JP2009303285A - Module and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマテレビや液晶テレビのような、薄形が要求される電子機器の電源等に用いるモジュールとその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a module used for a power source of an electronic device such as a plasma television or a liquid crystal television that requires a thin shape, and a method for manufacturing the same.
近年、プラズマテレビや液晶テレビのような電子機器は壁掛け等の目的のため、更なる小型化、薄層化が求められている。そのため、こうした電子機器に用いられている電源(電源モジュールや、トランス、チョークコイル等を用いた大電流モジュールも含む)には、更なる薄層化が求められている。 In recent years, electronic devices such as plasma televisions and liquid crystal televisions have been required to be further downsized and thinned for the purpose of hanging on walls. Therefore, further thinning is required for power sources (including power modules, transformers, choke coils, and other large current modules) used in such electronic devices.
そしてこうした電源モジュールでは、発熱部品となるトランスを、放熱基板の上に取り付けることで、トランスの冷却を行うことが提案されている。こうしたモジュールとしては、例えば特許文献1が知られている。 In such a power supply module, it has been proposed to cool the transformer by mounting a transformer as a heat generating component on the heat dissipation board. For example, Patent Document 1 is known as such a module.
図7(A)〜(C)は、従来のモジュールの製造方法と課題を示す断面図である。 7A to 7C are cross-sectional views showing a conventional module manufacturing method and problems.
図7(A)は、従来のモジュールの製造方法を説明する断面図であり、金属板1の上に矢印2に示すように伝熱層3を固定する様子を示す。
FIG. 7A is a cross-sectional view for explaining a conventional method for manufacturing a module, and shows a state in which a heat transfer layer 3 is fixed on a metal plate 1 as indicated by an
図7(B)は、従来のモジュールにトランスを固定する様子を説明する断面図であり、接着剤4を用いて、端子6a、6b付きのトランス5を、伝熱層3の上に矢印2で示すように固定する様子を示す。
FIG. 7B is a cross-sectional view for explaining the manner in which the transformer is fixed to the conventional module. The adhesive 5 is used to connect the transformer 5 with
図7(C)は、従来のモジュールにおけるトランスの唸りを説明する断面図であり、トランス5に、端子6a、6bから電流を印加した場合、トランス5が振動7で示すように大きく振動し、これが唸りとなる様子を示す。なお図7(C)における矢印2は、振動7によってトランス5が上下等に唸る(あるいは細かく振動する)様子を示す。
FIG. 7C is a cross-sectional view for explaining the turning of the transformer in the conventional module. When current is applied to the transformer 5 from the
図7(C)に示すように、従来のモジュール8では、トランス5に発生する振動7は、接着剤4によって吸収していた。
しかし図7(A)〜(C)で示すようなモジュールの場合、トランス5に発生した熱を、伝熱層3や金属板1に放熱しようとした場合、接着剤4の厚みが阻害要因となってしまうため、放熱のためには接着剤4の厚みは、薄くすることが求められている。しかし接着剤4の厚みを薄くした場合、トランス5に発生した振動7の接着剤4による吸収効果が低下してしまうという課題を有していた。 However, in the case of a module as shown in FIGS. 7A to 7C, when the heat generated in the transformer 5 is radiated to the heat transfer layer 3 or the metal plate 1, the thickness of the adhesive 4 is an obstacle. Therefore, it is required to reduce the thickness of the adhesive 4 for heat dissipation. However, when the thickness of the adhesive 4 is reduced, there is a problem that the absorption effect by the adhesive 4 of the vibration 7 generated in the transformer 5 is lowered.
また放熱性のため接着剤4の厚みを薄くした場合、接着剤4に振動吸収性の高い極めて特殊な部材を用いる必要があり、トランス5の接着強度が低下する場合があった。 Further, when the thickness of the adhesive 4 is reduced for heat dissipation, it is necessary to use a very special member having high vibration absorption for the adhesive 4, and the adhesive strength of the transformer 5 may be lowered.
