CN114365410A - 控制基板 - Google Patents

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Abstract

一种控制基板,其中,基板主体部(10)具备偶数层的多层构造体(4),该多层构造体(4)包括:第一层(41),其形成于靠一侧(Z1)的表层部(10a);和第二层(42),其形成于靠另一侧(Z2)的表层部(10a)。在第一层(41)和第二层(42)双方形成有配置有低电压电路的低电压区域、配置有高电压电路的高电压区域、以及将低电压区域与高电压区域电绝缘的绝缘区域(E)。第一高电压电路的至少局部配置于在第一层(41)上形成的第一层高电压区域,第二高电压电路的至少局部配置于在第二层(42)上形成的第二层高电压区域。

Description

控制基板
技术领域
本发明涉及以变频器为控制对象的控制基板。
背景技术
在国际公开第2016/88211号(专利文献1)中公开了以变频器为控制对象的控制基板的一个例子。以下,在背景技术的说明中括弧内示出的附图标记是专利文献1的附图标记。在专利文献1的作为控制基板的基板(11)上设置有控制电路(CNT)、接受来自控制电路(CNT)的控制信号而驱动开关元件(Q1~Q6)的驱动电路(DR1~DR6)、以及向驱动电路(DR1~DR2)供电的电源电路(P1~P6)。在基板(11)上,配置有驱动电路(DR1~DR6)和电源电路(P1~P6)的强电系统的驱动电路/电源电路配置布线区域(UP、UN、VP、VN、WP、WN)以在它(们)与弱电系统的控制电路(CNT)之间夹设绝缘区域(AR11~AR16)的方式设置于每个开关元件(Q1~Q6)。
如专利文献1的第0027段所记载那样,专利文献1的基板(11)具备3层的布线构造。而且,在该基板(11)中,如专利文献1的第0027~0031段和图4A~图4D所记载那样,在每个驱动电路/电源电路配置布线区域(UP、UN、VP、VN、WP、WN)中都使用了3层的全部布线层。其结果是,如专利文献1的图2所示那样,多个驱动电路/电源电路配置布线区域(UP、UN、VP、VN、WP、WN)在俯视时分开配置于互不相同的区域。
专利文献1:国际公开第2016/88211号
如上述那样,在专利文献1的控制基板中,用于配置与开关元件连接的高电压电路的高电压区域(专利文献1中的驱动电路/电源电路配置布线区域)设置于每个开关元件,在每个高电压区域中都使用了全部层的布线层。由此,在各层的布线层中的在俯视时与一个高电压区域重叠的区域中,难以配置在该高电压区域中配置的除高电压电路以外的电路或元件。这样,在专利文献1的控制基板中,部件或布线的配置自由度容易降低,从而控制基板在俯视时容易大型化。
为此,希望实现能够确保部件或布线的配置自由度较高,从而能够实现控制基板在俯视时的小型化的技术。
发明内容
本公开的控制基板以具备第一开关元件和第二开关元件的变频器为控制对象,其中,上述控制基板具备板状的基板主体部,上述基板主体部形成有用于对上述变频器进行驱动控制的驱动控制电路,上述驱动控制电路具备:低电压电路;第一高电压电路,其是工作电压比上述低电压电路高的高电压电路并与上述第一开关元件连接;第二高电压电路,其是上述高电压电路并与上述第二开关元件连接;第一变压器,其将上述第一开关元件的驱动电压从上述低电压电路向上述第一高电压电路供给;以及第二变压器,其将上述第二开关元件的驱动电压从上述低电压电路向上述第二高电压电路供给,上述基板主体部具备偶数层的多层构造体,上述多层构造体包括:第一层,其形成于该基板主体部的靠厚度方向的一侧的表层部;和第二层,其形成于该基板主体部的靠上述厚度方向的另一侧的表层部,在上述第一层和上述第二层双方形成有配置有上述低电压电路的低电压区域、配置有上述高电压电路的高电压区域、以及将上述低电压区域与上述高电压区域电绝缘的绝缘区域,上述第一高电压电路的至少局部配置于作为形成于上述第一层的上述高电压区域的第一层高电压区域,上述第二高电压电路的至少局部配置于作为形成于上述第二层的上述高电压区域的第二层高电压区域。
根据该结构,能够将第一高电压电路的至少局部和第二高电压电路的至少局部分开配置于在基板主体部中的相互处于相反侧的表层部形成的第一层高电压区域和第二层高电压区域,因此容易将构成第一高电压电路的部件、布线和构成第二高电压电路的部件、布线配置为在俯视时接近,或配置为在俯视时重叠。其结果是,能够确保部件或布线的配置自由度较高,从而能够实现控制基板在俯视时的小型化。
控制基板的进一步的特征和优点因参照附图说明的有关实施方式的以下记载而变得明确。
附图说明
图1是表示成为控制基板的控制对象的变频器的结构例的图。
图2是表示是电源电路的结构例的图。
图3是实施方式的控制基板的俯视图。
图4是实施方式的控制基板的透视俯视图。
图5是实施方式的控制基板的透视俯视图。
图6是示意表示实施方式的基板主体部的剖视图。
图7是表示实施方式的控制基板与开关元件之间的连接方式的示意图。
具体实施方式
参照附图对控制基板的实施方式进行说明。控制基板1是以具备第一开关元件31和第二开关元件32的变频器100为控制对象的基板。变频器100在直流与交流之间转换电力并向交流机16供给交流电力。控制基板1借助变频器100控制交流机16。交流机16是接受交流电力的供给而工作的设备。如图1所示,在本实施方式中,交流机16是旋转电机。具体而言,交流机16是被由U相、V相以及W相构成的3相(多相的一个例子)的交流电力驱动的旋转电机,变频器100将3相的交流电力供给至交流机16(这里为定子线圈16a)。交流机16例如是用于驱动车辆的车轮的旋转电机,或者是用于驱动设置于车辆的辅机的旋转电机。辅机是车辆所搭载的设备(附属设备、车载设备),例如是电动油泵或驱动空调用压缩机等。在本说明书中,“旋转电机”作为马达(电动机)、发电机(Generator)、以及根据需要而发挥马达和发电机双方功能的包括马达/发电机二者的概念使用。
如图1所示,变频器100与第一直流电源11连接并且与交流机16连接。第一直流电源11向变频器100的直流侧处供给直流电力。第一直流电源11的电源电压例如为200~400[V]。在交流机16作为马达发挥功能的情况下,变频器100将从第一直流电源11供给的直流电力转换为交流电力并供给至交流机16。另外,在交流机16作为发电机发挥功能的情况下,变频器100将从交流机16供给的交流电力转换为直流电力并供给至第一直流电源11。在第一直流电源11与变频器100之间设置有将变频器100的靠直流侧的电压(直流链路电压Vdc)平滑化的平滑电容器13。还能够构成为在第一直流电源11与变频器100之间设置有升压电路,从而第一直流电源11的电压被升压并被供给至变频器100的直流侧处。
变频器100具备多个臂33,该多个臂33是由第一开关元件31与第二开关元件32串联连接而成的。即,变频器100具备多个第一开关元件31和多个第二开关元件32。如图7所示,在本实施方式中,变频器100所具备的第一开关元件31和第二开关元件32设置于IPM(智能电源模块:Intelligent Power Module)等半导体装置60。如图1所示,在本实施方式中,第一开关元件31是与直流的负极侧处(这里为第一直流电源11的负极侧处)连接的开关元件3(下级侧开关元件),第二开关元件32是与直流的正极侧处(这里为第一直流电源11的正极侧处)连接的开关元件3(上级侧开关元件)。与这种结构不同,还能够构成为第一开关元件31是上级侧开关元件,第二开关元件32是下级侧开关元件。
