CN110190756B - 开关电源装置 - Google Patents

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Abstract

一种开关电源装置,降低部件间的电流路径的寄生电感。第一导体路径(15)设置于绝缘层(21)的一面侧且被施加电源电压和接地电压中的一方。第二导体路径(16)设置于绝缘层(21)的一面侧且被施加电源电压和接地电压中的另一方。第一开关元件(S1)与输出图案(30)及第一导体路径(15)连接。第二开关元件(S2)与输出图案(30)及第二导体路径(16)连接。第一导体路径(15)和第二导体路径(16)中的至少一方具有不间断的环状路径。

Description

开关电源装置
技术领域
本公开涉及一种开关电源装置。
背景技术
以往,已知一种开关电源装置。例如,在专利文献1中公开了一种半导体装置,该半导体装置具备:金属基板、形成为覆盖金属基板的一个表面的绝缘物、形成在绝缘物上的正极导体、形成在绝缘物上的负极导体、形成在绝缘物上且与正极导体及负极导体连接的开关元件组、以及利用绝缘物来与正极导体及负极导体绝缘且与正极导体及负极导体大致平行地配置的环形导体。在该半导体装置中,当直流电流在正极导体和负极导体中流动时,环形导体感应出感应电流,由环形导体所感应出的感应电流产生的磁场削弱由在正极导体和负极导体中流动的直流电流产生的磁场。由此,使正极导体和负极导体的电感(合成电感)减少。
专利文献1:日本特开2004-229393号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,在专利文献1的情况下,难以缩短构成开关电源装置的部件(例如晶体管、电容器等)之间的电流路径,因此难以降低构成开关电源装置的部件间的电流路径的寄生电感。
用于解决问题的方案
本公开的开关电源装置具备:基板,其具有绝缘层和导电层,其中,该导电层设置于所述绝缘层的一面侧且形成有输出图案;第一导体路径,其设置于所述绝缘层的一面侧且被施加电源电压和接地电压中的一方;第二导体路径,其设置于所述绝缘层的一面侧且被施加所述电源电压和所述接地电压中的另一方;第一开关元件,其与所述输出图案及所述第一导体路径连接;以及第二开关元件,其与所述输出图案及所述第二导体路径连接,其中,所述第一导体路径和所述第二导体路径中的至少一方具有不间断的环状路径。
发明的效果
根据该公开,能够缩短构成开关电源装置的部件间的电流路径,因此能够降低这些电流路径的寄生电感。
附图说明
图1是例示实施方式1的开关电源装置的结构的电路图。
图2是例示实施方式1的开关电源装置的构造的俯视图。
图3是例示实施方式1的开关电源装置的构造的截面图。
图4是例示实施方式1的开关电源装置的构造的截面图。
图5是例示开关电源装置的比较例中的电流路径的俯视图。
图6是例示实施方式1的开关电源装置中的电流路径的俯视图。
图7是例示实施方式2的开关电源装置的构造的俯视图。
图8是例示连接构件的连接构造的变形例1的截面图。
图9是例示连接构件的连接构造的变形例1的分解立体图。
图10是例示连接构件的连接构造的变形例2的截面图。
图11是例示实施方式3的开关电源装置的构造的俯视图。
图12是例示实施方式4的开关电源装置的构造的俯视图。
图13是例示实施方式5的开关电源装置的构造的俯视图。
图14是例示实施方式6的开关电源装置的构造的俯视图。
图15是例示导电路径的变形例的截面图。
具体实施方式
以下,参照附图来详细地说明实施方式。此外,对图中相同或相当部分标注同一附图标记,不重复进行其说明。
(实施方式1)
图1例示了实施方式1的开关电源装置10的结构。开关电源装置10构成为通过开关动作将从电源(在该例中为直流电源P)供给的电力转换为输出电力并将输出电力供给到负载(在该例中为电动机M)。在该例中,电动机M构成三相交流电动机,开关电源装置10构成将直流电力转换为三相交流电力的逆变器。
具体地说,开关电源装置10具备第一连接线L1、第二连接线L2、三个输出线(第一输出线LOu、第二输出线LOv、第三输出线LOw)、三个开关部(第一开关部11u、第二开关部11v、第三开关部11w)以及平滑电容器部12。
〔连接线〕
对第一连接线L1施加电源电压和接地电压中的一方。对第二连接线L2施加电源电压和接地电压中的另一方。在该例中,第一连接线L1与直流电源P的一端(正极)连接而被施加电源电压,第二连接线L2与直流电源P的另一端(负极)连接而被施加接地电压。
〔开关部〕
第一开关部11u具有第一开关元件S1和第二开关元件S2,第一开关元件S1与第二开关元件S2的连接点经由第一输出线LOu连接于电动机M的U相的绕组(省略图示)。
第二开关部11v具有第三开关元件S3和第四开关元件S4,第三开关元件S3与第四开关元件S4的连接点经由第二输出线LOv连接于电动机M的V相的绕组(省略图示)。
第三开关部11w具有第五开关元件S5和第六开关元件S6,第五开关元件S5与第六开关元件S6的连接点经由第三输出线LOw连接于电动机M的W相的绕组(省略图示)。
此外,图中的与6个开关元件S1~S6分别并联连接的6个续流二极管相当于寄生于开关元件S1~S6的寄生二极管。
〔平滑电容器部〕
平滑电容器部12连接在第一连接线L1与第二连接线L2之间。
〔开关电源装置的构造〕
接着,参照图2~图4对实施方式1的开关电源装置10的构造进行说明。此外,图2是例示开关电源装置10的平面构造的概要俯视图。图3和图4是例示开关电源装置10的截面构造的一部分的概要截面图,分别与图2的III-III线处的截面图及IV-IV线处的截面图对应。开关电源装置10具备基板20。
〈基板〉
基板20具有绝缘层21、导电层22以及散热层23。在该例中,基板20形成为矩形的板状。
绝缘层21由绝缘材料(例如环氧树脂片等)构成,且形成为板状。导电层22由导电材料(例如铜等)构成,设置于绝缘层21的一面侧且形成为箔状。散热层23由导热材料(例如铝等)构成,设置于绝缘层21的另一面侧。
在该例中,绝缘层21的厚度比导电层22及散热层23各自的厚度薄。散热层23的厚度比导电层22的厚度厚。例如,也可以是,绝缘层21的厚度被设定为100μm左右,导电层22的厚度被设定为200μm左右,散热层23的厚度被设定为1mm~3mm左右。而且,绝缘层21的导热率比导电层22及散热层23各自的导热率低。导电层22的导热率比散热层23的导热率高。
〈散热构件〉
另外,在该例中,散热层23连接并固定于散热构件24。散热构件24例如是用于收纳基板20的壳体(省略图示)的一部分,构成为通过空气冷却(利用空气进行的冷却)、液体冷却(利用冷却水、冷却油等液体进行的冷却)来进行冷却。
〔导电层的构造〕
在导电层22形成有布线图案。具体地说,在导电层22形成有输出图案30、第一导体图案40以及第二导体图案50。
〈输出图案〉
输出图案30是构成图1示出的开关部11u~11w各自的中间部(串联连接的2个开关元件的连接点)的布线图案。输出图案30具有第一输出区域31、第二输出区域32以及第三输出区域33。
在该例中,第一输出区域31、第二输出区域32以及第三输出区域33以如下方式配置:各自形成为沿第一方向X延伸,在与第一方向X正交的第二方向Y上,第一输出区域31、第二输出区域32以及第三输出区域33隔开规定的间隔地依次排列。此外,在该例中,第一方向X是沿着基板20的短边方向的方向,第二方向Y是沿着基板20的长边方向的方向。
另外,在该例中,第一输出区域31、第二输出区域32以及第三输出区域33分别形成为矩形形状。
〔导体图案〕
第一导体图案40是构成图1示出的第一连接线L1的一部分的布线图案,第二导体图案50是构成图1示出的第二连接线L2的一部分的布线图案。对第一导体图案40施加电源电压和接地电压中的一方(在该例中为电源电压),对第二导体图案50施加电源电压和接地电压中的另一方(在该例中为接地电压)。
第一导体图案40具有第一相向区域41、第二相向区域42、第三相向区域43以及联络区域44。第二导体图案50具有第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53。
〈相向区域〉
第一相向区域41、第二相向区域42以及第三相向区域43分别与第一输出区域31、第二输出区域32以及第三输出区域33以隔开规定的间隙的方式相向。
另外,在该例中,第一相向区域41、第二相向区域42以及第三相向区域43具有以分别沿着第一输出区域31、第二输出区域32以及第三输出区域33的方式沿第一方向X延伸的部分。具体地说,第一相向区域41形成为其整个区域沿第一方向X延伸的矩形形状。第二相向区域42和第三相向区域43的结构(形状)与第一相向区域41的结构(形状)相同。
