WO2017119261A1 - Ｄｃ／ｄｃコンバータ - Google Patents

Ｄｃ／ｄｃコンバータ Download PDF

Info

Publication number
WO2017119261A1
WO2017119261A1 PCT/JP2016/087478 JP2016087478W WO2017119261A1 WO 2017119261 A1 WO2017119261 A1 WO 2017119261A1 JP 2016087478 W JP2016087478 W JP 2016087478W WO 2017119261 A1 WO2017119261 A1 WO 2017119261A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal plate
power module
heat sink
converter
choke coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/087478
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宏樹 南
英秋 樫浦
翔平 廣瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to CN201680076358.XA priority Critical patent/CN108432113B/zh
Priority to DE112016005575.7T priority patent/DE112016005575T5/de
Priority to JP2017560080A priority patent/JP6399240B2/ja
Publication of WO2017119261A1 publication Critical patent/WO2017119261A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1588—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the present invention relates to a DC / DC converter, and more particularly to a DC / DC converter including a heat sink, a power module disposed above the heat sink, a substrate disposed above the power module, and an inductor element mounted on the substrate.
  • the present invention relates to a DC converter.
  • Patent Document 1 An example of this type of converter is disclosed in Patent Document 1.
  • the power module, the transformer, and the choke coil are disposed on the mounting surface of the cooling block via silicon grease having high thermal conductivity.
  • the wiring board on which the capacitor and the control circuit are mounted is formed integrally with the power module, is connected by a connection terminal protruding to the wiring board side, and is screwed and fixed to a post protruding from the mounting surface of the cooling block.
  • Patent Document 1 since the choke coil is arranged at a position avoiding the power module in a plan view, there is a problem that the plane size is increased.
  • the planar size can be reduced.
  • the heat dissipation performance particularly, the performance of releasing heat generated by the choke coil
  • a main object of the present invention is to provide a DC / DC converter capable of reducing the plane size and improving the heat radiation performance.
  • a DC / DC converter includes a heat sink, a power module disposed above the heat sink, a substrate disposed above the power module, and an inductor element mounted on the substrate.
  • a resin member disposed below the inductor element is disposed below the inductor element.
  • the inductor element mounted on the board overlaps the power module in plan view. Thereby, the planar size of the DC / DC converter can be suppressed.
  • the resin member contacts the inductor element mounted on the substrate and also contacts a metal mounting member that mounts the power module to the heat sink. The heat generated in the inductor element reaches the heat sink through the resin member and the attachment member. Thereby, the heat dissipation performance can be enhanced.
  • the attachment member includes a metal plate that has an opening that opens in the vertical direction and presses the power module against the heat sink, the resin member is disposed between the metal plate and the power module, and the inductor element passes through the opening. Contact with the resin member.
  • the attachment member includes a flat metal plate that presses the power module against the heat sink, the resin member is disposed between the metal plate and the inductor element, and an additional resin member is disposed between the attachment member and the power module. Is done.
  • a flat metal plate By adopting a flat metal plate, heat dissipation performance is improved.
  • the planar size can be reduced and the heat dissipation performance can be improved.
  • FIG. 1 It is a disassembled perspective view which shows the state which decomposed
  • A is an illustration figure which shows the process of mounting a power module and a base on a heat sink
  • FIG. 1 is an illustration figure which shows the process of attaching a metal plate on a power module
  • FIG. 2 is an illustration figure which shows the process of mounting the circuit board with which the choke coil and the electrolytic capacitor were mounted on a heat sink. It is an illustration figure which shows the process of attaching a circuit board to a heat sink.
  • (A) is an illustrative view showing an AA ′ section shown in FIG. 6, and (B) is an illustrative view showing a BB ′ section shown in FIG.
  • FIG. 1 is an illustration figure which shows the process of attaching a metal plate on a power module
  • FIG. 6 is an illustration figure which shows the process of mounting the circuit board with which the choke coil and the electrolytic capacitor were mounted on a heat sink. It is an illustration figure which shows the process of attaching a circuit board to a heat sink.
  • (A) is an illustrative view showing an AA
  • FIG. 10 is an illustrative view showing a state where the DC / DC converter shown in FIG. 9 is seen through from above.
  • (A) is an illustrative view showing a CC ′ section shown in FIG. 10
  • (B) is an illustrative view showing a DD ′ section shown in FIG.
  • a DC / DC converter 10 includes a heat sink 12, a power module 14 disposed above the heat sink 12, and a circuit board (above the power module 14). Substrate) 16, a plurality of choke coils (inductor elements) 18 mounted on the circuit board 16, and a plurality of electrolytic capacitors 20. When viewed from above, the outlines of the heat sink 12 and the circuit board 16 draw a rectangle of a common size.
  • the X axis and the Y axis are assigned to the short side and the long side of the rectangle, respectively, and the Z axis is assigned to the direction orthogonal to the rectangle.
  • the negative side and the positive side in the X-axis direction correspond to the left side and the right side, respectively
  • the negative side and the positive side in the Y-axis direction correspond to the front side and the rear side, respectively
  • the positive side and negative side in the Z-axis direction correspond to the upper side and Corresponds to the lower side.
  • the heat sink 12 is integrated with a rectangular metal plate 12a having a concave portion CC1 on the upper surface, five metal bases 12b and two bases 12c integrally formed on the upper surface of the metal plate 12a, and a lower surface of the metal plate 12a.
  • a plurality of metal-made fins 12d are formed.
  • the recess CC1 is provided at a position slightly ahead of the center of the upper surface.
  • the outline of the recess CC1 is rectangular, and the long side and the short side extend in the left-right direction and the front-rear direction, respectively.
  • the depth of the recessed part CC1 should just be a depth which can position the module main body 14a (it mentions later for details) which comprises the power module 14.
  • grease 28 is applied to the bottom surface of the recess CC1.
  • four of the five pedestals 12b are respectively provided at the four corners of the upper surface of the metal plate 12a, and the other one is provided at the rear end portion of the upper surface of the metal plate 12a and at the central position in the left-right direction.
  • the two pedestals 12b provided at the two rear corners are smaller than the other three pedestals 12b.
  • a hole (indicated by a black circle) extending in the vertical direction is formed on the upper surface of the five pedestals 12b thus provided, and a female screw is cut on the inner peripheral surface of the hole.
  • the two pedestals 12c are both formed in a band shape and are respectively provided on the left side and the right side of the recess CC1 when viewed from above.
  • the length of each pedestal 12c coincides with the length of the short side of the rectangle that outlines the recess CC1, and both ends of the pedestal 12c are aligned with both ends of the short side of the rectangle.
  • the height of the upper surface of each pedestal 12c is higher than the upper surface of the module main body 14a when the power module 14 is mounted in the recess CC1.