利用后述的开关控制信号SW对变频器100所具备的开关元件3彼此独立地进行开关控制。作为开关元件3,优选使用IGBT(绝缘栅双极晶体管:Insulated Gate BipolarTransistor)、功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管:Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor)、SiC-MOSFET(碳化硅--金属氧化物半导体场效应管:SiliconCarbide-Metal Oxide Semiconductor FET)、SiC-SIT(碳化硅——静电感应晶体管:SiC-Static Induction Transistor)、GaN-MOSFET(氮化镓–MOSFET:Gallium Nitride-MOSFET)等功率半导体元件。在图1中例示了作为开关元件3而使用IGBT的情况。开关元件3例如是矩形平板状的芯片型元件。虽省略图示,但开关元件3分别与续流二极管并联连接。续流二极管例如内置于构成开关元件3的芯片型元件。
变频器100具备与向交流机16供给的交流电力的相数相对应的数量的臂33。在本实施方式中,变频器100具备与向交流机16供给的交流电力的相数相等的数量的臂33,具体而言,具备U相臂33U、V相臂33V以及W相臂33W这三个臂33。多个臂33相互并联连接而构成桥式电路。各臂33的中间点(第一开关元件31与第二开关元件32之间的连接点)与交流机16的交流端子(这里为所对应的相的定子线圈16a)连接。
利用控制电路6生成第一开关元件31和第二开关元件32的控制信号(开关控制信号SW)。控制电路6生成对第一开关元件31进行开关控制的第一开关控制信号SW1、和对第二开关元件32进行开关控制的第二开关控制信号SW2。即,控制电路6生成第一开关控制信号SW1和第二开关控制信号SW2来作为开关控制信号SW。控制电路6构成为以微型计算机等的逻辑电路为核心。例如通过微型计算机等的硬件和软件(程序)之间的配合来实现控制电路6的各功能。
控制电路6通过生成开关控制信号SW而控制变频器100。控制电路6例如基于来自其他控制装置(例如,统一控制车辆整体的车辆控制装置)的指令来控制变频器100。控制电路6进行使用了例如矢量控制法的电流反馈控制,控制变频器100以使交流机16输出从其他控制装置指示的扭矩。在图1所示的例子中,利用电流传感器14检测交流机16的各相的定子线圈16a中流动的电流,利用旋转传感器15检测交流机16的转子的磁极位置。控制电路6使用上述电流传感器14和旋转传感器15的检测结果来控制变频器100。
基于从第二直流电源12供给的直流电力生成控制电路6的工作电压(例如,5[V]、3.3[V]、2.5[V]等)。第二直流电源12是电源电压低于第一直流电源11的直流电源。第二直流电源12的电源电压例如为12~24[V]。第一直流电源11与第二直流电源12相互绝缘,相互处于浮动的关系。即,作为第一直流电源11的接地部的第一接地部G1与作为第二直流电源12的接地部的第二接地部G2处于电浮动的关系(electrically floating relationship)。虽省略图示,但向控制电路6供给电力(工作电力)的电源电路例如具备与第二直流电源12连接的电源输入电路、和调整从第二直流电源12向电源输入电路输入的电压的电压调整电路。例如使用噪声滤波器、平滑电容器以及调节器电路构成电源输入电路,例如使用调节器元件构成电压调整电路。
控制电路6所生成的开关控制信号SW经由驱动电路2被输入至成为控制对象的开关元件3的控制端子(在图1所示的例子中,为IGBT的栅极端子)。即,驱动电路2基于开关控制信号SW来驱动开关元件3。在图1所示的例子中,驱动电路2通过控制开关元件3(IGBT)的栅极端子与发射极端子这两个端子间的电位差而驱动开关元件3。如图1所示,驱动电路2设置为与多个开关元件3分别对应。即,多个驱动电路2分别驱动多个开关元件3中的对应的开关元件3。多个驱动电路2包括驱动第一开关元件31的第一驱动电路21、和驱动第二开关元件32的第二驱动电路22。第一驱动电路21基于第一开关控制信号SW1来驱动第一开关元件31。另外,第二驱动电路22基于第二开关控制信号SW2来驱动第二开关元件32。
驱动电路2提高控制电路6所生成的开关控制信号SW的驱动能力(例如电压振幅或者输出电流等使后级的电路工作的能力),并将其供给至开关元件3的控制端子。例如使用推挽式电路构成驱动电路2,该推挽式电路是两个晶体管串联连接而成的。驱动电路2是工作电压比生成开关控制信号SW的控制电路6高的电路。因此,控制基板1具备光耦合器或者磁耦合器等绝缘元件(信号传递用绝缘元件),该绝缘元件将控制电路6所生成的开关控制信号SW以绝缘状态(电绝缘的状态)传递至驱动电路2。在本实施方式中,作为形成有驱动电路2的元件,使用驱动电路2和上述绝缘元件内置于一个封装体的元件。
从电源电路7向驱动电路2分别供给电力(工作电力)。如在图2中示出电源电路7的一个例子那样,电源电路7使用变压器8向驱动电路2供给电力。具体而言,电源电路7使用第一变压器81向第一驱动电路21供给电力,并且使用第二变压器82向第二驱动电路22供给电力。电源电路7输出向第一驱动电路21供给的下级用驱动电压VL、和向第二驱动电路22供给的上级用驱动电压VH。上级用驱动电压VH和下级用驱动电压VL彼此的电位差例如为15~20[V]。在本实施方式中,变压器8是比驱动电路2重的部件。另外,在本实施方式中,变压器8是比驱动电路2大型的部件。
在本实施方式中,电源电路7输出U相上级用驱动电压VHU、V相上级用驱动电压VHV以及W相上级用驱动电压VHW这三个上级用驱动电压VH,并输出U相下级用驱动电压VLU、V相下级用驱动电压VLV以及W相下级用驱动电压VLW这三个下级用驱动电压VL。三个上级用驱动电压VH是彼此电绝缘的浮动电源,具有彼此不同的正极侧电位和负极侧电位。另一方面,三个下级用驱动电压VL具有共用的负极侧电位(具体而言,第一接地部G1的电位),并且互不绝缘,但具有彼此不同的正极侧电位。
U相下级用驱动电压VLU被供给至驱动U相臂33U所具备的第一开关元件31(U相的第一开关元件31)的第一驱动电路21,U相上级用驱动电压VHU被供给至驱动U相臂33U所具备的第二开关元件32(U相的第二开关元件32)的第二驱动电路22。V相下级用驱动电压VLV被供给至驱动V相臂33V所具备的第一开关元件31(V相的第一开关元件31)的第一驱动电路21,V相上级用驱动电压VHV被供给至驱动V相臂33V所具备的第二开关元件32(V相的第二开关元件32)的第二驱动电路22。W相下级用驱动电压VLW被供给至驱动W相臂33W所具备的第一开关元件31(W相的第一开关元件31)的第一驱动电路21,W相上级用驱动电压VHW被供给至驱动W相臂33W所具备的第二开关元件32(W相的第二开关元件32)的第二驱动电路22。
电源电路7具备控制变压器8的电源控制电路90。如图2所示,电源控制电路90具备:驱动用开关元件9,其与变压器8的初级绕组L1(具体而言,第一变压器81的初级绕组L1和第二变压器82的初级绕组L1)连接并控制电力向初级绕组L1的供给;和控制部95,其对驱动用开关元件9进行开关控制。在图2所示的例子中,电源电路7是推挽方式的开关电源电路,初级绕组L1与第一驱动用开关元件91和第二驱动用开关元件92这两个驱动用开关元件9连接。利用控制部95对第一驱动用开关元件91和第二驱动用开关元件92互补地进行开关控制。
