JP2018195697A - 回路装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の回路部品の両端子に接続される1対の導電板を配索する構成に比べて、複数の回路部品及び導電板の実装面積を小さく構成することができる回路装置を提供する。【解決手段】回路装置1は、帯状部分を有する第1導電板21と、第1導電板21の一側部に間隙を設けて並び配された帯状部分を有する第2導電板22と、第1導電板21の他側部に間隙を設けて並び配された帯状部分を有する第3導電板23と、第1導電板21に接続された第1端子、第2導電板22に接続された第2端子を有する第1回路部品31と、第1導電板21に接続された第1端子、第3導電板23に接続された第2端子を有する第2回路部品32と、第1導電板21の帯状部分に設けられた第1外部接続部61と、第2導電板22又は第3導電板23の帯状部分にそれぞれ設けられた第2外部接続部62又は第3外部接続部63とを備える。【選択図】図1

Description

本発明は回路装置に関する。
車両には、電流電圧変換器、大電流リレー等の大電流を制御する回路装置が搭載されている。回路装置は、電流をオンオフする複数の半導体スイッチ、例えばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field effect transistor)を有する。複数の半導体スイッチのドレイン端子及びソース端子は、一対の導電板にそれぞれ接続され、当該導電板は絶縁層を介して放熱体に配されている(例えば、特許文献1)。導電板は所謂バスバーである。
導電板は断面積が小さいため、1対の帯状の導電板を、その側部が対向するように並べて配置し、複数の半導体スイッチを当該側部に沿って配列すると、各半導体スイッチに流れる電流に偏りが生ずる。具体的には、導電板の一端側から電流が入出力するように構成された回路装置においては、当該一端側に配された回路部品に流れる電流は大きく、他端側に配された回路部品に流れる電流は小さくなる。
そこで、各導電板を鉤状ないし渦巻き状に形成し、全体形状が矩形平板状となるように各導電板を嵌め合わせて配置することにより(図10参照)、各回路部品に係る電流の経路長が等しくなるように構成し、各回路部品の両端子に均一な電流が流れるようにすることが考えられている。
特開2003−164040号公報
しかしながら、上記回路装置においては、電流の偏りを考慮して1対の導電板を配索しているため、導電板の経路長が長くなり、実装面積が大きな回路構成になるという問題があった。なお、かかる問題が生ずる回路装置は大電流リレーに限定されるものでは無く、複数の回路部品の両端子を導電板に接続してなる回路装置は同様の問題を有する。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、本願発明の目的は、複数の回路部品の両端子に接続される1対の導電板を配索する構成に比べて、複数の回路部品及び導電板の実装面積を小さく構成することができる回路装置を提供することにある。
本態様に係る回路装置は、帯状部分を有する第1導電板と、第1導電板の一側部に間隙を設けて並び配された帯状部分を有する第2導電板と、第1導電板の他側部に間隙を設けて並び配された帯状部分を有する第3導電板と、第1導電板に接続された第1端子、第2導電板に接続された第2端子を有する第1回路部品と、第1導電板に接続された第1端子、第3導電板に接続された第2端子を有する第2回路部品と、第1導電板の前記帯状部分に設けられた第1外部接続部と、第2導電板又は第3導電板の前記帯状部分にそれぞれ設けられた第2外部接続部又は第3外部接続部とを備える。
上記によれば、複数の回路部品の両端子に接続される1対の導電板を配索する構成に比べて、複数の回路部品及び導電板の実装面積を小さく構成することができる回路装置を提供することが可能である。
