电子装置制造方法
【专利摘要】一种电子装置，包括：支承件，所述支承件联接至联接主体并且包括支承部；基板，所述基板由支承部支承；电流传感器，所述电流传感器包括信号端子，其中电流传感器以允许信号经由信号端子发送至基板的方式连接至基板；以及紧固件，所述紧固件将电流传感器紧固至支承部和基板。电流传感器从基板悬置。支承部布置在基板与电流传感器之间。
【专利说明】电子装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电子装置，其包括连接至基板以将信号经由信号端子发送至基板的电流传感器。
【背景技术】
[0002]第2003-86970号日本公开专利公报描述了一种电机的驱动电路80，如图5所示。驱动电路80包括驱动元件81，驱动元件81包括安装基部82、连接端子84和联接器85。安装基部82由树脂模制而成并且容纳有元件。连接端子84连接至电路板83。联接器85将驱动元件80联接至电路板83。由合成树脂制成的杆状隔离件86布置在电路板83上。联接器85和连接端子84固定至电路板83。隔离件86布置在联接器85和电路板83之间。电流传感器例如通过螺钉紧固至驱动电路80。电流传感器检测由驱动电路81转换的电力的电流值。电流传感器包括焊接至电路板83的信号端子。
[0003]电流传感器大于其他电路部件。因此，布置在电路板83上的电流传感器减少了用于电路板83上的元件的安装区域。此外，当驱动电路80的振动使电流传感器振动时，联接至电流传感器的电路板83也振动。电流传感器和电路板83具有单独的共振点。这损坏了信号端子的焊接部。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是提供一种包括电流传感器的电子装置，所述电子装置还在基板上具有增加的安装区域，并且减少了电流传感器的振动。
[0005]为了实现上述目的，本发明的一个方面是一种电子装置，所述电子装置包括:支承件，所述支承件联接至联接主体并且包括支承部；基板，所述基板由支承部支承；电流传感器，所述电流传感器包括信号端子，其中，电流传感器以允许信号经由信号端子发送至基板的方式连接至基板；以及紧固件，所述紧固件将电流传感器紧固至支承部和基板。电流传感器从基板悬置。支承部布置在基板与电流传感器之间。
[0006]本发明的其他方面和优点将从结合附图通过举例方式示出本发明的原理的下列的描述中变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]参照本优选实施方式的下列描述和附图，将会最佳地理解本发明及其目的和优点，其中:
[0008]图1是示出了一个实施方式的半导体装置的分解立体图；
[0009]图2是图1的半导体装置的侧视图；
[0010]图3是示出了图1的半导体装置的电流传感器的联接结构的局部截面图；
[0011]图4是示出了图3的电流传感器的联接结构的局部平面图；以及
[0012]图5是示出了【背景技术】的视图。【具体实施方式】
[0013]参照图1至4，现在将对根据本发明的应用于用于工业车辆的半导体装置的电子装置的一个实施方式进行描述。
[0014]如图1所示，用作电子装置的半导体装置10包括散热片11。散热片11是由铝金属、铜等制成的矩形板。散热片11具有支承半导体模块12的上表面。半导体模块12包括主电路板22和安装在主电路板22上的多个半导体元件23。主电路板22是矩形板。在下列描述中，沿主电路板22的较长侧的方向被称作纵向，并且垂直于纵向的方向被称作横向。
[0015]主电路板22包括金属基板和导线图案(conductor pattern)(未示出),所述金属基板具有由绝缘涂层覆盖的上表面，所述导线图案形成在绝缘涂层上并由铜或铝制成。半导体元件23焊接至主电路板22的导线图案。半导体元件23布置在沿主电路板22的横向延伸的多条(六条)线中以形成元件组G1-G6。元件组G1-G6沿主电路板22的纵向布置。六个元件组G1-G6被分割成三组。一组包括形成U相的第一元件组Gl和第二元件组G2。另一组包括形成V相的第三元件组G3和第四元件组G4。剩下的组包括形成W相的第五元件组G5和第六元件组G6。元件组G1-G6中的每一组电连接至单独的导线图案。此外，元件组G1-G6的半导体元件23以并联方式连接至导线图案。
