JPH02230670A

JPH02230670A - 電子装置

Info

Publication number: JPH02230670A
Application number: JP3294789A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Nomura; 野村　年弘; Takami Kagoya; 加護谷　隆己; Masaaki Fujii; 藤井　正昭
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1988-11-10
Filing date: 1989-02-13
Publication date: 1990-09-13
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JP2927812B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

この発明は、とくに長期間硬化しないグリース状の絶縁
性物譬を用いることにより絶縁距離が短くてすむように
して、小形化と分解．再組立とが可能な主として電力用
の電子装置、またはこの絶縁方法を適用した端子付回路
素子を具備する主として電力用の電子装置に関する。さらに別の発明は、熱伝導性が良く長期間硬化しないグ
リース状の絶縁性物質を塗布，充填させることにより加
圧接触によって導通させるべき各部品表面の接触箇所で
の熱的，電気的導通性を向上させるとともに、たとえグ
リース状絶縁性物質が誤って近傍にある別の電気的絶縁
箇所に侵入したとしてもその絶縁性を阻害することのな
い主として電力用の電子装置に関する。

【従来の技術】

従来から、電子装置における絶縁距離は各種規格によっ
て規定されている。例えばＪＥＭ１１０３でば、ごく一
般的な電力用電子装置において、定格電圧２５０■を超
え３８０■以下で、電流６３Ａを超えるものについては
、１０ｌｌｌ以上の沿面距離を確保する必要がある、と
示されている。ただし、電流１５Ａ未満の小形器具にお
いては、沿面距離はわずか１．５ｍでよいことになって
いる。従来例についてその側面図である第８図を参照しながら
説明する。この従来例は、内蔵する２個のトランジスタ
を交互にオン・オフさせて直流を高周波の交流に変換す
るインバータ・ユニットである。第８図において、４１
はコンデンサ・ユニット、４２は回路ユニット、４３．
４４は各々板状の導体で、基台としての導体４４に、コ
ンデンサ・ユニット４１と回路ユニット４２とが、押さ
え部材を兼ねた導体４３により固定される。この固定は
、バネ座金６，座金４７，絶縁枠４８を介して小ねじ５
により行なわれる。コンデンザ・ユニッ１・４１は、コ
ンデンザ４１ａ，導体４ｌｂ，導体４１ｃ，絶縁板４１
ｄからなり、回路ユニット４２は、トランジスタ４２ａ
，４２ｂと導体４２ｃとからなる。ところで、導体４４の一Ｆ面と導体４１ｃの下面、およ
び導体４１ｌ｝の上面と導体４３の左側下面は、それぞ
れ導通接触する。また、各導体４ｌｂ．４３の小ねじ５
用の穴は大きくして、小ねじ５の外周面との間にかなり
の絶縁距離をとっている。また、導体４ｌｂの右側端面
と、導体４１ｅの」二面との間も、絶縁板４１ｄの周縁
を突出させて必要な沿面距離をとるようにしてある。なお、前記は気中での絶縁距離であって、樹脂などの固
体絶縁のときには、その絶縁耐力が十分であるから、前
記の絶縁距離の値より相当小さくてよく、とくに規定は
してない。したがって、気中で組み立てられる電子装置
の場合でも、組立後に硬化性樹脂で特定部分を充填する
ようにすれば、前記の規格値より相当小さい絶縁距離で
装置を設計，製作でき、その装置の小形化が可能になる
。また、第９図は従来の別の電力用電子装置における主要
部品の側面図で、同図において、５０は冷却フィン、６
ｌは平形素子たとえばＭ　Ｏ　Ｓ　−　Ｆ　Ｅ　Ｔ、６
２は導体である。冷却フィン５０と導体６２とには加圧
力Ｆが作用して、冷却フィン５０の上面と平形素子６１
の下面との間の良好な熱的，電気的導通性を得ることが
できるような構成がとられている。

