JP2006074907A - Power supply distribution apparatus - Google Patents

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正彦 朝倉
Yoshikazu Imura
義和 井村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a size and weight of a power supply distribution apparatus mounted in a vehicle. <P>SOLUTION: The power supply distribution apparatus includes: multiple bus bars 12A, 12B and 12C that are arranged in substantially the same plane and constitute an electric circuit; and insulating plates 11 laminated over these bus bars 12A, 12B and 12C. It selectively distributes vehicle power supply to multiple loads. A semiconductor chip 20 is mounted directly on the bus bar 12C, and the bus bars 12A and 12B adjacent to the bus bar 12C and the semiconductor chip 20 are connected with each other through bonding wires 21 and 22. The semiconductor chip 20, the bus bar 12C mounted with the semiconductor chip 20, the bonding wires 21 and 22, and the adjacent bus bars 12A and 12B are molded with resin. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、車両に搭載される電源分配装置に関するものである。   The present invention relates to a power distribution device mounted on a vehicle.

共通の車両電源から各電気負荷に電力を分配する手段として、複数枚のバスバー基板を積層して配電用回路を構成し、これにヒューズやスイッチング素子としての半導体素子を組み込んだ電源分配装置が知られている。
例えば、特許文献１には、バスバーに半導体素子を直接実装した回路構成体を用いることにより小型化を図った電源分配装置が開示されている。
特開２００３−１６４０３９号公報 As a means for distributing electric power from a common vehicle power supply to each electric load, a power distribution device is known in which a plurality of bus bar boards are stacked to form a power distribution circuit, and a semiconductor element as a fuse or switching element is incorporated therein. It has been.
For example, Patent Document 1 discloses a power distribution device that is miniaturized by using a circuit structure in which a semiconductor element is directly mounted on a bus bar.
JP 2003-164039 A

しかしながら、前記特許文献１の電源分配装置では、半導体パッケージに半導体チップが内蔵されてなる半導体素子をバスバーに実装しているので、半導体パッケージの容積分が不可欠となるため、電源分配装置の小型化（集約化）に限界があった。
そこで、この発明は、さらなる小型化が可能で、電気的特性および放熱性に優れた電源分配装置を提供するものである。 However, in the power distribution device of Patent Document 1, since the semiconductor element in which the semiconductor chip is embedded in the semiconductor package is mounted on the bus bar, the volume of the semiconductor package becomes indispensable. There was a limit to (aggregation).
Accordingly, the present invention provides a power distribution device that can be further reduced in size and has excellent electrical characteristics and heat dissipation.

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、略同一平面状に並べられ電気回路を構成する複数本のバスバー（例えば、後述する実施例におけるバスバー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）と、該バスバーに積層される絶縁板（例えば、後述する実施例における絶縁板１１）を有し、車両電源を複数の負荷に選択的に分配する電源分配装置（例えば、後述する実施例における電源分配装置１）において、前記バスバーの少なくとも１本のバスバー上に半導体チップ（例えば、後述する実施例における半導体チップ２０）を直接実装し、該バスバーに隣り合うバスバーと前記半導体チップをボンディングワイヤ（例えば、後述する実施例におけるボンディングワイヤ２１，２２）で接続するとともに、前記半導体チップと、該半導体チップが実装されたバスバーと、該半導体チップに接続された前記ボンディングワイヤと、該ボンディングワイヤに接続された前記隣り合うバスバーを樹脂モールドしたことを特徴とする。
このように構成することにより、バスバーに半導体チップを直接実装し、樹脂で一体モールドするので、半導体パッケージが不要となり、電源分配装置の小型・軽量化を図ることができる。
また、バスバーに半導体チップが直接実装されているので、金属製のバスバーが放熱板となり、半導体チップの熱をバスバーを介して放熱させることができる。
さらに、半導体チップと隣り合うバスバーとがボンディングワイヤで接続されているので、半導体リード（端子）を介さずに電気的に接続することができ、電気抵抗を低減することができる。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a plurality of bus bars (for example, bus bars 12A, 12B, and 12C in the embodiments described later) arranged in substantially the same plane and constituting an electric circuit, A power distribution device (for example, a power distribution device 1 in an embodiment described later) having an insulating plate (for example, an insulation plate 11 in an embodiment described later) stacked on the bus bar and selectively distributing vehicle power to a plurality of loads. ), A semiconductor chip (for example, a semiconductor chip 20 in an embodiment to be described later) is directly mounted on at least one bus bar of the bus bar, and the bus bar adjacent to the bus bar and the semiconductor chip are bonded with a bonding wire (for example, to be described later). The semiconductor chip and the semiconductor chip are mounted together with the bonding wires 21 and 22) in the embodiment. And bus bars, characterized with the bonding wire connected to the semiconductor chip, that the adjacent bus bar connected to the bonding wires and resin molding.
With this configuration, the semiconductor chip is directly mounted on the bus bar and integrally molded with resin, so that the semiconductor package is not required, and the power distribution device can be reduced in size and weight.
Further, since the semiconductor chip is directly mounted on the bus bar, the metal bus bar serves as a heat radiating plate, and the heat of the semiconductor chip can be radiated through the bus bar.
Further, since the semiconductor chip and the adjacent bus bar are connected by the bonding wire, they can be electrically connected without passing through the semiconductor leads (terminals), and the electrical resistance can be reduced.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記樹脂モールドされた部分（例えば、後述する実施例における樹脂モールド部３０）を収納する凹部（例えば、後述する実施例における凹部１１ａ，１１ｂ）を前記絶縁板に設けたことを特徴とする。
このように構成することにより、樹脂モールドされた部分を絶縁板の凹部に収納することで、電源分配装置をさらに小型化することができる。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the resin molded portion (for example, the resin mold portion 30 in the embodiment described later) is stored in the recess (for example, the recess 11a in the embodiment described later). 11b) is provided on the insulating plate.
With this configuration, the power distribution device can be further reduced in size by housing the resin-molded portion in the recess of the insulating plate.

