JP2020188120A - Power conversion device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a power converter and a method for manufacturing the same.
特開2001−357986号公報(特許文献1)は、金属ケースと、金属ケース内に収容されている回路基板と、樹脂で形成されている絶縁シートとを備える放電点灯装置を開示している。回路基板には、トランスまたはインダクタンス素子のような回路部品が搭載されている。絶縁シートは、金属ケースと回路基板との間に配置されている。絶縁シートは、回路基板を金属ケースから電気的に絶縁している。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-357986 (Patent Document 1) discloses a discharge lighting device including a metal case, a circuit board housed in the metal case, and an insulating sheet made of resin. Circuit components such as transformers or inductance elements are mounted on the circuit board. The insulating sheet is arranged between the metal case and the circuit board. The insulating sheet electrically insulates the circuit board from the metal case.
特許文献1に開示された放電点灯装置では、回路部品または回路基板と金属ケースとの間には、空気層と、絶縁シートとが介在している。絶縁シートは、反りやすく、かつ、金属ケースと回路部品または回路基板との間の間隔に比べて非常に薄い厚さを有している。金属ケースと回路部品または回路基板との間の空間における絶縁シートの位置が大きくばらつく。絶縁シートと空気層との間の界面における中間電圧は、金属ケースと回路部品または回路基板との間に印加される電圧と、絶縁体として絶縁シートを有するキャパシタの静電容量と、絶縁体として空気層を有するキャパシタの静電容量とによって決まる。絶縁シートの位置が大きくばらつくと、これら静電容量が大きくばらつく。そのため、絶縁シートと空気層との間の界面における中間電圧も大きくばらつく。
In the discharge lighting device disclosed in
回路部品または回路基板と金属ケースとの間に大きな電圧が印加されると、この中間電圧の大きなばらつきのために、回路部品もしくは回路基板と絶縁シートと空気層との間の界面との間、または、絶縁シートと空気層との間の界面と金属ケースとの間で部分放電が発生することがあった。こうして、絶縁シートに絶縁破壊が発生することがあった。本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、改善された絶縁性能を有する電力変換装置及びその製造方法を提供することである。 When a large voltage is applied between a circuit component or circuit board and a metal case, due to this large variation in intermediate voltage, between the circuit component or circuit board and the interface between the insulating sheet and the air layer, Alternatively, a partial discharge may occur between the interface between the insulating sheet and the air layer and the metal case. In this way, dielectric breakdown may occur in the insulating sheet. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion device having improved insulation performance and a method for manufacturing the same.
本発明の電力変換装置は、金属ケースと、第1回路基板と、第1回路部品と、絶縁封止部材とを備える。金属ケースは、底板と、底板から突出する側壁とを含む。第1回路基板は、金属ケース内に収容されている。第1回路基板は、金属ケースの底板に対向する第1主面と、第1主面とは反対側の第2主面とを含む。第1回路部品は、第1回路基板の第1主面上に搭載されている。絶縁封止部材は、第1回路部品を封止している。第1主面と第2主面との間を接続する第1貫通孔が第1回路基板に設けられている。第1回路基板の第1主面と金属ケースの底板との間の第1空間は、絶縁封止部材で充填されている。 The power conversion device of the present invention includes a metal case, a first circuit board, a first circuit component, and an insulation sealing member. The metal case includes a bottom plate and side walls protruding from the bottom plate. The first circuit board is housed in a metal case. The first circuit board includes a first main surface facing the bottom plate of the metal case and a second main surface opposite to the first main surface. The first circuit component is mounted on the first main surface of the first circuit board. The insulation sealing member seals the first circuit component. A first through hole connecting between the first main surface and the second main surface is provided on the first circuit board. The first space between the first main surface of the first circuit board and the bottom plate of the metal case is filled with an insulating sealing member.
本発明の電力変換装置の製造方法は、金属ケース内に絶縁封止材料を供給することを備える。金属ケースは、底板と、底板から突出する側壁とを含む。本発明の電力変換装置の製造方法は、絶縁封止材料上に第1回路基板を載置することを備える。第1回路基板は、金属ケース内に収容されている。第1回路基板は、金属ケースの底板に対向する第1主面と、第1主面とは反対側の第2主面とを含む。第1主面と第2主面との間を接続する第1貫通孔が第1回路基板に設けられている。第1回路部品は、第1主面上に搭載されている。本発明の電力変換装置の製造方法は、第1回路基板を絶縁封止材料に向けて押圧することと、絶縁封止材料を硬化させて、第1回路基板の第1主面と金属ケースの底板との間の第1空間を充填する絶縁封止部材を形成することとを備える。第1回路部品は、絶縁封止部材によって封止される。 The method of manufacturing the power conversion device of the present invention includes supplying an insulating sealing material in a metal case. The metal case includes a bottom plate and side walls protruding from the bottom plate. The method for manufacturing a power conversion device of the present invention includes mounting a first circuit board on an insulating sealing material. The first circuit board is housed in a metal case. The first circuit board includes a first main surface facing the bottom plate of the metal case and a second main surface opposite to the first main surface. A first through hole connecting between the first main surface and the second main surface is provided on the first circuit board. The first circuit component is mounted on the first main surface. The method for manufacturing the power conversion device of the present invention is to press the first circuit board toward the insulating sealing material and cure the insulating sealing material to form a first main surface of the first circuit board and a metal case. It includes forming an insulating sealing member that fills the first space between the bottom plate. The first circuit component is sealed by an insulating sealing member.
第1回路基板の第1貫通孔を通して、絶縁封止部材から気泡が取り除かれている。第1回路部品が配置されている、第1回路基板の第1主面と底板との間の第1空間は、絶縁封止部材で充填されている。電力変換装置の動作時に、金属ケースと第1回路部品または第1回路基板との間で部分放電が発生することが防止され得る。絶縁封止部材に絶縁破壊が発生することが防止され得る。本発明の電力変換装置は、改善された絶縁性能を有する。本発明の電力変換装置の製造方法は、改善された絶縁性能を有する電力変換装置を製造することができる。 Bubbles are removed from the insulation sealing member through the first through hole of the first circuit board. The first space between the first main surface and the bottom plate of the first circuit board on which the first circuit component is arranged is filled with an insulating sealing member. It is possible to prevent a partial discharge from occurring between the metal case and the first circuit component or the first circuit board during the operation of the power converter. It is possible to prevent dielectric breakdown from occurring in the insulating sealing member. The power converter of the present invention has improved insulation performance. The method for manufacturing a power conversion device of the present invention can manufacture a power conversion device having improved insulation performance.
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The same reference number will be assigned to the same configuration, and the description will not be repeated.
実施の形態1.
図1を参照して、本実施の形態の電力変換装置1の回路構成の一例を説明する。電力変換装置1は、例えば、絶縁型フルブリッジAC/DCコンバータである。電力変換装置1は、入力端子60a,60bと、第1整流回路51と、第1平滑回路52と、フルブリッジ回路53と、変圧回路54と、第2整流回路55と、第2平滑回路56と、出力端子70a,70bとを主に備える。電力変換装置1は、電圧電流検出回路57と、制御回路59とをさらに備えてもよい。電力変換装置1はフォトカプラ58をさらに備えてもよい。
An example of the circuit configuration of the
入力端子60a,60bに、交流の入力電圧Vinが入力される。第1整流回路51は、入力端子60a,60bに接続されている。第1整流回路51は、交流の入力電圧Vinを整流するように構成されている。第1整流回路51は、例えば、ダイオードのような第1半導体素子61a,61b,61c,61dを含んでいる。第1平滑回路52は、第1整流回路51に接続されている。第1平滑回路52は、第1整流回路51から出力された電圧を平滑化するように構成されている。第1平滑回路52は、例えば、第1キャパシタ62を含んでいる。
The AC input voltage V in is input to the
フルブリッジ回路53は、第1平滑回路52に接続されている。第1平滑回路52によって平滑化された電圧(一次平滑電圧)Vcは、フルブリッジ回路53に入力される。フルブリッジ回路53は、例えば、トランジスタのような第2半導体素子63a,63b,63c,63dを含んでいる。第2半導体素子63a,63b,63c,63dには、それぞれ、ダイオードが並列に接続されてもよい。フルブリッジ回路53(第2半導体素子63a,63b,63c,63d)は、例えば、矩形波を有する交流電圧を出力するように制御回路59によって駆動され得る。