  • the right side surface thereof is flush with the left inner side surface of the recess CC1.
  • the left side surface of the right base 12c of the recess CC1 is flush with the right inner surface of the recess CC1.
  • holes extending in the vertical direction are formed at both ends in the length direction of the upper surface, and female threads are cut on the inner peripheral surface of the hole.
  • the hole (indicated by a black circle) extending in the vertical direction is additionally formed at two positions between the two pedestals 12b provided at the front end, and further, the pedestal 12b provided at the left rear end. Are additionally formed on the right side, the left side of the pedestal 12b provided at the right rear end portion, and the left side and the right side of the pedestal 12b provided at the left and right center of the rear end portion.
  • the female screw is also cut into the inner peripheral surfaces of these holes.
  • the plurality of fins 12d are arranged at equal intervals in the left-right direction on the lower surface of the metal plate 12a, and extend in the front-rear direction.
  • the length of each fin 12d coincides with the length of the long side that outlines the metal plate 12a, and both ends in the length direction of each fin 12d are matched with both ends of the long side.
  • two pedestals 24 are placed on the rear end of the upper surface of the metal plate 12a. Specifically, one pedestal 24 is placed between a pedestal 12b provided at the left rear end and a pedestal 12b provided at the left and right center of the rear end, and the other pedestal 24 is located at the left and right center of the rear end. Is placed between the pedestal 12b provided on the right and the pedestal 12b provided on the right rear end.
  • Each pedestal 24 has two legs projecting to the left and right sides, and through holes (indicated by black circles) penetrating in the vertical direction are formed in each of the two legs.
  • the through hole formed in this manner overlaps with the through hole formed in the rear end portion of the upper surface of the metal plate 12a when the base 24 is placed on the upper surface of the metal plate 12a.
  • the power module 14 includes a module main body 14a molded with resin and a plurality of leads 14b protruding from the module main body 14a.
  • the module main body 14a is formed in a rectangular parallelepiped shape, and the upper surface or the lower surface thereof is rectangular.
  • the long side of the rectangle is slightly shorter than the long side of the recess CC1, and the short side of the rectangle is slightly shorter than the short side of the recess CC1.
  • a part of the plurality of leads 14b protrudes forward from the front side surface of the module body 14a, and another part of the plurality of leads 14b protrudes rearward from the rear side surface of the module body 14a.
  • the protruding height position is a position slightly above the center of the front side in the height direction.
  • Two through holes indicated by black circles are respectively formed in two of the plurality of leads 14b protruding from the front side surface. Further, the remaining lead 14d having no through-hole is bent upward and extends upward after protruding forward or rearward.
  • the two leads 14b having the through holes are arranged on the two holes formed in the front end portion of the upper surface of the metal plate 12a.
  • the through hole formed in the lead 14b overlaps with the hole formed in front of the upper surface of the metal plate 12a.
  • four screw members male screws are formed on the outer peripheral surface and the material is metal
  • four screw members are screwed into a total of four through holes provided in the two bases 24, and Are screwed into a total of four holes formed at the rear end of the upper surface of the metal plate 12a.
  • the base 24 is fixed to the metal plate 12a.
  • Two screw members (a male screw is formed on the outer peripheral surface and the material is metal) 32 are screwed into two through holes formed in the lead 14b and further formed at the front end portion of the upper surface of the metal plate 12a. Screwed into the two holes.
  • the two leads 14b having the through holes are fixed to the metal plate 12a.
  • a rectangular heat dissipating sheet (resin member) 26 is attached to the upper surface of the module body 14a. Specifically, the lengths of the long side and the short side of the heat dissipation sheet 26 coincide with the lengths of the long side and the short side of the rectangle formed by the upper surface of the module body 14a.
  • the heat dissipating sheet 26 is adhered to the upper surface of the module main body 14a so that the contour thereof overlaps the contour of the upper surface of the module main body 14a.
  • the metal plate 22 is attached to the base 12c after the power module 14 is fitted into the recess CC1 and the heat dissipation sheet 26 is attached to the upper surface of the module body 14a.
  • the outline of the metal plate 22 is a rectangle, and the length of the long side thereof is the same as the distance from the left side surface of the left pedestal 12c to the right side surface of the right pedestal 12c.
  • the length of the short side of the said rectangle corresponds with the length of the base 12c.
  • an opening OP1 that opens in the vertical direction is formed in the center of the metal plate 22 in the center of the metal plate 22 in the center of the metal plate 22, an opening OP1 that opens in the vertical direction is formed.
  • the opening OP1 is also rectangular, and its long side extends in the left-right direction, while its short side extends in the front-rear direction.
  • Through holes (shown by black circles) reaching the lower surface of the metal plate 22 are formed at the four corners of the upper surface of the metal plate 22, and female threads are cut on the inner peripheral surface of the through hole.
  • the metal plate 22 has a left side that is flush with the left side of the left pedestal 12c and a right side that is flush with the right side of the right pedestal 12c. It mounts on the two bases 12c so that it may become.
  • the four through holes formed in the metal plate 22 respectively overlap with the total of four holes formed in the two bases 12c.
  • Four screw members (a male screw is formed on the outer peripheral surface and the material is metal) 34 are screwed into four through holes formed in the metal plate 22, and further, a total of four screws formed on the two bases 12c. Screwed into the hole.
  • the metal plate 22 is fixed to the pedestal 12c.
  • the power module 14 is pressed against the heat sink 12 by the metal plate 22 thus fixed.
  • seven through holes reaching the lower surface of the circuit board 16 are formed at the end of the upper surface of the circuit board 16. Among these, four through holes are formed at the four corners, and the three through holes are formed at the rear end portion so as to be lined up on the left and right.
  • circuit patterns PT1 to PT3 are formed on the lower surface of the circuit board 16.
  • the four choke coils 18 and the six electrolytic capacitors 20 are mounted on the lower surface of the circuit board 16 having such a structure.
  • the choke coil 18 is arranged at a position overlapping the opening OP1 as viewed from above.
  • the electrolytic capacitor 20 is disposed at a position between the rear side surface of the module main body 14a and the base 12b or 24 as viewed from above.
  • the seven through holes formed in the end portion of the circuit board 16 respectively overlap a total of seven holes formed in the five bases 12b and the two bases 24. Furthermore, the through hole HL1 or HL2 formed on the upper surface of the circuit board 16 overlaps the tip of the lead 14b bent upward.
  • five screw members male screws are formed on the outer peripheral surface and the material is metal
  • two screw members male screws are formed on the outer peripheral surface and the material is metal
