JP2017192204A - 平滑コンデンサの取付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で小形化できる平滑コンデンサの取付け方法を得る。【解決手段】平滑コンデンサ素子２と、平滑コンデンサ素子２が実装される平滑コンデンサ基板１と、制御回路が搭載された制御基板４と、平滑コンデンサ素子２に通電するための複数の平滑コンデンサ端子３と、平滑コンデンサ端子３に一体に形成されて制御基板４に接続される中継端子６と、を有し、平滑コンデンサ端子３および中継端子６を無電解錫メッキする工程と、平滑コンデンサ素子２および平滑コンデンサ端子３を平滑コンデンサ基板１へ接続するリフロー半田付け工程と、中継端子５を制御基板４へ接続する噴流半田付け工程と、を備えた。【選択図】図１

Description

この発明は、電力変換装置に使用される平滑コンデンサの取付け方法に関するものである。

従来の平滑コンデンサの取付け構造として、例えば、多数の平滑コンデンサがプリント基板上に配置されて半田付けにより固定され、そのプリント基板が、ねじ付きの端子部材を介して出力バスバーにねじ止めにより固定された、出力平滑コンデンサの取付け構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
車載用として使用される電力変換装置の場合は、できるだけコンパクト化する必要があるため、搭載される平滑コンデンサ部分も、平滑コンデンサの近傍に電力変換装置の制御基板を配置する等によりコンパクト化が図られている。そのような電力変換装置に用いられる平滑用コンデンサ部分の構成は、例えば図２のようになっている。

図２に示すように、平滑コンデンサ基板１に複数の平滑コンデンサ素子２と平滑コンデンサ端子３が半田付けにより接着されている。平滑コンデンサ端子３には、外部のバッテリー電源（図示せず）、および電力変換装置のスイッチングパワーモジュール（図示せず）が接続される。平滑コンデンサ素子２の上方には、電力変換装置の駆動制御回路が組み込まれた制御基板４が配置されている。制御基板４は、平滑コンデンサ端子３にネジ止めされて接続された中継端子５を介して外部のバッテリー電源に接続されている。
各端子の一般的な表面処理について説明すれば、平滑コンデンサ端子３は無電解ニッケルメッキが施されており、中継端子５は電解錫メッキが施されている。そして、平滑コンデンサ素子２および平滑コンデンサ端子３は、リフロー半田付け工程により平滑コンデンサ基板１に接着される。一方、中継端子５と制御基板４とは、中継端子５を平滑コンデンサ端子３へねじ止めした後、噴流半田付け工程により接着される。

リフロー半田付けの温度は約２５０℃であり、これに対し無電解ニッケルメッキの溶融温度は約８９０℃である。平滑コンデンサ端子３は無電解ニッケルメッキが施されているので、リフロー半田付けでメッキの溶融はなく、バッテリー電源（図示せず）とスイッチングパワーモジュール（図示せず）との接続時の悪影響が防止されている。
また、中継端子５は半田濡れ性に優れた電解錫メッキが施されているので、噴流半田付け工程による半田付け品質が保たれている。

実公平２−２２９８３号公報（第２頁、第２図）

図２のような従来の平滑コンデンサの取付け構造では、平滑コンデンサ端子３に施した無電解ニッケルメッキは、半田濡れ性が錫メッキより劣っているため、半田付けの品質を確保するためにメッキ液やメッキ条件、半田の種類やリフロー半田付け条件等で多くの制約が発生するという欠点があった。半田濡れ性が優れた電解錫メッキを採用した場合は、錫の溶融温度は約２３０℃であり、膜厚が不均一で薄メッキができないため、リフロー半田付け工程で半田付け部以外の錫メッキが溶融し、メッキ表面に凹凸が発生するという問題があった。
また、平滑コンデンサ端子３と中継端子５とが別部材で構成されて、個別に異なるメッキを施した後、制御基板４への半田付けの前に、平滑コンデンサ端子３と中継端子５とをねじにより接続するので、メッキ工程が増え、またねじの締結のための作業スペース確保等が必要となり、小形化、低コスト化が阻害されるという問題があった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、安価で小形化できる平滑コンデンサの取付け方法を提供することを目的とする。

