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

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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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