CN112889352A - 电路结构体及电连接箱 - Google Patents

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Abstract

一种电路结构体，具备多个FET(13)，FET(13)具有源极端子(132)及栅极端子(133)，该电路结构体具备：连接有源极端子(132)及栅极端子(133)的基板部(31)及针对每个FET(13)而形成于基板部(31)并在厚度方向上贯通基板部(31)的贯通孔(16)。

Description

电路结构体及电连接箱
技术领域
本发明涉及具备多个半导体元件的电路结构体及电连接箱。
本申请主张基于2018年10月16日提出申请的日本申请第2018-195245号的优先权，并引用上述日本申请中记载的全部记载内容。
背景技术
以往，通常已知安装有构成用于使比较大的电流导通的电路的导电部件(也称为汇流条等)的电路结构体。
另一方面，专利文献1公开了一种电子装置，其为了使从设置在机壳内的电气部件产生的热量迅速地排出到机壳的外部并将外部空气引入机壳内来对电气部件进行冷却，而在该机壳上形成有孔。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2018-063982号公报
发明内容
本公开的一个方式涉及一种电路结构体，具备多个半导体元件，半导体元件具有第一端子及第二端子，上述电路结构体具备：连接有上述第一端子及上述第二端子的基板部及针对每个半导体元件而形成于上述基板部并在厚度方向上贯通上述基板部的贯通孔。
本公开的一个方式涉及一种电连接箱，具备：上述电路结构体、覆盖上述多个半导体元件的散热凹陷部及介于各半导体元件与上述散热凹陷部之间的导热材料。
附图说明
图1是实施方式1涉及的电气装置的主视图。
图2是实施方式1涉及的电气装置的分解图。
图3是从下方观察实施方式1涉及的电气装置的电路结构体的概略图。
图4是放大示出在图3中以虚线包围的部分的放大图。
图5是基于图4中的V-V线的概略的纵剖视图。
图6是基于图4中的VI-VI线的概略的纵剖视图。
图7是示出在实施方式2涉及的电气装置中FET与凹陷部之间的关系的局部纵剖视图。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
在上述这样的电路结构体中，由于较大的电流流过半导体元件这样的电子元件，不仅是电子元件，在导电部件中也产生大量的热量。这样产生的热量不仅会成为上述电子元件的错误动作的原因，而且周围的电子元件等也有可能随之遭受热量的恶劣影响。
在专利文献1的电子装置中，为了应对这样的问题，在机壳上形成孔，但是，由于在机壳上形成有孔，灰尘、水等有可能从外部进入机壳内。在专利文献1的电子装置中，为了防止这种情况而另外设置有过滤器，其结果是，不仅使结构复杂，而且存在制造成本升高这样的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种能够通过简单的结构提高半导体元件所产生的热量的散热性的电路结构体及电连接箱。
[本公开的效果]
根据本公开的一个方式，能够通过简单的结构提高半导体元件所产生的热量的散热性。
[本发明的实施方式的说明]
首先，列举出本公开的实施方式来进行说明。另外，也可以任意地组合以下记载的实施方式中的至少一部分。
(1)本公开的一个方式涉及一种电路结构体，具备多个半导体元件，半导体元件具有第一端子及第二端子，上述电路结构体具备：连接有上述第一端子及上述第二端子的基板部及针对每个半导体元件而形成于上述基板部并在厚度方向上贯通上述基板部的贯通孔。
在本方式中，针对每个半导体元件，在基板部形成有在厚度方向上贯通该基板部的贯通孔。因此，在半导体元件产生热量的情况下，该热量能够经由该贯通孔而从基板部的一面侧移动到基板部的另一面侧，起到散热效果。
