JP4152809B2 - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP4152809B2 JP4152809B2 JP2003159477A JP2003159477A JP4152809B2 JP 4152809 B2 JP4152809 B2 JP 4152809B2 JP 2003159477 A JP2003159477 A JP 2003159477A JP 2003159477 A JP2003159477 A JP 2003159477A JP 4152809 B2 JP4152809 B2 JP 4152809B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- smoothing capacitor
- switching element
- control circuit
- power conversion
- solder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/49105—Connecting at different heights
- H01L2224/49109—Connecting at different heights outside the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スイッチングにより電力変換を行うスイッチング素子を備えた電力変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
スイッチングにより電力変換を行うスイッチング素子を備えた電力変換装置として、特許文献1に示すものがあった。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−333476号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1に示された電力変換装置では、電磁シールド板としての役目を持つ平滑用コンデンサ基板は、銅張ガラスエポキシ基板等であり、銅ベタパターンが電磁シールド効果を出すことになるが、この銅ベタパターンの厚みは厚くても百数十μm程度であり、その形状も平板に限られ、さらに銅パターンは半田レジストで覆われているため、十分な電磁シールド効果及び放熱効果を出すことができなかった。また、本来、ゲル状充填材は、スイッチング素子、フリーホイールダイオード及び接続導体を覆っていればよいのであるが、上記構成の電力変換装置では、平滑用コンデンサの冷却を行うため、平滑用コンデンサを覆い尽くせるよう、ゲル状充填材を余分に入れる必要があった。
【0005】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小型でかつ信頼性の高い電力変換装置を得ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力変換装置は、スイッチングにより電力変換を行うスイッチング素子を搭載した絶縁基板、このスイッチング素子を駆動する駆動回路部とこの駆動回路を制御する制御回路部を搭載した駆動制御回路基板、上記絶縁基板と駆動制御回路基板との間に配置され、片面に上記スイッチング素子に供給する電源の電圧変動を抑制する平滑用コンデンサを実装した平滑用コンデンサ基板、及び該平滑用コンデンサ基板のコンデンサ実装面と反対のほぼ全面に形成され、格子状の半田レジストで区切られた多数の半田スポットによる凸部を有する導体膜を備えたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下この発明の実施の形態1に係る電力変換装置について説明する。図1は、直流電源6の直流電力を三相交流電力に変換して、三相交流モータ等の交流負荷7を駆動する電力変換装置を示す回路ブロック図である。この電力変換装置は、スイッチング素子2、フリーホイールダイオード3、スイッチング素子2を駆動する駆動回路部4、この駆動回路部4を制御してスイッチング素子2を制御する制御回路部5、及びスイッチング素子2に供給する直流電源出力を平滑するための平滑用コンデンサ8を有するスイッチングパワーモジュール1で構成される。