另外,在该例中,从第二方向Y的一侧朝向另一侧(在图2中为从下侧朝向上侧)依次配置有第一输出区域31、第一相向区域41、第二输出区域32、第二相向区域42、第三输出区域33以及第三相向区域43。即,从第一方向X的一侧朝向另一侧,输出区域与相向区域交替地配置。
〈环状区域〉
第一环状区域51形成为不间断地包围第一输出区域31和第一相向区域41的周围。第二环状区域52形成为不间断地包围第二输出区域32和第二相向区域42的周围。第三环状区域53形成为不间断地包围第三输出区域33和第三相向区域43的周围。
在该例中,第一环状区域51和第二环状区域52形成为各自的一部分(具体地说,位于第一输出区域31与第二输出区域32之间的部分)彼此连续。另外,第二环状区域52和第三环状区域53形成为各自的一部分(具体地说,位于第二输出区域32与第三输出区域33之间的部分)彼此连续。根据这种结构,利用第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53构成连环区域(具有环相连的形状的区域、形成为目字形的区域)。
另外,在该例中,第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53各自的内周缘和外周缘形成为矩形形状。即,第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53分别形成为矩形的框状。
〈联络区域〉
联络区域44以沿着第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53的周围的方式形成。在该例中,联络区域44形成为L字形,具有第一延伸部和第二延伸部,该第一延伸部以沿着由第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53构成的连环区域的在第一方向X上的一个端缘(在图2中为左缘)的方式沿第二方向Y延伸,该第二延伸部以沿着连环区域的在第二方向Y上的一个端缘(在图2中为下缘)的方式沿第一方向X延伸。
〔端子〕
另外,开关电源装置10具备第一端子400和第二端子500。第一端子400与第一导体图案40连接而被施加电源电压和接地电压中的一方。第二端子500与第二导体图案50连接而被施加电源电压和接地电压中的另一方。在该例中,第一端子400经由电力线(省略图示)等来与直流电源P的一端(正极)连接而被施加电源电压,第二端子500经由电力线(省略图示)等来与直流电源P的另一端(负极)连接而被施加接地电压。
第一端子400被配置在联络区域44。第二端子500被配置在由第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53构成的连环区域。另外,第一端子400和第二端子500被配置为彼此相邻。具体地说,在该例中,第二端子500被配置在连环区域的在第一方向X上的一个端缘部(在图2中为左缘部)中的在第二方向Y上的中央部(详细地说,在第二方向Y上位于第一相向区域41与第二输出区域32之间的部分)。第一端子400以在第一方向X上与第二端子500相向(相邻)的方式被配置在联络区域44的第一延伸部(沿第二方向Y延伸的部分)。
〔导电路径〕
另外,开关电源装置10具备与第一相向区域41、第二相向区域42以及第三相向区域43分别对应的第一导电路径401、第二导电路径402以及第三导电路径403。
第一导电路径401跨越第一环状区域51的一部分,将第一相向区域41与联络区域44连接。第二导电路径402跨越第二环状区域52的一部分,将第二相向区域42与联络区域44连接。第三导电路径403跨越第三环状区域53的一部分,将第一相向区域41与联络区域44连接。在该例中,第一导电路径401、第二导电路径402以及第三导电路径403分别沿第一方向X延伸。
另外,第一导电路径401、第二导电路径402以及第三导电路径403分别由形成为平板状的导电构件(汇流条)构成。如图4所示,构成第一导电路径401的导电构件的一端利用焊料接合于第一相向区域41,其另一端利用焊料接合于联络区域44的第一延伸部(沿第二方向Y延伸的部分)。与之同样地,构成第二导电路径402(或者第三导电路径403)的导电构件的一端利用焊料接合于第二相向区域42(或者第三相向区域43),其另一端利用焊料接合于联络区域44的第一延伸部(沿第二方向Y延伸的部分)。
这样,利用第一导电路径401将第一相向区域41与联络区域44连接,由此能够经由第一导电路径401向第一相向区域41供给对设置于联络区域44的第一端子400施加的电压(在该例中为电源电压)。与之同样地,利用第二导电路径402将第二相向区域42与联络区域44连接,利用第三导电路径403将第三相向区域43与联络区域44连接,由此经由第二导电路径402和第三导电路径403分别向第二相向区域42和第三相向区域43供给被施加于第一端子400的电压。
〔导体路径〕
根据如以上那样的结构,开关电源装置10具备第一导体路径15和第二导体路径16。第一导体路径15设置于绝缘层21的一面侧且被施加电源电压和接地电压中的一方(在该例中为电源电压)。第二导体路径16设置于绝缘层21的一面侧且被施加电源电压和接地电压中的另一方(在该例中为接地电压)。而且,第一导体路径15和第二导体路径16中的至少一方(在该例中为第二导体路径16)具有不间断的环状路径。具体地说,在该例中,第一导体路径15包括第一导体图案40(第一相向区域41~第三相向区域43以及联络区域44)和第一导电路径401~第三导电路径403。第二导体路径16包括第二导体图案50(第一环状区域51~第三环状区域53)。
〔输出连接构件〕
另外,开关电源装置10具备分别与第一输出区域31、第二输出区域32以及第三输出区域33对应的第一输出连接构件301、第二输出连接构件302以及第三输出连接构件303。
第一输出连接构件301连接于第一输出区域31。第二输出连接构件302连接于第二输出区域32。第三输出连接构件303连接于第三输出区域33。第一输出连接构件301、第二输出连接构件302以及第三输出连接构件303分别由导电材料(例如铝、铜等)构成。在该例中,第一输出连接构件301、第二输出连接构件302以及第三输出连接构件303分别沿第一方向X延伸。
另外,第一输出连接构件301、第二输出连接构件302以及第三输出连接构件303分别形成为平板状。即,第一输出连接构件301、第二输出连接构件302以及第三输出连接构件303由汇流条(形成为平板状的导电构件)构成。而且,第一输出连接构件301的一端利用焊料接合于第一输出区域31,其另一端经由电力线(省略图示)等来与负载(在该例中为电动机M)连接。与之同样地,第二输出连接构件302(或者第三输出连接构件303)的一端利用焊料接合于第二输出区域32(或者第三输出区域33),其另一端经由电力线(省略图示)等来与负载(在该例中为电动机M)连接。
〔开关元件〕
另外,如上所述,开关电源装置10具备第一开关元件S1~第六开关元件S6。第一开关元件S1与第一输出区域31及第一相向区域41连接。第二开关元件S2与第一输出区域31及第一环状区域51连接。第三开关元件S3与第二输出区域32及第二相向区域42连接。第四开关元件S4与第二输出区域32及第二环状区域52连接。第五开关元件S5与第三输出区域33及第三相向区域43连接。第六开关元件S6与第三输出区域33及第三环状区域53连接。即,第一开关元件S1、第三开关元件S3以及第五开关元件S5与输出图案30及第一导体路径15连接,第二开关元件S2、第四开关元件S4以及第六开关元件S6与输出图案30及第二导体路径16连接。
在该例中,第一开关元件S1~第六开关元件S6各自由并联连接的多个(具体地说为2个)晶体管100构成。这样,通过由并联连接的多个晶体管100来构成第一开关元件S1~第六开关元件S6中的各开关元件,能够构成支持大电流的开关电源装置10。
构成第一开关元件S1的2个晶体管100以沿着第一方向X的方式排列,被表面安装于第一相向区域41且连接于第一输出区域31。具体地说,晶体管100被载置于第一相向区域41。而且,晶体管100的一端(漏极)形成为平板状且被配置在晶体管100的主体底部,利用焊料接合于第一相向区域41的表面。另外,晶体管100的另一端(源极)从晶体管100的主体侧部向第一输出区域31延伸出来,利用焊料接合于第一输出区域31的表面。此外,晶体管100的栅极与栅极布线(省略图示)电连接。例如,晶体管100由表面安装型的场效应晶体管(FET)构成。
