CN2849680Y - 电子电路装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型为一种在电路基板上安装有变频器控制机器等使用的IPM等半导体元件、对半导体元件的温度进行检测并进行保护控制的电子电路装置，且提供了一种能够正确检测半导体元件的温度的电路装置。其中，印刷电路板由立式副基板(108)和主基板(126)构成，半导体元件(104)和温度传感器(116)安装在立式副基板上，同时，用于使半导体元件发出的热量进行散热的散热板(118)被设置成将立式副基板、温度传感器及半导体元件包围起来，并在散热板的内侧充填灌封材料(122)，将所述立式副基板、温度传感器及半导体元件覆盖起来。这样，可以减少半导体元件和温度传感器之间的温度差，正确地检测出半导体元件的温度。

Description

电子电路装置
技术领域
本实用新型涉及一种电子电路装置，这种电子电路装置在其电路基板上安装有变频器控制设备等中所使用的IPM(智能功率组件)等半导体元件，具有能对半导体元件的温度进行检测、并执行保护操作的功能。
背景技术
近年来，使用变频器控制的设备如电冰箱等不断涌现。在这些设备中的变频器电路中，一般都设有通过将电机等变频器驱动电路及驱动电路的过电流保护电路组装1个组件中而形成的IPM半导体元件。
在这些变频器设备等的电子电路装置中，当用于执行驱动操作的半导体元件的温度升高时，需要进行对其温度进行检测、降低载波频率等保护控制。
作为半导体元件的温度检测方法，有人提出过一种通过自动插装机来完成温度传感器的安装、从而节省专门用于实现安装的配件的方法。具体为，在用于安装半导体元件的印刷电路铜箔图案中，专门以印刷电路铜箔图案的形式形成一个呈拉长形状的温度传感器安装区域；在安装温度传感器时，使温度传感器的感热部分与温度传感器安装区域进行紧密接触(其中的一例可参考日本专利公报特开平10-48057号)。
下面参照附图对上述的现有电子电路装置进行描述。
图6为上述的日本专利公报特开平10-48057号中的现有电子电路装置的斜视图，图7为该现有电子电路装置的电路框图。
如图6及图7中所示，电子电路装置1由半导体元件2、印刷电路基板3、散热板4、安装螺丝5、温度传感器6和操作控制装置7构成。
半导体元件2被用作如电机等的驱动元件，由于要流过大电流，故在其操作过程中会放出热量。当半导体元件2的温度变得过高时，半导体元件2将会引起热损坏，造成故障。因此，对半导体元件2要进行适当的散热，通常采取的方法是使半导体元件2通过安装螺丝5安装成与散热板4紧密贴合，同时再安装到印刷电路板3上。
半导体元件2在印刷电路板3上的安装及电连接通过以下的方式进行。即，先将半导体元件2上的多个半导体端子2a插入到形成在印刷电路板3上的多个安装孔3a上，再将形成在安装孔3a周围的多个铜箔图案3b和半导体端子2a进行焊接。
印刷电路板3上比方说在中心附近的铜箔图案3b中，形成一个呈被拉长了的形状、宽度较宽的传感器安装区3c，温度传感器6在印刷电路板3上被安装成与这一传感器安装区3c相接触。
另外，印刷电路板3上还安装有操作控制装置7，该操作控制装置7用于对半导体元件2的操作进行控制，同时还根据温度传感器6检测到的温度对半导体元件2进行保护操作。
电子电路装置1的外部连接有由半导体元件2加以驱动的负载如电机8等。
下面对具有以上构成的电子电路装置中的操作情况进行描述。
半导体元件2根据来自操作控制装置7的指令进行操作，进而对电机8进行驱动。半导体元件2在操作时会发出热量，这些热量由散热板4进行散热，故正常情况下温度不会达到规定值以上的高温。但是，在比方说在高温环境操作时、或者散热板4的散热效果由于某种原因受到妨碍而出现异常时，半导体元件2的温度就会变得很高。
当半导体元件2的温度上升时，其半导体端子2a的温度也随之上升。这样，与半导体端子2a相联接的铜箔图案3b及传感器安装区3c的温度也会比正常时高。
由于温度传感器6被安装成与传感器安装区3c的上表面相接触，故传感器安装区3c的温度上升时也会使温度传感器6的温度上升。当温度传感器6的温度达到规定温度以上时，操作控制装置7将根据温度传感器6送出的信号进行使半导体元件2的操作停止等保护操作。
但是，在上述的现有装置构成中，由于温度传感器6并不直接检测半导体元件2的温度，因此存在着以下问题，如电子电路装置1的周围温度或空气对流会造成半导体元件2和温度传感器6的温度相关性发生变化，半导体元件2的保护停止温度发生偏差，或者不能在适当的温度上执行保护操作。
