JP5669917B1 - Power supply - Google Patents
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Abstract
【課題】絶縁性と放熱性を両立させ、信頼性が高く、高性能な電源装置を得ることを目的とする。【解決手段】主電流を流すための複数の端子(1d、1s)が側部から突出し、一面から内蔵ヒートスプレッダ1が露出する複数のスイッチング素子1と、複数のスイッチング素子1のそれぞれを、内蔵ヒートスプレッダ1hを内包するように伝熱載置するダイパッドが、当該ダイパッドに伝熱載置されるスイッチング素子1と他のスイッチング素子1間を電気接続する配線パターンと一体に金属板で形成された回路基板4と、回路基板4を収容する筐体8と、を備え、ダイパッドを形成する金属板は、それぞれ内蔵ヒートスプレッダ1hよりも厚く、かつ回路面4fの反対側の面で、絶縁シート7を介して筐体8に接合されている。【選択図】図1An object of the present invention is to obtain a highly reliable and high-performance power supply device that achieves both insulation and heat dissipation. A plurality of terminals (1d, 1s) for flowing a main current project from a side portion, and a plurality of switching elements 1 in which a built-in heat spreader 1 is exposed from one side, and each of the plurality of switching elements 1 A circuit board in which a die pad to be heat-transferred so as to contain 1h is formed of a metal plate integrally with a wiring pattern for electrically connecting between the switching element 1 and the other switching element 1 that are heat-transferred and placed on the die pad 4 and a housing 8 that accommodates the circuit board 4, and the metal plates forming the die pads are thicker than the built-in heat spreader 1 h and are opposite to the circuit surface 4 f with the insulating sheet 7 interposed therebetween. It is joined to the housing 8. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、複数のパワー半導体素子による電力回路を有する電源装置に関し、とくに、パワー半導体素子が実装された回路基板の構造に関する。 The present invention relates to a power supply device having a power circuit composed of a plurality of power semiconductor elements, and more particularly to a structure of a circuit board on which power semiconductor elements are mounted.
交流電圧を直流電圧へ変換、あるいは直流電圧を別の直流電圧に変換する電源装置は、広く産業界で利用されている。なかでも、パワー半導体素子によるフルブリッジ構成のインバータ回路を有するスイッチング電源は、従来よりも格段に小型化・高効率化が可能で、多くの電源に採用されている。 A power supply device that converts an AC voltage into a DC voltage or converts a DC voltage into another DC voltage is widely used in the industry. In particular, a switching power supply having an inverter circuit with a full bridge configuration using a power semiconductor element can be remarkably reduced in size and efficiency as compared with the conventional one, and is used in many power supplies.
こうした電源装置では、パワー半導体素子は、多くの場合筐体内に収められる。一方、電源装置を高温環境下で使用する場合、発熱源であるパワー半導体素子を効率よく冷却することが重要となる。そこで、絶縁材を介して複数のパワー半導体素子を金属製の放熱体に固定して、パワー半導体素子の熱を効率よく拡散し、高温環境下で熱成立させようとしている(例えば、特許文献1参照。)。 In such a power supply device, the power semiconductor element is often housed in a housing. On the other hand, when the power supply device is used in a high temperature environment, it is important to efficiently cool the power semiconductor element that is a heat source. Therefore, a plurality of power semiconductor elements are fixed to a metal heat dissipator through an insulating material to efficiently diffuse the heat of the power semiconductor elements and establish heat in a high temperature environment (for example, Patent Document 1). reference.).
しかしながら、パワー半導体素子と筐体との間に、筐体よりも伝熱性の高い放熱板を設置しても、放熱板とパワー半導体素子との間に介在する絶縁材が熱伝導の抵抗となり、パワー半導体素子から放熱体への熱伝達が抑制されてしまう。一方、複数のパワー半導体素子は電位が異なるため、絶縁材を省略して放熱板に固定すると、絶縁が確保されず、信頼性が低下してしまう。その結果、高い信頼性を保ったまま、パワー半導体素子の性能をフルに発揮させる電源装置を得ることは困難であった。 However, even if a heat sink having higher heat conductivity than the case is installed between the power semiconductor element and the housing, the insulating material interposed between the heat sink and the power semiconductor element becomes a heat conduction resistance, Heat transfer from the power semiconductor element to the radiator is suppressed. On the other hand, since a plurality of power semiconductor elements have different potentials, if the insulating material is omitted and fixed to the heat radiating plate, insulation is not ensured and reliability is lowered. As a result, it has been difficult to obtain a power supply device that fully exhibits the performance of the power semiconductor element while maintaining high reliability.
