JP2019036576A - コンデンサ実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱部材の反発力によってコンデンサ基板が撓むことを抑制することが可能なコンデンサ実装構造を提供する。【解決手段】コンデンサ実装構造１は、実装面１０ａを有するコンデンサ基板１０と、実装面１０ａ上に実装された少なくとも１つのコンデンサ２０と、コンデンサ基板１０の実装面１０ａ側に配置され、コンデンサ２０の熱を放出するヒートシンク３０と、コンデンサ２０とヒートシンク３０との間に配置され、コンデンサ２０及びヒートシンク３０に接触する放熱部材４０と、コンデンサ基板１０の両端側においてコンデンサ基板１０をヒートシンク３０に固定する複数の固定部材５０と、実装面１０ａとは反対側に配置され、電気的絶縁性を有する絶縁部材６０と、実装面１０ａとは反対側に配置され、絶縁部材６０をコンデンサ基板１０に対して押さえるバッテリー端子７０（押さえ部材）と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、コンデンサ実装構造に関する。

従来のコンデンサ実装構造として、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載のコンデンサ実装構造は、基板と、複数のコンデンサと、ヒートシンクと、カバーと、複数のナットと、複数のねじとを備えている。コンデンサで発生した熱は、ねじ等を介してヒートシンク及びナットに放熱される。

特開２０１６−１９７６８４号公報

ところで、本発明者らは、コンデンサとヒートシンクとの間に放熱部材を設け、この放熱部材によってコンデンサの熱をヒートシンクに伝導する構成を検討している。しかしながら、このような構成では、ねじによりコンデンサ基板の両端側部分がヒートシンクに固定されていると、放熱部材の反発力によってコンデンサ基板の中央部が撓む可能性がある。その結果、コンデンサと放熱部材との接触が不十分となり、コンデンサの放熱性が低下するおそれがある。

本発明は、放熱部材の反発力によってコンデンサ基板が撓むことを抑制することが可能なコンデンサ実装構造を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るコンデンサ実装構造は、実装面を有するコンデンサ基板と、コンデンサ基板の実装面上に実装された少なくとも１つのコンデンサと、コンデンサ基板の実装面側に配置され、コンデンサの熱を放出するヒートシンクと、コンデンサとヒートシンクとの間に配置され、コンデンサ及びヒートシンクに接触する放熱部材と、コンデンサ基板の両端側においてコンデンサ基板をヒートシンクに固定する複数の固定部材と、実装面とは反対側に配置され、電気的絶縁性を有する絶縁部材と、実装面とは反対側に配置され、絶縁部材をコンデンサ基板に対して押さえる押さえ部材と、を備える。

このコンデンサ実装構造では、コンデンサが実装されたコンデンサ基板の実装面とは反対側に、電気的絶縁性を有する絶縁部材と、絶縁部材をコンデンサ基板に対して押さえる押さえ部材とが配置されている。これにより、コンデンサ基板の両端側において複数の固定部材によりコンデンサ基板がヒートシンクに固定されていても、コンデンサ基板におけるコンデンサが実装された実装面とは反対側の面は、絶縁部材を介して押さえ部材によって押さえつけられた状態となる。したがって、放熱部材の反発力によってコンデンサ基板が撓むことを抑制することができる。

コンデンサは、コンデンサ基板の一端側からコンデンサ基板の他端側に沿って実装面上に複数実装されており、絶縁部材は、コンデンサ基板の一端側からコンデンサ基板の他端側に沿って延びていると共に、複数の固定部材によりコンデンサ基板と一緒にヒートシンクに固定されていてもよい。この構成によれば、絶縁部材をコンデンサ基板に固定するために新たに固定部材を追加する必要がない。したがって、絶縁部材をコンデンサ基板に固定する箇所を確保するためにコンデンサ基板の面積を拡大する必要がない。また、絶縁部材をコンデンサ基板に固定する箇所を確保するためにコンデンサ基板上に実装されるコンデンサの数を削減する必要もない。したがって、コンデンサ基板の大きさ及び静電容量を維持しつつ、放熱部材の反発力によってコンデンサ基板が撓むことを抑制することができる。

