DE112017002185T5 - Leistungsschaltungseinrichtung - Google Patents

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DE112017002185T5
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Shota Sato
Koji Nakajima
Takashi Kumagai
Yuji Shirakata
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Es wird eine hochgradig zuverlässige Leistungsschaltungseinrichtung angegeben. Die Leistungsschaltungseinrichtung weist ein gedrucktes Substrat (1), eine Leistungsschaltung und ein Gehäuse (10) auf. Die Leistungsschaltung ist auf dem gedruckten Substrat (1) ausgebildet. Das Gehäuse (10) ist mit dem gedruckten Substrat (1) verbunden. Die Leistungsschaltung weist Sekundärseiten-Schaltelemente (3a, 3b, 3c, 3d), mindestens eine Glättungs-Drosselspule (5a) sowie Glättungskondensatoren (6) auf. Teile eines Glättungs-Drosselspulenkerns (5aE, 5aI), die als ein Kern der Glättungs-Drosselspule (5a) dienen, sind in Öffnungsbereiche (22) eingeführt, die im gedruckten Substrat (1) ausgebildet sind. Eine Wicklung der Glättungs-Drosselspule (5a) ist auf dem gedruckten Substrat (1) ausgebildet. Die Glättungs-Drosselspule (5a) befindet sich zwischen einem Bereich C, in welchem die Glättungskondensatoren (6) angeordnet sind, und Bereichen A und B, die als ein zweiter Bereich dienen, in welchem die Primärseiten-Schaltelemente (2a, 2b, 2c, 2d) und die Sekundärseiten-Schaltelemente (3a, 3b, 3c, 3d) angeordnet sind, die als Elektroelemente dienen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsschaltungseinrichtung. Sie betrifft insbesondere eine Leistungsschaltungseinrichtung, die von einer Leistungsschaltung erzeugte Wärme nach außen abführt.
  • Stand der Technik
  • In jüngster Zeit ist es bei Leistungsschaltungseinrichtungen, die für fahrzeugmontierte oder ein Fahrzeug betreffende Industrieanlagen mit großer Kapazität verwendet werden, notwendig, dass sie mehr Funktionen, eine größere Ausgangsleistung und eine dünnere Größe aufweisen. Demzufolge ist es notwendig, dass Elektronikkomponenten, die in einer Leistungsschaltungseinrichtung montiert sind, einen höheren Wärmewiderstand und eine höhere Wärmeabfuhr haben.
  • Eine beispielhafte Konfiguration einer solchen Elektronikkomponente mit einem höheren Wärmewiderstand und einer höheren Wärmeabfuhr ist beispielsweise in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2011-139602 offenbart (nachfolgend als PTD 1) bezeichnet. Bei der in PTD 1 offenbarten energieversorgungseinrichtung sind Schaltelemente, die die Energieversorgungseinrichtung betreffen und viel Wärme erzeugen, direkt an einem Gehäuse befestigt. Die Wärmeabfuhr-Eigenschaft wird dadurch verbessert, dass die Schaltelemente direkt am Gehäuse fixiert werden, wie oben beschrieben. Bei der Leistungsschaltungseinrichtung gilt Folgendes: Da ein großer Strom zur Wicklung einer Drosselspule fließt, die eine Glättungsschaltung bildet, wird die Wicklung dicker gemacht, um die Wärmeerzeugung in der Wicklung zu verringern. In der Leistungsschaltungseinrichtung ist eine Komponente, in welcher ein Kern und die Wicklung der Drosselspule integriert sind, mit einem Schaltungssubstrat verbunden.
  • Literaturverzeichnis
  • Patentdokument
  • PTD 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift
    JP 2011-139602 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In der in PTD 1 offenbarten Energieversorgungseinrichtung sind die Schaltelemente direkt an dem Gehäuse fixiert, wie oben beschrieben. Die Drosselspule ist als eine separate Komponente mit einem gedruckten Substrat verbunden. Demzufolge nimmt die Anzahl von Schritten zu, was zu einem Anstieg der Herstellungskosten der Einrichtung führt. Um dem Problem der steigenden Herstellungskosten zu begegnen, ist es denkbar, dass Elektronikkomponenten wie z. B. Schaltelemente auf eniem Schaltungssubstrat montiert werden, so dass der Montageprozess vereinfacht wird.
  • Hierbei schließt eine leistungsschaltungseinrichtung einen Glättungskondensator ein, und zwar als eine der Elektronikkomponenten, die eine Glättungsschaltung bilden. Für den Fall, dass Komponenten wie z. B. ein Schaltelement und ein Transformator Wärme erzeugen und deren Temperatur sich erhöht, nimmt der Glättungskondensator, der eine niedrige Wärmewiderstands-Temperatur hat, Wärme durch ein Verdrahtungsmuster eines Schaltungssubstrats und die Luft in einem Gehäuse der Leistungsschaltungseinrichtung entgegen. Im Ergebnis kann der Glättungskondensator durch die Wärme zerstört werden, und es ist schwierig, die Zuverlässigkeit der Leistungsschaltungseinrichtung zu gewährleisten.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben genannte Problem zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungsschaltungseinrichtung mit hoher Zuverlässigkeit anzugeben.
  • Lösung des Problems
  • Eine Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Schaltungssubstrat, eine Leistungsschaltung und ein Gehäuse auf. Die Leistungsschaltung ist auf dem Schaltungssubstrat ausgebildet. Das Gehäuse ist mit dem Schaltungssubstrat verbunden. Die Leistungsschaltung schließt ein Elektroelement, mindestens eine Spule und einen Kondensator ein. Die Spule glättet den Strom, der durch die Leistungsschaltung fließt. Der Kondensator glättet den Strom, der aus der Spule ausgegeben wird. Ein Teil des Kerns der Spule ist in einen Öffnungsbereich eingeführt, der im Schaltungssubstrat ausgebildet ist. Eine Wicklung der Spule ist auf dem Schaltungssubstrat ausgebildet. Die Spule befindet sich zwischen einem ersten Bereich, in welchem der Kondensator angeordnet ist, und einem zweiten Bereich, in welchem das Elektroelement angeordnet ist.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Bei der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann einem Temperaturanstieg des Kondensators der Leistungsschaltung begegnet werden. Demzufolge kann eine hochgradig zuverlässige Leistungsschaltungseinrichtung erzielt werden, die für eine lange Zeit verwendet werden kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaltungsdiagramm einer Leistungsschaltungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist eine schematische Draufsicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist eine schematische perspektivische Explosionsansicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang des Liniensegments V-V in 2.
    • 6 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang des Liniensegments VI-VI in 2.
    • 7 ist eine teilweise schematische Querschnittsansicht eines gedruckten Substrats der in 2 dargestellten Leistungsschaltungseinrichtung.
    • 8 ist eine teilweise Draufsicht des gedruckten Substrats der in 2 dargestellten Leistungsschaltungseinrichtung.
    • 9 ist eine schematische Draufsicht eines Verdrahtungsmusters der zweiten Schicht des gedruckten Substrat der in 2 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung.
    • 10 ist eine schematische Draufsicht eines Verdrahtungsmusters der dritten Schicht des gedruckten Substrat der in 2 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung.
    • 11 ist eine schematische Draufsicht eines Verdrahtungsmusters der vierten Schicht des gedruckten Substrat der in 2 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung.
    • 12 ist eine schematische schematische Querschnittsansicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 13 ist eine schematische schematische Querschnittsansicht, die eine Variation der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 14 ist eine schematische schematische Querschnittsansicht einer Leistungsschaltungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 15 ist eine schematische schematische Querschnittsansicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 16 ist eine schematische schematische Querschnittsansicht einer weiteren Variation der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 17 ist eine teilweise schematische Draufsicht eines gedruckten Substrats einer Leistungsschaltungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 18 ist eine teilweise schematische Draufsicht eines gedruckten Substrats einer Leistungsschaltungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 19 ist eine schematische schematische Querschnittsansicht einer Leistungsschaltungseinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 20 ist eine schematische schematische Querschnittsansicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 21 ist eine schematische Draufsicht einer Leistungsschaltungseinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 22 ist eine schematische Draufsicht einer Variation der in 21 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden Komponenten der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei identische oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und wobei deren Beschreibung nicht wiederholt wird.
  • Erste Ausführungsform
  • Schaltungskonfiguration der Leistungsschaltungseinrichtung
  • 1 ist ein Schaltungsdiagramm einer Leistungsschaltungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Schaltungskonfiguration der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt, ist die Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein DC/DC-Umsetzer.
  • In 1 weist eine Schaltung des DC/DC-Umsetzers, die die Leistungsschaltungseinrichtung bildet, hauptsächlich eine Wechselrichterschaltung und eine Gleichrichterschaltung auf. Die Wechselrichterschaltung weist Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d und Transformatoren 4a, 4b auf. Die Gleichrichterschaltung weist Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d auf. Der DC/DC-Umsetzer, der die Leistungsschaltungseinrichtung bildet, weist außerdem Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b, einen Glättungskondensator 6, einen Eingangskondensator 16, eine Filterspule 15 und eine Resonanzspule 14 auf. Ein Eingangsanschluss 7, in welchen ein Hochspannungs-Gleichstrom (DC) eingegeben wird, und ein Ausgangsanschluss 8, der eine flache DC-Spannung zieht, sind jeweils mit dem DC/DC-Umsetzer verbunden. Für den Ausgangsanschluss 8 kann ein Schraubenanschluss zum Montieren eines gedruckten Substrats oder ein Anschlussblock verwendet werden.
  • Die Resonanzspule 14 und der Eingangskondensator 16 sind zwischen dem Eingangsanschluss 7 und der Wechselrichterschaltung angeordnet. In der Wechselrichterschaltung ist die Filterspule 15 zwischen den Primärseiten-Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d und den Transformatoren 4a, 4b angeordnet. Die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b und der Glättungskondensator 6 sind zwischen den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d und dem Ausgangsanschluss 8 angeordnet.
  • Die Transformatoren 4a, 4b werden gebildet, indem die Primärseiten-Spulenleiter (Wicklungen auf der Hochspannungsseite), die mit den Primärseiten-Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d verbunden sind, magnetisch mit den Sekundärseiten-Spulenleitern (Wicklungen auf der Niederspannungsseite) mittels Kernen gekoppelt werden.
  • Die Leistungsschaltungseinrichtung in der vorliegenden Ausführungsform wandelt beispielsweise eine DC-Spannung von ungefähr 100 V bis ungefähr 600 V, die am Eingangsanschluss 7 zugeführt wird, in eine DC-Spannung von ungefähr 12 V bis ungefähr 16 V um, und sie gibt die DC-Spannung aus dem Ausgangsanschluss 8 aus. Genauer gesagt: Eine DC-Hochspannung, die in den Eingangsanschluss 7 eingegeben wird, wird von der Wechselrichterschaltung in eine erste Wechselspannung (AC) umgewandelt. Die erste Wechselspannung wird von den Transformatoren 4a, 4b in eine zweite Wechselspannung umgewandelt, die niedriger ist als die erste Wechselspannung. Die zweite Wechselspannung wird von der Gleichrichterschaltung gleichgerichtet, die die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d einschließt. Die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b glätten die aus der Gleichrichterschaltung ausgegebene Spannung und geben eine niedrige DC-Spannung am Ausgangsanschluss aus. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform zwei Transformatoren 4a, 4b und zwei Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b montiert sind, kann deren Anzahl auch mehr als zwei betragen. Beispielsweise kann die Leistungsschaltungseinrichtung drei oder mehr Transformatoren einschließen. Die Leistungsschaltungseinrichtung kann drei oder mehr Glättungs-Drosselspulen einschließen.
  • Konfiguration der Leistungsschaltungseinrichtung
  • 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine schematische Draufsicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine schematische perspektivische Explosionsansicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang des Liniensegments V-V in 2. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang des Liniensegments VI-VI in 2. Es wird eine Konfiguration der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2 bis 6 beschrieben. In 2 bis 6 sind die Hauptkomponenten dargestellt, und die Verdrahtungen und einige Komponenten sind nicht dargestellt.