【発明が解決しようとする課Ｂ】

気中絶縁だけによる設計であれば、第８図の従来例に示
したように、絶縁距離を大きくとる必要があり、その結
果、ユニットないし装置が大形化する欠点がある。他方、絶縁距離を小さくし装置を小形化するために、組
立後に硬化性樹脂で特定部分を充填する方法をとると、
次のような問題がある。（１）保守または修理のために装置を分解するとき、充
填樹脂が破壊されその再利用ができない。（２）装置内の導体の通電接触部に充填樹脂が付着する
と、接触不良を生じやすい．（３）充填樹脂が硬化後に収縮などによって内部にひび
割れを生じると、固体絶縁としての能力が低下する．そのため、硬化樹脂充填の方法は、保守，修理による分
解，再組立のない、いわば使い捨ての装置か、または充
填箇所の近くに通電接触部のない電了装置かでないと適
用できない。しかも、一方では電力用電子装置は、その
小形化が以下の理由でとくに強く要請されている。とく
に高周波関連の装置では、各部寸法を大きくすると漏洩
リアクタンス等が増し、特性が悪化する傾向があるから
である。また、第９図で示したような従来の別の技術では、冷却
フィン５０の上面と平形素子６１の下面との間の良好な
熱的，電気的導通性を得るためには、加圧力Ｆとして数
１・ン程度、圧力としては５０ｋｇ／ｃｄ程度の非常に
大きい値で加圧される必要がある。小さい加圧力では、電気的導通性は良好であるが、熱的
導通性が悪いからである。この欠点を除くために、一方法として、熱伝導性が良好
で長期間硬化しないグリース状の導電性物質が接触面間
に塗布，充填される。しかし、この方法では導通を図る
べき接触箇所の近傍に別の電気的絶縁箇所があると、こ
の箇所に導電性物質が侵入し、絶縁性を阻害するおそれ
を生じる。そこで第９図において、導電性物質の代わりに、ここで
は図示してないが、熱伝導性が良好で長期間硬化しない
グリース状の絶縁性物質が塗布されることがある。この
方法では、近傍にある別の電気的絶縁箇所の絶縁性を阻
害するおそれは解消されるが、本来の導電性が阻害され
る。すなわち、接触面間に塗布，充填されるグリース状
絶縁性物質の膜を破断して冷却フィン５０，平形素子６
１間の電気的導通を得るには、詳しく後述するように、
非常に大きい加圧力が必要になるから、使用上不便であ
るだけでな《、冷却フィン５０，平形素子６１の破壊な
いし機能喪失を招きかねない問題がある。第１０図は加圧接触に関する一般的説明図である。同図において、７１．７２はそれぞれ剛体で良好な平面
度をもち、その対向面間にグリース状絶縁性物質９が塗
布．充填される。いま、剛体７１が幅Ｗ，長さＬ　（Ｗ
＜Ｌ）の方形で、これより剛体７２が大きいものとする
。絶縁性物質９がはみ出ずのに十分な加圧力をＦ、その
ときの絶縁性物質９の厚さをｔとしたとき、Ｆ＝ＫＷ”　Ｌ／ｔ　　（単位：Ｎ）　　・・・（１）
ここで、Ｗ，Ｌ，ｔの各単位はｍで、Ｋはグリース状絶
縁性物質９の柔らかさを示す、つまり変形に要する力で
表される定数で、単位はＮ／％である。なお、絶縁性物
質９のはみ出す主方向は幅Ｗの方向である。長さしの方
向にもはみ出すわけであるが、ＬがＷに比べて十分大き
いと仮定すると、長さＬの方向にはみ出す量は幅Ｗの方
向のそれに比べて非常に少ないと考えられるので、上式
はこれを無視して近似的に求めたものである。なお、グリース状絶縁性物質９の性質について補足する
と、既に述べた良好な熱伝導性（放熱性）の外に、揺変
性（チキソトロピー）と呼ばれる、グリースなど高分子
の物質によく見られ、静かに放置している状態では時間
経過に関係なく流れ出さず、揺すったり外力を加えたり
すると流動的に塑性変形する性質をもつ．この揺変性の
数値表現は、まだ一般的ではないが、変形する寸前の分
子間の応力（単位８　Ｎ／％）で表すのがよいと考えら
れる。先程の定数Ｋがこれである。さて実測では、Ｋ＝　３００Ｎ／ｒｉｆであるから、Ｗ
一５ｃｍ、Ｌ＝１５ｃｍ，ｔ．＝１０μｍとすると、Ｆ
　＝１１２５０（Ｎ　）したがって、電気的導通性を得るには非常に大きい加圧
力が必要となる、言いかえれば、通常の加圧力では電気
的導通を得ることは事実上できないことになる。この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、小形化と分解，再組立とが町能な絶縁方法を用い
た電子装置、またはこの絶縁方法を適用した端子付回路
素子を具備する電子装置を提供することにある。別の発明の課題は、従来の別の技術がもつ以上の問題点
を解消し、加圧接触によって導通させるべき各部品表面
の接触箇所での熱的，電気的導通性を向上させるととも
に、その近傍にある別の電気的絶縁箇所の絶縁性を阻害
することのない電子装置を捉供することにある。

