DE112020004544T5 - electronic circuit device - Google Patents

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Nagamori Hiraki
Haruhiko Fujita
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Abstract

Die vorliegende elektronische Schaltungsvorrichtung umfasst eine Leiterplatte und einen metallischen Ableiter. Die Leiterplatte umfasst Halbleiterschaltelemente, die einer wärmeerzeugenden Komponente entsprechen, die darauf montiert sind, und zweite Durchgangslöcher, die sich in einer Dickenrichtung durch diese erstrecken. Der Wärmeableiter umfasst Vorsprungsabschnitte, die in die zweiten Durchgangslöcher eingesetzt sind. Aufgrund dieser Konfiguration kann die Wärme von den Halbleiterschaltelementen, die der wärmeerzeugenden Komponente entsprechen, leicht abgeleitet werden, ohne ein fließfähiges Wärmeübertragungsmaterial wie bei der herkömmlichen Technik zu verwenden.The present electronic circuit device includes a circuit board and a metal conductor. The circuit board includes semiconductor switching elements corresponding to a heat-generating component mounted thereon and second through holes extending therethrough in a thickness direction. The heat sink includes boss portions inserted into the second through holes. Because of this configuration, heat can be easily dissipated from the semiconductor switching elements corresponding to the heat-generating component without using a flowable heat transfer material as in the conventional technique.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsvorrichtung, umfassend eine wärmeerzeugende Komponente wie ein Halbleiterschaltelement, die auf einer Leiterplatte montiert ist.The present invention relates to an electronic circuit device including a heat-generating component such as a semiconductor switching element mounted on a circuit board.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Eine elektronische Schaltungsvorrichtung, umfassend eine wärmeerzeugende Komponente wie ein Halbleiterschaltelement auf einer Leiterplatte, sollte so strukturiert sein, dass diese die Wärme der wärmeerzeugenden Komponente an ein Gehäuse oder dergleichen, das als Wärmesenke dient, in irgendeiner Weise überträgt, um diese abzuführen und so einen Anstieg der Temperatur der wärmeerzeugenden Komponente zu unterdrücken.An electronic circuit device including a heat-generating component such as a semiconductor switching element on a circuit board should be structured so that it transmits the heat of the heat-generating component to a case or the like serving as a heat sink in some way to dissipate it and thus increase it the temperature of the heat-generating component.

Eine bekannte Wärmeübertragungsstruktur besteht darin, ein geliertes, fließfähiges Wärmeübertragungsmaterial zwischen der Leiterplatte mit der darauf montierten wärmeerzeugenden Komponente und dem Element auf der anderen Seite, das die Wärme aufnimmt, wie z.B. das Gehäuse, vorzusehen, wie in PTL 1 offenbart. Diese Art von fließfähigem Wärmeübertragungsmaterial kann sich an dessen jeweiligen gegenüberliegenden Oberflächen, d.h. Wärmeübertragungsoberflächen, anpassen und diese eng berühren, wodurch die Wärmeübertragung im Vergleich zu extrem kleinen Zwischenräumen, die durch kleine Aussparungen und Vorsprünge an der Schnittstelle vorgegeben sind, verbessert wird.A known heat transfer structure is to provide a gelled, flowable heat transfer material between the printed circuit board with the heat-generating component mounted thereon and the element on the other side that absorbs the heat, such as the housing, as disclosed in PTL 1. This type of flowable heat transfer material can conform to and closely contact its respective opposing surfaces, i.e., heat transfer surfaces, thereby improving heat transfer compared to extremely small gaps defined by small recesses and protrusions at the interface.

ZITIERLISTECITATION LIST

PATENTLITERATURPATENT LITERATURE

PTL 1: Japanische Patentanmeldung Öffentliche Offenbarung Nr. 2015-211144 PTL 1: Japanese Patent Application Public Disclosure No. 2015-211144

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

TECHNISCHES PROBLEMTECHNICAL PROBLEM

Die elektronische Schaltungsvorrichtung, die in der oben beschriebenen Patentliteratur PTL 1 erörtert wird, bringt die Notwendigkeit mit sich, das Gehäuse an der Leiterplatte mit einer Schraube zu befestigen, um das fließfähige Wärmeübertragungsmaterial in engen Kontakt mit der Leiterplatte zu bringen und auch das fließfähige Wärmeübertragungsmaterial in engen Kontakt mit dem Gehäuse zu bringen, wodurch die Notwendigkeit entsteht, die Größe der Leiterplatte zu erhöhen, um einen Raum für die Befestigung mit der Schraube zu sichern, was ungünstig ist. Darüber hinaus verwendet diese elektronische Schaltungsvorrichtung das fließfähige Wärmeübertragungsmaterial, wodurch sich die Notwendigkeit einer Einrichtung und eines Verfahrens zum Aufbringen des fließfähigen Wärmeübertragungsmaterials ergibt, was im Hinblick auf eine Zunahme der Einrichtungen und eine Kostenperspektive ungünstig ist.The electronic circuit device discussed in the above-described patent literature PTL 1 entails the need to fasten the case to the circuit board with a screw in order to bring the flowable heat transfer material into close contact with the circuit board and also the flowable heat transfer material into to bring close contact with the case, thereby necessitating an increase in the size of the circuit board in order to secure a space for fastening with the screw, which is inconvenient. Furthermore, this electronic circuit device uses the flowable thermal transfer material, thereby necessitating a facility and a method for applying the flowable thermal transfer material, which is unfavorable in view of an increase in facilities and a cost perspective.

Unter diesen Umständen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Schaltungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, Wärme von einer wärmeerzeugenden Komponente leicht abzuleiten, ohne ein fließfähiges Wärmeübertragungsmaterial zu verwenden.Under the circumstances, it is an object of the present invention to provide an electronic circuit device capable of easily dissipating heat from a heat-generating component without using a flowable heat transfer material.

