CN112352473A - 电路基板 - Google Patents
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Abstract
一种电力电路，将与FET(13)的端子连接的多个母排(111、112)设置于一个平面，并具备设置于母排(111、112)彼此之间的第1绝缘区域(114)，其中，电力电路具备：母排(111)，固定有FET(13)；通电片材(14)，通过第1连接部(15)与母排(112)连接，使FET(13)的源极端子(132)与母排(112)通电；及第2连接部(143)，设置于通电片材(14)内，并使源极端子(132)和母排(112)通电。
Description
技术领域
本发明涉及电路基板。
本申请主张基于2018年7月18日申请的日本申请第2018-135248号的优先权，并引用上述日本申请记载的所有记载内容。
背景技术
以往，通常公知有将构成用于使比较大的电流导通的电路的导电构件(也称为母排等)固定于相对于形成有构成使比较小的电流导通的电路的导电图案的基板，的电路基板。
另一方面，专利文献1公开有电连接箱，具有：一对母排；功率半导体，安装在一对母排上；控制基板，安装控制功率半导体的控制部；及FPC，配置于一对母排的上表面，并将功率半导体的控制端子及控制基板电连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-220277号公报
发明内容
本公开的一个方式的电路基板，将与半导体元件的端子连接的多个导电片设置于一个平面，并具备设置于所述导电片彼此之间的绝缘区域，其中，所述电路基板具备：第1导电片，固定有所述半导体元件；通电片材，通过第1连接部与第2导电片连接，使所述半导体元件的一个端子与所述第2导电片通电；及第2连接部，设置于所述通电片材内，并使所述一个端子和所述第2导电片通电。
附图说明
图1是本实施方式的电气装置的主视图。
图2是本实施方式的电气装置的基板结构体的分解图。
图3是从上方观察本实施方式的电气装置的基板结构体的俯视图。
图4是将图3的FET的附近放大示出的放大图。
图5是基于图4的V-V线的纵剖视图。
图6是将本实施方式的电力电路的FET的附近放大示出的放大图。
图7是基于图6的VII-VII线的纵剖视图。
具体实施方式
[本公开所要解决的课题]
在上述那样的电路基板中，由于使较大的电流导通，所以除了导电构件之外，在连接这种导电构件和电子部件的连接构件中也产生大量的热。像这样产生的热不仅引起这种连接构件的断线等热害，还恐怕对周围的电子部件等造成二次的热害。
然而，在专利文献1的电连接箱中，针对这样的问题没有研究。
因此，目的在于提供一种电路基板，抑制连接导电片和半导体元件的连接构件的发热，从而能够事先防止因这种连接构件中的发热引起的不良状况的产生。
[本公开的效果]
根据本公开，抑制连接导电片和半导体元件的连接构件的发热，从而能够事先防止因这种连接构件中的发热引起的不良状况的产生。
[本发明的实施方式的说明]
首先列举本公开的实施方式进行说明。另外，也可以任意组合以下记载的实施方式的至少一部分。
(1)本公开的一个方式的电路基板，将与半导体元件的端子连接的多个导电片设置于一个平面，并具备设置于所述导电片彼此之间的绝缘区域，其中，所述电路基板具备：第1导电片，固定有所述半导体元件；通电片材，通过第1连接部与第2导电片连接，使所述半导体元件的一个端子与所述第2导电片通电；及第2连接部，设置于所述通电片材内，并使所述一个端子和所述第2导电片通电。
在本方式中，通电片材除了通过第1连接部，还通过第2连接部与第2导电片连接。
因此，能够使半导体元件的一个端子与第2导电片之间的电流的路径放大，可靠地实现所述一个端子和第2导电片的通电。
(2)本公开的一个方式的电路基板，其中，所述通电片材具有：通电部，使所述一个端子和所述第2导电片通电；及绝缘片材，使所述通电部至少与所述第1导电片绝缘，所述第2连接部具有：凹部，形成为供所述通电部从内侧露出；及内侧导电部，设置于所述凹部内，并使所述通电部和所述第2导电片通电。
在本方式中，在第2连接部中，通电部经由凹部内的内侧导电部与第2导电片连接。
因此，除了第1连接部之外，在第2连接部中，也能够进行半导体元件的一个端子和第2导电片的电连接，能够可靠地实现所述一个端子和第2导电片的通电。
(3)本公开的一个方式的电路基板，其中，所述第2连接部设置于所述绝缘区域附近。
在本方式中，第2连接部设置于绝缘区域附近，因此，能够最大限度地缩短半导体元件的一个端子与第2导电片之间的电流的路径亦即通电片材的长度，能够减少通电片材中的电阻。