この発明に係る平滑コンデンサの取付け方法は、スイッチング素子のスイッチング動作により電力変換を行う電力変換装置に使用される平滑コンデンサの取付け方法であって、スイッチング素子に供給される電源電圧の変動を抑制する平滑コンデンサ素子と、平滑コンデンサ素子が実装される平滑コンデンサ基板と、スイッチング素子を駆動制御する制御回路が搭載された制御基板と、平滑コンデンサ素子に通電するための複数の平滑コンデンサ端子と、平滑コンデンサ端子に一体に形成されて制御基板に接続される中継端子と、を有し、平滑コンデンサ端子および中継端子を無電解錫メッキする工程と、平滑コンデンサ素子および平滑コンデンサ端子を平滑コンデンサ基板へ接続するリフロー半田付け工程と、中継端子を制御基板へ接続する噴流半田付け工程と、を備えたものである。

この発明の平滑コンデンサの取付け方法によれば、平滑コンデンサ端子および中継端子を無電解錫メッキする工程と、平滑コンデンサ素子および平滑コンデンサ端子を平滑コンデンサ基板へ接続するリフロー半田付け工程と、中継端子を制御基板へ接続する噴流半田付け工程と、を備えたので、メッキ工程が簡素化され、また組立が容易となるため、小形で安価な平滑コンデンサの取付け方法を提供することができる。

この発明の実施の形態１による平滑コンデンサの取付け方法により製作される平滑コンデンサの取付け構造を示す側面図である。 従来の平滑コンデンサの取付け構造を示す側面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による平滑コンデンサの取付け方法により製作される平滑コンデンサの取付け構造を示す側面図であり、要部のみを模式的に示している。背景技術の項で説明した図２と同等部分は、対応が分かりやすいように同一符号を付している。
平滑コンデンサの取付け構造および取付け方法について説明する前に、図１のような平滑コンデンサ構造が使用される電力変換装置について簡単に説明する。
例えば、直流電源を三相交流に変換して三相交流モータ等の交流負荷を駆動するような電力変換装置では、スイッチング動作により電力変換を行うスイッチング素子と、このスイッチング素子を駆動制御する制御回路部と、スイッチング素子に供給する電源電圧の変動を抑制する平滑コンデンサ素子と、スイッチング素子を冷却するための冷却部材とを備えている。

具体的な構成としては、冷却部材上に、スイッチング素子が搭載された絶縁基板が配置され、その上方に平滑コンデンサ素子が実装された平滑コンデンサ基板が配置され、更にその上方に、スイッチング素子の駆動回路部および制御回路部を組み込んだ制御基板が配置されている。各素子や各基板部は、周囲に配置された絶縁部材で支持されていると共に、冷却部材の冷却面を除く全体がケースに覆われて保護されている。
図１は、上記のように構成された電力変換装置に使用される、平滑コンデンサの取付け部分を示す側面図である。

図１のように、平滑コンデンサ基板１上に、複数の平滑コンデンサ素子２が並列接続されて実装されている。電力変換装置のスイッチング素子を含むスイッチングパワーモジュール（図示せず）および外部のバッテリー電源（図示せず）と平滑コンデンサ素子２とを電気的に接続するために、複数の平滑コンデンサ端子３が平滑コンデンサ基板１上に設けられている。
平滑コンデンサ素子２の上方には制御基板４が配置されている。制御基板４にはバッテリー電源の接続が不可欠である。そこで、制御基板４と平滑コンデンサ端子３とを電気的に接続するために、平滑コンデンサ端子３の一部を延長して平滑コンデンサ端子３に一体に中継端子６が形成されている。