在图2中例示了针对六个变压器8(三个第一变压器81和三个第二变压器82)设置有共用的驱动用开关元件9(这里为第一驱动用开关元件91和第二驱动用开关元件92的组)的结构,但也可以为变压器8分为多个组(例如,由两个变压器8构成的组),对于多个组分别独立地设置有驱动用开关元件9(例如,第一驱动用开关元件91和第二驱动用开关元件92的组)的结构。另外,这里,作为一个例子,将电源电路7形成为推挽方式的开关电源电路,但电源电路7也可以为半桥方式、全桥方式、单正激方式、反激方式等的除推挽方式以外的方式的开关电源电路。
从第二直流电源12的电源电压并利用电源电路(电压调节器等)生成向第一变压器81的初级绕组L1和第二变压器82的初级绕组L1输入的输入电压V1(初级侧电压)。因此,输入电压V1稳定,在该电源电路7中,不进行反馈控制,根据第一变压器81的变压比决定从第一变压器81的次级绕组L2输出的输出电压(次级侧电压),根据第二变压器82的变压比决定从第二变压器82的次级绕组L2输出的输出电压(次级侧电压)。第一变压器81的次级侧电压(下级用驱动电压VL)被供给至第一驱动电路21,第二变压器82的次级侧电压(上级用驱动电压VH)被供给至第二驱动电路22。在图2所示的例子中,利用具备整流用二极管94和平滑用电容器93的整流电路96将次级绕组L2所产生的交流电压转换为直流电压,由此生成次级侧电压。
接下来,对控制基板1的结构进行说明。如图3、图6以及图7所示,控制基板1具备板状的基板主体部10。在基板主体部10形成有用于对变频器100进行驱动控制的驱动控制电路5。驱动控制电路5具备低电压电路53、和工作电压比低电压电路53高的高电压电路50。低电压电路53与高电压电路50相互绝缘。高电压电路50包括与第一开关元件31连接的第一高电压电路51、和与第二开关元件32连接的第二高电压电路52。即,驱动控制电路5具备作为高电压电路50并与第一开关元件31连接的第一高电压电路51、和作为高电压电路50并与第二开关元件32连接的第二高电压电路52。驱动控制电路5还具备:第一变压器81,其将第一开关元件31的驱动电压从低电压电路53供给至第一高电压电路51;和第二变压器82,其将第二开关元件32的驱动电压从低电压电路53供给至第二高电压电路52。即,第一开关元件31的驱动电压从低电压电路53经由第一变压器81供给至第一高电压电路51,第二开关元件32的驱动电压从低电压电路53经由第二变压器82供给至第二高电压电路52。
如图3所示,在本实施方式中,基板主体部10形成为在沿该基板主体部10的厚度方向Z俯视时具备四个边部的矩形(包括正方形或角部被倒角的矩形)。四个边部包括相互平行的两个第一边部、和相互平行的两个第二边部(这里为比第一边部短的边部),将沿着两个第一边部的方向设为第一方向X,将沿着两个第二边部的方向设为第二方向Y。另外,将厚度方向Z的一侧设为第一侧Z1,将厚度方向Z的另一侧设为第二侧Z2,将第一方向X的一侧设为第三侧X1,将第一方向X的另一侧设为第四侧X2,将第二方向Y的一侧设为第五侧Y1,将第二方向Y的另一侧设为第六侧Y2。第一方向X和第二方向Y均是沿着基板主体部10的板面的方向(即,与厚度方向Z正交的方向)。另外,第一方向X和第二方向Y是相互正交的方向。
如图6所示,基板主体部10具备偶数层的多层构造体4,包括第一层41和第二层42。在本实施方式中,多层构造体4还包括第三层43和第四层44。即,基板主体部10是偶数层的多层基板(多层印刷基板)。这里,“偶数层”是指层叠的布线层(导体层)的数量为偶数。即,偶数层的多层构造体4具备偶数层的布线构造。布线层是形成有使用了导体箔70(铜箔等)的布线图案71的层,多层构造体4所具备的偶数个的布线层隔着绝缘层40而在厚度方向Z上层叠。第一层41、第二层42、第三层43以及第四层44分别为布线层。在本实施方式中,基板主体部10具备6层的多层构造体4,多层构造体4还具备第五层45和第六层46。第五层45和第六层46分别为布线层。例如使用预浸料形成绝缘层40。
如图6所示,第一层41形成于基板主体部10中的靠第一侧Z1的表层部10a,第二层42形成于基板主体部10中的靠第二侧Z2的表层部10a。第三层43和第四层44是基板主体部10中的与在厚度方向Z的中央部最近的两个层。第三层43配置于第一层41与第四层44之间。而且,第五层45配置于第一层41与第三层43之间,第六层46配置于第二层42与第四层44之间。即,从第一侧Z1起依次层叠有第一层41、第五层45、第三层43、第四层44、第六层46以及第二层42。在本实施方式中,第一侧Z1相当于“厚度方向的一侧”,第二侧Z2相当于“厚度方向的另一侧”。
在多层构造体4中形成有用于将不同的布线层彼此(例如,在厚度方向Z上邻接的布线层彼此)电连接的导通孔72(例如,埋孔)。导通孔72形成为将绝缘层40贯穿,在导通孔72的内部设置有导体(铜等)。例如使用积层工法形成这种多层构造体4。虽在图6中省略,但在第一层41的靠第一侧Z1处层叠有抗蚀剂(永久抗蚀剂、阻焊剂),在该抗蚀剂上形成开口部以使第一层41暴露,由此形成用于将驱动电路2或变压器8等部件安装于第一层41的焊盘。另外,在第二层42的靠第二侧Z2处层叠有抗蚀剂,在该抗蚀剂上形成开口部以使第二层42暴露,由此形成用于将部件安装于第二层42的焊盘。
如图3和图4所示,在第一层41和第二层42双方形成有配置有低电压电路53的低电压区域A、配置有高电压电路50的高电压区域B、以及将低电压区域A与高电压区域B电绝缘的绝缘区域E。这里,将形成于第一层41的低电压区域A设为第一层低电压区域A1,将形成于第二层42的低电压区域A设为第二层低电压区域A2,将形成于第一层41的高电压区域B设为第一层高电压区域B1,将形成于第二层42的高电压区域B设为第二层高电压区域B2。低电压区域A包括以第二接地部G2为基准电位的电路区域,高电压区域B包括以第一接地部G1为基准电位的电路区域。第一驱动电路21、第二驱动电路22、第一变压器81以及第二变压器82配置为跨绝缘区域E将低电压区域A与高电压区域B连接。
图3是从第一侧Z1观察基板主体部10的俯视图,图4是从第一侧Z1观察基板主体部10的透视俯视图。在图3中示出了配置于基板主体部10的靠第一侧Z1处的部件(即,安装于第一层41的部件)的局部(具体而言,第一驱动电路21、第一变压器81、第二变压器82以及后述的第一连接部51a),并且简化示意示出了第一层低电压区域A1、第一层高电压区域B1、配置于第一层低电压区域A1的低电压电路53、以及配置于第一层高电压区域B1的高电压电路50。另外,在图4中示出了配置于基板主体部10的靠第二侧Z2处的部件(即,安装于第二层42的部件)的局部(具体而言,第二驱动电路22、后述的信号传递元件23以及后述的第二连接部52a),并且简化示意示出了第二层低电压区域A2、第二层高电压区域B2、配置于第二层低电压区域A2的低电压电路53、以及配置于第二层高电压区域B2的高电压电路50。
第一高电压电路51和第二高电压电路52分别具备变压器8,该变压器8跨绝缘区域E配置并在低电压区域A与高电压区域B之间传递电力。具体而言,第一高电压电路51具备第一变压器81,该第一变压器81跨绝缘区域E配置并在低电压区域A与高电压区域B之间传递电力,第二高电压电路52具备第二变压器82,该第二变压器82跨绝缘区域E配置并在低电压区域A与高电压区域B之间传递电力。即,第一变压器81和第二变压器82分别跨绝缘区域E配置并在低电压区域A与高电压区域B之间传递电力。而且,在本实施方式中,全部变压器8(换言之,全部第一变压器81和全部第二变压器82,这里为三个第一变压器81和三个第二变压器82)配置于基板主体部10的在厚度方向Z的相同侧(具体而言,基板主体部10的靠第一侧Z1处)。即,全部变压器8配置为跨绝缘区域E并将第一层低电压区域A1与第一层高电压区域B1连接。
