JP4342253B2 - Resin mold electrode - Google Patents
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Description
本発明は、電極金属が合成樹脂と一体的にインサート成形されている樹脂モールド電極の改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement in a resin mold electrode in which an electrode metal is insert-molded integrally with a synthetic resin.
板状の電極金属の両面が何れも、少なくとも一部が合成樹脂によって覆蓋されるように、その合成樹脂と一体的にインサート成形されている樹脂モールド電極が、例えばDC−DCコンバータ等の電力変換装置など所定の電気部品が組み付けられる種々の電気装置において、合成樹脂製のケースに電力供給用、信号用などの電極を一体的に設ける場合等に採用されている。そして、このような樹脂モールド電極は、例えば図5の(a) に示すように板状の電極金属100が合成樹脂102内に埋設されるようにインサート成形されるが、インサート成形後の合成樹脂102の収縮や電極金属100との熱膨張差などで(b) に示すように変形する。このため、例えば(b) に一点鎖線で示すように下面を平坦に成形することが要求される場合には、(a) の成形時の形状を、成形後の変形を見込んで一点鎖線で示すように設定することが行われているが、試行錯誤で金型の成形面を修正する必要があるため、面倒で時間が掛かるとともにコストが高くなるという問題があった。特に、電極金属の一方の面の一部が露出させられ、アルミや金等の金属端子を振動溶着などで接続する場合には、合成樹脂が偏在して収縮力のバランスが崩れるため、樹脂モールド電極の変形が顕著となる。
A resin mold electrode that is insert-molded integrally with the synthetic resin so that at least a part of both surfaces of the plate-like electrode metal is covered with the synthetic resin is, for example, a power conversion such as a DC-DC converter. In various electric devices to which predetermined electric parts such as devices are assembled, this is adopted when electrodes for power supply, signals, etc. are integrally provided in a synthetic resin case. Such a resin mold electrode is insert-molded so that the plate-
これに対し、例えば特許文献1では、下側の合成樹脂を省略することにより、インサート成形後の変形でケース(樹脂モールド電極)の下面が下側に凸となるように成形し、隅部をボルト等でヒートシンクに固定することにより、下面をそのヒートシンクに密着させて良好に放熱できるようにしている。また、特許文献2には、絶縁体を設けて合成樹脂による電極金属の埋設深さを変化させることにより、成形後の合成樹脂の収縮に起因する変形を制御することが提案されている。
On the other hand, in
しかしながら、特許文献1の場合には電極金属が露出しているため、ヒートシンクとの間に絶縁性の放熱シートを設ける必要がある一方、特許文献2の場合には電極金属と共に絶縁体を埋設する必要があるため、何れも部品点数が多くなって製造コストが高くなるなど、必ずしも十分に満足できるものではなかった。
However, in the case of
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、別部材を必要とすることなく成形後の変形を制御して所望の電極形状が得られるようにすることにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and its object is to obtain a desired electrode shape by controlling deformation after molding without requiring a separate member. is there.
かかる目的を達成するために、第1発明は、一対の板状の電極金属が互いに平行に略重なるように合成樹脂に埋設されて一体的にインサート成形されている樹脂モールド電極において、(a) 前記一対の電極金属は何れも長手形状を成しており、一方の電極金属は長手方向に対して直角な横断面が外側に凸となる凸湾曲形状とされている一方、他方の電極金属は平坦で、(b) 前記インサート成形後の前記合成樹脂の収縮等による変形を考慮して、前記一対の電極金属の各々の外側の合成樹脂体積が所定の比率となり且つ所定の剛性が得られるように前記一方の電極金属の凸湾曲形状が定められていることを特徴とする。 To achieve the above object, the first invention is embedded in the synthetic resin as a pair of plate-shaped electrode metal in parallel to overlap substantially one another in the resin mold electrodes are integrally insert molding, (a) Each of the pair of electrode metals has a longitudinal shape, and one electrode metal has a convex curved shape in which a cross section perpendicular to the longitudinal direction is convex outward, while the other electrode metal is In consideration of deformation due to shrinkage or the like of the synthetic resin after the insert molding , the synthetic resin volume outside each of the pair of electrode metals has a predetermined ratio and a predetermined rigidity is obtained. The convex curve shape of the one electrode metal is defined in FIG.