そこで本発明は、上記課題を解決するために、金属板と、この金属板上に形成したシート状の伝熱層と、この伝熱層上に固着したパワー素子と、この伝熱層及び前記金属板に固定したインダクタと、からなるモジュールであって、前記インダクタの第1の端部は前記伝熱層の端部で、前記インダクタの第2の端部は前記金属板に設けた突起部で、保持するように弾性接着剤で固定しているモジュールとするものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a metal plate, a sheet-like heat transfer layer formed on the metal plate, a power element fixed on the heat transfer layer, the heat transfer layer, and the heat transfer layer. An inductor fixed to a metal plate, wherein a first end of the inductor is an end of the heat transfer layer, and a second end of the inductor is a protrusion provided on the metal plate. Thus, the module is fixed with an elastic adhesive so as to be held.
以上のように、本発明によれば、トランスの第1の端部を伝熱層側に、トランスの第2の端部を金属板に設けた突起部で支えることによって、トランスと金属板との間に設ける接着剤の厚みを厚くすることができ、トランスに発生する振動(あるいは唸り)を接着剤の厚みによって吸収する。更にトランスと伝熱層との間を固定する接着剤の厚みを薄くすることにより、トランスに発生した熱を、効果的に伝熱層や金属板に放熱する。 As described above, according to the present invention, the transformer and the metal plate are supported by supporting the first end of the transformer on the heat transfer layer side and the second end of the transformer on the protrusion provided on the metal plate. The thickness of the adhesive provided between the two can be increased, and the vibration (or sag) generated in the transformer is absorbed by the thickness of the adhesive. Further, by reducing the thickness of the adhesive that fixes the transformer and the heat transfer layer, the heat generated in the transformer is effectively radiated to the heat transfer layer and the metal plate.
この結果、モジュールに組み込んだトランスの発熱や唸りを防止でき、モジュールの小型化、高密度化を実現でき、機器の更なる薄型化を実現する。 As a result, it is possible to prevent the transformer incorporated in the module from being heated and twisted, to realize a smaller and higher density module, and to further reduce the thickness of the device.
また接着剤の厚みを一定以上確保することができるため、特殊で高価な防振部材を使う必要がなく、接着剤として市販の安価で接着力の優れた部材を用いることができる。 Further, since the thickness of the adhesive can be ensured to a certain level or more, it is not necessary to use a special and expensive vibration-proof member, and a commercially available low-cost member having excellent adhesive strength can be used as the adhesive.
また必要に応じて、このモジュールに回路基板を組み込むことで、パワー素子とインダクタとの配線長(更には配線インピーダンス)を最小にできるため、リンギング等のインピーダンスに起因するノイズ発生を抑制することができる。 In addition, if necessary, the circuit board can be incorporated into this module to minimize the wiring length (and wiring impedance) between the power element and the inductor, thereby suppressing the occurrence of noise caused by impedance such as ringing. it can.