在本实施方式中,全部第一变压器81和第二变压器82配置于基板主体部10的靠第一侧Z1处。因此,需要将第一高电压电路51和第二高电压电路52中的至少第二高电压电路52分开配置于第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2,但若将仅第二高电压电路52分开配置于第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2,则在基板主体部10的靠第一侧Z1处与靠第二侧Z2处之间的高电压区域B的总面积容易产生分布不均。关于这点,在本实施方式中,如后述那样,不仅是第二高电压电路52,而且第一高电压电路51也分开配置于第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2,因此即便是在如上述那样全部第一变压器81和全部第二变压器82配置于基板主体部10的靠第一侧Z1处的情况下,也容易抑制在基板主体部10的靠第一侧Z1处与靠第二侧Z2处之间的高电压区域B的总面积产生较大的分布不均。其结果是,容易实现控制基板1在俯视时的小型化。
第一高电压电路51和第二高电压电路52分别具备驱动电路2,该驱动电路2跨绝缘区域E配置并在低电压区域A与高电压区域B之间传递信号(开关控制信号SW等)。具体而言,第一高电压电路51具备第一驱动电路21,该第一驱动电路21跨绝缘区域E配置并在低电压区域A与高电压区域B之间传递信号(第一开关控制信号SW1等),第二高电压电路52具备第二驱动电路22,该第二驱动电路22跨绝缘区域E配置并在低电压区域A与高电压区域B之间传递信号(第二开关控制信号SW2等)。而且,在本实施方式中,在基板主体部10的在厚度方向Z的两侧处分开配置有驱动电路2。具体而言,全部第一驱动电路21(这里为三个第一驱动电路21)配置于基板主体部10的靠第一侧Z1处,全部第二驱动电路22(这里为三个第二驱动电路22)配置于基板主体部10的靠第二侧Z2处。即,全部第一驱动电路21配置为跨绝缘区域E并将第一层低电压区域A1与第一层高电压区域B1连接,全部第二驱动电路22配置为跨绝缘区域E并将第二层低电压区域A2与第二层高电压区域B2连接。
在本实施方式中,配置于低电压区域A的低电压电路53包括:控制电路6;信号传递电路,其从控制电路6向驱动电路2传递开关控制信号SW;电源电路7所具备的电源控制电路90;以及电力传递电路,其从电源控制电路90向变压器8(具体而言,初级绕组L1)传递初级侧电压。低电压电路53分开配置于第一层低电压区域A1和第二层低电压区域A2。这里,电路分开配置于两个区域(第一区域和第二区域),是指该电路至少具备配置于第一区域的部分和配置于第二区域的部分,该电路也可以还具备配置于另一区域的部分。使用设置于第一层41的布线图案71形成低电压电路53中的配置于第一层低电压区域A1的部分,使用设置于第二层42的布线图案71形成低电压电路53中的配置于第二层低电压区域A2的部分。
在本实施方式中,配置于高电压区域B的第一高电压电路51包括:信号传递电路,其从第一驱动电路21向第一连接部51a传递第一开关控制信号SW1;和电力传递电路,其从第一变压器81(具体而言,次级绕组L2)向第一驱动电路21传递次级侧电压。这里,第一连接部51a是第一高电压电路51中的与第一开关元件31连接的连接部。第一开关控制信号SW1从第一驱动电路21起经由第一连接部51a传递至第一开关元件31。在本实施方式中,第一连接部51a设置于第一层高电压区域B1。如图7所示,在本实施方式中,第一连接部51a具备连接器,该连接器与具有挠性的第一挠性基板61连接。而且,第一高电压电路51借助第一挠性基板61而与第一开关元件31连接。此外,还能够构成为,第一连接部51a具备沿厚度方向Z贯穿基板主体部10的孔部来代替连接器,第一开关元件31的连接端子以配置为贯穿该孔部的状态与第一连接部51a连接。
在本实施方式中,配置于高电压区域B的第一高电压电路51中还进一步包括信号传递电路,该信号传递电路将表示设置于第一开关元件31的检测电路(电流检测电路或温度检测电路等)的检测结果的信号从第一连接部51a向信号传递元件23传递。信号传递元件23具备光耦合器或者磁耦合器等绝缘元件(信号传递用绝缘元件)。信号传递元件23配置为跨绝缘区域E并将低电压区域A与高电压区域B连接。表示上述检测结果的信号从高电压区域B经由信号传递元件23向低电压区域A传递,并被输入至控制电路6。在本实施方式中,全部信号传递元件23(这里为三个信号传递元件23)配置于基板主体部10的靠第二侧Z2处。即,全部信号传递元件23配置为跨绝缘区域E并将第二层低电压区域A2与第二层高电压区域B2连接。
第一高电压电路51的至少局部配置于第一层高电压区域B1。使用设置于第一层41的布线图案71形成第一高电压电路51中的配置于第一层高电压区域B1的部分。在本实施方式中,第一高电压电路51分开配置于第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2。使用设置于第二层42的布线图案71形成第一高电压电路51中的配置于第二层高电压区域B2的部分。一个第一高电压电路51中的配置于第一层高电压区域B1的部分和配置于第二层高电压区域B2的部分配置为具有在俯视时重叠的部分。而且,一个第一高电压电路51中的配置于第一层高电压区域B1的部分和配置于第二层高电压区域B2的部分借助导通孔72而电连接。
在本实施方式中,配置于高电压区域B的第二高电压电路52包括:信号传递电路,其从第二驱动电路22向第二连接部52a传递第二开关控制信号SW2;和电力传递电路,其从第二变压器82(具体而言,次级绕组L2)向第二驱动电路22传递次级侧电压。这里,第二连接部52a是第二高电压电路52中的与第二开关元件32连接的连接部。第二开关控制信号SW2从第二驱动电路22起经由第二连接部52a向第二开关元件32传递。在本实施方式中,第二连接部52a设置于第二层高电压区域B2。如图7所示,在本实施方式中,第二连接部52a具备连接器,该连接器与具有挠性的第二挠性基板62连接。而且,第二高电压电路52借助第二挠性基板62而与第二开关元件32连接。此外,还能够构成为,第二连接部52a具备沿厚度方向Z贯穿基板主体部10的孔部来代替连接器,第二开关元件32的连接端子以配置为贯穿该孔部的状态与第二连接部52a连接。
第二高电压电路52的至少局部配置于第二层高电压区域B2。使用设置于第二层42的布线图案71形成第二高电压电路52中的配置于第二层高电压区域B2的部分。在本实施方式中,第二高电压电路52分开配置于第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2。使用设置于第一层41的布线图案71形成第二高电压电路52中的配置于第一层高电压区域B1的部分。一个第二高电压电路52中的配置于第一层高电压区域B1的部分和配置于第二层高电压区域B2的部分配置为具有在俯视时重叠的部分。而且,一个第二高电压电路52中的配置于第一层高电压区域B1的部分和配置于第二层高电压区域B2的部分借助导通孔72而电连接。
此外,在本实施方式中,如上述那样,作为形成有驱动电路2的元件,使用驱动电路2和绝缘元件内置于一个封装体的元件,但还能够构成为驱动电路2与绝缘元件为分开的部件。在该情况下,绝缘元件配置为跨绝缘区域E并将低电压区域A与高电压区域B连接,驱动电路2配置于高电压区域B。即,在该情况下,配置于高电压区域B的高电压电路50也包括驱动电路2。具体而言,配置于高电压区域B的第一高电压电路51包括第一驱动电路21,配置于高电压区域B的第二高电压电路52包括第二驱动电路22。
