CN108450048B - 逆变器 - Google Patents

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Abstract

提供一种技术，能够对与电解电容器一同安装于该印刷基板的功率元件进行散热而不会较多地占据沿着印刷基板的面中的区域。逆变器(100A)具备印刷基板(9)、电解电容器(4)、以及功率元件(1)。电解电容器(4)横置地配置安装在印刷基板(9)的面(90a)上。功率元件(1)安装于印刷基板(9)，并具有端子(11)。金属体(2)包括散热部(22)，散热部在面(90a)上与电解电容器(4)面对而释放由功率元件(1)产生的热。金属体(2)连接端子(11)与端子(41)。

Description

逆变器
技术领域
本发明涉及一种对功率元件散热的技术，特别涉及在印刷基板上对与电解电容器一同安装于印刷基板的功率元件散热的技术。
背景技术
在空调的室内机中，为了获得换热器的有效长度，要求电气部件小型化。而为了实现电气部件的小型化，使构成电气部件的逆变器薄型化是有效的。逆变器通常具备用于电力转换的功率元件、平滑电容器。
通常，平滑电容器采用电解电容器，因此为了使逆变器薄型化，提出了将平滑电容器横置(相对于安装有平滑电容器的基板，使平滑电容器的长边方向大致平行地放置)的技术(例如参照以下的专利文献1)。另一方面，提出了如下技术：具有功率元件彼此被一体化为例如逆变器功率模块的模块，对其进行散热(关于散热，例如参照以下的专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-041068号公报
专利文献2：日本特开平10-336985号公报
发明内容
发明要解决的课题
平滑电容器的静电容量通常选择为几十～几百μF左右。因而平滑电容器采用电解电容器。这种程度容量的电解电容器不仅其高度尺寸大，宽度方向尺寸也大，因此在将其横置的情况下，较多地占据沿着安装电解电容器的基板的区域。而且，电解电容器通常是其外廓被膜(film)包覆的金属，由于该金属与电容器的负侧电势相同，在逆变器中成为接地电势(直流母线的低电势侧的电势)。因此，从确保绝缘距离的观点来看，在电解电容器的附近配置处理所谓强电的部件并非优选。即，仅仅横置电解电容器有利于薄型化，但未必有利于电气部件的小型化。
并且，用于对功率元件散热的散热用金属也较多地占据上述区域，因而在印刷基板上对与电解电容器一同安装于印刷基板的功率元件散热的结构，存在较多地占据上述区域的倾向。
因此本发明提供如下技术：不会较多地占据沿着印刷基板的面中的区域，就能够对与电解电容器一同安装于该印刷基板的功率元件散热。
通过以下详细说明以及附图，本发明的目的、特征、方式以及优点更加清楚。
用于解决课题的手段
本发明的逆变器具备：印刷基板9；电解电容器4，其横置地配置安装在所述印刷基板的一个面90a上；以及功率元件1，其安装于所述印刷基板，具有与所述电解电容器的端子41连接的端子11。
并且在其第一方面中，所述印刷基板具有：板状的基体90，其具有绝缘性；以及金属体2，其包括散热部22，并连接所述电解电容器的所述端子与所述功率元件的所述端子，所述散热部在所述一个面上与所述电解电容器面对而释放由所述功率元件产生的热。
根据本发明的逆变器的第二方面，在其第一方面中，所述金属体2还包括连接所述功率元件的所述端子11与所述电解电容器4的所述端子41的布线21。所述散热部22从所述布线分支地设置，在所述分支的位置20、23经由所述布线与所述功率元件的所述端子11及所述电解电容器的所述端子连接。
根据本发明的逆变器的第三方面，在其第二方面中，所述功率元件1配置在所述一个面90a上，所述金属体2的厚度均匀，所述散热部22比所述布线21所要求的图案宽度宽。
根据本发明的逆变器的第四方面，在其第三方面中，所述散热部22由超过了相对于所述布线中流通的电流的最大值按1mm/A规定的宽度的部分构成。
根据本发明的逆变器的第五方面，在其第二方面中，所述功率元件1配置在所述印刷基板的另一个面90b上，所述金属体还具有通孔23，所述通孔贯通所述基体90，并连接所述布线21与所述散热部22。
发明效果
根据本发明的逆变器，不会较多地占据沿着印刷基板的面中的区域，与电解电容器一同安装于该印刷基板的功率元件被散热。
附图说明
图1是例示第1实施方式的逆变器的结构的俯视图。
图2是图1的位置II-II的剖视图。
图3是示出金属体的电气等效电路的图。
图4是示例第2实施方式的逆变器的结构的顶视图。
图5是示例第2实施方式的逆变器的结构的底视图。
图6是图4的位置VI-VI的剖视图。
具体实施方式
第1实施方式
图1是例示第1实施方式的逆变器100A的结构的俯视图。图2是图1的位置II-II的剖视图。
逆变器100A具备功率元件1、电解电容器4、以及印刷基板9。功率元件1和电解电容器4安装于印刷基板9。
电解电容器4横置地配置安装在印刷基板9的一个面90a上。电解电容器4包括主体40和端子41、42。
功率元件1具有多个端子，其中之一的端子11与电解电容器4的端子41连接。在本实施方式中，功率元件1也配置在面90a上。
印刷基板9具有基体90和金属体2。基体90具有绝缘性且为板状。金属体2包括散热部22。散热部22在面90a上与电解电容器4面对，释放由功率元件1产生的热。印刷基板9的另一个面90b(与面90a相反一侧的面)在本实施方式中与用于获得效果的结构没有关系。
在本实施方式中，金属体2还包括布线21。布线21连接端子11与端子41。具体而言，布线21的一端与端子11连接，而且其另一端与端子41连接。散热部22在位置20从布线21分支地设置。因而，散热部22能够在位置20经由布线21与端子11、41中的任意一个连接。
另外，从释放由功率元件1产生的热的观点来看，分支的位置20优选为比布线21与端子41的连接位置更靠近端子11。