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、絶縁性と放熱性を両立させ、信頼性が高く、高性能な電源装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a highly reliable and high-performance power supply device that achieves both insulation and heat dissipation.
本発明にかかる電源装置は、交流電力を直流電力に、または直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して出力する電源装置であって、主電流を流すための複数の端子が側部から突出し、一面から伝熱板が露出する複数のパワー半導体素子と、前記複数のパワー半導体素子のそれぞれを、前記伝熱板を内包するように伝熱載置するダイパッドが、当該ダイパッドに伝熱載置されるパワー半導体素子と他のパワー半導体素子間を電気接続する配線パターンと一体に金属板で形成された回路基板と、前記回路基板を収容する筐体と、を備え、前記ダイパッドを形成する金属板は、それぞれ前記伝熱板よりも厚く、かつ前記パワー半導体素子が伝熱載置される面の反対側の面で、絶縁シートを介して前記筐体に接合されていることを特徴とする。 A power supply device according to the present invention is a power supply device that outputs alternating current power to direct current power or direct current power to direct current power of a different voltage and outputs a plurality of terminals projecting from the side portion. A plurality of power semiconductor elements from which heat transfer plates are exposed, and a die pad that heat-mounts each of the plurality of power semiconductor elements so as to enclose the heat transfer plates. A circuit board formed of a metal plate integrally with a wiring pattern that electrically connects a power semiconductor element to be connected to another power semiconductor element, and a housing that accommodates the circuit board, and a metal that forms the die pad Each of the plates is thicker than the heat transfer plate, and is joined to the housing via an insulating sheet on the surface opposite to the surface on which the power semiconductor element is mounted. .
この発明によれば、パワー半導体素子を伝熱載置するダイパッドと素子間の電気接続用の配線パターンが一体に金属板で形成されるので、パワー半導体素子から受けた熱を効率的に伝達するヒートスプレッダとして機能し、絶縁性と放熱性を両立させ、信頼性が高く、高性能な電源装置を得ることができる。 According to the present invention, the die pad for heat transfer mounting the power semiconductor element and the wiring pattern for electrical connection between the elements are integrally formed of the metal plate, so that the heat received from the power semiconductor element is efficiently transmitted. A power supply device that functions as a heat spreader, achieves both insulation and heat dissipation, and has high reliability and high performance can be obtained.
実施の形態1.
図1〜図3は、本発明の実施の形態1にかかる電源装置および電源装置のインバータ回路を構成する回路基板の構成について説明するためのもので、図1は本発明の実施の形態1にかかる電源装置のインバータ回路を構成する4つのパワー半導体素子を直列及び並列接続するように実装した回路基板の平面図、図2はパワー半導体素子が実装されインバータ回路を構成する回路基板を電源装置の筐体に設置した状態の部分断面図で、切断位置は、図1のA−A線に対応する。図3は電源装置の回路図であり、図3(a)は電源装置全体の回路図、図3(b)は電源装置におけるインバータ回路部分の回路図である。
1 to 3 are diagrams for explaining the configuration of the power supply device according to the first embodiment of the present invention and the circuit board constituting the inverter circuit of the power supply device, and FIG. 1 shows the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a circuit board on which four power semiconductor elements constituting the inverter circuit of the power supply device are mounted so as to be connected in series and in parallel. FIG. 2 shows the circuit board on which the power semiconductor element is mounted and constitutes the inverter circuit. It is a fragmentary sectional view in the state installed in the housing | casing, and a cutting position respond | corresponds to the AA line of FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of the power supply device, FIG. 3A is a circuit diagram of the entire power supply device, and FIG. 3B is a circuit diagram of an inverter circuit portion in the power supply device.