在本实施方式中,变频器100具备U相臂33U、V相臂33V以及W相臂33W这三个臂33。即,变频器100具备三个第一开关元件31和三个第二开关元件32。由此,高电压区域B包括:U相第一高电压区域BU1,其配置有与U相的第一开关元件31连接的第一高电压电路51(U相的第一高电压电路51);U相第二高电压区域BU2,其配置有与U相的第二开关元件32连接的第二高电压电路52(U相的第二高电压电路52);V相第一高电压区域BV1,其配置有与V相的第一开关元件31连接的第一高电压电路51(V相的第一高电压电路51);V相第二高电压区域BV2,其配置有与V相的第二开关元件32连接的第二高电压电路52(V相的第二高电压电路52);W相第一高电压区域BW1,其配置有与W相的第一开关元件31连接的第一高电压电路51(W相的第一高电压电路51);以及W相第二高电压区域BW2,其配置有与W相的第二开关元件32连接的第二高电压电路52(W相的第二高电压电路52)。
在本实施方式中,第一高电压电路51和第二高电压电路52分别分开配置于第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2。因此,U相第一高电压区域BU1、U相第二高电压区域BU2、V相第一高电压区域BV1、V相第二高电压区域BV2、W相第一高电压区域BW1以及W相第二高电压区域BW2分别具备形成于第一层41的部分和形成于第二层42的部分。即,如图3所示,第一层高电压区域B1包括:U相第一高电压区域BU1的局部;U相第二高电压区域BU2的局部;V相第一高电压区域BV1的局部;V相第二高电压区域BV2的局部;W相第一高电压区域BW1的局部;以及W相第二高电压区域BW2的局部。另外,如图4所示,第二层高电压区域B2包括:U相第一高电压区域BU1的另一局部;U相第二高电压区域BU2的另一局部;V相第一高电压区域BV1的另一局部;V相第二高电压区域BV2的另一局部;W相第一高电压区域BW1的另一局部;以及W相第二高电压区域BW2的另一局部。
如图3和图4所示,在本实施方式中,高电压区域B配置于低电压区域A的靠第五侧Y1处。具体而言,第一层高电压区域B1配置于第一层低电压区域A1的靠第五侧Y1处,第二层高电压区域B2配置于第二层低电压区域A2的靠第五侧Y1处。而且,将低电压区域A与高电压区域B电绝缘的绝缘区域E形成为在低电压区域A与高电压区域B之间沿第一方向X延伸。在本实施方式中,在第一层高电压区域B1中的靠绝缘区域E侧的部分(这里为靠第六侧Y2的部分)或第二层高电压区域B2中的靠绝缘区域E侧的部分(这里为靠第六侧Y2的部分)处,U相第二高电压区域BU2、U相第一高电压区域BU1、V相第一高电压区域BV1、V相第二高电压区域BV2、W相第二高电压区域BW2以及W相第一高电压区域BW1从第四侧X2起按照记载的顺序配置。
如图5所示,在本实施方式中,第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2配置为具有在沿厚度方向Z俯视时重叠的部分。此外,在图5中,利用阴影线表示第一层高电压区域B1(具体而言,U相第一高电压区域BU1、U相第二高电压区域BU2、V相第一高电压区域BV1、V相第二高电压区域BV2、W相第一高电压区域BW1以及W相第二高电压区域BW2各自中的被包含于第一层高电压区域B1的部分),利用实线框包围表示第二层高电压区域B2(具体而言,U相第一高电压区域BU1、U相第二高电压区域BU2、V相第一高电压区域BV1、V相第二高电压区域BV2、W相第一高电压区域BW1以及W相第二高电压区域BW2各自中的被包含于第二层高电压区域B2的部分)。另外,如图5所示,在本实施方式中,第一层低电压区域A1和第二层低电压区域A2配置为具有在俯视时重叠的部分。此外,在图5中,利用阴影线表示第一层低电压区域A1,利用实线框包围表示第二层低电压区域A2。在本实施方式中,第一层高电压区域B1和第二层低电压区域A2配置为在俯视时不重叠,第二层高电压区域B2和第一层低电压区域A1配置为在俯视时不重叠。
这样第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2配置为具有在俯视时重叠的部分,因此在第一层高电压区域B1与第二层高电压区域B2之间确保电绝缘性会成为问题。尤其是,在第一层高电压区域B1中的配置有第一高电压电路51和第二高电压电路52中一者的部分、与第二层高电压区域B2中的配置有第一高电压电路51和第二高电压电路52中另一者的部分在俯视时重叠的区域(以下,称为“第一重叠区域”);或者第一层高电压区域B1中的配置有第二高电压电路52的部分、与第二层高电压区域B2中的配置有另一第二高电压电路52的部分在俯视时重叠的区域(以下,称为“第二重叠区域”)中,确保电绝缘性会成为问题。
在图5所示的例子中,作为第一重叠区域,至少存在U相第一高电压区域BU1中的形成于第一层41的部分与U相第二高电压区域BU2中的形成于第二层42的部分在俯视时重叠的区域;V相第一高电压区域BV1中的形成于第一层41的部分与V相第二高电压区域BV2中的形成于第二层42的部分在俯视时重叠的区域;以及W相第一高电压区域BW1中的形成于第一层41的部分与W相第二高电压区域BW2中的形成于第二层42的部分在俯视时重叠的区域。另外,在图5所示的例子中,作为第二重叠区域,至少存在V相第二高电压区域BV2中的形成于第一层41的部分与W相第二高电压区域BW2中的形成于第二层42的部分在俯视时重叠的区域。
在该控制基板1中,通过采用以下叙述的结构来避免电绝缘性的问题。这里,将基板主体部10中的在俯视时与第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2双方重叠的区域设为高压重叠区域D1(参照图6)。另外,将基板主体部10中的在俯视时与第一层低电压区域A1和第二层低电压区域A2双方重叠的区域设为低压重叠区域D2(参照图6)。而且,如图6所示,在低压重叠区域D2中,在第一层41、第二层42、第三层43以及第四层44上分别设置有布线图案71。在本实施方式中,在低压重叠区域D2中,在第一层41、第二层42、第三层43、第四层44、第五层45以及第六层46上分别设置有布线图案71。即,在低压重叠区域D2中,在多层构造体4所具备的全部层(布线层)上设置有布线图案71。
另一方面,在高压重叠区域D1中,在第一层41和第二层42上设置有布线图案71,在与在厚度方向Z的中央部最近的第三层43和第四层44上未设置有布线图案71。这样,通过在高压重叠区域D1中设置不具有布线图案71的层,从而容易适当地确保第一层高电压区域B1与第二层高电压区域B2之间的电绝缘性。此外,在本实施方式中,在高压重叠区域D1中,在第一层41、第二层42、第五层45以及第六层46上设置有布线图案71。在本实施方式中,配置于第三层43与第四层44之间的绝缘层40(例如,芯体绝缘层)的厚度(在厚度方向Z的宽度)形成为大于其他绝缘层40的厚度,由此容易在第一层高电压区域B1与第二层高电压区域B2之间确保电绝缘性。另外,通过在高压重叠区域D1中设置不具有布线图案71的层,从而将第一层高电压区域B1与第二层高电压区域B2之间的耦合电容抑制为较小,由此容易降低因电容耦合而产生的噪声。
