KR19980070023A - 정류 장치 - Google Patents

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KR19980070023A
KR19980070023A KR1019970053281A KR19970053281A KR19980070023A KR 19980070023 A KR19980070023 A KR 19980070023A KR 1019970053281 A KR1019970053281 A KR 1019970053281A KR 19970053281 A KR19970053281 A KR 19970053281A KR 19980070023 A KR19980070023 A KR 19980070023A
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마사카즈 모리
시로 이와타니
신지 이와모토
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기타오카 다카시
미쓰비시 덴키(주)
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Abstract

방열성이 양호함과 아울러, 품질이 향상되고 원가가 절감될 수 있는 정류 장치를 얻는 것이 과제이다. 일측 전극의 역할을 하는 금속 베이스로서, 측면부(231d)와 좌면부(231e)를 가지고 있는 금속 베이스(231c)가 설치되어 있고, 교류출력을 정류하는 일방향 도통 소자(231); 및 금속 베이스(231)가 삽입되는 오목부로서, 상기 측면부(231d)에 결합되어 있는 측벽부와, 상기 좌면부(231e)에 접촉되어 있는 바닥부를 가지고 있는 오복부(303a)가 설치되어 있고, 일방향 도통 소자(231)에서 발생된 열을 방열시키는 금속제 방열 부재(303)를 구비하고 있다.

Description

정류 장치
본 발명은 차량용 교류 발전기 등에 사용되는 정류 장치에 관한 것이다.
도 5는 차량용 교류 발전기 장치의 회로도이다. 발전기 장치는 내부에 전기자 코일(101) 및 계자 코일(102)을 가지고 있는 교류 발전기(1)와, 정측(positive-side) 정류기(201) 및 부측(negative-side) 정류기(202)를 가지고 있는 정류 장치(2)를 구비하고 있다. 그리고 또한, 전압 조정기(3), 축전지(4), 키 스위치(5), 전기 부하(6)를 구비하고 있다.
도 6은 상기 정류 장치의 정측 정류기(201)의 상세한 구조를 나타낸 단면도이다. 정측 정류기(201)는 복수의 일방향 도통 소자인 정류용 다이오드(211)가 정측 출력 단자를 겸하고 있는 방열 부재인 히트 싱크(heat sink)(301)에 전기적으로 그리고 기계적으로 접속되어 구성되어 있다. 정류용 다이오드(211)는 애노드 전극(211a)과, 이 애노드 전극(211a)에 전기적으로 접속되어 몰드 수지(211b)에 의해 몰드된 도시되지 않은 다이오드 칩과, 이 다이오드 칩에 전기적으로 접속되어 캐소드 전극이 되는 금속 베이스(211c)로 구성되어 있다.
금속 베이스(211c)는 판모양을 형성하고 있고, 그리고 금속 베이스(211c)에는 일측의 주요면에 몰드 수지(211b)에 의해 몰드된 다이오드 칩이 탑재되어 있다. 정류용 다이오드(211)는 금속 베이스(211c)의 타측의 주요면이 땜납(211d)으로 히트 싱크(301)에 납땜 접속되어 있다.
도 7은 종래의 정류 장치의 정측 정류기의 다른 구조를 나타낸 단면도이다. 정측 정류기는 복수의 정류용 다이오드(221)가 정측 출력 단자를 겸하고 있는 히트 싱크(302)에 전기적으로 그리고 기계적으로 접속되어 구성되어 있다.
정류용 다이오드(221)는 애노드 전극(221a)과, 이 애노드 전극(221a)에 전기적으로 접속되어 몰드 수지(221b)에 의해 몰드된 도시되지 않은 다이오드 칩과, 이 다이오드 칩과 전기적으로 접속되어 캐소드 전극이 되는 금속 베이스(221c)로 구성되어 있다.