LÖSUNG DES PROBLEMSTHE SOLUTION OF THE PROBLEM

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektronische Schaltungsvorrichtung eine Leiterplatte, umfassend eine darauf montierte wärmeerzeugende Komponente und ein Durchgangsloch, das sich in einer Dickenrichtung durch diese erstreckt, und einen metallischen Wärmeableiter, umfassend einen in das Durchgangsloch eingesetzten Vorsprungsabschnitt.According to an aspect of the present invention, an electronic circuit device includes a circuit board including a heat-generating component mounted thereon and a through hole extending therethrough in a thickness direction, and a metal heat sink including a boss portion inserted into the through hole.

VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNGADVANTAGEOUS EFFECTS OF THE INVENTION

Gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Wärme von der wärmeerzeugenden Komponente leicht abgeleitet werden, ohne ein fließfähiges Wärmeübertragungsmaterial zu verwenden.According to the one aspect of the present invention, heat can be easily dissipated from the heat-generating component without using a flowable heat transfer material.

Figurenlistecharacter list

  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine elektronische Schaltungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 12 is a cross-sectional view schematically showing an electronic circuit device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines A-Abschnitts in 1. 2 is an enlarged view of an A section in FIG 1 .
  • 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines B-Abschnitts in 1. 3 is an enlarged view of a B section in FIG 1 .
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht der elektronischen Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 4 12 is a perspective view of the electronic circuit device according to the present embodiment.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Leiterplatte der elektronischen Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 5 12 is a perspective view of a circuit board of the electronic circuit device according to the present embodiment.
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmeableiters der elektronischen Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 6 14 is a perspective view of a heat sink of the electronic circuit device according to the present embodiment.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses, das die elektronische Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält. 7 Fig. 12 is a perspective view of a case containing the electronic circuitry device according to the present embodiment includes.
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Halterung, welche die elektronische Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer Fahrzeugkarosserie koppelt. 8th 14 is a perspective view of a bracket that couples the electronic circuit device according to the present embodiment to a vehicle body.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht in einem Zustand, in dem die Halterung mit dem Gehäuse in Eingriff ist. 9 Fig. 14 is a perspective view in a state where the bracket is engaged with the case.
  • 10 ist eine perspektivische Ansicht in einem Zustand, in dem die elektronische Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem Gehäuse enthalten ist. 10 14 is a perspective view in a state where the electronic circuit device according to the present embodiment is contained in the case.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht in einem Zustand, in dem die elektronische Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform über die Halterung mit der Fahrzeugkarosserie gekoppelt ist. 11 14 is a cross-sectional view in a state where the electronic circuit device according to the present embodiment is coupled to the vehicle body via the bracket.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

In der nachfolgenden Beschreibung wird eine elektronische Schaltungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 im Detail beschrieben.In the following description, an electronic circuit device 1 according to an embodiment of the present invention is described with reference to FIG 1 until 11 described in detail.

Wie in den 1 bis 5 dargestellt, ist die elektronische Schaltungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Weise eingerichtet, dass eine Leiterplatte 2 auf einem metallischen Wärmeableiter 3 angeordnet ist, der als Wärmesenke dient. Auf der Leiterplatte 2 sind eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen (z.B. MOS-FETs) 10 montiert, die als eine wärmeerzeugende Komponente einem wärmeerzeugenden Element entsprechen. Wie in den 1 bis 3 dargestellt, besteht die Leiterplatte 2 beispielsweise aus einem mehrschichtigen Substrat, in dem abwechselnd erste bis vierte leitende Metallschichten 4A, 4B, 4C und 4D aus vier Lagen Kupferfolie und erste bis dritte Harzschichten 5A, 5B und 5C, z.B. Glas-Epoxidharz, angeordnet sind. Auf den ersten bis vierten leitenden Metallschichten 4A bis 4D werden je nach Bedarf Anschlussabschnitte und Schaltkreisverdrahtungen (Muster) ausgebildet, die für die Montage elektronischer Komponenten erforderlich sind.As in the 1 until 5 1, the electronic circuit device 1 according to the present embodiment is configured such that a circuit board 2 is placed on a metal heat sink 3 serving as a heat sink. Mounted on the circuit board 2 are a plurality of semiconductor switching elements (eg, MOS-FETs) 10 corresponding to a heat-generating element as a heat-generating component. As in the 1 until 3 1, the circuit board 2 consists of, for example, a multi-layer substrate in which first to fourth conductive metal layers 4A, 4B, 4C and 4D made of four layers of copper foil and first to third resin layers 5A, 5B and 5C such as glass epoxy resin are arranged alternately. On the first to fourth metal conductive layers 4A to 4D, terminal portions and circuit wiring (patterns) required for electronic component mounting are formed as needed.