  • 38 are the circuit board. 16 is screwed into seven through holes, and is further screwed into a total of seven holes formed in the five bases 12 b and the two bases 24. As a result, the circuit board 16 is fixed to the heat sink 12, and the lead 14b protrudes above the circuit board 16 through the through hole HL1 or HL2.
  • the AA ′ cross section shown in FIG. 6 has the structure shown in FIG. 7A
  • the BB ′ cross section shown in FIG. 6 has the structure shown in FIG. 7B.
  • the heights of the pedestals 12b and 24 are adjusted to a height at which a gap is formed between the lower end surface of the choke coil 18 and the upper surface of the module body 14a when the circuit board 16 is fixed to the heat sink 12. Moreover, the thickness of the heat dissipation sheet 26 in the natural state is adjusted to a thickness that exceeds the height of the gap. Therefore, in a state where the circuit board 16 is fixed to the heat sink 12, the heat dissipation sheet 26 is continuously pressed by the choke coil 18.
  • the heat generated by the choke coil 18 is transmitted to the heat radiating sheet 26 thus pressed, and then released to the outside through the module main body 14a and the heat sink 12 (strictly, the metal plate 12a and the fin 12d). It is discharged to the outside through the plate 22 and the heat sink 12 (strictly speaking, the pedestal 12c, the metal plate 12a and the fins 12d).
  • the heat generated in the module body 14a is released from the fins 12d through the metal plate 12a.
  • FIG. 8 shows an equivalent circuit of the DC / DC converter 10 having such a structure.
  • the inductor L1 is realized by the choke coil 18, and the capacitors C1 and C2 are realized by the electrolytic capacitor 20.
  • the control circuit CTR1 and the field effect transistors TR1 and TR2 are provided in the module body 14a.
  • the input terminal Tin is connected to one end of each of the capacitors C1 and C2 and the drain of the transistor TR2.
  • the source of the transistor TR2 is connected to the drain of the transistor TR1 and one end of the inductor L1.
  • the ground terminal Tgnd is connected to the other end of the capacitor C1 and the source of the transistor TR1.
  • the output terminal Tout is connected to the other end of the capacitor C2 and the other end of the inductor L1.
  • the gates of the transistors TR1 and TR2 are connected to the control circuit CTR1.
  • the DC / DC converter 10 includes the heat sink 12, the power module 14 disposed above the heat sink 12, the circuit board 16 disposed above the power module 14, and the circuit board 16. And a mounted choke coil 18.
  • the power module 14 is attached to the heat sink 12 by a metal plate 22. More specifically, the metal plate 22 has an opening OP ⁇ b> 1 that opens in the vertical direction, and presses the power module 14 against the heat sink 12.
  • the circuit board 16 is held by the bases 12b and 24 and the screw members 36 and 38 so that the choke coil 18 protrudes downward and overlaps the power module 14 and the opening OP1 in plan view.
  • the heat dissipation sheet 26 is disposed below the choke coil 18 so as to be in contact with each of the choke coil 18 and the metal plate 22. More specifically, the heat dissipation sheet 26 is disposed between the metal plate 22 and the power module 14, and the choke coil 18 contacts the heat dissipation sheet 26 through the opening OP1.
  • the choke coil 18 mounted on the circuit board 16 overlaps the power module 14 in plan view. Thereby, the planar size of the DC / DC converter 10 can be suppressed.
  • the heat dissipation sheet 26 contacts the choke coil 18 mounted on the circuit board 16 and contacts the metal plate 22 that attaches the power module 14 to the heat sink 12. As described above, the heat generated in the choke coil 18 is transmitted from the heat dissipation sheet 26 to the heat sink 12 via the module main body 14a and the metal plate 22, and then released to the outside. Thereby, the heat dissipation performance can be enhanced.
  • the metal plate 22 is formed with an opening OP1 that opens in the vertical direction, and the choke coil 18 contacts the heat dissipation sheet 26 through the opening OP1, so that the DC / DC converter 10 can be reduced in height.
  • a flat metal plate 22 ′ having no opening OP1 is adopted instead of the metal plate 22, Except for the fact that the heat dissipating sheets 26a and 26b are employed instead of the heat dissipating sheet 26, the structure is the same as that of the DC / DC converter 10 described above. Therefore, the overlapping description regarding the same structure is omitted as much as possible.
  • the outline of the metal plate 22 ' is rectangular, and the length of the long side thereof coincides with the distance from the left side surface of the left pedestal 12c to the right side surface of the right pedestal 12c. Moreover, the length of the short side of the said rectangle corresponds with the length of the base 12c.
  • Through holes (shown by black circles) reaching the lower surface of the metal plate 22 ' are formed at the four corners of the upper surface of the metal plate 22', and female screws are cut on the inner peripheral surface of the through hole.
  • the power module 14 is pressed against the heat sink 12 by such a metal plate 22 ′.
  • each of the heat dissipation sheets 26a and 26b matches the shape of the heat dissipation sheet 26. Specifically, the lengths of the long side and the short side of the heat radiation sheets 26a and 26b coincide with the lengths of the long side and the short side of the rectangle formed by the upper surface of the module body 14a.
  • the heat dissipation sheet 26a is adhered to the center of the upper surface of the metal plate 22 ′, and the heat dissipation sheet 26b is adhered to the center of the lower surface of the metal plate 22 ′.
  • the long sides of the heat radiation sheets 26a and 26b extend in the left-right direction, and the short sides of the heat radiation sheets 26a and 26b extend in the front-rear direction.
  • the cross section CC ′ shown in FIG. 10 has the structure shown in FIG. 11A
  • the cross section DD ′ shown in FIG. 10 has the structure shown in FIG.
  • the height of the bases 12b and 24 and the thickness of the metal plate 22 ′ are such that a gap is formed between the lower end surface of the choke coil 18 and the upper surface of the metal plate 22 ′ when the circuit board 16 is fixed to the heat sink 12. Adjusted to Further, the thickness of the heat dissipation sheet 26a in the natural state is adjusted to a thickness exceeding the height of the gap. Therefore, in a state where the circuit board 16 is fixed to the heat sink 12, the heat dissipation sheet 26 a is continuously pressed by the choke coil 18.
  • the heat generated in the choke coil 18 is transmitted to the heat radiating sheet 26a thus pressed, and then the metal plate 22 ', the heat radiating sheet 26b, the module body 14a, and the heat sink 12 (strictly, the metal plate 12a and the fin 12d)
  • the metal plate 22 ′ and the heat sink 12 are discharged to the outside.
  • the base 12c, the metal plate 12a, and the fins 12d are discharged to the outside.
  • most of the heat generated in the choke coil 18 is released to the outside through the latter heat dissipation path.
  • the heat generated in the module main body 14a is released from the fins 12d through the metal plate 12a, and is released to the heat sink 12 through the heat radiating sheet 26b and the metal plate 22 '.
  • a flat metal plate 22 ' is employed, and the heat dissipation sheet 26a is disposed between the choke coil 18 and the metal plate 22'.
  • the areas of the upper and lower surfaces of the metal plate 22 ′ are larger than the areas of the upper and lower surfaces of the metal plate 22 by the amount that the opening OP1 is not formed. For this reason, compared with the DC / DC converter 10 which employ
  • the non-insulated DC / DC converter 10 or 10 ' is assumed, but the present invention can also be applied to an insulated DC / DC converter.
  • a transformer is assumed as the inductor element.
  • the switching element is provided in the power module.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