(4)本公开的一个方式的电路基板，其中，所述内侧导电部是形成于所述凹部的内侧面的环部。
在本方式中，在第2连接部中，通电部经由作为环部的内侧导电部与第2导电片电连接。
因此，通电片材(通电部)中产生的热经由第2连接部(内侧导电部)向第2导电片传导，能够事先防止因通电片材中的发热引起的不良状况。另外，内侧导电部为环部，因此能够期待基于空气的空冷。
(5)本公开的一个方式的电路基板，其中，所述内侧导电部是熔敷于所述通电部及所述第2导电片的软钎料。
在本方式中，在第2连接部中，通电部经由作为软钎料的块的内侧导电部而与第2导电片电连接。
因此，通电片材(通电部)中产生的热经由第2连接部(内侧导电部)向第2导电片传导，能够事先防止因通电片材中的发热引起的不良状况。另外，增加内侧导电部和第2导电片连接的连接面积，增加热的传递及电流的流动。
(6)本公开的一个方式的电路基板，其中，所述通电部形成为板形状。
在本方式中，所述通电部形成为板形状，因此，能够减少电阻，抑制通电片材(通电部)的发热。
(7)本公开的一个方式的电路基板，其中，所述通电片材是FPC(柔性印刷电路板)。
在本方式中，使用FPC作为通电片材。因此，能够简化电路基板的制造工序。
[本发明的实施方式的详情]
基于表示其实施方式的附图对本发明具体地进行说明。以下参照附图对本公开的实施方式的电路基板进行说明。此外，本发明不限定于上述的例示，而是由权利要求书表示，旨在包括与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更。
以下，列举具备本实施方式的电路基板的电气装置为例进行说明。
(实施方式1)
图1是本实施方式的电气装置1的主视图。
电气装置1构成在车辆具备的蓄电池等电源与由灯、刮水器等车载电装品或者电动机等构成的负荷之间的电力供给路径上配置的电连接箱。电气装置1例如用作DC-DC转换器、逆变器等电子部件。
电气装置1具备基板结构体10和支承基板结构体10的支承构件20。图2是本实施方式的电气装置1的基板结构体10的分解图。
在本实施方式中，为了方便，通过图1及图2所示的前后、左右、上下的各方向来定义电气装置1的“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”。以下，使用这样定义的前后、左右、上下的各方向进行说明。
基板结构体10具备：电力电路30(电路基板)，具有构成电力电路的母排及安装于母排的半导体元件等；及控制电路12，控制电力电路30的开/关等。半导体元件根据电气装置1的用途而适当地安装，例如包括FET(Field Effect Transistor)等开关元件、电阻、线圈、电容器等。
支承构件20具备：基部21，在上表面具有支承基板结构体10的支承面211；散热部22，设置于与支承面211相反的一侧的面(下表面212)；及多个腿部(未图示)，隔着散热部22而设置于基部21的左右两端。支承构件20具备的基部21、散热部22及上述腿部通过例如使用了铝、铝合金等金属材料的压铸而一体地成形。
基部21是具有适当的厚度的矩形状的平板构件。通过粘合、螺纹紧固、钎焊等公知的方法，将基板结构体10固定于基部21的支承面211。
散热部22具备从基部21的下表面212朝向下方突出的多个散热片221，并使从基板结构体10发出的热向外部散热。多个散热片221在左右方向上延伸，并且在前后方向上隔开间隔地并列设置。
图3是从上方观察本实施方式的电气装置1的基板结构体10的俯视图。图3中，为了方便说明，示出除去了控制电路12的状态下的基板结构体10。
基板结构体10具备：电力电路30；控制电路12，安装有向电力电路30提供开/关信号的控制电路；及收容部11，收容电力电路30及控制电路12。控制电路12及电力电路30分别分离地设置。
电力电路30至少具备：母排111、112(导电片)；及半导体开关元件13(半导体元件)，被输入来自控制电路12的控制信号，并基于输入的控制信号切换通电/非通电。
电力电路30的母排111、112设置于同一平面，具有电路图案等的基板部113进一步与母排111、112设置于同一平面。在母排111及母排112之间设置有第1绝缘区域114，在母排112及基板部113之间设置有第2绝缘区域115。
母排111形成为矩形的板状，在母排111的相邻的两个边附近设置有母排112。与母排111同样地，母排112也成为板状。母排112设置于基板部113与母排111之间。母排111及母排112是由铜或者铜合金等金属材料形成的导电性板构件。
第1绝缘区域114及第2绝缘区域115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件成型来制造。第1绝缘区域114及第2绝缘区域115例如也可以与收容部11一体形成。
