CN110012601A - 电路构成体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电路构成体，具备构成电力电路的第一母线及第二母线和安装有控制电力电路的通电的控制电路的控制基板，所述电路构成体具备：半导体开关元件，具备分别连接于第一母线及第二母线的漏极端子、源极端子及来自控制所述电力电路的通电的所述控制电路的控制信号所输入的栅极端子；和第三母线，将栅极端子与控制基板电连接。

Description

电路构成体
技术领域
本发明涉及电路构成体。
背景技术
对于形成有构成使较小的电流导通的电路的导电图案的基板，固定构成用于使较大的电流导通的电路的导电部件(也被称作母线等)而成的电路构成体是公知的(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－164039号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在以往的电路构成体中的半导体元件的安装中，由于将FET(Field-EffectTransistor：场效应晶体管)的漏极端子及源极端子焊接于母线，并且栅极端子连接于在母线的上表面侧设置的基板，因而需要端子的引脚弯曲加工。在过去的电路构成体中进行母线和基板的贴附及端子的引脚弯曲加工，因而存在制造成本上升的问题点。
另外，在过去的电路构成体中，作为基板控制部的耐热对策，单独准备安装耐热温度较低的电子部件的控制基板和安装耐热温度较高的电子部件的控制基板，并使用基板间连接器将它们连接。使用了基板间连接器的连接也成为了使制造成本上升的主要原因。
本发明的目的在于提供一种能够降低制造成本的电路构成体。
用于解决课题的技术方案
本发明的一个实施例的电路构成体，具备构成电力电路的第一母线及第二母线和安装有控制所述电力电路的通电的控制电路的控制基板，所述电路构成体具备：半导体开关元件，具备分别连接于所述第一母线及所述第二母线的漏极端子、源极端子及来自控制所述电力电路的通电的所述控制电路的控制信号所输入的栅极端子；和第三母线，将所述栅极端子与所述控制基板电连接。
发明效果
根据上述技术方案，能够降低制造成本。
附图说明
图1是实施方式一的电路构成体的立体图。
图2是实施方式一的电路构成体的平面图。
图3是图2的III-III线的截面图。
图4是说明FET的安装状态的局部放大图。
图5是说明FET的安装状态的纵向截面图。
图6是实施方式二的电路构成体的装配图。
图7是实施方式二的电路构成体的立体图。
具体实施方式
对本发明的实施方式进行列举说明。另外，也可以将以下记载的实施方式的至少一部分任意地组合。
本发明的一个实施例的电路构成体，具备构成电力电路的第一母线及第二母线和安装有控制所述电力电路的通电的控制电路的控制基板，所述电路构成体具备：半导体开关元件，具备分别连接于所述第一母线及所述第二母线的漏极端子、源极端子及来自控制所述电力电路的通电的所述控制电路的控制信号所输入的栅极端子；和第三母线，将所述栅极端子与所述控制基板电连接。
在本实施例中，能够利用连接于栅极端子的第三母线将半导体开关元件连接于控制基板，因而能够废除基板间连接器等部件，能够抑制制造成本的上升。
本发明的一实施例的电路构成体，其中，所述第一母线、所述第二母线及所述第三母线是板部件，使所述第一母线及所述第二母线的板厚度比所述第三母线的板厚度厚。
在本实施例中，由于使第一母线及第二母线的板厚度比第三母线的板厚度厚，因而能够应对在车辆具备的电池等的电源和灯、雨刷等的车载电气设备或电动机等构成的负载之间流过的大电流。
本发明的一实施例的电路构成体，其中，所述第一母线、所述第二母线及所述第三母线构成由具有绝缘性的树脂成形体一体化而成的复合成形体，该复合成形体具有使所述第一母线、所述第二母线、所述第三母线及所述树脂成形体的一部分露出的露出面，在该露出面上使所述第一母线、所述第二母线、所述第三母线及所述树脂成形体齐平。