[0016]如图1和2所示，铝制阳极输入电极27布置成靠近主电路板22的一个纵向端，并且铝制阴极输入电极28布置成靠近主电路板22的另一纵向端。阳极输入电极27和阴极输入电极28分别包括布置在主电路板22的导线图案上的图案连接电极部27a、28a。阳极输入电极27和阴极输入电极28分别还包括从图案连接电极部27a、28a的纵向中间部段凸出的杆状外部连接电极部27c、28c。外部连接电极部27c、28c分别还包括从外部连接电极部27c、28c的处于图案连接电极部27a、28a上方的周围表面凸出的板支承部27g、28g。板支承部27g、28g支承控制电路板40。
[0017]阳极输入电极27和阴极输入电极28的图案连接电极部27a、28a的下表面与导线图案平面接触。图案连接电极部27a、28a的下表面还通过主电路板22以平面接触的方式与散热片11平面接触。因此，图案连接电极部27a、28a热耦接散热片11。
[0018]半导体模块12包括连接至工业车辆的车辆驱动电机的U相输出端子U、V相输出端子V和W相输出端子W。U相输出端子U布置在第一元件组Gl (U相上臂元件组)与第二元件组G2 (U相下臂元件组)之间。V相输出端子V布置在第三元件组G3 (V相下臂元件组)与第四元件组G4 (V相上臂元件组)之间。W相输出端子W布置在第五元件组G5 (W相上臂元件组)与第六元件组G6 (W相下臂元件组)之间。
[0019]U相输出端子U、V相输出端子V和W相输出端子分别包括具有矩形板(带)状的基部Ua、Va和Wa以及从相应基部Ua、Va和Wa的纵向中间部段凸出的杆状外部连接端子Ub、Vb和Wb。外部连接端子Ub、Vb和Wb连接至车辆驱动电机。
[0020]阴极中继端子25布置在第二元件组G2与第三元件组G3之间的主电路板22上。阳极中继端子26布置在第四元件组G4与第五元件组G5之间。
[0021]用于第一元件组Gl的漏极导线图案电连接至阳极输入电极27的图案连接电极部27a。用于第四元件组G4和第五元件组G5的漏极导线图案通过阳极中继端子26电连接至阳极输入电极27。用于第二元件组G2和第三元件组G3的源极导线图案通过阴极中继端子25电连接至阴极输入电极28。用于第六元件组G6源极导线图案电连接至阴极输入电极28的图案连接电极部28a。
[0022]此外，第一元件组Gl的源极电极和第二元件组G2的漏极电极电连接至U相输出端子U的基部Ua。第四元件组的源极电极和第三元件组G3的漏极电极电连接至V相输出端子V的基部Va。第五元件组G5的源极电极和第六元件组G6的漏极电极电连接至W相输出端子W的基部Wa。
[0023]如图1和2所示，阳极输入电极27的图案连接电极部27a和阴极输入电极28的图案连接电极部28a支承电容器模块30使得电容器模块30位于主电路板22上方。电容器模块30包括电容器板31和电容器32。电容器板31大体上具有与主电路板22相同的矩形形状并且位于主电路板22上方。
[0024]电容器32布置成与第一元件组Gl (U相上臂元件组)、第二元件组G2 (U相下臂元件组)、第三元件组G3 (V相下臂元件组)、第四元件组G4 (V相上臂元件组)、第五元件组G5 (W相上臂元件组)和第六元件组G6 (W相下臂元件组)中的每个相对应。
[0025]电容器32的阳极端子通过阳极导线图案连接至阳极输入电极27的图案连接电极部27a。电容器32的阴极端子通过阴极导线图案连接至阴极输入电极28的图案连接电极部28a。由合成树脂制成的支承件50支承在主电路板22上。支承件50包括支承部51和两个腿部52，支承部51具有沿主电路板22的纵向延伸的矩形板的形状，两个腿部52从支承部51的两个纵向端延伸。腿部52连接至用作联接主体的主电路板22的纵向端。阳极输入电极27和阴极输入电极28的板支承部27g、28g支承支承部51。
[0026]支承部51支承还被称作基板的控制电路板40。此外，板支承部27g、28g支承支承部51和控制电路板40。控制电路板40具有矩形形状并且与支承部51、电容器板31和主电路板22大体上相同。在半导体装置10中，散热片11、主电路板22、电容器板31和控制电路板40以此顺序叠置。