构成第二开关元件S2的2个晶体管100以在第二方向Y上与构成第一开关元件S1的2个晶体管100分别相向(相邻)的方式沿第一方向X排列,被表面安装于第一输出区域31且连接于第一环状区域51。
构成第三开关元件S3的2个晶体管100以沿着第一方向X的方式排列,被表面安装于第二相向区域42且连接于第二输出区域32。构成第四开关元件S4的2个晶体管100以在第二方向Y上与构成第三开关元件S3的2个晶体管100分别相向(相邻)的方式沿第一方向X排列,被表面安装于第二输出区域32且连接于第二环状区域52。另外,在该例中,构成第四开关元件S4的2个晶体管100在第二方向Y上与构成第一开关元件S1的2个晶体管100分别相向。
构成第五开关元件S5的2个晶体管100以沿着第一方向X的方式排列,被表面安装于第三相向区域43且连接于第三输出区域33。构成第六开关元件S6的2个晶体管100以在第二方向Y上与构成第五开关元件S5的2个晶体管100分别相向(相邻)的方式沿第一方向X排列,被表面安装于第三输出区域33且连接于第三环状区域53。另外,在该例中,构成第六开关元件S6的2个晶体管100在第二方向Y上与构成第三开关元件S3的2个晶体管100分别相向。
〔平滑电容器部〕
另外,如上所述,开关电源装置10具备平滑电容器部12。平滑电容器部12设置于导电层22。在该例中,平滑电容器部12由多个电容器200构成。
多个电容器200与第一导体图案40(第一导体路径15)及第二导体图案50(第二导体路径16)连接。在该例中,电容器200被表面安装于第一导体图案40及第二导体图案50。具体地说,电容器200以跨越第一导体图案40及第二导体图案50的方式载置,其一端(在该例中为正极)利用焊料接合于第一导体图案40的表面,其另一端(在该例中为负极)利用焊料接合于第二导体图案50的表面。例如,电容器200由电解电容器、薄膜电容器、陶瓷电容器等构成。
另外,在该例中,平滑电容器部12由13个电容器200构成,该13个电容器200中包括与第一开关元件S1对应的2个电容器200、与第二开关元件S2对应的2个电容器200、与第三开关元件S3对应的2个电容器200以及与第五开关元件S5对应的2个电容器200。
与第一开关元件S1对应的2个电容器200以在第二方向Y上与构成第一开关元件S1的2个晶体管100分别相向(相邻)的方式沿第一方向X排列,被表面安装于第一相向区域41及第一环状区域51。另外,在该例中,该2个电容器200也与第四开关元件S4对应,在第二方向Y上与构成第四开关元件S4的2个晶体管100分别相向(相邻)。即,在第二方向Y上彼此相向的、构成第一开关元件S1的2个晶体管100与构成第四开关元件S4的2个晶体管100之间配置有2个电容器200。
与第二开关元件S2对应的2个电容器200以在第二方向Y上与构成第二开关元件S2的2个晶体管100分别相向(相邻)的方式沿第一方向X排列,被表面安装于联络区域44的第二延伸部(沿第一方向X延伸的部分)及第一环状区域51。
与第三开关元件S3对应的2个电容器200以在第二方向Y上与构成第三开关元件S3的2个晶体管100分别相向(相邻)的方式沿第一方向X排列,被表面安装于第二相向区域42及第二环状区域52。另外,在该例中,该2个电容器200也与第六开关元件S6对应,在第二方向Y上与构成第六开关元件S6的2个晶体管100分别相向(相邻)。即,在第二方向Y上彼此相向的、构成第三开关元件S3的2个晶体管100与构成第六开关元件S6的2个晶体管100之间配置有2个电容器200。
与第五开关元件S5对应的2个电容器200以在第二方向Y上与构成第五开关元件S5的2个晶体管100分别相向(相邻)的方式沿第一方向X排列,被表面安装于第三相向区域43及第三环状区域53。
另外,在该例中,在13个电容器200中的剩余的5个电容器200中包括被表面安装于联络区域44的第一延伸部(沿第二方向Y延伸的部分)及第一环状区域51的2个电容器200、被表面安装于联络区域44的第一延伸部及第二环状区域52的一个电容器200以及被表面安装于联络区域44的第一延伸部及第三环状区域53的2个电容器200。
〔实施方式与比较例的对比〕
接着,参照图5和图6,将实施方式1的开关电源装置10与开关电源装置的比较例(以下记载为“开关电源装置80”)进行对比。以下,列举从构成第二开关元件S2的晶体管100到第二端子500的电流路径为例来进行说明。
图5例示了开关电源装置80中的电流路径。在开关电源装置80中,设置有各自沿第一方向X延伸出来且连接于联络区域44的相向区域81、82、83,来代替图2中示出的相向区域(第一相向区域41、第二相向区域42、第三相向区域43),设置有各自包围所对应的输出区域及相向区域的周围但一部分间断的非连续环状区域91、92、93,来代替图2中示出的环状区域(第一环状区域51、第二环状区域52、第三环状区域53)。
如图5所示,在开关电源装置80中,非连续环状区域91的一部分间断(即,没有形成不间断的环状路径),因此例如从构成第二开关元件S2的晶体管100到第二端子500的电流路径成为从构成第二开关元件S2的晶体管100起在非连续环状区域91中逆时针地延伸而到达第二端子500的路径(图5的用粗线表示的路径)。
另一方面,如图6所示,在实施方式1的开关电源装置10中,形成为第一环状区域51不间断地包围第一输出区域31及第一相向区域41的周围(即,形成有不间断的环状路径),因此从构成第二开关元件S2的晶体管100到第二端子500的电流路径成为从构成第二开关元件S2的晶体管100起在第一环状区域51中顺时针地延伸而到达第二端子500的路径(图6的用粗线表示的路径)。此外,图5的用粗线表示的路径的长度比图6的用粗线表示的路径的长度长。即,实施方式1的开关电源装置10中的晶体管100(第二开关元件S2)与第二端子500之间的电流路径比图5示出的开关电源装置80(比较例)中的晶体管100(第二开关元件S2)与第二端子500之间的电流路径短。
并且,在实施方式1的开关电源装置10中,由第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53构成连环形状,因此在图6的用细线表示的路径中也能够流通一部分电流。即,在构成第二开关元件S2的晶体管100与第二端子500之间并联地形成有多个电流路径。由此,构成第二开关元件S2的晶体管100与第二端子500之间的电流路径的电阻值(将图6的用粗线和细线表示的所有电流路径的电阻值进行合成所得到的电阻值)比图5示出的开关电源装置80的构成第二开关元件S2的晶体管100与第二端子500之间的电流路径的电阻值低。由此,构成第二开关元件S2的晶体管100与第二端子500之间的电流路径的寄生电感比图5的情况下的寄生电感小。
〔实施方式1的效果〕
如上所述,将构成开关电源装置10的部件(在该例中为构成第二开关元件S2的晶体管100、构成平滑电容器部12的电容器200以及第二端子500)连接于不间断地包围第一输出区域31及第一相向区域41的周围的第一环状区域51(即,不间断的环状路径),由此能够使这些部件间的电流路径(最短的电流路径)的选择自由度提高。由此,能够缩短这些部件间的电流路径,因此能够降低这些部件间的电流路径的寄生电感。因而,能够降低对构成开关电源装置10的部件施加的浪涌电压(例如由开关元件的开关动作引起的浪涌电压)。
另外,通过将第一输出连接构件301形成为平板状,能够从第一输出连接构件301散放被传递至第一输出区域31的热(例如由开关元件S1、S2的开关动作产生的热)。由此,能够使开关电源装置10的散热性提高。此外,可以说关于第二输出连接构件302和第三输出连接构件303也与第一输出连接构件301的情况相同。
另外,通过利用形成为平板状的导电构件构成第一导电路径401,能够从第一导电路径401散放被传递至第一相向区域41的热(例如由开关元件S1的开关动作产生的热)。由此,能够使开关电源装置10的散热性提高。此外,可以说关于第二导电路径402和第三导电路径403也与第一导电路径401的情况相同。
另外,通过将第一输出区域31形成为矩形形状并且将第一环状区域51的内周缘形成为矩形形状(即,与第一输出区域31的形状对应的形状),能够削减第一输出区域31与第一环状区域51之间的无用空间(dead space)。此外,可以说关于第二输出区域32与第二环状区域52的组合及第三输出区域33与第三环状区域53的组合也同第一输出区域31与第一环状区域51的组合的情况相同。
