CN110654325B - 电路结构体 - Google Patents

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Abstract

提供一种电路结构体，能够防止开关元件的过热。具备：在一个方向上较长的板状的第一导电部；沿该第一导电部的长度方向较长且以与所述第一导电部分离规定距离的方式配置的板状的第二导电部；跨于所述第一导电部和第二导电部地配置并沿所述长度方向并列设置的多个开关元件，所述第一导电部或所述第二导电部的所述长度方向的一端部侧及另一端部侧的宽度的大小不同。

Description

电路结构体
技术领域
本发明涉及电路结构体。
背景技术
在车辆中，存在电路结构体设置于将电源与负载连接的电气电路的中途的情况，该电路结构体具备板状的2片母排、进行该2片母排的电连接及切断的切换的多个开关元件、及对开关元件的接通/断开进行控制的控制元件(参照专利文献1)。
电源及负载经由2片母排及开关元件而被电连接。在开关元件接通的情况下，电流从电源通过开关元件而向负载流动。在开关元件断开的情况下，电流不向开关元件流动，因此电源与负载的连接被切断。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2018-082520号公报
【发明要解决的课题】
在上述的电路结构体中，根据母排及多个开关元件的排列，存在电流集中地流向特定的开关元件的情况，在该情况下，开关元件的发热增加而存在过热的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够防止开关元件的过热的电路结构体。
【用于解决课题的方案】
本发明的一形态的电路结构体具备：板状的第一导电部，在一个方向上较长；板状的第二导电部，沿该第一导电部的长度方向较长，且以与所述第一导电部分离规定距离的方式配置；及多个开关元件，跨于所述第一导电部和第二导电部地配置并沿所述长度方向并列设置，所述第一导电部或所述第二导电部的所述长度方向的一端部侧及另一端部侧的宽度的大小不同。
本发明的一形态的电路结构体具备：板状的第一导电部及第二导电部，具有在一个方向上较长的第一部分及与该第一部分的一端部连续并交叉的第二部分，并且所述板状的第一导电部及第二导电部呈相同形状；及多个开关元件，所述第一导电部及第二导电部各自的所述第一部分分离规定距离地并列，所述多个开关元件跨于所述第一导电部和第二导电部的所述第一部分而沿长度方向等间隔地并列设置。
【发明效果】
根据上述，能够防止开关元件的过热。
附图说明
图1是实施方式1的电路结构体的立体图。
图2是实施方式1的电路结构体的俯视图。
图3是图2的III-III线的剖视图。
图4是说明切口部产生的效果的示意图。
图5是表示切口部产生的效果的坐标图。
图6是实施方式2的电路结构体的俯视图。
图7是实施方式3的电路结构体的俯视图。
图8是实施方式4的电路结构体的俯视图。
【标号说明】
1 电路结构体
2 电路部
3 收容体
20 复合成形体
20a 安装面
201 肋
21 第一母排(第一导电部)
22 第二母排(第二导电部)
22a 连续部
211 第一部分
212 第二部分
220 凹部
221 凸部
222、223、224 切口部
23 第三母排
23a 露出部
23b 延伸设置部
24 控制基板
24a 通孔
25a 第一FET(开关元件)
25b 第二FET(开关元件)
25c 第三FET(开关元件)
25d 第四FET(开关元件)
25e 第五FET(开关元件)
25f 第六FET(开关元件)
250 元件主体
251 漏极端子
252 源极端子
253 栅极端子
254 第一面
255 第二面
具体实施方式
列举本发明的实施方式进行说明。而且，也可以将以下记载的实施方式的至少一部分任意组合。
本发明的一形态的电路结构体具备在一个方向上较长的板状的第一导电部、沿该第一导电部的长度方向较长且与所述第一导电部分离规定距离地配置的板状的第二导电部、及跨于所述第一导电部和第二导电部地配置并沿所述长度方向并列设置的多个开关元件，所述第一导电部或所述第二导电部的所述长度方向的一端部侧及另一端部侧的宽度的大小不同。
