JPS62176195A

JPS62176195A - パワ−モジユ−ル

Info

Publication number: JPS62176195A
Application number: JP1706286A
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: 1987-08-01

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ンンりを取り付ける
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ワーデバイスの使
いかたＪ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イッチングレギ
ュレータの例として日経エレクトロニクスの１９８０年
６月９０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。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
に関わってくる。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させ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の距離を極力短くし
、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、更に容易となるパ
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のモジュール基板をモジュ
ールの外壁とすることで、モジュール基板からの熱放散
をより効率行えるものである。

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実装し、それ
ぞれを熱伝導がよく、電気的絶縁性のすぐれた樹脂で全
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
、かつ、変換トランスとの距離も短（配置することが出
来る。さらに、各基板の電力素子から発生する熱は、パ
ワーモジエール全体からの放散と外壁となるモジュール
基板がらの放散が可能であるため。さらに、第１．第２
の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するこ
とにより、上記変換トランスは、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、従来のように、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小型化が可能で、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っいて図面
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イ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はスイッチン
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。しかし、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次側モジニール基板、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
装する実装基板、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（娶れ、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。ここで、モジュール基（及１と２を互い
に素子１７．１９を取り付けている素子面が対向するよ
うに実装基板２０上に配置し、さらに、上記モジュール
基板１．２の素子と変換トランス３とを平行に、かつ、
隣接して配置する。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全体を上記モジュール基板１，２
が外壁となるように樹脂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、外壁となるモジュール基板１．２からの
放熱、および、樹脂部分からの放熱か可能となる。また
、各電力素子毎に放熱を考える必要もなくなり、各モジ
ュール２．［１，２と変換トランス３の配線を短く実装
することができる。さらに、部品群ＡとＢを別々にモジ
ュールリ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。また、変換ト
ランス３をモジュール基板１，２と平行に、かつ、近接
して配置することにより、変換トランスふとモジュール
基板１，２との熱分離が図れる。

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。

ここで、モジュール基板１と２は互いに素子１７．１９
を取り付けている素子面が対向するように実装基板上に
配置し、さらに、上記モジュール基板１．　２の素子面
に対する垂直方向と変換トランス３の長手方向を一致さ
せ、かつ、隣接するように実装基板２０上に配置する。

上記のように配置した各モジュール基板１．２と変換ト
ランス３および、実装基板２０全体を上記モジュール基
板１，２が外壁となるように樹脂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１＆１．２のみ、
変換トランス３と一部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１
８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の回路の一部を実父することも可
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
例すべてに通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
ライバック方式スイッチング電源を用いて説明をしたが
、フライバッタ方式にかぎらず他の方式のスイッチング
電源！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。

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】次、ま
たは、２次の回路と、変）負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各モジュール基板が
外壁となるように樹脂で結合し、一体モジュールとする
ことにより各素子の配線が短くなり、全体として小型と
なる。また、各素子がモジュール基板上に集約し、かつ
、外壁となっているため放熱を集中して行え、電力部分
の熱設計も実装も簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、　　Ｂ、および、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イッチング
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ｋｌ物、１７．１９・・・・・
・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）ｇ
慣ｉξン↓−ル養４反 ’−Ｔ）ＫＩ［！Ｉ　　’ ３−−ＩＲ夫Ｌしノス４−１１７月１第　　１　　図　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　″０−−−ア″１ソ玉株第　　２　　図　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　３−１’Ｊ灸トブ
トランーーー又（ブチツク゛Ｌ：１ソクスタ”−−−！
１シｔｙ゛ｕ−ｙ第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（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、および、２次側回路の一部を集積
化した第２のモジュール基板の双方もしくはいずれか一
方と、変換トランスとを第３のモジュール基板上に実装
し、上記第１および第２のモジュール基板が外壁となる
ように全体を電気的絶縁物で結合して一体モジュールと
し、上記モジュールの第１のモジュール基板と上記第２
のモジュール基板の素子面が対向するように第１および
第２のモジュール基板を配置し、さらに、上記変換トラ
ンスが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パワーモジュール。
（２）第３のモジュール基板上に、１次側および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。