虽省略详细说明,但在本实施方式中,在设置于邻接的布线层的布线图案71彼此在俯视时重叠的部分处,以布线图案71彼此在俯视时正交的方式形成各布线图案71。由此,能够将邻接的布线层之间的耦合电容抑制为较小。此外,在高压重叠区域D1中且在第三层43和第四层44上未设置有布线图案71,因此在高压重叠区域D1中,与第五层45邻接的布线层是第一层41和第六层46,与第六层46邻接的布线层是第二层42和第五层45。
在存在在俯视时与第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2中仅一者重叠的区域的情况下,在该区域中,能够形成为在第三层43和第四层44上未设置有布线图案71的结构。尤其是,在俯视时与第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2中仅一者重叠的区域为在俯视时与高电压区域B和低电压区域A双方重叠的区域的情况下,从确保电绝缘性的观点出发,优选形成为在第三层43和第四层44上未设置有布线图案71的结构。
这里,将基板主体部10中的在俯视时与第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2中仅任一者重叠的区域设为对象区域D3(参照图5)。在图5所示的例子中,作为对象区域D3,存在在俯视时仅与第一层高电压区域B1重叠的区域、和在俯视时仅与第二层高电压区域B2重叠的区域。而且,虽省略图示,但在本实施方式中,用于将高电压电路50中的配置于第一层高电压区域B1的部分与配置于第二层高电压区域B2的部分连接的布线图案71在对象区域D3中设置于作为第一层41与第二层42之间的层的中间层(在本实施方式中,为第三层43、第四层44、第五层45以及第六层46中的至少任一个层)。在本实施方式中,第一高电压电路51和第二高电压电路52分别分开配置于第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2。因此,用于将第一高电压电路51中的配置于第一层高电压区域B1的部分与配置于第二层高电压区域B2的部分连接的布线图案71在对象区域D3中设置于中间层,并且用于将第二高电压电路52中的配置于第一层高电压区域B1的部分与配置于第二层高电压区域B2的部分连接的布线图案71在对象区域D3中设置于中间层。
在本实施方式中,在第五层45和第六层46上设置有与电源连接的布线图案71(电源图案)和与接地部连接的布线图案71(接地部图案)。因此,在高压重叠区域D1中,传递信号的布线图案71(信号图案)主要设置于第一层41和第二层42。在本实施方式中,在第五层45和第六层46上也设置有信号图案。此外,电源图案例如形成为与第二直流电源12的靠正极侧处连接的布线图案71、或与电源电路7所生成的电源(上级用驱动电压VH或下级用驱动电压VL)的靠正极侧处连接的布线图案71。另外,接地部图案例如形成为与第一接地部G1连接的布线图案71、或与第二接地部G2连接的布线图案71。
作为与电源连接的布线图案71的电源图案、或作为与接地部连接的布线图案71的接地部图案被设置为比作为传递信号的布线图案71的信号图案更粗或更大的情况较多。因此,与信号图案相比,电源图案或接地部图案一般具有更高的抗噪性或屏蔽作用。在本实施方式中,具有这种性质的电源图案或接地部图案配置于第一层41与第二层42之间(具体而言,第五层45和第六层46),因此容易抑制高压重叠区域D1中的第一层高电压区域B1与第二层高电压区域B2之间的噪声传播。
将配置有第一连接部51a的高电压区域B设为第一连接区域C1,将配置有第二连接部52a的高电压区域B设为第二连接区域C2,在本实施方式中,第一层高电压区域B1包括第一连接区域C1的至少局部,第二层高电压区域B2包括第二连接区域C2的至少局部。在本实施方式中,第一连接部51a是安装于第一层41的连接器,第二连接部52a是安装于第二层42的连接器。因此,在本实施方式中,第一层高电压区域B1包括第一连接区域C1的整体,第二层高电压区域B2包括第二连接区域C2的整体。
而且,在本实施方式中,与构成一个臂33的第一开关元件31和第二开关元件32连接的第一连接区域C1和第二连接区域C2配置为具有在俯视时重叠的部分。通过这样配置第一连接区域C1和第二连接区域C2,能够将与构成一个臂33的第一开关元件31和第二开关元件32连接的第一连接部51a和第二连接部52a的组以按照与变频器100中的第一开关元件31和第二开关元件32的排列顺序相同的顺序排列的方式配置于控制基板1。由此,控制基板1与变频器100之间的连接变得容易。
具体而言,与U相的第一开关元件31连接的第一连接区域C1和与U相的第二开关元件32连接的第二连接区域C2配置为具有在俯视时重叠的部分。这里,与U相的第一开关元件31连接的第一连接区域C1相当于U相第一高电压区域BU1中的形成于第一层41的部分(参照图3),与U相的第二开关元件32连接的第二连接区域C2相当于U相第二高电压区域BU2中的形成于第二层42的部分(参照图4)。
另外,与V相的第一开关元件31连接的第一连接区域C1和与V相的第二开关元件32连接的第二连接区域C2配置为具有在俯视时重叠的部分。这里,与V相的第一开关元件31连接的第一连接区域C1相当于V相第一高电压区域BV1中的形成于第一层41的部分(参照图3),与V相的第二开关元件32连接的第二连接区域C2相当于V相第二高电压区域BV2中的形成于第二层42的部分(参照图4)。
另外,与W相的第一开关元件31连接的第一连接区域C1和与W相的第二开关元件32连接的第二连接区域C2配置为具有在俯视时重叠的部分。这里,与W相的第一开关元件31连接的第一连接区域C1相当于W相第一高电压区域BW1中的形成于第一层41的部分(参照图3),与W相的第二开关元件32连接的第二连接区域C2相当于W相第二高电压区域BW2中的形成于第二层42的部分(参照图4)。
如图3和图4所示,在本实施方式中,与U相的第二开关元件32连接的第二连接部52a、与U相的第一开关元件31连接的第一连接部51a、与V相的第二开关元件32连接的第二连接部52a、与V相的第一开关元件31连接的第一连接部51a、与W相的第二开关元件32连接的第二连接部52a、以及与W相的第一开关元件31连接的第一连接部51a从第四侧X2起按照记载的顺序配置。
〔其他实施方式〕
接下来,对控制基板的其他实施方式进行说明。
(1)在上述实施方式中,以在高压重叠区域D1中未设置有布线图案71的层仅为与在厚度方向Z的中央部最近的第三层43和第四层44的结构为例进行了说明。但是,本公开并不限定于这种结构,还能够构成为,在高压重叠区域D1中,不仅是第三层43和第四层44未设置有布线图案71,而且在与第三层43和第四层44邻接的层(其中,除第一层41和第二层42之外)上也未设置有布线图案71。例如,在上述实施方式的控制基板1中,能够构成为,在高压重叠区域D1中,在第三层43、第四层44、第五层45以及第六层46上未设置有布线图案71。
(2)在上述实施方式中,以基板主体部10具备6层的多层构造体4的结构为例进行了说明。但是,本公开并不限定于这种结构,能够适当地变更多层构造体4的层数。例如,还能够形成为基板主体部10具备4层的多层构造体4的结构(即,不具备第五层45和第六层46的结构)、或者基板主体部10具备8层以上的偶数层的多层构造体4的结构。在后者的情况下,在第一层41与第三层43之间配置有包括第五层45的两个以上的层,在第二层42与第四层44之间配置有包括第六层46的两个以上的层。
(3)在上述实施方式中,以在第五层45和第六层46上设置有与电源连接的布线图案71和与接地部连接的布线图案71的结构为例进行了说明。但是,本公开并不限定于这种结构,还能够构成为,在第五层45和第六层46的基础上设置有与电源连接的布线图案71和与接地部连接的布线图案71,或是代替第五层45和第六层46而在其他层上设置有与电源连接的布线图案71和与接地部连接的布线图案71。
