JP3744206B2

JP3744206B2 - Power switching device

Info

Publication number: JP3744206B2
Application number: JP17143398A
Authority: JP
Inventors: 博松前
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2018-06-18
Also published as: JP2000014150A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワースィッチング素子が搭載される金属部材と、この金属部材に固定されてパワースィッチング素子を制御する電子回路が実装される配線基板とを備える電力用スィッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から知られているように、電力用ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、入力される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路、インバータ回路の出力電圧を変更するトランス、トランスの出力を整流する整流回路、及び、整流回路の出力電圧を平滑化する出力平滑化回路を有している。また、インバータ回路の入力電流の平滑化のために入力平滑回路を設けることも良く行われる。
【０００３】
電力用ＤＣ−ＤＣコンバータ装置を構成する上記素子のうち少なくともインバータ回路の電力スィッチング素子は冷却やヒートシンクのために金属部材を通じて配線基板に固定され、電力用ＤＣ−ＤＣコンバータ装置を構成する他の回路部品は配線基板に実装されるのが通常である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の電力用ＤＣ−ＤＣコンバータ装置（以下単にＤＣ−ＤＣコンバータ回路という）では、発熱部品の冷却性を損なうことなく、かつ、体格増大を招くことなく、組み立て作業の簡素化を図ることが容易ではなかった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、発熱部品の冷却性を損なうことなく、かつ、体格増大を招くことなく、組み立て作業の簡素化を図ることをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電力用スィッチング装置は、実装面に回路素子が実装される配線基板と、前記配線基板が固定されるとともにパワースィッチング素子および発熱部品を支承する良熱伝導性の金属部材とを備え、前記金属部材は、前記パワースィッチング素子を搭載するスィッチング素子搭載面が前記配線基板８の一辺から前記実装面側にて前記実装面に直角となる姿勢で配置される良熱伝導性のスィッチング素子支持部材と、先端部が前記配線基板の実装面を越えて突出する発熱部品の底面を支承しつつ前記配線基板の反実装面を囲覆する良熱伝導性の配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材とを備える電力スィッチング装置であって、前記スィッチング素子支持部材は、前記スィッチング素子支持部材とは別体の前記配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材の一辺部に前記実装面と直角方向へ締結され、かつ、前記配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材の一辺部と前記スィッチング素子支持部材との前記締結箇所とは別の位置にて前記配線基板の一辺部に前記実装面と直角方向へ締結されている
配線基板の裏面（反実装面）及び一側面（一辺）を囲覆してＬ字状の金属部材が設けられる。金属部材は互いに別体に形成された板状部材からなり、互いに締結されるスィッチング素子支持部材及び配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材からなり、配線基板の一辺部はスィッチング素子支持部材に支承され、配線基板の他部位は配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材に支承されている。
【０００７】
スィッチング素子支持部材は、配線基板の上記一側面を囲覆、保護するとともにパワースィッチング素子を搭載し、冷却する。
配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材は、配線基板の上記反実装面を一側面を囲覆、保護するとともに発熱部品を担持、冷却する。
なお、スィッチング素子支持部材に搭載されたパワースィッチング素子及び配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材に担持された発熱部品は配線基板の実装面上にて配線基板上の他の回路素子と接続される。
【０００８】
上記構成を採用することにより、以下の作用効果を奏することができる。
まず、配線基板を支承する金属部材は、Ｌ字状に形成されて配線基板の裏面（反実装面）及び一側面（一辺）を囲覆するので、これら裏面（反実装面）及び一側面（一辺）を良好に保護することができる。次に、パワースィッチング素子はスィッチング素子支持部材により、他の発熱部品は配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材により、それぞれ良好に冷却されることができる。また、パワースィッチング素子と他の発熱部品は離れて配置でき、相互の熱干渉やスペースの取り合いが少ない。また、発熱部品は実装面の好適な部位に突出することができる。なお、この場合、パワースィッチング素子は配線基板の実装面と直角に形成されるスィッチング素子支持部材のスィッチング素子搭載面に設けられて実装面側に突出することになるが、半導体モジュールであるパワースィッチング素子の高さは小さく、それが大きく実装面側に飛び出すことはない。また、パワースィッチング素子及び発熱部品の端子は実装面上で良好に接続することができ、発熱部品の端子は上方からのねじの締結によりブスバーに簡単に接続することができる。更に、スィッチング素子支持部材と配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材とは、密着、締結されているので、両者間の熱伝導が良好となり、パワースィッチング素子も発熱部品もスィッチング素子支持部材と配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材との両方をヒートシンクや放熱部材として用いることができる。