The
変圧回路54(一次コイル64a)は、フルブリッジ回路53に接続されている。変圧回路54は、例えば、一次コイル64aと、磁性コア64bと、二次コイル64cとを含んでいる。フルブリッジ回路53から出力された電圧(すなわち、変圧回路54の一次電圧VT)は、変圧回路54(一次コイル64a)に入力される。変圧回路54は、一次電圧VTを二次電圧に変換する。
The transformer circuit 54 (
第2整流回路55は、変圧回路54(二次コイル64c)に接続されている。第2整流回路55は、変圧回路54の二次電圧を全波整流するように構成されている。第2整流回路55は、例えば、ダイオードのような第3半導体素子65a,65b,65c,65dを含んでいる。第2整流回路55は、二次整流電圧V2Rを出力する。
The
第2平滑回路56は、第2整流回路55に接続されている。第2平滑回路56は、第2整流回路55から出力された二次整流電圧V2Rを平滑化するように構成されている。第2平滑回路56は、例えば、リアクトルとして機能するように構成されている第2コイル部品66と、第2キャパシタ67とを含んでいる。第2コイル部品66と第2キャパシタ67とは、LCフィルタを形成している。第2平滑回路56は、平滑化された電圧を出力端子70a,70bに出力する。第2平滑回路56は、出力端子70a,70bに接続されている。電力変換装置1は、出力端子70a,70bから、出力電圧Voと出力電流Ioとを出力する。
The
第2平滑回路56と出力端子70a,70bとの間に、電圧電流検出回路57が設けられてもよい。電圧電流検出回路57は、第2平滑回路56と出力端子70a,70bとに接続されている。電圧電流検出回路57は、電力変換装置1からの出力電圧Voと出力電流Ioとを検出するように構成されている。電圧電流検出回路57は、出力電圧Voと出力電流Ioとに対応する電気信号(以下「フィードバック信号」という。)を、フォトカプラ58を介して、制御回路59に出力するように構成されている。電圧電流検出回路57は、例えば、集積回路(IC)によって構成されてもよい。
A voltage /
制御回路59は、例えば、マイクロコントローラ、または、デジタル信号プロセッサ(DSP)のようなプロセッサにより構成されている。制御回路59は、第2半導体素子63a,63b,63c,63dのゲート端子に、オン信号Sa,Sb,Sc,Sdを出力するように構成されている。制御回路59からオン信号Sa,Sb,Sc,Sdが出力されると、第2半導体素子63a,63b,63c,63dはオン状態となる。制御回路59からのオン信号Sa,Sb,Sc,Sdの出力が停止されると、第2半導体素子63a,63b,63c,63dは、オフ状態になる。制御回路59は、第2半導体素子63a,63b,63c,63dをオン状態とオフ状態との間で切り換えて、第2半導体素子63a,63b,63c,63dをパルス幅変調(PWM)制御することができる。制御回路59は、フィードバック信号を用いて、出力電圧Vo及び出力電流Ioを適切に調整するように、オン信号Sa,Sb,Sc,Sdのパルス幅を設定する。
The
制御回路59は、例えば、第2半導体素子63a,63bに対するオン信号Sa,Sbと、第2半導体素子63c,63dに対するオン信号Sc,Sdとを交互に出力する。第2半導体素子63a,63bと第2半導体素子63c,63dとは、交互にオン状態となる。フルブリッジ回路53から出力される電圧(すなわち、変圧回路54の一次電圧VT)は、矩形波を有する交流電圧となる。
The
フォトカプラ58は、電圧電流検出回路57と制御回路59間とを互いに電気的に絶縁しながら、電圧電流検出回路57から出力されたフィードバック信号を制御回路59に伝達するように構成されている。フォトカプラ58は、例えば、電圧電流検出回路57に電気的に接続されている発光素子58aと、制御回路59に電気的に接続されている受光素子58bとを含む。発光素子58aは、例えば、発光ダイオードである。受光素子58bは、例えば、フォトトランジスタである。
The
電力変換装置1は、例えば、オンボードチャージャー(OBC)に適用されてもよい。具体的には、電力変換装置1は、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、または、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)などに搭載されてもよい。入力端子60a,60bは、例えば、これら電気自動車のいずれかの外部に設けられた交流電源に電気的に接続されている。出力端子70a,70bは、これら電気自動車のいずれかに搭載されたバッテリーに電気的に接続されている。バッテリーは、出力電圧Voによって、充電される。
The
図2及び図3を参照して、電力変換装置1の構成を説明する。電力変換装置1は、金属ケース7と、第1回路基板15と、第1回路部品17と、絶縁封止部材12とを主に備える。電力変換装置1は、第2回路部品18をさらに備えてもよい。電力変換装置1は、キャップ20をさらに備えてもよい。
The configuration of the
金属ケース7は、特に限定されないが、アルミニウムのような非磁性金属材料で形成されている。金属ケース7は、底板8と、底板8から突出する側壁9とを含む。金属ケース7には、開口7aが設けられている。金属ケース7の開口7aは、側壁9によって画されており、かつ、第1回路基板15に対して底板8とは反対側に位置している。
The
第1回路基板15は、金属ケース7内に収容されている。第1回路基板15は、第1絶縁基材と、第1配線(図示せず)と、第1コイル導体(図示せず)とを含む。第1回路基板15は、金属ケース7の底板8に対向する第1主面15aと、第1主面15aとは反対側の第2主面15bとを含む。
The
第1主面15aと第2主面15bとの間を接続する一つ以上の第1貫通孔16が、第1回路基板15に設けられている。第1貫通孔16の幅(または直径)は、1.5mm以上であってもよい。そのため、絶縁封止材料に含まれていた気泡が、第1貫通孔16から容易に排出される。第1貫通孔16は、絶縁封止材料で容易に充填され得る。一つ以上の第1貫通孔16は、複数の第1貫通孔16であってもよい。複数の第1貫通孔16は、第1回路基板15の第1主面15aに、例えば、400mm2以上1600mm2以下の面積当たり一つ設けられてもよい。第1回路基板15の第2主面15bの平面視において、複数の第1貫通孔16は等間隔に配置されてもよい。
One or more first through
第1主面15aと第2主面15bとを接続する第1回路基板15の端面は、金属ケース7の側壁9に対向している。第1回路基板15の端面は、金属ケース7の側壁9から離間されてもよい。第1回路基板15の端面と金属ケース7の側壁9との間に隙間22が設けられてもよい。
The end surface of the
第1絶縁基材は、例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)のような樹脂材料で形成されてもよい。第1絶縁基材は、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)などのセラミック材料で形成されてもよい。第1配線と第1コイル導体とは、第1絶縁基材の裏面(第1回路基板15の第1主面15a)または第1絶縁基材のおもて面(第1回路基板15の第2主面15b)上に設けられている。第1配線と第1コイル導体とは、例えば、銅またはアルミニウムのような導電材料で形成されている。
The first insulating base material may be formed of, for example, a resin material such as a glass fiber reinforced epoxy resin, a phenol resin, or polyphenylene sulfide (PPS). The first insulating base material may be formed of a ceramic material such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or aluminum nitride (Al N). The first wiring and the first coil conductor are the back surface of the first insulating base material (first
一つ以上の第1回路部品17は、第1回路基板15の第1主面15a上に搭載されている。一つ以上の第1回路部品17は、複数の第1回路部品17であってもよい。一つ以上の第2回路部品18は、第1回路基板15の第2主面15b上に搭載されてもよい。一つ以上の第2回路部品18は、複数の第2回路部品18であってもよい。第1回路部品17及び第2回路部品18は、図1に示される入力端子60a,60bと、第1整流回路51と、第1平滑回路52と、フルブリッジ回路53と、変圧回路54と、第2整流回路55と、第2平滑回路56と、出力端子70a,70bとのいずれかであってもよい。第1回路部品17及び第2回路部品18は、電圧電流検出回路57(図1を参照)を構成する集積回路(IC)部品、または、制御回路59(図1を参照)を構成するプロセッサであってもよい。
One or more
絶縁封止部材12は、第1回路部品17を封止している。第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間は、絶縁封止部材12で充填されている。第1空間は、第1回路部品17が配置されている空間である。絶縁封止部材12は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、または、シリコーン樹脂のような絶縁樹脂材料で形成されている絶縁樹脂部材であってもよい。
The
絶縁封止部材12は、微粒子のようなフィラーを含んでもよい。フィラーは、絶縁封止部材12中に分散されてもよい。フィラーは、例えば、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ホウ素(BN)、窒化シリコン(Si3N4)、ダイヤモンド(C)または炭化ケイ素(SiC)のような無機セラミックス材料で形成されてもよい。フィラーは、絶縁封止部材12の主成分である絶縁封止材料よりも、高い熱伝導率を有してもよく、絶縁封止部材12の熱伝導性を向上させてもよい。
The
絶縁封止部材12は、中央アンカー部13を含んでもよい。中央アンカー部13は、第1回路基板15の中央部を固定している。中央アンカー部13は、第1回路基板15の第1貫通孔16内にあるネック部13aと、第1回路基板15の第2主面15b上にあるヘッド部13bとを含む。第1貫通孔16は、ネック部13aによって充填されてもよい。ヘッド部13bは、ネック部13aに接続されており、かつ、第1貫通孔16より大きな幅(または直径)を有している。絶縁封止部材12は、第2回路部品18から離間されてもよい。
The
キャップ20は、第1回路基板15の第2主面15b上に設けられている。図2に示されるように、第1回路基板15の第2主面15bからの平面視において、キャップ20は、対応する第1貫通孔16を閉塞している。キャップ20は、接着材またははんだを用いて、第1回路基板15の第2主面15bに固定されている。図3に示されるように、キャップ20には、第1貫通孔16に連通する空洞が設けられている。ヘッド部13bは、キャップ20の空洞内に設けられている。ヘッド部13bとキャップ20との間には、隙間がある。キャップ20は、絶縁封止部材12(ヘッド部13b)を第2回路部品18から離間させる。
The
図4を参照して、本実施の形態の電力変換装置1の製造方法の一例を説明する。
本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、金属ケース7内に絶縁封止材料を供給すること(S1)を備える。絶縁封止材料は、例えば、液状の硬化性樹脂材料であってもよいし、弾性を有する半硬化性樹脂材料であってもよいし、粘着性を有する硬化性樹脂材料であってもよい。
An example of the manufacturing method of the
The manufacturing method of the
本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、絶縁封止材料上に第1回路基板15を載置すること(S2)を備える。第1回路基板15は、金属ケース7内に収容される。第1回路基板15は、金属ケース7の底板8に対向する第1主面15aと、第1主面15aとは反対側の第2主面15bとを含む。第1主面15aと第2主面15bとの間を接続する第1貫通孔16が第1回路基板15に設けられている。第1回路部品17は、第1回路基板15の第1主面15a上に搭載されている。第2回路部品18は、第1回路基板15の第2主面15b上に搭載されてもよい。キャップ20は、第1回路基板15の第2主面15b上に設けられてもよい。第1回路基板15の第2主面15bからの平面視において、キャップ20は、対応する第1貫通孔16を閉塞している。
The method for manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)を備える。絶縁封止材料に含まれていた気泡が、第1貫通孔16から、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間の外に排出される。絶縁封止材料に含まれていた気泡は、第1回路基板15の端面と金属ケース7の側壁9との間に隙間22からも排出されてもよい。気泡の排出を促進するために、第1回路基板15の第1主面15aに沿う方向に第1回路基板15を揺動させながら、第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧してもよい。
The manufacturing method of the
第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)は、絶縁封止材料を、第1回路基板15の第1貫通孔16内と第1回路基板15の第2主面15b上とに供給することを含んでもよい。絶縁封止材料のネック部は、第1回路基板15の第1貫通孔16内に形成される。第1回路基板15の第1貫通孔16は、絶縁封止材料で充填されてもよい。絶縁封止材料のヘッド部は、第1回路基板15の第2主面15b上に形成される。絶縁封止材料のヘッド部は、第1回路基板15の第1貫通孔16より大きな幅(または直径)を有している。絶縁封止材料のヘッド部は、絶縁封止材料のネック部に接続されている。
Pressing the
第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)は、キャップ20の空洞内に絶縁封止材料を供給することを含んでもよい。図2に示されるように、第1回路基板15の第2主面15bからの平面視において、キャップ20は、対応する第1貫通孔16を閉塞している。キャップ20は、第1貫通孔16から第1回路基板15の第2主面15b上に供給された絶縁封止材料をせき止める。キャップ20の空洞内に、絶縁封止材料のヘッド部が形成される。キャップ20の空洞は、絶縁封止材料で完全には充填されていない。絶縁封止材料とキャップ20との間に隙間がある。絶縁封止材料に含まれていた気泡中のガスは、第1回路基板15の第1貫通孔16を通って、この隙間に溜まる。キャップ20は、絶縁封止材料を、第2回路部品18から離間させる。