半导体开关元件13例如是FET(更具体而言，面安装类型的功率MOSFET)，并配置在母排111或者母排112上。即，在本实施方式的电力电路30中，半导体开关元件13(以下，称为FET13)不是以跨母排111及母排112的方式配置，而是固定于母排111或者母排112的任一个。在本实施方式中，为了方便说明，以FET13固定于母排111的情况为例进行说明。
另外，也可以是，在母排111、112的上侧，除了FET13之外，还安装有齐纳二极管等半导体元件。
此外，图3的例子中，为了方便说明，示出仅安装有一个FET13的结构，但不局限于此，也可以安装有多个FET13是不言而喻的。
图4是将图3的FET13的附近放大示出的放大图，图5是基于图4的V-V线的纵剖视图。
FET13具有元件主体134以及四个漏极端子131和三个源极端子132，该四个漏极端子131和三个源极端子132隔着元件主体134而位于彼此相反的两侧。例如，在元件主体134的一个侧面侧设置有漏极端子131，在与上述一个侧面对置的侧面侧设置有源极端子132。另外，FET13具有栅极端子135，例如栅极端子135设置于源极端子132的附近。但是，栅极端子135的位置不限定于此。
在本实施方式中，以FET13固定于母排111且源极端子132经由通电片材14与母排112电连接的情况为例进行说明，但不限定于此。也可以构成为，FET13固定于母排112，漏极端子131经由通电片材14与母排111电连接。
漏极端子131、源极端子132及栅极端子135从元件主体134朝向外侧以直线状延设。漏极端子131、源极端子132及栅极端子135不具有弯曲部，抑制到延设目的地为止的长度，实现电力电路30的小型化。
FET13通过钎焊而固定于母排111。即，在FET13的底面与母排111之间设置有软钎料固定部133。软钎料固定部133将FET13的底面的至少一部分钎焊于母排111。
FET13的漏极端子131焊接于软钎料固定部133，并经由软钎料固定部133与母排111电连接。即，漏极端子131直接与母排111电连接。
另一方面，FET13的源极端子132经由通电片材14与隔着第1绝缘区域114相隔的母排112电连接。即，通电片材14以跨第1绝缘区域114的方式设置在母排111、112上。
通电片材14具有：线状的通电部141(图4中，由虚线表示)，使源极端子132和母排112电连接；及绝缘部142(绝缘片材)，使通电部141与母排111绝缘。通电部141的一端焊接于源极端子132，通电部141的另一端焊接于母排112。即，通电片材14的另一端经由第1连接部15与母排112电连接。
例如，通电部141由铜箔构成，绝缘部142由片状的树脂构成，并在绝缘部142的内部埋设有通电部141。通电片材14也可以是例如FPC(Flexible Printed Circuits，柔性印刷电路板)。
另外，不局限于此，通电部141也可以粘贴在绝缘部142上。
通电片材14除了第1连接部15之外，还对每个通电部141设置与源极端子132和母排112电连接的第2连接部143。第2连接部143在通电片材14内并且在通电片材14的厚度方向上与通电部141整合的位置设置。
第2连接部143具有凹部143A，该凹部143A在通电片材14的厚度方向上具有从通电片材14的母排111、112侧的表面至少至通电部141的一部分为止的深度。即，凹部143A形成为除去包括通电部141在内的绝缘部142的一部分，因此，通电部141从凹部143A的内侧露出。凹部143A例如也可以是在厚度方向上贯通通电片材14的贯通孔。在本实施方式中，以凹部143A为圆形的贯通孔的情况为例进行说明。
第2连接部143具有内侧导电部143B，该内侧导电部143B设置于凹部143A内，并使通电部141和母排112通电。例如，内侧导电部143B是形成于凹部143A的内侧面的环部。
详细而言，内侧导电部143B也可以是沿着凹部143A的内侧面被实施了镀敷处理的导电物层，也可以是具有与凹部143A的内径相同的外径并内嵌于凹部143A的圆筒状的导电体。
在本实施方式中，以内侧导电部143B为圆筒状的情况为例进行了说明，但不局限于此，也可以是方筒状。
这样，通电部141从凹部143A的内侧露出，在凹部143A的内侧面设置有环部的内侧导电部143B，因此，通电部141和母排112经由内侧导电部143B而通电。
如图4所示，第2连接部143设置于第1绝缘区域114的附近。为了方便，图4中，通过单点划线表示被后述的远方连接片材16遮挡的第1绝缘区域114的一部分。例如，第2连接部143从第1绝缘区域114离开第2连接部143的直径的30％左右的量而设置。