在本实施例中，使复合成形体的露出面形成为齐平，在露出面不存在不需要的突起物，因而例如在回流焊处理的钎焊膏的印刷时，能够均匀地涂布钎焊膏，从而能够将半导体开关元件的各端子良好地接合于各母线。
另外，端子连接部的上表面和第一母线及第二母线的上表面存在于同一面内，因而在将栅极端子连接于第三母线时，不需要引脚弯曲加工，能够抑制加工费的上升。
本发明的一实施例的电路构成体，其中，所述第三母线构成所述露出面的一部分，具备连接于所述栅极端子的端子连接部，和从该端子连接部的一端弯曲而连接于所述控制基板的基板连接部。
在本实施例中，能够利用从栅极端子用的端子连接部的一端弯曲设置的基板连接部将半导体开关元件连接于控制基板，因而能够废除基板间连接器等部件，从而能够抑制制造成本的上升。
本发明的一实施例的电路构成体，其中，将所述半导体开关元件安装于所述露出面。
在本实施例中，半导体开关元件被安装于形成为齐平的露出面，因而在将栅极端子连接于第三母线时，不需要引脚弯曲加工，从而能够抑制加工费的上升。
本发明的一实施例的电路构成体，其中，具备与所述露出面对向设置的散热部。
在本实施例中，能够将在半导体开关元件等中产生了的热量通过散热部向外部释放。
以下，基于表示其实施方式的附图对本发明进行具体地说明。
(实施方式一)
图1是实施方式一的电路构成体1的立体图，图2是其平面图，图3是图2的III-III线的截面图。电路构成体1构成配置于车辆具备的电池等的电源和灯、雨刷等的车载电气设备或电动机等构成的负载之间的电力供给路径的电气连接箱。电路构成体1被用作例如DC－DC转换器、逆变器等电气部件。
在实施方式一中，通过图1～图3所示的前后、左右、上下的各个方向定义电路构成体1的“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”。以下，使用由图1～图3定义的前后、左右、上下的各个方向对电路构成体1的结构进行说明。此外，图1～图3的前后、左右、上下各个方向是为了方便而表示的方向，不表示在将回路构成体1安装于车辆等被安装部位的状态下的前后、左右、上下。
电路构成体1由电路部10和收容电路部10的收容部20构成。电路部10具备构成电力电路的母线、安装有对电力电路的通电进行控制的控制回路的控制基板12和来自对由母线构成的电力电路的通电进行控制的制御基板12的控制信号输入并基于输入的控制信号切换通电或非通电的半导体开关元件13。半导体开关元件13例如FET(更具体地为表面贴装型的功率MOSFET)，被安装于母线上。在母线上除了半导体开关元件13，还可以安装齐纳二极管等电子部件。
此外，在图1～图3的例子中，为了简略化，表示了只安装有一个半导体开关元件13的结构，然而当然也可以安装多个半导体开关元件13。
半导体开关元件13(以下，称为FET13)，在元件本体的右侧面具备漏极端子131，在元件本体的左侧面具备源极端子132及栅极端子133。FET13的漏极端子131焊接于在电路部10上表面的露出了的区域中的占据了右侧的大部分的区域配置的母线111(以下，称为漏极母线111)。另外，FET13的源极端子132焊接于在电路部10上表面的露出了的区域中的占据了左侧及后侧的大部分的区域配置的母线112(以下，称为源极母线112)。这些漏极母线111及源极母线112是由铜或铜合金等金属材料形成的导电性板部件，具有例如1.5～2.0mm左右的厚度。
另一方面，FET13的栅极端子133例如软钎焊接于在漏极母线111及源极母线112之间隔开间隔配置的母线113(以下，称为栅极母线113)。在图示的例子中，栅极母线113沿漏极母线111的左边设置三个，沿上边设置两个。栅极母线113是由铜或铜合金等金属材料形成的导电性板部件，具有例如0.64mm左右的厚度。