Pressing the
本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、絶縁封止材料を硬化させて、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間を充填する絶縁封止部材12を形成すること(S4)を備える。第1回路部品17は、絶縁封止部材12によって封止される。
In the method of manufacturing the
絶縁封止材料を硬化させること(S4)は、絶縁封止部材12に、中央アンカー部13を形成することを含んでもよい。具体的には、絶縁封止材料を硬化させること(S4)は、第1回路基板15の第2主面15b上に絶縁封止部材12のヘッド部13bを、第1回路基板15の第1貫通孔16内に絶縁封止部材12のネック部13aを形成することを含んでもよい。中央アンカー部13は、第1貫通孔16内にあるネック部13aと、第2主面15b上にあるヘッド部13bとを含む。第1貫通孔16は、ネック部13aによって充填されてもよい。ヘッド部13bは、ネック部13aに接続されており、かつ、第1貫通孔16より大きな幅(または直径)を有している。特定的には、絶縁封止部材12のヘッド部13bは、キャップ20の空洞内に形成されてもよい。絶縁封止部材12とキャップ20との間に隙間がある。
Curing the insulating sealing material (S4) may include forming a
図5から図8を参照して、比較例の電力変換装置1aと比べながら、本実施の形態の電力変換装置1の作用を説明する。
The operation of the
上記のとおり、本実施の形態の電力変換装置1では、絶縁封止部材12から気泡が取り除かれている。図5に示されるように、絶縁封止部材12で、第1回路部品17が配置されている第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間は充填されている。電力変換装置1の間の等価回路は、図6に示されるとおりである。第1回路部品17または第1回路基板15は、電源24の一方の端子に接続されている。金属ケース7の底板8は、電源24の他方の端子に接続されている。第1回路部品17または第1回路基板15と金属ケース7の底板8との間に、絶縁体として絶縁封止部材12を有するキャパシタC1が形成される。しかし、図7及び図8に示される比較例の電力変換装置1aのように、絶縁体として空気層25を有するキャパシタC2は形成されず、界面26もばらつく中間電位も存在しない。
As described above, in the
そのため、電力変換装置1の動作時に金属ケース7と第1回路部品17または第1回路基板15との間に高い電圧が印加されても、金属ケース7と第1回路部品17または第1回路基板15との間で部分放電が発生することが防止され得る。電力変換装置1では、絶縁封止部材12に絶縁破壊が発生することが防止され得る。
Therefore, even if a high voltage is applied between the
これに対し、比較例の電力変換装置1aでは、絶縁封止部材12に代えて、特許文献1に開示された絶縁シート12sが設けられている。図7に示されるように、第1回路部品17または第1回路基板15と金属ケース7との間に、空気層25と、絶縁シート12sとが介在している。比較例の電力変換装置1aの等価回路は、図8に示されるとおりである。第1回路部品17または第1回路基板15は、電源24の一方の端子に接続されている。金属ケース7の底板8は、電源24の他方の端子に接続されている。空気層25と絶縁シート12sとは、第1回路部品17または第1回路基板15と金属ケース7の底板8とで挟まれている。第1回路部品17または第1回路基板15と金属ケース7の底板8との間に、キャパシタC1とキャパシタC2とが形成される。キャパシタC1は、絶縁体として絶縁シート12sを有している。キャパシタC2は、絶縁体として空気層25を有している。キャパシタC1とキャパシタC2とは、互いに直列に接続されている。
On the other hand, in the
絶縁シート12sは、反りやすく、かつ、金属ケース7と第1回路部品17または第1回路基板15との間の間隔に比べて非常に薄い厚さを有している。第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間における絶縁シート12sの位置は大きくばらつく。絶縁シート12sと空気層25との間の界面26における中間電圧は、金属ケース7と第1回路部品17または第1回路基板15との間に印加される電圧と、キャパシタC1の静電容量と、キャパシタC2の静電容量とによって決まる。絶縁シート12sの位置が大きくばらつくと、キャパシタC1,C2の静電容量が大きくばらつく。そのため、絶縁シート12sと空気層25との間の界面26における中間電圧も大きくばらつく。
The insulating sheet 12s is easily warped and has a thickness very thin compared to the distance between the
第1回路部品17または第1回路基板15と金属ケース7との間に大きな電圧が印加されると、この中間電圧の大きなばらつきのために、第1回路部品17または第1回路基板15と界面26との間、または、絶縁シート12sと空気層25との間の界面26と金属ケース7との間で部分放電が発生することがあった。こうして、絶縁シート12sに絶縁破壊が発生することがあった。
When a large voltage is applied between the
本実施の形態の電力変換装置1及びその製造方法の効果を説明する。
本実施の形態の電力変換装置1は、金属ケース7と、第1回路基板15と、第1回路部品17と、絶縁封止部材12とを備える。金属ケース7は、底板8と、底板8から突出する側壁9とを含む。第1回路基板15は、金属ケース7内に収容されている。第1回路基板15は、金属ケース7の底板8に対向する第1主面15aと、第1主面15aとは反対側の第2主面15bとを含む。第1回路部品17は、第1回路基板15の第1主面15a上に搭載されている。絶縁封止部材12は、第1回路部品17を封止している。第1主面15aと第2主面15bとの間を接続する第1貫通孔16が第1回路基板15に設けられている。第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間は、絶縁封止部材12で充填されている。
The effect of the
The
第1回路基板15の第1貫通孔16を通して、絶縁封止部材12から気泡が取り除かれている。第1回路部品17が配置されている、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間は、絶縁封止部材12で充填されている。電力変換装置1の動作時に、電力変換装置1内で部分放電が発生することが防止され得る。絶縁封止部材12に絶縁破壊が発生することが防止され得る。電力変換装置1は、改善された絶縁性能を有する。
Bubbles are removed from the insulating sealing
第1回路部品17が配置されている、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間は、絶縁封止部材12で充填されている。そのため、第1回路部品17または第1回路基板15において発生した熱は、絶縁封止部材12を通って、金属ケース7に伝達され得る。この熱は、金属ケース7から、電力変換装置1の外部に放散され得る。電力変換装置1は、向上された放熱性を有する。電力変換装置1では追加の放熱部材が不要となるため、電力変換装置1は小型化され得る。
The first space between the first
第1回路部品17が配置されている、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間は、絶縁封止部材12で充填されている。そのため、電力変換装置1では、電力変換装置1内に結露が発生することが防止され得る。
The first space between the first
本実施の形態の電力変換装置1では、絶縁封止部材12は、中央アンカー部13を含んでもよい。中央アンカー部13は、第1貫通孔16内にあるネック部13aと、第1回路基板15の第2主面15b上にあるヘッド部13bとを含む。ヘッド部13bは、ネック部13aに接続されており、かつ、第1貫通孔16より大きな幅を有している。中央アンカー部13は、第1回路基板15を絶縁封止部材12に固定する。電力変換装置1に振動が加わっても、中央アンカー部13は、第1回路基板15が振動することを防止し得る。電力変換装置1の耐振動性が向上され得る。
In the
本実施の形態の電力変換装置1は、第1回路基板15の第2主面15b上に設けられているキャップ20をさらに備えてもよい。ヘッド部13bは、キャップ20の空洞内に設けられている。キャップ20は、絶縁封止部材12のヘッド部13bを機械的衝撃から保護している。電力変換装置1に機械的衝撃が加わっても、キャップ20は、第1回路基板15が絶縁封止部材12から外れることを防止し得る。電力変換装置1の耐機械的衝撃性が向上され得る。
The
本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、金属ケース7内に絶縁封止材料を供給すること(S1)を備える。金属ケース7は、底板8と、底板8から突出する側壁9とを含む。本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、絶縁封止材料上に第1回路基板15を載置すること(S2)を備える。第1回路基板15は、金属ケース7内に収容されている。第1回路基板15は、金属ケース7の底板8に対向する第1主面15aと、第1主面15aとは反対側の第2主面15bとを含む。第1主面15aと第2主面15bとの間を接続する第1貫通孔16が第1回路基板15に設けられている。第1回路部品17は、第1回路基板15の第1主面15a上に搭載されている。本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)と、絶縁封止材料を硬化させて、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間を充填する絶縁封止部材12を形成すること(S4)とを備える。第1回路部品17は、絶縁封止部材12によって封止される。
The manufacturing method of the
第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧する(S3)際に、絶縁封止材料に含まれていた気泡は、第1回路基板15の第1貫通孔16を通して、絶縁封止部材12から取り除かれる。第1回路部品17が配置されている第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間は、絶縁封止部材12で充填されている。電力変換装置1の動作時に、電力変換装置1内で部分放電が発生することが防止され得る。絶縁封止部材12に絶縁破壊が発生することが防止され得る。本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、改善された絶縁性能を有する電力変換装置1を製造することができる。
When the
本実施の形態の電力変換装置1の製造方法では、絶縁封止材料に含まれている気泡を取り除くために、高価な真空装置を導入する必要がない。本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、改善された絶縁性能を有する電力変換装置1を安価かつ大量に生産することを可能にする。
In the method for manufacturing the
第1回路部品17が配置されている、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間は、絶縁封止部材12で充填されている。そのため、第1回路部品17または第1回路基板15において発生した熱は、絶縁封止部材12を通って、金属ケース7に伝達され得る。この熱は、金属ケース7から、電力変換装置1の外部に放散され得る。本実施の形態の電力変換装置1の製造方法は、電力変換装置1の放熱性を向上させることができる。また、電力変換装置1では追加の放熱部材が不要となる。そのため、本実施の形態の電力変換装置1の製造方法によれば、小型化された電力変換装置1が製造され得る。
The first space between the first
第1回路部品17が配置されている、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間は、絶縁封止部材12で充填されている。そのため、本実施の形態の電力変換装置1の製造方法によれば、結露の発生が防止される電力変換装置1が製造され得る。
The first space between the first
本実施の形態の電力変換装置1の製造方法では、第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)は、絶縁封止材料を第1貫通孔16内と第1回路基板15の第2主面15b上とに供給することを含んでもよい。本実施の形態の電力変換装置1の製造方法では、絶縁封止材料を硬化させること(S4)は、絶縁封止部材12に中央アンカー部13を形成することを含んでもよい。中央アンカー部13は、第1貫通孔16内にあるネック部13aと、第2主面15b上にあるヘッド部13bとを含む。ヘッド部13bは、ネック部13aに接続されており、かつ、第1貫通孔16より大きな幅を有している。
In the manufacturing method of the
中央アンカー部13は、第1回路基板15を絶縁封止部材12に固定する。電力変換装置1に振動が加わっても、中央アンカー部13は、第1回路基板15が振動することを防止し得る。本実施の形態の電力変換装置1の製造方法によれば、耐振動性が向上された電力変換装置1が製造され得る。
The
本実施の形態の電力変換装置1の製造方法では、キャップ20が第1回路基板15の第2主面15b上に設けられてもよい。第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)は、キャップ20の空洞内に絶縁封止材料を供給することを含んでもよい。絶縁封止材料を硬化させること(S4)は、第1回路基板15の第2主面15b上かつキャップ20の空洞内に絶縁封止部材12のヘッド部13bを、第1貫通孔16内に絶縁封止部材12のネック部13aを形成することを含んでもよい。
In the method of manufacturing the
キャップ20は、絶縁封止部材12の中央アンカー部13を形成することを容易にする。キャップ20は、絶縁封止部材12のヘッド部13bを機械的衝撃から保護している。本実施の形態の電力変換装置1の製造方法によれば、耐振動性及び耐機械的衝撃性が向上された電力変換装置1が容易に製造され得る。
The
実施の形態2.