背景技術の項で説明した図２の場合は、中継端子５は平滑コンデンサ端子３にねじ止めされていたが、平滑コンデンサ端子３と中継端子６を一体化することで、両者を接続する手間が省け、また接続作業スペースを必要としないので、小形化できる。
そして、この平滑コンデンサ端子３およびそれと一体に形成された中継端子６は、無電解錫メッキが施されているのを特徴とする。

平滑コンデンサ端子３は、Ｐ側とＮ側の端子に分かれており、所定の絶縁を確保しておく必要があるので、複数の平滑コンデンサ端子３を、左右のグループ毎に、接続部を残して成形樹脂７により一体に成形して絶縁を確保している。
Ｐ側とＮ側の平滑コンデンサ端子３は複雑な形状をしているので、複数の平滑コンデンサ端子３が個別のままの場合は、平滑コンデンサ端子３を無電解錫メッキする工程において個別に釣りメッキすることになるが、成形樹脂７と一体に成形している場合は、樹脂成形後に無電解錫メッキを実施することで、釣りメッキの回数は１回となる。また、成形樹脂７から露出した接続部のみがメッキされて埋設部分のメッキを省略できるので、メッキ費用の低コスト化が実現できる。

次に取付け作業について説明する。上記で説明したように、取付けに先立ち、平滑コンデンサ端子３および中継端子６は、無電解錫メッキする工程を経て無電解錫メッキが施されている。
先ず、平滑コンデンサ基板１の配線パターンの所定位置に半田ペーストを塗布し、平滑コンデンサ素子２と平滑コンデンサ端子３を位置決め載置した状態で、リフロー半田付け工程によりリフロー加熱することで、平滑コンデンサ素子２と平滑コンデンサ端子３が平滑コンデンサ基板１へ半田８により接続される。
次に、中継端子６に制御基板４を組合せ、両者を噴流半田付け工程により半田９で接続する。

無電解錫メッキは、融点温度を向上させる添加剤を選択することにより、リフロー半田付け温度の約２５０℃においても半田付け部以外の錫メッキの溶融を防ぐことが可能である。そのため、平滑コンデンサ端子３はリフロー半田付け工程において半田付け部以外の錫メッキは溶融することなく、半田接続部の品質を確保できる。
また、無電解錫メッキは半田濡れ性に優れており、錫が溶融していなくとも溶融半田に接触すれば融解するため、噴流半田付け工程においても高い半田付け品質の確保が可能となる。このため、平滑コンデンサ端子３と中継端子６を一体部品にし、同じ無電解錫メッキとすることができる。
従って、従来の図２のような中継端子５を別部材としてねじ止めする構成と比較して、小形化、低コスト化が実現できる。

図１のような平滑コンデンサの取付け構造を採用する電力変換装置は、レイアウト上、制御基板４が複数枚に分かれている場合がある。このような場合、中継端子６と制御基板４とはそれぞれ個別に接続する必要があるので、中継端子６の噴流半田付け工程は、制御基板４の枚数に合わせて複数回に及ぶことになるが、中継端子６の無電解錫メッキは溶融半田に接触しないかぎり溶融しないので、半田付け品質を保ちながら複数回の半田付け工程が可能になる。

以上のように、実施の形態１の平滑コンデンサの取付け方法によれば、スイッチング素子のスイッチング動作により電力変換を行う電力変換装置に使用される平滑コンデンサの取付け方法であって、スイッチング素子に供給される電源電圧の変動を抑制する平滑コンデンサ素子と、平滑コンデンサ素子が実装される平滑コンデンサ基板と、スイッチング素子を駆動制御する制御回路が搭載された制御基板と、平滑コンデンサ素子に通電するための複数の平滑コンデンサ端子と、平滑コンデンサ端子に一体に形成されて制御基板に接続される中継端子と、を有し、平滑コンデンサ端子および中継端子を無電解錫メッキする工程と、平滑コンデンサ素子および平滑コンデンサ端子を平滑コンデンサ基板へ接続するリフロー半田付け工程と、中継端子を制御基板へ接続する噴流半田付け工程と、を備えたので、メッキ工程が簡素化され、また組立が容易となるため、小形で安価な平滑コンデンサの取付け方法を提供することができる。