(4)在上述实施方式中,以与构成一个臂33的第一开关元件31和第二开关元件32连接的第一连接区域C1和第二连接区域C2配置为具有在俯视时重叠的部分的结构为例进行了说明。但是,本公开并不限定于这种结构,例如,还能够构成为,与构成一个臂33的第一开关元件31连接的第一连接区域C1和与构成另一个臂33的第二开关元件32连接的第二连接区域C2配置为具有在俯视时重叠的部分。
(5)在上述实施方式中,以全部变压器8(在上述实施方式中,为六个变压器8)配置于基板主体部10的靠第一侧Z1处的结构为例进行了说明。但是,本公开并不限定于这种结构,还能够构成为,全部变压器8配置于基板主体部10的靠第二侧Z2处。另外,还能够代替全部变压器8配置于基板主体部10的在厚度方向Z的相同侧处的结构,而形成为在基板主体部10的靠第一侧Z1处和靠第二侧Z2处分开配置有变压器8的结构。例如,能够形成为全部第一变压器81配置于基板主体部10的靠第一侧Z1处,全部第二变压器82配置于基板主体部10的靠第二侧Z2处的结构。
(6)在上述实施方式中,以第一高电压电路51和第二高电压电路52分别分开配置于第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2的结构为例进行了说明。即,在上述实施方式中,第一高电压电路51和第二高电压电路52双方相当于“对象高电压电路”。但是,本公开并不限定于这种结构,还能够构成为,第一高电压电路51和第二高电压电路52中的仅一者分开配置于第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2。例如,在上述实施方式中,能够构成为,仅第二高电压电路52分开配置于第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2。在该情况下,第二高电压电路52相当于“对象高电压电路”。另外,还能够构成为,在基板主体部10的靠第一侧Z1处和靠第二侧Z2处分开配置有变压器8的情况(具体而言,第一变压器81配置于基板主体部10的靠第一侧Z1处,第二变压器82配置于基板主体部10的靠第二侧Z2处)下,第一高电压电路51和第二高电压电路52均未分开配置于第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2。
(7)在上述实施方式中,以第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2配置为具有在俯视时重叠的部分,第一层低电压区域A1和第二层低电压区域A2配置为具有在俯视时重叠的部分的结构为例进行了说明。但是,本公开并不限定于这种结构,还能够形成为第一层高电压区域B1和第二层高电压区域B2配置为不具有在俯视时重叠的部分的结构、第一层低电压区域A1和第二层低电压区域A2配置为不具有在俯视时重叠的部分的结构、或者将这些结构组合而成的结构。
(8)此外,上述各实施方式中公开的结构还能够在不产生矛盾的前提下与其他实施方式中公开的结构组合应用(包括作为其他实施方式而说明的实施方式彼此的组合)。关于其他结构也一样,本说明书中公开的实施方式在全部方面只不过是单纯的例示。因此,在不脱离本公开的主旨的范围内,能够适当地进行各种改变。
〔本实施方式的总结〕
以下,对上述说明的控制基板的概要进行说明。
一种控制基板(1),其以具备第一开关元件(31)和第二开关元件(32)的变频器(100)为控制对象,上述控制基板(1)具备板状的基板主体部(10),上述基板主体部(10)形成有用于对上述变频器(100)进行驱动控制的驱动控制电路(5),上述驱动控制电路(5)具备:低电压电路(53);第一高电压电路(51),其是工作电压比上述低电压电路(53)高的高电压电路(50)并与上述第一开关元件(31)连接;第二高电压电路(52),其是上述高电压电路(50)并与上述第二开关元件(32)连接;第一变压器(81),其将上述第一开关元件(31)的驱动电压从上述低电压电路(53)向上述第一高电压电路(51)供给;以及第二变压器(82),其将上述第二开关元件(32)的驱动电压从上述低电压电路(53)向上述第二高电压电路(52)供给,上述基板主体部(10)具备偶数层的多层构造体(4),上述多层构造体(4)包括:第一层(41),其形成于该基板主体部(10)的靠厚度方向(Z)一侧(Z1)的表层部(10a);和第二层(42),其形成于靠上述厚度方向(Z)另一侧(Z2)的表层部(10a),在上述第一层(41)和上述第二层(42)双方形成有配置有上述低电压电路(53)的低电压区域(A)、配置有上述高电压电路(50)的高电压区域(B)、以及将上述低电压区域(A)与上述高电压区域(B)电绝缘的绝缘区域(E),上述第一高电压电路(51)的至少局部配置于作为形成于上述第一层(41)的上述高电压区域(B)的第一层高电压区域(B1),上述第二高电压电路(52)的至少局部配置于作为形成于上述第二层(42)的上述高电压区域(B)的第二层高电压区域(B2)。
根据该结构,能够将第一高电压电路(51)的至少局部和第二高电压电路(52)的至少局部分开配置于在基板主体部(10)中的相互处于相反侧的表层部(10a)形成的第一层高电压区域(B1)和第二层高电压区域(B2),因此容易将构成第一高电压电路(51)的部件或布线和构成第二高电压电路(52)的部件或布线配置为在俯视时接近或配置为在俯视时重叠。其结果是,能够确保部件或布线的配置自由度较高,从而能够实现控制基板(1)在俯视时的小型化。
这里,优选上述第一层高电压区域(B1)和上述第二层高电压区域(B2)配置为具有在沿上述厚度方向(Z)俯视时重叠的部分。
根据该结构,能够容易确保部件或布线的配置自由度较高,从而能够进一步实现控制基板(1)在俯视时的小型化。
优选如上述那样在上述第一层高电压区域(B1)和上述第二层高电压区域(B2)配置为具有在上述俯视时重叠的部分的结构中,上述多层构造体(4)包括作为与在上述厚度方向(Z)的中央部最近的两个层的第三层(43)和第四层(44),作为形成于上述第一层(41)的上述低电压区域(A)的第一层低电压区域(A1)和作为形成于上述第二层(42)的上述低电压区域(A)的第二层低电压区域(A2)配置为具有在上述俯视时重叠的部分,将上述基板主体部(10)中的在上述俯视时与上述第一层高电压区域(B1)和上述第二层高电压区域(B2)双方重叠的区域设为高压重叠区域(D1),将上述基板主体部(10)中的在上述俯视时与上述第一层低电压区域(A1)和上述第二层低电压区域(A2)双方重叠的区域设为低压重叠区域(D2),在上述低压重叠区域(D2)中,在上述第一层(41)、上述第二层(42)、上述第三层(43)以及上述第四层(44)上分别设置有使用了导体箔(70)的布线图案(71),在上述高压重叠区域(D1)中,在上述第一层(41)和上述第二层(42)上设置有上述布线图案(71),在上述第三层(43)和上述第四层(44)上未设置有上述布线图案(71)。
第一层高电压区域(B1)和第二层高电压区域(B2)是配置有工作电压比低电压电路(53)高的高电压电路(50)的高电压区域(B),因此如上述那样在第一层高电压区域(B1)和第二层高电压区域(B2)配置为具有在俯视重叠的部分的情况下,通常难以在第一层高电压区域(B1)与第二层高电压区域(B2)之间确保电绝缘性。
