JPH11298176A - パワー制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワー制御装置において、準放熱部品を放熱
させるため、放熱部品が必要で、回路が大型化し、コス
トもあがるという課題を解決し、小型で低コストなパワ
ー制御装置を提供する。 【解決手段】 放熱性の高い第１基板１と、第１基板１
に実装された発熱部品２と、制御回路を実装した第２基
板３と、第２基板３に実装された準発熱部品５と、準発
熱部品５と第１基板１とが熱的に接するように取り付け
られた高熱伝導性の複合絶縁材料８とすることにより、
従来必要であった準発熱部品５の放熱器などが不要とな
り、小型化になると共に低コスト化にもなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータを可変速駆
動するインバータやスイッチング電源などのパワー制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パワーエレクトロニクスの進歩に
伴い、あらゆる分野でパワー制御装置が使用されてきて
いる。例えば、冷蔵庫や空気調和機などにおいて省エネ
ルギー等の目的でインバータが使用されたり、また炊飯
器等においても誘電過熱が使用されている。

【０００３】このようなパワー制御装置においては、特
にそのパワー素子での放熱は大きな課題の一つであり様
々な改善がなされている。

【０００４】このような従来のパワー制御装置として
は、たとえば特開平９−２８３８８３号公報に示されて
いるとおりである。

【０００５】以下、従来のパワー制御装置を図７を用い
て説明する。図７は従来のパワー制御装置の断面図を示
す。

【０００６】図７において、１０１はパワー変換器であ
り、パワー制御装置において最も発熱が大きい部品であ
り、パワー変換器１０１を大型の放熱器１０２に取り付
けることによりその発熱を放熱させている。

【０００７】１０３は第１回路基板であり、パワー変換
器５と電気的に接続されており、さらに平滑コンデンサ
１０５や制御電源をつくり出す電圧レギュレータ１０６
などが実装されている。

【０００８】１０４は第１スペーサであり、放熱器１０
２と第１回路基板１０３とを固定する。

【０００９】１０７は第２回路基板であり、マイコン
（図示せず）等の主に制御部品が実装されている。

【００１０】１０８は第２スペーサであり、第１回路基
板１０３と第２回路基板１０７とを固定する。

【００１１】１０９はカバーであり、これらの回路を被
うように取り付けられている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成では、パワー変換器１０１で発生した熱はヒートシ
ンク１０２で十分に発熱されるが、他の発熱部品はその
放熱のために小形のヒートシンクが必要となる。

【００１３】ここでいう他の放熱部品とは例えば制御回
路に電源を供給する電源回路の部品などで、例えば電圧
を安定させる電圧レギュレータなどがそれにあたる。

【００１４】このように小形とはいえヒートシンクが別
途必要となるため、回路が全体に大型化し、組み立ての
ための工数が多くかかり、コストが高くつくという課題
を有していた。

【００１５】さらにそれらの熱はたとえ放熱を行ったと
してもカバー１０９内で放熱を行うので内部の温度が上
昇する。特に電解コンデンサ１０５は熱影響を受けやす
く、一般的には１０℃温度が高くなると寿命が半分にな
るといわれるように、その寿命が影響を受ける。

【００１６】従って寿命を確保するために、より性能の
高く、コストも高い電解コンデンサが必要となるという
課題も有していた。

【００１７】本発明は、メインのパワー素子の放熱器を
使用して他の発熱部品も有効に放熱させることにより補
助となる放熱部品を省略し、小型で低コストなパワー制
御装置を提供することを目的とする。

【００１８】また、温度影響が大きい部品に対して温度
を低下させ、信頼性を向上させると共に、小型化，低コ
スト化が実現できるパワー制御装置を提供することを目
的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、基板に実装された準発熱部品を、高熱伝導
性の複合絶縁材料を用いて、発熱部品の放熱と熱的に接
するように構成したものである。

【００２０】これにより、非常に容易な手段で準発熱部
品の放熱を有効に実現でき、小型の放熱器を省略するこ
とができ、従来より小型化が可能で、更に低コスト化が
できる。

【００２１】また、熱影響の大きい部品、特に電解コン
デンサを回路を収納したケースの外部に設ける様に構成
したものである。

【００２２】これにより、電解コンデンサに与える熱影
響が非常に小さくなり、寿命が著しく延びることにな
る。従って、寿命の短い電解コンデンサが使用でき低コ
スト化が可能である。