【０００９】
本構成では更に、パワースィッチング素子を搭載するスィッチング素子支持部材と発熱部品を担持する配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材とを別体化している。
これにより、パワースィッチング素子をスィッチング素子支持部材に搭載し、パワースィッチング素子の外部接続端子を配線基板側に接続した後で、配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材をスィッチング素子支持部材に固定し、配線基板を囲覆、支持することが可能となり、パワースィッチング素子の外部接続端子の接続処理方法に各種のものを採用することができ、組み立て作業が簡素となる。たとえば、パワースィッチング素子をスィッチング素子支持部材に固定し、その外部接続端子を配線基板にはんだ付けした後、スィッチング素子支持部材及び配線基板を配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材に締結する。このようにすれば、外部接続端子の接続作業とくにはんだ付け作業時に配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材が邪魔となることがない。
【００１４】
【発明を実施するための態様】
本発明の電子回路装置の一例としてＤＣ−ＤＣコンバータ装置の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【００１５】
【実施例１】
本発明の電子回路装置の実施例としてのＤＣ−ＤＣコンバータ装置（本発明でいう電力用スィッチング装置）を図１を参照して説明する。図１は、このＤＣ−ＤＣコンバータ装置の回路図である。
このＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、電気自動車の走行エネルギー蓄電用の主バッテリ（図示せず）から、補機及び制御装置給電用の補機バッテリに電圧変換して給電するためのものであって、直流電源（図示せず）に接続されてその電流を平滑化する入力平滑回路１、入力平滑回路１から入力される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路２、インバータ回路２の出力電圧を変更するトランス３、トランス３の出力を整流する全波整流回路モジュール４、及び、全波整流回路モジュール４の出力電圧を平滑化する出力平滑化回路５を有するインバータ回路をその主要な構成要素とし、更に、インバータ回路２を制御するコントローラ、電流センサなどを有し、出力平滑化回路５は平滑コンデンサ６及びチョークコイル７からなる。
【００１６】
更に、このＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、斜視図である図２に示すように、上記部品や回路素子を実装するための配線基板８及びベースプレート（本発明でいう金属部材）９を有している。配線基板８の実装面には、各部品や回路素子の間を縫って多数のブスバー１０が延設されている。
インバータ回路２は周知のように４個のＩＧＢＴモジュール（パワースィッチング素子）１１をいわゆるＨブリッジ構成してなり、各ＩＧＢＴモジュール１１はＩＧＢＴとフライバックダイオードとを逆並列接続してなる。
【００１７】
配線基板８は、全波整流回路モジュール４、ＩＧＢＴモジュール１１、トランス３及びチョークコイル７以外の部品や回路素子が実装面に実装される多層アルミナ基板からなる。各部品や回路素子を配線基板８に実装するには、図４に示すように、配線基板８に設けたホールに端子を挿入し、配線基板８の反実装面側ではんだで固定して行われる。
【００１８】
ベースプレート９は、アルミ部材であって、配線基板８の反実装面に近接してそれと平行に延設される厚板状の平行板部（本発明でいう配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材）９１と、平行板部９１の短辺から配線基板８側へ向けて平行板部９１と直角に立設される線状突起部９２と、パワースィッチング素子支持板部（スィッチング素子支持部材）９３とからなる。
【００１９】
パワースィッチング素子支持板部９３は、その配線基板８側の主面にインバータ回路２の各ＩＧＢＴモジュール１１が搭載されるヒートシンクであって、線状突起部９２の頂面にねじ９４により締結され、これにより、ベースプレート９の平行板部９１は配線基板８の反実装面に所定間隔を隔てて対面されている。したがって、ベースプレート９の平行板部９１は、配線基板８の反実装面を保護するケース機能を有するとともに、ＩＧＢＴモジュール１１の放熱板としての機能も有している。
【００２０】
配線基板８の一辺は、図４に示すように、パワースィッチング素子支持板部９３の下端部から配線基板８側へ配線基板８と平行に延設される配線基板支持突起９５の下面に接して締結されている。配線基板８の他部位も、平行板部９１から配線基板８側へ向けて立設される配線基板支持突起９６に締結され、これにより、ベースプレート９は、配線基板８を支持する機能も果たしている。
【００２１】