請求項１に係る発明によれば、半導体パッケージが不要となるので、小型・軽量化を図ることができる。また、バスバーに半導体チップを直接実装しているので、放熱性が向上する。さらに、半導体チップと隣り合うバスバーとをボンディングワイヤで接続することにより電気抵抗が低減するので、電力損失を小さくすることができ、且つ、発熱を抑制することができる。
請求項２に係る発明によれば、電源分配装置をさらに小型化することができる。 According to the first aspect of the present invention, since a semiconductor package is not required, a reduction in size and weight can be achieved. Moreover, since the semiconductor chip is directly mounted on the bus bar, the heat dissipation is improved. Furthermore, since the electrical resistance is reduced by connecting the semiconductor chip and the adjacent bus bar with a bonding wire, power loss can be reduced and heat generation can be suppressed.
According to the invention of claim 2, the power distribution device can be further reduced in size.

以下、この発明に係る電源分配装置の実施例を図１から図３の図面を参照して説明する。
電源分配装置１は、車両に搭載されて、共通の車両電源から供給される電力を複数の電気負荷に選択的に分配するものであり、図１の分解斜視図に示すように、ベース２とカバー３の間に、複数の電気回路ユニット１０が積層された状態に収容されて構成されている。なお、図１では、図示の都合上、電気回路ユニット１０を３セットだけ記載している。 Embodiments of a power distribution apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS.
The power distribution device 1 is mounted on a vehicle and selectively distributes power supplied from a common vehicle power source to a plurality of electric loads. As shown in the exploded perspective view of FIG. A plurality of electric circuit units 10 are housed in a stacked state between the covers 3. In FIG. 1, for convenience of illustration, only three sets of electric circuit units 10 are shown.

電気回路ユニット１０は、例えば樹脂製の絶縁板１１の表面に配設された複数本（図１では３本）のバスバー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを備えている。つまり、バスバー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに絶縁板１１が積層されている。バスバー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは同一平面状に互いに離間して配置されている。バスバー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは電気回路を構成し、バスバー１２Ａは車両電源の電圧が印加される電源入力導線であり、バスバー１２Ｂは電源電圧を導出するための電源出力導線であり、バスバー１２Ｃは制御信号用導線である。
バスバー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの端部は端子部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃとして上方に折り曲げられ起立している。絶縁板１１の所定部位にはスリット１４が設けられており、下側に配置された電気回路ユニット１０のバスバーの端子部がこのスリット１４を挿通する。当該電気回路ユニット１０の端子部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃも、該電気回路ユニット１０の上位に位置する総ての電気回路ユニット１０の絶縁板に設けられたスリットを通ってカバー３内に突出し、カバー３に設けられたコネクター部３ａ内に配置されるように設定されている。 The electric circuit unit 10 includes, for example, a plurality (three in FIG. 1) of bus bars 12A, 12B, and 12C disposed on the surface of an insulating plate 11 made of resin. That is, the insulating plate 11 is laminated on the bus bars 12A, 12B, 12C. The bus bars 12A, 12B, and 12C are spaced apart from each other on the same plane. The bus bars 12A, 12B, and 12C constitute an electric circuit, the bus bar 12A is a power supply input conductor to which a vehicle power supply voltage is applied, the bus bar 12B is a power supply output conductor for deriving a power supply voltage, and the bus bar 12C is controlled. This is a signal conductor.
The end portions of the bus bars 12A, 12B, and 12C are bent upward as terminal portions 13A, 13B, and 13C, and stand up. A slit 14 is provided at a predetermined portion of the insulating plate 11, and the terminal portion of the bus bar of the electric circuit unit 10 disposed on the lower side passes through the slit 14. The terminal portions 13A, 13B, and 13C of the electric circuit unit 10 also project into the cover 3 through slits provided in the insulating plates of all the electric circuit units 10 positioned above the electric circuit unit 10, 3 is set so as to be disposed in the connector portion 3a provided in the connector 3a.