(2)本公开的一个方式涉及的电路结构体中，在上述第二端子中流过比上述第一端子小的电流，上述电流结构体具备：与上述多个半导体元件的上述第一端子连接的导电板及与各半导体元件的上述第二端子连接且数量与上述多个半导体元件相同的通电部件，上述贯通孔形成在上述第二端子附近。
在本方式中，在连接有流过比第一端子小的电流的第二端子的通电部件附近形成有贯通孔。通过在流过更小的电流的第二端子(通电部件)附近形成贯通孔，能够将由于该贯通孔而使电阻增加的情况防患于未然。
(3)本公开的一个方式涉及的电路结构体中，上述导电板具有使上述通电部件的一个端部配置在内侧的凹部，在上述凹部的边缘与上述通电部件的一个端部之间形成有树脂部，上述贯通孔形成于上述树脂部。
在本方式中，通电部件的一个端部隔着树脂部而配置在导电板的凹部的内侧，在该树脂部形成有贯通孔。这样，由于在树脂部形成有贯通孔，防止由于在通电部件或导电板形成贯通孔而引起电阻增加的情况，且易于形成贯通孔。
(4)本公开的一个方式涉及一种电连接箱，具备：上述任一个电路结构体、覆盖上述多个半导体元件的散热凹陷部及介于各半导体元件与上述散热凹陷部之间的导热材料。
在本方式中，在半导体元件与放电凹陷部之间夹设有导热材料。导热材料与半导体元件及散热凹陷部的内侧面相接，将从半导体元件散发的热量迅速地传递到散热凹陷部。因此，能够有效地对半导体元件所产生的热量进行散热。
(5)本公开的一个方式涉及的电连接箱具备设置在上述散热凹陷部的外侧并从上述散热凹陷部取得热量而进行散热的散热翅片。
在本方式中，在散热凹陷部的外侧设有散热翅片。因此，导热材料将从半导体元件散发的热量传递到散热凹陷部，传递到散热凹陷部的热量经由散热翅片进行风冷。因此，能够有效地对半导体元件所产生的热量进行散热。
[本发明的实施方式的详细情况]
针对本发明，基于示出其实施方式的附图来具体地进行说明。以下，参照附图来说明本公开的实施方式涉及的电路结构体及电连接箱。另外，本发明不限于这些示例，而由权利要求书示出，意在包含与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。
(实施方式1)
以下，举出具备实施方式1涉及的电路结构体的电气装置(电连接箱)为例来进行说明。图1是实施方式1涉及的电气装置1的主视图，图2是实施方式1涉及的电气装置1的分解图。
电气装置1是配置在车辆具备的蓄电池等电源与由车灯、雨刷器等车载电装件或电动机等构成的负载之间的电力供给路径上的电连接箱。电气装置1被用作例如DC-DC转换器、逆变器等电子元件。
在实施方式1中，为了便于说明，根据图1及图2所示的前后、左右、上下各方向来定义电气装置1的“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”。以下，利用如以上那样定义的前后、左右、上下各方向对电气装置1的结构进行说明。
电气装置1具备：电路结构体10、具有电路图案的电路基板12及支撑电路结构体10的支撑部件20。
电路结构体10具备构成电力电路的汇流条、电路基板及安装于汇流条的电子元件。电子元件根据电气装置1的用途而适当安装，包含FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)等开关元件、电阻、线圈、电容器等。
支撑部件20具备：基部21，具有在上表面支撑电路结构体10的支撑面211；散热部22，设于与支撑面211相反一侧的面(下表面212)；及多个腿部23，隔着散热部22而设置在基部21的左右两端。支撑部件20所具备的基部21、散热部22及腿部23由例如使用了铝、铝合金等金属材料的压铸件一体成型。
基部21是具有适当的厚度的矩形状的平板部件。电路结构体10通过粘接、螺纹紧固、钎焊等公知的方法而固定于基部21的支撑面211。