本発明の実施の形態1にかかる電源装置の特徴的な部分は、インバータ回路を構成するための複数のパワー半導体素子を実装した回路基板の構造であるが、はじめに、インバータ回路を含む電源装置全体の回路構成について図3を用いて説明する。
本発明の実施の形態1にかかる電源装置100は、図3(a)に示すように、電圧を変化させるトランス21と、電源から供給された直流電力をスイッチングしてトランス21の一次コイルにパルス波の電力を供給するインバータ回路10と、トランス21の二次コイルに伝達された交流電力を整流する整流回路22と、直流電力を出力する出力端子25と、トランス21のセンタータップと出力端子25との間に接続され、整流回路22で整流した交流電力を平滑化するチョークコイル23と、両出力端子25間に接続され、整流回路22で整流した交流電圧を平滑化する平滑コンデンサ24と、を備えたいわゆる絶縁型DC/DCコンバータである。
A characteristic part of the power supply device according to the first embodiment of the present invention is the structure of a circuit board on which a plurality of power semiconductor elements for constituting an inverter circuit are mounted. First, the entire power supply device including the inverter circuit The circuit configuration will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3A, the
インバータ回路10は、図3(b)に示すように、パワー半導体素子であるスイッチング素子1Aと1Bを直列接続した系統と、同じくパワー半導体素子であるスイッチング素子1Cと1Dを直列接続した系統を並列接続してフルブリッジ構成したものである。図3に示す回路では、4つのスイッチング素子1A、1B、1C、1D(まとめてスイッチング素子1)には、ディスクリート型のMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を用いている。
As shown in FIG. 3B, the
具体的には、スイッチング素子1Aのソース端子1Asとスイッチング素子1Bのドレイン端子1Bdを接続する。同様に、スイッチング素子1Cのソース端子1Csとスイッチング素子1Dのドレイン端子1Ddを接続する。そして、電源の一方の端子にスイッチング素子1Aのドレイン端子1Adとスイッチング素子1Cのドレイン端子1Cdを、他方の端子にスイッチング素子1Bのソース端子1Bsとスイッチング素子1Dのソース端子1Dsを接続する。これにより、電源から供給された直流電力をスイッチングしてトランス21にパルス波の電力を供給するインバータ回路10が形成される。
Specifically, the source terminal 1As of the
つぎに、本実施の形態にかかる電源装置の特徴であるインバータ回路部分を構成する回路基板の構造について説明する。
図1に示すように、回路基板4の回路面4fには、樹脂部材3によって絶縁された4つの回路パターン2A、2B、2C、2D(まとめて回路パターン2)が露出している。回路パターン2Aは、スイッチング素子1Aとスイッチング素子1Cを設置するダイパッドとスイッチング素子1Aのドレイン端子1Adとスイッチング素子1Cのドレイン端子1Cdを電気接続する配線パターンの機能を有している。回路パターン2Bはスイッチング素子1Bを設置するダイパッドとスイッチング素子1Aのソース端子1Asとスイッチング素子1Bのドレイン端子1Bdを電気接続する配線パターンの機能を有している。回路パターン2Cはスイッチング素子1Dを設置するダイパッドとスイッチング素子1Cのソース端子1Csとスイッチング素子1Dのドレイン端子1Ddを電気接続する配線パターンの機能を有している。そして、回路パターン2Dはスイッチング素子1Bのソース端子1Bsとスイッチング素子1Dのソース端子1Dsを電気接続する配線パターンの機能を有している。
Next, the structure of the circuit board constituting the inverter circuit portion, which is a feature of the power supply device according to the present embodiment, will be described.