另外,将第一环状区域51和第二环状区域52形成为其位于第一输出区域31与第二输出区域32之间的部分连续,将第二环状区域52和第三环状区域53形成为其位于第二输出区域32与第三输出区域33之间的部分连续,由此能够由第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53构成连环形状(环相连的形状)。由此,能够使在第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53设置的部件(在该例中为构成第二开关元件S2、第四开关元件S4、第六开关元件S6的晶体管100、构成平滑电容器部12的电容器200以及第二端子500)之间的电流路径(最短的电流路径)的选择自由度进一步提高。因而,能够进一步缩短这些部件间的电流路径,因此能够降低这些部件间的电流路径的寄生电感。
另外,通过由第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53构成连环形状,能够削减第一环状区域51与第二环状区域52之间的无用空间以及第二环状区域52与第三环状区域53之间的无用空间。
另外,通过由第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53构成连环形状,能够在第一环状区域51、第二环状区域52以及第三环状区域53设置的部件之间并联地形成多个电流路径。由此,能够进一步降低这些部件间的电流路径的寄生电感。
另外,将第一端子400和第二端子500配置成彼此相邻,由此由流过第一端子400的电流产生的磁场与由流过第二端子500的电流产生的磁场互相削弱。由此,能够降低第一端子400和第二端子500的电感(合成电感)。
另外,将构成平滑电容器部12的电容器200设置于导电层22(具体地说,与第一导体图案40及第二导体图案50连接),由此与不将电容器200设置于导电层22的情况(例如将电容器200设置于与基板20不同的其它基板的情况)相比,能够缩短构成第一开关元件S1(或者第二开关元件S2)的晶体管100与电容器200之间的电流路径。由此,能够降低晶体管100与电容器200之间的电流路径的寄生电感,因此能够降低由第一开关元件S1(或者第二开关元件S2)的开关动作引起的浪涌电压。
另外,通过用多个电容器200构成平滑电容器部12,能够使由多个电容器200产生的热分散。由此,能够降低开关电源装置10的温度不均。例如,能够避免热集中于平滑电容器部12而使平滑电容器部12的温度过高。
另外,通过用多个晶体管100构成第一开关元件S1,能够使由多个晶体管100产生的热(例如由开关动作产生的热)分散。由此,能够降低开关电源装置10的温度不均。例如,能够避免热集中于第一开关元件S1而使第一开关元件S1的温度过高。此外,可以说关于第二开关元件S2~第六开关元件S6也与第一开关元件S1的情况相同。
另外,通过将构成平滑电容器部12的电容器200配置成与构成第一开关元件S1的晶体管100彼此相邻,能够缩短晶体管100与电容器200之间的电流路径。由此,能够降低由第一开关元件S1(具体地说,晶体管100)的开关动作引起的浪涌电压。此外,可以说关于配置成与构成第二开关元件S2~第六开关元件S6的晶体管100彼此相邻的电容器200也同样如此。
此外,在专利文献1(日本特开2004-229393号公报)的半导体装置中产生用于形成环形导体的成本(例如用于形成构成环形导体的凸部的成本)。另外,在专利文献1的半导体装置中,由于形成环形导体而使绝缘树脂(绝缘层)的厚度产生不均,因此由于该绝缘树脂的厚度不均而发生散热不均。另一方面,在实施方式1的开关电源装置10的情况下能够使绝缘层21的厚度均匀(减轻厚度不均),因此能够减轻由绝缘层21的厚度不均导致的散热不均。
(实施方式2)
图7例示了实施方式2的开关电源装置10的构造。实施方式2的开关电源装置10除了具备图2示出的实施方式1的开关电源装置10的结构以外,还具备第一辅助导电路径405、第二辅助导电路径406以及第三辅助导电路径407。
此外,在该例中,第一相向区域41形成为L字形,且具有第一延伸部和第二延伸部,该第一延伸部以沿着第一输出区域31的方式沿第一方向X延伸,该第二延伸部以沿着第一输出区域31的方式沿第二方向Y延伸。第一相向区域41的第一延伸部的一端部(在图7中为左端部)与第一导电路径401连接,第一相向区域41的第二延伸部从第一相向区域41的第一延伸部的另一端部(在图7中为右端部)沿第二方向Y延伸。此外,第二相向区域42和第三相向区域43的结构(形状)与第一相向区域41的结构(形状)相同,第二相向区域42的第一延伸部的一端部与第二导电路径402连接,第三相向区域43的第一延伸部的一端部与第三导电路径403连接。
〔辅助导电路径〕
第一辅助导电路径405被配置在与第一导电路径401不同的位置。另外,第一辅助导电路径405跨越第一环状区域51的一部分,将第一相向区域41与联络区域44连接。第二辅助导电路径406跨越第一环状区域51的一部分及第二环状区域52的一部分,将第一相向区域41与第二相向区域42连接。第三辅助导电路径407跨越第二环状区域52的一部分及第三环状区域53的一部分,将第二相向区域42与第三相向区域43连接。在该例中,第一辅助导电路径405、第二辅助导电路径406以及第三辅助导电路径407在俯视时分别沿第二方向Y延伸。
另外,第一辅助导电路径405、第二辅助导电路径406以及第三辅助导电路径407分别由形成为平板状的导电构件(汇流条)构成。构成第一辅助导电路径405~第三辅助导电路径407的导电构件的结构与构成图4示出的第一导电路径401的导电构件的结构相同。而且,构成第一辅助导电路径405的导电构件的一端利用焊料接合于联络区域44,构成第一辅助导电路径405的导电构件的另一端利用焊料接合于第一相向区域41的第二延伸部的一端部(在图7中为下端部)。构成第二辅助导电路径406的导电构件的一端利用焊料接合于第一相向区域41的第二延伸部的另一端部(在图7中为上端部),构成第二辅助导电路径406的导电构件的另一端利用焊料接合于第二相向区域42的第二延伸部的一端部(在图7中为下端部)。构成第三辅助导电路径407的导电构件的一端利用焊料接合于第二相向区域42的第二延伸部的另一端部(在图7中为上端部),构成第三辅助导电路径407的导电构件的另一端利用焊料接合于第三相向区域43的第二延伸部的一端部(在图7中为下端部)。
〔导体路径〕
在实施方式2中,第一导体路径15和第二导体路径16双方均具有不间断的环状路径。具体地说,第一导体路径15包括第一导体图案40(第一相向区域41~第三相向区域43以及联络区域44)、第一导电路径401~第三导电路径403以及第一辅助导电路径405~第三辅助导电路径407。第二导体路径16包括第二导体图案50(第一环状区域51~第三环状区域53)。
〔平滑电容器部〕
另外,在实施方式2中,平滑电容器部12由19个电容器200构成,在该19个电容器200中,除了包括图2示出的13个电容器200以外,还包括被表面安装于第一相向区域41及第一环状区域51的2个电容器200、被表面安装于第二相向区域42及第二环状区域52的2个电容器200以及被表面安装于第三相向区域43及第三环状区域53的2个电容器200。
〔实施方式2的效果〕
如上所述,通过用第一导电路径401和第一辅助导电路径405将第一相向区域41与联络区域44连接,能够将第一相向区域41、联络区域44、第一导电路径401以及第一辅助导电路径405配置为环状(即,形成不间断的环状路径)。由此,能够使在第一相向区域41和联络区域44设置的部件(在该例中为构成第一开关元件S1的晶体管100、构成平滑电容器部12的电容器200以及第一端子400)之间的电流路径(最短的电流路径)的选择自由度提高。由此,能够缩短这些部件间的电流路径,因此能够降低这些部件间的电流路径的寄生电感。
另外,用第一导电路径401~第三导电路径403以及第一辅助导电路径405将第一相向区域41~第三相向区域43与联络区域44连接,用第二辅助导电路径406将第一相向区域41与第二相向区域42连接,用第三辅助导电路径407将第二相向区域42与第三相向区域43连接,由此能够由第一相向区域41~第三相向区域43、联络区域44、第一导电路径401~第三导电路径403以及第一辅助导电路径405~第三辅助导电路径407构成连环形状(环相连的形状)。由此,能够使在第一相向区域41~第三相向区域43以及联络区域44设置的部件(在该例中为构成第一开关元件S1、第三开关元件S3以及第五开关元件S5的晶体管100、构成平滑电容器部12的电容器200以及第一端子400)之间的电流路径(最短的电流路径)的选择自由度提高。由此,能够缩短这些部件间的电流路径,因此能够降低这些部件间的电流路径的寄生电感。