【0008】
スイッチング素子2は、直流から三相交流へ電力変換を行うものであり、トランジスタやIGBT、MOSFET等が使用される。また、フリーホイールダイオード3は三相交流から直流へ電力変換を行うものである。平滑用コンデンサ8は、スイッチング素子2に供給する直流電源6の電圧変動を抑制し、電圧の跳ね上がり等を平滑するものである。制御回路部5は、スイッチングパワーモジュール1内の駆動回路部4に制御信号を出力してスイッチング素子2を制御するものである。なお、駆動回路部4及び制御回路部5は、三相交流モータ等の交流負荷7を駆動及び制御する一般的な回路であるため、詳細図示は省略する。
【0009】
この電力変換装置では、電気自動車を例にすると、車両を始動または加速する際には、バッテリである直流電源6の放電出力を直流から三相交流に変換して三相交流モータである交流負荷7を駆動する。また、車両を回生制動する際には、交流負荷7からの回生電力を三相交流から直流に変換してバッテリである直流電源6に戻す。
【0010】
図2は、図1の電力変換装置1の内部構成を示す図である。図において、ケース9内のスイッチングパワーモジュール1は、直流入力配線14(P、N)、交流出力配線15(U、V、W)、及び駆動制御回路基板接続配線16の各配線をインサート成型した樹脂部21と、例えば銅で構成されたベース板12と、このベース板12上でスイッチング素子2及びフリーホイールダイオード3を搭載するセラミック等でできた絶縁基板13と、駆動回路部4と制御回路部5が両面に組み込まれた駆動制御回路基板10と、絶縁基板13と駆動制御回路基板10との間に取り付けられ、例えば銅張りガラスエポキシ基板を使用し、平滑用コンデンサ8を絶縁基板13側に実装した平滑用コンデンサ基板20と、絶縁基板13と平滑用コンデンサ基板20との間に充填されたシリコン系ゲルからなるゲル状充填材18と、ベース板12の下部に設けられた冷却部材19を備えている。
【0011】
スイッチング素子2及びフリーホイールダイオード3は、ベース板12上に設置された導体パターン付きの絶縁基板13に半田等の接着部材で固定されている。直流入力配線14(P、N)、交流出力配線15(U、V、W)、及び駆動制御回路基板接続配線16は、ワイヤボンディング等の接続導体17により、スイッチング素子2及びフリーホイールダイオード3と接続されている。また、駆動制御回路基板10と駆動制御回路基板接続配線16とは、半田等にて電気的に接続されている。
【0012】
平滑用コンデンサ8は、複数個のセラミックコンデンサが並列接続されて構成されている。これら複数個のセラミックコンデンサは平滑用コンデンサ基板20の絶縁基板13側の面に実装されている。平滑用コンデンサ8は、平滑用コンデンサ基板20を樹脂部21に固定するネジ11を介して直流入力配線14(P、N)と電気的に接続されている。
【0013】
ここで平滑用コンデンサ基板20の構造について説明する。上述のようにこの基板は銅張りガラスエポキシからなるもので、その片面、すなわち平滑用コンデンサ実装面と反対の面が導体膜である銅ベタパターン23により銅張りがなされ、この銅ベタパターン23上は半田レジスト24で覆われている。この発明では、後述のように、上記半田レジストを、格子状を残して除去し、半田レジストを除去した部分に凸状の半田スポットを設けたものである。
【0014】
図3は、平滑用コンデンサ基板20の平滑用コンデンサ8の実装面と反対の面を示す図である。図3に示すように、平滑用コンデンサ基板20の銅ベタパターン23を覆っている半田レジスト24は、基板製造時にあらかじめその大半が格子状部を残して取り除かれており、この半田レジストを取り除いた部分に半田スポット22が付着され凸部が形成される。半田スポット22を付着させる方法としては、開口を有する格子状のメタルマスクを掛けておいてクリーム半田を印刷し、リフローする等の方法がある。
【0015】