配線基板８には、図３、図４に示すように、トランス３挿入用の孔部８１と、全波整流回路モジュール４及びチョークコイル７挿入用の切り欠き部８２とが設けられている。トランス３は孔部８１に挿入されて、その底面は平行板部９１の上面に突設されたトランス用台座部９７に着座されている。全波整流回路モジュール４は切り欠き部８２に挿入されて、その底面は平行板部９１の上面に突設された台座部９８に着座されている。チョークコイル７は全波整流回路モジュール４に隣接して切り欠き部８２に挿入されて、その底面は平行板部９１の上面に突設された台座部９９に着座されている。すなわち、ベースプレート９は大重量部品であるトランス３及びチョークコイル７を担持する機能を有するとともに、大発熱部品である全波整流回路モジュール４を支持し放熱する機能も有する。
【００２２】
全波整流回路モジュール４は、台座部９８上に穿設されたねじ穴に締結されるが、トランス３およびチョークコイル７の下部はコアであるので台座部９７、９９に締結されない。ここで重要なことは、各台座部９７〜９９の高さはそれぞれ異なるように形成されて、それらの上に搭載された全波整流回路モジュール４、トランス３およびチョークコイル７の端子が、締結のために配線基板８の実装面上方の各ブスバー１０にそれぞれ重なることができるようになっている点にある。
【００２３】
トランス３は、一次コイル及び二次コイルが巻装された三脚形コア３０を有しており、この、三脚形コア３０の上にコア押さえプレート３１が被せられている。コア押さえプレート３１は、三脚形コア３０の側面に沿って配線基板８から立設される一対の側板部３１１と、両側板部３１１の先端間に設けられて三脚形コア３０の頂面に密接する天板部３１２とを有する門形薄板金属部材である。両側板部３１１は、配線基板８を貫通するねじによりベースプレート９の平行板部９１に締結され、これによりトランス３が配線基板８及びベースプレート９に固定されている。天板部３１２は、中央部がトランス３側に向けて湾曲してトランス３をベースプレート９の平行板部９１に向けて弾性付勢している。
【００２４】
チョークコイル７は、コイルが巻装された三脚形コア７０を有しており、この三脚形コア７０の上にコア押さえプレート７１が被せられている。コア押さえプレート７１は、三脚形コア７０の側面に沿って配線基板８から立設される一対の側板部７１１と、両側板部７１１の先端間に設けられて三脚形コア７０の頂面に密接する天板部７１２とを有する門形薄板金属部材である。両側板部７１１は、配線基板８を貫通するねじによりベースプレート９の平行板部９１に締結され、これによりチョークコイル７が配線基板８及びベースプレート９に固定されている。天板部７１２は、中央部がチョークコイル７側に向けて湾曲してチョークコイル７をベースプレート９の平行板部９１に向けて弾性付勢している。
【００２５】
インバータ回路２のＩＧＢＴモジュール（パワースィッチング素子）１１について、図５を参照して説明する。
各ＩＧＢＴモジュール１１は、ＩＧＢＴチップ及びダイオードチップがアルミブロックに接着され、樹脂モールドされてなり、それぞれ三本の外部接続端子１１ａが取り出されている。１１ｂは温度センサである。各ＩＧＢＴモジュール１１は薄い電気絶縁フィルム１１ｃを介して図示しないねじによりパワースィッチング素子支持板部９３に締結されている。各ＩＧＢＴモジュール１１の外部接続端子１１ａ及び温度センサ１１ｂの端子はそれぞれ配線基板８に設けた孔に挿入されて、配線基板８の裏面側ではんだ付けされている。
【００２６】
パワースィッチング素子支持板部９３は、その配線基板８側の主面にインバータ回路２の各ＩＧＢＴモジュール１１が搭載されるヒートシンクであって、線状突起部９２の頂面にねじ９４により締結され、これにより、ベースプレート９の平行板部９１は配線基板８の反実装面に所定間隔を隔てて対面されている。したがって、ベースプレート９の平行板部９１は、配線基板８の反実装面を保護するケース機能を有するとともに、ＩＧＢＴモジュール１１の放熱板としての機能も有している。
【００２７】
次に、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の要部組み立て順序を以下に説明する。まず、図５に示すように、必要な部品や回路素子を配線基板８の実装面に組み付け、それらの端子を配線基板８に設けた孔に挿入する。また、ＩＧＢＴモジュール１１及び温度センサ１１ｂをパワースィッチング素子支持板部９３に締結し、それらの外部接続端子１１ａを配線基板８に設けた孔に挿入する。また、パワースィッチング素子支持板部９３を配線基板８の一辺に締結する（図５参照）。
【００２８】
次に、このサブアッセンブリを噴流はんだ槽にセットして配線基板８の裏面側ではんだ付けを行い、その後、パワースィッチング素子支持板部９３を線状突起部９２に締結する。
最後に、図４に示すように、トランス３、全波整流回路モジュール４及びチョークコイル７を上方から取り付け、全波整流回路モジュール４を締結し、コア押さえプレート３１、７１を締結する。最後に、これらトランス３、全波整流回路モジュール４及びチョークコイル７の端子をブスバー１０などに締結する。
【００２９】
以上説明した本実施例のＤＣ−ＤＣコンバータ装置によれば、先に説明した作用効果の他に、次の効果を奏することができる。
本発明でいう配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材は平行板部９１及び線状突起部９２からなり、線状突起部９２が配線基板８と平行板部９１との間のギャップを確保するので、スィッチング素子支持部材であるパワースィッチング素子支持板部９２の下面に配線基板８を固定することができ、これによりパワースィッチング素子支持板部９２を配線基板８に固定した状態で配線基板８の裏面の噴流はんだ槽を用いた一括はんだ付けを支障なく行うことができる。
【００３０】
インバータ回路２のパワースィッチング素子を支持してそれを冷却するとともに配線基板を支持するベースプレート（金属部材）９は、配線基板８の反実装面に所定間隔を隔ててそれを保護する。更に、ベースプレート９はトランス３またはチョークコイル７の底面に密着して、その支持、冷却を行うことができる。