另外,通过由第一相向区域41~第三相向区域43、联络区域44、第一导电路径401~第三导电路径403以及第一辅助导电路径405~第三辅助导电路径407构成连环形状,能够在设置于这些区域的部件间并联地形成多个电流路径,因此能够进一步降低这些部件间的电流路径的寄生电感。
(连接构件的连接构造的变形例1)
此外,在开关电源装置10中,构成第一输出连接构件301~第三输出连接构件303的导电构件、构成第一导电路径401~第三导电路径403的导电构件、构成第一辅助导电路径405~第三辅助导电路径407的导电构件以及构成与第一端子400及第二端子500连接的电力线(省略图示)的导电构件(将它们的总称记载为“连接构件”)也可以如以下方式连接于导电层22。
图8和图9例示了连接构件的连接构造。在图8和图9中,列举第二输出连接构件302与第二输出区域32的连接构造作为例子。在该例中,第二输出连接构件302利用贯穿导电层22及绝缘层21并紧固于散热层23的连结螺钉60被螺纹固定于第二输出区域32。即,该连接构造是用于利用连结螺钉60将第二输出连接构件302以螺纹固定的方式固定于基板20(具体地说是散热层23)的构造,具备基座部71、绝缘构件72、垫圈73以及连结螺钉60。
基座部71由导电材料(例如金属)构成,被设置于导电层22。具体地说,基座部71设置于第二输出连接构件302与导电层22的连接部(要与连接构件连接的部分,在图8的例子中为第二输出区域32)。
另外,在该例中,基座部71的基座面(图8的上表面)形成为矩形形状。而且,在基座部71的中央部设置有用于使连结螺钉60贯穿的贯穿孔。基座部71的贯穿孔的口径比连结螺钉60的主体部的外径大。
在基座部71的基座面载置第二输出连接构件302。在该例中,形成为板状的第二输出连接构件302被载置于基座部71的基座面。另外,在第二输出连接构件302设置有用于使连结螺钉60贯穿的贯穿孔。第二输出连接构件302的贯穿孔的口径比连结螺钉60的主体部的外径大。
此外,基座部71的高度(从导电层22的表面到基座部71的基座面的高度)比设置于导电层22的部件(在该例中为电容器200)的高度高。根据这种结构,能够避免基座部71的基座面上载置的第二输出连接构件302与设置于导电层22的部件接触。
绝缘构件72形成为板状,被载置于在基座部71上载置的第二输出连接构件302。例如,绝缘构件72由绝缘纸(涂布了绝缘清漆的优质纸或牛皮纸)构成。在该例中,绝缘构件72形成为与基座部71的基座面的平面形状对应的形状(即,矩形的板状)。另外,在绝缘构件72的中央部设置有用于使连结螺钉60贯穿的贯穿孔。绝缘构件72的贯穿孔的口径比连结螺钉60的主体部的外径大,但比第二输出连接构件302的贯穿孔的口径及基座部71的贯穿孔的口径小。此外,在绝缘构件72的贯穿孔的周缘部设置有环状凸部72a。例如通过对绝缘构件72的贯穿孔的周缘部实施压花加工来形成环状凸部72a。
垫圈73形成为板状,被载置于在第二输出连接构件302上载置的绝缘构件72。在该例中,垫圈73形成为U字形的板状(弯曲为U字形的板状)。而且,垫圈73构成为以在与基座部71的基座面之间夹着第二输出连接构件302和绝缘构件72的状态覆盖于基座部71。另外,在垫圈73的中央部设置有用于使连结螺钉60贯穿的贯穿孔。垫圈73的贯穿孔的口径比连结螺钉60的主体部的外径大。
另外,在基板20的导电层22和绝缘层21设置有用于使连结螺钉60贯穿的贯穿孔。导电层22和绝缘层21的贯穿孔的口径比连结螺钉60的主体部的外径大,且比绝缘构件72的贯穿孔的口径大。另外,在基板20的散热层23设置有用于连结螺钉60紧固的螺纹孔61。
连结螺钉60贯穿垫圈73、绝缘构件72、第二输出连接构件302、基座部71、导电层22以及绝缘层21并紧固于散热层23。具体地说,连结螺钉60贯穿垫圈73的贯穿孔、绝缘构件72的贯穿孔、第二输出连接构件302的贯穿孔、基座部71的贯穿孔、导电层22的贯穿孔以及绝缘层21的贯穿孔并紧固于散热层23的螺纹孔61。此外,在第二输出连接构件302、基座部71、导电层22、绝缘层21的贯穿孔与连结螺钉60的主体部之间形成有间隙,在连结螺钉60的头部与第二输出连接构件302之间设置有垫圈73和绝缘构件72。根据这种结构,能够确保第二输出连接构件302与散热层23之间的绝缘性。
如上所述,使用贯穿导电层22及绝缘层21并紧固于散热层23的连结螺钉60将连接构件(在图8的例子中为第二输出连接构件302)螺纹固定于该连接构件与导电层22的连接部(在图8的例子中为第二输出区域32),由此能够使绝缘层21与散热层23的密合性提高。由此,能够促进从晶体管100经由导电层22和绝缘层21向散热层23进行的热传递。这样,能够使基板20的散热性提高,因此能够抑制由晶体管100的开关动作引起的温度上升。
并且,第二输出连接构件302、基座部71以及导电层22(在图8的例子中为第二输出区域32)之间的密合性也提高,因此来自晶体管100的热易于向第二输出区域32、基座部71以及第二输出连接构件302依次传递。由此,也能够从第二输出连接构件302进行散热,因此能够抑制由晶体管100的开关动作引起的温度上升。
(连接构件的连接构造的变形例2)
图10例示了连接构件的连接构造的变形例。在图10中,列举第二输出连接构件302与第二输出区域32的连接构造作为例子。
在图10的例子中,连结螺钉60贯穿导电层22、绝缘层21以及散热层23并紧固于散热构件24。即,第二输出连接构件302也可以利用贯穿导电层22、绝缘层21、散热层23并紧固于散热构件24的连结螺钉60螺纹固定于第二输出连接构件302与导电层22的连接部(在图10的例子中为第二输出区域32)。
在图10的例子中,在导电层22、绝缘层21以及散热层23中设置有用于使连结螺钉60贯穿的贯穿孔,在散热构件24中设置有用于连结螺钉60紧固的螺纹孔61,连结螺钉60贯穿垫圈73的贯穿孔、绝缘构件72的贯穿孔、第二输出连接构件302的贯穿孔、基座部71的贯穿孔、导电层22的贯穿孔、绝缘层21的贯穿孔以及散热层23的贯穿孔并紧固于散热构件24的螺纹孔61。此外,在第二输出连接构件302、基座部71、导电层22、绝缘层21、散热层23的贯穿孔与连结螺钉60的主体部之间形成有间隙,在连结螺钉60的头部与第二输出连接构件302之间设置有垫圈73和绝缘构件72。根据这种结构,能够确保第二输出连接构件302与散热构件24之间的绝缘性。
如上所述,使用贯穿导电层22、绝缘层21以及散热层23并紧固于散热构件24的连结螺钉60将连接构件(在图10的例子中为第二输出连接构件302)螺纹固定于该连接构件与导电层22的连接部(在图10的例子中为第二输出区域32),由此能够使绝缘层21、散热层23以及散热构件24之间的密合性提高。由此,能够促进从晶体管100经由导电层22、绝缘层21以及散热层23向散热构件24进行的热传递。这样,能够使基板20的散热性提高,因此能够抑制由晶体管100的开关动作引起的温度上升。
另外,使用贯穿导电层22、绝缘层21以及散热层23并紧固于散热构件24的连结螺钉60将连接构件(在图10的例子中为第二输出连接构件302)螺纹固定于该连接构件与导电层22的连接部(在图10的例子中为第二输出区域32),由此能够减轻基板20的翘曲。另外,能够利用连结螺钉60将基板20与散热构件24一同紧固。由此,能够减少开关电源装置10的部件个数。
此外,连接构件的连接构造并不限定于将连接构件直接焊接于导电层22的结构、图8~图10示出的结构。例如,也可以是以下结构:在导电层22焊接切出有内螺纹的金属筒,用连结螺钉60将图9示出的第二输出连接构件302(汇流条)固定于该内螺纹。另外,在该情况下,也可以使用端部连接有压接端子的电力线来代替第二输出连接构件302(汇流条)。即使设为该结构,也能够使来自晶体管100等的热依次向导电层22、金属筒、连接构件(汇流条、电力线)传递,来从连接构件进行散热。另外,在该结构中,不需要绝缘构件72和垫圈73,因此结构变得简单。
(实施方式3)
图11例示了实施方式3的开关电源装置10的构造。实施方式3的开关电源装置10的结构与图7示出的实施方式2的开关电源装置10的结构的一部分对应。具体地说,实施方式3的开关电源装置10具备基板20、第一开关元件S1、第二开关元件S2、平滑电容器部12、第一端子400、第二端子500、第一输出连接构件301、第一导电路径401以及第一辅助导电路径405。例如,开关电源装置10构成DC-DC转换器。此外,也可以对第一输出连接构件301电连接电感(省略图示)。
在实施方式3中,基板20具有绝缘层21、导电层22以及散热层23(图11中未示出)。而且,在导电层22形成有输出图案30、第一导体图案40以及第二导体图案50。输出图案30具有第一输出区域31,第一导体图案40具有第一相向区域41和联络区域44,第二导体图案50具有第一环状区域51。