在本形态中，在第一导电部或第二导电部中的一方，可以减小一端部或另一端部的电流流动的宽度。由此，能够使在该开关元件中流动的电流的路径的电阻值上升。因此，在从宽度窄的一侧使电流流动的情况下，与其他的开关元件相比能够减少向该开关元件流动的电流值之差。由此，能够防止电流向特定的开关元件集中所引起的开关元件的过热。
本发明的一形态的电路结构体中，在所述第二导电部，在一端部的所述第一导电部侧设有切口部，所述多个开关元件并列设置在所述切口部与另一端部之间。
在本形态中，从第二导电部的一端部侧流入的电流不流过切口部的部分，因此与未设置切口部的情况相比，在与切口部最接近的开关元件中流动的电流的路径变长。而且，由于切口部而第二导电部的一端部的宽度变小。由此，该路径中的电阻值上升而电流难以流动，能够防止电流向该开关元件的集中。
因此，能够减小向与切口部最接近的开关元件流动的电流的大小与向其他的开关元件流动的电流的大小之差。通过以上所述，能够防止电流集中于特定的开关元件的情况，能够防止开关元件的过热。
本发明的一形态的电路结构体中，所述切口部沿着与所述长度方向垂直的方向延伸。
在本形态中，能够更良好地增加在与切口部最接近的开关元件中流动的电流的路径的电阻值，能够更良好地防止开关元件的过热。
本发明的一形态的电路结构体中，在所述第一导电部中的所述第二导电部的相反侧或者所述第二导电部中的所述第一导电部的相反侧，沿着所述多个开关元件的并列设置方向设置切口部，该切口部从所述另一端部侧朝向所述一端部侧变得更深。
在本形态中，通过切口部，能够从与一端部最接近的开关元件起依次缩窄第一导电部或第二导电部中的电流流动的宽度。由此，能够使在各开关元件中流动的电流的路径的电阻值以越接近一端部则上升的程度越大的方式上升。因此，能够减少向各开关元件流动的电流值之差。通过以上所述，能够防止电流向特定的开关元件集中所产生的开关元件的过热。
本发明的一形态的电路结构体具备：板状的第一导电部及第二导电部，具有在一个方向上较长的第一部分及与该第一部分的一端部连续并交叉的第二部分，并且所述板状的第一导电部及第二导电部呈相同形状；及多个开关元件，所述第一导电部及第二导电部各自的所述第一部分分离规定距离地并列，所述多个开关元件跨于所述第一导电部和第二导电部的所述第一部分而沿长度方向等间隔地并列设置。
在本形态中，使向各开关元件流动的电流的路径的长度大致相同而使各路径的电阻值大致相同，由此能够使在各路径中流动的电流的大小大致相同。由此，能够防止电流向特定的开关元件集中引起的开关元件的过热。
以下，关于本发明，基于表示其实施方式的附图进行具体说明。
(实施方式1)
图1是实施方式1的电路结构体1的立体图，图2是其俯视图，图3是图2的III-III线的剖视图。电路结构体1构成配置在车辆具备的蓄电池等电源与由灯、雨刷等车载电气安装件或电动机等构成的负载之间的电力供给路径上的电气连接箱。电路结构体1作为例如DC-DC转换器或逆变器等电气零件使用。
电路结构体1具备电路部2和收容电路部2的收容体3。电路部2具备扁平形状的复合成形体20、与该复合成形体20相对配置的控制基板24、6个开关元件即第一FET25a、第二FET25b、第三FET25c、第四FET25d、第五FET25e、第六FET25f。
复合成形体20具有安装第一FET25a～第六FET25f的安装面20a。收容体3呈框状体。收容体3的开口呈与复合成形体20的外形大致相同的形状，比复合成形体20的外尺寸稍大。在框状体的轴向一端侧的内周面设有朝向内侧突出的肋201。复合成形体20在框状体的轴向一端侧，以使安装面20a露出的方式载置于肋201。
需要说明的是，收容体3与复合成形体20优选使用螺纹紧固、粘结等公知的方法来固定。而且，复合成形体20的安装面20a优选与收容体3齐平或更高。
复合成形体20具有构成电力电路的第一母排21、第二母排22及第三母排23，通过将第一母排21～第三母排23与绝缘性树脂材料一起一体化而形成。复合成形体的安装面20a形成为同一面，在该安装面20a中，第一母排21、第二母排22及第三母排23分别露出。第一母排21～第三母排23是利用铜合金等金属材料形成的导电性板构件。第一母排21及第二母排22具有例如1.0～2.0mm左右的厚度。第三母排23具有例如0.5～1.0mm左右的厚度。