【００２３】また、制御回路などの熱影響を受けやすい
回路においては、その部品または全体に低熱伝導性の絶
縁材料を塗布、または充填するように構成したものであ
る。

【００２４】これにより、制御回路の部品が発熱部品，
準発熱部品の熱影響を受けにくくなるため、信頼性が著
しく向上する。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、放熱性の高い第１基板と、前記第１基板に実装され
た発熱部品と、制御回路を実装した第２基板と、前記第
２基板に実装された準発熱部品と、前記第１基板と前記
第２基板とを収納するケースと、前記準発熱部品と前記
第１基板とが熱的に接するように取り付けられた高熱伝
導性の複合絶縁材料とからなるパワー制御装置としたも
のであり、準発熱部品を、高熱伝導性の複合絶縁材料を
媒介して、放熱性の高い第１基板に熱的に接続させるこ
とにより、準発熱部品の放熱を行わせるという作用を有
する。

【００２６】請求項２に記載の発明は、前記第１基板と
前記第２基板とを平行に配置し、前記第２基板の前記準
発熱部品を実装している面を前記第１基板側にし、前記
複合絶縁材料を前記第１基板側に取り付けるようにした
請求項第１項記載のパワー制御装置としたものであり、
第１基板側に高熱伝導性の複合絶縁材料を流し込む容易
な方法で準発熱部品との熱的な接続ができるという作用
を有する。

【００２７】請求項３に記載の発明は、前記準発熱部品
は第２基板の他の部品より高さが高くなるように実装し
た請求項第２項記載のパワー制御装置としたものであ
り、準発熱部品が他の部品より高くなるように実装する
ことにより、高熱伝導性の複合絶縁材料との熱結合がよ
り確実となるという作用を有する。

【００２８】請求項４に記載の発明は、放熱性の高い第
１基板と、前記第１基板に実装された発熱部品と、制御
回路を実装した第２基板と、前記第２基板に実装された
準発熱部品と、前記第１基板と前記第２基板とを収納す
るケースと、前記準発熱部品と前記第１基板とが熱的に
接するように取り付けられた高熱伝導性の複合絶縁材料
と、前記第１基板と第２基板を接続し且つ前記ケースの
外部まで出るようにしたピンとからなるパワー制御装置
としたものであり、第１基板と第２基板とを接続するピ
ンをケースの外部にまで延ばすことにより、コネクタな
どの接続部品が省略できるという作用を有する。

【００２９】請求項５に記載の発明は、放熱性の高い第
１基板と、前記第１基板に実装された発熱部品と、制御
回路を実装した第２基板と、前記第２基板に実装された
準発熱部品と、前記第１基板と前記第２基板とを収納す
るケースと、前記準発熱部品と前記第１基板とが熱的に
接するように取り付けられた高熱伝導性の複合絶縁材料
と、ケースの外部に取り付けられ且つ前記第１基板また
は前記第２基板に電気的に接続された電解コンデンサと
からなるパワー制御装置としたものであり、電解コンデ
ンサを発熱の多いケースから外に出すことによりその熱
影響を少なくするという作用を有する。

【００３０】請求項６に記載の発明は、放熱性の高い第
１基板と、前記第１基板に実装された発熱部品と、制御
回路を実装した第２基板と、前記第２基板に実装された
準発熱部品と、前記第１基板と前記第２基板とを収納す
るケースと、前記準発熱部品と前記第１基板とが熱的に
接するように取り付けられた高熱伝導性の複合絶縁材料
と、前記第２基板に部分的または全体に取り付けられた
低熱伝導性の絶縁材料とからなるパワー制御装置とした
ものであり、制御回路の熱影響を受けやすい部品を低熱
伝導性の絶縁材料で被うことにより、その熱影響を受け
にくくするという作用を有する。

【００３１】請求項７に記載の発明は、シート状に加工
された高熱伝導性の複合絶縁材料の第１シートと、回路
パターンが形成された導電性金属板と、前記第１シート
と導電性金属板を一体成形してなる第３基板と、前記第
３基板に実装された発熱部品と、制御回路を実装した第
２基板と、前記第２基板に実装された準発熱部品と、前
記第３基板と前記第２基板とを収納するケースと、前記
準発熱部品と前記第３基板とが熱的に接するように取り
付けられた高熱伝導性の複合絶縁材料とからなるパワー
制御装置としたものであり、放熱性の高い第３基板を第
１シートと導電性金属板との一体成形により実現でき容
易な構成で高放熱な基板を実現するという作用を有す
る。