As shown in FIG. 1, four
つまり、各回路パターン2の符号は、図3(b)の回路図の符号に対応している。そして、回路パターン2のうち、あるスイッチング素子(例えばスイッチング素子1Xと称する)のドレイン端子(同様にドレイン端子1Xdと称する)に接続される回路パターン2には、そのスイッチング素子1Xを設置するためのダイパッドの機能を有するようにしている。
That is, the code of each
各回路パターン2の厚みは、後述するスイッチング素子1Xの伝熱板1hの厚みより厚く、回路基板4の厚みと同等で、図2に示すように、回路面4f側で露出する部分は、反対側の面でも露出している。このような構造の回路基板4は、各回路パターン2をインサート材として、樹脂部材3を構成する樹脂材によりインサート成型を行うことにより一体部材として形成される。このような回路基板4は、反対側の面まで導通しているので、金属製の筐体8に対しては、絶縁性の放熱シート(絶縁シート7)を介して設置される。なお、筐体8の回路基板4が設置される面の反対側の面には、筐体8に伝わった熱を放熱するための冷却水(冷媒)が流れている。
The thickness of each
各スイッチング素子1は、矩形板状をなすディスクリート型素子で、側部からゲート電極(1Ag〜1Dg:まとめて1g)、ドレイン電極(1Ad〜1Dd:まとめて1d)、ソース電極(1As〜1Ds:まとめて1s)からの3つの端子が突出している。主面のうち一方の面には、ドレイン電極1dと導通している内蔵ヒートスプレッダ1h(個別に示す場合は、内蔵ヒートスプレッダ1Ah〜1Dh)が露出し、他方の面は絶縁被覆されている。そして、各スイッチング素子1は、図1および図2に示すように、内蔵ヒートスプレッダ1hを回路面4fに対向させ、少なくとも各内蔵ヒートスプレッダ1hが対応するダイパッドに内包されるように回路面4f上に設置する。そして、ねじ6によって一端が筐体8の所定の位置に固定された押さえバネ5によって、内蔵ヒートスプレッダ1hの反対側の面が押さえつけられ、各スイッチング素子1は回路面4f上に固定される。
Each
そして、各素子の主電力用の電極(ソース電極1sとドレイン電極1d)からの端子をそれぞれ回路パターン2と電気接続することで、図3(b)に示すインバータ回路10が形成される。さらに、回路パターン2にダイパッドを設けたことで、各スイッチング素子1から筐体8(上述した冷却水)までの回路パターン2を介した伝熱経路が形成される。
Then, the terminals from the main power electrodes (source electrode 1s and drain electrode 1d) of each element are electrically connected to the
つぎに、動作について説明する。
電源装置100を動作させると、スイッチング素子1に電流が流れ、電圧ロスに応じた熱がスイッチング素子1内で発生する。スイッチング素子1で発生した熱は内蔵ヒートスプレッダ1hに直に接している回路パターン2に伝わる。回路パターン2に伝わった熱は、絶縁シート7を介して筐体8に伝わり、筐体8(の放熱面)に流れる冷却水に伝達される。
Next, the operation will be described.
When the
このとき、伝熱経路中の各部材の伝熱性能は、熱伝導率と伝熱面積に比例し、経路長に反比例する。また、伝熱の駆動力となる温度勾配は、その部材の熱伝導率に反比例し、同じ伝熱量を得るためには、熱伝導率が小さいほど温度勾配が大きくなる。ここで、内蔵ヒートスプレッダ1h、回路パターン2、筐体8等の金属部材の熱伝導率は、銅ならば398W/mK、アルミダイカスト用のADC12材ならば約92W/mKと100W/mK程度の値である。一方、絶縁シート7を構成する材料は、例えば、熱伝導性のフィラーを含有して熱伝導率を高めたものであっても、ADC12材の10分の1程度の10W/mKほどであるが、絶縁性を確保するため極端に薄くすることはできない。そのため、伝熱経路中では、絶縁シート7の伝熱性能が最も低くなり、絶縁シート7での伝熱性能を改善することが伝熱経路全体として伝熱性を改善することになる。
At this time, the heat transfer performance of each member in the heat transfer path is proportional to the thermal conductivity and the heat transfer area, and inversely proportional to the path length. In addition, the temperature gradient that becomes the driving force for heat transfer is inversely proportional to the thermal conductivity of the member, and in order to obtain the same amount of heat transfer, the smaller the thermal conductivity, the larger the temperature gradient. Here, the thermal conductivity of the metal members such as the built-in heat spreader 1h, the
ここで、従来のように、絶縁層を介してスイッチング素子を伝熱板に接続した場合、絶縁層における伝熱面積が、伝熱経路中最も面積の小さなスイッチング素子の面積に制約されることになる。そのため、熱伝達経路全体の伝熱性が低くなり、スイッチング素子で発生した熱を効率良く除去することができない。一方、本実施の形態1にかかる電源装置では、スイッチング素子1の実質的な伝熱面積を決める内蔵ヒートスプレッダ1hは、金属部材である回路パターン2に直接接続されている。そして、スイッチング素子1の絶縁性を保持するための絶縁シート7を、内蔵ヒートスプレッダ1hよりも面積が広く、厚みも厚い回路パターン2と筐体8との間に設置した。