平面サイズを低減できかつ放熱性能を高めることができる、ＤＣ／ＤＣコンバータを提供する。 ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）は、ヒートシンク（１２）と、ヒートシンク（１２）の上方に配されたパワーモジュール（１４）と、パワーモジュール（１４）の上方に配された回路基板（１６）と、回路基板（１６）に実装されたチョークコイル（１８）とを備える。ここで、パワーモジュール（１４）は、開口部（ＯＰ１）が形成された金属板（２２）によってヒートシンク（１２）に取り付けられる。回路基板（１６）は、チョークコイル（１８）が下方に突出し、かつ平面視で開口部（ＯＰ１）と重なるように、台座（１２ｂおよび２４）によって保持される。放熱シート（２６）は、チョークコイル（１８）および金属板（２２）の各々と接触するようにチョークコイル（１８）の下方に配される。

Description

ＤＣ／ＤＣコンバータ
　この発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータに関し、特に、ヒートシンクと、ヒートシンクの上方に配されたパワーモジュールと、パワーモジュールの上方に配された基板と、基板に実装されたインダクタ素子と、を備えるＤＣ／ＤＣコンバータに関する。
　この種のコンバータの一例が、特許文献１に開示されている。この文献によれば、パワーモジュール，トランスおよびチョークコイルが、冷却ブロックの載置面に熱伝導性の高いシリコングリースを介して配置される。コンデンサや制御回路が実装された配線基板は、パワーモジュールに一体成形され、配線基板側に突出する接続端子によって接続されるとともに、冷却ブロックの載置面から突出した支柱にネジ止め固定される。
特開２００５－１４３２１５号公報（図２、段落００１９）
　しかし、特許文献１では、チョークコイルが平面視でパワーモジュールを回避する位置に配されるため、平面サイズが大型化するという課題がある。
　ここで、チョークコイルをパワーモジュールの上方に配するようにすれば、平面サイズの小型化が図られる。しかし、このような構造では、チョークコイルが冷却ブロックから離れて配置される構造となるため、放熱性能（特にチョークコイルで発生した熱を放出する性能）が低下するという課題が生じる。
　それゆえに、この発明の主たる目的は、平面サイズを低減できかつ放熱性能を高めることができる、ＤＣ／ＤＣコンバータを提供することである。
　この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、ヒートシンクと、ヒートシンクの上方に配されたパワーモジュールと、パワーモジュールの上方に配された基板と、基板に実装されたインダクタ素子と、を備えるＤＣ／ＤＣコンバータであって、パワーモジュールをヒートシンクに取り付ける金属製の取り付け部材と、インダクタ素子が下方に突出しかつ平面視でパワーモジュールと重なるように基板を保持する保持部材と、インダクタ素子および取り付け部材の各々と接触するようにインダクタ素子の下方に配された樹脂部材と、をさらに備える。
　基板に実装されたインダクタ素子は、平面視でパワーモジュールと重なる。これによって、ＤＣ／ＤＣコンバータの平面サイズを抑制することができる。また、樹脂部材は、基板に実装されたインダクタ素子と接触するとともに、パワーモジュールをヒートシンクに取り付ける金属製の取り付け部材と接触する。インダクタ素子で発生した熱は、樹脂部材および取り付け部材を経てヒートシンクに達する。これによって、放熱性能を高めることができる。
　好ましくは、取り付け部材は上下方向に開口する開口部を有してパワーモジュールをヒートシンクに押圧する金属板を含み、樹脂部材は金属板とパワーモジュールとの間に配され、インダクタ素子は開口部を通して樹脂部材と接触する。
　パワーモジュールを金属板によってヒートシンクに押圧することで、パワーモジュールからヒートシンクへの放熱性能を確保できる。また、パワーモジュールとインダクタ素子との間に樹脂部材が介在し、パワーモジュールとインダクタ素子が直接接触しないことでパワーモジュールやインダクタ素子が損傷する懸念が軽減される。また、上下方向に開口する開口部を金属板に形成し、インダクタ素子を開口部を通して樹脂部材と接触させることで、ＤＣ／ＤＣコンバータの低背化が図られる。
　好ましくは、取り付け部材はパワーモジュールをヒートシンクに押圧する平坦な金属板を含み、樹脂部材は金属板とインダクタ素子との間に配され、取り付け部材とパワーモジュールとの間に追加の樹脂部材が配される。平坦な金属板を採用することで、放熱性能が向上する。
　この発明によれば、平面サイズを低減できかつ放熱性能を高めることができる。
　この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
この実施例のＤＣ／ＤＣコンバータを分解して斜視した状態を示す分解斜視図である。 この実施例のＤＣ／ＤＣコンバータを側方から眺めた状態を示す側面図である。 チョークコイルおよび電解コンデンサが回路基板に実装された状態を示す平面図である。 （Ａ）はヒートシンク上にパワーモジュールおよび台座を載置する工程を示す図解図であり、（Ｂ）はヒートシンクに台座およびパワーモジュールを取り付けかつパワーモジュールの上面に放熱シートを貼着する工程を示す図解図である。 （Ａ）はパワーモジュール上に金属板を取り付ける工程を示す図解図であり、（Ｂ）はチョークコイルおよび電解コンデンサが実装された回路基板をヒートシンク上に載置する工程を示す図解図である。 回路基板をヒートシンクに取り付ける工程を示す図解図である。 （Ａ）は図６に示すＡ－Ａ´断面を示す図解図であり、（Ｂ）は図６に示すＢ－Ｂ´断面を示す図解図である。 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの等価回路を示す回路図である。 他の実施例のＤＣ／ＤＣコンバータを分解して斜視した状態を示す分解斜視図である。 図９に示すＤＣ／ＤＣコンバータを上方から透視した状態を示す図解図である。 （Ａ）は図１０に示すＣ－Ｃ´断面を示す図解図であり、（Ｂ）は図１０に示すＤ－Ｄ´断面を示す図解図である。
［実施例１］
