JP2017060292A - Electric power conversion system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換用のパワー半導体モジュールと、パワー半導体モジュールを駆動する回路部品を実装した制御回路基板と、これらを収納する筐体とを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a power semiconductor module for power conversion, a control circuit board on which circuit components for driving the power semiconductor module are mounted, and a housing for housing these.
この種の電力変換装置としては、特許文献1に記載された電力変換装置が知られている。
この電力変換装置は、金属製のハウジングの内部に、パワーモジュール、コンデンサモジュール、金属製の保持板、制御回路基板が収納されている。ここで、保持板は、ハウジングの内側にねじ部材により固定され、コンデンサモジュール、制御回路基板は、保持板に固定されている。
As this type of power conversion device, a power conversion device described in
In this power converter, a power module, a capacitor module, a metal holding plate, and a control circuit board are housed in a metal housing. Here, the holding plate is fixed to the inside of the housing by a screw member, and the capacitor module and the control circuit board are fixed to the holding plate.
特許文献1の電力変換装置は、制御回路基板に実装されている回路部品が発熱するので、制御回路基板で発生した熱を、保持板からハウジングに伝達することで外気に放熱することが望まれる。しかし、ねじ部材で固定されている保持板及びハウジングの接合部の接触熱抵抗が大きく、制御回路基板で発生した熱は保持板からハウジングに伝達されにくい。
したがって、特許文献1の電力変換装置は、制御回路基板で発生した熱を効率良く放熱することができない。
本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、制御回路基板で発生した熱を効率良く放熱することができる電力変換装置を提供することを目的としている。
In the power conversion device of
Therefore, the power converter of
The present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and an object thereof is to provide a power converter that can efficiently dissipate heat generated in a control circuit board.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力変換装置は、電力変換用のパワー半導体モジュールと、パワー半導体モジュールを駆動する回路部品を実装した制御回路基板と、パワー半導体モジュール及び制御回路基板を収納する金属製の筐体と、制御回路基板の被保持面及び筐体の保持面を対向して制御回路基板を筐体内部に保持する基板保持部とを備え、基板保持部は、保持面及び被保持面の間に介在された熱伝導部材と、被保持面及び保持面の間で熱伝導部材が密着するように、ねじ部材の締め付けにより制御回路基板を筐体に固定するねじ締結手段とを備えている。 To achieve the above object, a power conversion device according to an aspect of the present invention includes a power semiconductor module for power conversion, a control circuit board on which circuit components for driving the power semiconductor module are mounted, a power semiconductor module, and a control A metal housing that houses the circuit board, and a substrate holding unit that holds the control circuit board inside the housing with the held surface of the control circuit board and the holding surface of the housing facing each other. The control circuit board is fixed to the housing by tightening the screw member so that the heat conducting member interposed between the holding surface and the held surface and the heat conducting member are in close contact between the held surface and the holding surface. Screw fastening means.
本発明に係る電力変換装置によると、基板保持部の熱伝導部材が筐体の保持面及び制御回路基板の被保持面の間に介在された状態でねじ締結手段により密着されて配置されているので、制御回路基板、熱伝導部材及び筐体の間の接触熱抵抗を減少させることができ、制御回路基板で発生した熱が筐体に伝達され易くなる。したがって、制御回路基板で発生した熱を効率良く放熱させることができる。 According to the power conversion device of the present invention, the heat conducting member of the board holding part is disposed in close contact with the screw fastening means in a state of being interposed between the holding surface of the housing and the held surface of the control circuit board. Therefore, the contact thermal resistance among the control circuit board, the heat conducting member, and the casing can be reduced, and the heat generated in the control circuit board is easily transmitted to the casing. Therefore, the heat generated in the control circuit board can be efficiently radiated.
次に、図面を参照して、本発明の第1〜第9実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第1〜第9実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
Next, first to ninth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
The following first to ninth embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the material of the component, The shape, structure, arrangement, etc. are not specified below. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
[第1実施形態の電力変換装置]
以下、本発明の一態様に係る第1実施形態の電力変換装置について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図1に示すように、本発明に係る第1実施形態の電力変換装置1は、筐体2と、筐体2の底面に着脱自在に固定された冷却器3とを備えている。
筐体2の内部には、図2及び図3に示すように、冷却器3に接合された3つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)モジュール10U、10V、10Wと、これらIGBTモジュール10U、10V、10Wを駆動する駆動回路等が実装された制御回路基板11と、平滑コンデンサ12と、直流入力コネクタ13と、交流出力コネクタ14とが収納されている。
[Power Converter of First Embodiment]
Hereinafter, the power converter of a 1st embodiment concerning one mode of the present invention is explained, referring to drawings suitably.