Here, when the switching element is connected to the heat transfer plate through the insulating layer as in the conventional case, the heat transfer area in the insulating layer is limited to the area of the switching element having the smallest area in the heat transfer path. Become. Therefore, the heat transfer property of the entire heat transfer path is lowered, and the heat generated in the switching element cannot be removed efficiently. On the other hand, in the power supply device according to the first embodiment, the built-in heat spreader 1h that determines the substantial heat transfer area of the
そのため、各スイッチング素子1で発生した熱は、回路面4fの反対側の面においても、回路パターン2の露出面内にほぼ均等に伝わる。そのため、絶縁シート7の伝熱面積をスイッチング素子1の伝熱面積に制約されずに広げることができる。その結果、熱伝達経路全体の伝熱性が向上し、スイッチング素子1で発生した熱を効率良く冷却水に導いて除去(冷却)することができる。なお、スイッチング素子の両面に絶縁性被覆が施されている場合には、絶縁シート7自体が不要となるが、その場合は、スイッチング素子に施された絶縁性被覆自体が伝熱性能を低下させる要因となるため、十分な冷却を行うことができない。
Therefore, the heat generated in each switching
つまり、内蔵ヒートスプレッダ1hと接触するダイパッドと内蔵ヒートスプレッダ1hと導通する極に接続する配線パターンを兼用する回路パターン2をヒートスプレッダとして用いた。その結果、一方の面に内蔵ヒートスプレッダ1hが設置され、絶縁処理が必要なスイッチング素子1を用いても、絶縁性と放熱性を両立させ、信頼性が高く、高性能な電源装置100を得ることができた。
That is, the
また、ヒートスプレッダとして機能する回路パターン2を回路基板4と一体のインサート成形部品として構成することで、部品点数の削減が可能である。また、配線パターンとして機能する回路パターン2を回路基板4と一体のインサート成形部品として構成することで、部品点数の削減が可能である。さらに、配線パターンとダイパッドを兼用するヒートスプレッダを一体の導体(回路パターン2)とすることでより小型にできる。
In addition, by configuring the
なお、本実施の形態1ではスイッチング素子1と回路パターン2の間には何も介在させていないが、放熱用のグリスが塗布してあってもよい。また、スイッチング素子1を回路基板4に対して弾性部材である押さえバネ5で押さえつけた構造を示しているが、回路パターン2(ダイパッド部分)にねじ穴を切って、スイッチング素子1と回路パターン2をねじで固定してもよい。また、回路基板4を成型する際、インサートカラーなどを設けるようにし、筐体8に対してねじで固定するようにしてもよい。
In the first embodiment, nothing is interposed between the switching
なお、本実施の形態1では、フルブリッジの単層インバータを構成するように電気的配線を行ったがこの限りではない。たとえば、同期整流におけるMOSFETを本実施の形態1と同様の構造で実装してもよい。つまり、内蔵ヒートスプレッダを有する複数のパワー半導体素子を用いた回路に対し、内蔵ヒートスプレッダを内包するようにして接するダイパッドと内蔵ヒートスプレッダと導通する極に接続される配線パターンを一体の配線パターンで形成してヒートスプレッダとして用いるようにする。これにより、絶縁性と放熱性を両立させ、信頼性が高く、高性能な電源装置100を得ることができる。
In the first embodiment, electrical wiring is performed so as to constitute a full-bridge single-layer inverter, but this is not restrictive. For example, a MOSFET in synchronous rectification may be mounted with the same structure as in the first embodiment. In other words, for a circuit using a plurality of power semiconductor elements having a built-in heat spreader, a die pad that is in contact with the built-in heat spreader and a wiring pattern that is connected to the pole that is connected to the built-in heat spreader are formed as an integrated wiring pattern. Use as a heat spreader. As a result, it is possible to obtain a