Die Halbleiterschaltelemente 10, die der wärmeerzeugenden Komponente (dem wärmeerzeugenden Element) entsprechen, sind mit Leitungsanschlüssen elektrisch montiert, die mit den auf der ersten leitenden Metallschicht 4A der Leiterplatte 2 ausgebildeten Anschlussabschnitten (nicht dargestellt) verbunden sind. Wärmeaufnehmende Metallabschnitte 8 sind in Bereichen der ersten leitenden Metallschicht 4A ausgebildet, mit denen die Halbleiterschaltelemente 10 in Kontakt sind, um die Schaltungsverdrahtung (das Muster) und dergleichen zu vermeiden. Bezugnehmend auf 3 sind in diesem Bereich mehrere Durchgangslöcher 11 ausgebildet. Die Durchgangslöcher 11 erstrecken sich durch die wärmeaufnehmenden Metallabschnitte 8 der ersten leitenden Metallschicht 4A, der ersten Harzschicht 5A, der zweiten leitenden Metallschicht 4B, der zweiten Harzschicht 5B, der dritten leitenden Metallschicht 4C, der dritten Harzschicht 5C und der vierten leitenden Metallschicht 4D. Auf der inneren Umfangsfläche jedes dieser ersten Durchgangslöcher 11 ist eine Metallschicht 12 ausgebildet, die durch Galvanisieren oder dergleichen ausgebildet ist. Die vierte leitende Metallschicht 4D umfasst ein Muster, das so ausgebildet ist, dass dieses um die ersten Durchgangslöcher 11 herum aushöhlt, und ist zu den ersten Durchgangslöchern 11 isoliert. Jedes der ersten Durchgangslöcher 11 umfassend die Metallschicht 12 ist vorgesehen, um die Wärme des Halbleiterschaltelements 10 von dem wärmeaufnehmenden Metallabschnitt 8 der ersten leitenden Metallschicht 4A zur dritten leitenden Metallschicht 4C zu leiten. Insgesamt dient jedes der ersten Durchgangslöcher 11 als Wärmeübertragungsweg von dem Halbleiterschaltelement 10 in Dickenrichtung der Leiterplatte 2.The semiconductor switching elements 10 corresponding to the heat-generating component (the heat-generating element) are electrically assembled with lead terminals connected to terminal portions (not shown) formed on the first conductive metal layer 4A of the circuit board 2 . Heat-receiving metal portions 8 are formed in areas of the first conductive metal layer 4A with which the semiconductor switching elements 10 are in contact in order to avoid the circuit wiring (pattern) and the like. Referring to 3 a plurality of through holes 11 are formed in this area. The through holes 11 extend through the heat receiving metal portions 8 of the first conductive metal layer 4A, the first resin layer 5A, the second conductive metal layer 4B, the second resin layer 5B, the third conductive metal layer 4C, the third resin layer 5C and the fourth conductive metal layer 4D. On the inner peripheral surface of each of these first through holes 11 is formed a metal layer 12 formed by electroplating or the like. The fourth metal conductive layer 4</b>D includes a pattern formed to dig around the first through holes 11 and is insulated from the first through holes 11 . Each of the first through holes 11 including the metal layer 12 is provided to conduct the heat of the semiconductor switching element 10 from the heat-accepting metal portion 8 of the first conductive metal layer 4A to the third conductive metal layer 4C. Overall, each of the first through holes 11 serves as a heat transmission path from the semiconductor switching element 10 in the thickness direction of the circuit board 2.

Des Weiteren sind in der Nähe der Halbleiterschaltelemente 10 mehrere zweite Durchgangslöcher 14 ausgebildet, die sich durch die Leiterplatte 2 erstrecken, wie in den 2, 4 und 5 gezeigt. Genauer gesagt werden die zweiten Durchgangslöcher 14, die sich durch die erste bis vierte leitende Metallschicht 4A bis 4D und die erste bis dritte Harzschicht 5A bis 5C, die die Leiterplatte 2 bilden, erstrecken, ausgebildet. Eine Metallschicht 15, die durch Galvanisieren oder dergleichen ausgebildet ist, ist auf der inneren Umfangsfläche jeder der zweiten Durchgangslöcher 14 gebildet. Die ersten bis dritten leitenden Metallschichten 4A bis 4C und die Metallschichten 15 der zweiten Durchgangslöcher 14 sind aufgrund der dazwischen befindlichen Harzschichten 17 jeweils isoliert. Dies führt zu einer Isolierung der zweiten Durchgangslöcher 14 von den Leiterabschnitten der Halbleiterschaltelemente 10. Die vierte leitende Metallschicht 4D und die Metallschichten 15 der zweiten Durchgangslöcher 14 sind über das Muster der vierten leitenden Metallschicht 4D miteinander verbunden. Wie oben beschrieben, ist die vierte leitende Metallschicht 4D zu der dritten leitenden Metallschicht 4C isoliert, da sich dazwischen die dritte Harzschicht 5C befindet.Furthermore, in the vicinity of the semiconductor switching elements 10, a plurality of second through holes 14 extending through the circuit board 2 are formed, as shown in FIGS 2 , 4 and 5 shown. More specifically, the second through holes 14 extending through the first to fourth conductive metal layers 4A to 4D and the first to third resin layers 5A to 5C constituting the circuit board 2 are formed. A metal layer 15 formed by electroplating or the like is formed on the inner peripheral surface of each of the second through holes 14 . The first to third conductive metal layers 4A to 4C and the metal layers 15 of the second through holes 14 are insulated due to the resin layers 17 therebetween, respectively. This insulates the second through holes 14 from the lead portions of the semiconductor switching elements 10. The fourth metal conductive layer 4D and the metal layers 15 of the second through holes 14 are connected to each other via the pattern of the fourth metal conductive layer 4D. As described above, the fourth metal conductive layer 4D is insulated from the third metal conductive layer 4C by interposing the third resin layer 5C therebetween.