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[筐体]
筐体2は、ケース4、カバー5及びガスケット6を備えている。
ケース4は、アルミニウム、又はアルミニウム合金で形成されている。
図4に示すように、ケース4は、底部4aと、底部4aの全周から立ち上がる側壁部4bとを備え、側壁部4bの上端で多角形状の上部開口部4cが開口し、互いに対向する一対の側壁部4b,4bの間を跨いで保持部32がケース4に一体に形成されている。
ケース4は、図4において左右方向に長尺な部材であり、上部開口部4cをガスケット6を介してカバー5で閉塞すると、長尺方向中央に平面視長方形状の収納空間S1が形成され、長手方向の両端に、収納空間S1より狭い収納空間S2,S3が形成される。
[Case]
The
As shown in FIG. 4, the
The
ケース4の側壁部4bの上端の全周に、取付けフランジ部7が外側に突出して形成されており、取付けフランジ部7の所定箇所にねじ孔7aが形成されている。
このケース4の底部4aに、収納空間S1で開口する長方形状のIGBTモジュール用開口部8が形成されている。このIGBTモジュール用開口部8の長尺方向は、底部4aの短尺方向(図4の斜め上下方向)に延在して形成され、IGBTモジュール用開口部8の長尺方向の両端部は、側壁部4bの下端まで開口している。
A
A rectangular IGBT module opening 8 that opens in the storage space S <b> 1 is formed in the
また、IGBTモジュール用開口部8の一方の長辺側縁部に沿う底部4aに所定間隔をあけて複数の第1雌ねじ部25が形成されているとともに、IGBTモジュール用開口部8の他方の長辺側縁部に沿う底部4aに所定間隔をあけて複数の第2雌ねじ部26及び第3雌ねじ部27が形成されている。
第1雄ねじ部25は、図5(a)に示すように、ケース4の内側で膨出する袋ナット形状の部材であり、下方で開口する雌ねじ25aが形成されている。
In addition, a plurality of first
As shown in FIG. 5A, the first
第2雄ねじ部26は、図5(b)に示すように、ケース4の内側で膨出する袋ナット形状の部材であり、下方で開口する雌ねじ26aが形成されている。また、第3雌ねじ部27は、第2雄ねじ部26の外周からIGBTモジュール用開口部8側に突出し、ケース4の内側及び外側に向けて連通する雌ねじ27aが形成されている。
保持部32は、図3及び図4に示すように、互いに対向している一対の側壁部4b,4bの間に一体に形成され、IGBTモジュール用開口部8の上方に位置する平面視長方形状の部材である。保持部32の表面には複数の保持突起部40a〜40eが突出して形成されているとともに、表裏方向に連通する複数のリードフレーム挿通スリット41が形成されている。
As shown in FIG. 5B, the second
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図6は、保持部32の保持突起部40aが制御回路基板11を保持する具体的な構造を示すものである。
上面が平坦で外観円筒形状の保持突起部40aには、上面45から軸心位置に雌ねじ部46が形成されている。
制御回路基板11には、挿通孔11aが形成されている。
保持突起部40aの上面45と制御回路基板11の挿通孔11aの周囲の下面11bとの間に、熱伝導グリス47が設けられている。
そして、制御回路基板11の上方から挿通孔11aに挿通したねじ部材48の雄ねじ部48aを雌ねじ部46に螺合することで、熱伝導グリス47が保持突起部40aの上面45及び制御回路基板の下面11bに密着した状態で、制御回路基板11が保持突起部40aに保持される。
FIG. 6 shows a specific structure in which the holding
An
The
Thermal
Then, by screwing the
保持部32の他の保持突起部40b〜40eも、図6に示す構造と同一構成で制御回路基板11を保持する。
カバー5は、図4に示すように、アルミニウム、又はアルミニウム合金を材料とし、ケース4の取付けフランジ部7の外周形状と同一形状で形成された板状部材である。このカバー5のケース4の取付けフランジ部7のねじ孔7aに対応する位置にねじ挿通孔5aが形成されている。なお、カバー5も、銅、又は銅合金を材料として形成してもよい。
ガスケット6は、図4に示すように、取付けフランジ部7と同一形状に形成され、取付けフランジ部7のねじ孔7aに対応する位置にねじ挿通孔6aが形成されている。
The
As shown in FIG. 4, the
As shown in FIG. 4, the
[冷却器]
冷却器3は、アルミニウム、又はアルミニウム合金を材料として形成した部材であり、図7に示すように、冷却水供給口15a及び冷却水排出口15bを備えて内部を冷却水が循環し、平坦面で長方形状の接合面15cを設けたブロック状の冷却器本体15と、接合面15cの一対の長辺から外方に突出し、所定間隔のねじ挿通孔16aを設けた板状の一対の固定部16とで構成されている。
[Cooler]
The
[IGBTモジュール]
図8で示すIGBTモジュール10Uは、外観が直方体形状の樹脂パッケージ17に、図示しない上アーム半導体チップ、上アーム用配線パターン部、上アーム配線用導体板、下アーム半導体チップ、下アーム用配線パターン部、下アーム配線用導体板及び接地用配線パターン部が埋め込まれている。
樹脂パッケージ17の第1の側面17aには、上アーム用配線パターン部を介して上アーム半導体チップのコレクタに接続した正極側接続端子18と、接地用配線パターン部と下アーム配線用導体板を介して下アーム半導体チップのエミッタに接続した負極側接続端子19とが外方に突出し、第1の側面17aに対して裏面の第2の側面17bには、下アーム用配線パターン部と上アーム配線用導体板を介して上アーム半導体チップのエミッタ及び下アーム半導体チップのコレクタに接続した出力端子20が外方に突出している。
[IGBT module]