　図１および図２を参照して、この実施例のＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ヒートシンク１２と、ヒートシンク１２の上方に配されたパワーモジュール１４と、パワーモジュール１４の上方に配された回路基板（基板）１６と、回路基板１６に実装された複数のチョークコイル（インダクタ素子）１８および複数の電解コンデンサ２０とを備える。上方から眺めたとき、ヒートシンク１２および回路基板１６の各々の輪郭は共通のサイズの長方形を描く。
　この実施例では、当該長方形の短辺および長辺にＸ軸およびＹ軸をそれぞれ割り当て、当該長方形に直交する方向にＺ軸を割り当てる。このとき、Ｘ軸方向の負側および正側がそれぞれ左側および右側に対応し、Ｙ軸方向の負側および正側がそれぞれ前側および後側に対応し、Ｚ軸方向の正側および負側がそれぞれ上側および下側に対応する。以下では、こうして割り当てられたＸＹＺ軸を基準として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を構成する部材の構造やお互いの位置関係を説明する。
　ヒートシンク１２は、上面に凹部ＣＣ１が設けられた長方形の金属板１２ａと、金属板１２ａの上面に一体成形された金属製の５つの台座１２ｂおよび２つの台座１２ｃと、金属板１２ａの下面に一体成形された金属製の複数のフィン１２ｄとによって構成される。
　詳しくは、凹部ＣＣ１は、上面中央よりもやや前側の位置に設けられる。上方から眺めたとき、凹部ＣＣ１の輪郭は長方形を描き、その長辺および短辺はそれぞれ左右方向および前後方向に延在する。また、凹部ＣＣ１の深さは、パワーモジュール１４を構成するモジュール本体１４ａ（詳細は後述）が位置決めできる程度の深さであれば良い。さらに、凹部ＣＣ１の底面にはグリス２８が塗布される。
　また、５つの台座１２ｂのうちの４つは金属板１２ａの上面の四隅にそれぞれ設けられ、残りの１つは金属板１２ａの上面の後端部でかつ左右方向における中央の位置に設けられる。ただし、後方の２つの隅部に設けられた２つの台座１２ｂは、他の３つの台座１２ｂよりも小さい。こうして設けられた５つの台座１２ｂの上面には、上下方向に延在する孔（黒丸で示す）が形成され、孔の内周面には雌螺子が切られる。
　２つの台座１２ｃはいずれも帯状に形成され、上方から眺めて凹部ＣＣ１の左側および右側にそれぞれ設けられる。各々の台座１２ｃの長さは凹部ＣＣ１の輪郭を描く長方形の短辺の長さと一致し、台座１２ｃの両端は当該長方形の短辺の両端に合わせられる。また、各々の台座１２ｃの上面の高さは、凹部ＣＣ１にパワーモジュール１４を搭載したときのモジュール本体１４ａの上面よりも高い位置となる。
　凹部ＣＣ１の左側の台座１２ｃについては、その右側面が凹部ＣＣ１の左内側面と面一とされる。凹部ＣＣ１の右側の台座１２ｃについては、その左側面が凹部ＣＣ１の右内側面と面一とされる。さらに、いずれの台座１２ｃについても、その上面の長さ方向両端には上下方向に延在する孔（黒丸で示す）が形成され、孔の内周面には雌螺子が切られる。
　なお、上下方向に延在する孔（黒丸で示す）は、前端部に設けられた２つの台座１２ｂの間の２つの位置に追加的に形成され、さらに左後端部に設けられた台座１２ｂの右側，右後端部に設けられた台座１２ｂの左側，後端部の左右中央に設けられた台座１２ｂの左側および右側に１つずつ追加的に形成される。雌螺子は、これらの孔の内周面にも切られる。
　複数のフィン１２ｄは、金属板１２ａの下面において左右方向に等間隔で配され、前後方向に延在する。各々のフィン１２ｄの長さは金属板１２ａの輪郭を描く長辺の長さと一致し、各々のフィン１２ｄの長さ方向両端は当該長辺の両端に合わせられる。
　図４（Ａ）をさらに参照して、金属板１２ａの上面の後端部には、２つの台座２４が載置される。詳しくは、一方の台座２４は左後端部に設けられた台座１２ｂと後端部の左右中央に設けられた台座１２ｂとの間に載置され、他方の台座２４は後端部の左右中央に設けられた台座１２ｂと右後端部に設けられた台座１２ｂとの間に載置される。
　各々の台座２４は、左側および右側にそれぞれ突出する２つの脚を有し、２つの脚の各々には上下方向に貫通する貫通孔（黒丸で示す）が形成される。こうして形成された貫通孔は、台座２４を金属板１２ａの上面に載置したときに、金属板１２ａの上面の後端部に形成された貫通孔と重なる。
　パワーモジュール１４は、樹脂でモールドされたモジュール本体１４ａと、モジュール本体１４ａから突出する複数のリード１４ｂとによって構成される。
　詳しくは、モジュール本体１４ａは直方体状に形成され、その上面または下面は長方形をなす。当該長方形の長辺の長さは凹部ＣＣ１の長辺の長さよりやや短く、当該長方形の短辺の長さは凹部ＣＣ１の短辺の長さよりやや短い。
　複数のリード１４ｂの一部はモジュール本体１４ａの前側面から前方に突出し、複数のリード１４ｂの他の一部はモジュール本体１４ａの後側面から後方に突出する。突出する高さ位置は、前側面の高さ方向中央よりもやや上側の位置である。また、前側面から突出した複数のリード１４ｂのうちの２つには、黒丸で示す２つの貫通孔がそれぞれ形成される。さらに、貫通孔を有しない残りのリード１４ｄは、前方または後方に突出した後に上方向に屈曲し、上方向に延在する。
　パワーモジュール１４を凹部ＣＣ１に嵌合させると、貫通孔を有する２つのリード１４ｂは、金属板１２ａの上面の前端部に形成された２つの孔の上に配される。また、リード１４ｂに形成された貫通孔は、金属板１２ａの上面の前方に形成された孔と重なる。
　図４（Ｂ）に示すように、４つの螺子部材（外周面に雄螺子が形成され、材料は金属）３０は、２つの台座２４に設けられた合計４つの貫通孔に螺入され、さらには金属板１２ａの上面の後端部に形成された合計４つの孔に螺入される。この結果、台座２４が金属板１２ａに固定される。また、２つの螺子部材（外周面に雄螺子が形成され、材料は金属）３２は、リード１４ｂに形成された２つの貫通孔に螺入され、さらには金属板１２ａの上面の前端部に形成された２つの孔に螺入される。この結果、貫通孔を有する２つのリード１４ｂが金属板１２ａに固定される。