図３に示すように、バスバー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは所定の位置で互いに接近しており、この部位において制御信号用導線としてのバスバー１２Ｃは拡幅されている。バスバー１２Ｃのこの拡幅部１５には、半導体チップ（例えば、ＦＥＴのようなＭＯＳチップ）２０が直接実装され導電性接着剤によって接合されている。
この半導体チップ２０のゲート（電極）はバスバー１２Ｃに前記導電性接着剤またはハンダにより電気的に接続されており、半導体チップ２０のドレイン（電極）は、ボンディングワイヤ２１によって電源入力導線としてのバスバー１２Ａに電気的に接続され、半導体チップ２０のソース（電極）はボンディングワイヤ２２により電源出力導線としてのバスバー１２Ｂに電気的に接続されている。 As shown in FIG. 3, the bus bars 12A, 12B, and 12C are close to each other at a predetermined position, and the bus bar 12C as the control signal conductor is widened at this portion. A semiconductor chip (for example, a MOS chip such as an FET) 20 is directly mounted on the widened portion 15 of the bus bar 12C and joined by a conductive adhesive.
The gate (electrode) of the semiconductor chip 20 is electrically connected to the bus bar 12C by the conductive adhesive or solder, and the drain (electrode) of the semiconductor chip 20 is connected to the bus bar 12A as a power input lead by a bonding wire 21. The source (electrode) of the semiconductor chip 20 is electrically connected to the bus bar 12 </ b> B as the power supply output conductor by the bonding wire 22.

そして、バスバー１２Ｃと、これと隣り合うバスバー１２Ａ，１２Ｂと、半導体チップ２０と、ボンディングワイヤ２１，２２は、バスバー１２Ｃの拡幅部１５を含む周辺を、樹脂モールドされて一体化されている。図２に示すように、この樹脂モールド部３０は、当該電気回路ユニット１０の絶縁板１１の表面に形成された凹部１１ａと、当該電気回路ユニット１０の上に積層される電気回路ユニット１０における絶縁板１１の裏面に形成された凹部１１ｂに収納されている。   The bus bar 12C, the bus bars 12A and 12B adjacent to the bus bar 12C, the semiconductor chip 20, and the bonding wires 21 and 22 are integrated by resin molding at the periphery including the widened portion 15 of the bus bar 12C. As shown in FIG. 2, the resin mold portion 30 includes a recess 11 a formed on the surface of the insulating plate 11 of the electric circuit unit 10 and an insulation in the electric circuit unit 10 stacked on the electric circuit unit 10. The plate 11 is housed in a recess 11b formed on the back surface.

なお、カバー３のコネクター部３ａに接続されるコネクタ（図示略）を介して、バスバー１２Ａは車両電源に接続可能にされ、バスバー１２Ｂは車載の各種電気負荷（図示略）に接続可能にされ、バスバー１２Ｃは制御回路（図示略）に接続可能にされている。   Note that the bus bar 12A can be connected to a vehicle power supply via a connector (not shown) connected to the connector portion 3a of the cover 3, and the bus bar 12B can be connected to various in-vehicle electric loads (not shown). The bus bar 12C can be connected to a control circuit (not shown).