The
On the
また、樹脂パッケージ17の上面には、上アーム用の複数の制御電極(後述するゲート電極、エミッタ電流センス電極や温度検出用電極など)に接続する複数本の上アーム用リードフレーム21と、下アーム用の複数の制御電極に接続する複数本の下アーム用リードフレーム22が上方に突出して設けられている。
他の2つのIGBTモジュール10V、10Wも、図8で示したIGBTモジュール10Uと同一構成を有している。
Further, on the upper surface of the
The other two
図10は、3つのIGBTモジュール10U、10V、10Wの等価回路を示すものであり、正極側接続端子18と負極側接続端子19との間に、上アームを構成する逆導通IGBTモジュールQUと、下アームを構成する逆導通IGBTモジュールQLとが直列に接続され、逆導通IGBTモジュールQUと逆導通IGBTモジュールQLとの間に出力端子20が設けられている。ここで、符号21gが逆導通IGBTモジュールQUのゲート電極であり、符号21esが逆導通IGBTモジュールQUのエミッタ電流センス電極であり、符号22gが逆導通IGBTモジュールQUのゲート電極であり、符号22esが逆導通IGBTモジュールQLのエミッタ電流センス電極である。
FIG. 10 shows an equivalent circuit of three
[第1実施形態の電力変換装置の組み立て]
次に、第1実施形態の電力変換装置1の組み立て手順について説明する。
3つのIGBTモジュール10U、10V、10Wは、図7で示す冷却器3の接合面15cの2点鎖線の四角形状で示す位置(接合面15cの長手方向に所定間隔あけた位置)に、焼結処理による金属焼結材やはんだにより接合される(図4参照)。
冷却器3に一体化された3つのIGBTモジュール10U、10V、10Wは、図9に示すように(図9では保持部32を二点鎖線で示している)、ケース4のIGBTモジュール用開口部8に底部4a側から挿入され、ケース4の収納空間S1に配置される。
[Assembly of Power Converter of First Embodiment]
Next, the assembly procedure of the
The three
The three
このとき、IGBTモジュール10U、10V、10Wの上面から突出している上アーム用リードフレーム21、下アーム用リードフレーム22は、保持部32の複数のリードフレーム挿通スリット41を通過して保持部32の上方に突出させる。
そして、IGBTモジュール用開口部8の一対の長辺側縁部に沿う底部4aに冷却器3の固定部16を当接し、底部4aの第1雌ねじ部25及び第2雌ねじ部26に、冷却器3の一対の固定部16のねじ挿通孔16aを対応させ、ねじ挿通孔16aを通過させたねじ部材30を、第1雌ねじ部25及び第2雌ねじ部26に螺合する。
At this time, the upper
And the fixing | fixed
これにより、冷却器3は、ケース4の収納空間S1にIGBTモジュール10U、10V、10Wを配置した状態でケース4の底部4aに着脱自在に外付けされる。
制御回路基板11は、ケース4の保持部32に対して僅かに小さな長方形状の部材であり、IGBTモジュール10U、10V、10Wを駆動するための回路部品43(図3参照)が実装されている。
そして、保持部32に形成した保持突起部40a〜40eの上面45に、熱伝導グリス47を設ける。次に、制御回路基板11を、保持部32の保持突起部40a〜40eに挿通孔11aが対応するように載せる。そして、保持突起部40a〜40eの挿通孔11aに挿通したねじ部材48が、保持突起部40a〜40eに形成した雌ねじ部46に螺合することで、保持部32で制御回路基板11を保持する。
Thereby, the
The
Then, the
ここで、図3に示すように、3つのIGBTモジュール10U、10V、10Wの上面から突出して保持部32のリードフレーム挿通スリット41を通過した上アーム用リードフレーム21、下アーム用リードフレーム22は、制御回路基板11のランドを有するスルーホール(不図示)に挿通され、上アーム用リードフレーム21、下アーム用リードフレーム22とスルーホールの間がはんだ接合される。
Here, as shown in FIG. 3, the upper
また、図2に示すように、ケース4の収納空間S1に、3つのIGBTモジュール10U、10V、10Wに隣接して平滑コンデンサ12が配置され、3つのIGBTモジュール10U、10V、10Wの正極側接続端子18及び負極側接続端子19と平滑コンデンサ12の正負の電極が接続されている。
また、ケース4の収納空間S2に交流出力コネクタ14が配置され、3つのIGBT10U、10V、10Wの出力端子20と交流出力コネクタ14とがブスバー33を介して接続されている。なお、ブスバー33は、ケース4の収納空間S1に配置した交流出力端子台29,31で支持されている。
Further, as shown in FIG. 2, a smoothing
The
さらに、ケース4の収納空間S3に、直流入力端子台28及び直流入力コネクタ13が配置され、この直流入力コネクタ13と平滑コンデンサ12とがブスバー34を介して接続されている。なお、ブスバー34は、直流入力端子台28の上部で支持されている。
そして、図2及び図3に示すように、ケース4の取付けフランジ部7にガスケット6を載せ、ガスケット6上にカバー5の外周縁部を載せ、カバー5のねじ挿通孔5a及びガスケット6のねじ挿通孔6aに挿通したねじ部材35を、取付けフランジ部7のねじ孔7aに螺合することで、ケース4の上部開口部が閉塞される。これにより、筐体2に収納されたIGBTモジュール10U、10V、10W、制御回路基板11、平滑コンデンサ12、直流入力コネクタ13及び交流出力コネクタ14に対して、外気との液密封止が施される。
Further, the DC
2 and 3, the
[第1実施形態の電力変換装置の動作]