第2発明は、第1発明の樹脂モールド電極において、前記電極金属と略平行な一方の端面は冷却器に密着するように固設される放熱面で、その放熱面が平坦か冷却器側に緩やかな凸湾曲形状となるように、前記一対の電極金属の各々の外側の合成樹脂体積の比率および前記一方の電極金属の凸湾曲形状が定められていることを特徴とする。
第3発明は、第2発明の樹脂モールド電極において、前記放熱面は、前記一対の電極金属のうち前記一方の電極金属側の端面であることを特徴とする。
The second aspect, in the first shot Ming resin mold electrode, the electrode metal and substantially parallel one end face of the heat radiating surface which is fixed so as to be in close contact with the cooler, the cooler side thereof radiating surface or flat The ratio of the synthetic resin volume on the outside of each of the pair of electrode metals and the convex curve shape of the one electrode metal are determined so as to form a gentle convex curve shape .
According to a third aspect of the present invention, in the resin molded electrode according to the second aspect, the heat dissipation surface is an end surface on the one electrode metal side of the pair of electrode metals.
このように一対の電極金属が互いに平行に略重なるように合成樹脂に埋設されている場合、一対の電極金属の間に位置する中間の合成樹脂層は、板厚中心からの寸法(モーメントのアーム長さ)が短いため、収縮によって樹脂モールド電極の変形に寄与する変形モーメントは小さく、板厚中心から離れている一対の電極金属の各々の外側の合成樹脂の収縮が変形に大きく影響する。このため、インサート成形後の合成樹脂の収縮による変形を考慮して、一対の電極金属の各々の外側の合成樹脂体積が所定の比率となり且つ所定の剛性が得られるように一方の電極金属の凸湾曲形状を設定すれば、その合成樹脂の収縮力や電極金属の剛性の方向性などに基づいて樹脂モールド電極の変形が制御され、特許文献2のように絶縁体を用いることなく所望の形状を得ることが可能で、簡単且つ安価に構成できる。また、一対の電極金属の各々の外側に合成樹脂が存在するため、例えば第2発明のように一方の端面をヒートシンク等の冷却器に密着させて固定する場合でも、絶縁性の放熱シートを介在させることなくヒートシンクに直接接触させて固定することができる。 In this way, when the pair of electrode metals are embedded in the synthetic resin so as to substantially overlap each other in parallel, the intermediate synthetic resin layer positioned between the pair of electrode metals has a dimension (moment arm) from the center of the plate thickness. Since the length) is short, the deformation moment that contributes to the deformation of the resin mold electrode due to the contraction is small, and the contraction of the synthetic resin outside each of the pair of electrode metals away from the center of the plate thickness greatly affects the deformation. Therefore, in consideration of deformation due to shrinkage of the synthetic resin after insert molding , the convexity of one electrode metal is such that the outer synthetic resin volume of each of the pair of electrode metals has a predetermined ratio and a predetermined rigidity is obtained. If the curved shape is set, the deformation of the resin mold electrode is controlled based on the contraction force of the synthetic resin and the directionality of the rigidity of the electrode metal, and the desired shape can be obtained without using an insulator as in Patent Document 2. It can be obtained and can be configured easily and inexpensively. In addition, since synthetic resin exists on the outside of each of the pair of electrode metals, an insulating heat radiation sheet is interposed even when one end face is closely attached to a cooler such as a heat sink as in the second invention. Without being touched, it can be fixed by directly contacting the heat sink.
また、一対の電極金属は何れも長手形状を成しているとともに、一方の電極金属が、その長手方向に対して直角な横断面が凸湾曲形状とされることにより、その一対の電極金属の各々の外側の合成樹脂体積が所定の比率とされるため、その湾曲の向きや深さ、大きさなどを適宜設定することにより、容易に所定の体積比率とすることができるとともに、電極金属の剛性を制御することができる。 Furthermore, any pair of electrode metal with forms a longitudinal shape, one electrode metal, by perpendicular cross-section to its longitudinal direction is a convex curved shape, the pair of electrode metal Since each outer synthetic resin volume has a predetermined ratio, by appropriately setting the direction, depth, size, etc. of the curve, the volume ratio of the electrode metal can be easily set. Stiffness can be controlled.