【００３２】請求項８に記載の発明は、シート状に加工
された高熱伝導性の複合絶縁材料の第１シートと、回路
パターンが形成された導電性金属板と、前記第１シート
と導電性金属板とを一体成形してなる第３基板と、前記
第３基板に実装された発熱部品と、前記発熱部品を被う
ように取り付けられたシート状に加工された高熱伝導性
の第２シートと、制御回路を実装した第２基板と、前記
第２基板に実装された準発熱部品と、前記第３基板と前
記第２基板とを収納するケースと、前記準発熱部品を前
記第２シートとが熱的に接するように取り付けられたパ
ワー制御装置としたものであり、第３基板に部品実装
後、更にその上から高熱伝導性の複合絶縁材料の第２シ
ートを被うように取り付けるという作用を有する。

【００３３】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１のパワー
制御装置の断面図である。

【００３４】図１おいて、１は第１基板である。第１基
板は放熱性が良い基板であり、例えば金属ベースの基板
などである。具体的には金属ベース１ａ（アルミなど）
の上に絶縁層１ｂを形成し、更にその上に銅パターン１
ｃとから作られているものである。

【００３５】２は発熱部品であり、一般的にパワー制御
装置ではメインの動作を行うパワー素子であり、ＭＯＳ
ＦＥＴ，ＩＧＢＴなどが使われる。また発熱部品として
は整流用のダイオードなどもこれらの部品の一つであ
る。この発熱部品２は第１基板１上に実装されている。

【００３６】３は第２基板であり、マイコン４や準発熱
部品５等を含む制御回路が実装されている。この基板に
は一般的な基板（紙フェノールやガラス基材の基板）が
使用されている。ここでいう準発熱部品５とは制御用電
源安定化のための電圧レギュレータなどをさす。

【００３７】６はヒートシンクであり、第１基板と熱的
に十分な接触をしており、発熱部品２で発生した熱を拡
散させ、放熱する役目をする。

【００３８】７はケースであり、第１基板１と第２基板
を内部に収納する。各基板はケースに内蔵された突起で
固定されている。また、ヒートシンク６とはボルトなど
で固定されている。

【００３９】８は高熱伝導性の複合絶縁材料であり、発
熱部品２が実装された第１基板１の上面全体に塗布され
ていると共に、準発熱部品５にも熱的に接触するように
塗布されている。

【００４０】この複合絶縁材料８は、ベースの樹脂材料
として熱硬化性のエポキシ樹脂あるいは、熱可塑性のポ
リフェニレンサルファイド，液晶ポリマー，ポリスチレ
ン，ナイロンのいずれかあるいはこれらの混合物を用
い、このベース材料に絶縁性と高熱伝導率を有する酸化
アルミ，窒化アルミ，酸化マグネシウム，窒化ボロン，
酸化亜鉛，シリカ，チタニア，スピネル等のいずれかあ
るいは混合物を混練して熱伝導性を高めた複合絶縁材料
である。

【００４１】９はピンであり、第１基板１と第２基板３
とを接続するピンであり、その全てまたは一部が更に長
くしておりケース７の外部にまで到達している。

【００４２】１０は低熱伝導性の絶縁材料であり、マイ
コン４の周囲に塗布されている。図２はパワー制御装置
の一例を示す回路図である。ここではパワー制御装置の
一例として、モータを可変速駆動するインバータについ
て説明する。

【００４３】図２において、２０は商用電源であり、日
本の一般家庭の場合、１００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ
が一般的に使用されている。

【００４４】２１はコンバータであり、商用電源２０の
交流電圧を直流電圧に変換する。コンバータ２１は４個
の整流ダイオード２１ａ〜２１ｄをブリッジ接続して、
商用電源２０の全波整流を行う。また電解コンデンサ２
１ｅはブリッジ接続された整流ダイオード２１ａ〜２１
ｄの正電圧出力と負電圧出力間に接続され、全波整流さ
れた電圧を平滑して直流電圧を得る。

【００４５】２２はインバータであり、コンバータ２１
の直流電圧出力を入力として任意周波数，任意電圧の三
相交流に変換する。

【００４６】インバータ２２はＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆ
を各々三相ブリッジ接続しており、また各々のＩＧＢＴ
２２ａ〜２２ｆには並列に高速ダイオード２２ｇ〜２２
ｌが接続されている。高速ダイオード２２ｇ〜２２ｌは
ＩＧＢＴ２２ａ〜２２ｆがオフしたときの環流電流を流
す働きをする。

【００４７】２３はモータで、インバータ２２の三相交
流出力で駆動される。このモータ２３はインバータ２２
の出力周波数に応じた回転数で回転する。

【００４８】２４は制御回路で、マイコンなどを使用し
てインバータ２２を駆動するための波形を生成したり、
インバータ２２の異常動作を検出（検出回路は図示せ
ず）して、保護動作などを行う。