금속 베이스(221c)는 판모양으로 형성하고 있고, 그리고 금속 베이스(211c)에는 일측의 주요면에 몰드 수지(211b)에 의해 몰드된 다이오드 칩이 탑재되어 있다. 또한, 금속 베이스(221c)의 외주면은 널링(knurling) 가공되어 있다. 한편, 히트 싱크(302)에는 관통 구멍(302a)이 천공되어 있다. 정류용 다이오드(221)에는 외주면이 널링 가공된 금속 베이스(221c)가 관통 구멍(302a)에 압입 접속되어 있다.
이와 같이 구성된 차량용 교류 발전기 장치에서는 키 스위치(5)가 온되면 먼저 축전지(4)로부터 계자 코일(102)측으로 전류가 흐르고, 계자 코일(102)이 회전한다. 계자 코일(102)이 회전하면 전기자 코일(101)에 3상의 교류 전류가 발생된다. 이 교류 전류는 정류 장치(2)측으로 흘러 전파 정류된다. 이에 따라, 정측 전류기(201)를 통해 출력되는 전류가 전기 부하(6)나 축전지(4)에 공급된다.
이러한 차량용 교류 발전기 장치에 사용되는 정류 장치(2)의 정측 정류기(201)는 복수개의 정류용 다이오드(211 또는 221)가 정측 출력 단자를 겸하고 있는 히트 싱크(301 또는 302)에 접속되어 구성되어 있으며, 그리고 정류용 다이오드(211, 221)에서 발생되는 열은 히트 싱크(301, 302)를 통해 방열된다.
이와 같이 구성된 종래의 정류 장치에 있어서, 도 6에 나타낸 정류 장치에서 히트 싱크(301)으 재료로는 납땜이 가능하고 열전도성이 높은 재료가 선택될 필요가 있다. 이 재료중 하나로는 동을 들 수 있는데, 동을 선택하면 중량이 늘어 경량화가 곤란해진다. 또한, 다른 재료로는 알루미늄이 있지만, 알루미늄은 경량화에는 용이하지만, 납땜이 가능하도록 표면에 니켈 도금을 할 필요가 있으며, 그리고 제조 공정이 늘어 비용이 증가되는 문제가 있다.
또한, 도 6에 나타낸 정류 장치에서는, 납땜할 때에 고열 가열 때문에 다이오드 소자가 손상될 가능성이 있다. 또한, 납땜에 사용된 플럭스(flux)로 인해 다이오드 소자가 오염되어 기능이 저하되고 정류 장치의 품질이 저하되는 문제가 있다.
또한, 도 7에 나타낸 정류 장치에서는 정류용 다이오드(221)의 금속 베이스(221c)가 관통 구멍(302a)에 압입 고정되기 때문에 납땜시에 수반되는 문제는 해소된다. 하지만, 금속 베이스(221c)는 관통 구멍(302a)에 관통되어 있고, 금속 베이스(221c)의 도 7의 하부면은 히트 싱크(302)에 접촉되어 있지 않다. 이 때문에, 금속 베이스(221c)의 하부면으로부터 히트 싱크(302)으로 열이 전도되지 않아 방열능력이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 방열성이 양호해짐과 아울러, 품질이 향상되고 비용이 절감될 수 있는 정류 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 정류 장치의 정측 정류기의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 정류 장치의 다른 예를 나타낸 정측 정류기의 단면도.
도 3은 본 발명의 정류 장치의 다른 예를 나타낸 정측 정류기의 단면도.
도 4는 본 발명의 정류 장치의 다른 예를 나타낸 정측 정류기의 단면도.
도 5는 차량용 교류 발전기 장치의 회로도.
도 6은 종래의 정류 장치의 정측 정류기의 상세한 구조를 나타낸 단면도.