实用新型内容
本实用新型旨在解决现有技术中存在的上述问题，其目的在于提供一种能够正确地检测出半导体元件的温度的电子电路装置。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型的电子电路装置中的印刷电路板由主基板和立式副基板构成，立式副基板上安装有半导体元件和温度传感器，同时，用于使半导体元件发出的热量进行散热的散热板被设置成将立式副基板、温度传感器及半导体元件包围起来，散热板的内侧充填有将所述立式副基板、温度传感器及半导体元件覆盖起来的灌封材料，同时，立式副基板及散热板被安装在主基板上。这样，通过将半导体元件和温度传感器安装在用于使半导体元件发出的热量散热的散热板的内侧，并且充填进灌封材料，可以产生减少半导体元件和温度传感器之间的温度差的作用。
本实用新型产生的技术效果如下。本实用新型的电子电路装置能够消除半导体元件和温度传感器之间的温度差，从而可以提供能正确地检测出半导体元件的温度、可靠性高的电子电路装置。
本实用新型的具体实施方式概述如下。本实用新型的方案1中所述的电子电路装置中设有：立式副基板；在所述立式副基板上安装成正对着所述立式副基板且与所述立式副基板互相平行的半导体元件；安装在所述立式副基板上的温度传感器；设置成将所述立式副基板及所述半导体元件包围住的散热板；设置在所述立式副基板的端部的基板端子；和充填在所述散热板的内侧、将所述立式副基板和所述温度传感器及所述半导体元件覆盖住的灌封材料。这样，可以提供一种半导体元件和温度传感器之间的温度差能够减小、能正确地检测出半导体元件的温度、具有很高的可靠性的电子电路装置。
本实用新型的方案2为，上述方案1中的温度传感器在所述立式副基板上安装在与所述半导体元件相同的一侧。这样，温度传感器和半导体元件之间的距离可以拉近，除了方案1中所述的效果之外，可以提供一种能进一步减小半导体元件和温度传感器之间的温度差、更加正确地检测出半导体元件的温度、可靠性也能进一步提高的电子电路装置。
本实用新型的方案3为，方案1或2中所述的灌封材料为具有高热传导性的材料。这样，半导体元件、散热板和温度传感器相互之间的热传导性可以得到改善。在方案1或者2的效果上，可以提供一种能够进一步减小半导体元件和温度传感器之间的温度差、更加正确地检测出半导体元件的温度、可靠性也能进一步提高的电子电路装置。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中的电子电路装置的斜视图，
图2为该实施例中的电子电路装置的侧视截面图，
图3为该实施例中的电子电路装置的电路框图，
图4为该实施例中的立式副基板的斜视图，
图5为该实施例中的散热板的进行折弯加工之前的斜视图，
图6为现有电子电路装置的斜视图，
图7为现有电子电路装置的电路框图。
上述附图中，104为半导体元件，108为立式副基板，116为温度传感器，118为散热板，122为灌封材料，130为基板端子。
具体实施方式
下面参照附图来对本实用新型的一些实施例进行详细说明。需要说明是，这些实施例并不产生限制本实用新型的作用。
(实施例1)
图1本实用新型实施例1中的电子电路装置的斜视图，图2为该实施例中的电子电路装置的侧视截面图，图3为该实施例中的电子电路装置的电路框图，图4为该实施例中的立式副基板的斜视图，图5为该实施例中的散热板在折弯加工之前的斜视图。
在图1至图5中，电子电路装置100中包括：SIP(单列直插式组件)型IPM半导体元件104、立式副基板108、安装螺丝110、螺母114、温度传感器116、操作控制装置117、散热板118、灌封材料122、主基板126和基板端子130。
下面对电子电路装置的详细构成进行说明。
半导体元件104上设有多个元件端子104c，安装时，这些元件端子104c在立式副基板108和半导体元件104面对着且互相平行的状态下被焊接在立式副基板108上。
半导体元件104通过安装螺丝110及螺母114安装成其金属板与折弯成倒U字型的散热板118紧密贴合。
在立式副基板108上，温度传感器116与半导体元件104安装在同一侧的安装面上。另外，立式副基板108上还安装有用于控制半导体元件104的操作并根据温度传感器116的温度对半导体元件104进行保护操作的操作控制装置117。