この状態で、外部のコンバータ(図示せず)から直流入力コネクタ13を介して直流電力が供給され、制御回路基板11から例えばパルス幅変調信号でなるゲート信号をIGBTモジュール10U、10V、10Wに供給する。すなわち、3つのIGBTモジュール10U、10V、10Wに対して120度ずれたゲート信号でオン・オフ制御することにより、U相、V相及びW相の3相交流が交流出力コネクタ14を介して負荷に出力される。
[Operation of Power Conversion Device of First Embodiment]
In this state, DC power is supplied from an external converter (not shown) via the
制御回路基板11は、IGBTモジュール10U、10V、10Wを動作させる回路部品43が発熱状態となる。ここで、筐体2の内部で制御回路基板11を支持している保持部32は、筐体2を構成するケース4に一体に形成された部位であり、接合部が存在しない保持部32及びケース4の間には接触熱抵抗が発生しない。
なお、本発明に係るパワー半導体モジュールがIGBTモジュール10U、10V、10Wに対応し、本発明に係る筐体がケース4及びカバー5に対応し、本発明に係る制御回路基板の被保持面が下面11bに対応し、本発明に係る筐体の保持面が保持突起部40a〜40eの上面45に対応し、本発明に係る基板保持部が保持突起部40a〜40e、熱伝導グリス47及びねじ部材48に対応し、本発明に係る第1熱伝導部材が熱伝導グリス47に対応し、本発明に係る回路部品が回路部品43に対応している。
In the
The power semiconductor module according to the present invention corresponds to the
[第1実施形態の電力変換装置の効果]
次に、第1実施形態の電力変換装置1の効果について説明する。
筐体2の内部に収納された制御回路基板11は、その下面11bと保持突起部40a〜40eの上面45との間に熱伝導グリス47が介在され、ねじ部材48の雄ねじ部48aを雌ねじ部46に螺合することで、熱伝導グリス47が保持突起部40a〜40eの上面45及び制御回路基板の下面11bに密着した状態とされるので、制御回路基板11、熱伝導グリス47及び保持突起部40a〜40eの熱伝導性が良好となって接触熱抵抗が減少する。このため、制御回路基板11の回路部品43で発生した熱は、制御回路基板11から保持部32を介してケース4に伝達され易くなるので、制御回路基板11の熱を効率良く放熱させることができる。
[Effect of the power conversion device of the first embodiment]
Next, the effect of the
The
ここで、第1実施形態の電力変換装置1では、制御回路基板11の下面11bと保持突起部40a〜40eの上面45との間の熱伝導グリス47に替えて熱伝導シートを介在させ、その熱伝導シートを保持突起部40a〜40eの上面45及び制御回路基板の下面11bに密着した状態としても、同様の効果を奏することができる。その場合、本発明に係る第1熱伝導部材が熱伝導シートに対応する。
Here, in the
また、ケース4及び保持部32を熱伝導率が高い金属(アルミニウム、アルミニウム合金)としたことで、制御回路基板11で発生した熱は、保持部32からケース4に伝達されやすくなり、制御回路基板11の冷却効率を上昇させることができる。
また、制御回路基板11は、保持部32の保持突起部40a〜40eにねじ部材48を介して固定されていることで、筐体2から外力が伝達されても制御回路基板11の振動が抑制され、制御回路基板11の振動による劣化を防止することができる。
また、ケース4に接合されている冷却器3も熱伝導率が高い金属(アルミニウム、アルミニウム合金)で形成されていることから、制御回路基板11で発生した熱がさらに保持部32からケース4に伝達され易くなり、制御回路基板11の冷却効率をさらに向上させることができる。
Further, since the
Further, since the
Further, since the
[第2実施形態の電力変換装置]
次に、本発明の一態様に係る第2実施形態の電力変換装置について、図11を参照して説明する。なお、図1から図10で示した第1実施形態の電力変換装置1と同一構成部分には、同一符号を付して説明は省略する。
第2実施形態の電力変換装置は、保持突起部40aの上面45が対向する制御回路基板11の下面11bに、導電性部材を設けてランド50が形成されている。そして、ランド50と保持突起部40aの上面45とが、はんだ部51ではんだ接合され、制御回路基板11が保持突起部40aに保持されている。
また、他の保持突起部40b〜40eも、図11に示す構造と同一構成で制御回路基板11を保持している。
なお、本発明に係る基板保持部が、保持突起部40a〜40e、ランド50及びはんだ部51に対応している。
[Power Converter of Second Embodiment]
Next, the power converter device of 2nd Embodiment which concerns on 1 aspect of this invention is demonstrated with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the
In the power conversion device according to the second embodiment, a
The
In addition, the board | substrate holding part which concerns on this invention respond | corresponds to the holding |
第2実施形態の電力変換装置によると、筐体2の内部に収納された制御回路基板11の下面11bに設けたランド50と保持突起部40a〜40eの上面45とが、はんだ部51によるはんだ接合で保持されるので、制御回路基板11、ランド50、はんだ部51及び保持突起部40a〜40eの熱伝導性が良好となって制御回路基板11及び保持突起部40a〜40eの間の接触熱抵抗が減少する。このため、制御回路基板11の回路部品43で発生した熱は、制御回路基板11から保持部32を介してケース4に伝達され易くなるので、制御回路基板11の熱を効率良く放熱させることができる。