なお本発明の実施の形態に示された一部の製造工程は、成形金型等を用いて行われる。但し説明するために必要な場合以外は、成形金型は図示していない。また図面は模式図であり、各位置関係を寸法的に正しく示したものではない。 Note that some of the manufacturing steps shown in the embodiments of the present invention are performed using a molding die or the like. However, the molding die is not shown unless it is necessary for explanation. Further, the drawings are schematic views and do not show the positional relations in terms of dimensions.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1として、モジュールについて、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a module will be described as a first embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図1は、実施の形態1におけるモジュールの一例を示す断面図である。図1において、11はパワー素子、12はインダクタ、13は伝熱層、14は回路基板、15a〜15cはリード線、16は金属板、17は接着層、18は突起部、19はモジュールである。なおインダクタ12は、トランス、チョークコイル等も含む。これはトランスもチョークコイルも、ジュール熱に起因する発熱が課題となるインダクタ部品のためである。そしてこれらインダクタ12の内部のコイル部分にジュール熱によって発生した熱が、そのDCR(例えば直列抵抗)の増加原因となり、モジュール19の性能に影響を与える。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a module according to the first embodiment. In FIG. 1, 11 is a power element, 12 is an inductor, 13 is a heat transfer layer, 14 is a circuit board, 15a to 15c are lead wires, 16 is a metal plate, 17 is an adhesive layer, 18 is a protrusion, and 19 is a module. is there. The
図1において、金属板16には、金型等を用いて、1以上(更には1箇所以上、あるいは1個以上)の突起部18を設けている。また金属板16の一部には、シート状の伝熱層13を設けており、伝熱層13の上には1以上のパワー素子11を固定している。
In FIG. 1, the
なおパワー素子11としては、IGBT、パワーFET、パワートランジスタ、パワーダイオード、パワーIC等を含む。なおパワー素子11として市販の樹脂パッケージ品を用いることが可能である。
The
そしてインダクタ12の第1の端部を伝熱層13の端部(図1においては、伝熱層の端部とは、伝熱層の端及び端付近であって、端から10mmまでの位置とする)に、インダクタ12の第2の端部を突起部18に、それぞれ載せるようにして、インダクタ12を保持している。なおインダクタ12の第1の端部とは、インダクタ12のリード線15b側であり、例えばインダクタ12側の一次側の端子部である。またインダクタ12の第2の端部とは、例えばインダクタ12のリード線15c側であり、インダクタ12の二次側の端子部である。
The first end of the
そしてインダクタ12の下部に設けた接着層17によって、インダクタ12を伝熱層13の端部や金属板16の上に固定する。なお接着層17には、弾性接着剤を用いることで、インダクタ12に発生した唸りや振動を効果的に吸収できる。
The
なおリード線15a〜15c等は、銅線に拘る必要は無く、接続用の端子であれば良く、銅板の一部、あるいはリードフレーム等としても良い。
Note that the
また金属板16と、略平行になるように設けた回路基板14に、パワー素子11のリード線15aや、インダクタ12のリード線15b、15cを接続することで、パワー素子11とインダクタ12との間の配線長を最短とし、インピーダンスに起因するノイズ(例えば、リンギングノイズ)の低減効果を得る。
Further, by connecting the
なお図1において、回路基板14は、実施の形態1におけるモジュール19の必須要素ではない。これは図1において、回路基板14を設けなくても、モジュール19となるためである。
In FIG. 1, the
回路基板14を設けない場合、例えば、モジュール19は、金属板16と、この金属板16上に形成したシート状の伝熱層13と、この伝熱層13上に固着したパワー素子11と、この伝熱層13及び前記金属板16に固定したインダクタ12とからなるモジュールであって、前記インダクタ12の第1の端部は前記伝熱層13の端部で、前記インダクタ12の第2の端部は前記金属板に設けた突起部18で保持するように、接着層17(例えば、弾性接着剤)で固定しているモジュール19とすることで、インダクタ12の唸り防止と放熱を実現する。
When the
また必要に応じて、回路基板14と組み合わせることで、パワー素子とインダクタとの配線長(更には配線インピーダンス)を最小にできるため、リンギング等のインピーダンスに起因するノイズ発生を抑制することができる。
Further, if necessary, by combining with the
この場合、金属板16と、この金属板16上に形成したシート状の伝熱層13と、この伝熱層13上に固着したパワー素子11と、この伝熱層13及び前記金属板16に固定したインダクタ12と、前記パワー素子11及び前記インダクタ12を接続する、前記金属板16と略平行に設けた回路基板14とからなるモジュール19であって、前記インダクタ12の第1の端部(例えば、図1のインダクタ12のリード線15b側)は前記伝熱層13の端部で、前記インダクタ12の第2の端部(例えば、図1のインダクタ12のリード線15c側)は前記金属板16に設けた突起部18で保持するように、弾性接着剤からなる接着層17で固定しているモジュール19となる。その結果、インダクタ12に発生した振動や唸りを、伝熱層13や突起部18によって一定以上の厚みを確保するようにして設けた接着層17によって吸収することができ、インダクタ12の唸り防止を実現する。
In this case, the
なお図1において、突起部18の高さは、伝熱層13の厚みと、略同じとすることが望ましい。こうすることで、インダクタ12と金属板16との間を略平行と出来る。更にインダクタ12の下面と伝熱層13の表面との間も略平行とすることができるため、インダクタ12と伝熱層13との間に形成する接着層17の厚みを薄く(更に均一に)することができ、後述する図6で説明するように、インダクタ12に発生した熱の放熱効果を高める。