  • 2 zeigt das Erscheinungsbild eines Teils des oder die Gesamtheit des DC/DC-Umsetzers 101 als ein Beispiel für die Leistungsschaltungseinrichtung in der vorliegenden Ausführungsform. Das heißt, in dem Fall, in welchem 2 einen Teil des DC/DC-Umsetzers 101 zeigt, zeigt 2 nur einen Teil, der aus dem gesamten DC/DC-Umsetzer ausgeschnitten ist. Im DC/DC-Umsetzer 101 sind Elektrokomponenten wie z. B. Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d, ein Transformator 4 (Transformatoren 4a, 4b), Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d, eine Glättungs-Drosselspule 5 (Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b) und Glättungskondensatoren 6 mit einem gedruckten Substrat 1 verbunden, das als ein Schaltungssubstrat dient. Das gedruckte Substrat 1 ist in einem Gehäuse 10 aufgenommen. Obwohl die vorliegende Ausführungsform ein Beispiel zeigt, bei welchem die Resonanzspule 14, die Filterspule 15 und der Eingangskondensator 16, die in einer elektrischen Schaltung aus 1 gezeigt sind, nicht an dem gedruckten Substrat 1 oder dem Gehäuse 10 montiert sind, können diese Elektrokomponenten auch am gedruckten Substrat 1 montiert sein. Wie in 2 gezeigt, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Bereich, in welchem der Eingangsanschluss 7 und die Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d montiert sind, als ein Bereich A bezeichnet, ein Bereich, in welchem die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d montiert sind, ist als ein Bereich B bezeichnet, und ein Bereich, in welchem die Glättungskondensatoren 6 montiert sind, ist als ein Bereich C bezeichnet.
  • Wie in 2 gezeigt, sind die Elektrokomponenten, die am gedruckten Substrat 1 montiert werden sollen, hauptsächlich in der Reihenfolge gemäß der Reihenfolge in dem in 1 gezeigten elektrischen Schaltungsdiagramm angeordnet. Genauer gesagt: Der Eingangsanschluss 7 ist in der Nähe von einer Seite des gedruckten Substrats 1 angeordnet. Der Ausgangsanschluss 8 ist in der Nähe von einer Seite gegenüberliegend der einen Seite angrenzend an den Eingangsanschluss 7 angeordnet. Die Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d sind linear auf einer Linie entlang der X-Achsenrichtung in der Nähe des Eingangsanschlusses 7 angeordnet. Die Transformatoren 4a, 4b sind in einer Richtung angeordnet, in welcher die Längsrichtung der Transformator-Kerne im Wesentlichen parallel zu der Linie sind, die von den Primärseiten-Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d gebildet werden, d. h. so angeordnet, dass sie parallel zur X-Achsenrichtung sind. Die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d sind ebenfalls linear auf einer Linie entlang der X-Achsenrichtung angeordnet. Die Glättungskondensatoren 6 sind an Positionen montiert, die an den Ausgangsanschluss 8 angrenzen.
  • Die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b sind zwischen den Glättungskondensatoren 6 und der Linie angeordnet, die von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d gebildet wird, die am gedruckten Substrat 1 montiert sind, und zwar in der Richtung, in welcher die Längsrichtung der Glättungs-Drosselspulenkerne im Wesentlichen parallel zu der Linie ist, die von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d gebildet wird, d. h. sie sind so angeordnet, dass sie parallel zur X-Achsenrichtung sind. Genauer gesagt: Der Bereich C, in welchem die Glättungskondensatoren 6 montiert sind, und der Bereich B auf dem gedruckten Substrat 1, in welchem die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c und 3d montiert sind, wie in 2 gezeigt, sind durch die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b getrennt. Unter einem anderen Blickwinkel betrachtet: Die Leistungsschaltungseinrichtung weist das gedruckte Substrat 1 auf, das als ein Schaltungssubstrat dient, sowie eine Leistungsschaltung und das Gehäuse 10.
  • Die Leistungsschaltung ist auf dem gedruckten Substrat 1 ausgebildet. Das Gehäuse 10 ist mit dem gedruckten Substrat 1 verbunden. Die Leistungsschaltung weist die Elektroelemente auf (Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d, Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d), sowie mindestens eine Spule (Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b) und Kondensatoren (Glättungskondensatoren 6). Teile von jedem Glättungs-Drosselspulenkern 5aE, 5aI, 5bE, 5bI, die als ein Kern der Glättungs-Drosselspule 5a, 5b dienen, die als die Spule dient, sind in Öffnungsbereiche 22 eingeführt, die im gedruckten Substrat 1 ausgebildet sind. Die Wicklungen der Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b sind auf dem gedruckten Substrat 1 ausgebildet. Die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b befinden sich zwischen dem Bereich C, der als ein Bereich dient, in welchem die Glättungskondensatoren 6 angeordnet sind, und den Bereichen A und B, die als ein zweiter Bereich dienen, in welchem die Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d und die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d angeordnet sind, die als die Elektroelemente dienen.
  • Außerdem glätten - von einem anderen Blickwinkel aus betrachtet - die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b den Strom, der durch die Leistungsschaltung fließt. Die Glättungskondensatoren 6 glätten die Ströme, die aus den Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b ausgegeben werden. Im Schaltungssubstrat sind die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b zwischen den Glättungskondensatoren 6 und den Elektroelementen (Primärseiten-Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d, Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d) angeordnet. Im gedruckten Substrat 1 ist mindestens ein Öffnungsbereich 22 in einem Bereich zwischen den Glättungskondensatoren 6 und den Elektroelementen ausgebildet. Die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b weisen Kerne (Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5aI, 5bE, 5bI) und Wicklungen auf, die die Peripherie der Kerne umgeben. Teile von jedem Kern (Teile des Glättungs-Drosselspulenkerns 5aE, 5bE) sind in die Öffnungsbereiche 22 des gedruckten Substrats 1 eingeführt.
  • Obwohl auch nur ein einziger Kern die Glättungs-Drosselspule 5 in der oben beschriebenen Leistungsschaltungseinrichtung bilden kann, werden die zwei unten beschriebenen Vorteile erzielt, wenn die Glättungs-Drosselspule 5 in zwei Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b geteilt wird. Der erste Vorteil ist der: Da die Ströme parallel fließen können, können die Verluste in den Wicklungen verringert werden, die hervorgerufen werden, wenn die Ströme fließen. Da die Temperatur des gedruckten Substrats 1 dadurch verringert werden kann, kann ein Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 abgemildert werden. Der zweite Vorteil ist, dass der Glättungs-Drosselspulenkern 5aE, 5aI, 5bE, 5bI eine verringerte Höhe haben kann und in einer flachen Form ausgebildet werden kann. Dadurch können die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b, die so angeordnet sind, dass sie ausgerichtet sind, den Bereich B und den Bereich C trennen.
  • Wenn die obige Konfiguration unter einem anderen Blickwinkel beschrieben wird, gilt Folgendes: Die Öffnungsbereiche 22, die im gedruckten Substrat 1 ausgebildet sind, schließen erste Öffnungen (einige der Mehrzahl von Öffnungsbereichen 22) und zweite Öffnungen (die übrigen der Mehrzahl von Öffnungsbereichen 22) ein. Die Glättungs-Drosselspule 5 weist die Glättungs-Drosselspule 5a, die als eine erste Spule dient, und die Glättungs-Drosselspule 5b auf, die als eine zweite Spule dient. Die Kerne weisen die Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5aI, die als erste Spulenkerne dienen, und die Glättungs-Drosselspulenkerne 5bE, 5bI auf, die als zweite Spulenkerne dienen, und zwar entsprechend der ersten Spule und der zweiten Spule. Teile des Glättungs-Drosselspulenkerns 5aE sind in einige der Mehrzahl von Öffnungsbereichen 22 eingeführt, die als die ersten Öffnungen im gedruckten Substrat 1 dienen. Teile des Glättungs-Drosselspulenkerns 5bE, der als ein zweiter Spulenkern dient, sind in die übrigen der Mehrzahl von Öffnungsbereichen 22 eingeführt, die als die zweiten Öffnungen im gedruckten Substrat 1 dienen. Der Glättungs-Drosselspulenkern 5aE und der Glättungs-Drosselspulenkern 5bE sind in einer Linie ausgerichtet, wenn das gedruckte Substrat 1 von einer Hauptfläche aus betrachtet wird. Die Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5aI und die Glättungs-Drosselspulenkerne 5bE, 5bI sind so angeordnet, dass sie zwischen dem Bereich C und den Bereichen A und B hindurchgehen.
  • Außerdem gilt unter einem anderen Blickwinkel bei der oben beschriebenen Leistungsschaltungseinrichtung Folgendes: Die Glättungs-Drosselspule 5 weist die erste Spule (Glättungs-Drosselspule 5a) und die zweite Spule (Glättungs-Drosselspule 5b) auf. Die Öffnungsbereiche 22, die im gedruckten Substrat 1 ausgebildet sind, weisen die ersten Öffnungen (Öffnungsbereiche 22, die sich in einem Bereich befinden, der mit der Glättungs-Drosselspule 5a überlappt) und die zweiten Öffnungen auf (Öffnungsbereiche 22, die sich in einem Bereich befinden, der mit der Glättungs-Drosselspule 5b überlappt). Teile des Kerns der ersten Spule (Glättungs-Drosselspule 5a) (d. h. Teile des Glättungs-Drosselspulenkerns 5aE) sind in die ersten Öffnungen (Öffnungsbereiche 22) im gedruckten Substrat 1 eingeführt. Teile des Kerns der zweiten Spule (Glättungs-Drosselspule 5b) (d. h. Teile des Glättungs-Drosselspulenkerns 5bE) sind in die zweiten Öffnungen (Öffnungsbereiche 22) im gedruckten Substrat 1 eingeführt.
  • Die Bereiche, die mit den gepunkteten Linien in 2 und 3 angezeigt sind, stellen jeweils den Bereich A, den Bereich B bzw. den Bereich C dar. Im Bereich A sind die Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d und der Eingangsanschluss 7 angeordnet. Im Bereich B sind die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d angeordnet. Im Bereich C sind die Glättungskondensatoren 6 und der Ausgangsanschluss 8 montiert.
  • Der Transformator 4 ist zwischen dem Bereich A und dem Bereich B angeordnet. Genauer gesagt: Die Öffnungsbereiche 21 sind in einem Bereich zwischen dem Bereich A und dem Bereich B im gedruckten Substrat 1 angeordnet, und die Transformator-Kerne 4aE, 4bE sind in die Öffnungsbereiche 21 gepasst. Die Transformator-Kerne 4aE, 4bE sind in der Richtung ausgerichtet, in welcher die Längsrichtung der Transformator-Kerne 4aE, 4bE parallel zu der Linie ist, die von einer Mehrzahl von Primärseiten-Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d gebildet wird. Der Bereich A und der Bereich B sind wiederum durch den Transformator 4 getrennt.
  • Außerdem ist die Glättungs-Drosselspule 5 zwischen dem Bereich B und dem Bereich C angeordnet. Genauer gesagt: Die Öffnungsbereiche 22 sind in einem Bereich zwischen dem Bereich B und dem Bereich C im gedruckten Substrat 1 angeordnet, und die Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE sind in die Öffnungsbereiche 22 eingepasst. Die Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE sind in der Richtung angeordnet, in welcher die Längsrichtung der Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE parallel zu der Linie ist, die von einer Mehrzahl von Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d gebildet wird. Der Bereich B und der Bereich C wiederum sind durch die Glättungs-Drosselspule 5 getrennt. Bei Betrachtung von Bereich C aus ist außerdem der Bereich C von dem Bereich A durch die Glättungs-Drosselspule 5, den Bereich B und den Transformator 4 getrennt.
  • Bei der in 2 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung kann ein Zusammenbau-Prozess vereinfacht werden, da alle Elektroelementen auf dem gedruckten Substrat 1 montiert werden können. Genauer gesagt: Die Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d, die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d und die Glättungskondensatoren 6 können beispielsweise gemeinsam am gedruckten Substrat 1 mittels eines Reflow-Lötverfahrens fixiert werden. Indem auf dem gedruckten Substrat 1 vorab Wicklungen unter Verwendung eines Verdrahtungsmusters ausgebildet werden, fungieren außerdem die Transformatoren 4a, 4b und die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b bloß als Befestigungskerne auf dem gedruckten Substrat 1. Demzufolge wird die in 2 gezeigte Leistungsschaltungseinrichtung auf extrem einfache Weise zusammengebaut.
  • Bei einer herkömmlichen Leistungsschaltungseinrichtung wird eine separate Komponente, die ausgebildet wird, indem ein Kern und eine Wicklung zusammengebaut werden, als jedes von einem Transformator und einer Glättungs-Drosselspule montiert. In der vorliegenden Ausführungsform gilt jedoch Folgendes: Da die Wicklungen unter Verwendung des Verdrahtungsmusters des gedruckten Substrats 1 ausgebildet werden, können die Transformatoren und die Glättungs-Drosselspulen ausgebildet werden, indem bloß die Kerne auf dem gedruckten Substrat 1 platziert werden. Da ferner die auf einer Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 unter Verwendung des Verdrahtungsmusters ausgebildeten Wicklungen gleichzeitig mit der Ausbildung eines weiteren Verdrahtungsmusters ausgebildet werden, können die Herstellungskosten für die Wicklungen im Ergebnis verringert werden, und zwar verglichen mit einem herkömmlichen Fall, in welchem der Transformator und dergleichen als separate Komponenten montiert werden. Dadurch kann der DC/DC-Umsetzer 101 mit geringeren Kosten als diejenigen der herkömmlichen Leistungsschaltungseinrichtung hergestellt werden.