　モジュール本体１４ａの上面には、長方形の放熱シート（樹脂部材）２６が貼着される。詳しくは、放熱シート２６の長辺および短辺の長さは、モジュール本体１４ａの上面がなす長方形の長辺および短辺の長さと一致する。放熱シート２６は、その輪郭がモジュール本体１４ａの上面の輪郭と重なるように、モジュール本体１４ａの上面に貼着される。
　金属板２２は、パワーモジュール１４が凹部ＣＣ１に嵌合され、かつ放熱シート２６がモジュール本体１４ａの上面に貼着された後に、台座１２ｃに取り付けられる。詳しくは、金属板２２の輪郭は長方形を描き、その長辺の長さは左側の台座１２ｃの左側面から右側の台座１２ｃの右側面までの距離と一致する。また、当該長方形の短辺の長さは、台座１２ｃの長さと一致する。
　金属板２２の中央には、上下方向に開口する開口部ＯＰ１が形成される。開口部ＯＰ１もまた長方形をなし、その長辺は左右方向に延在する一方、その短辺は前後方向に延在する。金属板２２の上面の四隅には、金属板２２の下面にまで達する貫通孔（黒丸で示す）が形成され、貫通孔の内周面には雌螺子が切られる。
　図５（Ａ）に示すように、金属板２２は、その左側面が左側の台座１２ｃの左側面に対して面一となり、その右側面が右側の台座１２ｃの右側面に対して面一となるように、２つの台座１２ｃに載置される。上方から眺めると、金属板２２に形成された４つの貫通孔は、２つの台座１２ｃに形成された合計４つの孔とそれぞれ重なる。４つの螺子部材（外周面に雄螺子が形成され、材料は金属）３４は、金属板２２に形成された４つの貫通孔に螺入され、さらには２つの台座１２ｃに形成された合計４つの孔に螺入される。この結果、金属板２２が台座１２ｃに固定される。パワーモジュール１４は、こうして固定された金属板２２によってヒートシンク１２に押圧される。
　図１に戻って、回路基板１６の上面の端部には、回路基板１６の下面にまで達する７つの貫通孔（黒丸で示す）が形成される。このうち、４つの貫通孔は４隅に形成され、３つの貫通孔は左右に並ぶように後端部に形成される。
　また、回路基板１６の上面の前側には２つの貫通孔ＨＬ１が形成され、回路基板１６の上面の略中央には複数の貫通孔ＨＬ２が形成される。さらに、回路基板１６の下面には、回路パターンＰＴ１～ＰＴ３が形成される。４つのチョークコイル１８および６つの電解コンデンサ２０は、このような構造をなす回路基板１６の下面に実装される。
　図５（Ｂ）を参照して、回路基板１６の上面または下面の四隅を金属板１２ａの上面または下面の四隅に合わせると、チョークコイル１８は、上方から眺めて開口部ＯＰ１と重なる位置に配され、電解コンデンサ２０は、上方から眺めてモジュール本体１４ａの後側面と台座１２ｂまたは２４との間の位置に配される。
　また、回路基板１６の端部に形成された７つの貫通孔は、５つの台座１２ｂおよび２つの台座２４に形成された合計７つの孔にそれぞれ重なる。さらに、回路基板１６の上面に形成された貫通孔ＨＬ１またはＨＬ２は、上方に屈曲したリード１４ｂの先端と重なる。
　図６に示すように、５つの螺子部材（外周面に雄螺子が形成され、材料は金属）３６および２つの螺子部材（外周面に雄螺子が形成され、材料は金属）３８は、回路基板１６に形成された７つの貫通孔に螺入され、さらに５つの台座１２ｂおよび２つの台座２４に形成された合計７つの孔に螺入される。この結果、回路基板１６がヒートシンク１２に固定され、リード１４ｂが貫通孔ＨＬ１またはＨＬ２を通して回路基板１６の上方に突出する。
　図６に示すＡ－Ａ´断面は図７（Ａ）に示す構造をなし、図６に示すＢ－Ｂ´断面は図７（Ｂ）に示す構造をなす。
　台座１２ｂおよび２４の高さは、回路基板１６をヒートシンク１２に固定したときにチョークコイル１８の下端面とモジュール本体１４ａの上面との間に空隙が形成される高さに調整される。また、放熱シート２６の自然状態での厚みは、この空隙の高さを上回る厚みに調整される。したがって、回路基板１６をヒートシンク１２に固定した状態では、放熱シート２６がチョークコイル１８によって継続的に押圧される。
　チョークコイル１８で発生した熱は、こうして押圧された放熱シート２６に伝達された後、モジュール本体１４ａおよびヒートシンク１２（厳密には、金属板１２ａおよびフィン１２ｄ）を経て外部に放出されるとともに、金属板２２およびヒートシンク１２（厳密には、台座１２ｃ，金属板１２ａおよびフィン１２ｄ）を経て外部に放出される。
　なお、モジュール本体１４ａで発生した熱は、金属板１２ａを経てフィン１２ｄから放出される。
　このような構造をなすＤＣ／ＤＣコンバータ１０の等価回路を図８に示す。図８において、インダクタＬ１はチョークコイル１８によって実現され、キャパシタＣ１およびＣ２は電解コンデンサ２０によって実現される。また、制御回路ＣＴＲ１および電界効果型のトランジスタＴＲ１，ＴＲ２は、モジュール本体１４ａ内に設けられる。
　これを踏まえて、入力端子Ｔｉｎは、キャパシタＣ１およびＣ２の各々の一方端とトランジスタＴＲ２のドレインに接続される。トランジスタＴＲ２のソースは、トランジスタＴＲ１のドレインおよびインダクタＬ１の一方端に接続される。グランド端子Ｔｇｎｄは、キャパシタＣ１の他方端およびトランジスタＴＲ１のソースに接続される。出力端子Ｔｏｕｔは、キャパシタＣ２の他方端およびインダクタＬ１の他方端に接続される。トランジスタＴＲ１およびＴＲ２のゲートは、制御回路ＣＴＲ１に接続される。
　入力端子Ｔｉｎには４８Ｖの直流電圧が印加され、トランジスタＴＲ１およびＴＲ２は制御回路ＣＴＲ１によってオン／オフされる。この結果、１２Ｖの直流電圧が出力端子Ｔｏｕｔから出力される。こうして、非絶縁型でかつ降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ１０が実現される。
　以上の説明から分かるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ヒートシンク１２と、ヒートシンク１２の上方に配されたパワーモジュール１４と、パワーモジュール１４の上方に配された回路基板１６と、回路基板１６に実装されたチョークコイル１８とを備える。ここで、パワーモジュール１４は、金属板２２によってヒートシンク１２に取り付けられる。より詳しくは、金属板２２は、上下方向に開口する開口部ＯＰ１を有し、パワーモジュール１４をヒートシンク１２に押圧する。