Wie in den 1, 4 und 6 dargestellt, besteht der Wärmeableiter 3 aus einem metallischen Element, z.B. einer hoch wärmeleitenden Aluminiumlegierung. Der Wärmeableiter 3 umfasst ein quaderförmiges (rechtwinkliges, parallelepipedisches) Teil 20 und mehrere Vorsprungsabschnitte 21, die von einer Oberfläche dieses quaderförmigen Teils 20 vorstehen. Die Vorsprungsabschnitte 21 sind jeweils säulenförmig und werden in jedes der zweiten Durchgangslöcher 14, die auf der Leiterplatte 2 vorgesehen sind, eingepresst. Die Oberfläche des quaderförmigen Teils 20, die der vierten leitenden Metallschicht 4D der Leiterplatte 2 zugewandt ist, ist zu einer gleichmäßigen und im Allgemeinen ebenen Oberfläche geformt. Das quaderförmige Teil 20 ist eingerichtet, dass dieses im Allgemeinen über den gesamten Bereich an der vierten leitenden Metallschicht 4D der Leiterplatte 2 anliegt. Die Höhe der einzelnen Vorsprungsabschnitte 21 entspricht ungefähr der Dicke der Leiterplatte 2. Jeder der Vorsprungsabschnitte 21 ist in eine Oberfläche des quaderförmigen Teils 20 eingepresst, wodurch diese mit dem quaderförmigen Teil 20 einteilig verbunden ist. Ferner sind mehrere Schraubenlöcher 24 und 24 an der anderen Oberfläche des quaderförmigen Teils 20 des Wärmeableiters 3 ausgebildet. Die Schraublöcher 24 und 24 werden verwendet, um die vorliegende elektronische Schaltungsvorrichtung 1 an einer Halterung 40 zu befestigen, die im Folgenden beschrieben wird.As in the 1 , 4 and 6 shown, the heat sink 3 consists of a metallic element, for example a highly thermally conductive aluminum alloy. The heat sink 3 comprises a parallelepiped (rectangular parallelepiped) shaped part 20 and a plurality of projecting portions 21 projecting from a surface of this parallelepiped shaped Part 20 protrude. The projecting portions 21 are each columnar and press-fitted into each of the second through holes 14 provided on the circuit board 2 . The surface of the cuboid part 20 facing the fourth conductive metal layer 4D of the circuit board 2 is formed into a smooth and generally planar surface. The parallelepiped-shaped part 20 is set up so that it bears against the fourth conductive metal layer 4D of the circuit board 2 generally over the entire area. The height of the individual protruding sections 21 corresponds approximately to the thickness of the circuit board 2. Each of the protruding sections 21 is pressed into a surface of the cuboid part 20, as a result of which it is connected to the cuboid part 20 in one piece. Furthermore, a plurality of screw holes 24 and 24 are formed on the other surface of the parallelepiped-shaped part 20 of the heat sink 3 . The screw holes 24 and 24 are used to fix the present electronic circuit device 1 to a bracket 40, which will be described later.

Dann, bezugnehmend auf die 1 bis 3, wird die Wärme von den Halbleiterschaltelementen 10 von den wärmeaufnehmenden Metallabschnitten 8 der ersten leitenden Metallschicht 4A über die Metallschichten 12 der jeweiligen ersten Durchgangslöcher 11 zur dritten leitenden Metallschicht 4C geleitet. Zu diesem Zeitpunkt sind die wärmeaufnehmenden Metallabschnitte 8 und die dritte leitende Metallschicht 4C über die Metallschichten 12 der jeweiligen ersten Durchgangslöcher 11 miteinander verbunden, so dass eine hervorragende Wärmeübertragungsleistung erzielt werden kann. Anschließend wird die Wärme in der dritten leitenden Metallschicht 4C über die isolierende dritte Harzschicht 5C zur vierten leitenden Metallschicht 4D geleitet. Die dritte Harzschicht 5C ist dünn (deren Länge in der Dickenrichtung ist kurz), und die dritte leitende Metallschicht 4C und die vierte leitende Metallschicht 4D liegen über die dritte Harzschicht 5C plan aneinander an, so dass eine hervorragende Wärmeübertragungsleistung erzielt werden kann. Schließlich wird die Wärme der vierten leitenden Metallschicht 4D über das verbundene Muster zu den Metallschichten 15 der zweiten Durchgangslöcher 14 geleitet und abgeleitet, nachdem diese von diesen Metallschichten 15 über die eingepressten (sich eng berührenden) Vorsprungsabschnitte 21, die den Wärmeableiter 3 bilden, zum quaderförmigen Teil 20 geleitet wurde. Zu diesem Zeitpunkt sind die vierte leitende Metallschicht 4D und die Metallschichten 15 der zweiten Durchgangslöcher 14 miteinander als Verbindung zwischen deren Metallmaterialien verbunden, und ferner sind diese Metallschichten 15 und die Vorsprungsabschnitte 21 in planarem Kontakt (planarer enger Kontakt) miteinander als Verbindung zwischen deren Metallmaterialien, und daher kann eine ausgezeichnete Wärmeübertragungsleistung erzielt werden. Andererseits kann zwischen der vierten leitenden Metallschicht 4D und dem quaderförmigen Teil 20 des Wärmeableiters 3 kein hervorragender Wärmeübertragungseffekt erwartet werden, da ein kleiner Spalt beispielsweise aufgrund von Verzug der Leiterplatte 2 entsteht, der einen engen Kontakt an einigen Abschnitten verhindert, obwohl die zugewandte Oberfläche des quaderförmigen Teils 20 zu einer gleichmäßigen und allgemein ebenen Oberfläche geformt ist.Then, referring to the 1 until 3 , the heat from the semiconductor switching elements 10 is conducted from the heat absorbing metal portions 8 of the first conductive metal layer 4A to the third conductive metal layer 4C via the metal layers 12 of the respective first through holes 11. At this time, the heat receiving metal portions 8 and the third conductive metal layer 4C are bonded to each other through the metal layers 12 of the respective first through holes 11, so excellent heat transfer performance can be obtained. Then, the heat in the third conductive metal layer 4C is conducted to the fourth conductive metal layer 4D via the insulating third resin layer 5C. The third resin layer 5C is thin (its length in the thickness direction is short), and the third conductive metal layer 4C and the fourth conductive metal layer 4D are flush with each other via the third resin layer 5C, so excellent heat transfer performance can be obtained. Finally, the heat of the fourth conductive metal layer 4D is conducted and dissipated to the metal layers 15 of the second through-holes 14 via the bonded pattern after being transferred from these metal layers 15 via the press-fitted (closely touching) projection portions 21 constituting the heat sink 3 to the cuboid Part 20 was conducted. At this time, the fourth conductive metal layer 4D and the metal layers 15 of the second through holes 14 are connected to each other as a connection between their metal materials, and further these metal layers 15 and the projecting portions 21 are in planar contact (planar close contact) with each other as a connection between their metal materials, and therefore excellent heat transfer performance can be obtained. On the other hand, an excellent heat transfer effect cannot be expected between the fourth conductive metal layer 4D and the cuboid part 20 of the heat sink 3 because a small gap is generated due to warping of the circuit board 2, for example, which prevents close contact at some portions although the facing surface of the cuboid Part 20 is formed into a smooth and generally planar surface.