  • Das Gehäuse 10 ist ein Bauteil in der Form einer rechteckigen flachen Platte, die aus einem Metallmaterial hergestellt ist, das eine gute Wärmeleitung aufweist. Genauer gesagt: Das Gehäuse 10 ist beispielsweise vorzugsweise aus Aluminium gebildet. Das Gehäuse 10 kann aus einem anderen Material wie z. B. Kupfer, einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung zusammengesetzt sein. Das Gehäuse 10 kann in einer Kastenform ausgebildet sein, so dass das gedruckte Substrat 1 bedeckt ist, wie später beschrieben. Ein Isolierelement 9 ist oberhalb des Gehäuses 10 angeordnet. Das Isolierelement 9 verbindet das Gehäuse 10 mit dem gedruckten Substrat 1. Das heißt, das Gehäuse 10 ist thermisch mit dem gedruckten Substrat 1 durch das Isolierelement 9 verbunden. Das Gehäuse 10 ist auf Erdpotential auf der Sekundärseite der in 1 gezeigten Schaltung gebracht. Das Gehäuse 10 ist elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster verbunden, das das Erdpotential des gedruckten Substrats 1 durch die Befestigungselemente 12 aufweist (siehe 8). In der vorliegenden Ausführungsform braucht das Gehäuse 10 keine vollständig flache Platte zu sein, und es können auch Unebenheiten ausgebildet sein, so dass der elektrische Isolierabstand vom gedruckten Substrat 1 eingehalten wird.
  • Das Isolierelement 9 ist vorzugsweise aus einem Material mit elektrischen Isoliereigenschaften und einer guten Wärmeleitung gebildet. Beispielsweise kann ein Bauteil, das durch Dispergieren von Partikeln eines Isolators mit Wärmeleitungseigenschaften in einem Harz ausgebildet wird, als das Isolierelement 9 verwendet werden. Genauer gesagt: Ein Flächenkörper, der ausgebildet wird, indem Partikel von Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder dergleichen zum Verbessern der Wärmeleitfähigkeit in ein Silikonharz gemischt werden, kann als das Isolierelement 9 verwendet werden. Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid hat eine gute Wärmeleitung und hat elektrische Isoliereigenschaften. Es sei Folgendes angemerkt: Anstelle des oben beschriebenen Flächenkörpers kann auch ein Schmiermittel oder ein Adhäsionsmittel als das Isolierelement 9 verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 4 und 5 gilt Folgendes: Die Transformatoren 4a, 4b, die im DC/DC-Umsetzer 101 montiert sind, weisen die Transformator-Kerne 4aE, 4aI, 4bE, 4bI und die (nicht dargestellten) Wicklungen auf, die aus dem Verdrahtungsmuster gebildet sind, das auf dem gedruckten Substrat 1 ausgebildet ist.
  • Der Transformator-Kern 4aE, 4aI, 4bE, 4bI kann beispielsweise einen Ferritkern aus einem Mn-Zn-Ferrit, einem Ni-Zn-Ferrit oder dergleichen, einen amorphen Kern oder einen Eisenstaubkern enthalten. Wie in 4 gezeigt, sind I-förmige Transformator-Kerne 4aI, 4bI auf einer Rückflächenseite des gedruckten Substrats 1 angeordnet. Die I-förmigen Transformator-Kerne 4aI, 4bI sind innerhalb von Öffnungsbereichen 24 angeordnet, die im Isolierelement 9 ausgebildet sind. Wie in 5 gezeigt, sind die unteren Flächen der I-förmigen Transformator-Kerne 4aI, 4bI in Kontakt mit einer Vorderfläche des Gehäuses 10. Außerdem sind die E-förmigen Transformator-Kerne 4aE, 4bE in Öffnungsbereiche 21 eingepasst, die im gedruckten Substrat 1 bereitgestellt sind, und zwar von einer Vorderflächenseite des gedruckten Substrats 1 aus, und sie sind so angeordnet, dass sie in Kontakt mit den Vorderflächen der I-förmigen Transformator-Kerne 4aI, 4bI kommen. Bei dieser Gelegenheit ist es bevorzugt, dass die E-förmigen Transformator-Kerne 4aE, 4bE in Richtung des Gehäuses 10 gedrückt werden, und zwar mittels Federn oder dergleichen, so dass der Kontakt-Wärmewiderstand zwischen den E-förmigen Transformator-Kernen 4aE, 4bE und den I-förmigen Transformator-Kernen 4aI, 4bI verringert wird. Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl die E-förmigen Transformator-Kerne 4aE, 4bE von der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 in der vorliegenden Ausführungsform eingepasst sind, können die E-förmigen Transformator-Kerne 4aE, 4bE auch von der Rückseite des gedruckten Substrats 1 eingepasst sein.
  • Die Transformator-Kerne 4aE, 4aI, 4bE, 4bI erzeugten Wärme durch eine periodische Veränderung des magnetischen Flusses. Genauer gesagt: Da eine Veränderung des magnetischen Flusses bei einer Frequenz im kHz-Bereich auftreten kann, wenn der DC/DC-Umsetzer 101 betrieben wird, erzeugen die Transformator-Kerne 4aE, 4aI, 4bE und 4bI eine extrem große Wärmemenge. In der vorliegenden Ausführungsform gilt Folgendes: Da der Transformator, der die Wechselrichterschaltung bildet, aus zwei Transformatoren 4a und 4b gebildet ist, kann die Höhe von der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 zur Oberseite eines jeden Transformators verringert werden, und die Größe der Transformatoren in der Ebenenrichtung kann verglichen mit dem Fall vergrößert werden, in welchem der Transformator aus nur einem Transformator gebildet ist. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen den I-förmigen Transformator-Kernen 4aI, 4bI und dem Gehäuse 10 vergrößert. Im Ergebnis kann die von den Transformator-Kernen 4aE, 4aI, 4bE, 4bI erzeugte Wärme wirksam zum Gehäuse 10 abgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 4 und 6 gilt ferner Folgendes: Die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b, die im DC/DC-Umsetzer 101 montiert sind, weisen die Glättungs-Drosselspulen 5aE, 5aI, 5bE, 5bI und die (nicht dargestellten) Wicklungen auf, die aus dem Verdrahtungsmuster hergestellt sind, das auf dem gedruckten Substrat 1 ausgebildet ist. Der Glättungs-Drosselspulenkern 5aE, 5aI, 5bE, 5bI weist beispielsweise einen Ferritkern aus einem Mn-Zn-Ferrit, einem Ni-Zn-Ferrit oder dergleichen, einen amorphen Kern oder einen Eisenstaubkern auf. Die I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aI, 5bI sind auf der Rückflächenseite des gedruckten Substrats 1 angeordnet. Die I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aI, 5bI sind innerhalb von Öffnungsbereichen 25 angeordnet, die im Isolierelement 9 ausgebildet sind. Die unteren Flächen der I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aI, 5bI sind in Kontakt mit der Vorderfläche des Gehäuses 10. Außerdem sind die E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE in die Öffnungsbereiche 22 eingepasst, die im gedruckten Substrat 1 bereitgestellt sind, und zwar von der Vorderflächenseite des gedruckten Substrats 1 aus, und sie sind so angeordnet, dass sie in Kontakt mit den Vorderflächen der I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aI, 5bI kommen. Bei dieser Gelegenheit können die E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE in Richtung des Gehäuses 10 gedrückt werden, und zwar mittels Druckelementen wie z. B. Federn oder dergleichen, so dass die magnetische Kopplungsstärke zwischen den E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkernen und den I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkernen vergrößert wird. Folgendes sei angemerkt: Obwohl die E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE in der vorliegenden Ausführungsform von der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 aus eingepasst sind, können die E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE auch von dessen Rückseite aus eingepasst sein.
  • Da die von den Glättungs-Drosselspulenkernen 5aE, 5aI, 5bE, 5bI erzeugte Wärmemenge kleiner ist als diejenige, die von den Transformator-Kernen 4aE, 4aI, 4bE, 4bI erzeugt wird, hat im Ergebnis die die Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5aI, 5bE, 5bI umgebende Luft eine niedrigere Temperatur. In der vorliegenden Ausführungsform gilt Folgendes: Da die Glättungs-Drosselspule aus zwei Glättungs-Drosselspulen 5a und 5b gebildet ist, kann die Höhe von der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 zur Oberseite jeder Glättungs-Drosselspule verringert werden, und die Größe der Glättungs-Drosselspulen in der Ebenenrichtung kann vergrößert werden, und zwar verglichen mit dem Fall, in welchem die Glättungs-Drosselspule aus einer einzigen Glättungs-Drosselspule gebildet ist. Obwohl die Struktur, die aus den Transformator-Kernen 4aE und 4aI gebildet ist, eine Struktur, die aus den Transformator-Kernen 4bE und 4bI gebildet ist sowie eine Struktur, die aus den Glättungs-Drosselspulenkernen 5aE und 5aI gebildet ist und eine Struktur, die aus den Glättungs-Drosselspulenkernen 5bE und 5bI gebildet ist, in der vorliegenden Ausführungsform die gleiche Größe haben, kann sich die Größe der Transformator-Kerne auch von der Größe der Glättungs-Drosselspulenkerne unterscheiden.
  • Der Glättungskondensator 6 kann beispielsweise einen Keramik-Kondensator, einen Schichtkondensator oder einen Elektrolytkondensator aufweisen. Die Glättungskondensatoren 6 sind auf dem gedruckten Substrat 1 mittels eines Bondelements 11 montiert. Obwohl vorzugsweise Lot als Bondelement 11 verwendet wird, kann beispielsweise auch ein von Lot verschiedenes Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise ein elektrisch leitfähiges Adhäsionsmittel oder eine Nano-Silber-Paste, als ein Bondelement 11 verwendet werden.
  • Die von den Glättungskondensatoren 6 erzeugte Wärmemenge ist kleiner als diejenigen, die von den Schaltelementen 2a bis 2d, 3a bis 3d, dem Verdrahtungsmuster, den Transformator-Kernen 4aE, 4aI, 4bE, 4bI und dergleichen erzeugt werden. Die Glättungskondensatoren 6 können jedoch Wärme von den Schaltelementen und dergleichen entgegennehmen, die oben beschrieben sind, und zwar durch das Verdrahtungsmuster oder die Luft, und dies kann zu einem Temperaturanstieg führen. In der vorliegenden Ausführungsform gilt Folgendes: Indem die Befestigungselemente 12 (siehe 8) in der Nähe der Glättungskondensatoren 6 angeordnet werden, kann ein Wärmeabfuhr-Pfad für die Glättungskondensatoren 6 gewährleistet werden, und der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 kann abgemildert werden.
  • 7 ist eine teilweise schematische Querschnittsansicht des gedruckten Substrats 1, das als das Schaltungssubstrat der in 2 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung dient. 8 ist eine teilweise Draufsicht des gedruckten Substrats der in 2. dargestellten Leistungsschaltungseinrichtung. 9 bis 11 sind schematische teilweise Draufsichten von einem Verdrahtungsmuster der zweiten Schicht bis zu einem Verdrahtungsmuster der vierten Schicht des gedruckten Substrats der in 2 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung. Es wird eine Konfiguration des gedruckten Substrats 1 unter Bezugnahme auf 7 bis 11 beschrieben.
  • 7 zeigt eine schematische teilweise Querschnittsansicht von Verdrahtungsschichten in einem Bereich zum Montieren der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d, der Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b und der Glättungskondensatoren 6 des gedruckten Substrats 1, das für die in 1 bis 6 gezeigte Leistungsschaltungseinrichtung verwendet wird. 8 bis 11 zeigen ebene Muster in den jeweiligen Schichten, d. h. ein Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht bis zu einem Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht, und zwar in dem Bereich zum Montieren der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d, der Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b und der Glättungskondensatoren 6 im gedruckten Substrat 1. Das gedruckte Substrat 1, das ein Bestandteil des DC/DC-Umsetzers 101 ist, weist ein vierschichtiges Verdrahtungsmuster auf.