また、第2実施形態の電力変換装置は、ねじ部材による制御回路基板11の固定が無くなり、部品点数や組み立て工数が減少するので、製造コストの低減化を図ることができる。
According to the power converter of the second embodiment, the
Moreover, since the power converter of 2nd Embodiment loses fixation of the
[第3実施形態の電力変換装置]
次に、本発明の一態様に係る第3実施形態の電力変換装置について、図12を参照して説明する。
第3実施形態の電力変換装置は、制御回路基板11の下面11bにランド50が設けられ、ランド50と保持突起部40aの上面45とがはんだ部51ではんだ接合されているとともに、制御回路基板11の上方から挿通孔11aに挿通したねじ部材48の雄ねじ部48aを、保持突起部40aに設けた雌ねじ部46に螺合することで、制御回路基板11が保持突起部40aに保持されている。
また、他の保持突起部40b〜40eも、図12に示す構造と同一構成で制御回路基板11を保持している。
なお、本発明に係る基板保持部が、保持突起部40a〜40e、ランド50、はんだ部51及びねじ部材48に対応している。
[Power Converter of Third Embodiment]
Next, the power converter device of 3rd Embodiment which concerns on 1 aspect of this invention is demonstrated with reference to FIG.
In the power conversion device of the third embodiment, the
The
In addition, the board | substrate holding | maintenance part which concerns on this invention respond | corresponds to the holding |
第3実施形態の電力変換装置によると、第2実施形態と同様に、筐体2の内部に収納された制御回路基板11の下面11bに設けたランド50と保持突起部40a〜40eの上面45とが、はんだ部51によるはんだ接合で保持されるので、制御回路基板11、ランド50、はんだ部51及び保持突起部40a〜40eの熱伝導性が良好となって制御回路基板11及び保持突起部40a〜40eの間の接触熱抵抗が減少し、制御回路基板11の回路部品43で発生した熱は制御回路基板11から保持部32を介してケース4に伝達され易くなるので、制御回路基板11の熱を効率良く放熱させることができる。
また、第3実施形態の電力変換装置は、ねじ部材48で制御回路基板11及び保持突起部40a〜40eを固定したことで、筐体2から外力が伝達されても制御回路基板11の振動が抑制され、制御回路基板11の振動による劣化を防止することができる。
According to the power conversion device of the third embodiment, similarly to the second embodiment, the
In the power converter of the third embodiment, the
[第4実施形態の電力変換装置]
次に、本発明の一態様に係る第4実施形態の電力変換装置について、図13を参照して説明する。
第4実施形態の電力変換装置は、図12の第3実施形態の電力変換装置で示したランド50と比較して制御回路基板11の下面11bに接触する接触面積が大きなランド52を設けたことを特徴としており、他の構造は第3実施形態の電力変換装置と同一である。
第4実施形態の電力変換装置によると、第3実施形態のランド50と比較して、制御回路基板11で発生した熱は、下面11bに接触する接触面積が大きなランド52に伝達されやすくなるので、第3実施形態の電力変換装置と比較して、制御回路基板11の熱をさらに効率良く放熱させることができる。
[Power Converter of Fourth Embodiment]
Next, the power converter device of 4th Embodiment which concerns on 1 aspect of this invention is demonstrated with reference to FIG.
The power converter of the fourth embodiment is provided with
According to the power conversion device of the fourth embodiment, heat generated in the
[第5実施形態の電力変換装置]
次に、本発明の一態様に係る第5実施形態の電力変換装置について、図14を参照して説明する。
第5実施形態の電力変換装置は、制御回路基板11の挿通孔11aの内周面に導電性部材を設けてビア55が形成され、ビア55の上部開口の周縁に導電性部材を連続して設けて上側ランド56が形成され、ビア55の下部開口の周縁に導電性部材を連続して設けて下側ランド57が形成されている。また、下側ランド57と保持突起部40aの上面45とがはんだ部58ではんだ接合されているとともに、制御回路基板11の上方からビア55に挿通したねじ部材48の雄ねじ部48aを、保持突起部40aに設けた雌ねじ部46に螺合することで、制御回路基板11が保持突起部40aに保持されている。
[Power Converter of Fifth Embodiment]
Next, the power converter device of 5th Embodiment which concerns on 1 aspect of this invention is demonstrated with reference to FIG.