In FIG. 1, it is desirable that the height of the
なおインダクタ12を構成するコア(なおコアは図示していない。なおインダクタ12は、コアと、銅線等で形成したコイルからなる。なおコイルは図示していない)の下面は、前記金属板16と、略平行とすることが望ましい。インダクタ12を構成するコアの下面と、金属板16(更には伝熱層13も)を略平行とすることで、接着層17の厚みを薄く(更に均一に)することができ、後述する図6で説明するように、インダクタ12に発生した熱の放熱効果を高める。
Note that the lower surface of the core constituting the inductor 12 (note that the core is not shown. The
また伝熱層13はフィラー入りのエポキシ樹脂であって、前記伝熱層13の厚みは0.4mm以上とすることが望ましい。フィラー入りエポキシ樹脂とすることで、伝熱層13の熱伝導率を高めることができ、インダクタ12に発生した熱の放熱効果を高める。また伝熱層13の厚みを0.4mm以上(バラツキも考慮すると、0.6mm以上とすることが望ましい)とすることで、伝熱層13の強化絶縁が可能となり、一次側の回路(例えば、パワー素子11やインダクタ12を用いて作製した一次側回路)を、伝熱層13の上に形成できる。またこの場合、金属板16とインダクタ12との間の接着層17の厚みを伝熱層13の厚み(例えば0.4mm以上)とすることができ、インダクタ12に発生する振動や唸りの吸収効果を高められる。
The
なお接着層17に弾性接着剤を用いる場合、そのゴム硬度は、40以下(更に望ましくは30以下)とすることが望ましい。ゴム硬度が40より大きな場合、インダクタ12に発生する振動や唸りの吸収効果が得られない場合がある。
When an elastic adhesive is used for the
なお接着層17のゴム硬度の測定には、JIS等で規格されたゴム硬度計を用いる。JIS−K−6253に規格されたデュロメータタイプAのゴム硬度計を用いた場合、ゴム硬度がA_40以下(_は一字空白の意味)、あるいはJIS−K−6301に規格されたスプリング式A型のゴム硬度計を用いた場合、ゴム硬度は40Hs_JIS_C以下(_は一字空白の意味)が望ましい。共にゴム硬度が40より大きくなった場合、インダクタ12に発生する振動や唸りの吸収効果が得られない場合があるためである。なお他にも、JIS−K−7215、ASTM−D2240、ISO−7619等で知られるゴム硬度計を用いても良い。
For measuring the rubber hardness of the
なお「JIS−K−6301−Aのスプリング式A」と、「ディロメータA(ショアA)」とを用いた場合、同じゴム硬度40であっても、「ディロメータA(ショアA)」の方が高めに出る場合がある。こうした場合、ディロメータ(ショアA)」の値を用いることが望ましい。また必要に応じて「ゴム硬度変換表」等を活用しても良い。 When “JIS-K-6301-A spring type A” and “Dilometer A (Shore A)” are used, the “Durometer A (Shore A)” is the same even if the rubber hardness is 40. May go higher. In such a case, it is desirable to use the value of “dilometer (Shore A)”. Moreover, you may utilize a "rubber hardness conversion table" etc. as needed.
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2として、実施の形態1で説明したモジュール19の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, as a second embodiment of the present invention, an example of a method for manufacturing the
図2(A)〜(C)は、共に実施の形態2におけるモジュール19の製造方法の一例を示す断面図である。図2(A)〜(C)において、20は伝熱材、21は矢印、22は接着剤である。
2A to 2C are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing the
図2(A)において、金属板16には予め突起部18を形成している。金属板16としては、例えば厚み0.5〜2.0mm程度のアルミニウム板や銅板を使うことができる。また突起部18の大きさは、0.5mmφ以上とする。0.5mmφ未満の突起部18のプレス等による形成は難しいためである。なお突起部18の形状は、丸でも四角でも、帯状(あるいは線状、ストライプ状)等であっても良く、加工性で決めればよい。
In FIG. 2A, a
図2(A)の矢印21に示すように、突起部18を避けるように、伝熱材20を金属板16の上にセットし、一体化し、放熱基板とする。その後、図2(B)に示すように、この上に、パワー素子11a、11bやインダクタ12等を固定する。なお図2(B)に示すように、パワー素子11b(例えば、インダクタ12の2次側出力に接続される素子。あるいは強化絶縁が不要な回路素子)は、伝熱層13の上ではなくて、金属板16の上に直接、接着剤等を用いて固定することができる。こうすることでパワー素子11b(例えば、二次側の回路素子)の放熱効果を高めることができ、伝熱材20の使用量を削減できる分、製品のコストダウンを実現する。
As shown by an
図2(B)において、接着剤22は、ゴム系(例えばシリコン系、ウレタン系等)の弾性接着剤であり、硬化後に弾性体(望ましくはゴム硬度40以下)となるものである。 In FIG. 2B, the adhesive 22 is a rubber-based (for example, silicon-based, urethane-based, etc.) elastic adhesive, and becomes an elastic body (preferably having a rubber hardness of 40 or less) after curing.