[0027]导电套管53支承在支承部51上并且位于阳极输入电极27的板支承部27g和阴极输入电极28的板支承部28g上方。导电套管53电连接至控制电路板40的导线图案(未示出)并且将控制电路板40电连接至阳极输入电极27和阴极输入电极28。控制电路板40具有上表面，上表面包括包含多个电子部件41的控制电路。控制电路对半导体元件23执行切换控制以将电力供应至车辆驱动马达。
[0028]现在将详细地描述半导体装置10中的电流传感器33的联接结构。
[0029]如图1所示，电流传感器33包括具有大致盒状形状的外罩34。插入孔33a在靠近纵向端处延伸穿过外罩34。围绕插入孔33a的芯(未示出)布置在外罩34中。每个芯包括容纳霍尔元件的空隙。输出检测的电流值的电压信号的多个信号端子35从外罩34延伸。信号端子35位于外罩34的纵向中间部段。外罩34的纵向中间部段在信号端子35附近还包括联接凸部36。因此，在本实施方式中，联接凸部36和信号端子35位于两个插入孔33a之间。如图3所示，联接凸部36是锥形的，包括平坦远端，并且具有朝向远端减小的直径。联接凸部36包括在联接凸部36的远端中的中央部段处开口的螺纹孔36a。
[0030]如图2所示，电流传感器33从控制电路板40悬置。支承件50的支承部51位于电流传感器33与控制电路板40之间。支承件50包括锥形支承凸部51a。支承凸部51a位于U相输出端子U与V相输出端子V之间。如图3所示，通孔51b形成在支承凸部51a的远端的中央部段中。从支承部51的上表面到支承凸部51a的远端的距离与导电套管53的轴向长度相符。因此，当控制电路板40由支承部51上的套管53支承时，导电套管53和支承凸部51a位于支承部51与控制电路板40之间，并且导电套管53和支承部51在支承部51与控制电路板40之间形成空间54。此外，如图1所示，用于信号端子的多个端子插入孔51d在靠近支承凸部51a处形成在支承部51中。
[0031]控制电路板40包括介于U相输出端子U与V相输出端子V之间的螺钉孔40a。控制电路板40还包括位于螺钉孔40a附近的多个端子连接孔40b。
[0032]如图3所示，在电流传感器33的联接结构中，电流传感器33的除联接凸部36的部分之外布置在支承部51下方。此外，联接凸部36插入到支承凸部51a中。电流传感器33的信号端子35延伸穿过支承部51的端子插入孔51d和控制电路板40的端子连接孔40b。用作紧固件的螺钉38经由控制电路板40的螺钉孔40a和插入孔51b插入并且紧固到联接凸部36的螺纹孔36a。这使控制电路板40、支承部51 (支承凸部51a)和电流传感器33(联接凸部36) —体地紧固在一起。更具体地，控制电路板40的绕螺钉孔40a延伸的部分和支承凸部51a的远端位于螺钉38的头部38a与联接凸部36的远端之间。
[0033]因此，当联接电流传感器33时，支承凸部51a的远端与控制电路板40的下表面平面接触并且压靠在控制电路板40的下表面上，并且联接凸部36的远端表面与支承凸部51a的内表面平面接触并压靠在支承凸部51a的内表面上。控制电路板40的下表面和支承部51的上表面限定了对应于支承凸部51a的远端与支承部51的上表面之间的距离布置的空间54。此外，电流传感器33从控制电路板40悬置，并且支承部51位于控制电路板40与电流传感器33之间。电流传感器33仅由单个螺钉38联接至控制电路板40。支承部51和控制电路板40接纳电流传感器33的重量。
[0034]如图3和4所示，电流传感器33的信号端子35延伸穿过支承部51的端子插入孔51d和控制电路板40的端子连接孔40b。每个信号端子35在围绕对应的端子连接孔40b的焊接部S处连接至控制电路板40。如图4所示，U相输出端子U延伸穿过电流传感器33的通孔33a中的一个，并且V相输出端子V延伸穿过另一通孔33a。U相输出端子U和V相输出端子V还被称作检测主体。电流传感器33检测流经U相输出端子U和V相输出端子V的电流值。检测的电流值经由信号端子35发送至控制电路板40。