図1、図9及び図10を参照して、実施の形態2に係る電力変換装置1bを説明する。本実施の形態の電力変換装置1bは、実施の形態1の電力変換装置1と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なっている。
Embodiment 2.
The
絶縁封止部材12は、サイドアンカー部14を含んでいる。サイドアンカー部14は、第1回路基板15の縁部15eを保持している。第1回路基板15の端面と金属ケース7の側壁9との間に設けられている隙間22は、サイドアンカー部14で充填されている。
The
金属ケース7は、側壁9から金属ケース7の内側に突出する突出部11を含んでもよい。突出部11は、隙間22に対向している。突出部11は、例えば、板状部材である。突出部11は、金属ケース7と同じ金属材料で形成されてもよいし、金属ケース7とは異なる材料で形成されてもよい。突出部11は、第1回路基板15の第2主面15bに対して底板8から遠位する側に配置されている。サイドアンカー部14は、突出部11に接触している。
The
図4を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置1bの製造方法を説明する。本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法は、実施の形態1の電力変換装置1の製造方法と同様の工程を備えているが、主に以下の点で異なっている。
A method of manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法では、第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)は、絶縁封止材料を、第1回路基板15の端面と金属ケース7の側壁9との間に隙間22から、第1回路基板15の縁部15e上に供給することを含む。絶縁封止材料は、第1主面15aの縁部上と第2主面15bの縁部上とに供給される。突出部11は、絶縁封止材料を、第1回路基板15の縁部15eにガイドするガイド部材として機能する。突出部11は、サイドアンカー部14を形成することを容易にする。絶縁封止材料を硬化させること(S4)は、絶縁封止部材12にサイドアンカー部14を形成することを含む。サイドアンカー部14は、第1回路基板15の縁部15eを保持している。
In the method of manufacturing the
本実施の形態の変形例では、絶縁封止部材12は、サイドアンカー部14を含んでいるが、中央アンカー部13を含んでいなくてもよい。第1回路基板15の第1主面15aの面積が、例えば、5000mm2以下のように小さい場合には、サイドアンカー部14だけで第1回路基板15が絶縁封止部材12に固定されてもよい。
In the modified example of the present embodiment, the insulating sealing
本実施の形態の電力変換装置1b及びその製造方法は、実施の形態1の電力変換装置1及びその製造方法の効果に加えて、以下の効果を奏する。
The
本実施の形態の電力変換装置1bでは、第1回路基板15は側壁9から離間されている。絶縁封止部材12は、第1回路基板15の縁部15eを保持するサイドアンカー部14を含む。そのため、第1回路基板15は、サイドアンカー部14によって、絶縁封止部材12に固定される。電力変換装置1bに振動が加わっても、サイドアンカー部14は、第1回路基板15が振動することを防止し得る。電力変換装置1bの耐振動性が向上され得る。
In the
本実施の形態の電力変換装置1bでは、金属ケース7は、側壁9から金属ケース7の内側に突出する突出部11を含む。突出部11は、第1回路基板15の第2主面15bに対して底板8から遠位する側に配置されている。サイドアンカー部14は、突出部11に接触している。突出部11は、サイドアンカー部14を機械的衝撃から保護している。電力変換装置1bに機械的衝撃が加わっても、突出部11は、第1回路基板15が絶縁封止部材12から外れることを防止し得る。電力変換装置1bの耐機械的衝撃性が向上され得る。
In the
本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法では、第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)は、絶縁封止材料を、第1回路基板15の端面と金属ケース7の側壁9との間に隙間22から、第1回路基板15の縁部15e上に供給することを含む。絶縁封止材料を硬化させること(S4)は、絶縁封止部材12にサイドアンカー部14を形成することを含む。そのため、第1回路基板15は、サイドアンカー部14によって、絶縁封止部材12に固定される。電力変換装置1bに振動が加わっても、サイドアンカー部14は、第1回路基板15が振動することを防止し得る。本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法によれば、耐振動性が向上された電力変換装置1bが製造され得る。
In the method of manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法では、金属ケース7は、側壁9から金属ケース7の内側に突出する突出部11を含んでもよい。第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)は、突出部11が、絶縁封止材料を、第1回路基板15の縁部15eにガイドすることを含んでもよい。突出部11は、絶縁封止材料を、第1回路基板15の縁部15eにガイドする。突出部11は、サイドアンカー部14を形成することを容易にする。突出部11は、サイドアンカー部14を機械的衝撃から保護している。本実施の形態の電力変換装置1bの製造方法によれば、耐振動性及び耐機械的衝撃性が向上された電力変換装置1bが容易かつ安価に製造され得る。
In the method of manufacturing the
実施の形態3.
図1及び図11を参照して、実施の形態3に係る電力変換装置1cを説明する。本実施の形態の電力変換装置1cは、実施の形態2の電力変換装置1bと同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なっている。
Embodiment 3.
The
電力変換装置1cは、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間に設けられている一つ以上のスペーサ28をさらに備える。一つ以上のスペーサ28は、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8とに接触してもよい。一つ以上のスペーサ28は、金属ケース7の底板8に設けられた凹部に嵌合されてもよい。スペーサ28の高さは、第1回路部品17の高さ(または複数の第1回路部品17の最大高さ)よりも高い。スペーサ28は、第1回路部品17または第1回路基板15と金属ケース7の底板8との間の絶縁距離を確保することを可能にする。絶縁距離は、電力変換装置1cに求められる安全規格によって定められる。
The
スペーサ28は、例えば、絶縁材料で構成されてもよい。スペーサ28は、第1回路基板15の第1主面15aに固定されてもよい。スペーサ28は、例えば、第1回路基板15の第1主面15a上のダミーパッド(図示せず)と、ダミーパッドにはんだ付けされたダミー回路部品(図示せず)とで構成されてもよい。ダミーパッドは、第1回路基板15に含まれる配線(図示せず)から電気的に絶縁されている。スペーサ28は、金属ケース7の底板8に固定されてもよい。一つ以上のスペーサ28は、複数のスペーサ28であってもよい。第1回路基板15の第2主面15bの平面視において、複数のスペーサ28は等間隔に配置されてもよい。
The
図4を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置1cの製造方法を説明する。本実施の形態の電力変換装置1cの製造方法は、実施の形態2の電力変換装置1bの製造方法と同様の工程を備えているが、主に以下の点で異なっている。
A method of manufacturing the
本実施の形態に係る電力変換装置1cの製造方法では、第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)は、スペーサ28を第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間に設けることを含む。本実施の形態の一例では、スペーサ28は、第1回路基板15の第1主面15a上に設けられている。第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)は、スペーサ28を金属ケース7の底板8に接触させて、スペーサ28を第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間に設けることを含む。本実施の形態の別の例では、スペーサ28は、金属ケース7の底板8上に固定されている。第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)は、第1回路基板15の第1主面15aをスペーサ28に接触させて、スペーサ28を第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間に設けることを含む。
In the method of manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1c及びその製造方法は、実施の形態2の電力変換装置1b及びその製造方法の効果に加えて、以下の効果を奏する。
The
本実施の形態では、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間にスペーサ28が設けられている。第1回路基板15が反っていても、スペーサ28は、第1回路部品17または第1回路基板15と金属ケース7の底板8との間の絶縁距離を確保することを可能にする。電力変換装置1cは、改善された絶縁性能を有する。本実施の形態の電力変換装置1cの製造方法によれば、絶縁性能が改善された電力変換装置1cが製造され得る。
In the present embodiment, the
実施の形態4.
図1及び図12を参照して、実施の形態4に係る電力変換装置1dを説明する。本実施の形態の電力変換装置1dは、実施の形態1の電力変換装置1と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なっている。
Embodiment 4.