　回路基板１６は、チョークコイル１８が下方に突出し、かつ平面視でパワーモジュール１４および開口部ＯＰ１と重なるように、台座１２ｂ，２４および螺子部材３６，３８によって保持される。放熱シート２６は、チョークコイル１８および金属板２２の各々と接触するようにチョークコイル１８の下方に配される。より詳しくは、放熱シート２６は、金属板２２とパワーモジュール１４との間に配され、チョークコイル１８は開口部ＯＰ１を通して放熱シート２６と接触する。
　回路基板１６に実装されたチョークコイル１８は、平面視でパワーモジュール１４と重なる。これによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の平面サイズを抑制することができる。また、放熱シート２６は、回路基板１６に実装されたチョークコイル１８と接触するとともに、パワーモジュール１４をヒートシンク１２に取り付ける金属板２２と接触する。チョークコイル１８で発生した熱は、上述の通り、放熱シート２６から、モジュール本体１４ａや金属板２２を経てヒートシンク１２に伝達され、その後に外部に放出される。これによって、放熱性能を高めることができる。
　さらに、パワーモジュール１４は金属板２２によってヒートシンク１２に押圧されるため、パワーモジュール１４からヒートシンク１２への放熱性能を確保できる。また、パワーモジュール１４とチョークコイル１８との間に放熱シート２６が介在し、パワーモジュール１４とチョークコイル１８とが直接接触しないため、パワーモジュール１４やチョークコイル１８が損傷する懸念を軽減できる。また、金属板２２には上下方向に開口する開口部ＯＰ１が形成され、チョークコイル１８は開口部ＯＰ１を通して放熱シート２６と接触するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の低背化が可能となる。
［実施例２］
　図９および図１０を参照して、他の実施例のＤＣ／ＤＣコンバータ１０´の構造は、開口部ＯＰ１を有しない平坦な金属板２２´が金属板２２の代わりに採用され、２枚の放熱シート２６ａおよび２６ｂが放熱シート２６の代わりに採用される点を除き、上述のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の構造と同様である。したがって、同様の構造に関する重複した説明は極力省略する。
　金属板２２と同様、金属板２２´の輪郭は長方形を描き、その長辺の長さは左側の台座１２ｃの左側面から右側の台座１２ｃの右側面までの距離と一致する。また、当該長方形の短辺の長さは、台座１２ｃの長さと一致する。金属板２２´の上面の四隅には、金属板２２´の下面にまで達する貫通孔（黒丸で示す）が形成され、貫通孔の内周面には雌螺子が切られる。パワーモジュール１４は、このような金属板２２´によってヒートシンク１２に押圧される。
　放熱シート２６ａおよび２６ｂの各々の形状は、放熱シート２６の形状と一致する。詳しくは、放熱シート２６ａ，２６ｂの長辺および短辺の長さは、モジュール本体１４ａの上面がなす長方形の長辺および短辺の長さと一致する。放熱シート２６ａは金属板２２´の上面中央に貼着され、放熱シート２６ｂは金属板２２´の下面中央に貼着される。このとき、放熱シート２６ａ，２６ｂの長辺は左右方向に延在し、放熱シート２６ａ，２６ｂの短辺は前後方向に延在する。
　図１０に示すＣ－Ｃ´断面は図１１（Ａ）に示す構造をなし、図１０に示すＤ－Ｄ´断面は図１１（Ｂ）に示す構造をなす。
　台座１２ｂ，２４の高さおよび金属板２２´の厚みは、回路基板１６をヒートシンク１２に固定したときにチョークコイル１８の下端面と金属板２２´の上面との間に空隙が形成されるように調整される。また、放熱シート２６ａの自然状態での厚みは、この空隙の高さを上回る厚みに調整される。したがって、回路基板１６をヒートシンク１２に固定した状態では、放熱シート２６ａがチョークコイル１８によって継続的に押圧される。
　チョークコイル１８で発生した熱は、こうして押圧された放熱シート２６ａに伝達された後、金属板２２´，放熱シート２６ｂ，モジュール本体１４ａおよびヒートシンク１２（厳密には、金属板１２ａおよびフィン１２ｄ）を経て外部に放出されるとともに、金属板２２´およびヒートシンク１２（厳密には、台座１２ｃ，金属板１２ａおよびフィン１２ｄ）を経て外部に放出される。ただし、樹脂・金属間の熱抵抗の相違から、チョークコイル１８で発生した熱の多くは、後者の放熱経路を経て外部に放出される。
　なお、モジュール本体１４ａで発生した熱は、金属板１２ａを経てフィン１２ｄから放出されると共に放熱シート２６ｂ、金属板２２´を経てヒートシンク１２に放出される。
　この実施例では、平坦な金属板２２´が採用され、放熱シート２６ａはチョークコイル１８と金属板２２´との間に配される。金属板２２´の上面および下面の面積は、開口部ＯＰ１が形成されていない分だけ金属板２２の上面および下面の面積よりも大きい。このため、金属板２２を採用するＤＣ／ＤＣコンバータ１０に比べて、放熱性能を高めることができる。
　なお、上述の実施例では、非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ１０または１０´を想定しているが、この発明は絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータにも適用することができる。この場合、インダクタ素子としてはトランスが想定される。また、スイッチング素子はパワーモジュールに設けられる。
　なお、上述した複数の実施例の構成は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせることができることは言うまでもない。
　１０，１０´　…ＤＣ／ＤＣコンバータ
　１２　…ヒートシンク
　１２ａ　…金属板
　１２ｂ　…台座（保持部材の一部）
　１２ｃ　…台座
　１４　…パワーモジュール
　１４ａ　…モジュール本体
　１４ｂ　…リード
　１６　…回路基板（基板）
　１８　…チョークコイル（インダクタ素子）
　２２，２２´　…金属板（取り付け部材）
　２４　…台座（保持部材の一部）
　２６，２６ａ　…放熱シート（樹脂部材）
　２６ｂ　…放熱シート（追加の樹脂部材）
　２８　…グリス
　３６，３８　…螺子部材（保持部材の他の一部）
　ＯＰ１　…開口部