另外,在实施方式3中,联络区域44以沿着第一环状区域51的周围的方式形成。在该例中,联络区域44形成为L字形,且具有第一延伸部和第二延伸部,该第一延伸部以沿着第一环状区域51的在第一方向X上的一个端缘(在图11中为左缘)的方式沿第二方向Y延伸,该第二延伸部以沿着第一环状区域51的在第二方向Y上的一个端缘(在图11中为下缘)的方式沿第一方向X延伸。
另外,在实施方式3中,第一导体路径15和第二导体路径16双方具有不间断的环状路径。具体地说,第一导体路径15包括第一导体图案40(第一相向区域41)、第一导电路径401以及第一辅助导电路径405。第二导体路径16包括第二导体图案50(第一环状区域51)。
另外,在实施方式3中,第二端子500被配置于第一环状区域51。在该例中,第二端子500被配置于第一环状区域51的在第一方向X上的一个端缘部(在图11中为左缘部),第一端子400以在第一方向X上与第二端子500相向(相邻)的方式被配置于联络区域44的第一延伸部(沿第二方向Y延伸的部分)。
另外,在实施方式3中,平滑电容器部12由多个(在该例中为8个)电容器200构成。而且,在该8个电容器200中包括与第一开关元件S1对应的2个电容器200、与第二开关元件S2对应的2个电容器200、被表面安装于联络区域44的第一延伸部(沿第二方向Y延伸的部分)及第一环状区域51的2个电容器200以及被表面安装于第一相向区域41及第一环状区域51的2个电容器200。
此外,实施方式3的开关电源装置10的其它结构与实施方式2的开关电源装置10的结构的一部分相同。
〔实施方式3的效果〕
在实施方式3的开关电源装置10中,能够获得与实施方式1、实施方式2的开关电源装置10的效果相同的效果。例如,通过将构成开关电源装置10的部件(在该例中为构成第二开关元件S2的晶体管100、构成平滑电容器部12的电容器200以及第二端子500)连接于第一环状区域51,能够使这些部件间的电流路径(最短的电流路径)的选择自由度提高。由此,能够缩短这些部件间的电流路径,因此能够降低这些部件间的电流路径的寄生电感。
(实施方式4)
图12例示了实施方式4的开关电源装置10的结构。实施方式4的开关电源装置10除了具备图7示出的实施方式2的开关电源装置10的结构以外,还具备一个或多个(在该例中为4个)并联导电路径600。并联导电路径600并联连接于第一导体路径15或第二导体路径16。并联导电路径600例如由导线构成。此外,并联导电路径600也可以由形成为平板状的导电构件(汇流条)构成。
在该例中,在开关电源装置10中设置有第一并联导电路径601~第四并联导电路径604。第一并联导电路径601将联络区域44与第二相向区域42电连接。第二并联导电路径602将联络区域44与第一相向区域41电连接。第三并联导电路径603将第二环状区域52和第三环状区域53的连续部分的在第一方向X上的一端部与另一端部(在图12中为左端部和右端部)电连接。第四并联导电路径604将第一环状区域51和第二环状区域52的连续部分的在第一方向X上的一端部与另一端部(在图12中为左端部和右端部)电连接。
〔实施方式4的效果〕
如上所述,通过设置与第一导体路径15(或者第二导体路径16)并联连接的并联导电路径600,能够缓解第一导体路径15(或者第二导体路径16)中的电流的局部性集中。
(实施方式5)
图13例示了实施方式5的开关电源装置10的结构。实施方式5的开关电源装置10的第一导体图案40和第二导体图案50的结构与图2示出的实施方式1的开关电源装置10不同。另外,实施方式5的开关电源装置10除了具备图2示出的第一导电路径401~第三导电路径403以外,还具备第一连接导电路径501~第三连接导电路径503。
〔第一导体图案〕
在实施方式5中,与实施方式1同样地,第一导体图案40具有第一相向区域41~第三相向区域43及联络区域44。
在实施方式5中,第一相向区域41~第三相向区域43连接于联络区域44。这样,在实施方式5中,由第一相向区域41~第三相向区域43以及联络区域44构成E字形形状。此外,实施方式5的第一相向区域41~第三相向区域43的其它结构与实施方式1的第一相向区域41~第三相向区域43的结构相同。另外,实施方式5的联络区域44的结构与实施方式1的联络区域44的结构相同。
〔第二导体图案〕
在实施方式5中,第二导体图案50具有第一周围区域55~第三周围区域57来代替图2示出的第一环状区域51~第三环状区域53。
第一周围区域55形成为包围第一输出区域31和第一相向区域41的周围。另外,第一周围区域55具有间断部。在该例中,第一相向区域41穿过第一周围区域55的间断部。
第二周围区域56形成为包围第二输出区域32和第二相向区域42的周围。另外,第二周围区域56具有间断部。在该例中,第二相向区域42穿过第二周围区域56的间断部。
第三周围区域57形成为包围第三输出区域33和第三相向区域43的周围。另外,第三周围区域57具有间断部。在该例中,第三相向区域43穿过第三周围区域57的间断部。
另外,在该例中,第一周围区域55和第二周围区域56形成为各自的一部分(具体地说,位于第一输出区域31与第二输出区域32之间的部分)彼此连续。另外,第二周围区域56和第三周围区域57形成为各自的一部分(具体地说,位于第二输出区域32与第三输出区域33之间的部分)彼此连续。
另外,在该例中,第一周围区域55、第二周围区域56以及第三周围区域57各自的内周缘和外周缘形成为矩形形状。即,第一周围区域55、第二周围区域56以及第三周围区域57各自形成为矩形的框状。
〔连接导电路径〕
第一连接导电路径501将第一周围区域55的间断部接起来,使得形成不间断地包围第一输出区域31的周围的环状路径。在该例中,第一连接导电路径501在俯视时形成为沿第二方向Y延伸,跨越第一相向区域41的一部分(位于第一周围区域55的间断部的部分),将第一周围区域55的间断部接起来。
第二连接导电路径502将第二周围区域56的间断部接起来,使得形成不间断地包围第二输出区域32的周围的环状路径。在该例中,第二连接导电路径502在俯视时形成为沿第二方向Y延伸,跨越第二相向区域42的一部分(位于第二周围区域56的间断部的部分),将第二周围区域56的间断部接起来。
第三连接导电路径503将第三周围区域57的间断部接起来,使得形成不间断地包围第三输出区域33的周围的环状路径。在该例中,第三连接导电路径503在俯视时形成为沿第二方向Y延伸,跨越第三相向区域43的一部分(位于第三周围区域57的间断部的部分),将第三周围区域57的间断部接起来。
而且,在实施方式5中,通过用第一连接导电路径501~第三连接导电路径503将第一周围区域55~第三周围区域57的间断部接起来,来由第一周围区域55~第三周围区域57和第一连接导电路径501~第三连接导电路径503构成连环区域(具有环相连的形状的区域、形成为目字形的区域)。
另外,在实施方式5中,第一连接导电路径501、第二连接导电路径502以及第三连接导电路径503分别由形成为平板状的导电构件(汇流条)构成。构成第一连接导电路径501~第三连接导电路径503的导电构件的结构与构成图4示出的第一导电路径401的导电构件的结构相同。而且,构成第一连接导电路径501的导电构件的两端利用焊料接合于第一周围区域55。与之同样地,构成第二连接导电路径502(或者第三连接导电路径503)的导电构件的两端利用焊料接合于第二周围区域56(或者第三周围区域57)。
〔端子〕
在实施方式5中,与实施方式1同样地,第一端子400和第二端子500被配置为彼此相邻。第二端子500被配置于第二导体图案50的第二周围区域56。此外,实施方式5的第二端子500的其它结构与实施方式1的第二端子500的结构相同。另外,实施方式5的第一端子400的结构与实施方式1的第一端子400的结构相同。
〔开关元件〕
在实施方式5中,第二开关元件S2、第四开关元件S4、第六开关元件S6连接于第一周围区域55~第三周围区域57来代替连接于图2示出的第一环状区域51~第三环状区域53。此外,实施方式5的第二开关元件S2、第四开关元件S4、第六开关元件S6的其它结构与实施方式1的第二开关元件S2、第四开关元件S4、第六开关元件S6的结构相同。另外,实施方式5的第一开关元件S1、第三开关元件S3、第五开关元件S5的结构与实施方式1的第一开关元件S1、第三开关元件S3、第五开关元件S5的结构相同。
〔平滑电容器部〕
构成平滑电容器部12的多个电容器200连接于第一周围区域55(或者第二周围区域56、第三周围区域57),来代替连接于图2示出的第一环状区域51(或者第二环状区域52、第三环状区域53)。此外,实施方式5的多个电容器200的其它结构与实施方式1的多个电容器200的结构相同。