【００４９】２５は電源回路で、コンバータ２１の直流
出力を入力とし、制御回路２４を動作させる電源（例え
ば５Ｖ）を出力する。

【００５０】ここでは電源回路２５はスイッチング電源
を使用しており、ＭＯＳＦＥＴ２５ａ、スイッチングト
ランス２５ｂ、ダイオード２５ｃ、コンデンサ２５ｄ、
電圧レギュレータ２５ｅなどが使用されている。

【００５１】ここで図２と図１の対比で更に詳細な説明
を加える。図１における発熱部品２は、図２における整
流ダイオード２１ａ〜２１ｄやＩＧＢＴ２２ａ〜２２
ｆ、高速ダイオード２２ｇ〜２２ｌであり、特にモータ
２３を駆動する電力が通過する素子なので、損失が大き
く発熱も大きい。これらの発熱部品は全て第１基板１に
実装されている。

【００５２】また、図１における準発熱部品５は、図２
におけるＭＯＳＦＥＴ２５ａ、ダイオード２５ｃ、電圧
レギュレータ２５ｅなどであり、パワーとしては制御回
路２４を駆動させる電力のみであるので、損失は前記発
熱部品ほどは大きくないが、うまく放熱させないと温度
上昇が大きい様な部品である。

【００５３】また、この準発熱部品５も含めて、第１基
板１に実装してもよいが、回路パターンが複雑になり、
また第１基板１が大きくなるので小型化にはならず、更
にコストも高いので、実際は別の基板（ここでは第２基
板３）に実装するのが一般的である。

【００５４】また第２基板３には、これらの準発熱部品
５と共に、マイコン４を含む制御回路２４やＩＧＢＴ２
２ａ〜２２ｆを駆動するためのドライブ回路（図示せ
ず）などが実装されている。

【００５５】次に図３を用いて、パワー制御装置の全体
について説明する。図３は本発明の実施の形態１のパワ
ー制御装置の外形図である。

【００５６】図３において、７はケースであり、６はヒ
ートシンクであり、これらは図１で説明したものと同一
のものである。

【００５７】３１は電解コンデンサであり、この電解コ
ンデンサ３１はケース７の外側に固定用ベルト３２を使
用して取り付けられている。

【００５８】３３〜３７はコネクタであり、ケース７の
外側まで延ばされたピン９に対して、取り付けられてい
る。コネクタ３３，３４はインバータの制御入力用、コ
ネクタ３５は入力電源用、コネクタ３６は電解コンデン
サ３１との接続用、コネクタ３７は出力用である。

【００５９】以上のように構成されたパワー制御装置に
ついて図１〜図３を用いて、更に詳しく説明する。

【００６０】発熱部品２はパワー制御を行うメインの電
力を扱う素子であるため、非常に損失が大きく発熱も大
きい。例えば５００Ｗの出力を得るとき、変換効率が９
５％であるとしても、２５Ｗの損失が発生することにな
る。

【００６１】このように大きな損失による発熱を有効的
に放熱させるには、大型の放熱器を用いる必要がある。
実際には発熱部品を熱伝導特性の優れた金属ベース基板
である第１基板１に実装する。

【００６２】この第１基板１がさらにヒートシンク６に
接しているために、発熱部品２で発生した発熱は、第１
基板１を介してヒートシンク６で空気中に放熱させる。
ここには図示はしていないが、ヒートシンク６はもちろ
ん表面積を広げるためのフィンなどがついている。

【００６３】また、さらに高熱伝導性の複合絶縁材料で
発熱部品２を含む第１基板１の上に塗布する。この複合
絶縁材料は発熱部品２の周囲と第１基板１との熱的な接
触も行うので、熱的な接触が単に実装した場合より強ま
る。

【００６４】準発熱部品５は第２基板３に実装され、第
２基板は第１基板と平行になるように配置すると共に、
第２基板３の部品実装面を第１基板１側にしている。更
に準発熱部品５は他の部品より高さが高くなるように実
装している。

【００６５】このようにすることにより、高熱伝導性の
複合絶縁材料８を流し込み等で塗布する際、有効に準発
熱部品５と高熱伝導性の複合絶縁材料８がうまく接触す
るようになる。