回路基板が取り外された本実施形態に係る回路装置の一構成例を示す背面斜視図である。 回路基板が取り外された本実施形態に係る回路装置の一構成例を示す正面斜視図である。 回路基板が取り外された本実施形態に係る回路装置の一構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る回路装置の一構成例を示す背面斜視図である。 本実施形態に係る回路装置の一構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る回路装置の一構成例を示す正面図である。 本実施形態に係る回路装置の一構成例を示す背面図である。 収容体に収容された回路装置の一構成例を示す正面斜視図である。 本実施形態に係る回路装置における電流の流れを示す背面斜視図である。 比較例に係る回路装置における電流の流れを示す背面斜視図である。
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列挙して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
(1)本態様に係る回路装置は、帯状部分を有する第1導電板と、第1導電板の一側部に間隙を設けて並び配された帯状部分を有する第2導電板と、第1導電板の他側部に間隙を設けて並び配された帯状部分を有する第3導電板と、第1導電板に接続された第1端子、第2導電板に接続された第2端子を有する第1回路部品と、第1導電板に接続された第1端子、第3導電板に接続された第2端子を有する第2回路部品と、第1導電板の前記帯状部分に設けられた第1外部接続部と、第2導電板又は第3導電板の前記帯状部分にそれぞれ設けられた第2外部接続部又は第3外部接続部とを備える。
本態様によれば、第1及び第2回路部品の第1端子がそれぞれ第1導電板に接続され、第1及び第2回路部品の第2端子がそれぞれ第2導電板及び第3導電板に接続される構成であるため、第1乃至第3導電板の経路長を短く形成することができる。また、各外部接続部が第1乃至第3導電板に設けられているが、上記構成により、当該外部接続部から第1及び第2回路部品への経路長を略同一にすることができ、各回路部品を流れる電流の偏りを抑えることができる。言い換えると、本態様に係る回路装置は、第1及び第2回路部品を第1導電板の一側部又は他側部のいずれか一方のみに並び配する構成に比べて、電流の偏りを抑えることができる。
従って、第1乃至第3導電板並びに第1及び第2回路部品の実装面積を小さく構成することができ、回路装置を小型化することができる。
(2)第1回路部品及び第2回路部品はそれぞれ、電流の制御に係る第3端子を備え、第1導電板、第2導電板及び第3導電板の一面側に配され、各回路部品の第3端子が接続された回路基板と、第1導電板、第2導電板及び第3導電板の他面側に配された放熱体とを備える構成が好ましい。
本態様によれば、第1及び第2回路部品の第3端子は回路基板に接続されているため、回路基板から第1及び第2回路部品の第3端子に電流又は電圧を与えることによって、各回路部品の動作を制御することができる。回路基板は第1乃至第3導電板の一面側に配され、放熱が抑制されてしまうが、第1乃至第3導電板の他面側に放熱体が配されているため、第1乃至第3導電板に流れる電流によって発生した熱を効果的に放熱することができる。
(3)第1回路部品及び第2回路部品は半導体スイッチである構成が好ましい。
本態様によれば、第1及び第2回路部品として半導体スイッチを備えた回路装置を小型に構成することができる。
(4)第1回路部品及び第2回路部品は電界効果トランジスタであり、第1端子はドレイン端子、第2端子はソース端子、第3端子はゲート端子である構成が好ましい。
本態様によれば、第1及び第2回路部品として電界効果トランジスタを備えた回路装置を小型に構成することができる。
(5)第1端子は第2端子より大きく、第1導電板の前記帯状部分の幅は、第2導電板及び第3導電板の前記帯状部分の幅に比べて長く、第1回路部品及び第2回路部品は第1導電板上に配されている構成が好ましい。
本態様によれば、幅広の第1導電板に、大きな第1端子が接続され、第1及び第2回路部品が当該第1導電板上に配されている。従って、回路装置をより小型に構成することができる。
(6)第2導電板又は第3導電板の前記帯状部分を電気的に連結する連結部材を備え、前記連結部材の断面積は第2導電板及び第3導電板に比べて大きい構成が好ましい。
本態様によれば、第2及び第3導電板は、第2及び第3導電板に比べて断面積が大きい連結部材によって連結されている。連結部材の断面積を大きく形成することによって、連結部材における発熱を抑えることができる。第2及び第3導電板は連結部材に比べて断面積が小さいが、電流は、第2及び第3導電板に分流するため、第2及び第3導電板における発熱も抑えることができる。