散热板118将立式副基板108及半导体元件104包围住。这一散热板118的U字型底面部分上设有定位部件亦即定位孔118a，同时，立式副基板108的端面上设有突起部108a，上述突起部108a被嵌入到定位孔118a。这样，可以使散热板118在组装到立式副基板108上时实现定位。
此时，半导体元件104中的元件端子104c以朝着立式副基板108的突起部108a一侧、亦即倒U字型散热板118的底部(上方)一侧的方式安装到立式副基板108上。
另外，散热板118的侧端部设有基板支承部118b，通过将这些成对的基板支承部118b朝内侧进行折弯加工，可以将立式副基板108夹住。
为了提高热传导率，在散热板118的内部填充着由含有无机质填充剂的氨基甲酸乙脂树脂构成的灌封材料122，将半导体元件104、温度传感器116之间以及元件端子104c和立式副基板108之间的连接部分灌封、包覆住，使之不存在空隙。
立式副基板108及散热板118被安装在主基板126上，在立式副基板108中与设有突起部108a的端面相反一侧的端面亦即主基板126侧的端面上，安装着多个基板端子130。立式副基板108和主基板126之间通过这些基板端子130实现电连接。此外，电子电路装置100还与由半导体元件104加以驱动的外部设备如电机8进行连接。
下面对具有上述构成的电子电路装置中的操作情况进行说明。
半导体元件104在工作时会产生热量，这样的热量由散热板118进行散热，故正常情况下不会出现超过规定值的高温。但是，在高温环境下工作时、或者散热板118的散热受到某种原因的阻碍等场合下，半导体元件104的温度就可能上升，超过正常的工作温度范围。
当温度传感器116达到规定温度(如半导体元件104的操作温度范围的上限温度)或以上时，操作控制装置117就使半导体元件104的操作停止。
由于温度传感器116设置在半导体元件104的附近、同时与半导体元件104一起被进行热传导的散热板118所包围、且温度传感器116和半导体元件104及散热板118之间的空间被充填了热传导性优异的灌封材料122，因此，温度传感器116的温度在任何使用环境下均与半导体元件104温度基本相同。这样，在半导体元件104的温度出现异常上升的场合下，其温度上升也能被正确地检测出来。
这样，在电子电路装置100工作在高温环境的场合下、以及散热板118的散热受到某种原因的阻碍等场合下，即使半导体元件104的温度出现了异常的上升，也可以通过温度传感器116正确地检测出半导体元件104的温度，并在适当的温度上进行使半导体元件104停止操作等保护措施，从而可以产生防止半导体元件104因温度上升而损坏的效果。
另外，使用含有无机质填充剂的氨基甲酸乙脂树脂作为灌封材料122的话，可以产生如下效果：提高灌封材料122的热传导率(加入无机质填充剂之后，灌封材料122的热传导率从0.2W/m℃提高到0.8W/m℃左右)，半导体元件104和温度传感器116之间的温度差可以进一步减少，半导体元件104的温度也可以更加正确地检测出来。
另外，由于能够使半导体元件104发出的热量更加扩散，还可以达到减少散热板118的体积、提高半导体元件104的可靠性等其它效果。
再者，由于通过灌封材料122将半导体元件104的元件端子104c和立式副基板108的电气连接部覆盖了起来，构成灰尘等无法从外部侵入的构造，还可以产生端子间的距离较短、即使无法保证规定的绝缘距离的半导体元件也可以采用的辅助效果。
综上所述，本实用新型中的电子电路装置可以正确地检测出半导体元件的温度，能在适当的温度上进行保护操作，而且可以提高电子电路装置的可靠性。因此，本实用新型不但可以使用在变频器控制设备中，还可以适用在使用半导体元件的其它电子电路装置中。

Claims (3)

1.一种电子电路装置，其特征在于包括：
立式副基板；
在所述立式副基板上安装成正对着所述立式副基板且与所述立式副基板互相平行的半导体元件；
安装在所述立式副基板上的温度传感器；
设置成将所述立式副基板及所述半导体元件包围住的散热板；
设置在所述立式副基板的端部的基板端子；和
充填在所述散热板的内侧、将所述立式副基板和所述温度传感器及所述半导体元件覆盖住的灌封材料。
2.如权利要求1中所述的电子电路装置，其特征在于：所述温度传感器在所述立式副基板上安装在与所述半导体元件相同的一侧。
3.如权利要求1或者2中所述的电子电路装置，其特征在于：所述灌封材料为具有高热传导性的材料。
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