  • Wie in 7 gezeigt, weist das gedruckte Substrat 1 Isolierschichten 1a sowie das Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht, ein Verdrahtungsmuster 1c der zweiten Schicht, ein Verdrahtungsmuster 1d der dritten Schicht und das Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht auf. Die Isolierschichten 1a sind zwischen diesen Verdrahtungsmustern ausgebildet. Die Isolierschicht 1a ist vorzugsweise beispielsweise aus Glasfasern und einem Epoxidharz gebildet. Es sei angemerkt, dass der Aufbau der Isolierschicht 1a nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt ist, und dass die Isolierschicht 1a auch beispielsweise aus einem Aramidharz und einem Epoxidharz gebildet sein kann. Außerdem kann auch ein sogenanntes Metallsubstrat oder Keramiksubstrat als das gedruckte Substrat 1 verwendet werden. Obwohl das Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht, das Verdrahtungsmuster 1c der zweiten Schicht, das Verdrahtungsmuster 1d der dritten Schicht und das Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht aus Kupfer gebildet sind, können sie auch aus einem anderen Material gebildet sein. Beispielsweise können das Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht bis zum Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein, z. B. einem Metall wie beispielsweise Gold (Au), einer Kupfer- (Cu-) Legierung, einer Nickel- (Ni-) Legierung, einer Gold- (Au-) Legierung, einer Silber- (Si-) Legierung oder dergleichen.
  • Ein großer Maximalstrom von 100 A oder mehr kann durch das Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht bis zum Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht fließen. In diesem Fall werden Verluste in den oben beschriebenen Verdrahtungsmustern erzeugt, was zu einer extrem großen Wärmeerzeugung führt. Wie in 8 bis 11 gezeigt, wird im gedruckten Substrat 1 die in dem Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht bis zum Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht erzeugte Wärme auf das Gehäuse 10 übertragen, und zwar durch Wärmeabfuhr-Vias 1f, die die Verdrahtungsmuster von der Vorderfläche zur Rückfläche des gedruckten Substrats 1 durchdringen, und die Befestigungselemente 12, die das gedruckte Substrat 1 und das Gehäuse 10 befestigen und die Verdrahtungsmuster durchdringen. Im Ergebnis kann ein Temperaturanstieg der Verdrahtungsmuster abgemildert werden. Außerdem wird nicht nur Wärme in den Verdrahtungsmustern erzeugt, sondern die von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d erzeugte Wärme wird auch zu den Verdrahtungsmustern geleitet. Demzufolge tragen die Wärmeabfuhr-Vias 1f und die Befestigungselemente 12 auch zur Wärmeabfuhr der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d bei.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke vom Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht zum Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht auf ungefähr 100 µm vorgegeben. Im Ergebnis wird der elektrische Widerstand um ungefähr 70% im Verdrahtungsmuster der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform verringert, und zwar verglichen mit einem 35 µm dicken Verdrahtungsmuster, das gewöhnlich verwendet wurde. Demzufolge kann die Wärmeerzeugungsmenge um 70% im Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht bis Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht verringert werden, und zwar verglichen mit dem herkömmlichen 35 µm dicken Verdrahtungsmuster. Indem die Dicke des Verdrahtungsmusters auf 100 µm vorgegeben wird, kann außerdem der Wärmewiderstand in der Ebenenrichtung des gedruckten Substrats 1 um 70% verringert werden. Im Ergebnis kann in jedem von dem Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht bis Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht, die in 8 bis 11 gezeigt sind, die Wärme wirksam auf die Wärmeabfuhr-Vias 1f und die Befestigungselemente 12 übertragen werden, die als Kühlpunkte dienen, wie beispielsweise mit den Pfeilen 41 in 8 angezeigt. Dadurch kann ein Temperaturanstieg der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 unterbunden werden, und die Temperatur um das gedruckte Substrat 1 herum kann im Ergebnis verringert werden. Das heißt, der Temperaturanstieg der wärmeempfindlichen Glättungskondensatoren 6 kann unterbunden werden.
  • 12 ist eine schematische Querschnittsansicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 12 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen eines Wärmeabfuhr-Pfades von einem Schaltelement mit einer großen Wärmeerzeugungsmenge, das in der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl 12 das Primärseiten-Schaltelement 2a als ein beispielhaftes Schaltelement zeigt, hat das Sekundärseiten-Schaltelement 3a, 3b, 3c, 3d ebenfalls denselben Wärmeabfuhr-Pfad.
  • Die Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d und die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d sind jeweils ein Pack mit einem Halbleiterchip, der mit einem Harz abgedichtet ist. Als Halbleiterchip kann beispielsweise ein MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) oder dergleichen verwendet werden. Diese Halbleiterchips haben eine extrem große Wärmeerzeugungsmenge. Außerdem können Silicium (Si), Siliciumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder dergleichen für den Halbleiterchip verwendet werden, der in jedem der Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d und Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d eingebettet ist. Die Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d und die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d sind an der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 mittels des Bondelements 11 fixiert. Beispielsweise wird vorzugsweise Lot als Bondelement 11 verwendet. Es sei angemerkt, dass ein Material mit einer großen Wärmeleitfähigkeit, das von Lot verschieden ist, wie z. B. ein elektrisch leitfähiges Adhäsionsmittel oder eine Nano-Silber-Paste, als das Bondelement 11 verwendet werden.
  • Im gedruckten Substrat 1 sind eine Mehrzahl von Wärmeabfuhr-Vias 1f ausgebildet, die das gedruckte Substrat 1 so durchdringen, dass sie von der einen Hauptfläche des gedruckten Substrats 1 verlaufen und dessen andere Hauptfläche erreichen. Wie in 8 bis 11 gezeigt, sind die Mehrzahl von Wärmeabfuhr-Vias 1f unmittelbar unterhalb dem Primärseiten-Schaltelement 2a, 2b, 2c, 2d oder Sekundärseiten-Schaltelement 3a, 3b, 3c, 3d und um dessen Peripherie herum angeordnet. Es sei angemerkt, dass die Positionen zum Anordnen der Vias 1f nicht auf die in 8 bis 11 gezeigten Positionen beschränkt sind. Außerdem ist das Wärmeabfuhr-Via 1f auch an einer Position zum Herstellen einer elektrischen Leitung zwischen mindestens zweiten von dem Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht, Verdrahtungsmuster 1c der zweiten Schicht, Verdrahtungsmuster 1d der dritten Schicht und Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht angeordnet, so dass eine elektrische Schaltung gebildet wird. Das Wärmeabfuhr-Via 1f kann irgendeine ebene Form haben, und es kann beispielsweise eine Kreisform haben. Vorzugsweise ist dasselbe Material wie dasjenige für die Verdrahtungsmuster innerhalb des Wärmeabfuhr-Vias 1f platziert. In diesem Fall ist eine Plattierungsschicht innerhalb des Wärmeabfuhr-Vias 1f thermisch mit den Verdrahtungsmustern verbunden. Daher kann die Wärme wirksam von der Vorderfläche zur Rückfläche des gedruckten Substrats 1 durch die Wärmeabfuhr-Vias 1f verteilt werden.
  • In der Leistungsschaltungseinrichtung in der vorliegenden Ausführungsform wird die von jedem der Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d und Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d erzeugte Wärme schließlich auf das Gehäuse 10 übertragen, und sie wird nach außerhalb durch das Gehäuse 10 abgeführt. In diesem Fall kann der Wärmeabfuhr-Pfad zum Gehäuse 10 in erste bis fünfte Wärmeabfuhr-Pfade klassifiziert werden, wie unten beschrieben.
  • Als der erste Wärmeabfuhr-Pfad ist der unten beschriebene Pfad denkbar. Genauer gesagt: Die von jedem der Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d und Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d erzeugte Wärme wird durch das Bondelement 11 unmittelbar unterhalb jedem Schaltelement auf die Wärmeabfuhr-Vias 1f übertragen, die in einem Bereich unterhalb jedes Schaltelements auf dem gedruckten Substrat 1 ausgebildet sind, sowie in einem Bereich um dessen Peripherie herum, wie mit Pfeilen 43 angezeigt. Die auf die Wärmeabfuhr-Vias 1f übertragene Wärme wird durch die Wärmeabfuhr-Vias 1f geleitet, wird weiter zum Isolierelement 9 geleitet, und wird schließlich an das Gehäuse 10 geleitet.
  • Als der erste Wärmeabfuhr-Pfad ist der unten beschriebene Pfad denkbar. Genauer gesagt: Die von jedem von den Primärseiten-Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d und den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d erzeugte Wärme wird an eine Leitung 13 übertragen, die in jedem der Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d und Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d bereitgestellt ist. Diese Wärme wird an die Wärmeabfuhr-Vias 1f durch die Leitung 13 und das Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht übertragen. Dann wird die Wärme auf das Gehäuse 10 durch die Wärmeabfuhr-Vias 1f und das Isolierelement 9 übertragen, wie beim ersten Wärmeabfuhr-Pfad.
  • Als der dritte Wärmeabfuhr-Pfad ist der unten beschriebene Pfad denkbar. Genauer gesagt: Die von jedem von den Primärseiten-Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d und den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d erzeugte Wärme wird durch das Bondelement 11 an die Wärmeabfuhr-Vias 1f unmittelbar unterhalb jedes Schaltelements geleitet. Nachdem sie durch die Wärmeabfuhr-Vias 1f gegangen ist, wird die Wärme im Verdrahtungsmuster 1c der zweiten Schicht und Verdrahtungsmuster 1d der dritten Schicht in der Ebenenrichtung des gedruckten Substrats 1 verteilt. Außerdem wird die Wärme an das Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht übertragen, und zwar durch die Isolierschicht 1a, die sich zwischen dem Verdrahtungsmuster 1c der zweiten Schicht und dem Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht befindet. Außerdem wird die Wärme an das Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht übertragen, und zwar durch die Isolierschicht 1a, die sich zwischen dem Verdrahtungsmuster 1d der dritten Schicht und dem Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht befindet. Dann wird die Wärme auf das Befestigungselement 12 übertragen, das elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht und dem Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht verbunden ist. Die Wärme wird an das Gehäuse 10 durch das Befestigungselement 12 übertragen. Bei dieser Gelegenheit gilt Folgendes: Das Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht und das Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht, die die elektrische Leitung mit dem Befestigungselement 12 herstellt, sind elektrisch vom Verdrahtungsmuster 1c der zweiten Schicht und Verdrahtungsmuster 1d der dritten Schicht isoliert, die die elektrische Leitung mit dem Primärseiten-Schaltelement 2a, 2b, 2c, 2d oder Sekundärseiten-Schaltelement 3a, 3b, 3c, 3d herstellen. Hinsichtlich des dritten Wärmeabfuhr-Pfades, kann die Relation zwischen einem Paar von Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht und Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht und einem Paar von Verdrahtungsmuster 1c der zweiten Schicht und Verdrahtungsmuster 1d der dritten Schicht umgekehrt werden. Das heißt, die Wärme kann im Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht und Verdrahtungsmuster 1e der vierten Schicht geleitet werden, und zwar in der Ebenenrichtung des gedruckten Substrats 1, und dann kann die Wärme an das Befestigungselement 12 durch das Verdrahtungsmuster 1c der zweiten Schicht und das Verdrahtungsmuster 1d der dritten Schicht übertragen werden.
  • Als der vierte Wärmeabfuhr-Pfad ist der unten beschriebene Pfad denkbar. Genauer gesagt: Die von jedem von den Primärseiten-Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d und den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d erzeugte Wärme wird durch die Verdrahtungsmuster 1b, 1c, 1d, 1e geleitet. Die Wärme wird an eine elektrische Komponente geleitet, die thermisch mit den Verdrahtungsmustern 1b, 1c, 1d, 1e verbunden ist. Dann wird die Wärme von der elektrischen Komponente an das Gehäuse 10 durch die Wärmeabfuhr-Vias 1f und das Isolierelement 9 verteilt. Die „elektrische Komponente, die thermisch mit den Verdrahtungsmustern 1b, 1c, 1d, 1e“ verbunden ist, wie hierin verwendet, braucht nicht elektrisch mit den Verdrahtungsmustern 1b, 1c, 1d, 1e verbunden zu sein, und sie schließt auch eine elektrische Komponente ein, die den Verdrahtungsmustern 1b, 1c, 1d, 1e benachbart ist. Der Glättungskondensator 6 ist ein Beispiel für so eine elektrische Komponente.
  • Als der fünfte Wärmeabfuhr-Pfad ist der unten beschriebene Pfad denkbar. Genauer gesagt: Der fünfte Wärmeabfuhr-Pfad ist ein Pfad, durch welchen die von jedem der Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d und Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d erzeugte Wärme direkt thermisch auf die Luft übertragen und abgeführt wird, wie mit den Pfeilen 42 in 12 gezeigt. In diesem Fall wird die Temperatur der Luft um das gedruckte Substrat 1 herum durch die an die Luft abgeführte Wärme erhöht. Mit einem Anstieg der Lufttemperatur tritt dann eine Luftkonvektion innerhalb des Gehäuses 10 auf. Wenn die Luft, die eine erhöhte Temperatur hat, in Kontakt mit einer Komponente kommt, die eine Temperatur hat, die niedriger ist als diejenige der Luft innerhalb des Gehäuses 10, beispielsweise dem Glättungskondensator 6, wird dadurch die Wärme von der Luft auf den Glättungskondensator 6 übertragen. Dann wird die Wärme schließlich auf das Gehäuse 10 übertragen.