なお接着剤22は、金属板16に設けた突起部18や、伝熱層13の端部にかかるように塗布しても良い。突起部18や伝熱層13の端部にかかるように接着剤22を形成することで、突起部18や伝熱層13における接着強度を高められる。なお接着剤22の膜厚は、金属板16上で高膜厚に、伝熱層13上で低膜厚になるように塗布することが望ましい。こうすることで、金属板16上で接着剤を高膜厚に、伝熱層13上で接着剤22を薄層に、それぞれ形成できるため、放熱性と唸り吸収性を高められる。その後、接着剤22を硬化させ、接着層17とする。
The adhesive 22 may be applied so as to cover the
図2(C)は、こうして完成したモジュール19の断面図である。図2(C)に示すように、金属板16上の接着層17を高膜厚に、伝熱層13上の接着層17を薄層に、それぞれ形成できるため、放熱性と唸り吸収性を高められる。
FIG. 2C is a cross-sectional view of the
次に図3(A)(B)を用いて、突起部18の形状について説明する。
Next, the shape of the
図3(A)(B)は、共に突起部18の形状について説明する斜視図である。図3(A)(B)において、23は点線である。図3(A)に示すように、突起部18は、1個以上とする。例えば突起部18を複数個とすることで、一枚の金型(突起部18を形成するための金型等)で、複数形状のインダクタ12(例えば、大型、小型、複数個の並列使用等)にも対応できる。これは、インダクタ12に対して、少なくとも突起部18の一つが当たれば良いためである。
3A and 3B are perspective views for explaining the shape of the
図3(B)は、複数個の突起部18を設けた金属板16の上に、インダクタ12をセットした後の様子を説明する斜視図である。図3(B)に示すように、複数個の突起部18を用意した場合でも、最低1個の突起部18がインダクタ12を支えれば良いことが判る。なお図3(B)において、点線23はインダクタ12の陰に隠れた突起部18を示す。また図3(B)において、インダクタ12を固定する接着層17やパワー素子11等は図示していない。
FIG. 3B is a perspective view illustrating a state after the
次に図4(A)〜(C)を用いて、突起部18における伝熱層13の厚み均一効果について説明する。
Next, the thickness uniformity effect of the
図4(A)〜(C)は、突起部18を用いた伝熱層13の形成方法の一例を説明する断面図である。図4(A)〜(C)において、24は金型等である。
4A to 4C are cross-sectional views illustrating an example of a method for forming the
図4(A)に示すように、金型等24を用いて、伝熱材20を金属板16側に、矢印21に示すように押し付ける。この際に、金属板16に予め設けていた突起部18が一種のスペーサ(あるいは金型等24の下側動作限界点)となるため、伝熱層13の厚みを突起部18の高さに合わせることがきる。なお図4(A)において、突起部18は伝熱材20の両側に図示しているが、片側だけに設けても良いことは言うまでも無い。
As shown in FIG. 4A, the
図4(B)は、突起部18の高さと、伝熱層13の高さ(あるいは厚み)が、略同一になったことを説明する断面図であり、点線23はこれらの厚みが略同一であることを示す。
FIG. 4B is a cross-sectional view for explaining that the height of the
図4(C)は、こうして作製したモジュール19の断面図である。図4(A)〜(B)に示すようにして、伝熱層13の厚みと突起部18の高さとを、略同一とすることで、接着層17の厚みを薄く(更に均一に)することができ、後述する図6で説明するように、インダクタ12に発生した熱の放熱効果を高める。
FIG. 4C is a cross-sectional view of the
次に図5(A)(B)を用いて、インダクタ12の唸り防止効果について説明する。
Next, the twisting prevention effect of the
図5(A)(B)は、インダクタ12の唸り防止効果について説明する断面図である。図5(A)において、25は振動であり、例えばインダクタ12が矢印21に示すように振動する様子を示す。
5A and 5B are cross-sectional views for explaining the effect of preventing the
図5(A)は、接着層17を設けていない場合のインダクタ12の振動25を示す。図5(A)に示すように、接着層17を設けていない場合、インダクタ12の振動25は、矢印21に示すように大きくなり、唸りとして機器に伝わる。
FIG. 5A shows the