【００６６】また、マイコン４等の熱影響を受けやすい
部品については低熱伝導性の絶縁材料１０を塗布するこ
とにより周囲からの熱影響を防止する。

【００６７】この絶縁材料１０は、例えば樹脂材料とし
て熱硬化性のエポキシ樹脂あるいは、熱可塑性のポリフ
ェニレンサルファイド，液晶ポリマー，ポリスチレン，
ナイロンのいずれかあるいはこれらの混合物を用いる。
但し、この絶縁材料の熱伝導度は空気の熱伝導度より小
さいものとする。

【００６８】また、第１基板１と第２基板３とを接続す
るピン９の全部または一部がケース７の外部にまで出る
ようにしている。またこれらのピンのうち一部は第１基
板１または第２基板３のいずれかだけに電気的に接続さ
れているものもある。このケース外部にでたピンにコネ
クタを接続する。

【００６９】次にこのパワー制御装置の製造手順の一例
について説明する。図４は本発明の実施の形態１のパワ
ー制御装置の製造手順を示す流れ図である。

【００７０】図４において、４０で「第１基板１の実
装」を行う。ここでは発熱部品２、ピン９を第１基板１
に固定し、ハンダ付けを行う。

【００７１】４１では「第２基板３の実装」を行う。こ
こではマイコン４、準発熱部品５を含む部品を第２基板
３に固定し、ハンダ付けを行う。

【００７２】４２では「絶縁材料１０の塗布」を行う。
塗布を行う場所は基本的には熱に弱い部品のある場所で
あり、例えばマイコン４等がその場所に当たる。

【００７３】４３では「絶縁材料１０の硬化」を行う。
硬化方法は絶縁材料として使用した樹脂の硬化方法によ
る。

【００７４】次に、４０で実装が完了した第１基板１
と、４３で実装が完了した第２基板３とが合流する。４
１では「ピン９の実装」を行う。ここではピン９はあら
かじめ第１基板１へ実装されているので第２基板３側へ
のハンダ付けを行う。

【００７５】４５では「ケース７への収納」を行う。４
４で組み上がった第１基板１と第２基板３とをケース７
へ収納する。

【００７６】４６では「複合絶縁材料８の流込」を行
う。第１基板１を下側にして軟化している複合絶縁材料
を流し込む。このとき流し込み量は発熱部品２と第１基
板１とが完全に被われると共に、準発熱部品５も十分に
浸るような量とする。

【００７７】４７では「複合絶縁材料８の硬化」を行
う。硬化方法は樹脂ベースとして使用した樹脂の硬化方
法による。

【００７８】４８では「ケース外部の組み立て」を行
う。ヒートシンク６の取り付け，電解コンデンサ３１の
取り付け及びコネクタ３６接続、コネクタ３３，３４，
３５，３７の接続などを行う。

【００７９】以上説明した通り、本発明の実施の形態１
のパワー制御装置はつぎのような効果がある。

【００８０】放熱性の高い第１基板１と、第１基板１に
実装された発熱部品２と、制御回路を実装した第２基板
３と、第２基板３に実装された準発熱部品５と、準発熱
部品５と第１基板１とが熱的に接するように取り付けら
れた高熱伝導性の複合絶縁材料８とからなるパワー制御
装置としたものであり、準発熱部品を、高熱伝導性の複
合絶縁材料を媒介して、放熱性の高い第１基板に熱的に
接続させることにより、準発熱部品の放熱を行わせるこ
とができるので、従来必要であった準発熱部品５の放熱
器などが不要となり、小型化になると共に低コスト化に
もなる。

【００８１】また、第１基板１と第２基板３とを平行に
配置し、第２基板３の準発熱部品５を実装している面を
第１基板１側にし、複合絶縁材料８を第１基板１側に取
り付けるようにしたものであり、第１基板１側に高熱伝
導性の複合絶縁材料８を流し込む容易な方法で準発熱部
品５との熱的な接続が確実にできるようになることによ
り放熱性が向上する。

【００８２】また、準発熱部品５は第２基板３の他の部
品より高さが高くなるように実装したものであり、準発
熱部品５が他の部品より高くなるように実装することに
より、高熱伝導性の複合絶縁材料８との熱結合がより確
実となり、放熱性がより向上する。

【００８３】また、複合絶縁材料８が未硬化の状態で組
み立てを行い、その後硬化させることにより、準発熱部
品５と複合絶縁材料８との熱的接触がより強固なものと
なる。

【００８４】また、第１基板１と第２基板３を接続し且
つ前記ケース７の外部まで出るようにしたピン９とから
なるパワー制御装置とすることにより、第１基板と第２
基板とを接続するピンをケースの外部にまで延ばすこと
により、コネクタなどの接続部品が省略できるので、第
２基板３に実装する必要がなくなり、更に小型化，低コ
スト化ができることとなる。