In the power conversion device of the fifth embodiment, a conductive member is provided on the inner peripheral surface of the
また、他の保持突起部40b〜40eも、図14に示す構造と同一構成で制御回路基板11を保持している。
なお、本発明に係る基板保持部が、保持突起部40a〜40e、ビア55、下側ランド57、はんだ部58及びねじ部材48に対応している。
第5実施形態の電力変換装置によると、制御回路基板11で発生した熱は、制御回路基板11に形成したビア55及び上側ランド56及び下側ランド57に効率良く伝達され、はんだ部58を介して保持突起部40a〜40eからケース4に伝達され易くなるので、制御回路基板11の熱を効率良く放熱させることができる。
また、第5実施形態の電力変換装置は、ねじ部材48で制御回路基板11及び保持突起部40a〜40eを固定したことで、筐体2から外力が伝達されても制御回路基板11の振動が抑制され、制御回路基板11の振動による劣化を防止することができる。
Further, the
In addition, the board | substrate holding part which concerns on this invention respond | corresponds to the holding |
According to the power conversion device of the fifth embodiment, the heat generated in the
In the power converter of the fifth embodiment, the
[第6実施形態の電力変換装置]
次に、本発明の一態様に係る第6実施形態の電力変換装置について、図15を参照して説明する。
第6実施形態の電力変換装置は、制御回路基板11の挿通孔11aの内周面に導電性部材を設けてビア55が形成され、ビア55の上部開口の周縁に導電性部材を連続して設けて上側ランド56が形成され、ビア55の下部開口の周縁に導電性部材を連続して設けて下側ランド57が形成されている。
また、下側ランド57と保持突起部40aの上面45とがはんだ部60ではんだ接合されているとともに、ビア55の内部空間に、はんだ部61が充填されている。
[Power Converter of Sixth Embodiment]
Next, a power conversion device according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the power conversion device of the sixth embodiment, a conductive member is provided on the inner peripheral surface of the
Further, the
また、他の保持突起部40b〜40eも、図15に示す構造と同一構成で制御回路基板11を保持している。
なお、本発明に係る基板保持部が、保持突起部40a〜40e、ビア55、下側ランド57、はんだ部60,61に対応している。
第6実施形態の電力変換装置によると、制御回路基板11で発生した熱は、制御回路基板11に形成したビア55及び上側ランド56及び下側ランド57に効率良く伝達され、はんだ部60を介して保持突起部40a〜40eからケース4に伝達され易くなるので、制御回路基板11の熱を効率良く放熱させることができる。
また、第6実施形態の電力変換装置は、ねじ部材による制御回路基板11の固定が無くなり、部品点数や組み立て工数が減少するので、製造コストの低減化を図ることができる。
Further, the
In addition, the board | substrate holding part which concerns on this invention respond | corresponds to the holding |
According to the power conversion device of the sixth embodiment, the heat generated in the
Moreover, since the power converter of 6th Embodiment loses fixation of the
[第7実施形態の電力変換装置]
次に、本発明の一態様に係る第7実施形態の電力変換装置について、図16を参照して説明する。
第7実施形態の電力変換装置は、ケース4の保持部32に、前述した保持突起部40a〜40eとは異なる位置に放熱突起部62が形成されている。この放熱突起部62は、制御回路基板11の回路部品43が実装されている位置の下方に位置している。
制御回路基板11の回路部品43が実装されている位置の下面に、導電性部材を設けてランド63が形成されている。
そして、制御回路基板11に形成したランド63と、放熱突起部62の上面64とが、はんだ部65ではんだ接合されている。
なお、本発明に係る放熱部が放熱突起部62に対応している。
第7実施形態の電力変換装置によると、制御回路基板11の回路部品43で発生した熱が、ランド63、はんだ部65及び放熱突起部62から保持部32を介してケース4に伝達され易くなるので、制御回路基板11の熱を効率良く放熱させることができる。
[Power Converter of Seventh Embodiment]
Next, the power converter device of 7th Embodiment which concerns on 1 aspect of this invention is demonstrated with reference to FIG.