[0035]现在将描述半导体装置10的操作。
[0036]在半导体装置10中，电流传感器33从控制电路板40悬置并且位于控制电路板40的下表面下，而并非支承在控制电路板40的上表面上。支承部51布置在控制电路板40与电流传感器33之间。螺钉38延伸穿过控制电路板40的螺钉孔40a和支承部51，并且紧固到电流传感器33的联接凸部36的螺纹孔36a。因此螺钉38将电流传感器33联接至控制电路板40。这排除了控制电路板40上的电流传感器33的安装空间的需要并且允许单个螺钉孔40a的使用。因此，与控制电路板40包括电流传感器33的安装空间并且多于一个的螺钉38用于将电流传感器33连接到控制电路板40的情形相比，控制电路板40上的更大的区域可以用于电子部件等。此外，控制电路板40的下表面和支承部51的上表面限定了对应于支承凸部51a的顶部与支承部51的上表面之间的距离布置的空间54。空间54允许电子部件安装在控制电路板40的下表面上。这增加了控制电路板40上的电子部件的安装区域。
[0037]当半导体装置10随着工业车辆行驶而振动时，振动传递至电流传感器33。控制电路板40和支承部51彼此通过电流传感器33的螺纹孔36a和螺钉38紧固在一起。在此，控制电路板40的悬置电流传感器33的部分的下表面与支承凸部51a平面接触。因此，支承部51的支承凸部51a增加了控制电路板40的悬置电流传感器33的部分的刚度。此外，电流传感器33的振动传递至除支承部51之外的控制电路板40。这使电流传感器33的振动分散到支承部51和控制电路板40，并且因此减少了电流传感器33、控制电路板40和支承部51的振动。
[0038]现在将描述本实施方式的优点。
[0039](I)螺钉38延伸穿过控制电路板40和支承部51并且紧固到电流传感器33的螺纹孔36a。电流传感器33从控制电路板40悬置，并且支承部51布置在电流传感器33与控制电路板40之间。这排除了控制电路板40上的电流传感器33的安装空间的需要。此外，与电流传感器33布置在控制电路板40上的情形相比，在控制电路板40上用于电子部件等的安装区域增加。
[0040](2)螺钉38将电流传感器33、支承部51和控制电路板40紧固在一起。控制电路板40的悬置电流传感器33的部分通过与此部分接触的支承部51的支承凸部51a加强。因此，即使在振动传递至电流传感器33时，振动也分散至支承部51 (支承凸部51a)和控制电路板40。这减少了电流传感器33的振动。因此，电流传感器33的信号端子35的焊接部S受振动影响的可能性较小并且被损坏的可能性较小。
[0041](3)支承部51布置在控制电路板40与电流传感器33之间。相比电流传感器33从控制电路板40直接地悬置并且支承部51未布置在电流传感器33与控制电路板40之间的情形，这减少了控制电路板40的振动和变形。
[0042](4)电流传感器33包括位于纵向端附近的插入孔33a。联接凸部36和信号端子35布置在插入孔33a之间，并且信号端子35靠近联接凸部36。此外，联接凸部36用于通过螺钉38将电流传感器33紧固到控制电路板40和支承部51。因此，在控制电路板40和电流传感器33中，靠近联接凸部36的与螺钉38接合的部分较少易受振动的影响。信号端子35的邻近联接凸部36的布置减少了信号端子35的振动并且避免了焊接部S的损坏。
[0043](5)联接凸部36布置在电流传感器33的纵向中间部段中。因此，电流传感器33在从控制电路板40悬置时得到很好地平衡，并且对其的紧固仅需要单个的联接凸部36。在控制电路板40上围绕螺钉孔40a未布置有图案。因此，单个孔40a的使用允许在控制电路板40上有更大的安装区域。
[0044](6)单个螺钉38将电流传感器33紧固到控制电路板40。相比多于一个的螺钉38用于将电流传感器33紧固到控制电路板40的情形，这便利了电流传感器33的安装。
[0045](7)支承部51由合成树脂制成，并且支承凸部51a与支承部51 —体地形成。相比支承凸部51a与支承部51分离的情形，这便利了电流传感器33与螺钉38的紧固。