また、コアをもつため背が高くなるこのトランス３及びチョークコイル７の端子が、ベースプレート９と配線基板８との隙間分だけ、配線基板８側にシフトすることができるので、配線基板８に実装される背が低いその他の部品や回路素子とトランス３やチョークコイル７の端子との接続が容易となる。
【００３１】
その上、トランス３、全波整流回路モジュール４及びチョークコイル７が配線基板８の穴部や切り欠き部を通じてベースプレート９の平行板部９１に密着されるので、トランス３などのこれらの部品を配線基板８の周囲に設ける場合に比較して配線上、適切な場所に設けることができ、各部品間のスペース配分や配線引き回しが簡素とすることができ、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の体格縮小にも有効である。また、配線基板８に設けられたトランス３またはチョークコイル７挿入用の穴や切り欠きは、トランス３またはチョークコイル７の位置決め用のガイドとしても用いることができる。
【００３２】
更に、トランス３、全波整流回路モジュール４およびチョークコイル７すなわち各発熱部品を担持するベースプレートの台座部９７〜９９の頂面（発熱部品担持面）は、図４に示すように、互いに異なる高さに設定されて、これにより、これら発熱部品の端子がベースプレート９上方の各ブスバー１０にそれぞれ容易に締結されることができる。また、この締結により、各発熱部品をベースプレート９の平行板部９１に押し付けて伝熱抵抗を低減できる効果も奏する。
【００３３】
また更に、これら台座部９７〜９９は、ベースプレート９のアルミダイキャストにより作製することができ、製造工程を複雑化することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ装置の一実施例を示す回路図である。
【図２】図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の斜視図である。
【図３】図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の一部斜視図である。
【図４】図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の分解斜視図である。
【図５】図２に示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
２はインバータ回路、３はトランス（発熱部品）、４は全波整流回路モジュール（発熱部品）、７はチョークコイル（発熱部品）、８は配線基板、９はベースプレート（金属部材）、１０はブスバー、１１はＩＧＢＴモジュール（パワースィッチング素子）、１１ａはＩＧＢＴモジュール１１の外部接続端子、９１はベースプレート９の平行板部（配線基板囲覆支持兼発熱部品担持部材）、９２はベースプレート９の線状突起部、９３はベースプレート９のパワースィッチング素子支持板部（スィッチング素子支持部材）、８１は配線基板８の穴部、８２は配線基板８の切り欠き部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power switching device including a metal member on which a power switching element is mounted, and a wiring board on which an electronic circuit that is fixed to the metal member and controls the power switching element is mounted.
[0002]
[Prior art]
As conventionally known, a power DC-DC converter device includes an inverter circuit that converts input DC power into AC power, a transformer that changes the output voltage of the inverter circuit, and a rectifier circuit that rectifies the output of the transformer. And an output smoothing circuit that smoothes the output voltage of the rectifier circuit. An input smoothing circuit is often provided for smoothing the input current of the inverter circuit.
[0003]
Among the above elements constituting the power DC-DC converter device, at least the power switching element of the inverter circuit is fixed to the wiring board through a metal member for cooling or heat sink, and other circuits constituting the power DC-DC converter device The component is usually mounted on a wiring board.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional power DC-DC converter device (hereinafter simply referred to as a DC-DC converter circuit), the assembly work can be simplified without impairing the cooling performance of the heat-generating component and without causing an increase in the physique. It was not easy to plan.