Wie in den 10 und 11 gezeigt, ist die elektronische Schaltungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in das Gehäuse 30 eingebaut. Wie in 7 dargestellt, ist das Gehäuse 30 integral aus Kunstharz geformt. Das Gehäuse 30 hat eine allgemein quadratische, röhrenförmige Form, um die elektronische Schaltung 1 zu umgeben. Genauer gesagt umfasst das Gehäuse 30 ein Paar Seitenwandabschnitte 31 und 31, ein Paar Stützwandabschnitte 32 und 32 (in 7 ist nur einer der Stützwandabschnitte 32 auf der Vorderseite dargestellt) und einen Abdeckwandabschnitt 33. Das Paar Seitenwandabschnitte 31 und 31 ist einander gegenüberliegend angeordnet. Das Paar Stützwandabschnitte 32 und 32 stützt die elektronische Schaltungsvorrichtung 1 von der Seite des Wärmeableiters 3. Der Abdeckwandabschnitt 33 befindet sich gegenüber diesem Paar Stützwandabschnitte 32 und 32 und deckt die elektronische Schaltungsvorrichtung 1 von jeder Halbleiterschaltelementseite 10 ab. Ein Paar Eingriffswandabschnitte 34 und 34 ist an jeder der Außenflächen des Paars Seitenwandabschnitte 31 und 31 in einer nach außen vorstehenden Weise vorgesehen. Das Paar Eingriffswandabschnitte 34 und 34 erstreckt sich entlang der Dickenrichtung der elektronischen Schaltungsvorrichtung 1. Andererseits sind an den Innenflächen des Paars Seitenwandabschnitte 31 und 31 jeweils nach innen vorstehende Anschlagwandabschnitt 35 und 35 vorgesehen, die vorstehen. Jeder der Anschlagwandabschnitte 35 und 35 erstreckt sich in Längsrichtung des Gehäuses 30. Der Abstand zwischen dem Paar Anschlagwandabschnitte 35 und 35 und dem Paar Stützwandabschnitte 32 und 32 entspricht ungefähr der Dicke der elektronischen Schaltungsvorrichtung 1.As in the 10 and 11 As shown, the electronic circuit device 1 according to the present embodiment is built in the case 30 . As in 7 As shown, the case 30 is integrally molded of synthetic resin. The case 30 has a generally square tubular shape to enclose the electronic circuit 1 . More specifically, the housing 30 includes a pair of side wall portions 31 and 31, a pair of support wall portions 32 and 32 (in 7 only one of the support wall portions 32 is shown on the front side) and a cover wall portion 33. The pair of side wall portions 31 and 31 are arranged opposite to each other. The pair of support wall portions 32 and 32 supports the electronic circuit device 1 from the heat sink 3 side. The cover wall portion 33 is opposite to these pair of support wall portions 32 and 32 and covers the electronic circuit device 1 from each semiconductor switching element 10 side. A pair of engaging wall portions 34 and 34 are provided on each of the outer surfaces of the pair of side wall portions 31 and 31 in an outwardly protruding manner. The pair of engaging wall portions 34 and 34 extend along the thickness direction of the electronic circuit device 1. On the other hand, on the inner surfaces of the pair of side wall portions 31 and 31, inwardly protruding stopper wall portions 35 and 35 are provided, respectively, which protrude. Each of the stopper wall portions 35 and 35 extends in the longitudinal direction of the case 30. The distance between the pair of stopper wall portions 35 and 35 and the pair of support wall portions 32 and 32 is approximately equal to the thickness of the electronic circuit device 1.

Gemäß 11 ist das Gehäuse 30 mit einer Fahrzeugkarosserie 43 unter Verwendung einer Halterung 40 gekoppelt. Die Halterung 40 ist aus Metall. Wie in 8 dargestellt, umfasst die Halterung 40 ein Paar fahrzeugkarosserieseitige Befestigungswandabschnitte 45 und 45, ein Paar schaltungsseitige Befestigungswandabschnitte 46 und 46 und ein Paar gehäuseseitige Eingriffswandabschnitte 47 und 47. Das Paar fahrzeugkarosserieseitige Befestigungswandabschnitte 45 und 45 ist an der Seite der Fahrzeugkarosserie 43 befestigt. Das Paar schaltungsseitige Befestigungswandabschnitte 46 und 46 ist zwischen dem Paar fahrzeugkarosserieseitige Befestigungswandabschnitte 45 und 45 vorgesehen und an der Seite der elektronischen Schaltungsvorrichtung 1 befestigt. Das Paar gehäuseseitige Eingriffswandabschnitte 47 und 47 ist jeweils von den Innenseiten des Paars fahrzeugkarosserieseitige Befestigungswandabschnitte 45 und 45 erstellt. Befestigungslöcher 45A und 45A sind an jedem der fahrzeugkarosserieseitigen Befestigungswandabschnitte 45 in einem gewissen Abstand entlang der Längsrichtung derselben ausgebildet. Befestigungslöcher 46A und 46A sind an jedem der schaltungsseitigen Befestigungswandabschnitte 46 in einem gewissen Abstand entlang der Längsrichtung derselben ausgebildet.According to 11 For example, the case 30 is coupled to a vehicle body 43 using a bracket 40 . The bracket 40 is made of metal. As in 8th 1, the bracket 40 includes a pair of vehicle body-side attachment wall portions 45 and 45, a pair of circuit-side attachment wall portions 46 and 46, and a pair of housing-side engagement wall portions 47 and 47. The pair of vehicle body-side attachment wall portions 45 and 45 is on the side of the Vehicle body 43 attached. The pair of circuit-side fixing wall portions 46 and 46 is provided between the pair of vehicle body-side fixing wall portions 45 and 45 and fixed to the electronic circuit device 1 side. The pair of housing-side engaging wall portions 47 and 47 is constructed from the inner sides of the pair of vehicle-body-side attaching wall portions 45 and 45, respectively. Attachment holes 45A and 45A are formed on each of the vehicle body-side attachment wall portions 45 at a certain interval along the longitudinal direction thereof. Attachment holes 46A and 46A are formed on each of the circuit-side attachment wall portions 46 at a certain interval along the longitudinal direction thereof.

