CN110914979A - 电路装置 - Google Patents

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Abstract

板状的导电体(22)经由绝缘构件(24)而载置于板状的散热体(23)的上表面(23a)。在散热体(23)的上表面(23a)中，在与载置导电体(22)的部位不同的部位载置绝热构件(26)。FET(4)与导电体(22)电连接。在电流流过FET(4)的情况下，FET(4)发热。输出对FET(4)的动作进行控制的控制信号的微机(51)与电路基板(25)的上表面连接，隔着电路基板(25)而与绝热构件(26)相对。

Description

电路装置
技术领域
本发明涉及电路装置。
本申请主张在2017年3月30日提出申请的日本申请第2017-068331号的优先权，并将所述日本申请记载的全部的记载内容援引于此。
背景技术
专利文献1公开了与蓄电池和前照灯或雨刷等负载连接的电气连接箱。在该电气连接箱中，在散热体的载置面上经由绝缘构件而载置有呈板状的多个导电体，多个导电体各自的一方的板面与载置面相对。在多个导电体中的2个导电体上分别连接半导体开关的一端及另一端。半导体开关的一端经由2个导电体中的一方而与蓄电池连接，半导体开关的另一端经由2个导电体中的另一方而与负载连接。
在多个导电体的另一方的板面上配置电路基板，电路基板的一方的板面与多个导电体的另一方的板面相对。在电路基板的另一方的板面上配置控制元件，控制元件输出对半导体开关的接通或断开进行指示的控制信号。在控制元件输出了指示半导体开关的接通的控制信号的情况下，半导体开关切换为接通，从蓄电池向负载供给电力，电流经由半导体开关流动。在控制元件输出了指示半导体开关的断开的控制信号的情况下，半导体开关切换为断开，停止从蓄电池向负载的电力供给，切断经由半导体开关流动的电流。
在电流经由半导体开关流动的情况下，半导体开关发热。从半导体开关产生的热量按照导电体及散热体的顺序传导，从散热体放出。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-164040号公报
发明内容
本发明的一形态的电路装置具备：散热体；导电体，经由绝缘构件而载置于该散热体的载置面；绝热构件，在该载置面载置于与载置所述导电体的部位不同的部位；电路部件，与所述导电体电连接，并进行发热；电路基板；及控制元件，配置在该电路基板上，隔着该电路基板而与所述绝热构件相对，并输出控制所述电路部件的动作的控制信号。
附图说明
图1是本实施方式的电气连接箱的电路图。
图2是电气连接箱的立体图。
图3是图2的A-A线的剖视图。
图4是盖体被拆卸后的电气连接箱的立体图。
图5是盖体被拆卸后的电气连接箱的俯视图。
图6是图5的B-B线的剖视图。
图7是图6的C部分的放大图。
图8是电气连接箱的制造的说明图。
具体实施方式
[本公开要解决的课题]
在专利文献1记载的电气连接箱中，依次配置散热体、导电体、电路基板及控制元件。因此，从半导体开关产生的热量经由导电体及电路基板而向控制元件传导。因此，在半导体开关的温度上升的情况下，控制元件的温度以与半导体开关的温度的上升速度大致相同的速度上升。
由于控制元件的耐热性弱，因此能确保正常的动作的半导体开关的温度的上限值通常比能确保正常的动作的控制元件的温度的上限值高。这种情况下，半导体开关的动作以避免半导体开关的温度成为控制元件的温度的上限值以上的方式进行控制。例如，控制元件在半导体开关的温度成为接近于控制元件的温度的上限值的温度的情况下，输出指示半导体开关的断开的控制信号，将半导体开关切换为断开，停止经由半导体开关的通电。
如以上所述，专利文献1记载的电气连接箱存在容许的半导体开关的温度的上限值比实际的半导体开关的温度的上限值低的问题。