コンデンサ基板の押さえ部材は、ヒートシンクに固定された金属製のバッテリー端子であってもよい。この構成によれば、押さえ部材は金属製であるので、押さえ部材の剛性が高い。したがって、放熱部材の反発力によってコンデンサ基板が撓むことを効果的に抑制することができる。また、既存のバッテリー端子を押さえ部材として使用するので、押さえ部材を別途用意する必要がなく、コスト的に有利となる。

本発明によれば、放熱部材の反発力によってコンデンサ基板が撓むことを抑制することが可能なコンデンサ実装構造が提供される。

一実施形態に係るコンデンサ実装構造を示す平面図である。 図１のII-II線に沿った断面図である。 図１のIII-III線に沿った断面図である。 比較例に係るコンデンサ実装構造を示す断面図である。 比較例に係るコンデンサ実装構造を示す平面図である。 比較例に係るコンデンサ実装構造を示す平面図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１〜図３を参照して、本実施形態に係るコンデンサ実装構造１について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るコンデンサ実装構造を示す平面図である。図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。図３は、図１のIII-III線に沿った断面図である。

図１〜図３に示されるコンデンサ実装構造１は、例えば交流モータ等を制御するインバータにおいて、コンデンサを実装するための構造である。図１〜図３に示されるように、コンデンサ実装構造１は、コンデンサ基板１０と、複数のコンデンサ２０と、ヒートシンク３０と、放熱部材４０と、複数の固定部材５０と、絶縁部材６０と、バッテリー端子（押さえ部材）７０と、を備えている。

コンデンサ基板１０は、例えば矩形状の基板である。コンデンサ基板１０は、コンデンサ２０が実装される実装面１０ａと、実装面１０ａとは反対側の非実装面１０ｂとを有している。

複数のコンデンサ２０は、コンデンサ基板１０の長手方向（Ｘ軸方向）におけるコンデンサ基板１０の一端側からコンデンサ基板１０の他端側に沿って、コンデンサ基板１０の実装面１０ａ上に実装されている。それぞれのコンデンサ２０は端子２１を有しており、端子２１はコンデンサ基板１０を貫通している。本実施形態においては、例えば合計１５個のコンデンサ２０がコンデンサ基板１０に実装されている。複数のコンデンサ２０は、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向の一端側において、Ｙ軸方向に沿って２列に配列されている。

ヒートシンク３０は、コンデンサ基板１０の実装面１０ａ側に配置されている。ヒートシンク３０は、コンデンサ２０の熱を放出する。ヒートシンク３０は、複数のコンデンサ２０を覆う放熱部３１と、放熱部３１と一体化され、バッテリー端子７０が固定される固定部３２と、を有している。ヒートシンク３０は、複数の固定部材５０によって、コンデンサ基板１０に固定されている。ヒートシンク３０は、例えばアルミ等の金属によって構成される。

ヒートシンク３０の放熱部３１は、複数のコンデンサ２０を覆うドーム状に構成されている。放熱部３１は、複数のコンデンサ２０が配列される方向と同様に、Ｘ軸方向に沿ってコンデンサ基板１０の一端側から他端側へ延びている。ヒートシンク３０の固定部３２は、コンデンサ基板１０に沿って延びる平板状である。なお、ヒートシンク３０は、放熱性を高めるための放熱フィンを有していてもよい。