  • Außerdem gilt Folgendes: Obwohl der Zwischenraum oberhalb des gedruckten Substrats 1 in der vorliegenden Ausführungsform mit der Luft gefüllt ist, kann der Zwischenraum auch mit einem Harzmaterial gefüllt sein, das gebildet wird, indem ein thermisch leitfähiges Füllmaterial in einem Epoxidharz, einem Siliconharz oder dergleichen enthalten ist. In diesem Fall wird die von jedem Schaltelement erzeugte Wärme an ein festes Harzmaterial geleitet, an den Glättungskondensator 6 geleitet und schließlich an das Gehäuse 10 abgeführt. Es sei angemerkt, dass das Harzmaterial nicht auf einen Feststoff beschränkt ist, sondern auch eine Flüssigkeit sein kann.
  • Funktion/Wirkung der Leistungsschaltungseinrichtung
  • Wie aus den 2 bis 6 ersichtlich, gilt Folgendes: Indem die zwei Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b in der X-Achsenrichtung angeordnet werden, können die Öffnungsbereiche 22 zum Einpassen der E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE in das gedruckte Substrat 1 hinein zwischen den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d und dem Glättungskondensatoren 6 bereitgestellt werden. Infolge des Vorhandenseins der Öffnungsbereiche 22 kann die Querschnittsfläche des gedruckten Substrats 1 in der ZX-Ebenen-Ansicht zwischen dem Bereich B und dem Bereich C, wie in 2 gezeigt, auf ungefähr 30 Prozent derjenigen von anderen Bereichen verringert werden. Dadurch kann die Wärmemenge, die vom Bereich B in den Bereich C durch das gedruckte Substrat 1 strömt, verringert werden. Das heißt, da die Fläche der Verdrahtungsmuster 1b, 1c, 1d, 1e und der Isolierschichten 1a im Ergebnis in einem Bereich zwischen dem Bereich B und dem Bereich C verringert werden kann (d. h. in einem Bereich, in welchem die Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b ausgebildet sind), kann der Wärmewiderstand im vierten Wärmeabfuhr-Pfad, wie oben beschrieben, in dem Bereich vergrößert werden. Demzufolge wird die Wärmemenge verringert, die in die Glättungskondensatoren 6 strömt, und dadurch kann der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 abgemildert werden.
  • Außerdem sind zusätzlich zur Trennung zwischen dem Bereich B und dem Bereich C durch die E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE, die in der schematischen Querschnittsansicht aus 6 gezeigt sind, auch die Oberseiten der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d und des Glättungskondensators 6 an Positionen, die niedriger sind, als die Oberseite des E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerns 5aE, 5bE in der Dickenrichtung (d. h., der Z-Richtung) des gedruckten Substrats 1. Unter einem anderen Blickwinkel ist von einer ersten Höhe L1 von der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1, das als das Schaltungssubstrat dient, zur Oberseite des Sekundärseiten-Schaltelements 3a, 3b, 3c, 3d, das als das Elektroelement dient, einer zweiten Höhe L2 von der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 zur Oberseite des Glättungskondensators 6 und einer dritten Höhe L3 von der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 zur Oberseite des E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerns 5aE, 5bE die dritte Höhe L3 die höchste. Demzufolge gilt Folgendes: Selbst wenn der Zwischenraum oberhalb des Bereichs B mit der Luft gefüllt ist, die die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d umgibt, die von den Hochtemperatur-Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d erwärmt wird, ist die Menge der erwärmten Luft, die von dem Zwischenraum oberhalb des Bereichs B in den Zwischenraum oberhalb des Bereichs C strömt, extrem klein, und zwar infolge des Vorhandenseins der Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE. Das heißt, der oben beschriebene fünfte Wärmeabfuhr-Pfad kann von den Glättungs-Drosselspulenkernen 5aE, 5bE blockiert werden. Demzufolge kann der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 abgemildert werden. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass die Glättungskondensatoren 6 durch den Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 beschädigt werden, und demzufolge kann die Zuverlässigkeit der Leistungsschaltungseinrichtung signifikant verbessert werden. Außerdem gilt Folgendes: Wenn die Temperatur der Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d höher ist als die Temperatur der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d, ist es bevorzugt, dass die Öffnungsbereiche 21 zum Einpassen der E-förmigen Transformator-Kerne 4aE, 4bE in das gedruckte Substrat 1 hinein zwischen den Primärseiten-Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d und den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d bereitgestellt sind, und dass die Transformatoren 4a, 4b gebildet werden, indem zwei Transformatoren 4a, 4b in der X-Achsenrichtung angeordnet werden, wie aus den 2 bis 6 ersichtlich.
  • Unter einem anderen Blickwinkel schließen in der oben beschriebenen Leistungsschaltungseinrichtung die Elektroelemente erste Elemente (Primärseiten-Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d) und zweite Elemente (Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d) ein.
  • Die Leistungsschaltung schließt mindestens einen Transformator 4 ein. Der Transformator 4 hat Transformator-Kerne 4aE, 4aI, 4bE, 4bI, sowie Wicklungen, die die Peripherien der Transformator-Kerne umgeben. Mindestens ein Transformator-Öffnungsbereich (Öffnungsbereich 21) ist in einem Bereich zwischen den ersten Elementen (Primärseiten-Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d) und den zweiten Elementen (Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d) im gedruckten Substrat 1. Teile des Transformator-Kerns 4aE, 4bE sind in die Öffnungsbereiche 21 des gedruckten Substrats 1 eingeführt.
  • Außerdem weist der Transformator 4 einen ersten Transformator (Transformator 4a) und einen zweiten Transformator (Transformator 4b) auf. Die Transformator-Öffnungsbereiche (Öffnungsbereiche 21), die im gedruckten Substrat 1 ausgebildet sind, schließen erste Transformator-Öffnungen (Öffnungsbereiche 21, die an Positionen ausgebildet sind, die mit dem Transformator 4a überlappen) und zweite Transformator-Öffnungen (Öffnungsbereiche 21, die an Positionen ausgebildet sind, die mit dem Transformator 4b überlappen) ein. Teile des Transformator-Kerns 4aE des Transformators 4a sind in die ersten Transformator-Öffnungen des gedruckten Substrats 1 eingeführt. Teile des Transformator-Kerns 4bE des Transformators 4b sind in die zweiten Transformator-Öffnungen des gedruckten Substrats 1 eingeführt.
  • Wie in 6 gezeigt, ist außerdem von einer vierten Höhe (einer Höhe L5) von der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 zu einer Oberseite des ersten Elements (Primärseiten-Schaltelement 2a, 2b, 2c, 2d), einer fünften Höhe (Höhe L1) von der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 zu einer Oberseite des zweiten Elements (Sekundärseiten-Schaltelement 3a, 3b, 3c, 3d) und einer sechsten Höhe (einer Höhe L4) von der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 zu einer Oberseite des Transformator-Kerns 4aE, 4bE die sechste Höhe (Höhe L4) am höchsten.
  • Da die Wärmeübertragung vom Bereich A zum Bereich B durch das gedruckte Substrat 1 und der oben beschriebene Zwischenraum dadurch begrenzt werden kann, kann die Temperatur des Bereichs B verringert werden. Das heißt, die Temperatur der Luft, die in den Zwischenraum oberhalb des Bereichs C einströmt, kann verringert werden, und demzufolge kann der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 abgemildert werden.
  • Damit der obigen Anordnung die Glättungskondensatoren 6 von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d thermisch abgeschirmt sind, wird der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 kaum von der Temperatur der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d beeinflusst. Demzufolge können die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d in einem höheren Temperaturzustand als demjenigen in einem herkömmlichen Fall betrieben werden, um die Leistungsschaltungseinrichtung zu betreiben. Im Ergebnis sind die zwei unten beschriebenen Wirkungen zu erwarten. Erstens gilt Folgendes: Da der Wert des Stroms, der zu den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d fließen kann, verglichen mit demjenigen herkömmlichen Fall erhöht werden kann, kann die Leistungsschaltungseinrichtung eine höhere Ausgangsleistung bereitstellen. Zweitens gilt Folgendes: Da die Wärmeabfuhr-Fläche der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d verringert werden kann, kann der Bereich verringert werden, der von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d in der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 belegt wird, und zwar beispielsweise dadurch, dass der Zwischenraum zum Montieren der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d schmaler gemacht wird. Das heißt: Die Leistungsschaltungseinrichtung kann in der Größe verringert werden.
  • Konfiguration und Funktion/Wirkung der Variation der Leistungsschaltungseinrichtung
  • 13 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Variation der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Obwohl die in 13 gezeigte Leistungsschaltungseinrichtung grundsätzlich die gleiche Konfiguration hat wie diejenige der Leistungsschaltungseinrichtung, die in 1 bis 12 gezeigt ist, unterscheidet sich die Form von deren Gehäuse 10 von derjenigen der Leistungsschaltungseinrichtung, die in 1 bis 11 gezeigt ist. Das heißt, in der in 13 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung hat das Gehäuse 10 eine Kastenform. Das gedruckte Substrat 1 ist innerhalb des kastenförmigen Gehäuses 10 angeordnet. Das Gehäuse 10 schließt einen kastenförmigen Gehäusebereich 31 mit einer oberen Öffnung und einen Deckel 32 ein, der die obere Öffnung verschließt. Die Leistungsschaltungseinrichtung mit einer solchen Konfiguration kann auch die gleichen Wirkungen erzielen wie diejenigen der in den 1 bis 12 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtungen.
  • Zweite Ausführungsform
  • Konfiguration und Funktion/Wirkung der Leistungsschaltungseinrichtung
  • 14 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungsschaltungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 14 ist eine schematische Querschnittsansicht identisch zu 6 in der ersten Ausführungsform, und zwar in der Leistungsschaltungseinrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein DC/DC-Umsetzer 102 in der vorliegenden Ausführungsform hat grundsätzlich die gleiche Konfiguration wie diejenige des DC/DC-Umsetzers 101, der in 1 bis 13 gezeigt ist. Wie in 14 gezeigt, unterscheidet sich jedoch der DC/DC-Umsetzer 102 in der vorliegenden Ausführungsform von dem DC/DC-Umsetzer 101 in der ersten Ausführungsform darin, dass er eine Wärme-Abschirmplatte 17 aufweist, die als ein Abschirmungs-Element dient, und zwar in einem Zwischenraum oberhalb zumindest einem von Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b und Glättungskondensator 6, die auf dem gedruckten Substrat 1 montiert sind. Es sei angemerkt, dass in 14 die Wärme-Abschirmplatte 17 so ausgebildet ist, dass sie von oberhalb eines Glättungs-Drosselspulenkerns nach oberhalb des Glättungskondensators 6 verläuft. Die Wärme-Abschirmplatte 17 kann auch nur oberhalb der Glättungs-Drosselspulenkern des Glättungs-Drosselspulenkerns 5a ausgebildet sein, oder sie kann nur oberhalb des Glättungskondensators 6 ausgebildet sein.
  • Unter Bezugnahme auf 14 ist die Wärme-Abschirmplatte 17 plattenförmig. Die Wärme-Abschirmplatte 17 ist mittels eines (nicht dargestellten) Pfostens fixiert, der mit dem Gehäuse 10 verbunden ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wärme-Abschirmplatte 17 aus einem Harz gebildet, das eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat, um die Wärme abzuschirmen. Beispielsweise kann die Wärme-Abschirmplatte 17 aus einem Epoxidharz, einem PTFE-Harz oder dergleichen gebildet sein. Alternativ kann eine Platte aus einem hochgradig wärmeleitenden Material wie z. B. Edelstahl (SUS) oder Aluminium für die Wärme-Abschirmplatte 17 verwendet werden. Auch mit so einer Konfiguration kann das Vorhandensein der Wärme-Abschirmplatte 17 unterbinden, dass die Wärme, die von der Wärme von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d erwärmt wird, in die Nähe der Glättungskondensatoren 6 strömt. Das heißt: Die Wirkung zum Abmildern des Temperaturanstiegs der Glättungskondensatoren 6 kann vollständig erzielt werden.