栅极母线113和漏极母线111及源极母线112不同，在电路部10的上表面露出，具有具备了连接于栅极端子133的端子连接部113a、从端子连接部113a的一端向下方弯曲而连接于控制基板12的基板连接部113b的立体构造。基板连接部113b在侧视图中形成下端侧比上端侧细的圆锥形状。在本实施例中，使基板连接部113b的下端插通于设置在控制基板12上的通孔121，通过在通孔121中填充导电性材料，使栅极母线113电连接于控制基板12。此外，基板连接部113b的上下方向的长度尺寸，能够根据电路构成体1的规格、所需要的耐热性能等适当地设计。
这些漏极母线111、源极母线112及栅极母线113构成与绝缘性树脂材料一起一体化而成的复合成形体11。这样的复合成形体11通过使用了例如苯酚树脂、玻璃环氧树脂等绝缘性树脂材料的嵌件成形来制造。由绝缘性树脂材料成形的树脂成形体114，通过和各母线接合将它们一体化，并且通过配置于各母线之间，使各母线间绝缘。另外，在本实施方式中，以漏极母线111、源极母线112、栅极母线113的端子连接部113a及树脂成形体114的露出面(在图示例中为上表面)齐平的方式，通过嵌件成形使复合成形体11成形。
控制基板12具有例如矩形状的绝缘基板。在该绝缘基板的下表面，安装有具备FET等的开关元件、电阻、线圈、电容器、二极管等电子部件的控制电路(未图示)，并且形成有将这些电子部件电连接的配线图案(未图示)。另外，在控制基板12中设置有供栅极母线113所具备的基板连接部113b的下端插通的通孔121。通过使栅极母线113的下端插通于控制基板12的通孔121，并在通孔121填充导电性材料而与所述配线图案连接，确保安装于电路构成体1的上表面的FET13和安装于控制基板12的下表面的控制电路之间导通。
收容部20为上端面及下端面开口的树脂制的盒体。收容部20具备将在内部收容的复合成形体11及将控制基板12的左右方向及前后方向的边缘围起的周壁部201。在该周壁部201的上端设置有以比复合成形体11的左右方向及前后方向的边缘稍大的方式形成的开口部。另外，在周壁部201的上端附近的内周面中，设置有朝向内侧突出形成的肋203。收容部20利用在周壁的内周面形成的肋203来从下表面侧支持复合成形体11的边缘部，由此能够将使复合成形体11及控制基板12一体化而成的电路部10收容于内部。
此外，优选收容部20和复合成形体11使用螺纹紧固、粘接等公知的方法固定。另外，收容部20的上端面优选与复合成形体11的露出面齐平或者被形成为比复合成形体11的露出面低。
图4是说明FET13的安装状态的局部放大图，图5是其纵向截面图。FET13例如通过回流焊方式安装于复合成形体11的露出面。在回流焊方式中，使用在与基板上的接合位置对应的部分设置了开口的掩模，在基板上的接合位置上印刷钎焊膏，在载置了电子部件之后加热熔化钎焊膏，由此将电子部件接合于基板上的接合位置。在本实施方式中，将复合成形体11的露出面形成为齐平，由于在露出面不存在不需要的突起物，在印刷钎焊膏时，能够均匀地涂布钎焊膏，从而能够将FET13的各端子良好地接合于各母线。
在本实施方式中，将FET13载置于漏极母线111上，将漏极端子131接合于漏极母线111，跨过树脂成形体114将栅极端子133及源极端子132分别接合于栅极母线113及源极母线112。栅极母线113的端子连接部113a的上表面与漏极母线111及源极母线112的上表面存在于同一面内，因而在将栅极端子133连接于栅极母线113时，不需要引脚弯曲加工，能够抑制加工费的上升。
另外，在本实施方式中，如图5所示，能够利用从栅极端子133的端子连接部113a的一端弯曲设置的基板连接部113b将FET13连接于控制基板12，因而能够废除基板间连接器等部件，能够抑制制造成本的上升。
另外，在本实施方式中，通过使源极母线112及漏极母线111的板厚度(例如1.5～2.0mm)比栅极母线113的板厚度(例如，0.64mm)厚，能够应对在车辆具备的蓄电池等的电源和灯、雨刷等的车载电气设备或电动机等构成的负载之间流过的大电流。
(实施方式二)
在实施方式二中，对包含散热部的结构进行说明。