〔导体路径〕
在实施方式5中,第一导体路径15和第二导体路径16中的第二导体路径16具有不间断的环状路径。具体地说,第一导体路径15包括第一导体图案40(第一相向区域41~第三相向区域43以及联络区域44)。第二导体路径16包括第二导体图案50(第一周围区域55~第三周围区域57)以及第一连接导电路径501~第三连接导电路径503。
〔实施方式5的效果〕
如上所述,通过将构成开关电源装置10的部件(在该例中为构成第二开关元件S2的晶体管100、构成平滑电容器部12的电容器200以及第二端子500)连接于利用第一连接导电路径501将间断部接起来的第一周围区域55(即,不间断的环状路径),能够使这些部件间的电流路径(最短的电流路径)的选择自由度提高。由此,能够缩短这些部件间的电流路径,因此能够降低这些部件间的电流路径的寄生电感。因而,能够降低对构成开关电源装置10的部件施加的浪涌电压(例如由开关元件的开关动作引起的浪涌电压)。
另外,通过用形成为平板状的导电构件构成第一连接导电路径501,能够从第一连接导电路径501散放出被传递至第一周围区域55的热(例如由第二开关元件S2的开关动作产生的热)。由此,能够使开关电源装置10的散热性提高。此外,关于第二连接导电路径502和第三连接导电路径503也与第一连接导电路径501的情况相同。
另外,通过将第一输出区域31形成为矩形形状并且将第一周围区域55的内周缘形成为矩形形状(即,与第一输出区域31的形状对应的形状),能够削减第一输出区域31与第一周围区域55之间的无用空间。此外,关于第二输出区域32与第二周围区域56的组合以及第三输出区域33与第三周围区域57的组合也同第一输出区域31与第一周围区域55的组合的情况相同。
另外,将第一周围区域55和第二周围区域56形成为其位于第一输出区域31与第二输出区域32之间的部分连续,将第二周围区域56和第三周围区域57形成为其位于第二输出区域32与第三输出区域33之间的部分连续,用第一连接导电路径501~第三连接导电路径503将第一周围区域55~第三周围区域57的间断部接起来,由此能够由第一周围区域55~第三周围区域57和第一连接导电路径501~第三连接导电路径503构成连环形状(环相连的形状)。由此,能够使在第一周围区域55、第二周围区域56以及第三周围区域57设置的部件(在该例中为构成第二开关元件S2、第四开关元件S4以及第六开关元件S6的晶体管100、构成平滑电容器部12的电容器200以及第二端子500)间的电流路径(最短的电流路径)的选择自由度进一步提高。因而,能够进一步缩短这些部件间的电流路径,因此能够降低这些部件间的电流路径的寄生电感。
另外,将第一环状区域51和第二环状区域52形成为其位于第一输出区域31与第二输出区域32之间的部分连续,将第二环状区域52和第三环状区域53形成为其位于第二输出区域32与第三输出区域33之间的部分连续,由此能够削减第一周围区域55与第二周围区域56之间的无用空间以及第二周围区域56与第三周围区域57之间的无用空间。
另外,通过由第一周围区域55~第三周围区域57和第一连接导电路径501~第三连接导电路径503构成连环形状,能够在第一周围区域55、第二周围区域56以及第三周围区域57设置的部件间并联地形成多个电流路径。由此,能够进一步降低这些部件间的电流路径的寄生电感。
(实施方式6)
图14例示了实施方式6的开关电源装置10的结构。实施方式6的开关电源装置10除了具备图13示出的实施方式5的开关电源装置10的结构以外,还具备第一辅助导电路径405、第二辅助导电路径406以及第三辅助导电路径407。
〔辅助导电路径〕
第一辅助导电路径405跨越第一周围区域55的一部分,将第一相向区域41与联络区域44连接。第二辅助导电路径406跨越第一周围区域55的一部分和第二周围区域56的一部分,将第一相向区域41与第二相向区域42连接。第三辅助导电路径407跨越第二周围区域56的一部分和第三周围区域57的一部分,将第二相向区域42与第三相向区域43连接。在该例中,第一辅助导电路径405、第二辅助导电路径406以及第三辅助导电路径407在俯视时分别沿第二方向Y延伸。
另外,第一辅助导电路径405、第二辅助导电路径406以及第三辅助导电路径407分别由形成为平板状的导电构件(汇流条)构成。构成第一辅助导电路径405~第三辅助导电路径406的导电构件的结构与图4示出的构成第一导电路径401的导电构件的结构相同。而且,构成第一辅助导电路径405的导电构件的一端利用焊料接合于联络区域44,其另一端利用焊料接合于第一相向区域41。构成第二辅助导电路径406的导电构件的一端利用焊料接合于第一相向区域41,其另一端利用焊料接合于第二相向区域42。构成第三辅助导电路径407的导电构件的一端利用焊料接合于第二相向区域42,其另一端利用焊料接合于第三相向区域43。
〔导体路径〕
在实施方式6中,第一导体路径15和第二导体路径16双方具有不间断的环状路径。具体地说,第一导体路径15包括第一导体图案40(第一相向区域41~第三相向区域43以及联络区域44)和第一辅助导电路径405~第三辅助导电路径407。第二导体路径16包括第二导体图案50(第一周围区域55~第三周围区域57)和第一连接导电路径501~第三连接导电路径503。
〔实施方式6的效果〕
如上所述,通过用第一辅助导电路径405将第一相向区域41与联络区域44连接,能够将第一相向区域41、联络区域44以及第一辅助导电路径405配置为环状(即,形成不间断的环状路径)。由此,能够使在第一相向区域41和联络区域44设置的部件(在该例中为构成第一开关元件S1的晶体管100、构成平滑电容器部12的电容器200以及第一端子400)间的电流路径(最短的电流路径)的选择自由度提高。由此,能够缩短这些部件间的电流路径,因此能够降低这些部件间的电流路径的寄生电感。
另外,用第一辅助导电路径405将联络区域44与第一相向区域41连接,用第二辅助导电路径406将第一相向区域41与第二相向区域42连接,用第三辅助导电路径407将第二相向区域42与第三相向区域43连接,由此能够由第一相向区域41~第三相向区域43、联络区域44以及第一辅助导电路径405~第三辅助导电路径407构成连环形状(环相连的形状)。由此,能够使在第一相向区域41~第三相向区域43以及联络区域44设置的部件(在该例中为构成第一开关元件S1、第三开关元件S3以及第五开关元件S5的晶体管100、构成平滑电容器部12的电容器200以及第一端子400)间的电流路径(最短的电流路径)的选择自由度提高。由此,能够缩短这些部件间的电流路径,因此能够降低这些部件间的电流路径的寄生电感。
另外,通过由第一相向区域41~第三相向区域43、联络区域44以及第一辅助导电路径405~第三辅助导电路径407构成连环形状,能够在设置于这些区域的部件间并联地形成多个电流路径,因此能够进一步降低这些部件间的电流路径的寄生电感。
另外,通过用形成为平板状的导电构件构成第一辅助导电路径405,能够从第一辅助导电路径405散放出被传递至第一相向区域41的热(例如由第一开关元件S1的开关动作产生的热)。此时,被传递至第一周围区域55的热(例如由第二开关元件S2的开关动作产生的热)也能够从第一连接导电路径501散放,因此能够使开关电源装置10的散热性进一步提高。此外,可以说关于第二辅助导电路径406和第三辅助导电路径407也与第一辅助导电路径405的情况相同。
(其它实施方式)
在以上的说明中,列举第一导电路径401由形成为平板状的导电构件构成的情况作为例子,但并不限于此,第一导电路径401例如也可以由导线构成。另外,如图15所示,第一导电路径401也可以由布线层25构成。在图15的例子中,布线层25被设置在绝缘层21与散热层23之间。即,在图15的例子中,散热层23隔着布线层25设置于绝缘层21中的另一面侧。布线层25具有布线部26和绝缘部27。而且,在图15的例子中,布线层25的布线部26利用设置于绝缘层21的通孔28来与第一相向区域41及联络区域44连接。与之同样地,第二导电路径402及第三导电路径403、第一辅助导电路径405~第三辅助导电路径407以及第一连接导电路径501~第三连接导电路径503既可以由形成为平板状的导电构件构成,也可以由导线构成,还可以由布线层25构成。
另外,在以上的说明中,列举第一输出连接构件301由形成为平板状的导电构件构成的情况作为例子,但并不限于此,第一输出连接构件301例如也可以由导线构成。与之同样地,第二输出连接构件302及第三输出连接构件303既可以由形成为平板状的导电构件构成,也可以由导线构成。