  • Außerdem kann die Wärme-Abschirmplatte 17 ein Teil des Gehäuses 10 sein, und sie kann z. B. auch als ein Deckel 32 des Gehäuses 10 fungieren, wie in 13 gezeigt. In diesem Fall ist die Wärme-Abschirmplatte 17 vorzugsweise aus demselben Bestandteil wie demjenigen für das Gehäuse 10 gebildet. Außerdem kann die Wärme-Abschirmplatte 17 auch ein Schaltungssubstrat steuern, das einer Steuerschaltung ausgestattet ist, die die Elemente 60 (siehe 14) aufweist und den DC/DC-Umsetzer 102 treibt. Unter einem anderen Blickwinkel gilt Folgendes: Die Wärme-Abschirmplatte 17 schließt das Steuerungs-Schaltungssubstrat sowie die Steuerschaltung mit den Elementen 60 auf. Die Steuerschaltung ist auf dem Steuerungs-Schaltungssubstrat ausgebildet und steuert den DC/DC-Umsetzer 102, der als eine Leistungsschaltung dient. In diesem Fall gilt Folgendes: Da der Zwischenraum innerhalb des Gehäuses 10 wirksam genutzt werden kann, kann die Größe der Leistungsschaltungseinrichtung verringert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Spalt (ein Abstand L) zwischen der Oberseite (der oberen Fläche) des E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerns 5aE, 5bE und der Wärme-Abschirmplatte 17 klein, und demzufolge strömt die Luft, die von den Schaltelementen erwärmt wird, die sich im Bereich B befinden, nicht in den Zwischenraum oberhalb von Bereich C. Demzufolge kann die Temperatur der Luft um die Glättungskondensatoren 6 herum niedrig gehalten werden. Daher kann der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 abgemildert werden. Das heißt: Da die Wärmemenge, die in die Glättungskondensatoren 6 durch den vierten Wärmeabfuhr-Pfad von jedem Schaltelement strömt, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, verringert werden kann, kann der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 abgemildert werden.
  • Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Indem die Wärme-Abschirmplatte 17 angeordnet wird, kann die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass die Glättungskondensatoren 6 infolge des Temperaturanstiegs der Glättungskondensators 6 beschädigt werden. Im Ergebnis kann die Zuverlässigkeit der Leistungsschaltungseinrichtung signifikant verbessert werden. Da die Glättungskondensatoren 6 thermisch von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d durch die Wärme-Abschirmplatte 17 abgeschirmt sind, wird der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 kaum von der Temperatur der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d beeinflusst. Demzufolge können die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d in einem höheren Temperaturzustand betrieben werden, um die Leistungsschaltungseinrichtung zu betreiben, und demzufolge sind die unten beschriebenen zwei Wirkungen erwartbar. Erstens: Da die Strommenge, die zu den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d fließen kann, erhöht werden kann, kann die Leistungsschaltungseinrichtung eine höhere Ausgangsleistung erzielen. Zweitens: Da die Wärmeabfuhr-Fläche der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d verringert werden kann, kann der Bereich verringert werden, der von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d in der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 belegt wird, und zwar beispielsweise dadurch, dass der Zwischenraum zum Montieren der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d schmaler gemacht wird. Das heißt: Die Leistungsschaltungseinrichtung kann in der Größe verringert werden.
  • Konfiguration und Funktion/Wirkung der Variation der Leistungsschaltungseinrichtung
  • 15 ist eine schematische Querschnittsansicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Obwohl die in 15 gezeigte Leistungsschaltungseinrichtung grundsätzlich die gleiche Konfiguration hat wie diejenige der in 14 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung, unterscheidet sie sich von der in 14 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung darin, dass die Wärme-Abschirmplatte 17, die als ein Abschirmungs-Element dient, in Kontakt mit mindestens einem der E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE ist. Dadurch können der Zwischenraum oberhalb von Bereich B und der Zwischenraum oberhalb von Bereich C durch die Wärme-Abschirmplatte 17 getrennt werden. Demzufolge kann die Luftmenge, die vom Zwischenraum oberhalb von Bereich B in den Zwischenraum oberhalb von Bereich C strömt, weiter verringert werden. Im Ergebnis kann der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 weiter abgemildert werden.
  • Außerdem gilt in diesem Fall Folgendes: Wenn ein geneigter Bereich 17b (ein Bereich mit einem Winkel), der in Bezug auf die Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 geneigt ist, in der Wärme-Abschirmplatte 17 ausgebildet ist, wie in 15 gezeigt, kann die Wärme-Abschirmplatte 17 Federeigenschaften haben. Beispielsweise weist die Wärme-Abschirmplatte 17 einen fixierten Bereich 17a auf, der verbunden ist mit irgendeinem von Glättungs-Drosselspulenkernen 5aE, 5bE, geneigtem Bereich 17b, der mit dem fixierten Bereich 17a verbunden ist, und einem vorderen Endbereich 17c, der mit einem Ende des geneigten Bereichs 17b gegenüber dessen Ende verbunden ist, das mit dem fixierten Bereich 17a verbunden ist. Wenn dann der vordere Endbereich 17c in Richtung des gedruckten Substrats 1 beispielsweise mittels eines weiteren Bauteils 50 gedrückt wird, kann der E-förmige Glättungs-Drosselspulenkern 5aE, 5bE von der Wärme-Abschirmplatte 17 gedrückt werden. Im Ergebnis kann auch die zusätzliche Wirkung erwartet werden, dass die magnetischen Eigenschaften der Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b verbessert werden.
  • 16 ist eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Variation der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Obwohl die in 16 gezeigte Leistungsschaltungseinrichtung grundsätzlich die gleiche Konfiguration hat wie diejenige der in 14 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung, unterscheidet sie sich von der in 14 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung darin, dass die Wärme-Abschirmplatte 17 so konfiguriert ist, dass sie den fixierten Bereich 17a und einen Lamellenbereich 17d einschließt, der so ausgebildet ist, dass er vom fixierten Bereich 17a vorsteht. Der fixierte Bereich 17a ist an einer oberen Fläche (Oberseite) von mindestens einem der E-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5bE fixiert. Wie in 16 gezeigt, kann in diesem Fall die Wärme-Abschirmplatte 17 die Wärme der Luft absorbieren, die von den Schaltelementen erwärmt wird, und sie kann die Wärme auf das Gehäuse 10 verteilen, und zwar durch die Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5aI, 5bE, 5bI.
  • Hierbei kann der Lamellenbereich 17d der Wärme-Abschirmplatte 17 plattenförmig oder stiftförmig sein. Für den Fall, dass der Lamellenbereich 17d plattenförmig ist, ist der Lamellenbereich 17d so angeordnet, dass die Richtung, in welcher der Lamellenbereich 17d verläuft, im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Glättungs-Drosselspulenkerne5aE, 5aI, 5bE, 5bI ist. Dadurch können der Zwischenraum oberhalb von Bereich B und der Zwischenraum oberhalb von Bereich C zuverlässig durch den Lamellenbereich 17d getrennt werden. Demzufolge kann der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6, die sich im Bereich C befinden, weiter abgemildert werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • Konfiguration und Funktion/Wirkung der Leistungsschaltungseinrichtung
  • 17 ist eine teilweise schematische Draufsicht des gedruckten Substrats 1, das als Schaltungssubstrat einer Leistungsschaltungseinrichtung dient, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 17 entspricht 8 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Obwohl der DC/DC-Umsetzer 103 in der vorliegenden Ausführungsform, der in 17 gezeigt ist, grundsätzlich die gleiche Konfiguration wie diejenige des DC/DC-Umsetzers 101 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat, unterscheidet sich die Anordnung der Befestigungselemente 12, 12a, die auf das Erdpotential gebracht sind, von derjenigen in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt: In der vorliegenden Ausführungsform weist der DC/DC-Umsetzer 103 außerdem die Befestigungselemente 12a auf, die als Verbindungselemente dienen, die das gedruckte Substrat 1 mit dem Gehäuse 10 verbinden, wie in 17 gezeigt. Die Befestigungselemente 12a verbinden das Gehäuse 10 mit dem Bereich, der sich zwischen den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d, die als die Elektroelemente dienen, und den Glättungskondensatoren 6 befindet, die als die Kondensatoren im gedruckten Substrat 1 dienen. Dadurch kann die Wärme von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d auf das Gehäuse 10 durch die Befestigungselemente 12a übertragen werden, und demzufolge kann verhindert werden, dass die Wärme auf die Glättungskondensatoren 6 übertragen wird. Demzufolge kann der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 unterbunden werden.
  • Beispielsweise erreicht in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d erzeugte Wärme die Glättungskondensatoren 6 durch die Isolierschichten 1a und die Verdrahtungsmuster 1b bis 1e des gedruckten Substrats 1. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch die von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d erzeugte Wärme zunächst an die Befestigungselemente 12a durch die Isolierschichten 1a und die Verdrahtungsmuster 1b bis 1e des gedruckten Substrats 1 übertragen. Dann wird die Wärme auf das Gehäuse 10 durch die Befestigungselemente 12a verteilt.
  • Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform kann die Wärmeübertragung auf die Glättungskondensatoren 6 im vierten Wärmeabfuhr-Pfad der Wärmeabfuhr-Pfade von jedem oben beschriebenen Schaltelement unterbunden werden. Dadurch kann die Wärmemenge weiter verringert werden, die die Glättungskondensatoren 6 erreicht, und zwar verglichen mit derjenigen in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Demzufolge kann der Temperaturanstieg der Glättungskondensatoren 6 abgemildert werden. Im Ergebnis wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass die Glättungskondensatoren 6 infolge des Temperaturanstiegs beschädigt werden, und die Zuverlässigkeit der Leistungsschaltungseinrichtung kann signifikant verbessert werden.
  • Außerdem sind mit der obigen Konfiguration die Glättungskondensatoren 6 thermisch von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d abgeschirmt. Demzufolge wird die Temperatur der Glättungskondensatoren 6 kaum von der Temperatur der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d beeinflusst. Daher können die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d in einem höheren Temperaturzustand betrieben werden, um die Leistungsschaltungseinrichtung zu betreiben. Demzufolge kann - wie in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung - die Leistungsschaltungseinrichtung eine höhere Ausgangsleistung bereitstellen, und die Größe der Leistungsschaltungseinrichtung kann verringert werden. Es sei angemerkt, dass - obwohl die Befestigungselemente 12a an den oben beschriebenen Positionen in der vorliegenden Ausführungsform angeordnet sind - eine vergleichbare Wirkung auch erzielt werden kann, wenn eine Mehrzahl von Wärmeabfuhr-Vias 1f an denselben Positionen bereitgestellt werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • Konfiguration und Funktion/Wirkung der Leistungsschaltungseinrichtung
  • 18 ist eine teilweise schematische Draufsicht des gedruckten Substrats 1 das als Schaltungssubstrat einer Leistungsschaltungseinrichtung dient, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 18 entspricht 8 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Obwohl der DC/DC-Umsetzer 104 in der vorliegenden Ausführungsform, der in 18 gezeigt ist, grundsätzlich die gleiche Konfiguration wie diejenige des DC/DC-Umsetzers 103 hat, der in 17 gezeigt ist, unterscheidet er sich von dem DC/DC-Umsetzer 103, der in 17 gezeigt ist, darin, dass die Wärme-Diffüsionselemente 18 an der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 unter Verwendung des Bondelements 11 fixiert sind. Genauer gesagt: Der DC/DC-Umsetzer 104, der als eine Leistungsschaltungseinrichtung dient, weist ferner die Wärme-Diffusionselemente 18 auf, die in einem Bereich angeordnet sind, der sich zwischen den Befestigungselementen 12, 12a, die als die Verbindungselemente dienen, und den Glättungskondensatoren 6 befinden, die als die Kondensatoren im gedruckten Substrat 1 dienen. In der vorliegenden Ausführungsform kann das Material, das die Wärme-Diffusionselemente 18 bildet, Kupfer (Cu) sein. Die Wärme-Diffusionselemente 18 sind auf dem gedruckten Substrat 1 unter Verwendung von Lot montiert, das als Bondelement 11 dient. Das Material für die Wärme-Diffusionselemente 18 kann auch ein flächenkörperartiges Material sein, das ein Metall als Hauptmaterial verwendet, wie z. B Gold (Au), eine Kupfer- (Cu-) Legierung, eine Nickel-(Ni-) Legierung, eine Gold- (Au-) Legierung, eine Silber- (Si-) Legierung oder dergleichen, oder Graphit. Da außerdem die Wirkung der Wärmeverteilung verringert ist, wenn die Wärme-Diffusionselemente 18 zu dick sind, haben die Wärme-Diffusionselemente 18 vorzugsweise eine Dicke von mehr als oder gleich ungefähr 0,5 mm und weniger als oder gleich ungefähr 2,0 mm. Außerdem braucht nicht jedes Wärme-Diffüsionselement 18 eine einfache rechteckige Form zu haben, wie in 18 gezeigt, und die Wirkung der Wärmeverteilung kann auch weiter verbessert werden, indem ein L-förmiges oder U-förmiges Wärme-Diffüsionselement 18 bereitgestellt wird, so dass der Form eines Musters auf dem gedruckten Substrat 1 gefolgt wird.