图6是实施方式二的电路构成体1的装配图，图7是其立体图。在实施方式二中，在收容部20的上表面安装支持部件30。支持部件30具备基部31、设置于基部31的上表面的散热部32、隔着散热部32设置于基部31的左右两端的脚部33。支持部件30具备的基部31、散热部32及脚部33例如通过使用了铝、铝合金等金属材料的压铸而一体成形。支持部件30的基部31通过粘接、螺纹紧固、软钎焊等公知的方法固定于电路构成体1的收容部20。
散热部32具备从基部31的上表面朝向上方突出的多个散热片321，将从电路构成体1发出的热量向外部散热。散热片321在左右方向上延伸，并且在前后方向上隔开间隔并列设置多个。散热片321的厚度方向的截面形状例如形成上端部形成为渐细形状的在上下方向上细长的山形。
脚部33设置于基部31的左右两端。在本实施方式中，在基部31的左侧具备两个脚部33，在右侧具备一个脚部33。脚部33大致水平地被配置，具备安装于车辆等的被安装部位的安装板331和将安装板331和基部31的上表面连结的前后一对的侧板332。另外，在脚部33具备以与侧板332交差的方式配置并与安装板331及侧板332双方相连的加强板333。此外，优选各脚部33相比散热部32的突出高度进一步延伸形成。
安装支持部件30的电路构成体1以散热片321的延伸方向为大致铅垂方向的方式被安装于被安装部位。在这样地安装了电路构成体1的情况下，从电路部10发出的热量被散热片321散热，由来自散热片321的散热而加温的空气通过散热片321之间的空间向铅垂上方流动，被导向电路构成体1的外部。因此，在本实施方式的电路构成体1中，能够使在电路部10中产生了的热量通过散热片321之间的空间扩散到外部。
本次公开的实施方式在所有的要点均为例示，应该认为不是限制性的。本发明的范围不限于上述含义，由发明内容的范围表示，旨在包括与发明内容的范围等同的含义和在范围内的所有变更。
标号说明
1 电路构成体
10 电路部
11 复合成形体
12 控制基板
13 半导体开关元件(FET)
20 收容部
30 支持部件
31 基部
32 散热部
33 脚部
111 漏极母线
112 源极母线
113 栅极母线
113a 端子连接部
113b 基板连接部
114 树脂成形体
121 通孔
131 漏极端子
132 源极端子
133 栅极端子
201 周壁部
202 开口部
203 肋

Claims (6)

1.一种电路构成体，具备构成电力电路的第一母线及第二母线和安装有控制所述电力电路的通电的控制电路的控制基板，其中，
所述电路构成体具备：
半导体开关元件，具备分别连接于所述第一母线及第二母线的漏极端子、源极端子及来自控制所述电力电路的通电的所述控制电路的控制信号所输入的栅极端子；和
第三母线，将所述栅极端子与所述控制基板电连接。
2.根据权利要求1所述的电路构成体，其中，
所述第一母线、所述第二母线及所述第三母线是板部件，
使所述第一母线及所述第二母线的板厚度比所述第三母线的板厚度厚。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电路构成体，其中，
所述第一母线、所述第二母线及所述第三母线构成由具有绝缘性的树脂成形体一体化而成的复合成形体，
该复合成形体具有使所述第一母线、所述第二母线、所述第三母线及所述树脂成形体的一部分露出的露出面，
在该露出面上使所述第一母线、所述第二母线、所述第三母线及所述树脂成形体齐平。
4.根据权利要求3所述的电路构成体，其中，
所述第三母线具备：
端子连接部，构成所述露出面的一部分，连接于所述栅极端子；和
基板连接部，从该端子连接部的一端弯曲而连接于所述控制基板。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的电路构成体，其中，所述半导体开关元件安装于所述露出面。
6.根据权利要求3～5的任意一项所述的电路构成体，其中，具备与所述露出面对向设置的散热部。
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