第2発明は、電極金属と略平行な一方の端面が放熱面とされて冷却器に密着するように固設される場合で、その放熱面が平坦か或いは冷却器側に緩やかな凸湾曲形状となるように、一対の電極金属の各々の外側の合成樹脂体積の比率および一方の電極金属の凸湾曲形状が定められているため、平坦な冷却器に対して周縁部をねじなどで一体的に固定することにより、冷却器に対して放熱面が面接触するように良好に密着させられ、優れた放熱作用が得られる。 The second invention is a case where one end face substantially parallel to the electrode metal is a heat radiating surface and fixed so as to be in close contact with the cooler, and the heat radiating surface is flat or has a gentle convex curve on the cooler side. Since the ratio of the synthetic resin volume on the outside of each of the pair of electrode metals and the convex curve shape of one of the electrode metals are determined , the peripheral part is integrated with a flat cooler with screws or the like By fixing to, the heat radiation surface is brought into close contact with the cooler so as to be in surface contact, and an excellent heat radiation action is obtained.
樹脂モールド電極の変形は、合成樹脂の収縮力すなわち樹脂体積や樹脂収縮率、板厚中心からのモーメントのアーム長さ、線膨張係数などに基づくもので、変形量は、両外側(一対の電極金属の各々の外側)の樹脂収縮力の差および複合体(電極金属および合成樹脂の積層体)の剛性などに基づいて定まり、変形方向は、両外側の樹脂収縮力の差、複合体の重心位置、電極金属の板厚方向における剛性の差などに基づいて定まる。したがって、一対の電極金属の両外側の樹脂体積および電極金属の板厚方向の剛性に基づいて、複合体である樹脂モールド電極の変形を制御することができ、本発明では、合成樹脂体積が所定の比率となるように一方の電極金属の凸湾曲形状を設定することにより、合成樹脂の体積比率および電極金属の剛性に基づいて樹脂モールド電極の変形を制御するようにしたのである。 Deformation of the resin molded electrode, contractile force or resin volume or resin shrinkage of the synthetic resin, the arm length of the moment from the thickness center, based on the such linear expansion coefficient, the amount of deformation, both outer (pair of electrodes difference and complexes of resin contraction force of outside) of each metal (Sadamari based like the stiffness of the laminate) of the electrode metal and synthetic resin, deformation directions of both outer side difference of the resin contraction force, the complex It is determined based on the position of the center of gravity and the difference in rigidity in the plate thickness direction of the electrode metal. Therefore, based on the thickness direction of the stiffness of the resin volume and electrode metal on both outer sides of the pair of electrode metal, it is possible to control the deformation of the resin molded electrode is a complex, in the present invention, the synthetic resin volume By setting the convex curve shape of one electrode metal so as to have a predetermined ratio, the deformation of the resin mold electrode is controlled based on the volume ratio of the synthetic resin and the rigidity of the electrode metal.
本発明は、例えばDC−DCコンバータ等の電力変換装置などの電気装置のケースに対する電極取付構造に好適に適用されるが、その他の樹脂モールド電極にも適用され得る。電極は、所定の電力を供給するものや電気信号を伝達するものなど、電気を通電するものであれば何でも良い。 The present invention is preferably applied to an electrode mounting structure for a case of an electric device such as a power conversion device such as a DC-DC converter, but can also be applied to other resin mold electrodes. The electrode may be anything as long as it supplies electricity, such as one that supplies a predetermined electric power or one that transmits an electric signal.
一方の電極金属は、横断面が凸湾曲形状とされるが、長手方向の全長に亘って変形させても良いし、例えば一部が振動溶着面として用いられる場合など、長手方向の一部を凸湾曲形状とするだけでも良い。 One electrode metal is cross-section is a convex curved shape may be deformed over the entire length of the long side direction, for example, if a portion is used as a vibration welding surface, a part of the length even only a convex curved shape not good.
第2発明では、一方の端面が放熱面とされてヒートシンク等の冷却器に一体的に固設されるが、第1発明の実施に際しては必ずしも冷却器に固設される必要はない。また、樹脂モールド電極の形状は、必ずしも平坦である必要はなく、積極的に所定形状に湾曲するように、合成樹脂の体積比率などを設定することもできる。 In the second invention, one end surface is a heat radiating surface and is integrally fixed to a cooler such as a heat sink. However, when the first invention is carried out, it is not necessarily fixed to the cooler. Further, the shape of the resin mold electrode is not necessarily flat, and the volume ratio of the synthetic resin can be set so as to positively bend into a predetermined shape.