  • In der dritten Ausführungsform wird die von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d erzeugte Wärme zu den Befestigungselementen 12, 12a durch die Verdrahtungsmuster 1b bis 1e geleitet und auf das Gehäuse 10 verteilt. In der vorliegenden Ausführungsform gilt Folgendes: Zusätzlich zur Wärmeverteilung oder Wärmediffusion durch die Verdrahtungsmuster 1b bis 1e, wie oben beschrieben, sind die Wärme-Diffusionselemente 18 auf der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 montiert. Da die Wärme-Diffüsionselemente 18 effektiver die vom Verdrahtungsmuster 1b erzeugte Wärme an die Befestigungselemente 12, 12a leiten können, kann die auf die Glättungskondensatoren 6 übertragene Wärmemenge weiter verringert werden. Dies rührt daher, dass die Wärme-Diffusionselemente 18 verwendet werden, um die Richtungen zu steuern, in welchen die Wärme geleitet wird. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform sind - wie in 18 gezeigt - rechteckige Wärme-Diffüsionselemente 18 so montiert, dass sie vom Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht in Richtung der Wärmeabfuhr-Vias 1f und Befestigungselemente 12, 12a verlaufen, die als Kühlpunkte dienen, die von den wärmeempfindlichen Glättungskondensatoren 6 entfernt sind. Im Ergebnis kann die Wärme effektiv vom Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht in Richtung der Wärmeabfuhr-Vias 1f und der Befestigungselemente 12, 12a geleitet werden. Demzufolge kann die an die Glättungskondensatoren 6 geleitete Wärme verringert werden. Wenn ein elektrisch leitfähiges Material als das Material für die Wärme-Diffusionselemente 18 verwendet wird, fließt außerdem ein Teil des Stroms, der durch das Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht fließt, durch die Wärme-Diffusionselemente 18. Demzufolge kann die Menge der im Verdrahtungsmuster 1b der ersten Schicht erzeugten Wärme verringert werden. Auch in dieser Hinsicht kann die Wirkung erzielt werden, dass die Wärmemenge verringert wird, die an die Glättungskondensatoren 6 geleitet wird. Daher kann die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass die Glättungskondensatoren 6 infolge des Temperaturanstiegs beschädigt werden, und die Zuverlässigkeit der Leistungsschaltungseinrichtung kann signifikant verbessert werden.
  • Indem die Wärme-Diffusionselemente 18 wie oben beschrieben angeordnet werden, sind außerdem die Glättungskondensatoren 6 thermisch von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d abgeschirmt. Demzufolge wird die Temperatur der Glättungskondensatoren 6 kaum von der Temperatur der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d beeinflusst. Daher können die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d in einem höheren Temperaturzustand betrieben werden, um die Leistungsschaltungseinrichtung zu betreiben. Im Ergebnis kann - wie in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung - die Leistungsschaltungseinrichtung eine höhere Ausgangsleistung bereitstellen, und die Größe der Leistungsschaltungseinrichtung kann verringert werden.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Konfiguration und Funktion/Wirkung der Leistungsschaltungseinrichtung
  • 19 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungsschaltungseinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 19 entspricht 6 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Obwohl der DC/DC-Umsetzer 105 in der vorliegenden Ausführungsform, der in 19 gezeigt ist, grundsätzlich die gleiche Konfiguration wie diejenige des DC/DC-Umsetzers 101 hat, der in 6 gezeigt ist, unterscheidet er sich von dem DC/DC-Umsetzer 101, der in 6 gezeigt ist, darin, dass ein Vertiefungsbereich 10a in einem Bereich des Gehäuses 10 ausgebildet ist, der sich unterhalb von mindestens einem der I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aI, 5bI befindet. Genauer gesagt: In dem DC/DC-Umsetzer 105, der als die in 19 gezeigte Leistungsschaltungseinrichtung dient, weist das Gehäuse 10 Folgendes auf: Einen ersten Gehäusebereich (einen Bereich E), der sich unterhalb der Glättungskondensatoren 6 befindet, einen zweiten Gehäusebereich (einen Bereich D), der sich unterhalb der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d befindet, die als die Elektroelemente dienen, und einen dritten Gehäusebereich (den Bereich des Gehäuses 10, der sich unterhalb von mindestens einem der I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aI, 5bI befindet), der sich zwischen dem ersten Gehäusebereich und dem zweiten Gehäusebereich befindet. Der dritte Gehäusebereich schließt einen Teil ein, dessen Dicke kleiner ist als die Dicke des ersten Gehäusebereichs (Bereich E) und die Dicke des zweiten Gehäusebereichs (Bereich D) (d. h. ein Teil des Gehäuses 10, der der Unterseite des Vertiefungsbereichs 10a zugewandt ist). Der Vertiefungsbereich 10a, der in 19 gezeigt ist, hat einen Öffnungsbereich auf einer Seite nahe dem I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkern 5aI, 5bI. Das heißt, der Vertiefungsbereich 10a ist irgendeinem der I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerne 5aI, 5bI zugewandt.
  • Hierbei führen in der ersten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Glättungskondensatoren 6 die Wärme an das Gehäuse 10 durch das gedruckte Substrat 1, das Isolierelement 9 und die Befestigungselemente 12 ab. Wenn jedoch die Temperatur des gesamten Gehäuses 10 durch Wärmeerzeugung an den Primärseiten-Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d, die als die Elektroelemente dienen, den Transformatoren 4a, 4b und den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d erhöht wird, kann die Wärmeabfuhr-Eigenschaft der Glättungskondensatoren 6 verringert werden. Wie in 19 gezeigt, ist demzufolge in der vorliegenden Ausführungsform der Vertiefungsbereich 10a zwischen dem Bereich D des Gehäuses 10, der sich zwischen den Bereichen A und B befindet, und dem Bereich E bereitgestellt, der sich unterhalb von Bereich C im gedruckten Substrat 1 befindet. Indem ein solcher Vertiefungsbereich 10a ausgebildet wird, wird ein Bereich mit einer relativ kleinen Querschnittsfläche zwischen Bereich D und Bereich E des Gehäuses 10 ausgebildet, um eine Wärmeübertragung von Bereich D auf Bereich E zu unterbinden. Dadurch kann eine Zunahme der Temperatur von Bereich E im Gehäuse 10 unterbunden werden, und zwar sogar in einem Fall, in welchem die Temperatur von Bereich D infolge der Wärmeerzeugung von den Schaltelementen und dergleichen erhöht wird. Demzufolge kann eine Verschlechterung der Wärmeabfuhr-Eigenschaft der Glättungskondensatoren 6 unterbunden werden, und demzufolge kann die Temperatur der Glättungskondensatoren 6 niedrig gehalten werden.
  • Konfiguration und Funktion/Wirkung der Variation der Leistungsschaltungseinrichtung
  • 20 ist eine schematische Querschnittsansicht der Leistungsschaltungseinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 20 entspricht 19.
  • Obwohl der DC/DC-Umsetzer 105 in der vorliegenden Ausführungsform, der in 20 gezeigt ist, grundsätzlich die gleiche Konfiguration wie diejenige des DC/DC-Umsetzers 105 hat, der in 19 gezeigt ist, unterscheidet sich die Anordnung des Vertiefungsbereichs 10a im Bereich des Gehäuses 10, der sich unterhalb des I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkerns 5aI, 5bI befindet, von derjenigen im DC/DC-Umsetzer 105, der in 19 gezeigt ist. Genauer gesagt: Im DC/DC-Umsetzer 105, der in 20 gezeigt ist, ist der Vertiefungsbereich 10a in einer Oberfläche des Gehäuses 10 auf einer Seite ausgebildet, die nicht in Kontakt mit dem Isolierelement 9 ist. Auch mit einer solchen Konfiguration kann die gleiche Wirkung wie diejenige des DC/DC-Umsetzers 105 erzielt werden, der in 19 gezeigt ist. Außerdem ist in der in 20 gezeigten Konfiguration die Kontaktfläche zwischen dem I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkern 5aI, 5bI und dem Gehäuse 10 größer als in der in 19 gezeigten Konfiguration.Demzufolge wird die Wärmeabfuhr-Eigenschaft vom I-förmigen Glättungs-Drosselspulenkern 5aI, 5bI zum Gehäuse 10 verbessert.
  • Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Indem der Vertiefungsbereich 10a im Gehäuse 10 bereitgestellt wird, kann eine Verringerung der Wärmeabfuhr-Eigenschaft der Glättungskondensatoren 6 unterbunden werden. Daher wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass die Glättungskondensatoren 6 infolge des Temperaturanstiegs beschädigt werden, und die Zuverlässigkeit der Leistungsschaltungseinrichtung kann signifikant verbessert werden. Außerdem gilt Folgendes: Da die Strommenge, die zu den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d fließt, erhöht werden kann, kann die Leistungsschaltungseinrichtung eine höhere Ausgangsleistung bereitstellen.
  • Außerdem sind mit der obigen Konfiguration die Glättungskondensatoren 6 thermisch von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d abgeschirmt, und demzufolge wird die Temperatur der Glättungskondensatoren 6 kaum von der Temperatur der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d beeinflusst. Daher können die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d in einem höheren Temperaturzustand betrieben werden, um die Leistungsschaltungseinrichtung zu betreiben. Im Ergebnis kann - wie in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung - die Leistungsschaltungseinrichtung eine höhere Ausgangsleistung bereitstellen, und die Größe der Leistungsschaltungseinrichtung kann verringert werden.
  • Sechste Ausführungsform
  • Konfiguration und Funktion/Wirkung der Leistungsschaltungseinrichtung
  • 21 ist eine schematische Draufsicht einer Leistungsschaltungseinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 22 ist eine schematische Draufsicht einer Variation der in 21. gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung. Die 21 und 22 entsprechen 3 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Obwohl der DC/DC-Umsetzer 106 in der vorliegenden Ausführungsform, der in 21 gezeigt ist, grundsätzlich die gleiche Konfiguration wie diejenige des DC/DC-Umsetzers 101 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat, unterscheidet sich davon die Anordnung des Ausgangsanschlusses 8. In der sechsten Ausführungsform ist der Ausgangsanschluss 8 zwischen der Glättungs-Drosselspule 5a und der Glättungs-Drosselspule 5b angeordnet. Die Glättungs-Drosselspule 5a weist die Glättungs-Drosselspulenkerne 5aE, 5aI auf, wie in 4 gezeigt. Die Glättungs-Drosselspule 5b weist die Glättungs-Drosselspulenkerne 5bE, 5bI auf, wie in 4 gezeigt. Der Ausgangsanschluss 8 ist zwischen den Glättungs-Drosselspulenkernen 5aE, 5aI, die als die ersten Spulenkerne dienen, und den Glättungs-Drosselspulenkernen 5bE, 5bI angeordnet, die als die zweiten Spulenkerne dienen.
  • Das heißt, in diesem Fall ist der Ausgangsanschluss 8 nicht im Bereich C angeordnet, und er wirkt zusammen mit den Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b, so dass der Bereich B vom Bereich C getrennt ist. Dadurch kann der Ausgangsanschluss 8 einen Spalt schließen, der zwischen der Glättungs-Drosselspule 5a und der Glättungs-Drosselspule 5b erzeugt wird. Im Ergebnis kann die Wärmeübertragung von Bereich B auf Bereich C durch die Luft verringert werden. Hierbei kann der Ausgangsanschluss 8 eine Höhe haben (eine Höhe von der Vorderfläche des gedruckten Substrats 1 aus), die größer als oder gleich groß wie diejenige der Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b ist, so dass der oben beschriebene Spalt wirksam geschlossen ist.
  • Als eine Variation der sechsten Ausführungsform kann außerdem der DC/DC-Umsetzer 106 so konfiguriert sein, wie in 22 gezeigt. Im DC/DC-Umsetzer 106, der in 22 gezeigt ist, sind die Glättungs-Drosselspule 5a und die Glättungs-Drosselspule 5b einander benachbart angeordnet. Der Ausgangsanschluss 8 ist auf einer Endseite des gedruckten Substrats 1 angeordnet, so dass er mit den Glättungs-Drosselspulen 5a, 5b ausgerichtet ist. Das heißt, der Ausgangsanschluss 8 ist nicht im Bereich C angeordnet, und er wirkt mit der Glättungs-Drosselspule 5 zusammen, so dass der Bereich B und der Bereich C getrennt sind, wie bei der in 21 gezeigten Konfiguration. Dadurch hat der DC/DC-Umsetzer 106 die Wirkung, dass eine erweiterte Wärmeabschirmung zwischen dem Bereich B und dem Bereich C bereitgestellt wird, wie bei der in 21 gezeigten Leistungsschaltungseinrichtung.
