯片5与母线3接合。其他与实施例1相同。另外，在图3中所采用的符号中，与在实施例1中所采用的符号相同的部分没有特别说明的情况下表示为与实施例1相同的构成要素等。
如本实施例，在金属芯片5与母线3接合中采用接合材料7的情况下，能够容易进行两者的接合。其结果，能够容易使回路构成体1b的生产性提高。

Claims (5)

1.一种回路构成体，其具有：
电路板，其具有沿厚度方向贯通的开口部；
多个母线，其由导体构成且与所述电路板重合；
接合材料，其介于所述电路板与所述多个母线之间且将两者接合；
金属芯片，其配置在所述开口部内且载置在所述母线上；以及
电子部件，其钎焊于所述电路板以及所述金属芯片的两者，其中，
所述金属芯片具有顶面和底面，所述顶面与所述开口部的开口端面存在于大致同一平面上，所述底面的大致整个面与所述母线接合，
所述电子部件钎焊于所述金属芯片的所述顶面。
2.根据权利要求1所述的回路构成体，其中，
所述金属芯片由线膨胀系数为15～45ppm/℃的金属构成。
3.根据权利要求1或2所述的回路构成体，其中，
所述金属芯片直接与所述母线接合。
4.根据权利要求1或2所述的回路构成体，其中，
所述回路构成体具有将所述金属芯片与所述母线接合的接合材料，且该接合材料具有导电性。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的回路构成体，其中，
所述电路板的厚度为1.2mm以上。
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