The
電力変換装置1dは、蓋40をさらに備える。蓋40は、金属ケース7の開口7aを閉塞している。蓋40は、金属蓋であってもよい。蓋40は、金属ケース7と同じ金属材料で形成されてもよい。蓋40は、絶縁材料で形成されてもよい。蓋40は、第1回路基板15の第2主面15bに面する内面40aと、内面40aとは反対側の外面40bとを含む。内面40aと外面40bとを接続する孔41が、蓋40に設けられている。
The
第1回路基板15は、絶縁封止部材12に埋設されている。第1回路基板15の第2主面15bと蓋40の内面40aとの間の第2空間は、絶縁封止部材12で充填されている。第2空間は、第2回路部品18が配置されている空間である。絶縁封止部材12は、第2回路部品18を封止している。第1空間と第2空間とは、第1回路基板15の端面と金属ケース7の側壁9との間に設けられている隙間22を介して連通している。隙間22は、絶縁封止部材12で充填されている。絶縁封止部材12は、第1回路基板15の縁部15eを保持している。
The
絶縁封止部材12は、中央アンカー部13を含んでもよい。中央アンカー部13は、蓋40の中央部を固定している。中央アンカー部13は、蓋40の孔41内にあるネック部13aと、外面40b上にあるヘッド部13bとを含む。蓋40の孔41は、ネック部13aによって充填されてもよい。ヘッド部13bは、ネック部13aに接続されており、かつ、蓋40の孔41より大きな幅(または直径)を有している。
The
キャップ20は、蓋40の外面40b上に設けられている。蓋40の外面40bからの平面視において、キャップ20は、対応する孔41を閉塞している。キャップ20は、接着材またははんだを用いて、蓋40の外面40bに固定されている。キャップ20には、孔41に連通する空洞が設けられている。ヘッド部13bは、キャップ20の空洞内に設けられている。ヘッド部13bとキャップ20との間には、隙間がある。
The
本実施の形態の電力変換装置1dは、実施の形態3の電力変換装置1cと同様に、第1主面15aと金属ケース7の底板8との間に設けられているスペーサ28をさらに備える。
The
図13を参照して、本実施の形態の電力変換装置1dの製造方法の一例を説明する。本実施の形態の電力変換装置1dの製造方法の一例は、実施の形態1の電力変換装置1の製造方法(図4を参照)の工程S4に代えて、以下の工程S5からS8を備えている点で主に異なっている。
An example of the manufacturing method of the
本実施の形態に係る電力変換装置1dの製造方法では、実施の形態3に係る電力変換装置1cの製造方法と同様に、第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S3)は、スペーサ28を第1主面15aと金属ケース7の底板8との間に設けることを含む。
In the method for manufacturing the
それから、本実施の形態に係る電力変換装置1dの製造方法は、第1回路基板15の第2主面15b上に絶縁封止材料を供給すること(S5)を備える。絶縁封止材料は、例えば、液状の硬化性樹脂材料であってもよいし、弾性を有する半硬化性樹脂材料であってもよいし、粘着性を有する硬化性樹脂材料であってもよい。
Then, the method of manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1dの製造方法は、絶縁封止材料上に蓋40を載置すること(S6)を備える。蓋40は、金属ケース7の開口7aを閉塞している。蓋40は、第1回路基板15の第2主面15bに面する内面40aと、内面40aとは反対側の外面40bとを含む。内面40aと外面40bとを接続する孔41が蓋40に設けられている。キャップ20は、蓋40の外面40b上に設けられてもよい。蓋40の外面40bからの平面視において、キャップ20は、対応する孔41を閉塞している。
The method for manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1dの製造方法は、蓋40を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S7)を備える。絶縁封止材料に含まれていた気泡が、孔41から、第1回路基板15の第2主面15bと蓋40の内面40aとの間の第2空間の外に排出される。気泡の排出を促進するために、蓋40の内面40aに沿う方向に蓋40を揺動させながら、蓋40を絶縁封止材料に向けて押圧してもよい。
The method of manufacturing the
蓋40を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S7)は、絶縁封止材料を、蓋40の孔41内と蓋40の外面40b上とに供給することを含んでもよい。絶縁封止材料のネック部は、蓋40の孔41内に形成される。蓋40の孔41は、絶縁封止材料で充填されてもよい。絶縁封止材料のヘッド部は、蓋40の外面40b上に形成される。絶縁封止材料のヘッド部は、蓋40の孔41より大きな幅(または直径)を有している。絶縁封止材料のヘッド部は、絶縁封止材料のネック部に接続されている。
Pressing the
蓋40を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S7)は、キャップ20の空洞内に絶縁封止材料を供給することを含んでもよい。蓋40の外面40bからの平面視において、キャップ20は、対応する孔41を閉塞している。キャップ20は、孔41から蓋40の外面40b上に供給された絶縁封止材料をせき止める。キャップ20の空洞内に、絶縁封止材料のヘッド部が形成される。キャップ20の空洞は、絶縁封止材料で完全には充填されていない。絶縁封止材料とキャップ20との間に隙間がある。絶縁封止材料に含まれていた気泡中のガスは、蓋40の孔41を通って、この隙間に溜まる。
Pressing the
本実施の形態の電力変換装置1dの製造方法は、絶縁封止材料を硬化させて、第1回路基板15の第2主面15bと蓋40の内面40aとの間の第2空間を充填する絶縁封止部材12を形成すること(S8)を備える。第2回路部品18は、絶縁封止部材12によって封止される。
In the method of manufacturing the
絶縁封止材料を硬化させること(S8)は、絶縁封止部材12に、中央アンカー部13を形成することを含んでもよい。具体的には、絶縁封止材料を硬化させること(S8)は、蓋40の外面40b上に絶縁封止部材12のヘッド部13bを、蓋40の孔41内に絶縁封止部材12のネック部13aを形成することを含んでもよい。中央アンカー部13は、蓋40の孔41内にあるネック部13aと、蓋40の外面40b上にあるヘッド部13bとを含む。蓋40の孔41は、ネック部13aによって充填されてもよい。ヘッド部13bは、ネック部13aに接続されており、かつ、蓋40の孔41より大きな幅(または直径)を有している。特定的には、絶縁封止部材12のヘッド部13bは、キャップ20の空洞内に形成されてもよい。絶縁封止部材12とキャップ20との間に隙間がある。
Curing the insulating sealing material (S8) may include forming a
本実施の形態の電力変換装置1dの製造方法の一例では、複数回に分けて供給された絶縁封止材料が、工程S8で一括して硬化されている。
In an example of the manufacturing method of the
図14を参照して、本実施の形態の電力変換装置1dの製造方法の別の例を説明する。本実施の形態の電力変換装置1dの製造方法の別の例は、本実施の形態の電力変換装置1dの製造方法の一例(図13を参照)と同様の工程を備えているが、工程S3と工程S5との間に、実施の形態1の電力変換装置1の製造方法の一例(図4を参照)の工程S4をさらに備えている。本実施の形態の電力変換装置1dの製造方法の別の例では、絶縁封止材料が供給されかつ押圧される度に、絶縁封止材料が硬化されている。
Another example of the manufacturing method of the
本実施の形態の電力変換装置1dは、実施の形態1の電力変換装置1の効果に加えて、以下の効果を奏する。
The
本実施の形態の電力変換装置1dは、蓋40と、第2回路部品18とをさらに備える。蓋40は、金属ケース7の開口7aを閉塞している。金属ケース7の開口7aは、側壁9によって画されており、かつ、第1回路基板15に対して底板8とは反対側に位置している。蓋40は、第1回路基板15の第2主面15bに面する内面40aと、内面40aとは反対側の外面40bとを含む。内面40aと外面40bとを接続する孔41が蓋40に設けられている。第2回路部品18は、第1回路基板15の第2主面15b上に搭載されている。第1回路基板15は、絶縁封止部材12に埋設されている。第1回路基板15の第2主面15bと蓋40の内面40aとの間の第2空間は、絶縁封止部材12で充填されている。絶縁封止部材12は、第2回路部品18を封止している。
The
蓋40の孔41を通して、絶縁封止部材12から気泡が取り除かれている。第2回路部品18が配置されている、第1回路基板15の第2主面15bと蓋40の内面40aとの間の第2空間は、絶縁封止部材12で充填されている。電力変換装置1dの動作時に、蓋40と第2回路部品18または第1回路基板15との間に高い電圧が印加されても、蓋40と第2回路部品18または第1回路基板15との間で部分放電が発生することが防止され得る。絶縁封止部材12に絶縁破壊が発生することが防止され得る。電力変換装置1dは、改善された絶縁性能を有する。
Air bubbles are removed from the insulating sealing
第2回路部品18が配置されている、第1回路基板15の第2主面15bと蓋40の内面40aとの間の第2空間は、絶縁封止部材12で充填されている。そのため、第1回路部品17、第2回路部品18または第1回路基板15において発生した熱は、絶縁封止部材12を通って、金属ケース7及び蓋40に伝達され得る。この熱は、金属ケース7及び蓋40から、電力変換装置1dの外部に放散され得る。電力変換装置1dは、向上された放熱性を有する。電力変換装置1dでは追加の放熱部材が不要となるため、電力変換装置1dは小型化され得る。
The second space between the second
第2回路部品18が配置されている、第1回路基板15の第2主面15bと蓋40の内面40aとの間の第2空間は、絶縁封止部材12で充填されている。そのため、電力変換装置1dでは、電力変換装置1d内に結露が発生することが防止され得る。
The second space between the second
蓋40は、第1回路基板15、第1回路部品17及び第2回路部品18を機械的衝撃から保護している。電力変換装置1dに機械的衝撃が加わっても、蓋40は、第1回路基板15、第1回路部品17及び第2回路部品18が破壊されることを防止し得る。電力変換装置1dの耐機械的衝撃性が向上され得る。
The
第1回路基板15は絶縁封止部材12に埋設されている。そのため、電力変換装置1dに振動が加わっても、絶縁封止部材12は、第1回路基板15が振動することを防止し得る。電力変換装置1dの耐振動性が向上され得る。
The
本実施の形態の電力変換装置1dでは、絶縁封止部材12は、中央アンカー部13を含んでもよい。中央アンカー部13は、蓋40の孔41内にあるネック部13aと、蓋40の外面40b上にあるヘッド部13bとを含む。ヘッド部13bは、ネック部13aに接続されており、かつ、蓋40の孔41より大きな幅を有している。中央アンカー部13は、蓋40を絶縁封止部材12に固定する。電力変換装置1dに振動が加わっても、中央アンカー部13は、蓋40が絶縁封止部材12から外れることを防止し得る。電力変換装置1dの耐振動性が向上され得る。
In the
本実施の形態の電力変換装置1dは、蓋40の外面40b上に設けられているキャップ20をさらに備える。ヘッド部13bは、キャップ20の空洞内に設けられている。キャップ20は、絶縁封止部材12のヘッド部13bを機械的衝撃から保護している。電力変換装置1dに機械的衝撃が加わっても、キャップ20は、蓋40が絶縁封止部材12から外れることを防止し得る。電力変換装置1dの耐機械的衝撃性が向上され得る。
The
本実施の形態の電力変換装置1dでは、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間にスペーサ28が設けられている。第1回路基板15が反っていても、スペーサ28は、第1回路部品17または第1回路基板15と金属ケース7の底板8との間の絶縁距離を確保することを可能にする。電力変換装置1dは、改善された絶縁性能を有する。
In the
実施の形態5.
