JP4866469B2 - パワー回路配線装置 - Google Patents
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Description
従来、配線パターンに大電流を流す場合、配線パターンに熱的に結合した放熱部材により配線パターンの温度上昇を軽減する手法があったが、前述の通りパワーモジュールネジ端子部の配線パターンの温度上昇は局部的であり、配線パターンにのみ放熱部材があるだけでは放熱効果が無いという問題があった。
この発明による実施の形態1を図1から図3までについて説明する。図1は実施の形態1におけるパワー回路配線装置の構成を示す斜視図である。図2は実施の形態1におけるパワー回路配線装置の要部構成を示す図1のII−II線における断面図である。図3は実施の形態1におけるパワー回路配線装置の熱的な等価回路を示す接続図である。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この実施の形態1に示す発熱部品のパワーモジュール2はネジ4を持つネジ端子部を5個設けた5端子のパワーモジュールで構成されている。プリント基板1には所定の配線パターン5が形成されており、パワーモジュール2のネジ端子部はネジ4によるプリント基板1への締結によって、それぞれプリント基板1の所定の配線パターン5に電気的に接続される。パワーモジュール2とプリント基板1の配線パターン5との接続部には断面コ字状の放熱部材6が設けられる。
放熱部材6は冷却対象となるパワーモジュール2のネジ端子部それぞれに対応する配線パターン5にプリント基板1とパワーモジュール2をネジ4で締結する際に同時に組み付けられている。
放熱部材6の素材には、はんだ付け性が良好で熱伝導性も良い金属製、例えば銅や真鍮を用い、構造も非常にシンプルで安価である。
これによりプリント基板1とパワーモジュール2との電気的接続が確保されるとともに、プリント基板1とパワーモジュール2との電気的接続部分に放熱部材6が介挿されることによってプリント基板1とパワーモジュール2との電気的接続部における冷却がプリント基板1とパワーモジュール2との電気的接続部分に熱的に直接結合された放熱部材6により直接的かつ効果的に行われ、局部的な温度上昇が的確に抑制される。
プリント基板1に設けられる回り止め用の穴部1aは、プリント基板1へのパワーモジュール2投影外形の外側に設けられ、すなわち、プリント基板1のパワーモジュール2との対向面以外に設けられ、放熱部材6に設けられた回り止め用突部6aが、ネジ4による締結時にパワーモジュール2に干渉することを防止できる。
そこで、この発明による実施の形態では、パワーモジュール2のケース温度を一般的な設計温度に設定することでパワーモジュール2自体の冷却を行う放熱部材3には汎用の低コストな部材を使用し、パワーモジュール2のネジ端子部に放熱部材6を組み付けることで、パワーモジュール2のネジ端子部で形成される電気的接続部分における配線パターン5の温度を軽減した。
プリント基板パターン温度Tbは、次式で求められる。
これによって、放熱部材6はプリント基板1の配線パターン5に電気的ならびに熱的および機械的に確実に結合され、プリント基板1の配線パターン5とパワーモジュール2と電気的接続部分の直接的かつ効果的な冷却を一層有効に行うことが可能になる。
すなわち、ダイオード,トランジスタ,MOSFET,IGBT等をパッケージに収めたパワーモジュール2と、前記パワーモジュール2に配線される回路部品と、前記パワーモジュール2と回路部品とを電気的に接続したプリント基板1からなるパワー配線回路において、前記パワーモジュール2と前記プリント基板1の接続部分に放熱部材6を熱的に結合したので、放熱部材6を接続部分に結合したことにより接続部分での放熱性能を向上し、パワーモジュール2からの熱伝導による接続部分のプリント基板1の局部的な温度上昇を軽減する。
そして、パワーモジュール2のネジ端子部とプリント基板1における配線パターン5のネジ端子部に放熱部材6を実装することにより、パワーモジュール2のネジ端子部と配線パターン5部分に生じる局部的な温度上昇を軽減するとともに、さらには、ネジ締結時にプリント基板1へのストレスとなる締め付け圧力を緩和し、プリント基板1の凹みを緩和する。
この発明による実施の形態2を図4について説明する。図4は実施の形態2におけるパワー回路配線装置の要部構成を示す断面図である。
この実施の形態2において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
L字状の放熱部材6はプリント基板1の上面に設けられ、放熱部材6の形状はプリント基板1の取付け部分に接する通電に寄与する平面部分と、プリント基板1から直立する放熱に寄与する平面部分とを兼ね備え、放熱に寄与する平面の面積の和が、放熱部材6と接するプリント基板1の表面積以上である。
この発明による実施の形態3を図5について説明する。図5は実施の形態3におけるパワー回路配線装置の要部構成を示す断面図である。
この実施の形態3において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
ブロック状の金属体からなる放熱部材6はプリント基板1の上面に設けられ、放熱部材6の形状はプリント基板1の取付け部分に接する通電に寄与する平面部分と、プリント基板1から直立する放熱に寄与する平面部分とを兼ね備え、放熱に寄与する平面の面積の和が、放熱部材6と接するプリント基板1の表面積以上である。
この発明による実施の形態4を図6について説明する。図6は実施の形態4におけるパワー回路配線装置の要部構成を示す断面図である。
この実施の形態4において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
拡大ネジ頭部4aを有するネジ4からなる締結手段を構成する放熱部材6はプリント基板1の上面に設けられ、放熱部材6の形状はプリント基板1の取付け部分に接する通電に寄与する平面部分と、プリント基板1から直立する放熱に寄与する平面部分とを兼ね備え、放熱に寄与する平面の面積の和が、放熱部材6と接するプリント基板1の表面積以上である。
この発明による実施の形態5を図7について説明する。図7は実施の形態5におけるパワー回路配線装置の要部構成を示す断面図である。
この実施の形態5において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
茶筒状の放熱部材6はプリント基板1の上面に設けられ、放熱部材6の形状はプリント基板1の取付け部分に接する通電に寄与する平面部分と、プリント基板1から直立する放熱に寄与する平面部分とを兼ね備え、放熱に寄与する平面の面積の和が、放熱部材6と接するプリント基板1の表面積以上である。
Claims (5)
- ネジ端子部を備えたパワー給電部と、前記パワー給電部を冷却する第1の放熱部材と、回路部品と前記パワー給電部とを電気的に接続する回路基板と、前記ネジ端子部と前記回路基板とをネジで締結する際に同時に組み付けられる第2の放熱部材とを備えたことを特徴としたパワー回路配線装置。
- 前記第2の放熱部材の断面形状は、コの字状であることを特徴とした請求項1に記載のパワー回路配線装置。
- 前記第2の放熱部材の断面形状は、L字状であることを特徴とした請求項1に記載のパワー回路配線装置。
- 前記第2の放熱部材の断面形状は、筒状であることを特徴とした請求項1に記載のパワー回路配線装置。
- 前記回路基板に設けられた穴部と、前記第2の放熱部材の一部に設けられた突部とが係合するように構成されたことを特徴とした請求項1から4のいずれか1項に記載のパワー回路配線装置。
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