在面90a上还设置有布线31、32。功率元件1除了端子11以外还具有端子13，端子13与布线31连接。端子42与布线32连接。另外，功率元件1除了端子11、13以外还具有端子，但关于这些端子与布线(未图示)的连接关系，由于与本实施方式关系较小，所以省略其说明。
图3示出图1及图2中所示的金属体2的电气等效电路。将端子11与位置20之间的布线21的电阻表示为等效电阻R21a，将位置20与端子41之间的布线21的电阻表示为等效电阻R21b，将通过等效电阻R21a、R21b的串联连接的作为布线21的整体的电阻表示为等效电阻R21。
图1的箭头F示意性表示从端子11流向端子41的电流。散热部22在比布线21与端子41的连接位置更靠近端子11的位置与布线21分支，因此上述电流几乎不迂回到散热部22而从端子11流向端子41。
等效电阻R22表示散热部22的电阻。其中，由于散热部22与布线21分支的位置20为上述那样，因此等效电阻R22的另一端与端子41未实质性连接。因而在图3中示出的是，等效电阻R22的一端在位置20与等效电阻R21a、21b通过实线连接，而另一端通过虚线与端子41连接。
其中，位置20设置有多个，散热部22相对于布线21在多处进行分支，换言之被连结。在这样的方式中，上述电流也几乎不迂回到散热部22。
由此，散热部22不作为端子11、41之间的电流路径发挥功能。但是散热部22承担经由端子11及布线21进行功率元件1的散热的功能。而且，由于散热部22与电解电容器4的主体40面对，因此散热部22沿着面90a占据的区域与主体40占据的区域存在重复的部分。
因此，能够对与电解电容器4一同安装于印刷基板9的功率元件1进行散热，而不会较多地占据沿着印刷基板9的面90a中的区域。
另外，由于散热部22与电解电容器4的主体40面对，因此期望其电势为电解电容器4的负侧的电势、即接地电势(直流母线的低电势侧的电势)。这可通过将布线21用作逆变器100A的低电势侧的母线来实现。即，功率元件1的端子11及电解电容器4的端子41均设为逆变器100A的直流母线的低电势侧的端子。在这种情况下，由于端子42应与逆变器100A中的直流母线的高电势端连接，因此将布线32用作逆变器100A的直流母线的高电势侧的母线。例如为了使得端子13与逆变器100A中的高电势端连接，可以将布线31、32均用作高电势侧的母线。
关于金属体2，为了使其制造工序不复杂，通常使其厚度均匀。散热部22与布线21一起成为金属体2的结构要素，因此两者的厚度通常均匀。
例如，关于布线21的图案宽度，考虑其中流通的(图1中以箭头F示例)电流的最大值，优选为设定成相对于该最大值按1mm/A规定的值。例如在标准MIL-STD-257A中，规定与布线的厚度(铜箔的厚度)和印刷基板9的温度上升对应的电流的容许值。图案宽度与容许值完全不成正比关系，但如果采用1mm/A作为设计值，则可知的是，温度上升值在10摄氏度以内。
散热部22具有散热功能，因此优选在面90a上广泛地设置。如上所述，虽然散热部22不作为端子11、41之间的电流路径发挥功能，但优选为比作为电流路径的布线21所要求的图案宽度更宽。即，优选为散热部22由超过了按1mm/A规定的图案宽度的部分构成。
通常从减少材料的观点出发，不将布线图案设定得比用于设想的电流密度的布线图案更宽。即，按散热的观点来看，散热部22优选为将图案宽度设定得较宽。
第2实施方式
图4及图5分别是例示第2实施方式的逆变器100B的结构的顶视图及底视图。图6是图4的位置VI-VI的剖视图。
逆变器100B具备功率元件1、电解电容器4、以及印刷基板9。功率元件1和电解电容器4安装于印刷基板9。
电解电容器4横置地配置安装在印刷基板9的一个面90a上。电解电容器4包括主体40和端子41、42。
功率元件1具有多个端子，其中之一的端子11与电解电容器4的端子41连接。在本实施方式中，功率元件1配置在面90b上。
在图4中采用从面90a侧观察到的俯视图作为顶视图，在图5中采用从面90b侧观察到的俯视图作为底视图。
印刷基板9具有基体90和金属体2。基体90具有绝缘性且为板状。金属体2包括布线21、散热部22、以及通孔23、24。
散热部22在面90a上与电解电容器4面对，释放由功率元件1产生的热。
布线21设置在面90b上，与端子11连接。通孔24贯通基体90，并连接布线21与端子41。因而布线21经由通孔24连接端子11与端子41。
散热部22设置在面90a上，与电解电容器4面对，释放由功率元件1产生的热。具体而言，散热部22经由贯通基体90的通孔23与布线21连接。
由此，与第1实施方式类似，在布线21中与端子11连接的端和布线21中经由通孔24与端子41连接的端之间，散热部22能够在通孔23处分支地设置。
由此，在本实施方式中也与第1实施方式同样，散热部22不作为端子11、41之间的电流路径发挥功能，而承担经由端子11、布线21及通孔23进行功率元件1的散热的功能。而且，由于散热部22与电解电容器4的主体40面对，因此散热部22沿着面90a占据的区域与主体40占据的区域存在重复的部分。
由此，与第1实施方式同样地，能够对与电解电容器4一同安装于印刷基板9的功率元件1进行散热，而不会较多地占据沿着印刷基板9的面90a中的区域。
在面90b上设置有布线31，在面90a上设置有布线32。功率元件1除了端子11以外还具有端子13，端子13与布线31连接。端子42与布线32连接。在这种情况下，布线31、32彼此之间也经由通孔(未图示)连接。另外，功率元件1除了端子11、13以外还具有端子，但是，关于这些端子与布线(未图示)的连接关系，由于与本实施方式的关系较小，故省略其说明。
尽管详细说明了本发明，但上述说明在所有方面均为例示，本发明并不限于此。应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下能够想到未示例的无数变形例。

