JPS62176196A

JPS62176196A - パワ−モジユ−ル

Info

Publication number: JPS62176196A
Application number: JP1841286A
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: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
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、を源回路に関しては、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、電力系半導体器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
イノチンダ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、１！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く配置することが出
来る。さらに、各基板の電力素子から発生する熱は、パ
ワーモジュール全体からの放散と外壁−となるモジュー
ル基板からの放散が可能であるため、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
フライバッタ方式スイッチングｆ４１！！！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図の部品群へを集積し
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。ここで、モジュール基板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の素子面間に変換トランス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り、各モジ
ュール基板１．２と変換トランス３の配線も短く実装す
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、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。

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図の電源回路を通
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
垂直に変換トランス３の長平方向がくるように実装基板
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、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。

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４図Ａ、　Ｂは、本発明の第３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を一直線上に並べ、かつ
、素子面が同一方向となるように実装基板２０上に配置
し、さらに、上記モジュール基板１．２の素子面側に変
換トランス３を実装基板２０上に配置する。上記のよう
に配置したモジエール基板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が外壁と
なるヨウに樹脂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、樹脂全体からより効率よくなる
利点がある。また、各モジエール基板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（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、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。

続いて、本発明の第４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
用したパワーモジエールについて説明する。

第５図Ａ、Ｂは、本発明の第４の実施例におけるパワー
モジエ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を一直線上に並べ、かつ
、素子面が同一方向となるように実装基板２０上に配置
し、さらに、上記モジュール基板１．２の素子面に垂直
に変換トランス３の長手方向がくるように実装基板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の放熱は、第３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
３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
分離かは力＼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、前記第１から第４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、餉１図と第４図に対応
する第６図、第３図と第５図に対応する第７図のように
１次または２次モジエール＆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５の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第８図は、第３図のモジュール構成に通用した本発明の
第５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だが、第５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［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３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．第３．第４、および、第５の実
施例では、フライバック方式スイッチング電源を爪いて
説明したが、フライバンク方式にかぎらず他の方式のス
イ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。

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、一体モジェールとすること
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、第３図Ａ、　Ｂ、第４図Ａ、　Ｂ。第５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
ルに通したスイッチング電源の回路図、第６図、第７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８図は第３図に通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、１７．１９・・・・・・
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−−−／
；Ｋ１１ＴＩｔジｚ４［２叶−゛犬衷基紘第２図３−一一女羽１１ラン人７−−−ス４ッ＋ン７°Ｆランジズタイ１−−−［うＬ（イー「−１Ｊ１−　　−Ｊ第４図第６図第７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、一体モジュールとし
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
。