JPS62102599A - パワ−モジユ−ル - Google Patents

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 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
分の小型化を達成する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、低電力系の装置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状である。

これは、大電力素子の放熱の問題と、大電力素子を近傍
に配置しなければなら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
イッチングレギュレータの設計法とパヮ−デハイスの使
いかた」のＰ　１７２−　Ｐ　１７７に記載されている
。また、ディスクリートで構成したスイノチングレギュ
レークの例として、「日経エレクトロニクス」の１９８
０年６月９日発行のＰ１７５−２１８５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
のだ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
ル工程に太き（影響を与えるものである。さらに、スイ
ッチング電源においては、各素子間の配線の長さが雑音
に関わっている。そのため、１次２次回路の電力素子と
変換トランスを近接して配置することが望ましいが、上
記空間的相互配置の問題により、困難であるという問題
を有していた。

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、１次２次回路と変換トランスとの隣接部位に空間
または、ミゾを設けて、個々の熱的分離を行い効果的な
熱放散を可能としたパワーモジエールを提供するもので
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、１次２次回路の電力部を各々１枚の基板上に集積さ
せ、かつ、上記モジュール基板の素子面を対向させ、こ
のモジュール基板に近接して変換トランスを配置し、そ
れぞれの隣接部位に空間、またはミゾを設けて熱分離を
計りながら電気的絶縁性のすぐれた樹脂で結合し、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
、かつ、変換トランスとの距離も短く配置することが出
来る。また、電力素子から発生する熱は、各モジュール
基板から容易に放散させることが可能である。さらに、
１次２次モジュール基板の素子面を対向させ上記モジュ
ール基板と平行に、かつ、近接して変換トランスを配置
しその隣接部位に空間、またはミゾを設けることにより
上記変換トランスは、１次２次モジュール基板との熱の
分離を図ることが出来る。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。

従って、一体モジュールにすることにより小型化が可能
となり、アセンブリ工程も筒車なものとなる。

実施例 以下本発明の実施例のパワーモジュールについて図面を
参照しながら説明する。

第１図は、本発明の一実施例におけるパワーモジュール
の立体図である。

ここで、本発明の特徴を述べる前に本発明のモジュール
が適用出来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イッチ
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６は直流電源、７は出力負荷１４の出力
電圧を安定するためにスイッチングトランジスタのオン
オフを行なう制御回路、９．１１はスイッチングトラン
ジスタ８と整流ダイオード１２に付加したスパナ回路、
３は変換トランスである。

これらで構成されたフライバンク方式スイッチング電源
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。また、ノイズの観点から、部品群Ａ
、Ｂと変換トランス３の配線は極力短くすることが望ま
しい。さらに、部品群ＡとＢは絶縁の問題により、回路
を分離する必要がある。

上記電源回路を本発明のパワーモジュールで構成したも
のが第１図に示すものである。

第１図において、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、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た
樹脂である。

（以下、電気的絶縁物を単に樹脂と呼ぶ。）５は１次、
２次基板と変換トランスとの熱分離を目的とした空間、
１９は各モジュール基板の端子である。ここで、モジュ
ール基板１と２は、空間５を介して互いに素子１８．２
０を取り付けている素子面が対向するように配置し、さ
らに上記モジュール基板１．２と変換トランス３とを上
記空間を介して平行に、かつ、隣接して配置する。上記
のように配置したモジュール基板１及び２と変換トラン
ス３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、それぞれの隣接部位に空間５を
設けることにより、１次、２次基板間１及び変換トラン
スを含めた相互の熱伝達性を低下させて熱分離を図るこ
とが出来る。

また、部品群ＡとＢを別々のモジュール基板化するため
、回路の分離を図ることが出来るとともにモジュール基
板１．２からの放熱も可能となり、各電力素子毎に放熱
を考える必要もなくなる。

さらに、上記変換トランス３を、空間またはミゾ５を介
して上記モジュール基板１．２と平行にかつ、近接して
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との熱分離を図れる。

従って、従来ディスクリートで組み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小型にするこ
とが出来る。

また、前記実施例では１熱分離のための空間の形状を川
筋で図示したが、この形状は角推に限定されるものでは
なく円筒状・菱形など熱分離の目的を損なわないもので
あればいずれの形状でも良い。

また、第３図に示すように、スリット状のミゾを設けて
も熱分離が可能であり、必要に応じて空間とスリット状
のミゾの組合せも当然考えられるものである。また、本
実施例ではモジュール基板全体を樹脂内に埋め込んだが
、モジュール基板の放熱面をモジュールの外壁とし、よ
り放熱効果を高めることも当然考えられる。

尚、本発明の実施例では、フライバンク方式のスイッチ
ング電源を用いて説明したが、フライバンク方式に限ら
ず、他の方式のスイッチング電源や他の安全化電源にお
いても可能である。

発明の効果 以上のように本発明は、１次２次電力回路をモジュール
基板化し上記基板と平行に、かつ、近接して変換トラン
スを配置し、それぞれの隣接部位に熱分離を目的とした
空間、またはミゾを設けて樹脂で結合することより、相
互の熱伝達性を低下させて」二記モジュール基板と上記
変換トランスとの熱分離を図ることが出来る。さらに、
１次２次モジュール基板と変換トランスとをモールドし
て樹脂で結合することにより各素子の配線が短くなり、
また各素子がモジュール基板上に集約するため放熱を集
中して行える。従って、全体として小形となり、熱設計
が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図は本発明の実施例におけるパワーモジュ
ールの立体図、第２図は本発明のパワーモジュールに適
したスイッチング電源の回路図である。 ■・・・・・何次モジュール基板、２・・・・・・２次
モジュール基板、３・・・・・・変換トランス、４・・
・・・・電気的絶縁物、５・・・・・・空間、またはミ
ゾ、１８．１９・・・・・・モジュール基板上の素子。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名１−−−／
；欠９ηモジユリし基板 ２−−−２　：ＸｆＩＩ’ｃ；ｘ−）ｂｈＫ３−ｍ−変
換トランス う、図　　　　　　４−財布 ３−一一変１文トランス と−−−スイッ光グトランジスタ ／２−−−！Ｅ漫タイオード 第２図 ／ｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源装置内の、１次側回路の一部を集積化した１
   次側モジュール基板、及び、２次側回路の一部を集積化
   した２次側モジュール基板と変換トランスのそれぞれの
   隣接部位に空間、またはミゾを設けて空間的絶縁物で結
   合し、一体化したことを特徴とするパワーモジュール。
2. （２）１次側モジュール基板と２次側モジュール基板を
   空間またはミゾを介して素子面が対向するように配置し
   、さらに、上記空間またはミゾを介して上記変換トラン
   スを上記モジュール基板と平行に、かつ、近接するよう
   に一体化した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。