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to simplify the assembling work without impairing the cooling performance of the heat-generating component and without causing an increase in the physique.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The power switching device according to claim 1 includes: a wiring board on which a circuit element is mounted on a mounting surface; and a metal member having a good thermal conductivity that supports the power switching element and the heat generating component while the wiring board is fixed. And the metal member includes a switching element mounting surface on which the switching element mounting surface for mounting the power switching element is disposed in a posture that is perpendicular to the mounting surface from one side of the wiring board 8 on the mounting surface side. Supporting and generating heat with good thermal conductivity of the wiring board covering the non-mounting surface of the wiring board while supporting the element supporting member and the bottom surface of the heat generating component whose tip protrudes beyond the mounting surface of the wiring board A power switching device comprising a component carrying member, wherein the switching element support member is separate from the switching element support member and supports and heats the surroundings of the wiring board. Fastened to one side of the product carrying member in a direction perpendicular to the mounting surface, and at a position different from the fastening location of the one side of the wiring board surrounding support and heating component carrying member and the switching element support member Then, an L-shaped metal member is provided on one side of the wiring board so as to surround the back surface (anti-mounting surface) and one side surface (one side) of the wiring substrate fastened in a direction perpendicular to the mounting surface. The metal member is composed of plate members formed separately from each other, and is composed of a switching element support member and a wiring board surrounding support / heat generating component support member that are fastened together, and one side of the wiring board is supported by the switching element support member. The other part of the wiring board is supported by the wiring board surrounding support and heat generating component carrying member.
[0007]
The switching element support member surrounds and protects the one side surface of the wiring board, and is mounted with a power switching element and cooled.