【課題を解決するための手段】

この課題を解決するために、第１の発明に係る電子装置
では、絶縁すべき所定の各導体表面間に、長期間硬化しないグ
リース状の絶縁性物質が充填される。第２の発明に係る電子装置は、一方の箇所で回路素子が挿入接続され他方の箇所で絶縁
板を介して重ね接合される第１，第２の各板状端子金具
・を備え、前記他方の箇所において前記１１端子金具には取付ねじ
用穴があけられ、前記第２端子金具には前記取付ねじ用
穴と同軸にこの穴より所定寸法だけ大きく、かつ取付時
に貫通される前記取付ねじの外周面との間に、長期間硬
化しないグリース状の絶縁性物質が充填される別の穴が
あけられる端子付回路素子を具備する。第３の発明に係る電子装置では、加圧接触によって導通させるべき二つの各部品表面の少
なくともいずれかに細かい凹凸が設けられる、たとえば
１０〜１００μ鴫程度の表面粗さになされたり、細かい
溝加工がなされたり、表面粗さと溝加工とが組み合わさ
れたりするとともに、前記各部品表面間に熱伝導性が良
く長期間硬化しないグリース状の絶縁性物質が塗布，充
填される。

【作　用】

第１の発明装置では、絶縁すべき所定の各導体表面間に
、長期間硬化しないグリース状の絶縁性物質が充填され
るから、絶縁距離が短くてすみ、かつ各導体は分解，再
組立が可能である。第２の発明装置では、その具備する端子付回路素子は、
取付時に第２端子金具の取付ねじ貫通穴の内周面と取付
ねじ外周面との間に、長期間硬化しないグリース状の絶
縁性物質が充填されるから、第２端子金具の取付ねじ貫
通穴が従来のように大きくなくてよく、かつ第１，第２
の各端子金具が分解，再組立可能である。第３の発明装置では、比較的小さい加圧力によってグリ
ース状絶縁性物質は、部品表面の細かい凹凸によって形
成される微細空間を通り表面に沿って広がり、この接触
箇所における良好な熱的，電気的導通性を得ることがで
き、かつその近傍にある別の電気的絶縁箇所に侵入した
としても、その絶縁性を明害することがない。