另外，FET13的栅极端子135经由远方连接片材16与比母排112位于远方的基板部113电连接。远方连接片材16设置在母排111、112上，并从母排111经过母排112而延伸至基板部113。
远方连接片材16具有：通电线161，使栅极端子135和基板部113电连接；及绝缘片材162，使通电线161与母排111、112绝缘。
通电线161的一端焊接于栅极端子135，通电线161的另一端焊接于基板部113的电路图案(未图示)。通电线161由铜线或者铜箔构成，绝缘片材162由树脂构成。绝缘片材162沿着通电线161粘贴在母排111、112上。另外，绝缘片材162除了通电线161的附近，还覆盖包括FET13的附近的母排111、112的规定范围。
也可以是，基板部113例如具有绝缘基板，并在这种绝缘基板的上表面安装有具备电阻、线圈、电容器、二极管等半导体元件的控制电路(未图示)，并且形成有将这些半导体元件电连接的电路图案。
如上述那样，在本实施方式的电力电路30中，源极端子132和母排112通过通电片材14电连接，通电片材14除了第1连接部15之外，还通过第2连接部143与母排112连接。
因此，使源极端子132与母排112之间的电流的路径放大，可靠地实现源极端子132和母排112的通电。
另外，第2连接部143设置于母排112的第1绝缘区域114的附近，因此，能够极力缩短源极端子132与母排112之间的电流路径的长度。因此，能够减少电阻，抑制通电片材14的发热。
此外，通电部141和母排112经由第2连接部143(内侧导电部143B)而相互接触。因此，通电片材14(通电部141)中产生的热经由第2连接部143(内侧导电部143B)向母排112传导。因此，能够事先防止因通电片材14中的发热引起的不良状况，并且，能够使通电片材14的热分散于母排112，能够提高散热效率。
(实施方式2)
图6是将本实施方式的电力电路30的FET13的附近放大示出的放大图，图7是基于图6的VII-VII线的纵剖视图。
FET13固定于母排111，源极端子132经由通电片材14与母排112电连接。
FET13通过钎焊而固定于母排111。即，在FET13的底面与母排111之间设置有软钎料固定部133。漏极端子131直接与母排111电连接。
另一方面，FET13的源极端子132经由通电片材14与母排112电连接。即，通电片材14以跨第1绝缘区域114的方式设置在母排111、112上。
通电片材14具有：通电部141A(图6中，通过虚线表示)，使源极端子132和母排112电连接；及绝缘部142(绝缘片材)，使通电部141A与母排111绝缘。通电部141A的一端分焊接于源极端子132，通电部141A的另一端经由第1连接部15焊接于母排112。
例如，通电部141A由铜箔构成，并成为矩形的板状。另外，绝缘部142由片状的树脂构成。绝缘部142设置于通电部141A与母排111、112之间，通电部141A具有比绝缘部142小的面积。通电片材14例如也可以是FPC(Flexible Printed Circuits，柔性印刷电路板)。
通电片材14除了第1连接部15之外，还具有与源极端子132和母排112电连接的三个第2连接部144。第2连接部144设置于通电片材14内且在通电片材14的厚度方向上与通电部141A整合的位置。
第2连接部144具有凹部144A，上述凹部144A在通电片材14的厚度方向上，具有从通电片材14的母排111、112侧的表面至少至通电部141A的一部分为止的深度。即，凹部144A以除去包括通电部141A的绝缘部142的一部分的方式形成，因此，通电部141A从凹部144A的内侧露出。凹部144A例如也可以是在厚度方向上贯通通电片材14的贯通孔。在本实施方式中，以凹部144A为圆形的贯通孔的情况为例进行说明。
第2连接部144具有内侧导电部144B，上述内侧导电部144B设置于凹部144A内，并使通电部141A和母排112通电。例如，内侧导电部144B是在凹部144A的内侧面形成的软钎料。
具体而言，内侧导电部144B是通过钎焊而熔敷于通电部141A及母排112的软钎料的块，并具有跟随凹部144A的形状。即，内侧导电部144B形成为具备与凹部144A的内径相同尺寸的外径的圆柱状，并内嵌于凹部144A。
这样，通电部141A从凹部144A的内侧露出，在凹部144A的内侧内嵌有作为软钎料的块的内侧导电部144B，因此，通电部141A和母排112经由内侧导电部144B而通电。
如图6所示，第2连接部144设置于第1绝缘区域114的附近。为了方便，图6中，通过单点划线表示被远方连接片材16遮挡的第1绝缘区域114的一部分。