なお、本実施の形態1では、スイッチング素子1に接続される配線パターンおよびダイパッドとして機能する回路パターン2を回路基板4にインサートする例を示したが、これに限ることはない。例えば、インバータ回路10の後段に接続されるコイル(チョークコイル23)の巻線またはトランス21の一次巻線を一体としてインサートしてもよい。このように構成することで、スイッチング素子1とチョークコイル23の巻線またはトランス21の一次巻線とを接続する部品が削減でき、また組立性も向上する。
In the first embodiment, the wiring pattern connected to the
以上のように、本発明の実施の形態1にかかる電源装置100によれば、交流電力を直流電力に、または直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して出力する電源装置100であって、主電流を流すための複数の端子(1d、1s)が側部から突出し、一面から伝熱板(内蔵ヒートスプレッダ1h)が露出する複数のパワー半導体素子(スイッチング素子1)と、複数のパワー半導体素子(スイッチング素子1)のそれぞれを、伝熱板(内蔵ヒートスプレッダ1h)を内包するように伝熱載置するダイパッドが、当該ダイパッドに伝熱載置されるパワー半導体素子と他のパワー半導体素子間を電気接続する配線パターンと一体に金属板(回路パターン2)で形成された回路基板4と、回路基板4を収容する筐体8と、を備え、ダイパッドを形成する金属板(回路パターン2)は、それぞれ伝熱板(内蔵ヒートスプレッダ1h)よりも厚く、かつパワー半導体素子(スイッチング素子1)が伝熱載置される面(回路面4f)の反対側の面で、絶縁シート7を介して筐体8に接合されているように構成したので、ダイパッド部分だけではなく、配線パターン部分もひとつのヒートスプレッダとして機能する。そのため、絶縁シート7の伝熱面積が基板や素子の面積の制約の中で最大限に広がり、絶縁性を阻害することなく伝熱性能が向上する。その結果、一方の面に内蔵ヒートスプレッダ1hが設置され、絶縁処理が必要なパワー半導体素子(スイッチング素子1)を用いても、絶縁性と放熱性を両立させ、信頼性が高く、高性能な電源装置100を得ることができる。
As described above, according to the
また、回路基板4は、ダイパッドを形成する金属板(回路パターン2)をインサート材として、樹脂材料(樹脂部材3)で一体成型されたものであるので、部品が削減でき、また組立性も向上する。
Further, since the
また、複数のパワー半導体素子は、4つのスイッチング素子1であり、回路基板4には、4つのスイッチング素子1をフルブリッジ構成したインバータ回路10が形成されているので、高性能で小型化が期待でき、より、絶縁性と放熱性を両立させた効果が顕著になる。
Further, the plurality of power semiconductor elements are four switching
さらに、上述したインバータ回路を構成する4つのスイッチング素子1は、それぞれドレイン端子1dが伝熱板(内蔵ヒートスプレッダ1h)に導通するMOSFETであり、複数のダイパッドのうち、第一MOSFET(スイッチング素子1A)を伝熱載置するダイパッドと第二MOSFET(スイッチング素子1C)を電熱載置するダイパッドが、第一MOSFET(スイッチング素子1A)のドレイン端子1Adと第二MOSFET(スイッチング素子1C)のドレイン端子1Cdを電気接続する配線パターンと一体(回路パターン2A)に、第三MOSFET(スイッチング素子1B)伝熱載置するダイパッドが、第三MOSFET(スイッチング素子1B)のドレイン端子1Bdと第一MOSFET(スイッチング素子1A)のソース端子1Asを電気接続する配線パターンと一体(回路パターン2B)に、第四MOSFET(スイッチング素子1D)を伝熱載置するダイパッドが、第四MOSFET(スイッチング素子1D)のドレイン端子1Ddと第二MOSFET(スイッチング素子1C)のソース端子1Csを電気接続する配線パターンと一体(回路パターン2C)に、それぞれ金属板(回路パターン2)で形成されているので、一方の面に主電力用の端子(ドレイン端子1d)と導通する内蔵ヒートスプレッダ1hが設置され、絶縁処理が必要なMOSFETのようなパワー半導体素子(スイッチング素子1)を用いても、絶縁性と放熱性を両立させ、信頼性が高く、高性能な電源装置100を得ることができる。
Further, the four
また、回路基板4と電気接続されるトランス21あるいはチョークコイル23を備え、トランス21の巻線あるいはチョークコイル23の巻線が、回路基板4と一体成型されているように構成すれば、パワー半導体素子(スイッチング素子1)とチョークコイル23の巻線またはトランス21の一次巻線とを接続する部品が削減でき、また組立性も向上する。
Further, if the
1:スイッチング素子(パワー半導体素子)、 1d:ドレイン端子(主電力用の端子)、 1h:内蔵ヒートスプレッダ、 1s:ソース端子(主電力用の端子)、 2:回路パターン、 3:樹脂部材、 4:回路基板、 4f:回路面、 5:押さえバネ、 7:絶縁シート、 8:筐体、 10:インバータ回路、 100:電源装置。 1: switching element (power semiconductor element), 1d: drain terminal (terminal for main power), 1h: built-in heat spreader, 1s: source terminal (terminal for main power), 2: circuit pattern, 3: resin member, 4 : Circuit board, 4f: circuit surface, 5: holding spring, 7: insulating sheet, 8: housing, 10: inverter circuit, 100: power supply device.