散热部22具备从基部21的下表面212向下方突出的多个散热翅片221，将从电路结构体10散发的热量向外部散热。多个散热翅片221沿着左右方向延伸且在前后方向上隔开间隔地并列设置。另外，在散热部22中形成有覆盖后述的FET13的凹陷部222(散热凹陷部)，在凹陷部222的外侧设有散热翅片221。
脚部23设置在基部21的左右两端。各脚部23在基部21的左右侧分别设置一个或多个。
电路基板12具有例如大致矩形状的绝缘基板。在该绝缘基板安装有具备电阻、线圈、电容器、二极管等电子元件的控制电路(不图示)，并且形成有将这些电子元件电连接的电路图案。电路基板12的控制电路向后述的电力电路30提供接通、断开信号，对电力电路30进行控制。另外，电路基板12及电力电路30收容于收容部11。
图3从下方观察实施方式1涉及的电气装置1的电路结构体10的概略图。即，图3是示出从图2的箭头方向观察的情况下的电路结构体10的图。
电路结构体10具备电力电路30。电力电路30至少具备汇流条111～113及当输入了来自电路基板12的控制信号时基于输入的控制信号来切换通电、非通电的半导体开关元件13(半导体元件)。
半导体开关元件13例如是FET(更具体地说，是表面贴装型的功率MOSFET)，且安装在汇流条111～113的下表面侧。除了半导体开关元件13(以下，称为FET13)之外，在汇流条111～112的下表面侧还可以安装稳压二极管等电子元件。
FET13例如在元件主体的一个主面具备漏极端子131，漏极端子131在元件主体的一侧面侧突出。另外，FET13在与上述一侧面相对的另一侧面具备源极端子132(第一端子)及栅极端子133(第二端子)。图3中例示了六个FET13a～13f安装于电力电路30的情况，但不限于此。以下，将FET13a～13f也称为FET13。
FET13的漏极端子131钎焊于汇流条111。以下，将汇流条111称为漏极汇流条111。另外，FET13的源极端子132钎焊于汇流条112(导电板)。以下，将汇流条112称为源极汇流条112。
这些漏极汇流条111及源极汇流条112是由铜或铜合金等金属材料形成的导电性板部件。
另一方面，FET13的栅极端子133中流过比源极端子132及漏极端子131小的电流，且钎焊于汇流条113(通电部件)。以下，将汇流条113称为栅极汇流条113。栅极汇流条113是由铜或铜合金等金属材料形成的导电性部件。
在漏极汇流条111、源极汇流条112及栅极汇流条113各自之间夹设有绝缘性树脂材料的树脂部114，漏极汇流条111、源极汇流条112及栅极汇流条113与树脂部114一起一体化而构成基板部31。
基板部31在上下方向视角下呈大致矩形，且下侧形成扁平的面。在基板部31的该下侧面安装有FET13a～13f。FET13a～13f沿基板部31的长度方向(左右方向)并列设置成一列。
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树脂部114。例如，树脂部114及收容部11通过一个工序而一体形成。另外，收容部11通过形成在周壁的内周面上的肋部(未图示)从下表面侧支撑电路基板12的周缘部。
树脂部114通过与漏极汇流条111、源极汇流条112及栅极汇流条113卡合而使这些部件一体化。另外，树脂部114通过使其一部分配置在漏极汇流条111、源极汇流条112及栅极汇流条113各自之间而使各汇流条之间绝缘。
在收容部11的右侧侧壁的外侧安装有对连接器端子(未图示)的外侧端部进行保护的圆筒形的壳体5。
图4是放大示出在图3中以虚线包围的部分的放大图，图5是基于图4中的V-V线的概略的纵剖视图，图6是基于图4中的VI-VI线的概略的纵剖视图。
漏极汇流条111比源极汇流条112及栅极汇流条113大，且形成矩形的板状。即，漏极汇流条111在基板部31中露出面积最大，且占据前侧的大部分。另外，FET13a～13f分别使漏极端子131钎焊于漏极汇流条111，从而固定于漏极汇流条111。