(7)第1導電板、第2導電板及び第3導電板並びに第1回路部品及び第2回路部品を収容する収容体を備え、前記連結部材は前記収容体の外部に配されている構成が好ましい。
本態様によれば、連結部材は収容体の外部に配されているため、第1乃至第3導電板並びに第1及び第2回路部品で発生した熱を、連結部材を介して収容体の外部に放熱することができる。また、連結部材で発生した熱も効果的に放熱することができる。
[本発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態に係る回路装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図1は、回路基板40が取り外された本実施形態に係る回路装置1の一構成例を示す背面斜視図、図2は、回路基板40が取り外された本実施形態に係る回路装置1の一構成例を示す正面斜視図、図3は、回路基板40が取り外された本実施形態に係る回路装置1の一構成例を示す平面図である。
本実施形態に係る回路装置1は、例えば車両に搭載され、大電流制御を行う装置である。回路装置1は、第1導電板21、第2導電板22及び第3導電板23と、各導電板に接続される複数の第1回路部品31及び第2回路部品32と、回路基板40(図4参照)と、放熱体50と、第1外部接続部61、第2外部接続部62及び第3外部接続部63と、第1端子接続板71と、第2及び第3端子接続板72a、72bを有する連結部材72とを備える。
放熱体50は、例えば熱伝導性に優れた金属製、例えばアルミニウム製であり、矩形状の平板部50aを有する。平板部50aの一面側は平坦であり、他面側には、放熱フィン50bが形成されている。
以下、放熱体50の平坦面側を上側(図1中上側)、放熱フィン50bが形成されている側を下側(図1中下側)とする。また、平板部50aの一辺側、特に第1乃至第3外部接続部61、62、63が設けられる側(図2中、手前側)を正面とする。
第1乃至第3導電板21、22、23は、所謂バスバーとして機能するものであり、純銅よりも導電率が低い合金、例えば、アルミニウム合金製である。第1乃至第3導電板21、22、23は、側断面L字状をなし、それぞれ第1乃至第3帯状板部21a、22a、23aと、当該第1乃至第3帯状板部21a、22a、23aの一端側で屈曲した第1乃至第3屈曲板部21b、22b、23bとを有する。
第1導電板21の第1帯状板部21aは、絶縁層を介して放熱体50を構成する平板部50aの略中央部に配され、熱的に接続されている。例えば、第1導電板21は、第1屈曲板部21bが平板部50aの一辺側(図1中、紙面奥側)に位置し、第1帯状板部21aの両側部が放熱体50を構成する平板部50aの両辺に略平行となる姿勢で配されている。絶縁層は例えば接着剤であり、当該絶縁層によって第1導電板21及び放熱体50が接着されている。第1導電板21は、第2導電板22及び第3導電板23よりも幅広である。例えば、第1導電板21の幅は、第2導電板22及び第3導電板23の略2倍である。
第2導電板22の第2帯状板部22aは、第1導電板21の一側部に間隙を設けて並び配され、接着剤である絶縁層によって放熱体50の平板部50aに接着されている。つまり、第2帯状板部22aの側部と、第1導電板21の一側部とが略平行になるように配されている。また、第2屈曲板部22bは、第1屈曲板部21bと同様にして平板部50aの一辺側に位置し、同一平面内で第1屈曲板部21bと並ぶように配されている。
第3導電板23の第3帯状板部23aは、第1導電板21の他側部に間隙を設けて並び配され、接着剤である絶縁層によって放熱体50の平板部50aに接着されている。つまり、第3帯状板部23aの側部と、第1導電板21の他側部とが略平行になるように配されている。また、第3屈曲板部23bは、第1屈曲板部21bと同様にして平板部50aの一辺側に位置し、同一平面内で第1屈曲板部21bと並ぶように配されている。
複数の第1回路部品31は、第1導電板21の一側部側に沿って並び配されている。第1回路部品31は、電流が入出力する第1端子31a及び第2端子31bと、電流を制御するための制御信号に係る電圧又は電流が入力される第3端子31cとを備える。第1回路部品31は平面視略矩形状のパッケージを有し、パッケージの一側に第1端子31aが設けられ、他側に第2端子31b及び第3端子31cが設けられている。第1回路部品31の第1端子31aは、第1導電板21の一側部側の端部に接続され、第2端子31bは第2導電板22の側部側の端部に接続されている。第1端子31aは平面視において第2端子31bに比べて大きく形成されており、第1回路部品31は第1導電板21上に配されている。