另外,在以上的说明中,列举对第一导体图案40施加电源电压且对第二导体图案50施加接地电压的情况作为例子,但开关电源装置10也可以构成为对第一导体图案40施加接地电压且对第二导体图案50施加电源电压。
另外,在以上的说明中,列举第一开关元件S1由多个晶体管100构成的情况作为例子,但第一开关元件S1也可以由一个晶体管100构成。与之同样地,第二开关元件S2~第六开关元件S6的各开关元件既可以由多个晶体管100构成,也可以由一个晶体管100构成。
另外,也可以将以上的实施方式和变形例适当地组合来实施。以上的实施方式和变形例本质上是优选的例示,并非企图限制本发明、其应用物或其用途的范围。
产业上的可利用性
如以上所说明的那样,本公开作为开关电源装置是有用的。

Claims (17)

1.一种开关电源装置,具备:
基板,其具有绝缘层和导电层,其中,该导电层设置于所述绝缘层的一面侧且形成有输出图案、被施加电源电压和接地电压中的一方的第一导体图案、以及被施加所述电源电压和所述接地电压中的另一方的第二导体图案;
第一开关元件,其与所述输出图案及所述第一导体图案连接;以及
第二开关元件,其与所述输出图案及所述第二导体图案连接,
其中,
所述输出图案具有第一输出区域,
所述第一导体图案具有与所述第一输出区域相向的第一相向区域,
所述第二导体图案具有不间断地包围所述第一输出区域和所述第一相向区域的周围的第一环状区域。
2.根据权利要求1所述的开关电源装置,其特征在于,
所述第一开关元件与所述第一输出区域及所述第一相向区域连接,
所述第二开关元件与所述第一输出区域及所述第一环状区域连接。
3.根据权利要求2所述的开关电源装置,其特征在于,还具备:
第一端子,其连接于所述第一导体图案且被施加所述电源电压和所述接地电压中的一方;
第二端子,其连接于所述第二导体图案且被施加所述电源电压和所述接地电压中的另一方;以及
第一导电路径,
其中,所述第一导体图案具有以沿着所述第一环状区域的周围的方式形成的联络区域,
所述第一端子配置于所述联络区域,
所述第二端子配置于所述第一环状区域,
所述第一导电路径跨越所述第一环状区域的一部分,将所述第一相向区域与所述联络区域连接。
4.根据权利要求3所述的开关电源装置,其特征在于,
还具备第一辅助导电路径,该第一辅助导电路径配置在与所述第一导电路径不同的位置,跨越所述第一环状区域的一部分,将所述第一相向区域与所述联络区域连接。
5.根据权利要求2~4中的任一项所述的开关电源装置,其特征在于,
还具备第一输出连接构件,该第一输出连接构件连接于所述第一输出区域,
所述第一输出连接构件形成为平板状。
6.根据权利要求2所述的开关电源装置,其特征在于,
所述第一输出区域形成为矩形形状,
所述第一环状区域的内周缘形成为矩形形状。
7.根据权利要求2所述的开关电源装置,其特征在于,还具备:
第三开关元件;
第四开关元件;
第五开关元件;以及
第六开关元件,
所述输出图案还具有第二输出区域和第三输出区域,
所述第一导体图案还具有与所述第二输出区域及所述第三输出区域分别相向的第二相向区域和第三相向区域,
所述第二导体图案还具有第二环状区域和第三环状区域,其中,该第二环状区域不间断地包围所述第二输出区域和所述第二相向区域的周围,该第三环状区域不间断地包围所述第三输出区域和所述第三相向区域的周围,
所述第三开关元件与所述第二输出区域及所述第二相向区域连接,
所述第四开关元件与所述第二输出区域及所述第二环状区域连接,
所述第五开关元件与所述第三输出区域及所述第三相向区域连接,
所述第六开关元件与所述第三输出区域及所述第三环状区域连接。
8.根据权利要求7所述的开关电源装置,其特征在于,
所述第一输出区域、所述第二输出区域以及所述第三输出区域各自形成为沿第一方向延伸,且被配置为在与所述第一方向正交的第二方向上所述第一输出区域、所述第二输出区域以及所述第三输出区域隔开规定的间隔地依次排列,
所述第一相向区域、所述第二相向区域以及所述第三相向区域具有以分别沿着所述第一输出区域、所述第二输出区域以及所述第三输出区域的方式沿所述第一方向延伸的部分,
所述第一环状区域和所述第二环状区域形成为各自的位于所述第一输出区域与所述第二输出区域之间的部分彼此连续,
所述第二环状区域和所述第三环状区域形成为各自的位于所述第二输出区域与所述第三输出区域之间的部分彼此连续。
9.根据权利要求8所述的开关电源装置,其特征在于,还具备:
第一端子,其连接于所述第一导体图案且被施加所述电源电压和所述接地电压中的一方;
第二端子,其连接于所述第二导体图案且被施加所述电源电压和所述接地电压中的另一方;
第一导电路径;
第二导电路径;以及
第三导电路径,
其中,所述第一导体图案具有以沿着所述第一环状区域、所述第二环状区域以及所述第三环状区域的周围的方式形成的联络区域,
所述第一端子配置于所述联络区域,
所述第二端子配置于由所述第一环状区域、所述第二环状区域以及所述第三环状区域构成的连环区域,
所述第一导电路径跨越所述第一环状区域的一部分,将所述第一相向区域与所述联络区域连接,
所述第二导电路径跨越所述第二环状区域的一部分,将所述第二相向区域与所述联络区域连接,
所述第三导电路径跨越所述第三环状区域的一部分,将所述第一相向区域与所述联络区域连接。
10.根据权利要求9所述的开关电源装置,其特征在于,还具备:
第一辅助导电路径,其配置于与所述第一导电路径不同的位置,跨越所述第一环状区域的一部分,将所述第一相向区域与所述联络区域连接;
第二辅助导电路径,其跨越所述第一环状区域的一部分和所述第二环状区域的一部分,将所述第一相向区域与所述第二相向区域连接;以及
第三辅助导电路径,其跨越所述第二环状区域的一部分和所述第三环状区域的一部分,将所述第二相向区域与所述第三相向区域连接。
11.根据权利要求8~10中的任一项所述的开关电源装置,其特征在于,还具备:
第一输出连接构件,其连接于所述第一输出区域;
第二输出连接构件,其连接于所述第二输出区域;以及
第三输出连接构件,其连接于所述第三输出区域,
所述基板具有所述绝缘层、所述导电层以及设置于所述绝缘层的另一面侧的散热层,
所述第二输出连接构件利用贯穿所述导电层和所述绝缘层并紧固于所述散热层的连结螺钉被螺纹固定于所述第二输出区域。
12.根据权利要求7所述的开关电源装置,其特征在于,
所述第一输出区域、所述第二输出区域以及所述第三输出区域分别形成为矩形形状,
所述第一环状区域、所述第二环状区域以及所述第三环状区域各自的内周缘形成为矩形形状。
13.根据权利要求3、4、9、10中的任一项所述的开关电源装置,其特征在于,
所述第一端子和所述第二端子被配置为彼此相邻。
14.根据权利要求2所述的开关电源装置,其特征在于,
还具备电容器,该电容器与所述第一导体图案及所述第二导体图案连接。
15.根据权利要求1所述的开关电源装置,其特征在于,
具备并联导电路径,所述并联导电路径与所述第一导体图案或者所述第二导体图案并联连接。
16.一种开关电源装置,具备:
基板,其具有绝缘层和导电层,其中,该导电层设置于所述绝缘层的一面侧且形成有输出图案;
第一导体路径,其设置于所述绝缘层的一面侧且被施加电源电压和接地电压中的一方;
第二导体路径,其设置于所述绝缘层的一面侧且被施加所述电源电压和所述接地电压中的另一方;
第一开关元件,其与所述输出图案及所述第一导体路径连接;以及
第二开关元件,其与所述输出图案及所述第二导体路径连接,
其中,所述第一导体路径和所述第二导体路径中的至少一方具有不间断的环状路径,
所述输出图案具有第一输出区域,
在所述导电层形成有第一导体图案和第二导体图案,其中,该第一导体图案被施加所述电源电压和所述接地电压中的一方,该第二导体图案被施加所述电源电压和所述接地电压中的另一方,
所述第一导体图案具有与所述第一输出区域相向的第一相向区域,
所述第二导体图案具有第一周围区域,所述第一周围区域具有间断部且包围所述第一输出区域和所述第一相向区域的周围,
所述第一开关元件与所述第一输出区域及所述第一相向区域连接,
所述第二开关元件与所述第一输出区域及所述第一周围区域连接,
所述第一导体路径包括所述第一导体图案,
所述第二导体路径包括所述第二导体图案和第一连接导电路径,其中,所述第一连接导电路径将所述第二导体图案的第一周围区域的间断部接起来,使得形成不间断地包围所述第一输出区域的周围的环状路径。
17.根据权利要求16所述的开关电源装置,其特征在于,
具备并联导电路径,所述并联导电路径与所述第一导体图案或者所述第二导体图案并联连接。
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