关于这点,在本结构中,在基板主体部(10)中的在俯视时与第一层低电压区域(A1)和第二层低电压区域(A2)双方重叠的低压重叠区域(D2)中,在第一层(41)、第二层(42)、第三层(43)以及第四层(44)上分别设置有布线图案(71),而在基板主体部(10)中的在俯视时与第一层高电压区域(B1)和第二层高电压区域(B2)双方重叠的高压重叠区域(D1)中,在第一层(41)和第二层(42)上设置有布线图案(71),在与在厚度方向(Z)的中央部最近的第三层(43)和第四层(44)上未设置有布线图案(71)。因此,在低压重叠区域(D2)中,使用第一层(41)、第二层(42)、第三层(43)以及第四层(44)的全部层形成电路,由此实现控制基板(1)在俯视时的小型化,并且在高压重叠区域(D1)中设置不具有布线图案(71)的层,由此容易适当地确保第一层高电压区域(B1)与第二层高电压区域(B2)之间的电绝缘性。另外,将第一层高电压区域(B1)与第二层高电压区域(B2)之间的耦合电容抑制为较小,从而容易降低因电容耦合而产生的噪声。因此,能够避免电绝缘性或噪声的问题的同时,将第一层高电压区域(B1)和第二层高电压区域(B2)配置为具有在俯视时重叠的部分。
另外,优选上述第一变压器(81)和上述第二变压器(82)分别跨上述绝缘区域(E)配置并在上述低电压区域(A)与上述高电压区域(B)之间传递电力,全部上述第一变压器(81)和全部上述第二变压器(82)配置于上述基板主体部(10)的在上述厚度方向(Z)的相同侧处。
根据该结构,能够将作为一般比其他部件重的部件的第一变压器(81)和第二变压器(82)全部配置于基板主体部(10)的在厚度方向(Z)的相同侧处。由此,能够在利用基板主体部(10)从下方支承全部第一变压器(81)和全部第二变压器(82)的状态下进行将第一变压器(81)和第二变压器(82)安装于基板主体部(10)的工序。因此,与第一变压器(81)和第二变压器(82)分开配置于基板主体部(10)的在厚度方向(Z)的两侧处的情况相比,能够使第一变压器(81)和第二变压器(82)向基板主体部(10)的安装工序变得简单。
如上述那样,优选在全部上述第一变压器(81)和全部上述第二变压器(82)配置于上述基板主体部(10)的在上述厚度方向(Z)的相同侧处的结构中,作为上述第一高电压电路(51)和上述第二高电压电路(52)中的至少一者的对象高电压电路分开配置于上述第一层高电压区域(B1)和上述第二层高电压区域(B2),将上述基板主体部(10)中的在沿上述厚度方向(Z)俯视时与上述第一层高电压区域(B1)和上述第二层高电压区域(B2)中仅任一者重叠的区域作为对象区域(D3),用于将上述对象高电压电路中的配置于上述第一层高电压区域(B1)的部分和配置于上述第二层高电压区域(B2)的部分连接并使用了导体箔(70)的布线图案(71)在上述对象区域(D3)中设置于上述多层构造体(4)中的上述第一层(41)与上述第二层(42)之间的层。
如上述那样在全部第一变压器(81)和全部第二变压器(82)配置于基板主体部(10)的在厚度方向(Z)的相同侧处的情况下,需要将作为第一高电压电路(51)和第二高电压电路(52)中至少一者的对象高电压电路分开配置于第一层高电压区域(B1)和第二层高电压区域(B2)。根据本结构,能够利用在对象区域(D3)中设置于第一层(41)与第二层(42)之间的层的布线图案(71)将对象高电压电路中的配置于第一层高电压区域(B1)的部分与配置于第二层高电压区域(B2)的部分适当地连接。
本公开的控制基板只要能够发挥上述各效果中的至少一个效果即可。
附图标记说明:
1…控制基板;4…多层构造体;5…驱动控制电路;10…基板主体部;10a…表层部;31…第一开关元件;32…第二开关元件;41…第一层;42…第二层;3…第三层;44…第四层;50…高电压电路;51…第一高电压电路;52…第二高电压电路;53…低电压电路;70…导体箔;71…布线图案;81…第一变压器;82…第二变压器;100…变频器;A…低电压区域;A1…第一层低电压区域;A2…第二层低电压区域;B…高电压区域;B1…第一层高电压区域;B2…第二层高电压区域;D1…高压重叠区域;D2…低压重叠区域;D3…对象区域;E…绝缘区域;Z…厚度方向;Z1…第一侧(厚度方向的一侧);Z2…第二侧(厚度方向的另一侧)。

Claims (5)

1.一种控制基板,其以具备第一开关元件和第二开关元件的变频器为控制对象,其中,
所述控制基板具备板状的基板主体部,所述基板主体部形成有用于对所述变频器进行驱动控制的驱动控制电路,
所述驱动控制电路具备:低电压电路;第一高电压电路,其是工作电压比所述低电压电路高的高电压电路并与所述第一开关元件连接;第二高电压电路,其是所述高电压电路并与所述第二开关元件连接;第一变压器,其将所述第一开关元件的驱动电压从所述低电压电路向所述第一高电压电路供给;以及第二变压器,其将所述第二开关元件的驱动电压从所述低电压电路向所述第二高电压电路供给,
所述基板主体部具备偶数层的多层构造体,所述多层构造体包括:第一层,其形成于该基板主体部的靠厚度方向的一侧的表层部;和第二层,其形成于该基板主体部的靠所述厚度方向的另一侧的表层部,
在所述第一层和所述第二层双方形成有配置有所述低电压电路的低电压区域、配置有所述高电压电路的高电压区域、以及将所述低电压区域与所述高电压区域电绝缘的绝缘区域,
所述第一高电压电路的至少局部配置于作为形成于所述第一层的所述高电压区域的第一层高电压区域,
所述第二高电压电路的至少局部配置于作为形成于所述第二层的所述高电压区域的第二层高电压区域。
2.根据权利要求1所述的控制基板,其中,
所述第一层高电压区域和所述第二层高电压区域配置为具有在沿所述厚度方向俯视时重叠的部分。
3.根据权利要求2所述的控制基板,其中,
所述多层构造体包括作为与在所述厚度方向的中央部最近的两个层的第三层和第四层,
作为形成于所述第一层的所述低电压区域的第一层低电压区域和作为形成于所述第二层的所述低电压区域的第二层低电压区域配置为具有在所述俯视时重叠的部分,
将所述基板主体部中的在所述俯视时与所述第一层高电压区域和所述第二层高电压区域双方重叠的区域设为高压重叠区域,将所述基板主体部中的在所述俯视时与所述第一层低电压区域和所述第二层低电压区域双方重叠的区域设为低压重叠区域,
在所述低压重叠区域中,在所述第一层、所述第二层、所述第三层以及所述第四层上分别设置有使用了导体箔的布线图案,
在所述高压重叠区域中,在所述第一层和所述第二层上设置有所述布线图案,在所述第三层和所述第四层上未设置有所述布线图案。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的控制基板,其中,
所述第一变压器和所述第二变压器分别跨所述绝缘区域配置并在所述低电压区域与所述高电压区域之间传递电力,
全部所述第一变压器和全部所述第二变压器配置于所述基板主体部的在所述厚度方向的相同侧处。
5.根据权利要求4所述的控制基板,其中,
作为所述第一高电压电路和所述第二高电压电路中至少一者的对象高电压电路分开配置于所述第一层高电压区域和所述第二层高电压区域,
将所述基板主体部中的在沿所述厚度方向俯视时与所述第一层高电压区域和所述第二层高电压区域中仅任一者重叠的区域作为对象区域,
用于将所述对象高电压电路中的配置于所述第一层高电压区域的部分与配置于所述第二层高电压区域的部分连接并使用了导体箔的布线图案在所述对象区域中设置于所述多层构造体中的所述第一层与所述第二层之间的层。
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