また、制御基板は複数枚で構成され、中継端子と制御基板とを接続する噴流半田付け工程は、制御基板の枚数に合わせて複数回実施するので、複数枚の制御基板を有するような場合でも、半田付け部の半田品質を損なわずに容易に取付けができる。

また、複数の平滑コンデンサ端子は、無電解錫メッキする工程の前に、接続部を残して成形樹脂により一体に成形されているので、メッキ費用の削減を図ることができる。

なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。

１ 平滑コンデンサ基板、２ 平滑コンデンサ素子、３ 平滑コンデンサ端子、４ 制御基板、５，６ 中継端子、７ 成形樹脂、８，９ 半田

この発明に係る平滑コンデンサの取付け方法は、スイッチング素子のスイッチング動作により電力変換を行う電力変換装置に使用される平滑コンデンサの取付け方法であって、スイッチング素子に供給される電源電圧の変動を抑制する平滑コンデンサ素子と、平滑コンデンサ素子が実装される平滑コンデンサ基板と、スイッチング素子を駆動制御する制御回路が搭載された制御基板と、平滑コンデンサ素子に通電するための複数の平滑コンデンサ端子と、平滑コンデンサ端子の一部を延長して平滑コンデンサ端子に一体に形成されて制御基板に接続される中継端子と、を有し、平滑コンデンサ端子およびそれと一体に形成された中継端子を無電解錫メッキする工程と、平滑コンデンサ素子および平滑コンデンサ端子を平滑コンデンサ基板へ接続するリフロー半田付け工程と、中継端子を制御基板へ接続する噴流半田付け工程と、を備えたものである。

この発明の平滑コンデンサの取付け方法によれば、平滑コンデンサ端子およびそれと一体に形成された中継端子を無電解錫メッキする工程と、平滑コンデンサ素子および平滑コンデンサ端子を平滑コンデンサ基板へ接続するリフロー半田付け工程と、中継端子を制御基板へ接続する噴流半田付け工程と、を備えたので、メッキ工程が簡素化され、また組立が容易となるため、小形で安価な平滑コンデンサの取付け方法を提供することができる。

Claims (3)

1. スイッチング素子のスイッチング動作により電力変換を行う電力変換装置に使用される平滑コンデンサの取付け方法であって、
   前記スイッチング素子に供給される電源電圧の変動を抑制する平滑コンデンサ素子と、
   前記平滑コンデンサ素子が実装される平滑コンデンサ基板と、
   前記スイッチング素子を駆動制御する制御回路が搭載された制御基板と、
   前記平滑コンデンサ素子に通電するための複数の平滑コンデンサ端子と、
   前記平滑コンデンサ端子に一体に形成されて前記制御基板に接続される中継端子と、を有し、
   前記平滑コンデンサ端子および前記中継端子を無電解錫メッキする工程と、
   前記平滑コンデンサ素子および前記平滑コンデンサ端子を前記平滑コンデンサ基板へ接続するリフロー半田付け工程と、
   前記中継端子を前記制御基板へ接続する噴流半田付け工程と、を備えたことを特徴とする平滑コンデンサの取付け方法。
2. 請求項１に記載の平滑コンデンサの取付け方法において、
   前記制御基板は複数枚で構成され、前記中継端子と前記制御基板とを接続する前記噴流半田付け工程は、前記制御基板の枚数に合わせて複数回実施することを特徴とする平滑コンデンサの取付け方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の平滑コンデンサの取付け方法において、
   複数の前記平滑コンデンサ端子は、前記無電解錫メッキする工程の前に、接続部を残して成形樹脂により一体に成形されていることを特徴とする平滑コンデンサの取付け方法。
   

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