放熱部材４０は、複数のコンデンサ２０とヒートシンク３０の放熱部３１との間に配置されている。放熱部材４０は、複数のコンデンサ２０及びヒートシンク３０に接触しており、コンデンサ２０で発生した熱をヒートシンク３０に伝導する。ヒートシンク３０に伝導された熱は、外部に放出される。放熱部材４０は、例えば高い熱伝導率を有するゲル状の材料によって構成される。複数のコンデンサ２０は放熱部材４０に対して押さえつけられた状態となっており、コンデンサ２０の一部が放熱部材４０に埋まっている。なお、放熱部材４０を構成する材料は高い熱伝導率を有していればよく、ゲル状でなくてもよい。

複数の固定部材５０は、コンデンサ基板１０のＸ軸方向の両端側にそれぞれ設けられ、ヒートシンク３０の放熱部３１とコンデンサ基板１０とを固定している。固定部材５０としては、例えばネジ又はボルト等が用いられ得る。

絶縁部材６０は、コンデンサ２０の実装面１０ａとは反対側（非実装面１０ｂ側）に配置され、コンデンサ基板１０とバッテリー端子７０との間に介在している。絶縁部材６０は、Ｘ軸方向におけるコンデンサ基板１０の一端側からコンデンサ基板１０の他端側に沿って延びている。絶縁部材６０は、Ｘ軸方向に沿って延び、バッテリー端子７０に当接する本体部６１と、本体部６１からコンデンサ基板１０の非実装面１０ｂに向かってＸ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に突出する突出部６２，６３とを有している。突出部６２は、Ｙ軸方向における本体部６１の一端側に設けられており、突出部６２は、Ｙ軸方向における本体部６１の他端側に設けられている。突出部６２，６３は、共にＸ軸方向に沿って延びている。突出部６２，６３の本体部６１とは反対側の端部は、コンデンサ基板１０の非実装面１０ｂに接触している。このような構造により、絶縁部材６０は、コンデンサ基板１０の非実装面１０ｂ側において複数のコンデンサ２０の端子２１を覆っている。絶縁部材６０は、例えば電気的絶縁性を有する樹脂材料によって構成される。

本体部６１のＸ軸方向の両端側には、絶縁部材６０をコンデンサ基板１０に固定するための複数の貫通孔がそれぞれ設けられている。それぞれの貫通孔は、固定部材５０が配置される位置に対応している。絶縁部材６０は、複数の固定部材５０によりコンデンサ基板１０と一緒にヒートシンク３０に固定されている。

バッテリー端子７０は、絶縁部材６０をコンデンサ基板１０に対して押さえる。バッテリー端子７０は、コンデンサ基板１０の実装面１０ａとは反対側（非実装面１０ｂ側）に配置されている。バッテリー端子７０は、正極バッテリー端子７０Ａと、負極バッテリー端子７０Ｂとを含む。正極バッテリー端子７０Ａ及び負極バッテリー端子７０Ｂは、それぞれＹ軸方向に沿って延びている。また、正極バッテリー端子７０Ａと負極バッテリー端子７０Ｂとは、Ｘ軸方向において互いに離間して配置されている。

正極バッテリー端子７０Ａ及び負極バッテリー端子７０Ｂのそれぞれは、外部のケーブル等と接続される接続部７１と、接続部７１と一体化され、ヒートシンク３０に固定される固定部７２とを有している。接続部７１は、円筒状を呈しており、開口部７１ａを有している。外部のケーブル等は、接続部７１の開口部７１ａに挿入されることにより、バッテリー端子７０（正極バッテリー端子７０Ａ又は負極バッテリー端子７０Ｂ）と電気的に接続される。接続部７１は、絶縁部材６０に当接している。