Claims (5)

1.一种逆变器(100A、100B)，该逆变器具备：
印刷基板(9)；
电解电容器(4)，其横置地配置安装在所述印刷基板的一个面(90a)上；以及
功率元件(1)，其安装于所述印刷基板，具有与所述电解电容器的端子(41)连接的端子(11)，
所述印刷基板具有：
板状的基体(90)，其具有绝缘性；以及
金属体(2)，其包括散热部(22)，并连接所述电解电容器的所述端子与所述功率元件的所述端子，所述散热部在所述一个面上与所述电解电容器面对而释放由所述功率元件产生的热。
2.根据权利要求1所述的逆变器(100A、100B)，其中，
所述金属体(2)还包括连接所述功率元件的所述端子(11)与所述电解电容器(4)的所述端子(41)的布线(21)，
所述散热部(22)从所述布线分支地设置，在所述分支的位置(20、23)处经由所述布线与所述功率元件的所述端子及所述电解电容器的所述端子连接。
3.根据权利要求2所述的逆变器(100A)，其中，
所述功率元件(1)配置在所述一个面(90a)上，
所述金属体(2)的厚度均匀，
所述散热部(22)比所述布线(21)所要求的图案宽度宽。
4.根据权利要求3所述的逆变器(100A)，其中，
所述散热部(22)由超过了相对于所述布线中流通的电流的最大值按1mm/A规定的宽度的部分构成。
5.根据权利要求2所述的逆变器(100B)，其中，
所述功率元件(1)配置在所述印刷基板的另一个面(90b)上，
所述金属体还具有通孔(23)，所述通孔贯通所述基体(90)，并连接所述布线(21)与所述散热部(22)。
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