The wiring board surrounding support / heat generating component carrying member surrounds and protects one side of the counter-mounting surface of the wiring board, and carries and cools the heat generating components.
The power switching element mounted on the switching element support member and the heat generating component carried on the wiring board surrounding support and heat generating component supporting member are connected to other circuit elements on the wiring board on the mounting surface of the wiring board. The
[0008]
By adopting the above configuration, the following operational effects can be achieved.
First, the metal member that supports the wiring board is formed in an L shape and surrounds the back surface (reverse mounting surface) and one side surface (one side) of the wiring substrate. One side) can be well protected. Next, the power switching element can be satisfactorily cooled by the switching element support member, and the other heat generating components can be satisfactorily cooled by the wiring board surrounding support / heat generating component carrying member. Further, the power switching element and other heat generating components can be arranged apart from each other, and there is little mutual heat interference and space. Further, the heat generating component can protrude to a suitable part of the mounting surface. In this case, the power switching element is provided on the switching element mounting surface of the switching element support member formed at a right angle to the mounting surface of the wiring board and protrudes to the mounting surface side. However, the power switching element is a semiconductor module. The height of the element is small and it does not jump out to the mounting surface side. Further, the power switching element and the terminal of the heat generating component can be connected well on the mounting surface, and the terminal of the heat generating component can be easily connected to the bus bar by fastening the screw from above. Furthermore, since the switching element support member and the wiring board surrounding support / heat generating component carrying member are in close contact and fastened, the heat conduction between them is good, and both the power switching element and the heat generating component are connected to the switching element support member and the wiring. Both the substrate surrounding support and heat-generating component carrying member can be used as a heat sink or a heat radiating member.
[0009]
In this configuration, the switching element supporting member for mounting the power switching element and the wiring board surrounding support / heating component supporting member for supporting the heat generating component are separated.
As a result, after the power switching element is mounted on the switching element support member and the external connection terminal of the power switching element is connected to the wiring board side, the wiring board surrounding support / heating component support member is fixed to the switching element support member. The wiring board can be surrounded and supported, and various methods can be adopted for the connection processing method of the external connection terminals of the power switching element, thereby simplifying the assembling work. For example, after the power switching element is fixed to the switching element support member and its external connection terminals are soldered to the wiring board, the switching element support member and the wiring board are fastened to the wiring board surrounding support and heating component support member. In this way, the wiring board surrounding support and heat generating component carrying member does not get in the way during the connection work of the external connection terminals, particularly the soldering work.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A preferred embodiment of a DC-DC converter device as an example of the electronic circuit device of the present invention will be described with reference to the following examples.
[0015]
[Example 1]
A DC-DC converter device (a power switching device referred to in the present invention) as an embodiment of an electronic circuit device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram of the DC-DC converter device.
This DC-DC converter device is for voltage-converting power from a main battery (not shown) for running energy storage of an electric vehicle to an auxiliary device battery for supplying auxiliary devices and control devices, Input smoothing circuit 1 connected to a DC power source (not shown) for smoothing the current, inverter circuit 2 for converting DC power input from the input smoothing circuit 1 to AC power, and output voltage of the inverter circuit 2 are changed. An inverter circuit having a transformer 3, a full-wave rectifier circuit module 4 for rectifying the output of the transformer 3, and an output smoothing circuit 5 for smoothing the output voltage of the full-wave rectifier circuit module 4, The output smoothing circuit 5 includes a smoothing capacitor 6 and a choke coil 7.
[0016]
Furthermore, as shown in FIG. 2 which is a perspective view, this DC-DC converter device has a wiring board 8 and a base plate (metal member in the present invention) 9 for mounting the above components and circuit elements. . A large number of bus bars 10 are extended on the mounting surface of the wiring board 8 by sewing between components and circuit elements.
As is well known, the inverter circuit 2 comprises four IGBT modules (power switching elements) 11 in a so-called H-bridge configuration, and each IGBT module 11 is formed by connecting an IGBT and a flyback diode in antiparallel.