Claims (3)

  1. 　ヒートシンクと、
    　前記ヒートシンクの上方に配されたパワーモジュールと、
    　前記パワーモジュールの上方に配された基板と、
    　前記基板に実装されたインダクタ素子と、
    を備えるＤＣ／ＤＣコンバータであって、
    　前記パワーモジュールを前記ヒートシンクに取り付ける金属製の取り付け部材と、
    　前記インダクタ素子が下方に突出しかつ平面視で前記パワーモジュールと重なるように前記基板を保持する保持部材と、
    　前記インダクタ素子および前記取り付け部材の各々と接触するように前記インダクタ素子の下方に配された樹脂部材と、
    をさらに備える、ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  2. 　前記取り付け部材は上下方向に開口する開口部を有して前記パワーモジュールを前記ヒートシンクに押圧する金属板を含み、
    　前記樹脂部材は前記金属板と前記パワーモジュールとの間に配され、
    　前記インダクタ素子は前記開口部を通して前記樹脂部材と接触する、請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
  3. 　前記取り付け部材は前記パワーモジュールを前記ヒートシンクに押圧する平坦な金属板を含み、
    　前記樹脂部材は前記金属板と前記インダクタ素子との間に配され、
    　前記取り付け部材と前記パワーモジュールとの間に追加の樹脂部材が配される、請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。

     
PCT/JP2016/087478 2016-01-08 2016-12-16 Ｄｃ／ｄｃコンバータ Ceased WO2017119261A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680076358.XA CN108432113B (zh) 2016-01-08 2016-12-16 Dc/dc转换器
DE112016005575.7T DE112016005575T5 (de) 2016-01-08 2016-12-16 DC-DC-Wandler
JP2017560080A JP6399240B2 (ja) 2016-01-08 2016-12-16 Ｄｃ／ｄｃコンバータ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016002471 2016-01-08
JP2016-002471 2016-01-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017119261A1 true WO2017119261A1 (ja) 2017-07-13

Family

ID=59273697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/087478 Ceased WO2017119261A1 (ja) 2016-01-08 2016-12-16 Ｄｃ／ｄｃコンバータ

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6399240B2 (ja)
CN (1) CN108432113B (ja)
DE (1) DE112016005575T5 (ja)
WO (1) WO2017119261A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021096305A1 (ko) * 2019-11-13 2021-05-20 엘지이노텍 주식회사 컨버터
JP2024059088A (ja) * 2022-10-17 2024-04-30 トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド パワーエレクトロニクスデバイスを組み込んだパワーエレクトロニクスアセンブリ

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114424683B (zh) * 2019-09-12 2025-08-26 索尤若驱动有限及两合公司 电子设备和用于由组合部件制造第一和第二电子设备的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011193000A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Intersil Americas Inc 他の部品上にブリッジインダクタを備えたモールド電源モジュール及びその製造方法
WO2015019519A1 (ja) * 2013-08-07 2015-02-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Ｄｃ－ｄｃコンバータモジュール

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010232391A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Panasonic Electric Works Co Ltd 電気回路装置
JP5396446B2 (ja) * 2011-08-30 2014-01-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 車載用電源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011193000A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Intersil Americas Inc 他の部品上にブリッジインダクタを備えたモールド電源モジュール及びその製造方法
WO2015019519A1 (ja) * 2013-08-07 2015-02-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Ｄｃ－ｄｃコンバータモジュール

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021096305A1 (ko) * 2019-11-13 2021-05-20 엘지이노텍 주식회사 컨버터
US12219742B2 (en) 2019-11-13 2025-02-04 Lg Innotek Co., Ltd. Converter including heat transfer layer
KR102937316B1 (ko) * 2019-11-13 2026-03-10 엘지이노텍 주식회사 컨버터
JP2024059088A (ja) * 2022-10-17 2024-04-30 トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド パワーエレクトロニクスデバイスを組み込んだパワーエレクトロニクスアセンブリ
JP7659025B2 (ja) 2022-10-17 2025-04-08 トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド パワーエレクトロニクスデバイスを組み込んだパワーエレクトロニクスアセンブリ

Also Published As

Publication number Publication date
JP6399240B2 (ja) 2018-10-03
CN108432113B (zh) 2019-07-12
JPWO2017119261A1 (ja) 2018-09-20
DE112016005575T5 (de) 2018-08-23
CN108432113A (zh) 2018-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108702856B (zh) 电路构成体
JP2018186143A (ja) 回路基板モジュール、電子装置
JP2002290087A (ja) オンボード実装型電子機器およびオンボード実装型電源装置
CN108352691B (zh) 电路结构体及电气接线盒
KR20140026612A (ko) 열관리 특징부를 갖는 전자 디바이스 인클로져 및 히트 싱크 구조체
JP6399240B2 (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ
US20200404803A1 (en) Circuit assembly and electrical junction box
WO2020054376A1 (ja) 電力変換器
WO2017038419A1 (ja) 回路構成体および電気接続箱
US10840178B2 (en) Circuit assembly and mounting unit
JP2012009498A (ja) 発熱体の放熱構造と放熱構造を備えたオーディオアンプ
JP2021002627A5 (ja)
JP4998373B2 (ja) 絶縁シート、電源回路、及び電子機器
US20210368618A1 (en) Circuit assembly and electrical junction box
JP2012239283A (ja) 電源装置
JP2015104183A (ja) 回路構成体およびｄｃ−ｄｃコンバータ装置
JP2015082960A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ装置
JP2019087729A (ja) 回路組立体及び実装ユニット
JP7172471B2 (ja) 基板構造体
CN116235297A (zh) 基板单元
CN111180401B (zh) 散热部件及电连接箱
JP2014212289A (ja) 電源装置
JP4565422B2 (ja) 電子部品の放熱板
JP2018174218A (ja) 発熱部品の固定構造および発熱部品の固定方法
KR101801195B1 (ko) 조명모듈 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 조명모듈

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16883761

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017560080

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112016005575

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16883761

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1