第一母排21呈在一个方向上较长的平板状，位于复合成形体20的安装面20a的中央部。第一母排21从复合成形体20的安装面20a露出，与安装面20a齐平。第二母排22呈在一个方向上较长的平板状。在第二母排22的一端部延伸设置有与该一端部连续且大致垂直地交叉的连续部22a。连续部22a从安装面20a露出。
第二母排22使长度方向沿着第一母排21，以分离规定距离的方式设置。连续部22a沿着第一母排21的宽度方向以与第一母排21分离规定距离的方式设置。
在第二母排22中，在第一母排21侧沿长度方向并列设置有向相反侧凹陷的6个凹部220。而且，在第二母排22中，在与连续部22a相连的一端部设有切口部222。切口部222在第二母排22的一端部处设置于第一母排21侧，并向相反侧延伸。切口部222沿着与第二母排22的长度方向垂直的方向延伸。而且，第二母排22具有由凹部220及切口部222形成的6个凸部221。
第三母排23呈板状，具有位于第二母排22的凹部220内并向安装面20a露出的露出部23a和从该露出部23a向相反侧延伸设置的延伸设置部23b。延伸设置部23b呈延伸设置端部更细的尖细的形状。
复合成形体20通过使用了例如酚醛树脂、玻璃环氧树脂等绝缘性树脂材料的嵌入成形来制造。由绝缘性树脂材料成形的树脂成形体通过与第一母排21～第三母排23接合而将它们进行一体化，并且通过配置在第一母排21～第三母排23之间而将第一母排21～第三母排23之间绝缘。
第一FET25a～第六FET25f具体而言是例如面安装类型的功率MOSFET，安装在第一母排21～第三母排23上。在第一母排21～第三母排23上，除了第一FET25a～第六FET25f之外，还可以安装二极管等电子零件。
第一FET25a～第六FET25f对于由第一母排21～第三母排23构成的电力电路的通电进行控制。在第一FET25a～第六FET25f中，被输入来自安装有控制电路的控制基板24的控制信号，由此，基于被输入的控制信号来切换通电/非通电。
需要说明的是，在图1～图3的例子中，作为开关元件而示出了安装有6个FET的结构，但是也可以安装2～5个或7个以上的FET。
第一FET25a～第六FET25f分别呈同样的构造，具有长方体状的元件主体250、设置于该元件主体250的漏极端子251、源极端子252、及栅极端子253。漏极端子251设置于元件主体250的第一面254，源极端子252及栅极端子253设置于第一面254的相反侧的第二面255。
第一FET25a～第六FET25f在安装面20a中，跨于第一母排21和第二母排22地配置，沿着第一母排21及第二母排22的长度方向排列。第一FET25a～第六FET25f按照第一FET25a、第二FET25b、第三FET25c、第四FET25d、第五FET25e、第六FET25f的顺序从第二母排22的一端部侧朝向相反侧排列。切口部222在第二母排22中位于第二母排22的一端部和第一FET25a之间。
漏极端子251焊料连接于第一母排21的露出面。而且，源极端子252焊料连接于第二母排22的各凸部221。栅极端子253焊料连接于第三母排23的露出部23a。
第一FET25a～第六FET25f通过例如回流焊方式而安装于复合成形体20的安装面20a。在回流焊方式中，使用在与基板上的接合部位对应的部分设有开口的掩模，向基板上的接合部位印刷焊料膏剂，在载放了电子零件之后施加热量而使焊料熔化，由此在基板上的接合部位接合电子零件。在本实施方式中，将复合成形体20的安装面20a形成为同一面，在安装面20a不存在不需要的突起物，因此在焊料膏剂的印刷时，能够将焊料膏剂均匀地涂布，能够将第一FET25a～第六FET25f的各端子良好地接合于各母排。
控制基板24例如具备：矩形形状的绝缘基板；在绝缘基板的一面上安装的具备FET等开关元件、电阻、线圈、电容器、二极管等电子零件的控制电路(未图示)；及将这些电子零件电连接的配线图案(未图示)。控制基板24在收容体3的轴向另一端部侧以所述一面的相反面与复合成形体20相对的方式配置。
控制基板24具有与第三母排23对应设置的多个通孔24a。第三母排23的延伸设置部23b的前端部插通通孔24a，向通孔24a填充导电性材料而连接于所述配线图案。由此，确保安装于电路结构体1的第一FET25a～第六FET25f与安装于控制基板24的控制电路之间的导通。需要说明的是，延伸设置部23b的长度尺寸可根据电路结构体1的规格或要求的耐热性能等而适当设计。
