JPH0682938B2

JPH0682938B2 - パワ−モジユ−ル

Info

Publication number: JPH0682938B2
Application number: JP61017059A
Authority: JP
Inventors: 敏明佐藤; 泰彦堀尾; 久子森
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1986-01-29
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPS62176194A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はOA機器等に使用する電源装置のパワーモジュー
ルに関するものであり、特に安定化電源の電力回路部分
のモジュール構成に関するものである。

従来の技術近年、電子装置の小型化が要求され低電力系の小型化、
軽量化が著しく進歩をしている。しかしながら、大電力
系、特に、電源回路に関しては、低電力系に対応する寸
法重量の軽減はいまだ見られるに至らない。

つまり、低電力系の装着技術あるいは装着法も大電力系
においてはほとんど用をなしていないのが実情である。
これは、大電力素子の放熱の問題と、大電力素子を一体
化できないことから生ずる問題に起因するものである。

従って、現在は、１次２次間の回路の分離と放熱の関係
で、電力系半導体個々に大型ヒートシンクを取り付ける
方法を採用しているため、各素子はディスクリートで構
成されている。

たとえば、熱設計については、誠文堂新光社発行の「ス
ィッチングレギュレータの設計法とパワーデバイスの使
いかた」の172ページ〜177ページに記載されている。ま
た、ディスクリートで構成したスィッチングレギュレー
タの例として日経エレクトロニクスの1980年６月９日発
行の175ページ〜185ページに記載がある。

発明が解決しようとする問題点上記のような構成では、電力半導体をヒートシンクに取
り付けること、１次２次の回路の分離、さらに、熱放散
のための空間的相互配置とが問題となる。また、このよ
うなことは、電源毎に設計しなければならず、アセンブ
ル工程に大きく影響を与えるものである。

本発明は、上記問題に鑑み、１次２次回路を分離した状
態で、かつ、個々の熱的分離を行い効果的な熱放散を可
能とし、各々の電力素子のアセンブリが、さらに容易と
なるパワーモジュールを提供するものである。

さらに、第１、および、第２のモジュール基板と変換ト
ランス全体を一体的に電気的絶縁物で結合し、外部部品
に対する絶縁も良好にするものである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明のパワーモジュール
は、第３のモジュール基板上に、少なくとも１次あるい
は２次側回路の電力部を各１枚のモジュール基板上に集
積した第１、あるいは、第２のモジュール基板と、上記
モジュール基板の近傍に変換トランスとを配置し、それ
ぞれを熱伝導がよく、電気的絶縁物で全体を結合し、一
体のモジュール構成にしたものである。

作用本発明は上記構成により、１次２次回路の分離が図ら
れ、各基板の電力素子から発生する熱は、パワーモジュ
ール全体から容易に放散させることが可能である。さら
に、第１および第２のモジュール基板素子面を対向させ
上記モジュール基板と近接して変換トランスを配置する
ことにより、上記変換トランスは第１、および、第２の
モジュール基板との熱の分離を図ることができる。しか
も、放熱設計も電力素子個別に対応する必要がなくな
る。

また、第３のモジュール基板を設けることにより、各モ
ジュール基板と変換トランスの実装も容易となる。

従って、第３のモジュール基板を設けて、一体モジュー
ルにすることによりアセンブリ工程もより簡単なものと
なる。

実施例以下本発明の一実施例のパワーモジュールについて図面
を参照しがら説明する。

第１図A,Bは、本発明の第１の実施例におけるパワーモ
ジュールの立体図と平面図である。

ここで、本発明の特徴を述べる前に本発明のモジュール
が適用できる電源回路の一例を第２図に示す。第２図
は、DC-DCコンバータ型のフライバック方式スィッチン
グ電源回路であり、すでに公知となっているものであ
る。第２図において５は直流電源、６は出力負荷13の出
力電圧を安定するためにスィッチングトランジスタ７の
オンオフを制御する制御回路、8,10はスィッチングトラ
ンジスタ７と整流ダイオード11に付加したスナバ回路、
３は変換トランスである。これらで構成されたフライバ
ック方式スィッチング電源はすでに公知となっているた
め、この動作説明は省略する。

第２図の構成部品の中で、１次側で発熱する部分がＡで
示す部品群であり、また、２次側で発熱する部分がＢで
示す部品群である。

上記電源回路を本発明をパワーモジュールで構成したも
のが第１図A,Bに示すものである。

第１図A,Bにおいて、１は第２図の部品群Ａを集積した
１次側モジュール基板、２は第２図の部品群Ｂを集積し
た２次側モジュール基板、３は変換トランス、20は上記
モジュール基板1,2および、変換トランス３を実装する
第３のモジュール基板（以下の実施例では実装基板と呼
ぶ）、４はモジュール全体を結合する電気的絶縁物、例
えば、ポリエステル系樹脂やエポキシ系樹脂のように電
気的絶縁性に優れ、放熱効果の高い樹脂である。（以下
の実施例では、電気的絶縁物を単に樹脂と呼ぶ。）18は
各モジュール基板、および変換トランスの端子である。
全体の構成としては、実装基板20上に、モジュール基板
１と２とを互いの素子面が対抗するよう配置し、さら
に、その近傍に変換トランス３を配置する。また、実装
基板20には、各モジュール基板1,2、および、変換トラ
ンス３が実装しやすいように各端子18を固定する穴21を
設ける。上記のように配置したモジュール基板1,2と変
換トランス３、および、実装基板20全体を樹脂４でモー
ルドし、一体のモジュールとする。