【実施例】

本発明に係る実施例について以下に図面を参照しながら
説明する。第１図は第１発明装置に係る一実施例を示し、同図（ａ
）はその側面図、同図（＋））は同じくその平面図、同
図（Ｃ）は同じくその回路図である。この実施例は、直
流を高周波の交流に変換するインバータ・ユニットであ
る。第１図（ａ）において、１はコンデンサ・ユニット
、２は回路ユニット、３，４はそれぞれ板状の導体で、
基台どしての導体４に、コンデンサ・ユニッ］・１と回
路ユニット２とが、押さえ部材を兼ねた導体３により固
定される。この固定は、バネ座金６，座金７，絶縁枠８
を介して小ねじ５による。なお、コンデンサ・ユニット
１は、コンデンサｌａ，導体ｌｂ，導体１ｃｔ絶縁板１
ｄからなり、回路ユニット２は、トランジスタ２ａ，２
ｂと導体２ｃとからなる。ところで、導体４の上面と導
体１ｃの下面、および導体１ｂの上面と導体３の左側下
面は、それぞれ導通接触する。また、導体１ｂ，３の小ねじ５用の穴と、小ねじ５の外
周面との間の空間、および回路ユニット２の左下隅部と
、導体１ｂ，ｌｃの右側端面と、導体４の上面との間の
空間には、絶縁物９が充填される。この絶縁物９は、長
期間硬化しないグリース状の絶縁性物質で、例えば信越
化学工業■の放熱用シリコーングリース（　Ｋ　Ｓ　６
０９）である。この絶縁物９は、元来トランジスタ，ダ
イオードなどの放熱用に開発された熱伝導性に優れたシ
リコーングリースであるが、２００　”Ｃ前後の高温に
おいても、また−５５゜Ｃの低温においても、半永久的
に分解，流れ出しおよび硬化などを起こさない特性を維
持する。しかも、その絶縁破壊の強さは、１．２３ＫＶ
／０．１ａｎ　　で、かなりの絶縁性をもつ。この絶縁
物９の充填によって、短い絶縁距離で十分な絶縁効果を
得ることができ、かつ関連部材の分解，再組立が可能に
なる。第２図は第１発明装置に係る別の実施例であるコネクタ
・ユニットの側面図である。第２図において、コネクタ
・ユニソト２１は、ソケット・ユニット２２とプラグ・
ユニッ１・２７とからなる。なお、ソケッ！・・ユニソ
ト２１は、２個のソケット金具２３と、これが貫通保持
される絶縁材料のＭ２４と、これに固着される金属製の
ケース２５とで構成され、ソケット金具２３の、ケース
２５内の外周面と、これに対応するケース２５の内周面
との空間には、先程の絶縁物９が充填される。プラグ・
ユニット２７は、２個のプラグ金具２８と、これが貫通
保持される絶縁材料の差込体２９とで構成される。ソケット・ユニット２２へのプラグ・ユニット２７の着
脱は、ケース２５の内周面と差込体２９の外周面との、
互いに軸線まわりの位置決めがなされた滑り嵌合による
。しかも、絶縁物９の充填によって、各ソケット金具２
３の外周面とケース２５の内周面との距離、および各ソ
ケット金具２３の右側外周面相互間の距離は、いずれも
比較的小さい値で十分な絶縁が確保できる。第３図は第２発明装置に係る実施例を示し、同図（ａ）
はその側面図、同図（ハ）は同じくその平面図である。この実施例は端子付高周波素子である。第３図において
、端子付高周波素子１１は、高周波素子としてのコンデ
ンザ１２と、この各電極側と接続されるＬ字状端子金具
１３．　１４と、この間に挿入された絶縁板１５とから
なる。なお、コ゛ンデンサ１２の代りにダイオードまた
はトランジスタであってもよく、さらに高周波素子だけ
に限定されず一般に回路素子が適用可能である。この端子付高周波素子１１と別の回路ユニットとの基台
（いずれも図示してない）への固定は、第１図（ａ）に
おけるのと同じように、バネ座金６．座金７を介して、