【００８５】また、ケースの外部に取り付けられ且つ第
１基板１または第２基板３に電気的に接続された電解コ
ンデンサとからなるパワー制御装置としたものであり、
電解コンデンサ３１を発熱の多いケースから外に出すこ
とによりその熱影響を少なくすることができ、電解コン
デンサの寿命が向上する。従って同一寿命で良い場合は
更に寿命の短い安価な電解コンデンサを使用することが
できる。

【００８６】また、第２基板３に部分的または全体に取
り付けられた低熱伝導性の絶縁材料１０とからなるパワ
ー制御装置とすることにより、制御回路の熱影響を受け
やすい部品を低熱伝導性の絶縁材料で被うことにより、
その熱影響を受けにくくすることができ、部品の信頼性
が著しく向上する。

【００８７】実施の形態１における説明において、発熱
部品２は通常のパッケージに入った半導体素子を実装す
ることで説明を行ったが、半導体のチップ状態でワイヤ
ーボンディングで第１基板への接続を行ってもよい。

【００８８】また、第１基板は金属ベースの基板として
説明を行ったが、放熱性の高い他の基板、例えばセラミ
ックベース基板などであってもよい。

【００８９】また、低熱伝導率の絶縁材料１０は、第２
基板３の一部に塗布することで説明を行ったが、ケース
内の全体に充填してもよい。

【００９０】また、パワー制御装置として、インバータ
を用いた例について説明したが、大出力のスイッチング
電源や誘導加熱用インバータなど他のパワー制御装置で
あってもよい。

【００９１】（実施の形態２）図５は本発明の実施の形
態２のパワー制御装置の断面図である。

【００９２】図５において、発熱部品２、第２基板３、
マイコン４、準発熱部品５、ヒートシンク６、ケース
７、絶縁材料１０は図１と同一であるため、同一番号を
付与し、詳細な説明は省略する。

【００９３】５０はシート状に加工された高熱伝導性の
複合絶縁材料の第１シートである。ここで使用する複合
絶縁材料は実施の形態１で説明した複合絶縁材料に加
え、強度を確保するために、さらにガラスやウィスカー
等の繊維状のフィラーを主体とする充填剤を混練して強
度をアップしたものである。

【００９４】５１は回路パターンが形成された導電性金
属板であり、回路パターンを形成する方法としては、プ
レス機を用いた打ち抜き加工で容易に実現できる。また
このとき外部リードを長くし、実施の形態１で使用した
ピン９の代わりに使用する。

【００９５】第１シート５０が未硬化の状態で、導電性
金属板５１を貼り付け、その後第１シート５０を硬化さ
せることにより、第３基板５２を一体成形する。その
後、発熱部品２を実装して、ハンダ付けすると共に、導
電性金属板５１の折り曲げ加工、不要部分の切断を行
う。

【００９６】５３は高熱伝導性の複合絶縁材料の第２シ
ートであり、未硬化の状態で第３基板５２と発熱部品２
の上に乗せ、準発熱部品５が十分に熱的に接するように
組み立ててから硬化させる。

【００９７】次にこのパワー制御装置の製造手順の一例
について説明する。図６は本発明の実施の形態２のパワ
ー制御装置の製造手順を示す流れ図である。

【００９８】図６において、６０で「導電性金属板５１
の形成」を行う。ここでは回路パターン，ピン，固定用
捨て板を同時にプレス機を使用して打ち抜く。

【００９９】次に、６１で「第１シート５０との一体成
形」を行う。ここでは未硬化の状態の第１シート５０に
６０で回路パターンを形成した導電性金属板５１を加圧
接続する。

【０１００】次に、６２で「第１シート５０の硬化」を
行う。ここでは樹脂の硬化方法により硬化させる。例え
ば熱硬化性樹脂の場合は過熱を行う。

【０１０１】次に、６３で「発熱部品の実装」を行う。
ここでは発熱部品２を第３基板５２に固定すると共に、
ハンダ付けを行う。

【０１０２】次に、６４で「導電性金属板５１の折り曲
げ，切断」を行う。ここでは導電性金属板５１のピン部
分を折り曲げると共に、不要な固定用捨て板部分を切断
除去する。

【０１０３】次に、６５で「第２シート５３の貼り付
け」を行う。ここでは未硬化の状態の第２シート５３を
６４でできた第３基板５２に発熱部品２を実装した上に
張り付ける。

【０１０４】平行して、６６で「第２基板３の実装」を
行う。ここではマイコン４や準発熱部品５を固定，ハン
ダ付けを行う。またこのとき準発熱部品５はできるだけ
第２シート５３との接着面積が広がるようにＬ字型に加
工をあらかじめ施している。