[0046](8)当控制电路板40、支承凸部51a和联接凸部36紧固在一起时，从电流传感器33凸出的联接凸部36插入到从支承件50的支承部51凸出的支承凸部51a中。此外，支承凸部51a将控制电路板40的下表面与支承部51的上表面分离。不同于缺少支承凸部51a并使控制电路板40的整个下表面与支承部51的整个上表面接触的结构，控制电路板40的下表面与支承部51的上表面限定了可以布置电子部件等的空间54。因此，电子部件可以安装在控制电路板40的下表面上。这增加了用于在控制电路板40上的电子部件的安装区域。
[0047]对于本领域技术人员来说明显的是，在不脱离本发明的精神或范围的前提下，可以许多其他特定的方式实施本发明。特别地，应当理解的是，本发明可以下列方式实施。
[0048]在本实施方式中，电流传感器33包括位于插入孔33a之间的联接凸部36和信号端子35。然而，联接凸部36和信号端子35的位置可以改变。
[0049]在本实施方式中，电流传感器33包括两个插入孔33a和三个信号端子35。然而，插入孔33a和信号端子35的数量可以根据检测主体而改变。
[0050]在本实施方式中，支承部51包括布置在控制电路板40与电流传感器33之间的支承凸部51a。然而，可以省却支承凸部51a。
[0051 ] 在本实施方式中，电流传感器33的联接凸部36包括与螺钉38接合的螺纹孔36a。然而，本发明不局限于此结构。例如，螺钉部可以从联接凸部36的远端凸出。螺钉部可以经由支承凸部51a和螺钉孔40a插入并且紧固到比如螺母或螺帽之类的紧固件的螺纹部。
[0052]在本实施方式中，支承凸部51a和联接凸部36是锥形的。然而，支承凸部51a和联接凸部36可以是包括四面棱锥、三面棱锥和圆柱的任何形状。
[0053]半导体装置10不局限于工业车辆并且可以与汽车、家用电器和工业机器一起使用。
[0054]半导体元件23和电容器32的数量可以改变，并且主电路板22和电容器板31的尺寸可以对应于半导体元件23和电容器32的数量而改变。
[0055]半导体装置10不局限于逆变器电路并且可以与DC-DC转换器一起使用。
[0056]在本实施方式中，主电路板22用作用于支承件50的联接主体。然而，支承件50可以联接至任何部分。
[0057]因此，本示例和实施方式被认为是示例性的和非限制性的，并且本发明不局限于在此给出的细节，但可以在所附权利要求的范围和等同概念内做出改变。
【权利要求】
1.一种电子装置，包括: 支承件，所述支承件联接至联接主体并且包括支承部； 基板，所述基板由所述支承部支承；以及 电流传感器，所述电流传感器包括信号端子，其中所述电流传感器以允许信号经由所述信号端子发送至所述基板的方式连接至所述基板， 所述电子装置的特征在于， 将所述电流传感器紧固至所述支承部和所述基板的紧固件，其中 所述电流传感器从所述基板悬置，并且 所述支承部布置在所述基板与所述电流传感器之间。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中 所述支承部包括朝向所述基板凸出的支承凸部， 所述电流传感器包括插入到所述支承凸部中的联接凸部，以及 所述紧固件延伸穿过所述基板和所述支承凸部并且紧固至所述联接凸部。
3.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述支承凸部与所述支承部一体地形成。
4.根据权利要求2所述的电子装置，其中 所述电流传感器包括检测主体延伸穿过其中的多个插入孔，以及 所述联接凸部和所述信号端子布置在所述插入孔中的相邻插入孔之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子装置，还包括半导体元件，其中所述基板是控制所述半导体元件的控制电路板。
【文档编号】H05K7/02GK103517606SQ201310254856
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月25日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】东川直树, 绀谷一善 申请人:株式会社丰田自动织机