图4是说明切口部222产生的效果的示意图，图5是表示切口部222产生的效果的坐标图。图4A及图4B示出电流从第二母排22的连续部22a的突出端侧向第一母排21侧流动的情况。在该情况下，在第二母排22的连续部22a连接电源，在第一母排21连接电源。图4A示意性地示出在第二母排22未设置切口部222时的电流的流动，图4B示意性地示出在第二母排22设置切口部222时的电流的流动。在图5中，横轴表示第一FET25a～第六FET25f，纵轴表示向各FET流入的电流值(单位为安培(A))。
在第一FET25a～第六FET25f中，由于第一FET25a最接近第二母排22的一端部，因此在没有切口部222的情况下，在分别通过第一FET25a～第六FET25f的路径之中，在第一FET25a中流动的电流的路径的电阻值变得最小。而且，如图4A所示，在第一FET25a的连接源极端子252的区域A1中，电流主要向空心箭头所示的方向X(图中下方向)、Y(图中右方向)流入。在第二FET25b～第六FET25f中，从Y方向流入。通过以上所述，如图5所示，向第一FET25a流入的电流值比其他的第二FET25b～第六FET25f增大。
另一方面，如图4B所示，在第二母排22设有切口部222的情况下，电流不从方向Y向该区域A1流动而从方向X流入，因此通过第一FET25a的路径中的电阻值上升，向第一FET25a流入的电流值如图6所示减少。此时，与减少的电流值相当的电流向第二FET25b～第六FET25f分流而流入。因此，在全部FET中，能够减少流入的电流值之差。
根据上述的结构，从第二母排22的一端部侧流入的电流不流过切口部222的部分。而且，与未设置切口部222的情况相比，在第一FET25a中流动的电流的路径变长。因此，该路径的电阻值上升而电流难以流动，能够防止电流向第一FET25a的集中。
由此，能够减少向与切口部222最接近的第一FET25a流动的电流的大小与向其他的第二FET25b～第六FET25f流动的电流的大小之差。通过以上所述，能够防止电流集中于特定的FET而发热的情况，能够防止该FET的过热。
另外，切口部222沿着第二母排22的第二母排22的长度方向的垂直方向凹陷。由此，能够更良好地增加在与切口部222最接近的第一FET25a中流动的电流的路径的电阻值，能够更良好地防止FET的过热。
需要说明的是，切口部222可以不是沿着第二母排22的宽度方向而是沿着相对于宽度方向倾斜的方向凹陷。
另外，电路结构体1也可以构成为在第一母排21侧连接电源，在第二母排22连接负载而使电流从第一母排21侧流动。即使在该情况下，也同样能够减少向与切口部222最接近的FET流动的电流的大小与向其他的FET流动的电流的大小之差。由此，能够防止电流集中于特定的FET而发热的情况，能够防止FET的过热。
(实施方式2)
在实施方式2的电路结构体中，切口部的形状与实施方式1不同。图6是实施方式2的电路结构体1的俯视图。关于实施方式2的电路结构体的结构，关于与实施方式1相同的结构，标注同一标号而省略其详细说明。
在实施方式2中，在第二母排22中取代切口部222而设置切口部223。切口部223沿着第一FET25a～第六FET25f的并列设置方向设置于第一母排21的相反侧，呈三角形状，朝向第一母排21侧凹陷。
切口部223的第一FET25a侧最深，朝向第六FET25f侧而深度变浅。由此，在第二母排22中，朝向第一FET25a侧而宽度减小。
根据以上的结构，由于切口部223而从第一FET25a起能够依次增大第二母排22的宽度。由此，能够使在第一FET25a～第六FET25f中流动的电流的路径的电阻值以越接近一端部则上升的程度越增大的方式上升。因此，能够减小向第一FET25a～第六FET25f流动的电流值之差。通过以上所述，能够防止电流集中于特定的FET而发热的情况，能够防止FET的过热。
(实施方式3)
在实施方式3的电路结构体中，第一母排及第二母排的形状与实施方式1不同。图7是实施方式3的电路结构体1的俯视图。关于实施方式3的电路结构体的结构，关于与实施方式1同样的结构，标注同一标号而省略其详细说明。