平滑用コンデンサ基板20は、汎用的な表面実装型のセラミックコンデンサで構成された平滑用コンデンサ8を実装し、平滑用コンデンサ8の自己発熱により発生するジュール熱を放熱し、平滑用コンデンサ8を冷却するとともに、電力変換時にスイッチング素子2から発生する放射ノイズを駆動回路部4及び制御回路部5に伝達させないようにする電磁シールド板の役目を持つ。
【0016】
本発明のポイントは、上述のように、平滑用コンデンサ基板20のセラミックコンデンサの実装面と反対の面に多数の半田スポット22を設け、また半田スポット22を設けた銅ベタパターンをアースに接続したことにより、導体膜上の表面積増加による上述した放熱作用と、電磁シールド作用を、平滑用コンデンサ基板20に持たせたものである。また、半田によるスポットで凸部形成を容易にしている。
【0017】
平滑用コンデンサ基板20には、セラミックコンデンサの実装面と反対の面に、銅ベタパターンが設けられており、電源GND(N)の全面アースにすることで電磁シールド効果を得ている。従来の技術では、平滑用コンデンサ基板20に銅張ガラスエポキシ基板だけを使用しており、銅ベタパターンが電磁シールド効果及び若干の冷却効果を出すことになるが、この銅ベタパターンの厚みは厚くても百数十μm程度であり、また、その形状も平板に限られるため、十分な電磁シールド効果及び放熱効果を出すことができなかった。
【0018】
本発明では、平滑用コンデンサ基板20の銅ベタパターンを覆っている半田レジストの大半をなくし、そこに半田スポット22を付着させているため、強力な電磁シールド効果を出すことができる。また、格子状を残して半田レジストをなくし、そこに半田スポット22を付着させることにより、半田付着部の表面積が大きくなり、強力な放熱効果を出すことができる。また、銅ベタパターン部に半田を付着させていない銅張ガラスエポキシ基板等に比べ、剛性が高くなるため、耐振性も向上する。さらに、半田を用いてスポットを形成することは容易であるため製造コストを節減できる。
【0019】
ゲル状充填材18は、湿気や塵埃などによりスイッチング素子2が故障または誤動作しないように、スイッチング素子2、フリーホイールダイオード3及び接続導体17を保護する役目を持っている。同時に、従来はゲル状充填剤18で平滑用コンデンサ8の冷却も行わせていたため平滑用コンデンサ8全体が浸るようにゲル状充填剤18を封入していたが、この発明ではその必要はなくなり、ゲル状充填剤18の封入量を少なくしてコストを削減することができる。
【0020】
ケース9には、空冷、水冷、油冷等でスイッチング素子2を冷却する冷却部材19が取り付けられている。スイッチング素子2から発生するジュール熱は、絶縁基板13及びベース16を介して冷却部材19に放熱されて、スイッチング素子2は冷却される。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、小型でかつ信頼性が高く、安価な電力変換装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る電力変換装置を示す回路ブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係る電力変換装置の構造を示す断面図である。
【図3】 この発明の実施の形態1に係る電力変換装置に使用される平滑用コンデンサ基板の部分平面図である。
【符号の説明】
1 スイッチングパワーモジュール、 2 スイッチング素子、
3 フリーホイールダイオード、 4 駆動回路部、
5 制御回路部、 6 直流電源、
7 交流負荷、 8 平滑用コンデンサ、
9 ケース、 10 駆動制御回路基板、
11 ネジ、 12 ベース板、
13 絶縁基板、 14 直流入力配線、
15 交流出力配線、 16 駆動制御回路基板接続配線、
17 接続導体、 18 ゲル状充填材、
19 冷却部材、 20 平滑用コンデンサ基板、
21 樹脂部、 22 半田スポット、
23 銅ベタパターン、 24 半田レジスト。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device including a switching element that performs power conversion by switching.