第1回路部品31は、例えば半導体スイッチである。より具体的には第1回路部品31は、MOSFET等の電界効果トランジスタである。第1端子31aはドレイン端子、第2端子31bはソース端子、第3端子31cはゲート端子である。
複数の第2回路部品32は、第1導電板21の他側部側に沿って並び配されている。第2回路部品32は、電流が入出力する第1端子32a及び第2端子32bと、電流を制御するための制御信号に係る電圧又は電流が入力される第3端子32cとを備える。第1回路部品32は平面視略矩形状のパッケージを有し、パッケージの一側に第1端子32aが設けられ、他側に第2端子32b及び第3端子32cが設けられている。第1回路部品31の第1端子32aは、第1導電板21の他側部側の端部に接続され、第2端子32bは第3導電板23の側部側の端部に接続されている。第1端子32aは平面視において第2端子32bに比べて大きく形成されており、第1回路部品31は第1導電板21上に配されている。
第2回路部品32は、第1回路部品31と同様、電界効果トランジスタ等の半導体スイッチである。第1端子32aはドレイン端子、第2端子32bはソース端子、第3端子32cはゲート端子である。
第1乃至第3屈曲板部21b、22b、23bの先端部には第1外部接続部61、第2外部接続部62及び第3外部接続部63が設けられている。第1乃至第3外部接続部61、62、63は、例えば図示しない導電線を第1乃至第3屈曲部に接続するためのボルト部を有する。
第1屈曲板部21bの先端部の正面側(図2中、手前側)には、上記導電線の端子が接続される第1端子接続板71が配され、当該先端部及び第1端子接続板71に形成された図示しない穴部に背面側から第1外部接続部61が挿通することによって、第1端子接続板71は第1屈曲板部21bの先端部に固定されている。
第2屈曲板部22b及び第3屈曲板部23bの正面側(図2中、手前側)には、第2導電板22及び第3導電板23の一端側、つまり第2屈曲板部22b及び第3屈曲板部23bの先端部を電気的に連結する連結部材72が設けられている。連結部材72は、第2屈曲板部22bの先端部の正面側に配される第2端子接続板72aと、第3屈曲板部23bの先端部の正面側に配される第3端子接続板72bと、第2端子接続板72a及び第3端子接続板72bを連結する連結板部72cとを有する。第2端子接続板72a及び第3端子接続板72bは、第2屈曲板部22b及び第3屈曲板部23bと略同形の矩形状をなし、連結板部72cは第2端子接続板72a及び第3端子接続板72bの一辺側に対して略垂直に形成されている。第2屈曲板部22b及び第2端子接続板72aに形成された図示しない穴部に背面側から第2外部接続部62が挿通することによって、第2端子接続板72aは第2屈曲板部22bに先端部に固定されている。同様に、第3屈曲板部23b及び第3端子接続板72bに形成された図示しない穴部に背面側から第3外部接続部63が挿通することによって、第3端子接続板72bは第3屈曲板部23bに先端部に固定されている。
このように構成された連結部材72の断面積は、第2導電板22及び第3導電板23に比べて大きく形成されている。
次に、回路基板40の配置構成について説明する。
図4は、本実施形態に係る回路装置1の一構成例を示す背面斜視図、図5は、本実施形態に係る回路装置1の一構成例を示す平面図、図6は、本実施形態に係る回路装置1の一構成例を示す正面図、図7は、本実施形態に係る回路装置1の一構成例を示す背面図である。なお、作図の便宜上、図7中、第1乃至第3導電板21、22、23及び回路基板40の厚みを強調して描いている。
図4及び図5に示すように、回路装置1は、第1乃至第3導電板21、22、23の上面側に配され、第1及び第2回路部品31、32の第3端子31c、32cが接続される回路基板40を備える。
回路基板40には、平面視において第3端子31cのみが回路基板40の上面部分に掛かり、第3端子31cを除けば第1回路部品31の他部分が上下に貫通することが可能な形状を有する貫通孔41を有する。より具体的には、貫通孔41は並び配された2つの第1回路部品31が概ね遊嵌する形状であり、それぞれ2つの貫通孔41が形成されている。