[0017]
The wiring substrate 8 is made of a multilayer alumina substrate on which components and circuit elements other than the full-wave rectifier circuit module 4, the IGBT module 11, the transformer 3, and the choke coil 7 are mounted on the mounting surface. In order to mount each component or circuit element on the wiring board 8, as shown in FIG. 4, a terminal is inserted into a hole provided in the wiring board 8, and fixed on the side opposite to the mounting surface of the wiring board 8 with solder. Is called.
[0018]
The base plate 9 is an aluminum member, and is a thick plate-like parallel plate portion that extends in close proximity to and parallel to the non-mounting surface of the wiring board 8 (wiring board surrounding support and heating component carrying member in the present invention) ) 91, a linear protrusion 92 erected at right angles to the parallel plate portion 91 from the short side of the parallel plate portion 91 toward the wiring board 8, and a power switching element support plate portion (switching element support member) 93. It consists of.
[0019]
The power switching element support plate portion 93 is a heat sink in which each IGBT module 11 of the inverter circuit 2 is mounted on the main surface on the side of the wiring board 8, and is fastened to the top surface of the linear protrusion portion 92 with a screw 94. Thereby, the parallel plate portion 91 of the base plate 9 is opposed to the non-mounting surface of the wiring board 8 with a predetermined interval. Therefore, the parallel plate portion 91 of the base plate 9 has a case function for protecting the non-mounting surface of the wiring board 8 and also has a function as a heat radiating plate for the IGBT module 11.
[0020]
As shown in FIG. 4, one side of the wiring board 8 is in contact with the lower surface of the wiring board support protrusion 95 extending in parallel with the wiring board 8 from the lower end of the power switching element support plate 93 to the wiring board 8 side. It is concluded. The other part of the wiring board 8 is also fastened to the wiring board supporting protrusion 96 that is erected from the parallel plate portion 91 toward the wiring board 8, whereby the base plate 9 also functions to support the wiring board 8. .
[0021]
As shown in FIGS. 3 and 4, the wiring board 8 is provided with a hole 81 for inserting the transformer 3 and a notch 82 for inserting the full-wave rectifier circuit module 4 and the choke coil 7. The transformer 3 is inserted into the hole 81, and the bottom surface thereof is seated on a transformer pedestal 97 projecting from the upper surface of the parallel plate portion 91. The full-wave rectifier circuit module 4 is inserted into the notch portion 82, and its bottom surface is seated on a pedestal portion 98 protruding from the upper surface of the parallel plate portion 91. The choke coil 7 is inserted into the notch portion 82 adjacent to the full-wave rectifier circuit module 4, and the bottom surface thereof is seated on a pedestal portion 99 protruding from the upper surface of the parallel plate portion 91. That is, the base plate 9 has a function of supporting the transformer 3 and the choke coil 7 which are heavy components, and also has a function of supporting and radiating heat of the full-wave rectifier circuit module 4 which is a large heat generating component.
[0022]
The full-wave rectifier circuit module 4 is fastened to a screw hole drilled on the pedestal portion 98, but is not fastened to the pedestal portions 97 and 99 because the lower portions of the transformer 3 and the choke coil 7 are cores. What is important here is that the heights of the pedestal portions 97 to 99 are formed to be different from each other, and the terminals of the full-wave rectifier circuit module 4, the transformer 3 and the choke coil 7 mounted thereon are fastened. Therefore, it can be overlapped with each bus bar 10 above the mounting surface of the wiring board 8.
[0023]
The transformer 3 has a tripod-shaped core 30 around which a primary coil and a secondary coil are wound, and a core pressing plate 31 is put on the tripod-shaped core 30. The core pressing plate 31 is provided between a pair of side plate portions 311 erected from the wiring board 8 along the side surface of the tripod core 30 and the tips of the both side plate portions 311 and closely contacts the top surface of the tripod core 30. It is a gate-shaped sheet metal member having a top plate portion 312. The both side plate portions 311 are fastened to the parallel plate portions 91 of the base plate 9 by screws that penetrate the wiring substrate 8, whereby the transformer 3 is fixed to the wiring substrate 8 and the base plate 9. The central portion of the top plate portion 312 is curved toward the transformer 3 side and elastically biases the transformer 3 toward the parallel plate portion 91 of the base plate 9.