产生这样的问题的电路装置没有限定为专利文献1记载的电气连接箱。在依次配置有散热体、导电体、电路基板及控制元件并在导电体上连接有发热的电路部件的电路装置会产生同样的问题。
在该电路装置中，控制元件输出对电路部件的动作进行控制的控制信号，能确保正常的动作的电路部件的温度的上限值比能确保正常的动作的控制元件的温度的上限值低。因此，容许的电路部件的温度的上限值比实际的电路部件的温度的上限值低。
因此，目的在于提供一种容许的电路部件的温度的上限值高的电路装置。
[本公开的效果]
根据本公开，容许的电路部件的温度的上限值高。
[本发明的实施方式的说明]
首先，列举本发明的实施方式进行说明。也可以将以下记载的实施方式的至少一部分任意组合。
(1)本发明的一形态的电路装置具备：散热体；导电体，经由绝缘构件而载置于该散热体的载置面；绝热构件，在该载置面载置于与载置所述导电体的部位不同的部位；电路部件，与所述导电体电连接，并进行发热；电路基板；及控制元件，配置在该电路基板上，隔着该电路基板而与所述绝热构件相对，输出控制所述电路部件的动作的控制信号。
在上述的一形态中，控制元件隔着电路基板而与绝热构件相对，因此从电路部件产生的热量几乎不会经由导电体或散热体向控制元件传导。因此，即使在电路部件的温度上升的情况下，控制元件的温度也几乎不会上升。结果是，容许的电路部件的温度的上限值不会受到能确保正常的动作的控制元件的温度的上限值的限制，比较高。
(2)在本发明的一形态的电路装置中，所述绝热构件由包含硅石气凝胶粒子的无纺布构成。
在上述的一形态中，绝热构件由包含硅石气凝胶粒子的无纺布构成，因此热量更难以从导电体或散热体经由绝热构件向控制元件传导。
(3)本发明的一形态的电路装置具备：框体，沿着所述散热体的所述载置面的周缘配置，将所述电路部件、电路基板及控制元件包围；及盖体，与所述散热体的所述载置面相对，将该框体的内侧覆盖，所述导电体、电路部件、电路基板及控制元件配置在所述载置面和盖体之间。
在上述的一形态中，电路部件由散热体、框体及盖体覆盖，因此与电路部件接触的空气难以向装置外放出。因此，从电路部件产生的热量的大部分在导电体及散热体中传导。在设置有框体及盖体的结构中，绝热构件更有效地发挥作用。
(4)在本发明的一形态的电路装置中，所述导电体的个数为两个以上，所述电路部件是与两个所述导电体电连接的半导体开关，所述控制信号是指示所述电路部件的接通或断开的信号。
在上述的一形态中，电流经由2个导电体和作为电路部件发挥作用的半导体开关而流动。在半导体开关接通的情况下，电流能够经由2个导电体流动，在半导体开关断开的情况下，电流不会经由2个导体流动。
[本发明的实施方式的详情]
以下，参照附图，说明本发明的实施方式的电气连接箱(电路装置)的具体例。需要说明的是，本发明没有限定为上述的例示，由权利要求书公开，并意图包含与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。
图1是本实施方式的电气连接箱1的电路图。电气连接箱1优选搭载于车辆，具备导电体20、21、22、6个N沟道型的FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)3、4、驱动电路50及微型计算机(以下，称为微机)51。导电体20、21、22分别为所谓母排，例如，为铜合金制。电气连接箱1作为电路装置发挥作用。
FET3具有FET主体3a及二极管3b，二极管3b连接于FET主体3a的漏极及源极之间。FET4具有FET主体4a及二极管4b，二极管4b连接于FET主体4a的漏极及源极之间。二极管3b、4b为寄生二极管。
3个FET主体3a并联连接于导电体20、21之间，3个FET主体4a并联连接于导电体21、22之间。3个FET主体3a的漏极与导电体20连接，6个FET主体3a、4a的源极与导电体21连接，3个FET主体4a的漏极与导电体22连接。6个FET主体3a、4a的栅极与驱动电路50连接。在驱动电路50还连接有微机51。