In the power conversion device of the seventh embodiment, the
A
The
The heat radiating portion according to the present invention corresponds to the
According to the power conversion device of the seventh embodiment, heat generated in the
[第8実施形態の電力変換装置]
次に、本発明の一態様に係る第8実施形態の電力変換装置について、図17を参照して説明する。
第8実施形態の電力変換装置は、制御回路基板11の回路部品43が実装されている位置の下面と、放熱突起部62の上面64との間に熱伝導グリス66が介在されている。
なお、本発明に係る第2熱伝導部材が熱伝導グリス66に対応している。
第8実施形態の電力変換装置によると、回路部品43が実装されている制御回路基板11の下面と放熱突起部62の上面64との間に熱伝導グリス66が介在されているので、制御回路基板11の回路部品43で発生した熱が、熱伝導グリス66及び放熱突起部62から保持部32を介してケース4に伝達され易くなり制御回路基板11の熱を効率良く放熱させることができる。
ここで、制御回路基板11の下面と放熱突起部62の上面64との間の熱伝導グリス66に替えて熱伝導シートを介在させても、同様の効果を奏することができる。その場合、本発明に係る第2熱伝導部材が熱伝導シートに対応する。
[Power Converter of Eighth Embodiment]
Next, a power conversion device according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the power conversion device of the eighth embodiment, the
The second heat conducting member according to the present invention corresponds to the
According to the power conversion device of the eighth embodiment, since the
Here, even if a heat conductive sheet is interposed instead of the heat
[第9実施形態の電力変換装置]
さらに、本発明の一態様に係る第9実施形態の電力変換装置について、図18を参照して説明する。
第9実施形態の電力変換装置の制御回路基板11は、回路部品43が実装されている位置の下面に回路配線部70が設けられており、この回路配線部70の下面が絶縁シート71で覆われて電気的に絶縁されている。
そして、絶縁シート71と放熱突起部62の上面64との間に熱伝導グリス72が介在されている。
[Power Converter of Ninth Embodiment]
Furthermore, the power converter device of 9th Embodiment which concerns on 1 aspect of this invention is demonstrated with reference to FIG.
In the
In addition, heat
第9実施形態の電力変換装置によると、回路配線部70を覆っている絶縁シート71と放熱突起部62の上面64との間に熱伝導グリス72が介在されているので、制御回路基板11の回路部品43、回路配線部70で発生した熱が、熱伝導グリス66及び放熱突起部62から保持部32を介してケース4に伝達され易くなり、制御回路基板11の熱を効率良く放熱させることができる。
ここで、絶縁シート71及び放熱突起部62の上面64との間に介在されている熱伝導グリス72に替えて、絶縁シート71及び放熱突起部62の上面64をはんだ部ではんだ接合しても同様の効果を得ることができる。
According to the power conversion device of the ninth embodiment, since the
Here, instead of the
1 電力変換装置
2 筐体
3 冷却器
4 ケース
4a 底部
4b 側壁部
4c 上部開口部
5 カバー
5a ねじ挿通孔
6 ガスケット
6a ねじ挿通孔
7 取付けフランジ部
7a ねじ孔
8 IGBTモジュール用開口部
10U、10V、10W IGBTモジュール
11 制御回路基板
11a 挿通孔
11b 制御回路基板の下面
12 平滑コンデンサ
13 直流入力コネクタ
14 交流出力コネクタ
15 冷却器本体
15a,46a 冷却水供給口
15b,46b 冷却水排出口
15c 接合面
16 固定部
16a ねじ挿通孔
17 樹脂パッケージ
17a 第1の側面
17b 第2の側面
18 正極側接続端子
19 負極側接続端子
20 出力端子
21 上アーム用リードフレーム
21g 逆導通IGBTモジュールQUのゲート電極
21es 逆導通IGBTモジュールQUのエミッタ電流センス電極
22 下アーム用リードフレーム 22
22g 逆導通IGBTモジュールQUのゲート電極
22es 逆導通IGBTモジュールQLのエミッタ電流センス電極
25 第1雌ねじ部
25a 雌ねじ
26 第2雌ねじ部
26a 雌ねじ
27 第3雌ねじ部
27a 雌ねじ
28 直流入力端子台
29,31 交流出力端子台
30,35 ねじ部材
32 保持部
33,34 ブスバー
S1,S2,S3 収納空間
40a〜40e 保持突起部
41 リードフレーム挿通スリット
43 回路部品
45 保持突起部の上面
46 雌ねじ部
47,66,72 熱伝導グリス
48 ねじ部材
48a 雄ねじ部
50,52,63 ランド
51,58,60,61,65 はんだ部
55 ビア
56 上側ランド
57 下側ランド
62 放熱突起部
64 放熱突起部の上面
70 回路配線部
71 絶縁シート
QU 逆導通IGBTモジュール
QL 逆導通IGBTモジュール
DESCRIPTION OF
22g Gate electrode 22es of reverse conducting IGBT module QU Emitter
Claims (11)
前記パワー半導体モジュールを駆動する回路部品を実装した制御回路基板と、
前記パワー半導体モジュール及び前記制御回路基板を収納する金属製の筐体と、
前記制御回路基板の被保持面及び前記筐体の保持面を対向して前記制御回路基板を前記筐体の内部に保持する基板保持部と、を備え、
前記基板保持部は、
前記保持面及び前記被保持面の間に介在された第1熱伝導部材と、
前記被保持面及び前記保持面の間で前記第1熱伝導部材が密着するように、ねじ部材の締め付けにより前記制御回路基板を前記筐体に固定するねじ締結手段と、を備えていることを特徴とする電力変換装置。 A power semiconductor module for power conversion;
A control circuit board on which circuit components for driving the power semiconductor module are mounted;
A metal housing for housing the power semiconductor module and the control circuit board;
A board holding section that holds the control circuit board inside the casing with the held surface of the control circuit board and the holding surface of the casing facing each other,
The substrate holder is
A first heat conducting member interposed between the holding surface and the held surface;
Screw fastening means for fastening the control circuit board to the housing by tightening a screw member so that the first heat conducting member is in close contact between the held surface and the holding surface. A power conversion device.