도 7은 종래의 정류 장치의 정측 정류기의 다른 구조를 나타낸 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
231, 241 : 정류용 다이오드(일방향 도통 소자)
231c, 241c : 금속 베이스
231d, 241d : 측면부
231e, 241e : 좌면부
303, 304, 305, 306 : 히트 싱크(방열 부재)
303a, 304a, 305a, 306a : 오목부
305b, 306b : 방열용 핀
310 : 금속판(열전도 부재)
청구항 1의 정류 장치에 있어서, 일측 전극의 역할을 하는 금속 베이스로서, 측면부와 좌면부(seating surface portion)를 가지고 있는 금속 베이스가 설치되어 있고, 교류 출력을 정류하는 일방향 도통 소자; 및 금속 베이스가 삽입되는 오목부로서, 측면부에 결합되어 있는 측벽부와, 상기 좌면부에 접촉되어 있는 바닥부를 가지고 있는 오목부가 설치되어 있고, 일방향 도통 소자에서 발생된 열을 방열시키는 금속제 방열 부재를 구비하고 있다.
청구항 2의 정류 장치에 있어서, 일방향 도통 소자의 금속 베이스는 측면부에 요철이 설치되어 있는 것이다.
청구항 3의 정류 장치에 있어서, 일방향 도통 소자의 금속 베이스는 좌면부에도 요철이 설치되어 있는 것이다.
일방향 도통 소자의 저면부와 방열 부재의 오목부사이에, 금속 베이스와 방열 부재중 어느 하나보다도 유연한 열전도 부재가 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다. 열전도 부재는 금속이다.
열전도 부재는 금속 베이스와 방열 부재중 어느 하나보다도 융점이 낮은 금속으로서 삽입후 용융된 다음에, 다시 응고된 것을 특징으로 한다.
열전도 부재는 열전도성 수지인 것을 특징으로 한다.
[실시 형태 1]
도 1은 본 발명의 정류 장치의 정측 정류기의 구조를 나타낸 단면도이다. 정측 정류기는 복수의 일방향 도통 소자인 정류용 다이오드(231)가 정측 출력 단자를 겸하고 있는 방열 부재인 히트 싱크(303)에 전기적으로 그리고 기계적으로 접속되어 있다.
정류용 다이오드(231)는 애노드 전극(231a)과, 이 애노드 전극(231a)에 전기적으로 접속되어 있는 몰드 수지(231b)에 의해 몰드된 도시되지 않은 다이오드 칩과, 이 다이오드 칩에 전기적으로 접속되어 캐소드 전극이 되는 금속 베이스(231c)로 구성되어 있다.
금속 베이스(231c)에는 예컨대 동으로 제작된 원판 모양을 형성하고 있고, 일측 주요면에 몰드 수지(231b)에 의해 몰드된 다이오드 칩이 탑재되어 있다. 또한, 금속 베이스(231c)의 측면부(231d)는 널링 가공되어 축방향과 평행하게 요철이 형성되어 있다. 한편, 히트 싱크(303)는 예컨대 알루미늄으로 제작된 판모양을 형성하고 있고, 표면에 원형의 오목부(303a)가 형성되어 있다. 금속 베이스(231c)의 좌면부(231e)와 히트 싱크(303)사이에는 연질이고 열전도성이 좋은 열전도 부재인 예컨대 인듐으로 제작된 금속판(310)이 삽입되어 있다. 금속 베이스(231c)는 금속판(310)을 사이에 두고 오목부(303a)에 압입 접속되어 있다.
이러한 구성의 정류 장치에서, 금속 베이스(231c)의 좌면부(231e)와 히트 싱크(303) 사이에는 연질이고 열전도성이 좋은 금속판(310)이 삽입되어 있다. 그리고 금속 베이스(231c)가 오목부(303a)에 압입되어 있다. 이 때문에, 연질의 금속판(310)의 표면은 좌면부(231e)나 오목부(303a)의 바닥부 형상을 따라 소성 변형되어 이들 둘에 밀착된다. 또한, 금속 베이스(231c)의 측면부(231d)는 오목부(303a)의 측벽부에 결합되어 있다. 이 때문에, 금속 베이스(231c)에서부터 히트 싱크(303)까지의 열전도성이 좋아진다. 또한, 접합 수단으로서 땜납을 사용하지 않기 때문에, 제조 공정이 증가되지 않으며, 원가가 절감될 수 있다. 또한, 플럭스에 의한 오염이 없으며 품질이 저하되지 않는다.