固定部７２は、接続部７１の開口部７１ａとは反対側において接続部７１に連続している。固定部７２は例えば平板状である。固定部７２には、バッテリー端子７０をヒートシンク３０に固定するための貫通孔が設けられている。固定部７２とコンデンサ基板１０との間には、スペーサ８０が配置されている。また、コンデンサ基板１０とヒートシンク３０の固定部３２との間には、スペーサ８１が配置されている。正極バッテリー端子７０Ａ及び負極バッテリー端子７０Ｂのそれぞれは、固定部７２、スペーサ８０、コンデンサ基板１０、スペーサ８１、及びヒートシンク３０の固定部３２を貫通する固定部材７３によって固定されている。本実施形態では、正極バッテリー端子７０Ａ及び負極バッテリー端子７０Ｂは、それぞれ２つの固定部材７３によって固定されている。固定部材７３としては、例えばネジ又はボルト等が用いられ得る。このような構造により、絶縁部材６０は、正極バッテリー端子７０Ａ及び負極バッテリー端子７０Ｂによってコンデンサ基板１０に対して押しつけられている。

次に、図４〜図６を参照して、コンデンサ実装構造１の効果について説明する。図４は、比較例に係るコンデンサ実装構造を示す断面図である。図５及び図６は、比較例に係るコンデンサ実装構造を示す平面図である。

図４に示されるように、比較例に係るコンデンサ実装構造１００は、コンデンサ基板１１０と、複数のコンデンサ１２０と、ヒートシンク１３０と、放熱部材１４０と、固定部材１５０を備えている。しかしながら、コンデンサ実装構造１００は、本実施形態に係るコンデンサ実装構造１のように、絶縁部材６０と、絶縁部材６０をコンデンサ基板１０に対して押さえるバッテリー端子７０とを備えていない。コンデンサ基板１１０は、コンデンサ基板１０の両端側において固定部材１５０によりヒートシンク１３０に固定されている。このため、放熱部材１４０の反発力によってコンデンサ基板１１０の中央部が撓む可能性がある（２点鎖線参照）。その結果、コンデンサ１２０と放熱部材１４０との接触が不十分となり、コンデンサ１２０の放熱性が低下する。

また、図５及び図６に示されるように絶縁部材６０及びバッテリー端子７０を使用しない場合、コンデンサ基板１１０の撓みを防止するためには、コンデンサ基板１１０をヒートシンク１３０に固定する別の固定部材１８０を用いることが考えられ得る。この場合、図５に示されるように、固定部材１８０によってコンデンサ基板１１０をヒートシンク１３０に固定する箇所を確保するためにコンデンサ基板１１０の面積を拡大する必要がある（２点鎖線参照）。このため、コンデンサ基板１１０の大きさを維持することが困難である。また、図５に示されるようにコンデンサ基板１１０を拡大しない場合には、図６に示されるように、固定部材１８０によってコンデンサ基板１１０をヒートシンク１３０に固定する箇所を確保するために、コンデンサ基板１１０上に実装されるコンデンサ１２０の数を削減する必要がある。この場合、コンデンサ基板１１０の静電容量を維持することが困難である。

これに対し、本実施形態に係るコンデンサ実装構造１では、コンデンサ２０が実装されたコンデンサ基板１０の実装面１０ａとは反対側に、電気的絶縁性を有する絶縁部材６０と、絶縁部材６０をコンデンサ基板１０に対して押さえるバッテリー端子７０とが配置されている。これにより、コンデンサ基板１０の両端側において複数の固定部材５０によりコンデンサ基板１０がヒートシンク３０に固定されていても、コンデンサ基板１０におけるコンデンサ２０が実装された実装面１０ａとは反対側の非実装面１０ｂは、絶縁部材６０を介してバッテリー端子７０によって押さえつけられた状態となる。したがって、放熱部材４０の反発力によってコンデンサ基板１０が撓むことを抑制することができる。