前記パワー半導体モジュールを駆動する回路部品を実装した制御回路基板と、
前記パワー半導体モジュール及び前記制御回路基板を収納する金属製の筐体と、
前記制御回路基板の被保持面及び前記筐体の保持面を対向して前記制御回路基板を前記筐体の内部に保持する基板保持部と、を備え、
前記基板保持部は、
前記被保持面に形成したランドと、
前記ランドと前記保持面とをはんだ接合するはんだ部と、を備えていることを特徴とする電力変換装置。 A power semiconductor module for power conversion;
A control circuit board on which circuit components for driving the power semiconductor module are mounted;
A metal housing for housing the power semiconductor module and the control circuit board;
A board holding section that holds the control circuit board inside the casing with the held surface of the control circuit board and the holding surface of the casing facing each other,
The substrate holder is
Lands formed on the held surface;
A power conversion device comprising: a solder portion that solder-joins the land and the holding surface.
前記パワー半導体モジュールを駆動する回路部品を実装した制御回路基板と、
前記パワー半導体モジュール及び前記制御回路基板を収納する金属製の筐体と、
前記制御回路基板の被保持面及び前記筐体の保持面を対向して前記制御回路基板を前記筐体の内部に保持する基板保持部と、を備え、
前記基板保持部は、
前記被保持面で開口するように前記制御回路基板の板厚方向に連通して形成されたビアと、
前記被保持面側の開口周縁で形成されたランドと、
前記ランドと前記保持面とをはんだ接合するはんだ部と、
前記ビアを通過したねじ部材の締め付けで前記制御回路基板を前記筐体に固定するねじ締結手段と、を備えていることを特徴とする電力変換装置。 A power semiconductor module for power conversion;
A control circuit board on which circuit components for driving the power semiconductor module are mounted;
A metal housing for housing the power semiconductor module and the control circuit board;
A board holding section that holds the control circuit board inside the casing with the held surface of the control circuit board and the holding surface of the casing facing each other,
The substrate holder is
A via formed in communication with the thickness direction of the control circuit board so as to open at the held surface;
A land formed at the periphery of the opening on the held surface side;
A solder part for soldering the land and the holding surface;
And a screw fastening means for fastening the control circuit board to the housing by fastening the screw member that has passed through the via.
前記パワー半導体モジュールを駆動する回路部品を実装した制御回路基板と、
前記パワー半導体モジュール及び前記制御回路基板を収納する金属製の筐体と、
前記制御回路基板の被保持面及び前記筐体の保持面を対向して前記制御回路基板を前記筐体の内部に保持する基板保持部と、を備え、
前記基板保持部は、
前記被保持面で開口するように前記制御回路基板の板厚方向に連通して形成されたビアと、
前記被保持面側の開口周縁で形成されたランドと、
前記ランドと前記保持面とをはんだ接合するはんだ部と、を備えているとともに、
前記ビアの内部空間にはんだが充填され前記内部空間が埋められていることを特徴とする電力変換装置。 A power semiconductor module for power conversion;
A control circuit board on which circuit components for driving the power semiconductor module are mounted;
A metal housing for housing the power semiconductor module and the control circuit board;
A board holding section that holds the control circuit board inside the casing with the held surface of the control circuit board and the holding surface of the casing facing each other,
The substrate holder is
A via formed in communication with the thickness direction of the control circuit board so as to open at the held surface;
A land formed at the periphery of the opening on the held surface side;
A solder part for soldering the land and the holding surface, and
A power conversion device, wherein the internal space of the via is filled with solder and the internal space is filled.
前記筐体の前記制御回路基板の前記回路部品が実装されている位置の裏面に対向する位置に設けた放熱部と、
前記ランドと前記放熱部とをはんだ接合するはんだ部と、を備えていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電力変換装置。 A land formed on the back surface of the control circuit board where the circuit component is mounted;
A heat dissipating portion provided at a position facing the back surface of the position where the circuit component of the control circuit board of the housing is mounted;
The power conversion device according to claim 1, further comprising a solder portion that solder-joins the land and the heat dissipation portion.
前記裏面及び前記放熱部の間に介在した第2熱伝導部材と、を備えていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれ1項に記載の電力変換装置。 A heat dissipating portion provided at a position facing the back surface of the position where the circuit component of the control circuit board of the housing is mounted;
The power converter according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a second heat conducting member interposed between the back surface and the heat radiating portion.
The power converter according to claim 9, wherein the second heat conducting member is a heat conducting sheet.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20201006 |
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C23 | Notice of termination of proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23 Effective date: 20201222 |
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C03 | Trial/appeal decision taken |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03 Effective date: 20210126 |
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C30A | Notification sent |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012 Effective date: 20210126 |