【０１０５】次に、６７で「第２基板３の接続」を行
う。ここでは６６で既に組み立て終わった第２基板３を
ハンダ付けで固定する。このとき未硬化の第２シート５
３と準発熱部品５が十分に接するように組み立てを行
う。

【０１０６】次に、６８で「第２シート５３の硬化」を
行う。ここでは第２シート５３を硬化させるため、樹脂
の硬化方法にあわせた硬化を行う。

【０１０７】次に、６９で「ケース７への収納」を行
う。ここでは組み上がった基板をピンをあわせて、ケー
ス７に収納を行う。

【０１０８】次に、７０で「絶縁材料１０の充填」を行
う。第２基板３全体を包み込むように低熱伝導率の絶縁
材料１０をケース７内に充填する。

【０１０９】次に、７１で「絶縁材料１０の硬化」を行
う。樹脂の硬化条件にあわせて硬化をさせる。

【０１１０】以上説明した通り、本発明の実施の形態２
のパワー制御装置はつぎのような効果がある。

【０１１１】シート状に加工された高熱伝導性の複合絶
縁材料の第１シート５０と、回路パターンが形成された
導電性金属板５１と、第１シート５０と導電性金属板５
１を一体成形してなる第３基板５２と、第３基板５２に
実装された発熱部品２と、制御回路を実装した第２基板
３と、第２基板３に実装された準発熱部品５と、第３基
板５２と第２基板３とを収納するケース７と、準発熱部
品５と前記第３基板５２とが熱的に接するように取り付
けられた高熱伝導性の複合絶縁材料５３とからなるパワ
ー制御装置とすることにより、放熱性の高い第３基板５
２を第１シート５０と導電性金属板５１との一体成形に
より実現でき容易な構成で高放熱な基板を実現できるの
で、低コストな基板が構成できる。

【０１１２】また、回路パターンは導電性金属板で作成
できるので、従来にくらべて大電流が流せ、しかも小型
化できるというメリットもある。

【０１１３】また、複合絶縁材料の流し込みの代わり
に、発熱部品２を被うように取り付けられたシート状に
加工された高熱伝導性の第２シート５３と、準発熱部品
５を第２シート５３とが熱的に接するように取り付けら
れたパワー制御装置とすることにより、第３基板５２に
部品実装後、更にその上から高熱伝導性の複合絶縁材料
の第２シート５３を被うように取り付けることにより、
工数の簡素化ができる。

【０１１４】また、第２シート５３が未硬化の状態にお
いて、第２基板３を組み込み、準発熱部品５が第２シー
ト５３に十分に接続した状態で、第２シート５３を硬化
させることにより、十分な熱コンタクトがとれることに
なる。

【０１１５】また、準発熱部品５をＬ字型に実装するこ
とにより、第２シート５３との接触面積が大きくなり、
優れた放熱特性を得ることができる。

【０１１６】また、ケース７の内部に低熱伝導性の絶縁
材料１０を充填することにより第２基板３に実装された
マイコン４等の制御回路の部品は全て熱影響が少なくな
るので信頼性が著しく向上する。

【０１１７】実施の形態２における説明において、発熱
部品２は通常のパッケージに入った半導体素子を実装す
ることで説明を行ったが、半導体のチップ状態でワイヤ
ーボンディングで第３基板への接続を行ってもよい。

【０１１８】また、低熱伝導率の絶縁材料１０は、ケー
ス全体に充填することで説明したが、第２基板３の一部
に塗布してもよい。

【０１１９】また実施の形態１において、複合絶縁材料
は流し込むようにしたが、実施の形態２に示したような
第２シートを使用する方法でもよい。

【０１２０】

【発明の効果】以上の様に、本発明のパワー制御装置
は、基板に実装された準発熱部品を、高熱伝導性の複合
絶縁材料を用いて、発熱部品の放熱と熱的に接するよう
に構成することにより、非常に容易な手段で準発熱部品
の放熱を有効に実現でき、小型の放熱器を省略すること
ができ、従来より小型化が可能で、更に低コスト化がで
きるパワー制御装置を提供することができる。

【０１２１】また、熱影響の大きい部品、特に電解コン
デンサを回路を収納したケースの外部に設ける様に構成
することにより、電解コンデンサに与える熱影響が非常
に小さくなり、寿命が著しく延びることになる。従っ
て、寿命の短い電解コンデンサが使用でき低コスト化が
可能であるパワー制御装置を提供することができる。