[0002]
[Prior art]
As a power conversion device provided with a switching element that performs power conversion by switching, there is one shown in
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-333476 A
[Problems to be solved by the invention]
In the power conversion device disclosed in
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a small-sized and highly reliable power conversion device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The power conversion device according to the present invention includes an insulating substrate on which a switching element that performs power conversion by switching is mounted, a drive circuit unit that drives the switching element, and a drive control circuit board that includes a control circuit unit that controls the drive circuit, A smoothing capacitor board that is disposed between the insulating substrate and the drive control circuit board and that suppresses voltage fluctuations of a power source supplied to the switching element on one side, and a capacitor mounting of the smoothing capacitor board is formed on substantially the entire surface opposite to the surface, but with a conductor film having a convex portion due to a large number of solder spots separated by lattice-shaped solder resist.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A power conversion apparatus according to
[0008]
The
[0009]
In this power conversion device, taking an electric vehicle as an example, when starting or accelerating the vehicle, the discharge output of the DC power source 6 that is a battery is converted from DC to three-phase AC to be an AC load that is a three-phase AC motor. 7 is driven. When the vehicle is regeneratively braked, regenerative power from the
[0010]
FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of the
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
Here, the structure of the
[0014]
FIG. 3 is a diagram showing a surface of the smoothing
[0015]
The smoothing
[0016]
The point of the present invention is that, as described above, a large number of
[0017]
The smoothing
[0018]
In the present invention, since most of the solder resist covering the copper solid pattern of the smoothing
[0019]
The
[0020]
A cooling
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a power converter that is small in size, highly reliable, and inexpensive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a power conversion apparatus according to
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the power conversion device according to
FIG. 3 is a partial plan view of a smoothing capacitor substrate used in the power conversion device according to
[Explanation of symbols]
1 switching power module, 2 switching element,
3 Freewheel diode, 4 Drive circuit,
5 Control circuit section, 6 DC power supply,
7 AC load, 8 smoothing capacitor,
9 case, 10 drive control circuit board,
11 screws, 12 base plate,
13 Insulating board, 14 DC input wiring,
15 AC output wiring, 16 Drive control circuit board connection wiring,
17 connecting conductor, 18 gel filler,
19 cooling member, 20 smoothing capacitor substrate,
21 resin part, 22 solder spot,
23 Copper solid pattern, 24 Solder resist.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003159477A JP4152809B2 (en) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003159477A JP4152809B2 (en) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | Power converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004364406A JP2004364406A (en) | 2004-12-24 |
JP4152809B2 true JP4152809B2 (en) | 2008-09-17 |
Family
ID=34052522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003159477A Expired - Fee Related JP4152809B2 (en) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | Power converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4152809B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5393841B2 (en) * | 2012-05-25 | 2014-01-22 | 三菱電機株式会社 | Power converter and method for manufacturing power converter |
JP2014128045A (en) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Panasonic Corp | Motor drive unit and electrical apparatus including the same |
JP6584333B2 (en) * | 2016-01-28 | 2019-10-02 | 三菱電機株式会社 | Power module |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3351410B2 (en) * | 1999-12-20 | 2002-11-25 | 株式会社村田製作所 | Inverter capacitor module, inverter and capacitor module |
JP3460973B2 (en) * | 1999-12-27 | 2003-10-27 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
JP4476465B2 (en) * | 2000-10-04 | 2010-06-09 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
-
2003
- 2003-06-04 JP JP2003159477A patent/JP4152809B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004364406A (en) | 2004-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3460973B2 (en) | Power converter | |
JP3501685B2 (en) | Power converter | |
US6900986B2 (en) | Power module | |
JP4142227B2 (en) | Inverter device for motor drive of electric compressor for vehicle | |
JP3674333B2 (en) | Power semiconductor module and electric motor drive system using the same | |
JP3222848B2 (en) | Modified planar module | |
US8054641B2 (en) | Electronic unit | |
JP5351107B2 (en) | Capacitor cooling structure and inverter device | |
JP3502566B2 (en) | Power converter | |
JP2008029093A (en) | Power conversion equipment | |
US8619428B2 (en) | Electronic package structure | |
WO2005122249A2 (en) | Semiconductor device module with flip chip devices on a common lead frame | |
JP2001210784A (en) | Flexible power device | |
JP2008118067A (en) | Power module and motor-integrated controlling device | |
JP4538474B2 (en) | Inverter device | |
JP2002204580A (en) | Power converter | |
US6912134B2 (en) | Fan control circuit and package | |
JP4055643B2 (en) | Inverter device | |
JP2005032912A (en) | Power conversion apparatus | |
JP4152809B2 (en) | Power converter | |
JPH11163490A (en) | Electronic device | |
JP3651444B2 (en) | Power converter | |
JP3856799B2 (en) | Power converter | |
JPH07106721A (en) | Printed circuit board and heat radiating method | |
JP3928694B2 (en) | Electronic circuit equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050720 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071101 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080318 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080417 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080624 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080702 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120711 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120711 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130711 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |