JP7072698B1 - 降圧コンバータ - Google Patents
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Abstract
【課題】部品点数を削減できる降圧コンバータを提供する。【解決手段】降圧コンバータは、１次側コイル２１と２次側コイル２２とを有する降圧トランス２０と、非導電性樹脂を用いて１次側コイル２１及び２次側コイル２２と共に一体成形された樹脂成形体４０と、整流素子３０ａ１と、を備え、整流素子３０ａ１は、表面実装タイプであり、樹脂成形体４０は、整流素子３０ａ１が実装される実装面４１ａを有しており、２次側コイル２２は、第１板状端子２３ａを有しており、第１板状端子２３ａは、実装面４１ａにおいて樹脂成形体４０から露出しており、実装面４１ａには、隙間４３ａを挟んで第１板状端子２３ａと並列した第２板状端子４２ａが設けられており、整流素子３０ａ１は、第１板状端子２３ａ及び第２板状端子４２ａの双方に、はんだ付けにより接合されており、非導電性樹脂は、はんだの融点よりも高い融点を有している。【選択図】図４
Description
本開示は、降圧トランスと、降圧トランスと共に一体成形された樹脂成形体と、を備えた降圧コンバータに関するものである。
プラグインハイブリッド車、電気自動車などの電動化車両には、高電圧バッテリーの電圧を１２Ｖ系の低電圧まで降圧する降圧コンバータが用いられている。特許文献１には、ＡＣ／ＤＣ変換モジュール基板を備えた車載用ＤＣ／ＤＣコンバータが記載されている。ＡＣ／ＤＣ変換モジュール基板は、１次側コイルと２次側コイルとを有するトランスと、表面実装タイプの整流素子と、トランス及び整流素子を搭載する金属基板と、を有している。金属基板上には、絶縁層を介して金属基板から絶縁された複数の導体パターンが形成されている。２次側コイルの端部及び整流素子のそれぞれは、複数の導体パターンのいずれかにはんだ付けされている。金属基板は、放熱用のベースプレート上にネジ止めされている。
上記のような車載用ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、非導電性樹脂を用いて成形される樹脂成形体により１次側コイル及び２次側コイルを一体化し、組立工数を削減することも考えられる。しかしながら、一般に、非導電性樹脂の融点は、はんだの融点よりも低い。このため、表面実装タイプの整流素子を実装する工程において、樹脂成形体によって一体化された１次側コイル及び２次側コイルを炉に入れることは通常はできない。したがって、特許文献１の車載用ＤＣ／ＤＣコンバータでは、１次側コイル及び２次側コイルが樹脂成形体により一体化されたとしても、リフロー方式のはんだ付けにより整流素子を実装するための金属基板が必要になる。よって、特許文献１の車載用ＤＣ／ＤＣコンバータには、部品点数を削減するのが困難であるという課題があった。
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、部品点数を削減できる降圧コンバータを提供することを目的とする。
本開示に係る降圧コンバータは、１次側コイルと２次側コイルとを有する降圧トランスと、非導電性樹脂を用いて前記１次側コイル及び前記２次側コイルと共に一体成形された樹脂成形体と、前記２次側コイルの誘起電圧を整流する整流素子と、を備え、前記整流素子は、表面実装タイプであり、前記樹脂成形体は、前記整流素子が実装される実装面を有しており、前記２次側コイルは、第１板状端子を有しており、前記第１板状端子は、前記実装面において前記樹脂成形体から露出しており、前記実装面には、隙間を挟んで前記第１板状端子と並列した第２板状端子が設けられており、前記整流素子は、前記第１板状端子及び前記第２板状端子の双方に、はんだを用いたはんだ付けにより接合されており、前記非導電性樹脂は、前記はんだの融点よりも高い融点を有している。
本開示によれば、降圧コンバータの部品点数を削減することができる。
実施の形態１．
実施の形態１に係る降圧コンバータについて説明する。図１は、本実施の形態に係る降圧コンバータの回路構成を示す回路図である。図１に示すように、降圧コンバータは、スイッチング回路部１０と、降圧トランス２０と、複数の整流素子３０ａ、３０ｂと、を有している。
実施の形態１に係る降圧コンバータについて説明する。図１は、本実施の形態に係る降圧コンバータの回路構成を示す回路図である。図１に示すように、降圧コンバータは、スイッチング回路部１０と、降圧トランス２０と、複数の整流素子３０ａ、３０ｂと、を有している。
スイッチング回路部１０は、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとに接続されている。正極端子１１ａは、高電圧バッテリーの正極に接続される。負極端子１１ｂは、高電圧バッテリーの負極に接続される。スイッチング回路部１０は、４つのスイッチング素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを有している。スイッチング素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄのそれぞれは、不図示の制御回路により制御される。
スイッチング素子１２ａ及びスイッチング素子１２ｂは、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとの間において互いに直列に接続されている。スイッチング素子１２ｃ及びスイッチング素子１２ｄは、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとの間において互いに直列に接続されている。スイッチング素子１２ａ及びスイッチング素子１２ｂと、スイッチング素子１２ｃ及びスイッチング素子１２ｄとは、互いに並列に接続されている。
降圧トランス２０は、１次側コイル２１と、２次側コイル２２と、を有している。１次側コイル２１の一端は、スイッチング素子１２ａとスイッチング素子１２ｂとの間の接続点１３ａに接続されている。１次側コイル２１の他端は、スイッチング素子１２ｃとスイッチング素子１２ｄとの間の接続点１３ｂに接続されている。
２次側コイル２２は、第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂを有している。第１コイル２２ａの一端は、整流素子３０ａのアノードに接続されている。第２コイル２２ｂの一端は、整流素子３０ｂのアノードに接続されている。第１コイル２２ａ及び第２コイル２２ｂの双方の他端は、基準電位に維持されている。
整流素子３０ａ及び整流素子３０ｂのそれぞれは、２次側コイル２２の誘起電圧を整流する素子である。整流素子３０ａは、後述するように、互いに並列に接続された２つの整流素子３０ａ１、３０ａ２（図１では図示せず）を有している。同様に、整流素子３０ｂは、後述するように、互いに並列に接続された２つの整流素子３０ｂ１、３０ｂ２（図１では図示せず）を有している。
整流素子３０ａのカソード及び整流素子３０ｂのカソードは、平滑リアクトル３１の一端に接続されている。平滑リアクトル３１の他端は、出力端子３３に接続されるとともに、平滑コンデンサ３２の一方の電極に接続されている。平滑コンデンサ３２の他方の電極は、基準電位に維持されている。
次に、本実施の形態に係る降圧コンバータの物理的な構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る降圧コンバータの要部構成を示す斜視図である。図３は、本実施の形態に係る降圧コンバータの要部構成を示す分解斜視図である。図４は、本実施の形態に係る降圧コンバータの要部構成を示す上面図である。図２～図４には、図１に示した降圧コンバータの回路構成のうち、主に、降圧トランス２０の１次側コイル２１及び２次側コイル２２と、整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２と、が示されている。図５は、本実施の形態に係る降圧コンバータにおける樹脂成形体の実装面の構成を示す断面図である。図５では、固化したはんだ層の図示を省略している。
図２～図５に示すように、降圧コンバータは、降圧トランス２０の１次側コイル２１及び２次側コイル２２を覆って形成された樹脂成形体４０と、整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２と、を有している。降圧トランス２０の１次側コイル２１及び２次側コイル２２は、整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２が搭載される部分を除き、樹脂成形体４０によって覆われている。降圧コンバータの変換効率を高めるため、１次側コイル２１の材質及び２次側コイル２２の材質は、いずれも銅であることが好ましい。
樹脂成形体４０は、非導電性樹脂を用いて、降圧トランス２０の１次側コイル２１及び２次側コイル２２と共に一体成形されている。また、樹脂成形体４０は、後述する第２板状端子４２ａ、第２板状端子４２ｂ及び複数のカラー部４６とも一体成形されている。すなわち、１次側コイル２１、２次側コイル２２、第２板状端子４２ａ、第２板状端子４２ｂ及び複数のカラー部４６は、樹脂成形体４０を成形する際に金型内に挿入されるインサート部品である。
樹脂成形体４０の一部からは、１次側コイル２１の一端側の端子２４ａが突出している。樹脂成形体４０の他の一部からは、１次側コイル２１の他端側の端子２４ｂが突出している。端子２４ａ及び端子２４ｂはいずれも、図１に示したスイッチング回路部１０に接続される。
樹脂成形体４０は、整流素子３０ａ１及び整流素子３０ａ２が実装される実装面４１ａと、整流素子３０ｂ１及び整流素子３０ｂ２が実装される実装面４１ｂと、を有している。整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２のそれぞれは、表面実装タイプである。
２次側コイル２２は、第１コイル２２ａの一端側の端子となる第１板状端子２３ａと、第２コイル２２ｂの一端側の端子となる第１板状端子２３ｂと、を有している。第１板状端子２３ａは、樹脂成形体４０の実装面４１ａにおいて樹脂成形体４０から露出している。第１板状端子２３ａは、実装面４１ａに沿った平板状に形成されている。第１板状端子２３ｂは、樹脂成形体４０の実装面４１ｂにおいて樹脂成形体４０から露出している。第１板状端子２３ｂは、実装面４１ｂに沿った平板状に形成されている。
実装面４１ａには、第２板状端子４２ａが設けられている。第２板状端子４２ａは、実装面４１ａに沿った平板状に形成されている。第２板状端子４２ａは、隙間４３ａを挟んで第１板状端子２３ａと並列している。実装面４１ｂには、第２板状端子４２ｂが形成されている。第２板状端子４２ｂは、実装面４１ｂに沿った平板状に形成されている。第２板状端子４２ｂは、隙間４３ｂを挟んで第１板状端子２３ｂと並列している。第２板状端子４２ａ及び第２板状端子４２ｂはいずれも、図１に示した平滑リアクトル３１の一端に電気的に接続される。
第２板状端子４２ａは、複数の凸部４４を有している。本実施の形態では、第２板状端子４２ａにおいて、整流素子３０ａ１との接合面には３つの凸部４４が形成されており、整流素子３０ａ２との接合面にも３つの凸部４４が形成されている。凸部４４のそれぞれは、第２板状端子４２ａの表面から当該表面の法線方向に沿って突出している。凸部４４のそれぞれは、導電性を有している。第２板状端子４２ａは、少なくとも凸部４４において、整流素子３０ａ１及び整流素子３０ａ２に接合される。
同様に、第２板状端子４２ｂは、複数の凸部４４を有している。本実施の形態では、第２板状端子４２ｂにおいて、整流素子３０ｂ１との接合面に３つの凸部４４が形成されており、整流素子３０ｂ２との接合面にも３つの凸部４４が形成されている。第２板状端子４２ｂは、少なくとも凸部４４において、整流素子３０ｂ１及び整流素子３０ｂ２に接合される。
第２板状端子４２ａ及び第２板状端子４２ｂのそれぞれに凸部４４が形成されていることにより、リフロー工程ではんだが溶融したとき、余剰のはんだは、第２板状端子４２ａ及び第２板状端子４２ｂのそれぞれにおける凸部４４以外の平坦面上に溜められる。このため、固化したはんだ層の厚みが厚くなるのを抑えることができる。
本実施の形態では、第２板状端子４２ａ及び第２板状端子４２ｂのそれぞれに凸部４４が形成されているが、第１板状端子２３ａ及び第１板状端子２３ｂのそれぞれに凸部が形成されていてもよい。
実装面４１ａには、整流素子３０ａ１及び整流素子３０ａ２が実装されている。整流素子３０ａ１は、隙間４３ａを跨いで、第１板状端子２３ａ及び第２板状端子４２ａの双方に、はんだを用いたはんだ付けにより接合されている。整流素子３０ａ１のアノード端子３４は、はんだ付けにより第１板状端子２３ａに接合されている。整流素子３０ａ１のカソード端子３５は、はんだ付けにより第２板状端子４２ａに接合されている。同様に、整流素子３０ａ２は、隙間４３ａを跨いで、第１板状端子２３ａ及び第２板状端子４２ａの双方に、はんだを用いたはんだ付けにより接合されている。
実装面４１ｂには、整流素子３０ｂ１及び整流素子３０ｂ２が実装されている。整流素子３０ａ１及び整流素子３０ａ２と同様に、整流素子３０ｂ１及び整流素子３０ｂ２のそれぞれは、隙間４３ｂを跨いで、第１板状端子２３ｂ及び第２板状端子４２ｂの双方に、はんだを用いたはんだ付けにより接合されている。
樹脂成形体４０の形成材料である非導電性樹脂としては、はんだの融点よりも高い融点を有する樹脂が用いられる。はんだの融点よりも高い融点を有する樹脂には、ＰＰＳ（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ）、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）等がある。例えば、鉛フリーはんだの融点が２２０℃程度であるのに対して、ＰＰＳの融点は２８０℃程度であり、ＬＣＰの融点は２８０～３７０℃程度である。
これにより、整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２を実装する工程では、樹脂成形体４０を整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２と共に炉に入れることができる。したがって、整流素子を実装するための金属基板などを別途用いることなく、リフロー方式のはんだ付けを行うことができる。
第１板状端子２３ａ及び第２板状端子４２ａには、あらかじめＮｉ、Ａｕ、Ｔｉなどのメッキ処理が施されていてもよい。これにより、はんだ付けによる接合強度を高めることができる。第１板状端子２３ａ及び第２板状端子４２ａが先メッキ材により形成されている場合には、樹脂成形体４０の成形温度に耐えられるメッキを選定することが望ましい。
１次側コイル２１及び２次側コイル２２の形成材料の熱膨張係数と、非導電性樹脂の熱膨張係数とは、同等であることが望ましい。これらの熱膨張係数が同等である場合、１次側コイル２１及び２次側コイル２２の温度が上昇しても、樹脂成形体４０に剥がれ又はクラックが生じるのを防ぐことができる。
図６は、本実施の形態に係る降圧コンバータの構成を示す上面図である。図６では、図４に示した構成に加えて、降圧コンバータが備える筐体５０が示されている。樹脂成形体４０には、複数の固定部４５が形成されている。複数の固定部４５は、樹脂成形体４０を収容する筐体５０に、樹脂成形体４０を固定するために設けられている。固定部４５のそれぞれには、金属製の筒状のカラー部４６が形成されている。カラー部４６は、樹脂成形体４０と一体に形成されている。
樹脂成形体４０は、カラー部４６のそれぞれに挿入されたネジ５１により筐体５０に固定されている。これにより、降圧コンバータの耐振性を向上させることができるため、降圧コンバータが自動車に搭載される場合であっても、降圧コンバータが自動車の振動に耐えることが可能となる。
筐体５０は、降圧コンバータの外部に熱を放出する放熱部材としても機能する。樹脂成形体４０が筐体５０に固定された状態では、樹脂成形体４０の底部は、筐体５０と対面している。樹脂成形体４０の底部と筐体５０との間には、不図示の伝熱部材が設けられている。これにより、樹脂成形体４０と筐体５０とは、伝熱部材を介して熱的に接続される。１次側コイル２１及び２次側コイル２２に生じた熱は、樹脂成形体４０及び伝熱部材を介して筐体５０に伝達し、筐体５０から降圧コンバータの外部に効率的に放熱される。
本実施の形態では、発熱量の大きい整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２は、２次側コイル２２の第１板状端子２３ａ又は第１板状端子２３ｂに直接接合されている。このため、整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２に生じた熱は、２次側コイル２２、樹脂成形体４０及び伝熱部材を介して筐体５０に伝達し、筐体５０から降圧コンバータの外部に放出される。このように、整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２の放熱経路は、２次側コイル２２の放熱経路と共通化されている。
筐体５０の放熱面には、冷却フィンなどが設けられていてもよい。筐体５０の放熱面に冷却フィンが設けられている場合、筐体５０から外部への放熱効率が向上する。筐体５０の冷却法は、水冷に限らず空冷であってもよい。
以上説明したように、本実施の形態に係る降圧コンバータは、降圧トランス２０と、樹脂成形体４０と、整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２と、を備える。降圧トランス２０は、１次側コイル２１と２次側コイル２２とを有する。樹脂成形体４０は、非導電性樹脂を用いて１次側コイル２１及び２次側コイル２２と共に一体成形されている。整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２のそれぞれは、２次側コイル２２の誘起電圧を整流するように構成されている。整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２のそれぞれは、表面実装タイプである。樹脂成形体４０は、整流素子３０ａ１、３０ａ２が実装される実装面４１ａと、整流素子３０ｂ１、３０ｂ２が実装される実装面４１ｂと、を有している。２次側コイル２２は、第１板状端子２３ａ、２３ｂを有している。第１板状端子２３ａは、実装面４１ａにおいて樹脂成形体４０から露出している。第１板状端子２３ｂは、実装面４１ｂにおいて樹脂成形体４０から露出している。実装面４１ａには、隙間４３ａを挟んで第１板状端子２３ａと並列した第２板状端子４２ａが設けられている。実装面４１ｂには、隙間４３ｂを挟んで第１板状端子２３ｂと並列した第２板状端子４２ｂが設けられている。整流素子３０ａ１、３０ａ２のそれぞれは、第１板状端子２３ａ及び第２板状端子４２ａの双方に、はんだを用いたはんだ付けにより接合されている。整流素子３０ｂ１、３０ｂ２のそれぞれは、第１板状端子２３ｂ及び第２板状端子４２ｂの双方に、はんだを用いたはんだ付けにより接合されている。上記非導電性樹脂は、はんだの融点よりも高い融点を有している。
この構成によれば、整流素子３０ａ１、３０ａ２を樹脂成形体４０の実装面４１ａに実装することができ、整流素子３０ｂ１、３０ｂ２を樹脂成形体４０の実装面４１ｂに実装することができる。また、整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２を実装する工程において、樹脂成形体４０を整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２と共に炉に入れることができる。これにより、整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２を実装するための金属基板が用いられていなくても、リフロー方式のはんだ付けにより整流素子３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２を実装することができる。したがって、特許文献１に記載されているような金属基板を省略できるため、降圧コンバータの部品点数を削減することができる。
本実施の形態に係る降圧コンバータにおいて、第２板状端子４２ａ、４２ｂのそれぞれは、整流素子に接合された凸部４４を有している。この構成によれば、第２板状端子４２ａ、４２ｂのそれぞれにおいて、余剰のはんだを凸部４４以外の部分に溜めることができる。したがって、固化したはんだ層の厚みが厚くなるのを抑えることができる。第１板状端子２３ａ、２３ｂのそれぞれが凸部４４を有していてもよい。
本実施の形態に係る降圧コンバータは、樹脂成形体４０を収容する筐体５０をさらに備える。樹脂成形体４０には、金属製の筒状のカラー部４６が形成されている。樹脂成形体４０は、カラー部４６に挿入されたネジ５１により筐体５０に固定されている。この構成によれば、降圧コンバータの耐振性を向上させることができる。
本実施の形態に係る降圧コンバータにおいて、樹脂成形体４０と筐体５０との間には、伝熱部材が設けられている。この構成によれば、１次側コイル２１及び２次側コイル２２に生じた熱を、樹脂成形体４０、伝熱部材及び筐体５０を介して外部に効率良く放出することができる。
実施の形態２．
実施の形態２に係る降圧コンバータについて説明する。図７は、本実施の形態に係る降圧コンバータにおける樹脂成形体の実装面の構成を示す断面図である。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態２に係る降圧コンバータについて説明する。図７は、本実施の形態に係る降圧コンバータにおける樹脂成形体の実装面の構成を示す断面図である。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
予想できない大電流が発生し、万が一、整流素子が破損して短絡状態になった場合、整流素子の外装材が燃焼するおそれがある。この場合、電流は継続して流れているため、整流素子及び樹脂成形体の双方の可燃成分が消失するまで燃焼が継続するおそれがある。樹脂成形体は、難燃性材料を用いて形成されているものの必ずしも不燃物ではない。このため、第１板状端子と第２板状端子との間において樹脂成形体が燃焼して炭化すると、炭化した樹脂成形体を介して第１板状端子と第２板状端子とが導通してしまう可能性がある。
図７に示すように、本実施の形態の樹脂成形体４０では、第１板状端子２３ａと第２板状端子４２ａとの間に位置する実装面４１ａに空洞部４７が形成されている。空洞部４７は、樹脂成形体４０を樹脂成形体４０の厚み方向に貫通している。空洞部４７は、実装面４１ａの平面視において、第１板状端子２３ａと第２板状端子４２ａとに挟まれた部分の全体に形成されているのが望ましい。図示を省略しているが、第１板状端子２３ｂと第２板状端子４２ｂとの間に位置する実装面４１ｂにも、同様に空洞部４７が形成されている。空洞部４７が形成されていることによって樹脂成形体４０の強度が不足する場合には、樹脂成形体４０の形成材料よりも難燃性の高い樹脂によって空洞部４７を埋めるようにしてもよい。
以上説明したように、本実施の形態に係る降圧コンバータにおいて、第１板状端子２３ａと第２板状端子４２ａとの間に位置する実装面４１ａには、空洞部４７が形成されている。同様に、第１板状端子２３ｂと第２板状端子４２ｂとの間に位置する実装面４１ｂには、空洞部４７が形成されている。
この構成によれば、万一、整流素子３０ａ１又は整流素子３０ａ２の外装材が燃焼したとしても、炭化した樹脂成形体４０による第１板状端子２３ａと第２板状端子４２ａとの導通を防ぐことができる。同様に、万一、整流素子３０ｂ１又は整流素子３０ｂ２の外装材が燃焼したとしても、炭化した樹脂成形体４０による第１板状端子２３ｂと第２板状端子４２ｂとの導通を防ぐことができる。
実施の形態３．
実施の形態３に係る降圧コンバータについて説明する。図８は、本実施の形態に係る降圧コンバータの要部構成を示す斜視図である。図９は、本実施の形態に係る降圧コンバータの要部構成を示す上面図である。なお、実施の形態１又は２と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態３に係る降圧コンバータについて説明する。図８は、本実施の形態に係る降圧コンバータの要部構成を示す斜視図である。図９は、本実施の形態に係る降圧コンバータの要部構成を示す上面図である。なお、実施の形態１又は２と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図８及び図９に示すように、第１板状端子２３ａは、凹部４８を有している。第１板状端子２３ａにおいて、整流素子３０ａ１との接合面及び整流素子３０ａ２との接合面には、凹部４８が１つずつ形成されている。第１板状端子２３ｂは、第１板状端子２３ａと同様に凹部４８を有している。
第２板状端子４２ａは、溝部４９を有している。第２板状端子４２ａにおいて、整流素子３０ａ１との接合面には、３つの凸部４４を囲む溝部４９が形成されている。整流素子３０ａ２との接合面にも、同様の溝部４９が形成されている。第２板状端子４２ｂは、第２板状端子４２ａと同様に、溝部４９を有している。
本実施の形態では、第１板状端子２３ａ、２３ｂのそれぞれに凹部４８が形成されているため、リフロー工程において溶融したはんだを凹部４８に溜めることができる。これにより、はんだの濡れ広がりを抑えることができる。したがって、隙間４３ａ、４３ｂのそれぞれへのはんだの加熱だれを抑制することができる。
また、本実施の形態では、第２板状端子４２ａ、４２ｂのそれぞれに溝部４９が形成されているため、リフロー工程において溶融したはんだを溝部４９内に流入させることができ、溝部４９を越えてはんだが広がるのを防ぐことができる。これにより、はんだの濡れ広がりを抑えることができるとともに、はんだの濡れ広がる範囲を管理することができる。したがって、隙間４３ａ、４３ｂのそれぞれへのはんだの加熱だれを抑制することができる。
本実施の形態では、第１板状端子２３ａ、２３ｂのそれぞれに凹部４８が形成されているが、第１板状端子２３ａ、２３ｂのそれぞれに溝部が形成されていてもよい。また、本実施の形態では、第２板状端子４２ａ、４２ｂのそれぞれに溝部４９が形成されているが、第２板状端子４２ａ、４２ｂのそれぞれに凹部が形成されていてもよい。
第１板状端子２３ａ、２３ｂ及び第２板状端子４２ａ、４２ｂのそれぞれの表面には、ソルダーレジストが施されていてもよい。ソルダーレジストが施されることによっても、はんだの濡れ広がりを抑えることができる。
以上説明したように、本実施の形態に係る降圧コンバータにおいて、第１板状端子２３ａ及び第２板状端子４２ａの少なくとも一方における整流素子３０ａ１、３０ａ２との接合面には、凹部４８又は溝部４９が形成されている。また、第１板状端子２３ｂ及び第２板状端子４２ｂの少なくとも一方における整流素子３０ｂ１、３０ｂ２との接合面には、凹部４８又は溝部４９が形成されている。この構成によれば、はんだの濡れ広がりを抑えることができるため、隙間４３ａ及び隙間４３ｂへのはんだの加熱だれを抑制することができる。
本願明細書には、例示的な実施の形態が記載されているが、各実施の形態に記載された様々な特徴、態様及び機能は、当該実施の形態に適用されるだけでなく、単独で、又は様々な組合せで別の実施の形態にも適用可能である。
１０ スイッチング回路部、１１ａ 正極端子、１１ｂ 負極端子、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ スイッチング素子、１３ａ、１３ｂ 接続点、２０ 降圧トランス、２１ １次側コイル、２２ ２次側コイル、２２ａ 第１コイル、２２ｂ 第２コイル、２３ａ、２３ｂ 第１板状端子、２４ａ、２４ｂ 端子、３０ａ、３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ、３０ｂ１、３０ｂ２ 整流素子、３１ 平滑リアクトル、３２ 平滑コンデンサ、３３ 出力端子、３４ アノード端子、３５ カソード端子、４０ 樹脂成形体、４１ａ、４１ｂ 実装面、４２ａ、４２ｂ 第２板状端子、４３ａ、４３ｂ 隙間、４４ 凸部、４５ 固定部、４６ カラー部、４７ 空洞部、４８ 凹部、４９ 溝部、５０ 筐体、５１ ネジ。
Claims (5)
- １次側コイルと２次側コイルとを有する降圧トランスと、
非導電性樹脂を用いて前記１次側コイル及び前記２次側コイルと共に一体成形された樹脂成形体と、
前記２次側コイルの誘起電圧を整流する整流素子と、
を備え、
前記整流素子は、表面実装タイプであり、
前記樹脂成形体は、前記整流素子が実装される実装面を有しており、
前記２次側コイルは、第１板状端子を有しており、
前記第１板状端子は、前記実装面において前記樹脂成形体から露出しており、
前記実装面には、隙間を挟んで前記第１板状端子と並列した第２板状端子が設けられており、
前記整流素子は、前記第１板状端子及び前記第２板状端子の双方に、はんだを用いたはんだ付けにより接合されており、
前記非導電性樹脂は、前記はんだの融点よりも高い融点を有しており、
前記第１板状端子と前記第２板状端子との間に位置する前記実装面には、空洞部が形成されている降圧コンバータ。 - 前記第１板状端子及び前記第２板状端子の少なくとも一方は、前記整流素子に接合された凸部を有している請求項１に記載の降圧コンバータ。
- 前記樹脂成形体を収容する筐体をさらに備え、
前記樹脂成形体には、金属製の筒状のカラー部が形成されており、
前記樹脂成形体は、前記カラー部に挿入されたネジにより前記筐体に固定されている請求項１又は請求項２に記載の降圧コンバータ。 - 前記樹脂成形体を収容する筐体をさらに備え、
前記樹脂成形体と前記筐体との間には、伝熱部材が設けられている請求項１又は請求項２に記載の降圧コンバータ。 - 前記第１板状端子及び前記第２板状端子の少なくとも一方における前記整流素子との接合面には、凹部又は溝部が形成されている請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の降圧コンバータ。
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| US6841854B2 (en) * | 2002-04-01 | 2005-01-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device |
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| JP6678816B2 (ja) * | 2017-04-06 | 2020-04-08 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| US20190369143A1 (en) * | 2018-06-05 | 2019-12-05 | Yazaki Corporation | Current sensor |
| JP7215265B2 (ja) * | 2019-03-19 | 2023-01-31 | 富士電機株式会社 | 半導体ユニット、半導体モジュール及び半導体装置 |
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