另外，FET13的栅极端子135经由远方连接片材16与比母排112位于远方的基板部113电连接。基板部113例如具有绝缘基板，并在这种绝缘基板的上表面安装有具备电阻、线圈、电容器、二极管等半导体元件的控制电路(未图示)。
远方连接片材16及基板部113具有与实施方式1相同的结构，省略详细说明。
如上述那样，在本实施方式的电力电路30中，源极端子132和母排112通过通电片材14而电连接，通电片材14除了通过第1连接部15之外，还通过第2连接部144与母排112连接。
因此，使源极端子132与母排112之间的电流的路径放大，可靠地实现源极端子132和母排112的通电。
另外，第2连接部144设置于母排112的第1绝缘区域114的附近，因此，能够极力缩短源极端子132和母排112之间的电流路径的长度。因此，能够减少电阻，抑制通电片材14的发热。
另外，通电部141A成为板状，因此，在源极端子132和母排112之间通电时，能够减少电阻，能够抑制通电片材14的发热。
另外，通电部141A成为板状，因此，与空气接触的面积增加，能够通过空冷抑制通电片材14的发热。
此外，通电部141A和母排112经由第2连接部144(内侧导电部144B)相互接触。因此，通电片材14(通电部141A)中产生的热经由第2连接部144(内侧导电部144B)向母排112传导。因此，能够事先防止因通电片材14中的发热引起的不良状况，并且，能够使通电片材14的热分散于母排112，能够提高散热效率。
以上，列举在通电片材14设置有三个第2连接部144的情况为例进行了说明，但不限定于此。也可以将第2连接部144的数量增加至三个以上，在这种情况下能够提高上述的效果。
在实施方式1及实施方式2中，列举FET13固定于母排111，FET13的漏极端子131与母排111直接连接，FET13的源极端子132经由通电片材14与母排112连接的情况为例进行了说明。但是，本实施方式不局限于此。也可以构成为，FET13固定于母排112，FET13的源极端子132与母排112直接连接，FET13的漏极端子131经由通电片材14与母排111连接。
另外，也可以将实施方式1的第2连接部143(内侧导电部143B)用于实施方式2的通电片材14，也可以将实施方式2的第2连接部144(内侧导电部144B)用于实施方式1的通电片材14。
应该认为这次公开的实施方式在所有的点上均为例示，且不是限制性的。本发明的范围不是通过上述的意思示出，而是通过权利要求书示出，且旨在包括与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更。
标号说明
10 基板结构体
13 FET
14 通电片材
15 第1连接部
30 电力电路
111 母排(第1导电片、第2导电片)
112 母排(第2导电片、第1导电片)
114 第1绝缘区域
131 漏极端子
132 源极端子
134 元件主体
135 栅极端子
141、141A 通电部
142 绝缘部
143、144 第2连接部
143A、144A 凹部
143B、144B 内侧导电部
Claims (7)
1.一种电路基板，将与半导体元件的端子连接的多个导电片设置于一个平面，并具备设置于所述导电片彼此之间的绝缘区域，其中，所述电路基板具备：
第1导电片，固定有所述半导体元件；
通电片材，通过第1连接部与第2导电片连接，使所述半导体元件的一个端子与所述第2导电片通电；及
第2连接部，设置于所述通电片材内，并使所述一个端子和所述第2导电片通电。
2.根据权利要求1所述的电路基板，其中，
所述通电片材具有：
通电部，使所述一个端子和所述第2导电片通电；及
绝缘片材，使所述通电部至少与所述第1导电片绝缘，
所述第2连接部具有：
凹部，形成为供所述通电部从内侧露出；及
内侧导电部，设置于所述凹部内，并使所述通电部和所述第2导电片通电。
3.根据权利要求1或2所述的电路基板，其中，
所述第2连接部设置于所述绝缘区域附近。
4.根据权利要求2所述的电路基板，其中，
所述内侧导电部是形成于所述凹部的内侧面的环部。
5.根据权利要求2所述的电路基板，其中，
所述内侧导电部是熔敷于所述通电部及所述第2导电片的软钎料。
6.根据权利要求4或5所述的电路基板，其中，
所述通电部形成为板形状。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电路基板，其中，
所述通电片材是FPC(柔性印刷电路板)。
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