在漏极汇流条111及源极汇流条112之间夹设有树脂部114中的树脂部114b。即，漏极汇流条111及源极汇流条112隔着树脂部114b而相向。在漏极汇流条111中，在与源极汇流条112相向的边缘部以使各个源极端子132及栅极端子133朝向源极汇流条112的方式并列设置FET13a～13f。
源极汇流条112的与在漏极汇流条111中固定有FET13a～13f的边缘相向的边缘部呈梳状地凹凸。即，在源极汇流条112中，在上述边缘部形成有多个凹部115、115、…115。各凹部115形成在与FET13a～13f的各个栅极端子133对应的位置。
源极汇流条112比漏极汇流条111小，且形成大致梯形的板状。在源极汇流条112中，FET13a～13f的各个源极端子132钎焊于除了凹部115以外的上述边缘部。
在各凹部115的内侧与凹部115的边缘隔开间隔地配置有后述的栅极汇流条113的端子连接部113a。另外，在各凹部115的边缘与栅极汇流条113的端子连接部113a之间夹设有树脂部114中的树脂部114a。即，栅极汇流条113的端子连接部113a由树脂部114a包围，由此，栅极汇流条113及源极汇流条112被绝缘。
在各栅极汇流条113连接有FET13a～13f的各个栅极端子133。详细地说，栅极汇流条113呈大致L字状弯曲，在下侧的一端具有与栅极端子133钎焊的端子连接部113a，在上侧的另一端具有与电路基板12连接的基板连接部113b(参照图5)。栅极汇流条113形成基板连接部113b比端子连接部113a细的尖细的翅片形状。
端子连接部113a在俯视视角下呈矩形，且在基板部31的下侧面露出。端子连接部113a设置成使源极汇流条112及树脂部114a形成齐平面。如上所述，在各端子连接部113a钎焊有FET13a～13f的各个栅极端子133，端子连接部113a由树脂部114a包围。
在各树脂部114a中，在栅极端子133(端子连接部113a)附近形成有在厚度方向即上下方向上贯通树脂部114a(基板部31)的贯通孔16、16。例如，贯通孔16形成在端子连接部113a与树脂部114a的边界。贯通孔16在左右方向上各自形成在端子连接部113a的两侧。在本实施方式中，以贯通孔16设置在两处的情况为例来进行说明，但不限于此，也可以形成在三处以上。
并列设置在基板部31的下侧面的FET13a～13f由散热部22的凹陷部222覆盖。在FET13a～13f发热的情况下，该热量传导至凹陷部222的内侧，经由多个散热翅片221而进行风冷。
此外，如上所述，在本实施方式涉及的电路结构体10中，针对每个FET13a～13f，在基板部31上形成有贯通孔16。由此，基板部31的上侧与基板部31的下侧之间的透气变得容易。即，在本实施方式涉及的电路结构体10中，安装有作为发热体的FET13a～13f的基板部31的下侧的空气能够经由贯通孔16而向基板部31的上侧自由地移动(参照图6中箭头)。因此，在由FET13a～13f产生热量的情况下，包含该热量的热空气不会闷在凹陷部222内，而经由贯通孔16向基板部31的上侧移动，因此起到散热的效果。
另外，在本实施方式中，贯通孔16形成在栅极端子133(端子连接部113a)附近。即，贯通孔16针对每个FET13a～13f且形成在作为热源的FET13a～13f附近，因此能够更高效地进行散热。
本实施方式涉及的电路结构体10除了散热翅片221以外还使用贯通孔16来对FET13a～13f所产生的热量进行散热，因此能够更可靠地进行散热。由此，能够将由于在FET13a～13f中产生的热量而使FET13a～13f发生错误动作、故障等的情况、FET13a～13f周围的电子元件等随之遭受热量的恶劣影响的情况等防患于未然。