図1及び図15を参照して、実施の形態5に係る電力変換装置1eを説明する。本実施の形態の電力変換装置1eは、実施の形態3の電力変換装置1cと同様の構成を備えるが、第2回路基板30、第3回路部品32及び第4回路部品33をさらに備えている点と、スペーサ28(図11を参照)に代えて、第1スペーサ35及び第2スペーサ36を備えている点とで主に異なっている。
The
第2回路基板30は、金属ケース7内に収容されている。第2回路基板30は、第2絶縁基材と、第2配線(図示せず)と、第2コイル導体(図示せず)とを含む。第2回路基板30は、金属ケース7の底板8に対向する第3主面30aと、第3主面30aとは反対側の第4主面30bとを含む。第2回路基板30は、金属ケース7の底板8と第1回路基板15との間に配置されている。第2回路基板30の第4主面30bは、第1回路基板15の第1主面15aに面している。
The
第3主面30aと第4主面30bとの間を接続する一つ以上の第2貫通孔31が、第2回路基板30に設けられている。第2貫通孔31の幅(または直径)は、1.5mm以上であってもよい。そのため、絶縁封止材料に含まれていた気泡が、第2貫通孔31から容易に排出される。第2貫通孔31が、絶縁封止材料で容易に充填され得る。一つ以上の第2貫通孔31は、複数の第2貫通孔31であってもよい。複数の第2貫通孔31は、第2回路基板30の第3主面30aに、例えば、400mm2以上1600mm2以下の面積当たり一つ設けられてもよい。第2回路基板30の第4主面30bの平面視において、複数の第2貫通孔31は等間隔に配置されてもよい。
The
第3主面30aと第4主面30bとを接続する第2回路基板30の端面は、金属ケース7の側壁9に対向している。第2回路基板30の端面は、金属ケース7の側壁9から離間されてもよい。第2回路基板30の端面と金属ケース7の側壁9との間に隙間37が設けられてもよい。
The end surface of the
第2絶縁基材は、例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)のような樹脂材料で形成されてもよい。第1絶縁基材は、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)などのセラミック材料で形成されてもよい。第2配線と第2コイル導体とは、第2絶縁基材の裏面(第2回路基板30の第3主面30a)または第2絶縁基材のおもて面(第2回路基板30の第4主面30b)上に設けられている。第2配線と第2コイル導体とは、例えば、銅またはアルミニウムのような導電材料で形成されている。
The second insulating base material may be formed of, for example, a resin material such as a glass fiber reinforced epoxy resin, a phenol resin, or polyphenylene sulfide (PPS). The first insulating base material may be formed of a ceramic material such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or aluminum nitride (Al N). The second wiring and the second coil conductor are the back surface of the second insulating base material (third
一つ以上の第3回路部品32は、第2回路基板30の第3主面30a上に搭載されてもよい。一つ以上の第3回路部品32は、複数の第3回路部品32であってもよい。一つ以上の第4回路部品33は、第2回路基板30の第4主面30b上に搭載されてもよい。一つ以上の第4回路部品33は、複数の第4回路部品33であってもよい。第3回路部品32及び第4回路部品33は、図1に示される入力端子60a,60bと、第1整流回路51と、第1平滑回路52と、フルブリッジ回路53と、変圧回路54と、第2整流回路55と、第2平滑回路56と、出力端子70a,70bとのいずれかであってもよい。第3回路部品32及び第4回路部品33は、電圧電流検出回路57(図1を参照)を構成する集積回路(IC)部品、または、制御回路59(図1を参照)を構成するプロセッサであってもよい。
One or more
第2回路基板30は、絶縁封止部材12に埋設されている。絶縁封止部材12は、第3回路部品32を封止している。第2回路基板30の第3主面30aと金属ケース7の底板8との間の第1部分空間は、絶縁封止部材12で充填されている。第1部分空間は、第3回路部品32が配置されている空間である。絶縁封止部材12は、第4回路部品33を封止している。第2回路基板30の第4主面30bと第1回路基板15の第1主面15aとの間の第2部分空間は、絶縁封止部材12で充填されている。第2部分空間は、第1回路部品17と第4回路部品33とが配置されている空間である。第2回路基板30は、第1回路基板15の第1主面15aと金属ケース7の底板8との間の第1空間を、第1部分空間と第2部分空間とに分けている。隙間22と隙間37とは、絶縁封止部材12で充填されている。絶縁封止部材12は、第2回路基板30の縁部30eを保持している。
The
一つ以上の第1スペーサ35は、第2回路基板30の第3主面30aと金属ケース7の底板8との間に設けられている。一つ以上の第1スペーサ35は、第2回路基板30の第3主面30aと金属ケース7の底板8とに接触してもよい。一つ以上の第1スペーサ35は、金属ケース7の底板8に設けられた凹部に嵌合されてもよい。第1スペーサ35の高さは、第3回路部品32の高さ(または複数の第3回路部品32の最大高さ)よりも高い。
One or more
第1スペーサ35は、例えば、絶縁材料で構成されてもよい。第1スペーサ35は、第2回路基板30の第3主面30aに固定されてもよい。第1スペーサ35は、例えば、第2回路基板30の第3主面30a上のダミーパッド(図示せず)と、ダミーパッドにはんだ付けされたダミー回路部品(図示せず)とで構成されてもよい。第1スペーサ35は、金属ケース7の底板8に固定されてもよい。一つ以上の第1スペーサ35は、複数の第1スペーサ35であってもよい。第2回路基板30の第4主面30bの平面視において、複数の第1スペーサ35は等間隔に配置されてもよい。
The
一つ以上の第2スペーサ36は、第1回路基板15の第1主面15aと第2回路基板30の第4主面30bとの間に設けられている。一つ以上の第2スペーサ36は、第1回路基板15の第1主面15aと第2回路基板30の第4主面30bとに接触してもよい。第2スペーサ36の高さは、第1回路部品17の高さ(または複数の第1回路部品17の最大高さ)よりも高い。第2スペーサ36の高さは、第4回路部品33の高さ(または複数の第4回路部品33の最大高さ)よりも高い。
One or more
第2スペーサ36は、例えば、絶縁材料で構成されてもよい。第2スペーサ36は、第1回路基板15の第1主面15aに固定されてもよい。第2スペーサ36は、例えば、第1回路基板15の第1主面15a上のダミーパッド(図示せず)と、第2回路基板30の第4主面30b上のダミーパッド(図示せず)と、これらダミーパッドにはんだ付けされたダミー回路部品(図示せず)とで構成されてもよい。第2スペーサ36は、第2回路基板30の第4主面30bに固定されてもよい。一つ以上の第2スペーサ36は、複数の第2スペーサ36であってもよい。第1回路基板15の第2主面15bの平面視において、複数の第2スペーサ36は等間隔に配置されてもよい。
The
図16を参照して、本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法の一例を説明する。
本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法は、金属ケース7内に絶縁封止材料を供給すること(S11)を備える。金属ケース7は、底板8と、底板8から突出する側壁9とを含む。絶縁封止材料は、例えば、液状の硬化性樹脂材料であってもよいし、弾性を有する半硬化性樹脂材料であってもよいし、粘着性を有する硬化性樹脂材料であってもよい。
An example of the manufacturing method of the
The method for manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法は、絶縁封止材料上に第2回路基板30を載置すること(S12)を備える。第2回路基板30は、金属ケース7内に収容される。第2回路基板30は、金属ケース7の底板8に対向する第3主面30aと、第3主面30aとは反対側の第4主面30bとを含む。第3主面30aと第4主面30bとの間を接続する第2貫通孔31が、第2回路基板30に設けられている。第3回路部品32は、第2回路基板30の第3主面30a上に搭載されている。第4回路部品33は、第2回路基板30の第4主面30b上に搭載されてもよい。
The method for manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法は、第2回路基板30を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S13)を備える。絶縁封止材料に含まれていた気泡が、第2貫通孔31から、第2回路基板30の第3主面30aと金属ケース7の底板8との間の第1部分空間の外に排出される。絶縁封止材料に含まれていた気泡は、第2回路基板30の端面と金属ケース7の側壁9との間に隙間37からも排出されてもよい。気泡の排出を促進するために、第2回路基板30の第3主面30aに沿う方向に第2回路基板30を揺動させながら、第2回路基板30を絶縁封止材料に向けて押圧してもよい。
The method of manufacturing the
本実施の形態に係る電力変換装置1eの製造方法では、第2回路基板30を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S13)は、第1スペーサ35を第2回路基板30の第3主面30aと金属ケース7の底板8との間に設けることを含む。本実施の形態の一例では、第1スペーサ35が、第2回路基板30の第3主面30a上に設けられている。第2回路基板30を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S13)は、第1スペーサ35を金属ケース7の底板8に接触させて、第1スペーサ35を第2回路基板30の第3主面30aと金属ケース7の底板8との間に設けることを含む。本実施の形態の別の例では、第1スペーサ35が、金属ケース7の底板8上に固定されている。第2回路基板30を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S13)は、第2回路基板30の第3主面30aを第1スペーサ35に接触させて、第1スペーサ35を第2回路基板30の第3主面30aと金属ケース7の底板8との間に設けることを含む。
In the method of manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法は、第2回路基板30の第4主面30b上に絶縁封止材料を供給すること(S15)を備える。絶縁封止材料は、液状の硬化性樹脂材料であってもよいし、弾性を有する半硬化性樹脂材料であってもよいし、粘着性を有する硬化性樹脂材料であってもよい。
The method for manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法は、絶縁封止材料上に第1回路基板15を載置すること(S16)を備える。第1回路基板15は、金属ケース7内に収容される。第1回路基板15は、金属ケース7の底板8と第2回路基板30の第4主面30bとに対向する第1主面15aと、第1主面15aとは反対側の第2主面15bとを含む。第1主面15aと第2主面15bとの間を接続する第1貫通孔16が、第1回路基板15に設けられている。第1回路部品17は、第1回路基板15の第1主面15a上に搭載されている。第2回路部品18は、第1回路基板15の第2主面15b上に搭載されてもよい。キャップ20は、第1回路基板15の第2主面15b上に設けられてもよい。キャップ20は、接着材またははんだを用いて、第1回路基板15の第2主面15bに固定されてもよい。第1回路基板15の第2主面15bからの平面視において、キャップ20は、対応する第1貫通孔16を閉塞している。
The method for manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法は、第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S17)を備える。絶縁封止材料に含まれていた気泡が、第1貫通孔16から、第1回路基板15の第1主面15aと第2回路基板30の第4主面30bとの間の第2部分空間の外に排出される。絶縁封止材料に含まれていた気泡は、第1回路基板15の端面と金属ケース7の側壁9との間に隙間22からも排出されてもよい。気泡の排出を促進するために、第1回路基板15の第1主面15aに沿う方向に第1回路基板15を揺動させながら、第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧してもよい。
The method of manufacturing the
第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S17)は、第2スペーサ36を第1回路基板15の第1主面15aと第2回路基板30の第4主面30bとの間に設けることを含む。本実施の形態の一例では、第2スペーサ36が、第1回路基板15の第1主面15a上に設けられている。第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S17)は、第2スペーサ36を第2回路基板30の第4主面30bに接触させて、第2スペーサ36を第1回路基板15の第1主面15aと第2回路基板30の第4主面30bとの間に設けることを含む。本実施の形態の別の例では、第2スペーサ36が、第2回路基板30の第4主面30b上に設けられている。第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S17)は、第1回路基板15の第1主面15aを第2スペーサ36に接触させて、第2スペーサ36を第1回路基板15の第1主面15aと第2回路基板30の第4主面30bとの間に設けることを含む。
Pressing the
第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S17)は、絶縁封止材料を、第1回路基板15の第1貫通孔16内と第1回路基板15の第2主面15b上とに供給することを含んでもよい。絶縁封止材料のネック部は、第1回路基板15の第1貫通孔16内に形成される。絶縁封止材料のヘッド部は、第1回路基板15の第2主面15b上に形成される。絶縁封止材料のヘッド部は、第1回路基板15の第1貫通孔16より大きな幅(または直径)を有している。絶縁封止材料のヘッド部は、絶縁封止材料のネック部に接続されている。
Pressing the
第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S17)は、キャップ20の空洞内に絶縁封止材料を供給することを含んでもよい。第1回路基板15の第2主面15bからの平面視において、キャップ20は、対応する第1貫通孔16を閉塞している。キャップ20は、第1貫通孔16から第1回路基板15の第2主面15b上に供給された絶縁封止材料をせき止める。キャップ20の空洞内に、絶縁封止材料のヘッド部が形成される。キャップ20の空洞は、絶縁封止材料で完全には充填されていない。絶縁封止材料とキャップ20との間に隙間がある。絶縁封止材料に含まれていた気泡中のガスは、第1回路基板15の第1貫通孔16を通って、この隙間に溜まる。
Pressing the
本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法では、第1回路基板15を絶縁封止材料に向けて押圧すること(S17)は、絶縁封止材料を、第1回路基板15の端面と金属ケース7の側壁9との間に隙間22から、第1回路基板15の縁部15e上に供給することを含む。絶縁封止材料は、第1主面15aの縁部上と第2主面15bの縁部上とに供給される。突出部11は、絶縁封止材料を、第1回路基板15の縁部15eにガイドするガイド部材として機能する。突出部11は、サイドアンカー部14を形成することを容易にする。