또한, 히트 싱크(303)를 예컨대 알루미늄으로 제조함으로써 경량화를 꾀할 수 있다. 그리고 알루미늄은 공작성이 좋기 때문에 가공이 용이하다. 또한, 땜납을 사용하는 일이 없으므로 알루미늄 표면에 니켈 도금을 할 필요가 없고 제조 공정이 증가되지 않는다.
또한, 금속판(310)에는 주석, 주석 합금, 주석-납 땜납, 납 등 비교적 부드럽고 융점이 낮은 금속 재료를 사용할 수도 있다. 이 경우에도, 금속판(310)이 금속 베이스(231c)와 히트 싱크(303)사이에 압착돼 밀착되어 있다.
또한, 금속판(310)의 재료로 주석이나 합금, 땜납, 납 등 비교적 융점이 낮은 금속을 사용할 수 있고, 금속판(310)은 금속 베이스(231c)와 히트 싱크(303)사이에 삽입 압착된 다음에, 용융될 때까지 가열되고 응고될 수도 있다. 금속판(310)이 용융되고 응고될 때, 예컨대 도 1에서 좌측을 상측으로 하여 히트 싱크(303)를 세운 상태로 행하면 금속판(310)을 압착한 후에 금속판(310)이 금속 베이스(231c) 또는 히트 싱크(303)와 전면에 걸쳐서 밀착되지 않아 약간의 틈이 생기더라도, 금속판(310)이 용해될 때 이 틈이 메워지고, 또한 존재하고 있던 틈의 용적과 동일한 새로운 틈이 상기 판위에 축적된다. 따라서, 응고된 후, 금속판(310)은 금속 베이스(231c)와 히트 싱크(303)보다 넓은 면적으로 접촉한 상태가 되어 금속 베이스(231c)에서부터 히트 싱크(303)까지의 열전도성은 손상되지 않는다.
또한, 금속판(310) 대신에, 예컨대 규소 화합물 등의 열전도 수지를 사용할 수도 있다. 이 경우에 페이스트 모양의 열전도 수지를 히트 싱크(303)의 오목부(303a)에 제공하고, 금속 베이스(231c)가 열전도 수지를 사이에 두고 히트 싱크(303)에 압착 고정된다. 열전도 수지는 금속 베이스(231c)나 오목부(303a)의 바닥부 형상을 따라 소성 변형되어, 이들 둘에 밀착된다. 이러한 경우에, 페이스트 모양의 열전도 수지가 히트 싱크(303)에 제공되므로 열전도 수지가 탈락되는 일이 없이 작업성이 좋다.
[실시 형태 2]
도 2는 본 발명의 정류 장치의 다른 예를 보인 정측 정류기의 단면도이다. 정측 정류기는 복수의 일방향 도통 소자인 정류용 다이오드(241)가 정측 출력 단자를 겸하고 있는 방열 부재인 히트 싱크(304)에 전기적으로 그리고 기계적으로 접속되어 있다.
정류용 다이오드(241)는 애노드 전극(241a)과, 이 애노드 전극(241a)에 전기적으로 접속되어 있는 몰드 수지(241b)에 의해 몰드된 도시하지 않는 다이오드 칩과, 이 다이오드 칩에 전기적으로 접속되어 있고 캐소드 전극이 되는 금속 베이스(241c)로 구성되어 있다.
금속 베이스(241c)에는 예컨대 동으로 제작된 원판 모양이며, 일측 주요면에 몰드 수지(241b)에 의해 몰드된 다이오드 칩을 탑재되어 있다. 또한, 금속 베이스(241c)의 측면부(241d)에는 널링 가공에 의해 요철부(241f)가 형성되어 있고, 좌면부(241e)에는 기계 가공에 의해 단면삼각형의 직선모양의 돌출부(241g)가 소정 간격을 두고 복수개 설치되어 있다. 한편, 히트 싱크(304)는 예컨대 알루미늄으로 제작된 판모양이며, 표면에 오목부(304a)가 형성되어 있다. 금속 베이스(241c)는 오목부(304a)에 압입 접속되어 있다.