また、コンデンサ２０は、コンデンサ基板１０の一端側からコンデンサ基板１０の他端側に沿って実装面１０ａ上に複数実装されており、絶縁部材６０は、コンデンサ基板１０の一端側からコンデンサ基板１０の他端側に沿って延びていると共に、複数の固定部材５０によりコンデンサ基板１０と一緒にヒートシンク３０に固定されている。このため、絶縁部材６０をコンデンサ基板１０に固定するために新たに固定部材を追加する必要がない。したがって、絶縁部材６０をコンデンサ基板１０に固定する箇所を確保するためにコンデンサ基板１０の面積を拡大する必要がない。また、絶縁部材６０をコンデンサ基板１０に固定する箇所を確保するためにコンデンサ基板１０上に実装されるコンデンサ２０の数を削減する必要もない。したがって、コンデンサ基板１０の大きさ及び静電容量を維持しつつ、放熱部材４０の反発力によってコンデンサ基板１０が撓むことを抑制することができる。

また、絶縁部材６０は、ヒートシンク３０に固定された金属製のバッテリー端子７０によってコンデンサ基板１０に対して押さえられている。この場合、バッテリー端子７０は金属製であるので、バッテリー端子７０の剛性が高い。したがって、放熱部材４０の反発力によってコンデンサ基板１０が撓むことを効果的に抑制することができる。また、既存のバッテリー端子７０を押さえ部材として使用するので、押さえ部材を別途用意する必要がなく、コスト的に有利となる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、絶縁部材６０の形状は特に限定されず、アーチ状等、適宜変更可能である。また、上記の実施形態では、絶縁部材６０がＸ軸方向におけるコンデンサ基板１０の一端側からコンデンサ基板１０の他端側に沿って延びている例について説明したが、絶縁部材６０は、バッテリー端子７０の位置に対応して配置された柱状等の部材であってもよい。

また、上記の実施形態では、複数のコンデンサ２０がコンデンサ基板１０に実装されている例について説明したが、コンデンサ基板１０に実装されるコンデンサ２０の数は１つであってもよい。

また、上記の実施形態では、絶縁部材６０が複数の固定部材５０によりコンデンサ基板１０と一緒にヒートシンク３０に固定されている例について説明したが、絶縁部材６０は複数の固定部材５０によりコンデンサ基板１０と一緒にヒートシンクに固定されていなくてもよい。

また、上記の実施形態では、絶縁部材６０をコンデンサ基板１０に対して押さえる押さえ部材が複数のバッテリー端子７０（正極バッテリー端子７０Ａ及び負極バッテリー端子７０Ｂ）である例について説明したが、押さえ部材はバッテリー端子７０でなくてもよい。また、押さえ部材は複数でなくてもよい。

１…コンデンサ実装構造、１０…コンデンサ基板、１０ａ…実装面、２０…コンデンサ、３０…ヒートシンク、４０…放熱部材、５０…固定部材、６０…絶縁部材、７０…バッテリー端子（押さえ部材）。

Claims (3)

1. 実装面を有するコンデンサ基板と、
   前記コンデンサ基板の前記実装面上に実装された少なくとも１つのコンデンサと、
   前記コンデンサ基板の前記実装面側に配置され、前記コンデンサの熱を放出するヒートシンクと、
   前記コンデンサと前記ヒートシンクとの間に配置され、前記コンデンサ及び前記ヒートシンクに接触する放熱部材と、
   前記コンデンサ基板の両端側において前記コンデンサ基板を前記ヒートシンクに固定する複数の固定部材と、
   前記実装面とは反対側に配置され、電気的絶縁性を有する絶縁部材と、
   前記実装面とは反対側に配置され、前記絶縁部材を前記コンデンサ基板に対して押さえる押さえ部材と、を備える、コンデンサ実装構造。
2. 前記コンデンサは、前記コンデンサ基板の一端側から前記コンデンサ基板の他端側に沿って前記実装面上に複数実装されており、
   前記絶縁部材は、前記コンデンサ基板の一端側から前記コンデンサ基板の他端側に沿って延びていると共に、前記複数の固定部材により前記コンデンサ基板と一緒に前記ヒートシンクに固定されている、請求項１に記載のコンデンサ実装構造。
3. 前記押さえ部材は、前記ヒートシンクに固定された金属製のバッテリー端子である、請求項１又は２に記載のコンデンサ実装構造。

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