Dann ist, wie in 9 dargestellt, die Halterung 40 mit Hilfe des Eingriffs der gehäuseseitigen Eingriffswandabschnitte 47 und 47 zwischen dem Paar Eingriffswandabschnitte 34 und 34 des Gehäuses 30 mit dem Gehäuse 30 verbunden. Wenn die gehäuseseitigen Eingriffswandabschnitte 47 der Halterung 40 auf diese Weise zwischen das Paar Eingriffswandabschnitte 34 und 34 des Gehäuses 30 eingreifen, ist das Paar schaltungsseitige Befestigungswandabschnitte 46 und 46 der Halterung 40 jeweils zwischen dem Paar Stützwandabschnitte 32 und 32 des Gehäuses 30 angeordnet, und die Oberflächen dieses Paars Stützwandabschnitte 32 und 32 des Gehäuses 30 auf der Seite des Abdeckwandabschnitts 33 und die Oberflächen dieses Paars schaltungsseitige Befestigungswandabschnitte 46 und 46 der Halterung 40 auf der Seite des Abdeckwandabschnitts 33 sind koplanar angeordnet. Ferner befindet sich das Paar fahrzeugkarosserieseitige Befestigungswandabschnitte 45 und 45 der Halterung 40 außerhalb des Paars Seitenwandabschnitte 31 und 31 des Gehäuses 30.Then as in 9 1, the bracket 40 is connected to the case 30 by means of the engagement of the case-side engaging wall portions 47 and 47 between the pair of engaging wall portions 34 and 34 of the case 30. As shown in FIG. When the housing-side engaging wall portions 47 of the bracket 40 are engaged between the pair of engaging wall portions 34 and 34 of the housing 30 in this way, the pair of circuit-side attachment wall portions 46 and 46 of the bracket 40 are respectively located between the pair of support wall portions 32 and 32 of the housing 30, and the surfaces of this pair of support wall portions 32 and 32 of the housing 30 on the cover wall portion 33 side and the surfaces of this pair of circuit-side attachment wall portions 46 and 46 of the bracket 40 on the cover wall portion 33 side are coplanarly arranged. Further, the pair of vehicle body-side attachment wall portions 45 and 45 of the bracket 40 are located outside of the pair of side wall portions 31 and 31 of the case 30.

Anschließend wird die elektronische Schaltungsvorrichtung 1, wie in 10 dargestellt, so angeordnet, dass diese zwischen dem Paar Stützwandabschnitte 32 und 32 des Gehäuses 30 (dem Paar schaltungsseitige Befestigungswandabschnitte 46 und 46 der Halterung 40) und dem Paar Anschlagwandabschnitte 35 und 35 eingefügt wird. In diesem Zustand liegt der Wärmeableiter 3 der elektronischen Schaltungsvorrichtung 1 an dem Paar Stützwandabschnitte 32 und 32 des Gehäuses 30 an, und dieser liegt auch an dem Paar schaltungsseitige Befestigungswandabschnitte 46 und 46 der Halterung 40 an. Anschließend werden, wie in 11 dargestellt, die metallischen Befestigungsschrauben 50 und 50 durch die jeweiligen Befestigungslöcher 46A und 46A eingesetzt, die an dem Paar schaltungsseitige Befestigungswandabschnitte 46 und 46 der Halterung 40 vorgesehen sind, und diese Befestigungsschrauben 50 und 50 werden mit den jeweiligen Schraubenlöchern 24 und 24 des Wärmeableiters 3 der elektronischen Schaltungsvorrichtung 1 verschraubt. Auf diese Weise kann diese Halterung 40 an der elektronischen Schaltungsvorrichtung 1 befestigt werden.Subsequently, the electronic circuit device 1, as in 10 12 is arranged to be inserted between the pair of support wall portions 32 and 32 of the housing 30 (the pair of circuit-side attachment wall portions 46 and 46 of the bracket 40) and the pair of stopper wall portions 35 and 35. In this state, the heat sink 3 of the electronic circuit device 1 abuts on the pair of support wall portions 32 and 32 of the case 30 , and also abuts on the pair of circuit-side attachment wall portions 46 and 46 of the bracket 40 . Subsequently, as in 11 1, the metal fixing screws 50 and 50 are inserted through the respective fixing holes 46A and 46A provided on the pair of circuit-side fixing wall portions 46 and 46 of the bracket 40, and these fixing screws 50 and 50 are fitted with the respective screw holes 24 and 24 of the heat sink 3 of FIG electronic circuit device 1 screwed. In this way, this bracket 40 can be attached to the electronic circuit device 1 .