同様に、平面視において第3端子32cのみが回路基板40の上面部分に掛かり、第3端子32cを除けば第2回路部品32の他部分が上下に貫通することが可能な形状を有する貫通孔42を有する。貫通孔42の具体的形状は、貫通孔41と同様である。
回路基板40には、第1及び第2回路部品31、32の動作を制御する図示しない制御回路が配されており、制御回路には導電性の配線パターンを介して第1及び第2回路部品31、32の第3端子31c、32cが接続されている。制御回路は、配線パターンを介して第1及び第2回路部品31、32の第3端子31c、32cに制御信号に係る電圧を印加し、第1及び第2回路部品31、32を流れる電流をオンオフする。
図8は、収容体10に収容された回路装置1の一構成例を示す正面斜視図である。以上のように構成された回路装置1、即ち第1乃至第3導電板21、22、23、第1及び第2回路部品31、32及び回路基板40は、略直方体形状の収容体10に収容されている。但し、放熱体50の下部及び放熱フィン50bは、収容体10の下側に露出している。収容体10の正面側には側面視が段状の端子台10aが形成されており、当該端子台10aの正面部分から第1乃至第3外部接続部61、62、63が突出している。第1端子接続板71及び連結部材72は、収容体10の外部、具体的には端子台10aに配されている。
また、端子台10aには、第1端子接続板71の両側及び下部を囲み、第2及び第3端子接続板72a、72bを隔離する正面視略U字状の第1隔壁11を有する。また、端子台10aは、第2端子接続板72aの横方向外側を覆う第2隔壁12と、第3端子接続板72bの横方向外側を覆う第3隔壁13とを有する。
次に、本実施形態に係る回路装置1の作用効果を説明する。
図9は、本実施形態に係る回路装置1における電流の流れを示す背面斜視図、図10は、比較例に係る回路装置1における電流の流れを示す背面斜視図である。比較例に係る回路装置は、図10に示すように、鉤状に形成された1対の第1導電板121及び第2導電板122を有し、第1及び第2導電板121、122は全体形状が矩形平板状となるように所定の間隙を設けて嵌め合わせるように配置されている。MOSFETである複数の回路部品131は、各回路部品131の通電経路が略均一になるように第1導電板121の側部側に沿って並び配されており、第1導電板121には回路部品131のドレイン端子が接続され、ソース端子が第2導電板122に接続されている。図9及び図10中、実線矢印は電流を示しており、電流の大きさを実線矢印の太さで示している。
本実施形態に係る回路装置1によれば、図9及び図10の比較から分かるように、複数の回路部品131の両端子に接続される1対の第1及び第2導電板121、122を配索する構成に比べて、第1及び第2回路部品31、32並びに第1乃至第3導電板21、22、23の実装面積を小さく構成することができる。
また、放熱体50、第1乃至第3導電板21、22、23並びに回路基板40の特徴的な積層構造によれば、回路構成を小型及び薄型化することができ、第1乃至第3導電板21、22、23に流れる電流によって発生した熱を、下面側の放熱体50から効果的に放熱することができる。
更に、本実施形態によれば、第1及び第2回路部品31、32として半導体スイッチ、具体的にはMOSFETのような電界効果トランジスタを備えた回路装置1を小型に構成することができる。
更に、幅広の第1導電板21に、大きな第1端子31a、32aが接続され、第1及び第2回路部品31、32が当該第1導電板21上に配されている。従って、回路装置1をより小型に構成することができる。
更にまた、連結部材72は収容体10の外部に配されているため、第1乃至第3導電板21、22、23並びに第1及び第2回路部品31、32で発生した熱を、連結部材72を介して収容体10の外部に放熱することができる。また、連結部材72で発生した熱も効果的に放熱することができる。
更にまた、第2及び第3導電板22、23の一端側は第2及び第3導電板22、23に比べて断面積が大きい連結部材72によって連結されている。連結部材72の断面積を大きく形成することによって、連結部材72における発熱を抑えることができる。第2及び第3導電板22、23は連結部材72に比べて断面積が小さいが、当該一端側を流れる電流は、第2及び第3導電板22、23に分流するため、第2及び第3導電板22、23における発熱も抑えることができる。