以上のような構成にて、熱伝導率の良い樹脂４を使用す
ることにより、樹脂部分からの放熱が可能となる。ま
た、各電力素子毎に放熱を考える必要もなくなる。さら
に、部品群ＡとＢを別々にモジュール基板化するため、
回路の分離がはかられ、かつ、実装基板20を設けること
により、各モジュール基板1,2と変換トランス３の実装
が容易となる。

さらに、モジュール基板1,2と変換トランス３全体を樹
脂で覆うため外部部品に対する絶縁も良好となるもので
ある。

また、上記変換トランス３、モジュール基板１、２とを
個別に配置することにより、上記変換トランス３と上記
モジュール基板1,2との熱の分離が図れる。

従って、従来ディスクリートで組立てていたパワー回路
部分を、１次２次回路の分離を行いつつ実装が容易な状
態で小型にすることができる。

次に、本発明の第２の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

ここでも、第１の実施例と同様に第２図の電源回路を適
用したパワーモジュールについて説明する。

第３図A,Bは、本発明の第２の実施例におけるパワーモ
ジュールの立体図と平面図である。図中において、第１
の実施例と同一のものには同一番号を付している。

変換トランス３の方向を第１の実施例に対して90°回転
した構成にし全体を樹脂４でモールドし一体のモジュー
ルとする。

以上のような構成にて、第１の実施例と同様に熱伝導率
の良い樹脂４を使用し上記構成をとることにより、変換
トランス３の放熱が第１の実施例と比較して、より樹脂
４全体から熱を放散しやすくなる利点がある。また、各
モジュール基板1,2と変換トランス３の配線も第１の実
施例と同様に短くすることができる。さらに、部品群Ａ
とＢを別々にモジュール基板化するため、回路の分離が
はかられ、第１の実施例と同様に、各モジュール基板1,
2と変換トランス３との熱分離もできる。かつ、実装基
板20を設けることにより、各モジュール基板1,2と変換
トランス３の実装が容易となる。

また、前記第１から第２までの実施例では、１次,2次モ
ジュール基板1,2と変換トランス３とを一体としたが、
回路構成や放熱設計により、第４図および第５図のよう
に１次または２次モジュール基板1,2のみ、変換トラン
ス３と一体モジュールとすることも可能である。

次に、本発明の第３の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第６図は、第１図のモジュール構成に適用した本発明の
第３の実施例である。図中において、第１の実施例と同
一のものには同一番号を付している。

前記実施例では、実装基板20を単にモジュール基板1,2
と変換トランス３の実装を容易にするために利用してい
たが、第３の実施例では、上記実装基板20上にパターン
23を作成し、各モジュール基板1,2の端子18と変換トラ
ンス３の端子22との接続を行ったものである。

上記構成にすることにより、前記実施例の特徴をなんら
損なうことなく、パワーモジュールの外部端子を減ら
せ、電源本体への実装がさらに容易となる。

また、上記パターン23を利用し実装基板20上に、各モジ
ュール基板1,2の回路の一部を実装することも可能であ
り、上記特徴をなんら損なうことなく、さらに小型化で
きるものとなる。

上記構成は、第１図のモジュール構成に限らず前記実施
例すべてに適用できるものである。

本発明の、第1,第2,および、第３の実施例では、フライ
バック方式スィッチング電源を用いて説明をしたが、フ
ライバック方式にかぎらず他の方式のスィッチング電源
や他の安定化電源においても当然可能である。

さらに、モジュール基板１、または、２には、電力回路
部分のみの実装を示したが、制御回路をも含めることも
でき、逆に、電力回路部分のスナバ回路を外部にて実装
することもできる。

また、電源回路に用いられる補助電源回路部分も本発明
のパワーモジュール内に組み込むことも当然考えられる
ものである。

これらの構成に対して、第１、または、第２モジュール
基板を、樹脂で一体化する際に外壁とすることで放熱効
果がさらに増加することがえきる。

発明の効果以上のように本発明は、モジュール基板化した１次、ま
たは、２次の回路と、変換トランスの各端子を固定でき
る穴を設けた実装基板上に実装し全体を一体的に樹脂で
結合し一体モジュールとすることにより各基板の電力素
子から発生する熱は、パワーモジュール全体から容易に
放散させることが可能である。さらに変換トランスは第
１、第２のモジュール基板との熱の分離を図ることがで
きる。しかも、放熱設計も電力素子個別に対応する必要
がなくなる。また、第３のモジュール基板を設けること
により、各モジュール基板と変換トランスの実装も容易
となる。従って第３モジュール基板を設けて一体モジュ
ールにすることによりアセンブリ工程もより簡単なもの
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図A,B、第３図A,Bは本発明の実施例におけるパワー
モジュールの立体図と平面図、第２図は本発明のパワー
モジュールに適したスィッチング電源の回路図、第４
図，第５図は本発明の実施例を利用した他のモジュール
の構成図、第６図は第１図に適用した新たな実施例の立
体図である。１……１次側モジュール基板、２……２次側モジュール
基板、３……変換トランス、４……電気的絶縁物、17,1
9……モジュール基板上の素子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源装置内の１次側回路の一部を集積化し
た第１のモジュール基板と２次側回路の一部を集積化し
た第２のモジュール基板とを素子面が対面するように第
３のモジュール基板上に配置し、さらに、第３のモジュ
ール基板上にて変換トランスを前記第１、第２のモジュ
ール基板群の近傍に配置し、全体を一体的に電気的絶縁
物で結合したことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】第３のモジュール基板上に、１次側及び２
次側の一部の回路を実装、または、配線を行うことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のパワーモジュー
ル。