Claims (5)
主電流を流すための複数の端子が側部から突出し、一面から伝熱板が露出する複数のパワー半導体素子と、
前記複数のパワー半導体素子のそれぞれを、前記伝熱板を内包するように伝熱載置するダイパッドが、当該ダイパッドに伝熱載置されるパワー半導体素子と他のパワー半導体素子間を電気接続する配線パターンと一体に金属板で形成された回路基板と、
前記回路基板を収容する筐体と、を備え、
前記ダイパッドを形成する金属板は、それぞれ前記伝熱板よりも厚く、かつ前記パワー半導体素子が伝熱載置される面の反対側の面で、絶縁シートを介して前記筐体に接合されていることを特徴とする電源装置。 A power supply device that converts AC power into DC power, or converts DC power into DC power of a different voltage and outputs the power,
A plurality of power semiconductor elements in which a plurality of terminals for flowing a main current protrude from the side and a heat transfer plate is exposed from one surface,
A die pad that heat-places each of the plurality of power semiconductor elements so as to enclose the heat transfer plate electrically connects the power semiconductor element that is heat-transferred to the die pad and another power semiconductor element. A circuit board formed of a metal plate integrally with the wiring pattern;
A housing for housing the circuit board,
The metal plates forming the die pad are each thicker than the heat transfer plate, and are joined to the housing via an insulating sheet on the surface opposite to the surface on which the power semiconductor element is mounted for heat transfer. A power supply device characterized by that.
前記回路基板には、前記4つのスイッチング素子をフルブリッジ構成したインバータ回路が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電源装置。 The plurality of power semiconductor elements are four switching elements,
The power supply device according to claim 1, wherein an inverter circuit in which the four switching elements are configured as a full bridge is formed on the circuit board.
前記複数のダイパッドのうち、
第一MOSFETを伝熱載置するダイパッドと、第二MOSFETを伝熱載置するダイパッドが、前記第一MOSFETのドレイン端子と前記第二MOSFETのドレイン端子間を電気接続する配線パターンと一体に、
第三MOSFETを伝熱載置するダイパッドが、前記第三MOSFETのドレイン端子と前記第一MOSFETのソース端子間を電気接続する配線パターンと一体に、
第四MOSFETを伝熱載置するダイパッドが、前記第四MOSFETのドレイン端子と前記第二MOSFETのソース端子間を電気接続する配線パターンと一体に、
それぞれ前記金属板で形成されていることを特徴とする請求項3に記載の電源装置。 Each of the four switching elements is a MOSFET whose drain terminal is electrically connected to the heat transfer plate,
Among the plurality of die pads,
A die pad for heat transfer mounting the first MOSFET and a die pad for heat transfer mounting the second MOSFET are integrated with a wiring pattern for electrically connecting the drain terminal of the first MOSFET and the drain terminal of the second MOSFET,
A die pad for heat transfer mounting the third MOSFET is integrated with a wiring pattern for electrically connecting the drain terminal of the third MOSFET and the source terminal of the first MOSFET,
The die pad for heat transfer mounting the fourth MOSFET is integrated with the wiring pattern for electrically connecting the drain terminal of the fourth MOSFET and the source terminal of the second MOSFET,
The power supply device according to claim 3, wherein each of the power supply devices is formed of the metal plate.
前記トランスの巻線あるいは前記チョークコイルの巻線が、前記回路基板と一体成型されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電源装置。 A transformer or a choke coil electrically connected to the circuit board;
5. The power supply device according to claim 1, wherein a winding of the transformer or a winding of the choke coil is integrally formed with the circuit board.
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