このように構成された電源分配装置１によれば、バスバー１２Ｃに半導体チップ２０を直接実装し、樹脂で一体モールドして絶縁しているので、半導体パッケージが不要となり、電源分配装置１の小型・軽量化を図ることができる。特に、この実施例では、絶縁板１１の表裏に凹部１１ａ，１１ｂを設け、この凹部１１ａ，１１ｂに樹脂モールド部３０を収納しているので、電源分配装置１の小型化をさらに促進することができる。   According to the power distribution device 1 configured as described above, the semiconductor chip 20 is directly mounted on the bus bar 12C, and is integrally molded with resin to be insulated. Weight reduction can be achieved. In particular, in this embodiment, the recesses 11a and 11b are provided on the front and back sides of the insulating plate 11, and the resin mold portion 30 is accommodated in the recesses 11a and 11b, so that the power distribution device 1 can be further reduced in size. it can.

半導体チップ２０が直接実装されたバスバー１２Ｃは放熱板として機能し、半導体チップ２０で発生する熱をバスバー１２Ｃを介して伝熱させ外部に放熱することができるので、放熱性が極めて高く、大きな放熱効果を得ることができる。
半導体チップ２０と隣り合うバスバー１２Ａ，１２Ｂとを、半導体リード（端子）を介すことなく、ボンディングワイヤ２１，２２で接続しているので、電気抵抗を低減することができる。その結果、電力損失を小さくすることができ、且つ、発熱を抑制することができる。 The bus bar 12C on which the semiconductor chip 20 is directly mounted functions as a heat radiating plate, and heat generated in the semiconductor chip 20 can be transferred through the bus bar 12C to be radiated to the outside. An effect can be obtained.
Since the semiconductor chip 20 and the adjacent bus bars 12A and 12B are connected by the bonding wires 21 and 22 without passing through the semiconductor leads (terminals), the electrical resistance can be reduced. As a result, power loss can be reduced and heat generation can be suppressed.

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、半導体チップはＭＯＳチップに限るものではなく、半導体リレーの内部チップを採用することも可能である。
また、１つの電気回路ユニット１０に、バスバー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃと半導体チップ２０とボンディングワイヤ２１，２２で構成される電気回路を複数備えてもよいことは勿論である。その場合に、電源入力導線としてのバスバー１２Ａを共有化することも可能である。
また、電気回路ユニット１０の積層数は２つでもよいし、４つ以上であってもよい。 [Other Examples]
The present invention is not limited to the embodiment described above.
For example, the semiconductor chip is not limited to a MOS chip, and an internal chip of a semiconductor relay can be adopted.
Of course, one electric circuit unit 10 may be provided with a plurality of electric circuits composed of the bus bars 12A, 12B, 12C, the semiconductor chip 20, and the bonding wires 21, 22. In that case, it is also possible to share the bus bar 12A as a power input lead.
Further, the number of electrical circuit units 10 stacked may be two, or four or more.

この発明に係る電源分配装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the power distribution device concerning this invention. 電源分配装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of a power distribution device. 図２のＹ−Ｙ矢視断面図である。It is a YY arrow sectional drawing of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 電源分配装置
１１ 絶縁板
１１ａ，１１ｂ 凹部
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ バスバー
２０ 半導体チップ
２１，２２ ボンディングワイヤ
３０ 樹脂モールド部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power distribution device 11 Insulation board 11a, 11b Recess 12A, 12B, 12C Bus bar 20 Semiconductor chip 21, 22 Bonding wire 30 Resin mold part

Claims (2)

略同一平面状に並べられ電気回路を構成する複数本のバスバーと、該バスバーに積層される絶縁板を有し、車両電源を複数の負荷に選択的に分配する電源分配装置において、
前記バスバーの少なくとも１本のバスバー上に半導体チップを直接実装し、該バスバーに隣り合うバスバーと前記半導体チップをボンディングワイヤで接続するとともに、
前記半導体チップと、該半導体チップが実装されたバスバーと、該半導体チップに接続された前記ボンディングワイヤと、該ボンディングワイヤに接続された前記隣り合うバスバーを樹脂モールドしたことを特徴とする電源分配装置。 In a power distribution device that has a plurality of bus bars arranged in substantially the same plane and constitutes an electric circuit, and an insulating plate stacked on the bus bar, and selectively distributes vehicle power to a plurality of loads.
A semiconductor chip is directly mounted on at least one bus bar of the bus bar, the bus bar adjacent to the bus bar is connected to the semiconductor chip with a bonding wire, and
A power distribution device characterized by resin-molding the semiconductor chip, a bus bar on which the semiconductor chip is mounted, the bonding wire connected to the semiconductor chip, and the adjacent bus bar connected to the bonding wire . 前記樹脂モールドされた部分を収納する凹部を前記絶縁板に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電源分配装置。
The power distribution device according to claim 1, wherein a concave portion for housing the resin-molded portion is provided in the insulating plate.
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