図5(B)は、接着層17を設けた場合のインダクタ12の振動の吸収効果を示す断面図である。図5(B)に示すように、インダクタ12の下部に、接着層17を設けることで、インダクタ12の振動25は、接着層17の厚みの中で吸収することができるため、唸りとして機器に伝わりにくくなる。
FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating the vibration absorption effect of the
図5(B)における点線23は、インダクタ12に発生した振動(例えば矢印21)が、接着層17によって吸収され、小さくなる様子を示す。このように図5(A)で示した振動25は、接着層17の厚み効果によって、図5(B)の点線23に示すように大幅に低減される。
A dotted
なおインダクタ12の一端を保持する突起部18は、インダクタ12の端部から端部付近(端部付近とは、インダクタ12の端部と、インダクタ12の中央部と、の間を示す)に設ける。これはインダクタ12が自重で傾かないようにするためである。
The
なお接着層17としては、ゴム硬度40以下が望ましいが、更にゴムの弾性率を利用することで、更に振動吸収効果を高めることができる。
The
例えば、ゴム硬度40以下で、更にゴムの強さや伸びからヤング率(弾性率)を最適化することで、インダクタ12に発生する振動25を効果的に吸収できる。
For example, the
例えば、接着層17の弾性を、ゴム硬度計のみならず、粘弾性スペクトロメータ等を用いて測定することも効果的である。そして接着層17の弾性を積極的に利用(例えば、正弦振動を与えた場合の複素弾性率を利用する)することが有用である。
For example, it is also effective to measure the elasticity of the
この場合、接着層17の、E’(storage modulus。貯蔵弾性率のこと)やE”(loss modulus。損失弾性率のこと)を求める。特にE”は、インダクタ12の振動の1サイクルの間に熱として散逸させることができるエネルギーの減衰項、すなわちエネルギー散逸項となる。そのためインダクタ12の発生させる振動を吸収するために、インダクタ12の発生させる振動数領域(なお測定が難しい場合は、測定装置の測定しやすい周波数域で測定しても良い。これは液体等に比べて固体の場合、弾性率の周波数依存性が少ないためである。)において、E”の値の大きな接着剤を選ぶことが望ましい。具体的には、インダクタ12の発生する振動数領域(あるいは測定装置の測定可能域)において、E”がE’の20倍以下(望ましくはE”がE’の10倍以下、更に望ましくは5倍以下。これはE”やE’の測定値の精度やバラツキを考慮すると、この程度の差を設けることが望ましい。)となるものを選ぶことが望ましい。こうすることでインダクタ12の発生させる振動を、唸り(あるいは音)から、熱エネルギーに変換することができるため、インダクタ12の唸り防止が可能となる。またインダクタ12の振動エネルギーが変換されてなる熱エネルギーは、伝熱層13や金属板16を介して、外部に放出することができるため、インダクタ12の性能に影響を与えない。
In this case, E ′ (storage modulus) and E ″ (loss modulus) are determined for the
次に図6を用いて、実施の形態で説明したモジュール19の放熱メカニズムについて説明する。
Next, the heat dissipation mechanism of the
図6は、モジュール19の放熱メカニズムについて説明する断面図である。図6において、インダクタ12に発生する熱は、矢印21に示すように、伝熱層13や突起部18、更には接着層17を介して、金属板16に放熱される。ここで図6に示すように、インダクタ12と金属板16との間の接着層17の厚みが、伝熱層13と同程度の厚みとなった場合であっても、インダクタ12に発生する熱は、伝熱層13や突起部18を介して効果的に金属板16に放熱することが出来る。これは、インダクタ12に内蔵されるコイル(コイルは図示していない)は、銅線や銅板等から構成されたものであって、銅金属自体の熱伝導性が極めて高いためである。そのためトランスに発生した熱(例えばジュール熱)は、トランスを構成するコイルを介して、インダクタ12の内部を矢印21に示すように伝熱され、伝熱層13等を介して、金属板16に放熱される。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the heat dissipation mechanism of the
なお図6に示すように、少なくともインダクタ12の一端側(例えば、一次回路側、あるいは強化絶縁が要求される側)を、伝熱層13の上に載せることによって、インダクタ12の端子(例えば、リード線15b)の強化絶縁が可能となる。またインダクタ12の一端と、伝熱層13の端部とを重ねるようにすることで、この重なった部分の伝熱層13を沿面距離とすることも可能である。なお伝熱層13の重なり部分を沿面距離とした場合、沿面距離は6mm以上(望ましくは8mm以上)とすることが望ましい。6mm未満の場合、沿面距離として認められない場合が有る。なお沿面距離に、インダクタ12の一部(例えば、リード線15bの引き出し部分等)を合算できる場合は、この限りではない。