在本实施方式中，贯通孔16形成在栅极端子133(端子连接部113a)附近且形成于树脂部114a。因此，与端子连接部113a相比，能够容易地形成贯通孔16。
但是，本实施方式涉及的电路结构体10不限于此。只要是FET13a～13f附近，则贯通孔16也可以形成于漏极汇流条111、源极汇流条112及栅极汇流条113中的任一个。
在贯通孔16形成于漏极汇流条111、源极汇流条112及栅极汇流条113中的任一个的情况下，担心在各汇流条中电流电阻升高。另外，电阻与流过的电流量成正比。另一方面，如上所述，在栅极端子133中流过比漏极端子131及源极端子132小的电流。因此，优选的是，在流过比漏极汇流条111及源极汇流条112小的电流的栅极端子133或栅极汇流条113附近形成贯通孔16。
此外，如上所述，由于在贯通孔16形成于漏极汇流条111、源极汇流条112及栅极汇流条113中的任一个的情况下担心电阻升高，更优选的是如本实施方式这样将贯通孔16设置于树脂部114。
(实施方式2)
图7是示出在实施方式2涉及的电气装置1中FET13a～13f与凹陷部222之间的关系的局部纵剖视图。
如图7所示，在基板部31的下侧面安装有FET13a～13f，FET13a～13f由散热部22的凹陷部222覆盖。此外，在本实施方式中，在FET13a～13f与凹陷部222的内侧面之间夹设有导热材料40。导热材料40例如是导热性优异的脂膏、导热片等。导热材料40例如与FET13a～13f的下侧面和凹陷部222的内侧面相接，将从FET13a～13f散发的热量传递到凹陷部222。
这样，在本实施方式涉及的电气装置1中，在FET13a～13f发热的情况下，该热量经由导热材料40迅速地传导至凹陷部222。接着，散热翅片221从凹陷部222获取热量并进行风冷。因此，能够更有效地对FET13a～13f所产生的热量进行散热。
对于与实施方式1相同的部分，标注相同的附图标记并省略详细的说明。
应该理解为，本次公开的实施方式所有方面均为示例性的，而不是限制性的。本发明的范围并不由上述意思示出，而由权利要求书示出，旨在包含与权利要求书等同含义及范围内的全部变更。
附图标记说明
1 电气装置
10 电路结构体
11 收容部
13 FET
16 贯通孔
22 散热部
30 电力电路
31 基板部
40 导热材料
111 漏极汇流条
112 源极汇流条
113 栅极汇流条
113a 端子连接部
113b 基板连接部
114、114a、114b 树脂部
115 凹部
131 漏极端子
132 源极端子
133 栅极端子
221 散热翅片
222 凹陷部。

Claims (5)

1.一种电路结构体，具备多个半导体元件，所述半导体元件具有第一端子及第二端子，
所述电路结构体具备：
连接有所述第一端子及所述第二端子的基板部；及
针对每个半导体元件而形成于所述基板部并在厚度方向上贯通所述基板部的贯通孔。
2.根据权利要求1所述的电路结构体，其中，
在所述第二端子中流过比所述第一端子小的电流，
所述电流结构体具备：
与所述多个半导体元件的所述第一端子连接的导电板；及
与各半导体元件的所述第二端子连接且数量与所述多个半导体元件相同的通电部件，
所述贯通孔形成在所述第二端子附近。
3.根据权利要求2所述的电路结构体，其中，
所述导电板具有使所述通电部件的一个端部配置在内侧的凹部，
在所述凹部的边缘与所述通电部件的一个端部之间形成有树脂部，
所述贯通孔形成于所述树脂部。
4.一种电连接箱，具备：
权利要求1～3中任一项所述的电路结构体；
覆盖所述多个半导体元件的散热凹陷部；及
介于各半导体元件与所述散热凹陷部之间的导热材料。
5.根据权利要求4所述的电连接箱，具备设置在所述散热凹陷部的外侧并从所述散热凹陷部取得热量而进行散热的散热翅片。
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