In the method of manufacturing the
本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法は、絶縁封止材料を硬化させて、第1回路基板15の第1主面15aと第2回路基板30の第4主面30bとの間の第2部分空間を充填する絶縁封止部材12を形成すること(S18)を備える。第1回路部品17は、絶縁封止部材12によって封止される。
In the method of manufacturing the
絶縁封止材料を硬化させること(S18)は、絶縁封止部材12に、中央アンカー部13を形成することを含んでもよい。具体的には、絶縁封止材料を硬化させること(S18)は、第1回路基板15の第2主面15b上に絶縁封止部材12のヘッド部13bを、第1回路基板15の第1貫通孔16内に絶縁封止部材12のネック部13aを形成することを含んでもよい。中央アンカー部13は、第1貫通孔16内にあるネック部13aと、第2主面15b上にあるヘッド部13bとを含む。ヘッド部13bは、ネック部13aに接続されており、かつ、第1貫通孔16より大きな幅(または直径)を有している。特定的には、絶縁封止部材12のヘッド部13bは、キャップ20の空洞内に形成されてもよい。絶縁封止部材12とキャップ20との間に隙間がある。
Curing the insulating sealing material (S18) may include forming a
絶縁封止材料を硬化させること(S18)は、絶縁封止部材12にサイドアンカー部14を形成することを含んでもよい。サイドアンカー部14は、第1回路基板15の縁部15eを保持している。
Curing the insulating sealing material (S18) may include forming a
本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法の一例では、複数回に分けて供給された絶縁封止材料が、工程S18で一括して硬化されている。
In an example of the manufacturing method of the
図17を参照して、本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法の別の例を説明する。本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法の別の例は、本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法の一例(図16を参照)と同様の工程を備えているが、工程S13と工程S15との間に工程S14をさらに備えている。工程S14では、絶縁封止材料は硬化されて、第2回路基板30の第3主面30aと金属ケース7の底板8との間の第1部分空間を充填する絶縁封止部材12が形成される。第3回路部品32は、絶縁封止部材12によって封止される。本実施の形態の電力変換装置1eの製造方法の別の例では、絶縁封止材料が供給されかつ押圧される度に、絶縁封止材料が硬化されている。
Another example of the manufacturing method of the
本実施の形態の変形例では、絶縁封止部材12は、中央アンカー部13またはサイドアンカー部14を含んでもよい。第1回路基板15の第1主面15aの面積が、例えば、5000mm2以下のように小さい場合には、サイドアンカー部14だけで第1回路基板15が固定されてもよい。第1回路基板15の第1主面15aの面積がさらに大きい場合には、中央アンカー部13だけで第1回路基板15が固定されてもよい。第1回路基板15の第1主面15aの面積がより一層大きい場合には、中央アンカー部13とサイドアンカー部14とで第1回路基板15が固定されてもよい。
In the modified example of this embodiment, the insulating sealing
本実施の形態の電力変換装置1e及びその製造方法は、実施の形態3の電力変換装置1cの効果に加えて、以下の効果を奏する。
The
本実施の形態の電力変換装置1eは、第2回路基板30と、第3回路部品32とをさらに備える。第2回路基板30は、金属ケース7内に収容されている。第2回路基板30は、金属ケース7の底板8と第1回路基板15との間に配置されている。第2回路基板30は、金属ケース7底板8に対向する第3主面30aと、第3主面30aとは反対側にありかつ第1回路基板15の第1主面15aに面している第4主面30bとを含む。第3主面30aと第4主面30bとの間を接続する第2貫通孔31が、第2回路基板30に設けられている。第3回路部品32は、第2回路基板30の第3主面30a上に搭載されている。第2回路基板30は、絶縁封止部材12に埋設されている。絶縁封止部材12は、第3回路部品32を封止している。
The
第1回路基板15の第1貫通孔16及び第2回路基板30の第2貫通孔31を通して、絶縁封止部材12から気泡が取り除かれている。第3回路部品32が配置されている、第2回路基板30の第3主面30aと金属ケース7の底板8との間の第1部分空間と、第1回路部品17が配置されている、第1回路基板15の第1主面15aと第2回路基板30の第4主面30bとの間の第2部分空間とは、絶縁封止部材12で充填されている。電力変換装置1eの動作時に、電力変換装置1e内で部分放電が発生することが防止され得る。絶縁封止部材12に絶縁破壊が発生することが防止され得る。電力変換装置1eは、改善された絶縁性能を有する。
Air bubbles are removed from the
電力変換装置1eは、第1回路基板15に加えて、第2回路基板30を備えている。電力変換装置1eの回路(一例として、図1を参照)は、第1回路基板15と第2回路基板30とで構成される。また、第2回路基板30は、金属ケース7の底板8と第1回路基板15との間に配置されている。そのため、第1回路基板15の第2主面15bの平面視における電力変換装置1eのサイズが小型化され得る。
The
第2回路基板30は、絶縁封止部材12に埋設されている。そのため、電力変換装置1eに振動が加わっても、絶縁封止部材12は、第2回路基板30が振動することを防止し得る。電力変換装置1eの耐振動性が向上され得る。
The
本実施の形態の電力変換装置1eでは、第1スペーサ35と、第2スペーサ36とをさらに備える。第1スペーサ35は、第2回路基板30の第3主面30aと金属ケース7の底板8との間に設けられている。第2スペーサ36は、第1回路基板15の第1主面15aと第2回路基板30の第4主面30bとの間に設けられている。第2回路基板30が反っていても、第1スペーサ35は、第3回路部品32または第2回路基板30と金属ケース7の底板8との間の絶縁距離を確保することを可能にする。第1回路基板15が反っていても、第2スペーサ36は、第1回路部品17または第1回路基板15と第4回路部品33または第2回路基板30との間の絶縁距離を確保することを可能にする。電力変換装置1eは、改善された絶縁性能を有する。
The
実施の形態6.
図1及び図18を参照して、実施の形態6に係る電力変換装置1fを説明する。本実施の形態の電力変換装置1fは、実施の形態4の電力変換装置1dと同様の構成を備えるが、第2回路基板30、第3回路部品32及び第4回路部品33をさらに備えている点と、スペーサ28(図11を参照)に代えて、第1スペーサ35及び第2スペーサ36を備えている点で主に異なっている。
Embodiment 6.
The
本実施の形態の第2回路基板30、第3回路部品32及び第4回路部品33は、それぞれ、実施の形態5の第2回路基板30、第3回路部品32及び第4回路部品33と同じである。本実施の形態の第1スペーサ35及び第2スペーサ36は、それぞれ、実施の形態5の第1スペーサ35及び第2スペーサ36と同じである。
The
図19を参照して、本実施の形態の電力変換装置1fの製造方法の一例を説明する。本実施の形態の電力変換装置1fの製造方法の一例は、実施の形態4の電力変換装置1dの製造方法の一例(図13を参照)と同様の工程を備えているが、以下の点で主に異なっている。本実施の形態の電力変換装置1fの一例の製造方法は、実施の形態4の電力変換装置1dの製造方法の一例の工程S1から工程S3に代えて、実施の形態5に係る電力変換装置1eの製造方法の一例(図16を参照)の工程S11から工程S13及び工程S15から工程S17を備えている。本実施の形態の電力変換装置1fの製造方法の一例では、複数回に分けて供給された絶縁封止材料が、工程S8で一括して硬化されている。
An example of the manufacturing method of the
図20を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置1fの製造方法の別の例を説明する。本実施の形態の電力変換装置1fの製造方法の別の例は、実施の形態4の電力変換装置1dの製造方法の一例(図13を参照)と同様の工程を備えているが、以下の点で主に異なっている。本実施の形態の電力変換装置1fの別のの製造方法は、実施の形態4の電力変換装置1dの製造方法の一例の工程S1から工程S3に代えて、実施の形態5に係る電力変換装置1eの製造方法の別の例(図17を参照)の工程S11から工程S18を備えている。本実施の形態の電力変換装置1fの製造方法の別の例では、絶縁封止材料が供給されかつ押圧される度に、絶縁封止材料が硬化されている。
With reference to FIG. 20, another example of the manufacturing method of the
本実施の形態の電力変換装置1fは、実施の形態4及び実施の形態5の電力変換装置1d,1eの効果と同様の効果を奏する。本実施の形態の電力変換装置1fの効果の一つは、以下のとおりである。
The
本実施の形態の電力変換装置1fは、第2回路基板30と、第3回路部品32とをさらに備える。第2回路基板30は、金属ケース7内に収容されている。第2回路基板30は、金属ケース7の底板8と第1回路基板15との間に配置されている。第2回路基板30は、金属ケース7の底板8に対向する第3主面30aと、第3主面30aとは反対側にありかつ第1回路基板15の第1主面15aに面している第4主面30bとを含む。第3回路部品32は、第2回路基板30の第3主面30a上に搭載されている。第2回路基板30は、絶縁封止部材12に埋設されている。絶縁封止部材12は、第3回路部品32を封止している。第3主面30aと第4主面30bとの間を接続する第2貫通孔31が、第2回路基板30に設けられている。第2貫通孔31は、絶縁封止部材12で充填されている。
The
第1回路基板15の第1貫通孔16、第2回路基板30の第2貫通孔31及び蓋40の孔41を通して、絶縁封止部材12から気泡が取り除かれている。第3回路部品32が配置されている、第2回路基板30の第3主面30aと金属ケース7の底板8との間の第1部分空間と、第1回路部品17が配置されている、第1回路基板15の第1主面15aと第2回路基板30の第4主面30bとの間の第2部分空間と、第2回路部品18が配置されている、第1回路基板15の第2主面15bと蓋40の内面40aとの間の第2空間は、絶縁封止部材12で充填されている。電力変換装置1fの動作時に、電力変換装置1f内で部分放電が発生することが防止され得る。絶縁封止部材12に絶縁破壊が発生することが防止され得る。電力変換装置1fは、改善された絶縁性能を有する。
Air bubbles are removed from the
今回開示された実施の形態1−6はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。 It should be considered that Embodiments 1-6 disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1,1a,1b,1c,1d,1e,1f 電力変換装置、7 金属ケース、7a 開口、8 底板、9 側壁、11 突出部、12 絶縁封止部材、12s 絶縁シート、13 中央アンカー部、13a ネック部、13b ヘッド部、14 サイドアンカー部、15 第1回路基板、15a 第1主面、15b 第2主面、15e,30e 縁部、16 第1貫通孔、17 第1回路部品、18 第2回路部品、20 キャップ、22,37 隙間、24 電源、25 空気層、26 界面、28 スペーサ、30 第2回路基板、30a 第3主面、30b 第4主面、31 第2貫通孔、32 第3回路部品、33 第4回路部品、35 第1スペーサ、36 第2スペーサ、40 蓋、40a 内面、40b 外面、41 孔、51 第1整流回路、52 第1平滑回路、53 フルブリッジ回路、54 変圧回路、55 第2整流回路、56 第2平滑回路、57 電圧電流検出回路、58 フォトカプラ、58a 発光素子、58b 受光素子、59 制御回路、60a,60b 入力端子、61a,61b,61c,61d 第1半導体素子、62 第1キャパシタ、63a,63b,63c,63d 第2半導体素子、64a 一次コイル、64b 磁性コア、64c 二次コイル、65a,65b,65c,65d 第3半導体素子、66 第2コイル部品、67 第2キャパシタ、70a,70b 出力端子。 1,1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f Power converter, 7 metal case, 7a opening, 8 bottom plate, 9 side wall, 11 protrusion, 12 insulation sealing member, 12s insulation sheet, 13 center anchor, 13a Neck part, 13b head part, 14 side anchor part, 15 1st circuit board, 15a 1st main surface, 15b 2nd main surface, 15e, 30e edge part, 16 1st through hole, 17 1st circuit component, 18th 2 circuit parts, 20 caps, 22, 37 gaps, 24 power supplies, 25 air layers, 26 interfaces, 28 spacers, 30 second circuit boards, 30a third main surface, 30b fourth main surface, 31 second through holes, 32 3rd circuit component, 33 4th circuit component, 35 1st spacer, 36 2nd spacer, 40 lid, 40a inner surface, 40b outer surface, 41 holes, 51 1st rectifying circuit, 52 1st smoothing circuit, 53 full bridge circuit, 54 Transformer circuit, 55 Second rectifier circuit, 56 Second smoothing circuit, 57 Voltage / current detection circuit, 58 Photocoupler, 58a light emitting element, 58b light receiving element, 59 control circuit, 60a, 60b input terminal, 61a, 61b, 61c, 61d 1st semiconductor element, 62 1st capacitor, 63a, 63b, 63c, 63d 2nd semiconductor element, 64a primary coil, 64b magnetic core, 64c secondary coil, 65a, 65b, 65c, 65d 3rd semiconductor element, 66th 2-coil component, 67 second capacitor, 70a, 70b output terminals.