As shown in FIG. 6, at least one end side of the inductor 12 (for example, the primary circuit side or the side where reinforced insulation is required) is placed on the
(実施の形態3)
実施の形態3では、実施の形態1で説明したモジュール19に使用した部材等について、更に詳しく説明する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, members and the like used for the
金属板16としては、銅やアルミニウムのような熱伝導性の高い部材を用いることが望ましい。また機器の筐体やシャーシに、モジュール19をネジ等で固定することで、更にその放熱性を高める。また金属板16を、機器の筐体やシャーシとすることで、コストダウンすることができる。
As the
次に伝熱層13に用いる伝熱材20について説明する。伝熱材20は、例えば、樹脂とフィラーとからなるものとすることで、その熱伝導性を高めることができる。そして樹脂として熱硬化性の樹脂を用いることで、その信頼性を高められる。
Next, the
ここで無機フィラーとしては、例えば略球形状で、その直径は0.1μm以上100μm以下が適当である(0.1μm未満の場合、樹脂への分散が難しくなる。また100μmを超えると伝熱層13の厚みが厚くなり熱拡散性に影響を与える)。本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径3μmと平均粒径12μmの2種類のアルミナを混合したものを用いている。この大小2種類の粒径のアルミナを用いることによって、大きな粒径のアルミナの隙間に小さな粒径のアルミナを充填できるので、アルミナを90重量%近くまで高濃度に充填できるものである。この結果、これら伝熱層13の熱伝導率は5W/(m・K)程度となる。 Here, as the inorganic filler, for example, it has a substantially spherical shape, and its diameter is suitably 0.1 μm or more and 100 μm or less (if it is less than 0.1 μm, it becomes difficult to disperse in the resin. 13 becomes thick and affects the thermal diffusivity). In this embodiment, the inorganic filler is a mixture of two types of alumina having an average particle diameter of 3 μm and an average particle diameter of 12 μm. By using alumina having two kinds of large and small particle diameters, it is possible to fill the gaps between the large particle diameters of alumina with small particle diameters, so that alumina can be filled at a high concentration to nearly 90% by weight. As a result, the heat conductivity of these heat transfer layers 13 is about 5 W / (m · K).
なお無機フィラーとしてはアルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及び窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカ、酸化チタン、酸化錫、ジルコン珪酸塩からなる群から選択される少なくとも一種以上を含んでいるものとすることが、熱伝導性やコスト面から望ましい。 The inorganic filler is at least one selected from the group consisting of alumina, magnesium oxide, boron nitride, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride, zinc oxide, silica, titanium oxide, tin oxide, and zircon silicate. It is desirable from the viewpoint of thermal conductivity and cost.