Anschließend werden, wie in 11 dargestellt, die metallischen Befestigungsschrauben 51 und 51 durch die jeweiligen Befestigungslöcher 45A und 45A eingesetzt, die an dem Paar fahrzeugkarosserieseitige Befestigungswandabschnitte 45 und 45 der Halterung 40 vorgesehen sind, und diese Befestigungsschrauben 51 und 51 werden mit den jeweiligen Schraubenlöchern 60 und 60, die an der Seite der Fahrzeugkarosserie 43 vorgesehen sind, verschraubt. Dadurch kann die Halterung 40 an der Fahrzeugkarosserie 43 befestigt werden. Durch diese Verfahren kann die elektronische Schaltungsvorrichtung 1, die das Gehäuse 30 umfasst, über die Halterung 40 mit der Fahrzeugkarosserie 43 gekoppelt werden. Dann wird die Wärme von jedem der Halbleiterschaltelemente 10 der elektronischen Schaltungsvorrichtung 1 wie oben beschrieben zum Wärmeableiter 3 geleitet, und die Wärme vom Wärmeableiter 3 wird über jede der Befestigungsschrauben 50, die Halterung 40 und jede der Befestigungsschrauben 51 am Ende zur Fahrzeugkarosserie 43 geleitet.Subsequently, as in 11 1, the metal mounting bolts 51 and 51 are inserted through the respective mounting holes 45A and 45A provided on the pair of vehicle body-side mounting wall portions 45 and 45 of the bracket 40, and these mounting bolts 51 and 51 are fitted with the respective bolt holes 60 and 60 provided on the Are provided side of the vehicle body 43 screwed. This allows the bracket 40 to be fixed to the vehicle body 43 . With these methods, the electronic circuit device 1 including the housing 30 can be coupled to the vehicle body 43 via the bracket 40 . Then, the heat from each of the semiconductor switching elements 10 of the electronic circuit device 1 is conducted to the heat sink 3 as described above, and the heat from the heat sink 3 is conducted to the vehicle body 43 via each of the fixing screws 50, the bracket 40 and each of the fixing screws 51 at the end.

Auf diese Weise umfasst die elektronische Schaltungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Leiterplatte 2 und den metallischen Wärmeableiter 3. Die Leiterplatte 2 umfasst die Halbleiterschaltelemente 10, die der wärmeerzeugenden Komponente (dem wärmeerzeugenden Element) entsprechen, die darauf montiert sind, und die zweiten Durchgangslöcher 14, die sich in Dickenrichtung durch diese erstrecken. Der Wärmeableiter 3 umfasst die in die zweiten Durchgangslöcher 14 eingesetzten Vorsprungsabschnitte 21. Dadurch kann die Wärme von den Halbleiterschaltelementen 10 über die Leiterplatte 2 zum Wärmeableiter 3 geleitet werden. Aufgrund dieses Effekts kann die elektronische Schaltungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Wärme von den Halbleiterschaltelementen 10, die der wärmeerzeugenden Komponente (dem wärmeerzeugenden Element) entsprechen, leicht ableiten, ohne dass ein fließfähiges Wärmeübertragungsmaterial wie bei der herkömmlichen Technik verwendet wird.In this way, the electronic circuit device 1 according to the present embodiment includes the circuit board 2 and the metal heat sink 3. The circuit board 2 includes the semiconductor switching elements 10 corresponding to the heat-generating component (heat-generating element) mounted thereon and the second through-holes 14 , which extend through them in the thickness direction. The heat sink 3 includes the projection portions 21 inserted into the second through holes 14. This allows heat to be conducted from the semiconductor switching elements 10 to the heat sink 3 via the circuit board 2. As shown in FIG. Due to this effect, the electronic circuit device 1 according to the present embodiment can easily dissipate the heat from the semiconductor switching elements 10 corresponding to the heat-generating component (heat-generating element) without using a flowable heat-transfer material as in the conventional technique.

Ferner ist die elektronische Schaltungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Weise eingerichtet, dass die zweiten Durchgangslöcher 14 in der Nähe der Halbleiterschaltelemente 10, die der wärmeerzeugenden Komponente entsprechen, angeordnet sind, wodurch die Wärme von den Halbleiterschaltelementen 10, die der wärmeerzeugenden Komponente (dem wärmeerzeugenden Element) entsprechen, leicht zu dem Wärmeableiter 3 geleitet werden kann.Further, the electronic circuit device 1 according to the present embodiment is arranged in such a manner that the second through-holes 14 are arranged in the vicinity of the semiconductor switching elements 10 corresponding to the heat-generating component, whereby the heat from the semiconductor switching elements 10 corresponding to the heat-generating component (the heat generation lowing element) correspond, can be easily passed to the heat sink 3.

Darüber hinaus ist die elektronische Schaltungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Weise eingerichtet, dass der Wärmeableiter 3 dieser elektronischen Schaltungsvorrichtung 1 über die metallische Halterung 40 mit der Seite der Fahrzeugkarosserie 43 gekoppelt ist, wodurch die Wärme des Wärmeableiters 3 leicht zur Seite der Fahrzeugkarosserie 43 geleitet werden kann.Moreover, the electronic circuit device 1 according to the present embodiment is configured in such a manner that the heat sink 3 of this electronic circuit device 1 is coupled to the vehicle body 43 side via the metal bracket 40, whereby the heat of the heat sink 3 easily radiates to the vehicle body 43 side can be directed.

Mögliche Konfigurationen der elektronischen Schaltungsvorrichtung 1 auf der Grundlage der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform umfassen die folgenden Beispiele.Possible configurations of the electronic circuit device 1 based on the present embodiment described above include the following examples.

Gemäß einer ersten Konfiguration umfasst eine elektronische Schaltungsvorrichtung eine Leiterplatte (2), umfassend eine wärmeerzeugende Komponente (10), die darauf montiert ist, und ein Durchgangsloch (14), das sich in einer Dickenrichtung durch diese erstreckt, und einen metallischen Wärmeableiter (3), umfassend einen in das Durchgangsloch (14) eingesetzten Vorsprungsabschnitt (21).According to a first configuration, an electronic circuit device comprises a circuit board (2) comprising a heat-generating component (10) mounted thereon and a through hole (14) extending therethrough in a thickness direction, and a metal heat sink (3). , comprising a projection portion (21) inserted into the through hole (14).