FET3、4分别作为半导体开关发挥作用。驱动电路50对于6个FET3、4调整以固定电位为基准的栅极的电压。由此，驱动电路50将6个FET3、4切换为接通或断开。
在6个FET3、4接通的情况下，电流能够经由导电体20、21、22及6个FET3、4流动。在6个FET3、4断开的情况下，电流不会经由导电体20、21、22及6个FET3、4流动。
在FET3中，在漏极及源极之间流动有电流的情况下，FET3发热。同样，在FET4中，在漏极及源极之间流动有电流的情况下，FET4发热。FET3、4分别也作为电路部件发挥作用。
3个二极管3b的阳极经由导电体21而与3个二极管4b的阳极连接。因此，在6个FET3、4断开的情况下，电流不会经由6个二极管3b、4b流动。
指示6个FET3、4的接通的接通信号和指示6个FET3、4的断开的断开信号向微机51输入。微机51根据输入的信号向驱动电路50输出指示6个FET3、4的接通或断开的控制信号。
具体而言，微机51在被输入了接通信号的情况下，向驱动电路50输出指示6个FET3、4的接通的控制信号，驱动电路50将6个FET3、4切换为接通。而且，微机51在被输入了断开信号的情况下，向驱动电路50输出指示6个FET3、4的断开的控制信号，驱动电路50将6个FET3、4切换为断开。
控制信号是用于控制6个FET3、4各自的动作的信号。
图2是电气连接箱1的立体图。电气连接箱1还具备呈箱体状的收容体6，6个FET3、4、驱动电路50及微机51收容于收容体6内。收容体6具有矩形形状的框体60和盖体61。盖体61配置在电气连接箱1的上侧，向框体60的内侧嵌入，将框体60的内侧覆盖。
导电体20、22呈板状。导电体20的板面覆盖框体60的一边部的上侧，导电体22的板面覆盖框体60的另一边部的上侧。导电体20覆盖的框体60的一边部与导电体22覆盖的框体60的一边部沿左右方向并列设置，并沿前后方向延伸。因此，导电体20覆盖的框体60的一边部与导电体22覆盖的框体60的一边部相对。以下，将导电体20覆盖的框体60的一边部记载为左边部，将导电体22覆盖的框体60的一边部记载为右边部。
圆柱状的柱头螺栓52从框体60的左边部的上表面向上侧突出。在导电体20设有沿上下方向贯通的贯通孔20a，柱头螺栓52插通贯通孔20a。同样，圆柱状的柱头螺栓53从框体60的右边部的上表面向上侧突出。在导电体20设有沿上下方向贯通的贯通孔22a，柱头螺栓53插通贯通孔22a。2个柱头螺栓52、53沿左右方向相对，在柱头螺栓52、53分别设有螺纹槽。
在柱头螺栓52安装有具有开口的未图示的端子。具体而言，在将柱头螺栓52插通于端子的开口的状态下，向柱头螺栓52拧紧未图示的螺母。由此，导电体20与端子接触，导电体20与该端子电连接。
同样，在柱头螺栓53安装有具有开口的未图示的端子。具体而言，在将柱头螺栓53插通于端子的开口的状态下，向柱头螺栓53拧紧未图示的螺母。由此，导电体22与端子接触，导电体22与该端子电连接。
安装于柱头螺栓52的端子例如与蓄电池的正极连接，安装于柱头螺栓53的端子例如与负载的一端连接。经由电气连接箱1，从蓄电池向负载供给电力。
电气连接箱1具有连接器54，在未图示的信号线的端部设置的未图示的连接器嵌入于连接器54。接通信号及断开信号经由信号线向电气连接箱1的微机51输入。
图3是图2的A-A线的剖视图。在框体60内收容有板状的散热体23。散热体23为例如铝制。框体60覆盖散热体23的上表面23a的左缘部及右缘部。导电体20被弯折多次，导电体20的板面不仅覆盖框体60的左边部的上表面，而且覆盖框体60内的散热体23的上表面23a的左侧部分和框体60的左边部的内表面。同样，导电体22被弯折多次，导电体22的板面不仅覆盖框体60的右边部的上表面，而且覆盖框体60内的散热体23的上表面23a的右侧部分和框体60的右边部的内表面。