なお熱硬化性樹脂を使う場合は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、PEEK樹脂の群から選ばれた少なくとも1種類の熱硬化性樹脂を含んでいるものが望ましい。これはこれらの樹脂が耐熱性や電気絶縁性に優れているからである。 In addition, when using a thermosetting resin, what contains at least 1 type of thermosetting resin chosen from the group of an epoxy resin, a phenol resin, cyanate resin, a polyimide resin, an aramid resin, and PEEK resin is desirable. This is because these resins are excellent in heat resistance and electrical insulation.
以上のように、本発明にかかるモジュール及びこの製造方法によって、プラズマテレビや液晶テレビ等の更なる小型化、薄形化を実現できる。 As described above, the module and the manufacturing method according to the present invention can realize further downsizing and thinning of a plasma television, a liquid crystal television, and the like.
11 パワー素子
12 インダクタ
13 伝熱層
14 回路基板
15a〜15d リード線
16 金属板
17 接着層
18 突起部
19 モジュール
20 伝熱材
21 矢印
22 接着剤
23 点線
24 金型等
25 振動
DESCRIPTION OF
Claims (8)
この伝熱層上に固着したパワー素子と、
この伝熱層及び前記金属板に固定したインダクタと、からなるモジュールであって、
前記インダクタの第1の端部は前記伝熱層の端部で、前記インダクタの第2の端部は前記金属板に設けた突起部で、保持するように弾性接着剤で固定しているモジュール。 A metal plate and a sheet-like heat transfer layer formed on the metal plate;
A power element fixed on the heat transfer layer;
A module comprising the heat transfer layer and an inductor fixed to the metal plate,
The first end portion of the inductor is an end portion of the heat transfer layer, and the second end portion of the inductor is a protrusion provided on the metal plate, and is fixed with an elastic adhesive so as to be held. .
この伝熱層上に固着したパワー素子と、
この伝熱層及び前記金属板に固定したインダクタと、
前記パワー素子及び前記インダクタを接続する、前記金属板と略平行に設けた配線基板と、
からなるモジュールであって、
前記インダクタの第1の端部は前記伝熱層の端部で、前記インダクタの第2の端部は前記金属板に設けた突起部で、保持するように弾性接着剤で固定しているモジュール。 A metal plate and a sheet-like heat transfer layer formed on the metal plate;
A power element fixed on the heat transfer layer;
An inductor fixed to the heat transfer layer and the metal plate;
A wiring board that connects the power element and the inductor and is provided substantially parallel to the metal plate;
A module consisting of
The first end portion of the inductor is an end portion of the heat transfer layer, and the second end portion of the inductor is a protrusion provided on the metal plate, and is fixed with an elastic adhesive so as to be held. .
金属板上に、シート状の伝熱層を設ける工程と、
前記伝熱層上に、パワー素子を固着する工程と、
インダクタの第1の端部は前記伝熱層の端部で、前記インダクタの第2の端部は前記突起部で、保持するように、弾性接着剤で固定する工程と、
を有するモジュールの製造方法。 Providing a protrusion on the metal plate;
Providing a sheet-like heat transfer layer on the metal plate;
Fixing the power element on the heat transfer layer;
A first end portion of the inductor is an end portion of the heat transfer layer, and a second end portion of the inductor is the projection portion, and is fixed with an elastic adhesive so as to be held;
The manufacturing method of the module which has.
金属板上に、シート状の伝熱層を設ける工程と、
前記伝熱層上に、パワー素子を固着する工程と、
インダクタの第1の端部は前記伝熱層の端部で、前記インダクタの第2の端部は前記突起部で、保持するように、弾性接着剤で固定する工程と、
前記パワー素子及び前記インダクタを、前記金属板に略平行に設けた配線基板で接続する工程と、
を有するモジュールの製造方法。 Providing a protrusion on the metal plate;
Providing a sheet-like heat transfer layer on the metal plate;
Fixing the power element on the heat transfer layer;
A first end portion of the inductor is an end portion of the heat transfer layer, and a second end portion of the inductor is the projection portion, and is fixed with an elastic adhesive so as to be held;
Connecting the power element and the inductor with a wiring board provided substantially parallel to the metal plate;
The manufacturing method of the module which has.
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