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例である樹脂モールド電極10を一体に備えているDC−DCコンバータ等の電気装置のケース12を示す概略斜視図で、樹脂モールド電極10は、図2に示すように一対の電極金属14、16を備えているとともに、それ等の電極金属14、16にはそれぞれ接続端子18、20が設けられている。電極金属14、16は、銅、銅合金等の導電性の高い長手形状の金属板材にて構成されており、互いに平行に上下に略重なるように配設されているとともに、ケース12を構成している合成樹脂(例えばグラスファイバー入りPPSなど)26と一体的にインサート成形されて、その合成樹脂26に埋設されている。図2の(a) は、一対の電極金属14、16を独立に示す斜視図で、(b) はその電極金属14、16を有する樹脂モールド電極10の長手方向と直角な横断面図、(c) は樹脂モールド電極10の長手方向の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a
下側の電極金属14は、接続端子18を除いて完全に合成樹脂26に埋設されて覆蓋されているが、上側の電極金属16は、その上面の一部が露出させられて振動溶着面28とされ、アルミや金等の接続端子が振動溶着によって一体的に接続されるようになっている。また、ケース12の下端面22は、冷却器であるヒートシンク24に密着するように固設されて放熱するようになっている。下端面22は放熱面に相当する。
The
本実施例の樹脂モールド電極10は、インサート成形後の合成樹脂26の収縮や、その合成樹脂26と電極金属14、16との熱膨張差(線膨張率の差)、電極金属14、16の剛性による抗力などを考慮して、その収縮等に拘らず下端面22が略平坦か僅かに凸湾曲形状となるように、電極金属16よりも上側の合成樹脂26の体積Aと電極金属14よりも下側すなわち下端面22側の合成樹脂26の体積Bとの体積比率A/Bが、0.5〜0.8の範囲内とされている。すなわち、上側の電極金属16は平坦であるが、下側の電極金属14は、その長手方向に沿って延びる所定深さの溝状の凹所30が予めプレス加工によって設けられ、長手方向の全長に亘って横断面が下側に凸となる凸湾曲形状とされており、合成樹脂26を成形するための成形金型を修正することなく体積比率A/Bが所定の値となるように、凹所30の深さ寸法などが設定されているのである。なお、電極金属14と16との間の中間部分の合成樹脂26は、変形に寄与するモーメントのアーム長さ(板厚中心からの上下寸法)が短いため、樹脂モールド電極10の変形には殆ど影響ない。
The
また、このように電極金属14の横断面が凸湾曲形状とされることにより、板厚方向に対して所定の剛性が得られ、成形後の合成樹脂26の収縮等による変形に対して所定の抗力が得られる。
In addition, since the cross section of the
下側の電極金属14にはまた、接続端子18と反対側の端部に略直角に上方へ折り曲げられたフランジ32が設けられ、図3に示すようにケース12の側壁34内に埋設されるようになっている。これにより、インサート成形後の側壁34の収縮力がフランジ32に作用して、電極金属14に曲げモーメントが発生するため、側壁34の肉厚などを適宜設定することにより、その曲げモーメントの大きさ、更には樹脂モールド電極10の変形を制御できる。
The
このように、本実施例の樹脂モールド電極10は、インサート成形後の合成樹脂26の収縮等による変形を考慮して、電極金属14、16の上下の合成樹脂26の体積比率A/Bが所定の値となり且つ所定の剛性が得られるように、電極金属14、16の形状が定められているため、その合成樹脂26の収縮力や電極金属14、16の剛性の方向性などに基づいて樹脂モールド電極10の変形が制御され、特許文献2のように絶縁体を用いることなく所望の形状を得ることが可能で、簡単且つ安価に構成できる。
Thus, in the
また、電極金属14は、その長手方向に対して直角な横断面が凸湾曲形状とされることにより、その電極金属14の下側の合成樹脂体積B、更には体積比率A/Bが調整されるため、その湾曲の向きや深さ、大きさなどを適宜設定することにより、体積比率A/Bを容易に所定の値にすることができるとともに、電極金属14の剛性を制御することができる。
Further, the
また、電極金属14、16と略平行な下端面22が放熱面とされてヒートシンク24に密着するように固設されるが、合成樹脂26の体積比率A/Bが0.5〜0.8の範囲内であるため、下端面22が略平坦か或いは緩やかな凸湾曲形状となり、周縁部をねじなどで一体的に固定することにより、ヒートシンク24の平坦な接触面に対して下端面22が面接触するように良好に密着させられ、優れた放熱作用が得られる。
Further, the
図4は、(a) のように電極金属14、16と同じ材質の金属板材40の上下両面が合成樹脂42、44によって完全に覆蓋されるようにインサート成形する場合に、上側の合成樹脂42の体積Aと下側の合成樹脂44の体積Bとの比率A/Bを連続的に変更して、成形後の合成樹脂42、44の収縮等による複合体46の変形を調べた結果を(b) に示したものである。(b) における変位量の(+)は、複合体46の中央部分が上方すなわち合成樹脂42側へ凸となる凸湾曲形状に変化する場合の変位量で、変位量の(−)は、複合体46の中央部分が下方すなわち合成樹脂44側へ凸となる凸湾曲形状に変化する場合の変位量であり、体積比率A/Bが0.6付近で変形は略0となり、それより小さいと上方へ凸となり、大きいと下方へ凸となる。したがって、体積比率A/Bが0.5〜0.8の本実施例では、変形が略0で下端面22が略平坦面になるか僅かに下方へ凸となる凸湾曲形状となるのである。なお、体積比率A/Bが0.6付近で変形が略0となるのは、上記複合体46の両端部にはケース12と同様に前記図3に示すような側壁34が合成樹脂42側に設けられており、その側壁34の収縮力で複合体46の中央部が下側(合成樹脂44側)へ凸となる力が作用するため、その側壁34と反対側の合成樹脂44の体積を大きくして収縮力を増大させることにより、収縮力が釣り合って変形が略0になるものと考えられる。