【０１２２】また、制御回路などの熱影響を受けやすい
回路においては、その部品または全体に低熱伝導性の絶
縁材料を塗布、または充填するように構成することによ
り、制御回路の部品が発熱部品，準発熱部品の熱影響を
受けにくくなるため、信頼性が著しく向上するパワー制
御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のパワー制御装置の断面
図

【図２】パワー制御装置の一例を示す回路図

【図３】本発明の実施の形態１のパワー制御装置の外形
図

【図４】本発明の実施の形態１のパワー制御装置の製造
手順を示す流れ図

【図５】本発明の実施の形態２のパワー制御装置の断面
図

【図６】本発明の実施の形態２のパワー制御装置の製造
手順を示す流れ図

【図７】従来のパワー制御装置の断面図

【符号の説明】

１ 第１基板 ２ 発熱部品 ３ 第２基板 ５ 準発熱部品 ７ ケース ８ 複合絶縁材料

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放熱性の高い第１基板と、前記第１基板
   に実装された発熱部品と、制御回路を実装した第２基板
   と、前記第２基板に実装された準発熱部品と、前記第１
   基板と前記第２基板とを収納するケースと、前記準発熱
   部品と前記第１基板とが熱的に接するように取り付けら
   れた高熱伝導性の複合絶縁材料とからなるパワー制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１基板と前記第２基板とを平行に
   配置し、前記第２基板の前記準発熱部品を実装している
   面を前記第１基板側にし、前記複合絶縁材料を前記第１
   基板側に取り付けるようにした請求項第１項記載のパワ
   ー制御装置。
3. 【請求項３】 前記準発熱部品は第２基板の他の部品よ
   り高さが高くなるように実装した請求項第２項記載のパ
   ワー制御装置。
4. 【請求項４】 放熱性の高い第１基板と、前記第１基板
   に実装された発熱部品と、制御回路を実装した第２基板
   と、前記第２基板に実装された準発熱部品と、前記第１
   基板と前記第２基板とを収納するケースと、前記準発熱
   部品と前記第１基板とが熱的に接するように取り付けら
   れた高熱伝導性の複合絶縁材料と、前記第１基板と第２
   基板を接続し且つ前記ケースの外部まで出るようにした
   ピンとからなるパワー制御装置。
5. 【請求項５】 放熱性の高い第１基板と、前記第１基板
   に実装された発熱部品と、制御回路を実装した第２基板
   と、前記第２基板に実装された準発熱部品と、前記第１
   基板と前記第２基板とを収納するケースと、前記準発熱
   部品と前記第１基板とが熱的に接するように取り付けら
   れた高熱伝導性の複合絶縁材料と、ケースの外部に取り
   付けられ且つ前記第１基板または前記第２基板に電気的
   に接続された電解コンデンサとからなるパワー制御装
   置。
6. 【請求項６】 放熱性の高い第１基板と、前記第１基板
   に実装された発熱部品と、制御回路を実装した第２基板
   と、前記第２基板に実装された準発熱部品と、前記第１
   基板と前記第２基板とを収納するケースと、前記準発熱
   部品と前記第１基板とが熱的に接するように取り付けら
   れた高熱伝導性の複合絶縁材料と、前記第２基板に部分
   的または全体に取り付けられた低熱伝導性の絶縁材料と
   からなるパワー制御装置。
7. 【請求項７】 シート状に加工された高熱伝導性の複合
   絶縁材料の第１シートと、回路パターンが形成された導
   電性金属板と、前記第１シートと導電性金属板を一体成
   形してなる第３基板と、前記第３基板に実装された発熱
   部品と、制御回路を実装した第２基板と、前記第２基板
   に実装された準発熱部品と、前記第３基板と前記第２基
   板とを収納するケースと、前記準発熱部品と前記第３基
   板とが熱的に接するように取り付けられた高熱伝導性の
   複合絶縁材料とからなるパワー制御装置。
8. 【請求項８】 シート状に加工された高熱伝導性の複合
   絶縁材料の第１シートと、回路パターンが形成された導
   電性金属板と、前記第１シートと導電性金属板とを一体
   成形してなる第３基板と、前記第３基板に実装された発
   熱部品と、前記発熱部品を被うように取り付けられたシ
   ート状に加工された高熱伝導性の第２シートと、制御回
   路を実装した第２基板と、前記第２基板に実装された準
   発熱部品と、前記第３基板と前記第２基板とを収納する
   ケースと、前記準発熱部品を前記第２シートとが熱的に
   接するように取り付けられたパワー制御装置。