なお、本実施形態では第1及び第2回路部品31、32を主にスイッチング素子として説明したが、第1端子31a、32a及び第2端子31b、32bを有し、通電によって発熱する任意の複数の回路部品を有する回路装置1に本発明を適用することができる。また、言うまでも無く、第1及び第2回路部品31、32の数は限定されるものでは無い。
また、スイッチング素子の一例としてMOSFETを説明したが、一例であり特に限定されるものでは無い。例えば、ジャンクションFETのような他の電界効果トランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、バイポーラトランジスタ等のパワーデバイスを回路部品として利用しても良い。
更に、第1導電板21に第1及び第2回路部品31、32のドレイン端子である第1端子31a,32aを接続し、第2及び第3導電板22、23にソース端子である第2端子31b、32bを接続する例を説明したが、第1導電板21にソース端子を接続し、第2及び第3導電板22、23にドレイン端子を接続するように構成しても良い。
1 回路装置
10 収容体
10a 端子台
11 第1隔壁
12 第2隔壁
13 第3隔壁
21 第1導電板
21a 第1帯状板部
21b 第1屈曲板部
22 第2導電板
22a 第2帯状板部
22b 第2屈曲板部
23 第3導電板
23a 第3帯状板部
23b 第3屈曲板部
31 第1回路部品
32 第2回路部品
31a、32a 第1端子
31b、32b 第2端子
31c、32c 第3端子
40 回路基板
41 貫通孔
42 貫通孔
50 放熱体
50a 平板部
50b 放熱フィン
61 第1外部接続部
62 第2外部接続部
63 第3外部接続部
71 第1端子接続板
72 連結部材
72a 第2端子接続板
72b 第3端子接続板
72c 連結板部
131 回路部品

Claims (7)

  1. 帯状部分を有する第1導電板と、
    第1導電板の一側部に間隙を設けて並び配された帯状部分を有する第2導電板と、
    第1導電板の他側部に間隙を設けて並び配された帯状部分を有する第3導電板と、
    第1導電板に接続された第1端子、第2導電板に接続された第2端子を有する第1回路部品と、
    第1導電板に接続された第1端子、第3導電板に接続された第2端子を有する第2回路部品と、
    第1導電板の前記帯状部分に設けられた第1外部接続部と、
    第2導電板又は第3導電板の前記帯状部分にそれぞれ設けられた第2外部接続部又は第3外部接続部と
    を備える回路装置。
  2. 第1回路部品及び第2回路部品はそれぞれ、電流の制御に係る第3端子を備え、
    第1導電板、第2導電板及び第3導電板の一面側に配され、各回路部品の第3端子が接続された回路基板と、
    第1導電板、第2導電板及び第3導電板の他面側に配された放熱体と
    を備える請求項1に記載の回路装置。
  3. 第1回路部品及び第2回路部品は半導体スイッチである
    請求項1又は請求項2に記載の回路装置。
  4. 第1回路部品及び第2回路部品は電界効果トランジスタであり、
    第1端子はドレイン端子、第2端子はソース端子、第3端子はゲート端子である
    請求項2に記載の回路装置。
  5. 第1端子は第2端子より大きく、
    第1導電板の前記帯状部分の幅は、第2導電板及び第3導電板の前記帯状部分の幅に比べて長く、
    第1回路部品及び第2回路部品は第1導電板上に配されている
    請求項1〜請求項4までのいずれか一項に記載の回路装置。
  6. 第2導電板又は第3導電板の前記帯状部分を電気的に連結する連結部材を備え、前記連結部材の断面積は第2導電板及び第3導電板に比べて大きい
    請求項1〜請求項5までのいずれか一項に記載の回路装置。
  7. 第1導電板、第2導電板及び第3導電板並びに第1回路部品及び第2回路部品を収容する収容体を備え、
    前記連結部材は前記収容体の外部に配されている
    請求項6に記載の回路装置。
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