FIG. 4 shows an upper
また、本実施例では電極金属14よりも下端面22側にも合成樹脂26が存在し、その合成樹脂26の表面によって下端面22が構成されているため、特許文献1のように絶縁性の放熱シートを介在させることなくヒートシンク24に直接接触させて固定することができる。
Further, in this embodiment, the
また、本実施例では下側の電極金属14の端部にフランジ32が設けられてケース12の側壁34内に埋設され、インサート成形後の側壁34の収縮に基づいて電極金属14に曲げモーメントが発生するため、側壁34の肉厚などを適宜設定することによりその曲げモーメントの大きさを制御することが可能で、上記体積比率A/Bによる収縮力の差や電極金属14の剛性と相まって樹脂モールド電極10の変形を更に細かく制御できる。
Further, in this embodiment, a
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実施することができる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this is an embodiment to the last, and this invention implements in the aspect which added various change and improvement based on the knowledge of those skilled in the art. Can do.
10:樹脂モールド電極 14、16:電極金属 22:下端面(放熱面) 24:ヒートシンク(冷却器) 26:合成樹脂
10:
Claims (3)
前記一対の電極金属は何れも長手形状を成しており、一方の電極金属は長手方向に対して直角な横断面が外側に凸となる凸湾曲形状とされている一方、他方の電極金属は平坦で、
前記インサート成形後の前記合成樹脂の収縮等による変形を考慮して、前記一対の電極金属の各々の外側の合成樹脂体積が所定の比率となり且つ所定の剛性が得られるように前記一方の電極金属の凸湾曲形状が定められている
ことを特徴とする樹脂モールド電極。 In a resin mold electrode in which a pair of plate-like electrode metals are embedded in a synthetic resin so as to substantially overlap each other in parallel and are integrally formed by insert molding,
Each of the pair of electrode metals has a longitudinal shape, and one electrode metal has a convex curved shape in which a cross section perpendicular to the longitudinal direction is convex outward, while the other electrode metal is Flat,
Taking into account the deformation due to contraction of the synthetic resin after the insert molding, the pair of each of the electrode metal in the outer synthetic resin volume the one electrode metal as and predetermined stiffness becomes a predetermined ratio to obtain A resin-molded electrode characterized by having a convex curved shape .
ことを特徴とする請求項1に記載の樹脂モールド電極。 One end face substantially parallel to the electrode metal is a heat dissipating surface fixed so as to be in close contact with the cooler, and the heat dissipating surface is flat or has a gentle convex curve on the cooler side. The resin mold electrode according to claim 1, wherein a ratio of a volume of the synthetic resin on each outer side of the electrode metal and a convex curve shape of the one electrode metal are defined .
ことを特徴とする請求項2に記載の樹脂モールド電極。The resin mold electrode according to claim 2.
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