导电体21也呈板状。在散热体23的上表面23a中，在导电体20、22之间载置导电体21。散热体23的上表面23a与导电体20、21、22的下表面相对，通过作为粘结剂发挥作用的绝缘构件24(参照图7)，散热体23的上表面23a粘结于导电体20、21、22的下表面。
如以上所述，在散热体23的上表面23a经由绝缘构件24载置有导电体20、21、22。散热体23的上表面23a作为载置面发挥作用。
在框体60内，在导电体20、21、22的上侧配置芯片状的FET3、4。如前所述，FET3的漏极与导电体20电连接，FET3、4的源极与导电体21电连接，FET4的漏极与导电体22电连接。在框体60内，在导电体20、21、22的上表面载置电路基板25。电路基板25的下表面与导电体20、21、22的上表面相对，在电路基板25设有6个开口25a(参照图4)。6个FET3、4分别插通6个开口25a。
从FET3产生的热量按照导电体20、绝缘构件24及散热体23的顺序传导，并按照导电体21、绝缘构件24及散热体23的顺序传导。从FET4产生的热量按照导电体21、绝缘构件24及散热体23的顺序传导，并按照导电体22、绝缘构件24及散热体23的顺序传导。传导到散热体23的热量从散热体23向电气连接箱1的外侧放出。
图4是盖体61被拆卸后的电气连接箱1的立体图，图5是盖体61被拆卸后的电气连接箱1的俯视图。电路基板25呈矩形形状，沿前后方向延伸。在电路基板25中，6个开口25a呈格子状地设置。3个开口25a沿前后方向并列设置，2个开口25a沿左右方向并列设置。
3个FET3分别配置于在电路基板25的左侧设置的3个开口25a内。3个FET4分别配置于在电路基板25的右侧设置的3个开口25a内。FET3、4的栅极与在电路基板25的上表面设置的未图示的导电图案电连接。
微机51呈芯片状，配置在电路基板25的上表面的前侧。而且，在电路基板25的上表面的前侧设置连接器54。驱动电路50形成于电路基板25的上表面。需要说明的是，在图4及图5中，省略驱动电路50的图示。
微机51利用在电路基板25的上表面设置的导电图案而与驱动电路50和连接器54单独地电连接。驱动电路50利用设置于电路基板25的上表面的导电图案而与6个FET3、4的栅极电连接。
如前所述，信号线的连接器嵌入于连接器54。接通信号及断开信号经由信号线及导电图案向微机51输入。而且，控制信号从微机51经由导电图案向驱动电路50输入。此外，驱动电路50经由导电图案向6个FET3、4的栅极施加电压，调整以固定电位为基准的上述的栅极的电压。
如前所述，微机51在被输入了接通信号的情况下，向驱动电路50输出指示6个FET3、4的接通的控制信号，驱动电路50将6个FET3、4切换为接通。微机51在被输入了断开信号的情况下，向驱动电路50输出指示6个FET3、4的断开的控制信号，驱动电路50将6个FET3、4切换为断开。
如图3及图4所示，盖体61与散热体23的上表面23a相对，覆盖6个FET3、4、电路基板25及微机51。6个FET3、4、3个导电体20、21、22、电路基板25及微机51配置在散热体23的上表面23a和盖体61之间。
图6是图5的B-B线的剖视图。如图4、图5及图6所示，在框体60内，在散热体23的上表面23a的前侧配置矩形片状的绝热构件26。绝热构件26在散热体23的上表面23a载置于与载置3个导电体20、21、22的部位不同的部位。绝热构件26由包含硅石气凝胶粒子的无纺布构成。电路基板25比3个导电体20、21、22向前侧延伸，电路基板25的延伸设置部分配置在绝热构件26的上侧。在电路基板25的延伸设置部分的上表面配置有微机51，微机51隔着电路基板25而与绝热构件26相对。微机51作为控制元件发挥作用。
另外，如图3及图6所示，框体60沿着散热体23的上表面23a的周缘配置，将6个FET3、4、电路基板25及微机51包围。