端子金具１４．　１３の水平部に同軸にあけられた小ね
じ用穴１４ａと、これより所定寸法だけ大きい径の穴１
３ａを通して、小ねじ５によっておこなわれる。しかも
、端子付高周波素子１１の取付時には、小ねじ５の外周
面と穴１３ａの内周面との間に、先程の絶縁物９が充填
され、小ねじ５の外周面と穴１３ａの内周面との距離が
小さいのにもかかわらず、絶縁が確保される．なお、第
２図（ｔ）Ｊに示すように、取付用穴１３ａ，　１４ａ
ば一方だけで、他方は穴に相当するスリットであるが、
寸法関係と絶縁物９の充填については前記と同様である
。第４図は、第３発明装置に係る第１の実施例における主
要部品の要部の側面図である。第４図において、５０は
冷却フィン、５１は平形素子としてのＭＯＳ−ＦＥＴ、
９はグリース状絶縁性物質であり、冷却フィン５０とＭ
ＯＳ−ＦＥＴ５１とは平面状の対向面を加圧接触させる
ような加圧力Ｆ１を受け、そのとき対向面間に塗布，充
填される絶縁物９は厚さｔであるとする，ＭＯＳ−Ｆ’
ＥＴ５１の下面には幅ａ．深さｂの細かい溝がピッチＷ
／ｎで設けられる。なお、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１はその幅
がＷ、紙面と直角方向の長さがＬの方形の下面をもつ。第１０図で説明したように、ＷはＬに比べて小さいもの
とする。（１）式によって、Ｆ１は次のように表される。Ｆｌ　＝Ｋ　（Ｗ／ｎ）”Ｌｎ　／　ｔ一Ｆ　／　ｎ　
　　　　　　　　　　　　・・・（２）（２）式のよう
に、絶縁物９の厚さが（１）式におけると同じＬであっ
ても、加圧力Ｆ１は（Ｄ式における加圧力Ｆの１　／　
ｎに低減させることができる。第３発明装置に係る第２の実施例について第５図を参照
しながら説明する。第５図は、この第２実施例における主要部品の要部の側
面図である．第５図において、５２は別のＭＯＳ−ＦＥ
Ｔで、その下面には表面相さＸの面が設けられ、その他
については第２図に示した第１実施例におけるのと同じ
である。したがって、このときの加圧力Ｆ２は、（１）
式によって次のように表される。Ｆ２　＝ＫＷ”　Ｌ／ｘ＝Ｆｔ／ｘ　　　　　　　　　　　　　・・・（３）（
３）弐のように、Ｘを絶縁物９の厚さＬより非常に大き
く選ぶことによって、加圧力Ｆ２は（１）弐における加
圧力Ｆより非常に小さい値にすることができる。第６図は、第３発明装置に係る第３の実施例における主
要部品の要部の側面図である。第６図において、５３は
さらに別のＭＯＳ−ＦＥＴで、その下面には表面粗さＸ
の面と、第４図におけるのと同じ溝とが併設され、その
他については第４図に示した第１実施例におけるのと同
じである。したがって、このときの加圧力をＦ３とする
と、これは（１》式によって次のように表される。Ｆ３　−ＫＷ”　Ｌ／ｘｎ＝Ｆｔ／ｘｎ＝Ｆ２／ｎ　　　　　　　　　　　　・・・（４）（４
）式のように、Ｆ３はＦ２の１　／　ｎ　　に低減させ
ることができる。第７図は、第３発明装置に係る第４の実施例における主
要部品の側面図である。第７図において、５０は冷却フ
ィン、５４は上部電極、５５は下部電極、５６は半導体
素子、５７は上部電極５４，半導体素子５６間をつなぐ
リード線である。いま、下部電極５５が厚さの薄い金属
板の場合には、加圧力Ｆ４によって、下部電極５５は、
上部電極５４の下面横幅より若干大きい幅Ｗｅの範囲で
冷却フィン５０の表面と加圧接触し、両側が冷却フィン
５０の表面からわずかに浮き上がる形で弾性変形する。したがって、このような場合には、第１〜第３の各実施
例におけるような表面加工は加圧箇所を挟んだ幅Ｗｅの
範囲だけについて施せばよい。