Gemäß einer zweiten Konfiguration ist die Leiterplatte (2) bei der ersten Konfiguration in der Weise eingerichtet, dass das Durchgangsloch (14) in der Nähe der wärmeerzeugenden Komponente (10) vorgesehen ist.According to a second configuration, in the first configuration, the circuit board (2) is arranged such that the through hole (14) is provided in the vicinity of the heat-generating component (10).

Gemäß einer dritten Konfiguration ist bei der ersten oder zweiten Konfiguration das Durchgangsloch (14) zu einem leitenden Abschnitt der wärmeerzeugenden Komponente (10) isoliert.According to a third configuration, in the first or second configuration, the through hole (14) is isolated from a conductive portion of the heat-generating component (10).

Gemäß einer vierten Konfiguration ist der Wärmeableiter (3) bei einer der ersten bis dritten Konfigurationen über eine metallische Halterung (40) mit einer Fahrzeugkarosserie (43) gekoppelt.According to a fourth configuration, in any one of the first to third configurations, the heat sink (3) is coupled to a vehicle body (43) via a metallic bracket (40).

Gemäß einer fünften Ausgestaltung ist bei einer der ersten bis vierten Ausgestaltungen die wärmeerzeugende Komponente (10) ein wärmeerzeugendes Element.According to a fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the heat-generating component (10) is a heat-generating element.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und umfasst verschiedene Modifikationen. Zum Beispiel wurde die oben beschriebene Ausführungsform im Detail beschrieben, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, und die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise auf die Konfiguration, die alle beschriebenen Merkmale umfasst, beschränkt. Ferner kann ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Ferner kann eine Ausführungsform auch mit einer Konfiguration einer anderen Ausführungsform implementiert werden, die der Konfiguration dieser Ausführungsform hinzugefügt wird. Ferner kann jede der Ausführungsformen auch mit einer anderen Konfiguration implementiert werden, die in Bezug auf einen Teil der Konfiguration dieser Ausführungsform hinzugefügt, weggelassen oder ersetzt wird.The present invention is not limited to the embodiment described above and includes various modifications. For example, the embodiment described above has been described in detail in order to facilitate a better understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to the configuration including all of the described features. Furthermore, part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. Furthermore, an embodiment can also be implemented with a configuration of another embodiment added to the configuration of this embodiment. Furthermore, each of the embodiments can also be implemented with another configuration that is added, omitted or replaced with respect to a part of the configuration of this embodiment.

Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität gemäß der Pariser Verbandsübereinkunft für die japanische Patentanmeldung Nr. 2019-174323 , die am 25. September 2019 eingereicht wurde. Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-174323 , die am 25. September 2019 eingereicht wurde, umfassend die Spezifikation, die Ansprüche, die Zeichnungen und die Zusammenfassung, ist hierin durch Bezugnahme in deren Gesamtheit aufgenommen.The present application claims priority under the Paris Convention for Japanese Patent Application No. 2019-174323 , which was filed on September 25, 2019. The entire disclosure of Japanese Patent Application No. 2019-174323 , filed September 25, 2019, comprising the specification, claims, drawings and abstract is incorporated herein by reference in its entirety.

BezugszeichenlisteReference List

11
elektronische Schaltungsvorrichtungelectronic circuit device
22
Leiterplattecircuit board
33
Wärmeableiterheat sink
4A4A
erste leitende Metallschichtfirst conductive metal layer
4B4B
zweite leitende Metallschichtsecond conductive metal layer
4C4C
dritte leitende Metallschichtthird conductive metal layer
4D4D
vierte leitende Metallschichtfourth conductive metal layer
1010
Halbleiterschaltelement (wärmeerzeugende Komponente, wärmeerzeugendes Element)Semiconductor Switching Element (Heat Generating Component, Heat Generating Element)
1414
zweites Durchgangslochsecond through hole
2121
Vorsprungsabschnittprotrusion section
4040
Halterungbracket
4343
Fahrzeugkarosserievehicle body

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • JP 2015211144 [0004]JP 2015211144 [0004]
  • JP 2019174323 [0030]JP 2019174323 [0030]

Claims (5)

Elektronische Schaltungsvorrichtung, wobei die elektronische Schaltungsvorrichtung aufweist: eine Leiterplatte, umfassend eine darauf montierte wärmeerzeugende Komponente und ein Durchgangsloch, das sich in einer Dickenrichtung durch diese erstreckt, und einen metallischen Wärmeableiter, umfassend einen in das Durchgangsloch eingesetzten Vorsprungsabschnitt.Electronic circuit device, wherein the electronic circuit device comprises: a circuit board including a heat-generating component mounted thereon and a through hole extending therethrough in a thickness direction, and a metal heat sink including a projection portion inserted into the through hole. Elektronische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leiterplatte in der Weise eingerichtet ist, dass das Durchgangsloch in der Nähe der wärmeerzeugenden Komponente vorgesehen ist.Electronic circuit device claim 1 , wherein the circuit board is arranged such that the through hole is provided in the vicinity of the heat-generating component. Elektronische Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Durchgangsloch zu einem leitenden Abschnitt der wärmeerzeugenden Komponente isoliert ist.Electronic circuit device claim 1 or 2 , wherein the through hole is insulated to a conductive portion of the heat-generating component. Elektronische Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wärmeableiter über eine metallische Halterung mit einer Fahrzeugkarosserie gekoppelt ist.Electronic circuit device according to one of Claims 1 until 3 , wherein the heat sink is coupled to a vehicle body via a metallic bracket. Elektronische Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die wärmeerzeugende Komponente ein wärmeerzeugendes Element ist.Electronic circuit device according to one of Claims 1 until 4 , wherein the heat-generating component is a heat-generating element.
DE112020004544.7T 2019-09-25 2020-09-03 electronic circuit device Pending DE112020004544T5 (en)

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Citations (2)

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