图7是图6中的C部分的放大图。如前所述，导电体20、21、22的下表面利用作为粘结剂发挥作用的绝缘构件24而与散热体23的上表面23a粘结，绝缘构件24成为层的形状。具体而言，在散热体23的上表面23a涂布绝缘构件24，在绝缘构件24的上侧配置导电体20、21、22。在该状态下，对绝缘构件24进行加热。由此，绝缘构件24固化，导电体20、21、22分别利用绝缘构件24而粘结于散热体23的上表面23a。
电流未向绝缘构件24流动，因此电流不会从导电体20、21、22向散热体23流动。绝缘构件24具有散热性。因此，从导电体20、21、22分别经由绝缘构件24向散热体23传导热量。绝缘构件24为例如包含导热性填料的环氧树脂制。作为导热性填料，例如可使用氧化铝。
在如以上所述构成的电气连接箱1中，微机51隔着电路基板25而与绝热构件26相对，因此从6个FET3、4产生的热量几乎不会经由导电体20、21、22中的1个或散热体23而向微机51传导。因此，即使在6个FET3、4的温度上升的情况下，微机51的温度也几乎不会上升。
微机51的耐热性弱，因此能确保正常的动作的FET3、4的温度的上限值比能确保正常的动作的微机51的温度的上限值高。然而，即使在6个FET3、4的温度上升的情况下，微机51的温度也几乎不会上升，因此容许的FET3、4的温度的上限值未受到能确保正常的动作的微机51的温度的上限值的限制，容许的FET3、4的温度的上限值比较高。
导电体20、21、22及散热体23由金属构成，因此它们的导热率较高。另一方面，在电路基板25中，在绝缘板上形成导电图案，绝缘板的导热率充分低于导电体20、21、22及散热体23的导热率。因此，从6个FET3、4经由电路基板25向微机51传导的热量几乎不存在。
在电气连接箱1中，能确保正常的动作的温度，即适当温度的上限值比FET3、4的适当温度的上限值低的低温元件可能不仅为微机51。作为低温元件，可列举控制IC(Integrated Circuit：集成电路)或铝电解电容器等。在低温元件不仅为微机51的情况下，例如，在驱动电路50包含低温元件的情况下，除了微机51之外的其他的低温元件也优选以隔着电路基板25而与绝热构件26相对的方式配置于电路基板25的上表面。
另外，如前所述，绝热构件26由包含硅石气凝胶粒子的无纺布构成，因此绝热构件26的导热率比空气的导热率低。其结果是，难以经由导电体20、21、22及散热体23中的至少1个向微机51传导热量。
此外，6个FET3、4、电路基板25、驱动电路50及微机51由散热体23、框体60及盖体61覆盖。因此，与6个FET3、4接触的空气难以向电气连接箱1的外侧放出。因此，从6个FET3、4产生的热量的大部分在导电体20、21、22中的1个和散热体23中传导。因此，在设有框体60及盖体61的结构中，绝热构件26更有效地发挥作用。
需要说明的是，6个FET3、4、电路基板25、驱动电路50及微机51由散热体23、框体60及盖体61等液密地密封。
接下来，说明电气连接箱1的制造方法。图8是电气连接箱1的制造的说明图。首先，对于铜合金制的金属板进行切断及折弯，由此制造出导电体20、21、22。接下来，在导电体20、21、22上粘贴电路基板25，将6个FET3、4分别安装于在电路基板25上设置的6个开口25a内。然后，将包含微机51的多个元件安装于电路基板25的上表面。接下来，向散热体23的上表面23a涂布作为粘结剂发挥作用的绝缘构件24，将散热体23安装于设有2个柱头螺栓52、53的框体60内。
接下来，在散热体23的上表面23a的前侧配置绝热构件26，以微机51隔着电路基板25而与绝热构件26相对的方式将3个导电体20、21、22及电路基板25配置在散热体23的上侧。然后，通过对绝缘构件24进行加热而使绝缘构件24固化。由此，导电体20、21、22的下表面粘结于散热体23的上表面23a。然后，将盖体61从上侧嵌入到框体60内。