【発明の効果】

したがって、この発明によれば、従来の技術に比べ次の
ようなすぐれた効果がある。（１）第１発明によれば、絶縁すべき導体の小形化ひい
ては電子装置とくに電力用電子装置の小形化が図れる。また、導体の分解，再組立が可能であるから、保守ない
し修理に便利である。（２）第２発明によれば、その具備する端子付回路素子
は、小形化と構成端子金具の分解，再組立とが可能なた
め、とくに電力用電子装置へ汎用的に利用できるととも
に、この電子装置の小形化が図れ、その保守ないし修理
に便利である。（３）第３発明によれば、熱伝導性が良く長期間硬化し
ないグリース状の絶縁物質が、比較的小さい加圧力によ
って、部品表面の細かい凹凸によって形成される微細空
間を通り接触箇所の表面に沿って広がる。したがって、
この接触箇所における良好な熱的，電気的導通性を得る
ことができ、かつその近傍にある別の電気的絶縁箇所に
侵入したとしても、その絶縁性を阻害することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明装置に係る一実施例を示し、同図（ａ
）はその側面図、同図（１））は同じくその平面図、同
図（Ｃ）は同じくその回路図、第２図は同じくその別の実施例の側面図、第３図は第２
発明装置に係る実施例を示し、同図（ａ）はその側面図
、同図（＋））は同゜じくその平面図、第４図は第３発
明装置に係る第１の実施例における主要部品の要部の側
面図、第５図は同じくその第２−の実施例における主要部品の
要部の側面図、第６図は同じくその第３の実施例におりる主要部品の要
部の側面図、第７図は同じくその第４の実施例における主要部品の側
面図、第８図は一従来例における主要部品の側面図、第９図は
別の従来例における主要部品の側面図、第１０図は一般
的加圧接触に関する説明図で、同図（ａ）は加圧接触部
の側面図、同図（１））は同じくその平面図である。符号説明ｌ：コンデンザ・ユニット、１ａ　：コンデンサ、ｌｂ
，　１ｃ．３，　　４　：導体、１ｄ　：絶縁板、２：
回路ユニット、５：小ねじ、８：絶縁枠、９：絶縁物、
１０：インバータ・ユニット、１１：端子付高周波素子
、１２：コンデンサ、１３，１４　　：端子金具、２１
：コネクタ・．ユニット、２２：ソケット・ユニット、
２３：ソケット金具、２７：プラグ・ユニット、２８：
プラグ金具、５０：冷却フィン、５１，　５２．　５３
　：平形素子、５４：上部電極、５５：下部電極、５６
：半導体素子．第　１　図２１　つネクタ・ユ＝・ｙト亮４図第６図第７Σ 藁８図

Claims

【特許請求の範囲】１）絶縁すべき所定の各導体表面間に、長期間硬化しな
いグリース状の絶縁性物質が充填されることを特徴とす
る電子装置２）一方の箇所で回路素子が挿入接続され他方の箇所で
絶縁板を介して重ね接合される第１、第２の各板状端子
金具を備え、前記他方の箇所において前記第１端子金具
には取付ねじ用穴があけられ、前記第２端子金具には前
記取付ねじ用穴と同軸にこの穴より所定寸法だけ大きく
、かつ取付時に貫通される前記取付ねじの外周面との間
に、長期間硬化しないグリース状の絶縁性物質が充填さ
れる別の穴があけられる端子付回路素子を具備すること
を特徴とする電子装置。３）加圧接触によって導通させるべき二つの各部品表面
の少なくともいずれかに細かい凹凸が設けられるととも
に、前記各部品表面間に熱伝導性が良く長期間硬化しな
いグリース状の絶縁性物質が塗布、充填されることを特
徴とする電子装置。