在实施方式3中，在第二母排22中，取代切口部222而在第一母排21设置切口部224。切口部224沿着第一FET25a～第六FET25f的并列设置方向而设置于第二母排22的相反侧，呈三角形状，朝向第二母排22侧凹陷。
切口部224的第一FET25a侧最深地凹陷，朝向第六FET25f侧而凹陷的深度变浅。由此，在第一母排21中，朝向第一FET25a侧而宽度变窄。
根据以上的结构，利用切口部224，从第一FET25a起能够依次扩宽第一母排21的宽度。由此，能够使在第一FET25a～第六FET25f中流动的电流的路径的电阻值以越接近一端部则上升的程度越大的方式上升。因此，能够减少向第一FET25a～第六FET25f流动的电流值之差。通过以上所述，能够防止电流集中于特定的FET而发热的情况，能够防止FET的过热。
需要说明的是，在实施方式2及3中，只要切口部223、224的第一FET25a侧最深地凹陷，朝向第六FET25f侧而凹陷的深度变浅即可，并不局限于三角形状，也可以是阶梯形状等形状。
(实施方式4)
在实施方式4的电路结构体中，第一母排21及第二母排22的形状相同。图8是实施方式4的电路结构体1的俯视图。关于实施方式4的电路结构体的结构，关于与实施方式1同样的结构，标注同一标号而省略其详细说明。
实施方式3的第一母排21及第二母排22为俯视观察L字状的相同形状，而且，为大致相同的尺寸。第一母排21及第二母排22分别具有在一个方向上较长的第一部分211、与该第一部分211的一端部连续并大致垂直地交叉的第二部分212。
第一母排21及第二母排22以各自的第一部分211平行地分离规定距离以及第二部分212位于相同侧的方式配置。而且，第一FET25a～第六FET25f等间隔地并列。
使向第一FET25a～第六FET25f分别流动的电流的路径的长度大致相同而能够使各路径的电阻值大致相同。由此，能够使在各路径中流动的电流的大小大致相同。由此，能够防止电流集中于特定的开关元件而发热的情况，能够防止开关元件的过热。
应考虑的是本次公开的实施方式在全部的点上为例示而不是限制性内容。本发明的范围不是由上述的意思而是由权利要求书表示，并意图包含与权利要求书同等的意思及范围内的全部变更。

Claims (4)

1.一种电路结构体，具备：
板状的第一导电部，在一个方向上较长；
板状的第二导电部，沿该第一导电部的长度方向较长，且以与所述第一导电部分离规定距离的方式配置；
多个开关元件，跨于所述第一导电部和第二导电部地配置并沿所述长度方向并列设置；及
复合成形体，以所述第一导电部和第二导电部从一面露出的方式形成，
所述复合成形体的另一面与向所述复合成形体输出信号的控制基板对向，
在所述第二导电部，在一端部的所述第一导电部侧设置有切口部，
所述多个开关元件并列设置在所述切口部与另一端部之间。
2.根据权利要求1所述的电路结构体，其中，
所述切口部沿着与所述长度方向垂直的方向延伸。
3.一种电路结构体，具备：
板状的第一导电部，在一个方向上较长；
板状的第二导电部，沿该第一导电部的长度方向较长，且以与所述第一导电部分离规定距离的方式配置；及
多个开关元件，跨于所述第一导电部和第二导电部地配置并沿所述长度方向并列设置，
所述第二导电部的所述长度方向的一端部侧及另一端部侧的宽度的大小不同，
在所述第二导电部中的所述第一导电部的相反侧，沿着所述多个开关元件的并列设置方向设置切口部，
该切口部从所述另一端部侧朝向所述一端部侧变得更深，
在所述第二导电部，电流从所述一端部侧朝向所述另一端部侧流动。
4.一种电路结构体，具备：
板状的第一导电部及第二导电部，具有在一个方向上较长的第一部分及与该第一部分的一端部连续并交叉的第二部分，并且所述板状的第一导电部及第二导电部呈相同形状；及
多个开关元件，
所述第一导电部及第二导电部各自的所述第一部分分离规定距离地并列，
所述多个开关元件跨于所述第一导电部和第二导电部的所述第一部分而沿长度方向等间隔地并列设置，
所述第一导电部的第二部分与所述第二导电部的第二部分相对，
所述多个开关元件配置在所述第一导电部及第二导电部的各自的第二部分之间。
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