Claims (14)
前記金属ケース内に収容されている第1回路基板とを備え、前記第1回路基板は、前記底板に対向する第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面とを含み、さらに、
前記第1主面上に搭載されている第1回路部品と、
前記第1回路部品を封止している絶縁封止部材とを備え、
前記第1主面と前記第2主面との間を接続する第1貫通孔が前記第1回路基板に設けられており、
前記第1回路基板の前記第1主面と前記底板との間の第1空間は、前記絶縁封止部材で充填されている、電力変換装置。 A metal case including a bottom plate and a side wall protruding from the bottom plate,
A first circuit board housed in the metal case is provided, and the first circuit board has a first main surface facing the bottom plate and a second main surface opposite to the first main surface. Including,
The first circuit component mounted on the first main surface and
It is provided with an insulation sealing member that seals the first circuit component.
A first through hole connecting the first main surface and the second main surface is provided on the first circuit board.
A power conversion device in which a first space between the first main surface of the first circuit board and the bottom plate is filled with the insulation sealing member.
前記中央アンカー部は、前記第1貫通孔内にあるネック部と、前記第2主面上にあるヘッド部とを含み、
前記ヘッド部は、前記ネック部に接続されており、かつ、前記第1貫通孔より大きな幅を有している、請求項1に記載の電力変換装置。 The insulating sealing member includes a central anchor portion and includes a central anchor portion.
The central anchor portion includes a neck portion in the first through hole and a head portion on the second main surface.
The power conversion device according to claim 1, wherein the head portion is connected to the neck portion and has a width larger than that of the first through hole.
前記ヘッド部は、前記キャップの空洞内に設けられている、請求項2に記載の電力変換装置。 Further provided with a cap provided on the second main surface,
The power conversion device according to claim 2, wherein the head portion is provided in the cavity of the cap.
前記絶縁封止部材は、前記第1回路基板の縁部を保持するサイドアンカー部を含む、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The first circuit board is separated from the side wall and is separated from the side wall.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulating sealing member includes a side anchor portion that holds an edge portion of the first circuit board.
前記突出部は、前記第2主面に対して前記底板から遠位する側に配置されており、
前記サイドアンカー部は、前記突出部に接触している、請求項4に記載の電力変換装置。 The metal case includes a protrusion that projects from the side wall to the inside of the metal case.
The protrusion is arranged on the side distal to the bottom plate with respect to the second main surface.
The power conversion device according to claim 4, wherein the side anchor portion is in contact with the protruding portion.
前記第2主面上に搭載されている第2回路部品を備え、
前記内面と前記外面とを接続する孔が前記蓋に設けられており、
前記第1回路基板は、前記絶縁封止部材に埋設されており、
前記第1回路基板の前記第2主面と前記蓋の前記内面との間の第2空間とは、前記絶縁封止部材で充填されており、
前記絶縁封止部材は、前記第2回路部品を封止している、請求項1に記載の電力変換装置。 A lid is further provided to close the opening of the metal case, and the opening of the metal case is defined by the side wall and is located on the side opposite to the bottom plate with respect to the first circuit board. The lid includes an inner surface facing the second main surface and an outer surface opposite to the inner surface, and further
A second circuit component mounted on the second main surface is provided.
The lid is provided with a hole for connecting the inner surface and the outer surface.
The first circuit board is embedded in the insulation sealing member.
The second space between the second main surface of the first circuit board and the inner surface of the lid is filled with the insulating sealing member.
The power conversion device according to claim 1, wherein the insulation sealing member seals the second circuit component.
前記第3主面上に搭載されている第3回路部品を備え、
前記第2回路基板は、前記絶縁封止部材に埋設されており、
前記絶縁封止部材は、前記第3回路部品を封止しており、
前記第3主面と前記第4主面との間を接続する第2貫通孔が前記第2回路基板に設けられている、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A second circuit board housed in the metal case is further provided, the second circuit board is arranged between the bottom plate and the first circuit board, and the second circuit board is the bottom plate. A third main surface facing the third main surface and a fourth main surface on the opposite side of the third main surface and facing the first main surface, and further
A third circuit component mounted on the third main surface is provided.
The second circuit board is embedded in the insulation sealing member, and is embedded in the insulation sealing member.
The insulation sealing member seals the third circuit component.
The power conversion according to any one of claims 1 to 5, wherein a second through hole connecting the third main surface and the fourth main surface is provided on the second circuit board. apparatus.
前記第3主面上に搭載されている第3回路部品を備え、
前記第2回路基板は、前記絶縁封止部材に埋設されており、
前記絶縁封止部材は、前記第3回路部品を封止しており、
前記第3主面と前記第4主面との間を接続する第2貫通孔が前記第2回路基板に設けられており、
前記第2貫通孔は、前記絶縁封止部材で充填されている、請求項7に記載の電力変換装置。 A second circuit board housed in the metal case is further provided, the second circuit board is arranged between the bottom plate and the first circuit board, and the second circuit board is the bottom plate. A third main surface facing the third main surface and a fourth main surface on the opposite side of the third main surface and facing the first main surface, and further
A third circuit component mounted on the third main surface is provided.
The second circuit board is embedded in the insulation sealing member, and is embedded in the insulation sealing member.
The insulation sealing member seals the third circuit component.
A second through hole connecting the third main surface and the fourth main surface is provided on the second circuit board.
The power conversion device according to claim 7, wherein the second through hole is filled with the insulation sealing member.
前記中央アンカー部は、前記孔内にあるネック部と、前記外面上にあるヘッド部とを含み、
前記ヘッド部は、前記ネック部に接続されており、かつ、前記孔より大きな幅を有している、請求項7、8、10のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The insulating sealing member includes a central anchor portion and includes a central anchor portion.
The central anchor portion includes a neck portion in the hole and a head portion on the outer surface.
The power conversion device according to any one of claims 7, 8 and 10, wherein the head portion is connected to the neck portion and has a width larger than that of the hole.
前記ヘッド部は、前記キャップの空洞内に設けられている、請求項11に記載の電力変換装置。 Further provided with a cap provided on the outer surface
The power conversion device according to claim 11, wherein the head portion is provided in the cavity of the cap.
前記第1主面と前記第4主面との間に設けられている第2スペーサとをさらに備える、請求項9または請求項10に記載の電力変換装置。 A first spacer provided between the third main surface and the bottom plate,
The power conversion device according to claim 9 or 10, further comprising a second spacer provided between the first main surface and the fourth main surface.
前記絶縁封止材料上に第1回路基板を載置することを備え、前記第1回路基板は、前記金属ケース内に収容されており、かつ、前記底板に対向する第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面とを含み、前記第1主面と前記第2主面との間を接続する第1貫通孔が前記第1回路基板に設けられており、第1回路部品は前記第1主面上に搭載されており、さらに、
前記第1回路基板を前記絶縁封止材料に向けて押圧することと、
前記絶縁封止材料を硬化させて、前記第1回路基板の前記第1主面と前記底板との間の第1空間を充填する絶縁封止部材を形成することとを備え、前記第1回路部品は前記絶縁封止部材によって封止される、電力変換装置の製造方法。
The metal case comprises supplying an insulating sealing material into the metal case, the metal case including a bottom plate and a side wall protruding from the bottom plate, and further.
The first circuit board is provided on the insulating sealing material, and the first circuit board is housed in the metal case and has a first main surface facing the bottom plate and the above. The first circuit board is provided with a first through hole that includes a second main surface opposite to the first main surface and connects the first main surface and the second main surface. The first circuit component is mounted on the first main surface, and further
Pressing the first circuit board toward the insulating sealing material and
The first circuit comprises curing the insulating sealing material to form an insulating sealing member that fills a first space between the first main surface of the first circuit board and the bottom plate. A method for manufacturing a power conversion device, in which parts are sealed by the insulation sealing member.
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