需要说明的是，也可以将3个FET3的源极与导电体20连接，将6个FET3、4的漏极与导电体21连接，将3个FET4的源极与导电体22连接。即使在这种情况下，也只要6个FET3、4断开，电流就不会经由6个二极管3b、4b流动。
另外，FET3、4各自的个数没有限定为3个，也可以为1个、2个或4个以上。而且，FET3的个数也可以与FET4的个数不一致。此外，FET3、4各自的类型没有限定为N沟道型。FET3、4各自的类型也可以为P沟道型。但是，FET3、4的类型一致。
另外，FET3、4只要作为半导体开关发挥作用即可，因此也可以取代FET3、4而使用双极晶体管或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等。在半导体开关内，在未形成寄生二极管的情况下，在半导体开关断开时，电流不会经由半导体开关流动。因此，在半导体开关内未形成寄生二极管的情况下，也可以不用设置电连接于导电体21、22之间的半导体开关。这种情况下，导电体21、22一体化，作为1个导电体被处理。此外，在电流没有依次流过导电体22、21、20的可能性的情况下，在电气连接箱1内不需要设置FET4。即使在这种情况下，导电体21、22也一体化，作为1个导电体被处理。在导电体21、22作为1个导电体被处理的情况下，导电体的个数为2个。
绝热构件26只要是导热率充分低的构件即可，因此也可以不用由含有硅石气凝胶粒子的无纺布构成。而且，与导电体20、21、22连接的电路部件没有限定为半导体开关，只要是发热的部件即可。此外，微机51只要作为输出控制信号的控制元件发挥作用即可。因此，也可以取代微机51而使用输出控制信号的元件。而且，导电体的个数没有限定为2个或3个，也可以为1个或4个以上。
应考虑的是，公开的本实施方式在全部的点上为例示，不是限制性内容。本发明的范围不是由上述的意思而是由权利要求书表示，意图包括与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。
标号说明
1电气连接箱(电路装置)
3、4FET(电路部件、半导体开关)
3a、4a FET主体
3b、4b二极管
6收容体
20、21、22导电体
20a、22a贯通孔
23散热体
23a上表面(载置面)
24绝缘构件
25电路基板
25a开口
26绝热构件
50驱动电路
51微机(控制元件)
52、53柱头螺栓
54连接器
60框体
61盖体。

Claims (4)

1.一种电路装置，具备：
散热体；
导电体，经由绝缘构件而载置于该散热体的载置面；
绝热构件，在该载置面载置于与载置所述导电体的部位不同的部位；
电路部件，与所述导电体电连接，并进行发热；
电路基板；及
控制元件，配置在该电路基板上，隔着该电路基板而与所述绝热构件相对，并输出控制所述电路部件的动作的控制信号。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其中，
所述绝热构件由包含硅石气凝胶粒子的无纺布构成。
3.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中，
所述电路装置具备：
框体，沿着所述散热体的所述载置面的周缘配置，将所述电路部件、电路基板及控制元件包围；及
盖体，与所述散热体的所述载置面相对，将该框体的内侧覆盖，
所述导电体、电路部件、电路基板及控制元件配置在所述载置面和盖体之间。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电路装置，其中，
所述导电体的个数为两个以上，
所述电路部件是与两个所述导电体电连接的半导体开关，
所述控制信号是指示所述电路部件的接通或断开的信号。
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