이러한 구성의 정류 장치에서, 금속 베이스(241c)의 측면부(241d)에는 널링 가공에 의해 요철부(241f)가 형성되어 있다. 그리고 금속 베이스(241c)는 오목부(304a)에 압입되어 있다. 또한, 금속 베이스(241c)의 측면부(241d)는 오목부(304a)의 측벽부에 결합되어 있고, 또한, 금속 베이스(241c)의 좌면부(241e)의 고리모양의 돌출부(241g)는 오목부(304a)의 바닥부에 결합되어 있다. 이 때문에, 땜납을 사용하지 않고도 금속 베이스(241c)와 히트 싱크(304)를 확실하게 접속할 수 있다. 또한, 금속 베이스(241c)와 히트 싱크(304)사이에 간격이 생기지 않으며, 접촉 면적이 증가하여 열전도성이 좋아진다. 또한, 땜납을 사용하지 않기 때문에 제조 공정이 증가되지 않고 원가를 절감될 수 있다. 그리고 플럭스에 의한 오염이 없고 품질이 저하되는 일도 없다.
본 실시 형태에서는 금속 베이스(241c)의 좌면부(241e)에 돌출부(241g)가 형성되고 있지만, 반드시 돌출부(241g)가 형성되어 있지 않아도 도 7의 종래 기술에 비해 금속 베이스(241c)와 히트 싱크(304)의 접촉 면적이 증가하므로 방열성이 좋아지는 효과가 얻어진다. 또한, 좌면부(241e)에 예컨대 방사 모양으로 단면 삼각형의 돌출부나 동심원 모양으로 단면 삼각형의 고리모양의 돌출부를 설치해도 동일한 효과가 있다.
[실시 형태 3]
도 3은 본 발명의 정류 장치의 다른 예를 보인 정측 정류기의 단면도이다. 본 실시 형태에서, 정류용 다이오드(231)의 금속 베이스(231c)는 히트 싱크(305)의 표면에 형성된 오목부(305a)에 압입되어 있다. 그리고 히트 싱크(305)의 정류용 다이오드(231)와 반대측의 면인 이면에는 복수의 주름으로 된 방열용 핀(305b)이 앞면에 걸쳐 형성되어 있다. 기타 다른 구성은 실시 형태 1과 마찬가지이다.
이러한 구성의 정류 장치에서는, 히트 싱크(305)의 이면에 방열용 핀(305b)이 형성되어 있으므로 히트 싱크(305)의 표면적이 증가하여 방열 능력이 높아진다. 그 결과, 장치의 신뢰성이 향상되고, 히트 싱크(305)가 소형화 될 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 방열용 핀(305b)가 정류용 다이오드(231)와 반대측의 면에 전면에 걸쳐 형성되었지만, 정류용 다이오드(231)와 동일한 측의 면에 정류용 다이오드(231)의 탑재위치 이외의 장소이면 방열용 핀을 형성해도 된다. 이 경우에는 방열 능력이 더욱 높아질 수 있다.
[실시 형태 4]
도 4는 본 발명의 정류 장치의 다른 예를 보인 정측 정류기의 단면도이다. 본 실시 형태에서, 정류용 다이오드(241)의 금속 베이스(241c)는 히트 싱크(306)의 표면에 형성되어 있는 오목부(306a)에 압입되어 있다. 그리고 히트 싱크(306)의 정류용 다이오드(241)와 반대측의 면인 이면에는 복수의 주름으로 된 방열용 핀(306b)이 형성되어 있다. 기타 다른 구성은 실시 형태 2와 마찬가지이다.