  • Mit der obigen Konfiguration sind die Glättungskondensatoren 6 thermisch von den Sekundärseiten-Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d abgeschirmt, und demzufolge wird die Temperatur der Glättungskondensatoren 6 kaum von der Temperatur der Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d beeinflusst. Daher können die Sekundärseiten-Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d in einem höheren Temperaturzustand betrieben werden, um die Leistungsschaltungseinrichtung zu betreiben. Im Ergebnis kann - wie in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung - die Leistungsschaltungseinrichtung eine höhere Ausgangsleistung bereitstellen, und die Größe der Leistungsschaltungseinrichtung kann verringert werden.
  • Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, können die obigen Ausführungsformen auch auf verschiedene Arten modifiziert werden. Außerdem ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch den Umfang der Patentansprüche definiert, und es ist beabsichtigt, dass er jegliche Modifikationen innerhalb des Umfangs und der Bedeutung äquivalent zum Umfang der Patentansprüche einschließt.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung ist insbesondere vorteilhaft auf eine Leistungsschaltungseinrichtung anwendbar, die Wärme an ein Gehäuse zum Kühlen überträgt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1:
    gedrucktes Substrat;
    1a:
    Isolierschicht;
    1b bis 1e:
    Verdrahtungsmuster;
    1f:
    Wärmeabfuhr-Via;
    2a bis 2d:
    Primärseiten-Schaltelement;
    3a bis 3d:
    Sekundärseiten-Schaltelement;
    4, 4a:
    Transformator;
    4aE, 4aI, 4bE, 4bI:
    Transformator-Kern;
    5, 5a, 5b:
    Glättungs-Drosselspule;
    5aE, 5aI, 5bE, 5bI:
    Glättungs-Drosselspulenkern;
    6:
    Glättungskondensator;
    7:
    Eingangsanschluss;
    8:
    Ausgangsanschluss;
    9:
    Isolierelement;
    10:
    Gehäuse;
    10a:
    Vertiefungsbereich;
    11:
    Bondelement;
    12, 12a:
    Befestigungselement;
    13:
    Leitung;
    14:
    Resonanzspule;
    15:
    Filterspule;
    16:
    Eingangskondensator;
    17:
    Wärme-Abschirmplatte;
    17a:
    fixierter Bereich;
    17b:
    geneigter Bereich;
    17c:
    vorderer Endbereich;
    17d:
    Lamellenbereich;
    18:
    Wärme-Diffusionselement;
    21,22,24,25:
    Öffnungsbereich;
    31:
    Gehäusebereich;
    32:
    Deckel;
    41, 42, 43:
    Pfeil;
    50:
    Bauteil;
    60:
    Element;
    101, 102, 103, 104, 105:
    DC/DC-Umsetzer.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011139602 [0003]
    • JP 2011139602 A [0004]

Claims (13)

  1. Leistungsschaltungseinrichtung, die Folgendes aufweist: - ein Schaltungssubstrat; - eine Leistungsschaltung, die auf dem Schaltungssubstrat ausgebildet ist; und - ein Gehäuse, das mit dem Schaltungssubstrat verbunden ist, wobei die Leistungsschaltung Folgendes aufweist: - ein Elektroelement, - mindestens eine Spule, die einen Strom glättet, der durch die Leistungsschaltung fließt, und - einen Kondensator, der einen Strom glättet, der aus der Spule ausgegeben wird, wobei ein Teil des Kerns der Spule in einen Öffnungsbereich eingeführt ist, der im Schaltungssubstrat ausgebildet ist, wobei eine Wicklung der Spule auf dem Schaltungssubstrat ausgebildet ist, wobei sich die Spule zwischen einem ersten Bereich, in welchem der Kondensator angeordnet ist, und einem zweiten Bereich, in welchem das Elektroelement angeordnet ist, befindet.
  2. Leistungsschaltungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Öffnungsbereich, der im Schaltungssubstrat ausgebildet ist, eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung bildet, wobei die Spule eine erste Spule und eine zweite Spule aufweist, wobei der Kern einen ersten Spulenkern und einen zweiten Spulenkern entsprechend der ersten Spule und der zweiten Spule aufweist, wobei ein Teil des ersten Spulenkerns in die erste Öffnung des Schaltungssubstrats eingeführt ist, wobei ein Teil des zweiten Spulenkerns in die zweite Öffnung des Schaltungssubstrats eingeführt ist, wobei der erste Spulenkern und der zweite Spulenkern in einer Linie angeordnet sind, und zwar bei Betrachtung des Schaltungssubstrats von einer Hauptfläche, und wobei der erste Spulenkern und der zweite Spulenkern so angeordnet sind, dass sie zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich durchgehen.
  3. Leistungsschaltungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Ausgangsanschluss zwischen dem ersten Spulenkern und dem zweiten Spulenkern bereitgestellt ist.
  4. Leistungsschaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei von einer ersten Höhe von einer Vorderfläche des Schaltungssubstrats zu einer Oberseite des Elektroelements, einer zweiten Höhe von der Vorderfläche des Schaltungssubstrats zu einer Oberseite des Kondensators und einer dritten Höhe von der Vorderfläche des Schaltungssubstrats zu einer Oberseite des Kerns die dritte Höhe am höchsten ist.
  5. Leistungsschaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Elektroelement ein erstes Element und ein zweites Element aufweist, wobei die Leistungsschaltung ferner mindestens einen Transformator aufweist, wobei der Transformator einen Transformator-Kern und eine Wicklung hat, die eine Peripherie des Transformator-Kerns umgibt, wobei der mindestens eine Transformator-Öffnungsbereich in einem Bereich zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element im Schaltungssubstrat ausgebildet ist, und ein Teil des Transformator-Kerns in den Transformator-Öffnungsbereich des Schaltungssubstrats eingeführt ist.
  6. Leistungsschaltungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei der Transformator einen ersten Transformator und einen zweiten Transformator aufweist, der Transformator-Öffnungsbereich, der im Schaltungssubstrat ausgebildet ist, eine erste Transformator-Öffnung und eine zweite Transformator-Öffnung aufweist, ein Teil des Transformator-Kerns des ersten Transformators in die erste Transformator-Öffnung des Schaltungssubstrats eingeführt ist, und ein Teil des Transformator-Kerns des zweiten Transformators in die zweite Transformator-Öffnung des Schaltungssubstrats eingeführt ist.
  7. Leistungsschaltungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei von einer vierten Höhe von einer Vorderfläche des Schaltungssubstrats zu einer Oberseite des ersten Elements, einer fünften Höhe von der Vorderfläche des Schaltungssubstrats zu einer Oberseite des zweiten Elements und einer sechsten Höhe von der Vorderfläche des Schaltungssubstrats zu einer Oberseite des Transformator-Kerns die sechste Höhe die höchste ist.
  8. Leistungsschaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner ein Abschirmungs-Element aufweist, das oberhalb des Kerns der Spule angeordnet ist.
  9. Leistungsschaltungseinrichtung nach Anspruch 8, wobei das Abschirmungs-Element in Kontakt mit dem Kern ist.
  10. Leistungsschaltungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Abschirmungs-Element Folgendes aufweist: - ein Steuerungs-Schaltungssubstrat, und - eine Steuerschaltung, die auf dem Steuerungs-Schaltungssubstrat ausgebildet ist, zum Steuern der Leistungsschaltung.
  11. Leistungsschaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die ferner ein Verbindungselement aufweist, das das Schaltungssubstrat und das Gehäuse verbindet, wobei das Verbindungselement das Gehäuse und einen Bereich verbindet, der sich zwischen dem Elektroelement und dem Kondensator im Schaltungssubstrat befindet.
  12. Leistungsschaltungseinrichtung nach Anspruch 11, die ferner ein Wärme-Diffüsionselement aufweist, das in einem Bereich angeordnet ist, der sich zwischen dem Verbindungselement und dem Kondensator im Schaltungssubstrat befindet.
  13. Leistungsschaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Gehäuse einen ersten Gehäusebereich, der sich unterhalb des Kondensators befindet, einen zweiten Gehäusebereich, der sich unterhalb des Elektroelements befindet, und einen dritten Gehäusebereich aufweist, der sich zwischen dem ersten Gehäusebereich und dem zweiten Gehäusebereich befindet, und der dritte Gehäusebereich einen Teil einschließt, dessen Dicke kleiner ist als die Dicke des ersten Gehäusebereichs und die Dicke des zweiten Gehäusebereichs.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017022284A1 (ja) * 2015-08-03 2017-02-09 株式会社村田製作所 絶縁型ｄｃ－ｄｃコンバータ
JP7024592B2 (ja) * 2018-05-11 2022-02-24 株式会社デンソー 電力変換装置
CN108777220B (zh) * 2018-05-28 2022-01-21 台达电子工业股份有限公司 磁性元件及开关电源装置
CN113508519A (zh) * 2019-02-27 2021-10-15 爱德万测试公司 多输出隔离电源、电源布置、自动化测试设备以及为自动化测试设备中的使用提供多个隔离输出电压的方法
JP7062130B2 (ja) * 2019-03-11 2022-05-02 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP7275673B2 (ja) * 2019-03-12 2023-05-18 富士電機株式会社 電力変換装置
JPWO2022196411A1 (de) * 2021-03-15 2022-09-22
JP7098025B1 (ja) * 2021-06-09 2022-07-08 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP7435876B2 (ja) 2022-04-22 2024-02-21 富士電機株式会社 トランス

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011139602A (ja) 2009-12-28 2011-07-14 Tdk Corp ベースプレート構造および電源装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5835350A (en) * 1996-12-23 1998-11-10 Lucent Technologies Inc. Encapsulated, board-mountable power supply and method of manufacture therefor
JPH1140425A (ja) 1997-07-16 1999-02-12 Murata Mfg Co Ltd トランス及びインダクタ
JPH1194593A (ja) * 1997-09-19 1999-04-09 Yaskawa Electric Corp ロータリエンコーダ
JP3334620B2 (ja) * 1998-06-17 2002-10-15 株式会社デンソー Ｄｃ−ｄｃコンバータ装置
JP2000260639A (ja) * 1999-03-11 2000-09-22 Murata Mfg Co Ltd コイル装置およびこれを用いたスイッチング電源装置
JP2004296673A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Tdk Corp 水密プレート及びそれを備えた電源装置
US6970367B2 (en) 2003-08-20 2005-11-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Switching power supply
JP4735469B2 (ja) * 2005-08-31 2011-07-27 Ｔｄｋ株式会社 スイッチング電源装置
US7830649B2 (en) * 2008-05-28 2010-11-09 Kevin Yang Ballast with multilead wires
EP2144070B1 (de) * 2008-07-11 2012-03-21 Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. Sensor für eine Hochspannungsumgebung
US8188829B2 (en) 2008-12-26 2012-05-29 Tdk Corporation Coil substrate structure, substrate holding structure, and switching power supply
JP5304231B2 (ja) 2008-12-26 2013-10-02 Ｔｄｋ株式会社 コイル基板構造及びスイッチング電源装置
JP2012019150A (ja) * 2010-07-09 2012-01-26 Sanken Electric Co Ltd 電子回路装置
JP2012105401A (ja) * 2010-11-08 2012-05-31 Toshiba Lighting & Technology Corp 電源装置および照明装置
DE112012004841T5 (de) * 2011-11-21 2014-08-14 Autonetworks Technologies, Ltd. Gleichstromwandler
JP6035952B2 (ja) * 2012-07-27 2016-11-30 Tdk株式会社 電源装置
JP5968731B2 (ja) * 2012-09-03 2016-08-10 シャープ株式会社 イオン発生器およびそれを備えたイオン発生装置
JP5911441B2 (ja) * 2013-02-06 2016-04-27 Fdk株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータのトランス配線構造
JP6084147B2 (ja) * 2013-03-15 2017-02-22 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 コイル一体型プリント基板、磁気デバイス
JPWO2014147962A1 (ja) * 2013-03-19 2017-02-16 富士電機株式会社 磁気部品の冷却構造及びこれを備えた電力変換装置
JP5751293B2 (ja) * 2013-08-13 2015-07-22 Tdk株式会社 プリント基板及び電源装置
US10109404B2 (en) * 2013-08-30 2018-10-23 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Low profile coupled inductor substrate with transient speed improvement
JP6278695B2 (ja) * 2013-12-26 2018-02-14 株式会社デンソー 電子制御ユニット、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP6227446B2 (ja) * 2014-03-12 2017-11-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 トランスおよびそれを用いた電力変換装置
JP2015193371A (ja) * 2014-03-27 2015-11-05 日本電産エレシス株式会社 電動パワーステアリング用電子制御装置
JP6330562B2 (ja) * 2014-08-07 2018-05-30 株式会社デンソー 電源装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011139602A (ja) 2009-12-28 2011-07-14 Tdk Corp ベースプレート構造および電源装置

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