이러한 구성의 정류 장치에 있어서, 히트 싱크(306)의 이면에 방열용 핀(306b)이 형성되어 있다. 그 때문에, 실시 형태 3과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
청구항 1의 정류 장치에 있어서, 일측 전극의 역할을 하는 금속 베이스로서, 측면부와 좌면부를 가지고 있는 금속 베이스가 설치되어 있고, 교류 출력을 정류하는 일방향 도통 소자; 및 금속 베이스가 삽입되는 오목부로서, 측면부에 결합되어 있는 측벽부와, 상기 좌면부에 접촉되어 있는 바닥부를 가지고 있는 오목부가 설치되어 있고, 일방향 도통 소자에서 발생된 열을 방열시키는 금속제 방열 부재를 구비하고 있다. 이 때문에 금속 베이스와 방열 부재의 접촉 면적이 증가하여 방열성이 좋아진다. 또한, 땜납을 사용하지 않고 금속 베이스와 방열 부재를 접속할 수 있으므로 제조 공정이 증가되지 않으며, 원가를 절감할 수 있다. 또한, 플럭스에 의한 오염이 없고 품질이 저하되지 않는다.
청구항 2의 정류 장치에 있어서, 일방향 도통 소자의 금속 베이스는 측면부에 요철이 설치되어 있는 것이다. 이 때문에, 금속 베이스의 측면부가 방열 부재의 측벽부에 결합되어, 접속이 확실해진다. 그 결과, 방열성이 더욱 좋아진다.
청구항 3의 정류 장치에 있어서, 일방향 도통 소자의 금속 베이스는 좌면부에도 요철이 설치되어 있는 것이다. 이 때문에, 금속 베이스의 좌면부가 방열 부재의 바닥부에 결합되어, 접속이 확실해진다. 그 결과, 방열성이 더욱 좋아진다.
일방향 도통 소자의 저면부와 방열 부재의 오목부사이에 금속 베이스와 방열 부재중 어느 하나보다도 유연한 열전도 부재가 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 때문에, 열전도 부재가 금속 베이스 및 방열 부재에 넓은 면적에 걸쳐 확실하게 접촉되므로, 금속 베이스에서부터 방열 부재까지의 열저항이 작아져 방열 성능이 향상된다.
열전도 부재는 금속이다. 이 때문에, 열전도 부재는 금속 베이스와 방열 부재사이에 압착되어 이들 둘에 확실하게 밀착된다.
열전도 부재는 금속 베이스와 방열 부재중 어느 하나보다도 융점이 낮은 금속으로서 삽입후 용융된 다음에 다시 응고된 것을 특징으로 한다. 그리고 열전도 부재가 압착된 후에 금속 베이스 또는 방열 부재 사이에 약간의 틈이 있어도 용융된 열전도 부재가 그 틈을 메운다. 이 때문에, 열전도 부재는 금속 베이스 및 방열 부재보다 넓은 면적으로 접촉된 상태가 되고, 금속 베이스에서부터 방열 부재까지의 열전도성이 손상되지 않는다.
열전도 부재가 열전도성 수지인 것을 특징으로 한다. 열전도 수지는 히트 싱크에 도포되어 배치되므로 작업성이 좋다. 또한, 열전도 수지는 접착제로서의 기능을 가지고 있고, 정류용 다이오드와 히트 싱크를 단단히 고정함으로써 신뢰성이 향상된다.

Claims (3)

  1. 일측 전극의 역할을 하는 금속 베이스로서, 측면부와 좌면부를 가지고 있는 금속 베이스가 설치되어 있고, 교류 출력을 정류하는 일방향 도통 소자; 및
    상기 금속 베이스가 삽입되는 오목부로서, 측면부에 결합되어 있는 측벽부와, 상기 좌면부에 접촉되어 있는 바닥부를 가지고 있는 오목부가 설치되어 있고, 일방향 도통 소자에서 발생된 열을 방열시키는 금속제 방열 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 정류 장치.
  2. 제1항에 있어서, 일방향 도통 소자의 금속 베이스는 측면부에 요철이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정류 장치.
  3. 제2항에 있어서, 일방향 도통 소자의 금속 베이스는 좌면부에도 요철이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정류 장치.
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