[0024]
The choke coil 7 has a tripod core 70 around which the coil is wound, and a core pressing plate 71 is covered on the tripod core 70. The core pressing plate 71 is provided between a pair of side plate portions 711 erected from the wiring board 8 along the side surface of the tripod core 70 and the tips of the both side plate portions 711 and is in close contact with the top surface of the tripod core 70. It is a gate-shaped sheet metal member having a top plate portion 712 to be used. The both side plate portions 711 are fastened to the parallel plate portion 91 of the base plate 9 by screws that penetrate the wiring substrate 8, whereby the choke coil 7 is fixed to the wiring substrate 8 and the base plate 9. The center portion of the top plate portion 712 is curved toward the choke coil 7 side, and the choke coil 7 is elastically biased toward the parallel plate portion 91 of the base plate 9.
[0025]
The IGBT module (power switching element) 11 of the inverter circuit 2 will be described with reference to FIG.
Each IGBT module 11 is formed by bonding an IGBT chip and a diode chip to an aluminum block and resin-molding, and three external connection terminals 11a are taken out. 11b is a temperature sensor. Each IGBT module 11 is fastened to the power switching element support plate portion 93 with a screw (not shown) through a thin electric insulating film 11c. The external connection terminals 11 a of the IGBT modules 11 and the terminals of the temperature sensor 11 b are inserted into holes provided in the wiring board 8 and soldered on the back side of the wiring board 8.
[0026]
The power switching element support plate portion 93 is a heat sink in which each IGBT module 11 of the inverter circuit 2 is mounted on the main surface on the side of the wiring board 8, and is fastened to the top surface of the linear protrusion portion 92 with a screw 94. Thereby, the parallel plate portion 91 of the base plate 9 is opposed to the non-mounting surface of the wiring board 8 with a predetermined interval. Therefore, the parallel plate portion 91 of the base plate 9 has a case function for protecting the non-mounting surface of the wiring board 8 and also has a function as a heat radiating plate for the IGBT module 11.
[0027]
Next, the main part assembly order of the DC-DC converter device will be described below. First, as shown in FIG. 5, necessary components and circuit elements are assembled to the mounting surface of the wiring board 8, and those terminals are inserted into holes provided in the wiring board 8. Further, the IGBT module 11 and the temperature sensor 11 b are fastened to the power switching element support plate 93, and the external connection terminals 11 a are inserted into holes provided in the wiring board 8. Further, the power switching element support plate portion 93 is fastened to one side of the wiring board 8 (see FIG. 5).
[0028]
Next, this subassembly is set in a jet solder bath and soldered on the back surface side of the wiring board 8, and then the power switching element support plate portion 93 is fastened to the linear protrusion 92.
Finally, as shown in FIG. 4, the transformer 3, the full-wave rectifier circuit module 4 and the choke coil 7 are attached from above, the full-wave rectifier circuit module 4 is fastened, and the core pressing plates 31 and 71 are fastened. Finally, the terminals of the transformer 3, the full-wave rectifier circuit module 4 and the choke coil 7 are fastened to the bus bar 10 or the like.
[0029]
According to the DC-DC converter device of the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects described above.
The wiring board surrounding support / heat generating component carrying member referred to in the present invention includes a parallel plate portion 91 and a linear projection portion 92, and the linear projection portion 92 ensures a gap between the wiring substrate 8 and the parallel plate portion 91. Therefore, the wiring board 8 can be fixed to the lower surface of the power switching element support plate portion 92 which is a switching element support member, whereby the power switching element support plate portion 92 is fixed to the wiring board 8 in a state where the power switching element support plate portion 92 is fixed. Batch soldering using the jet solder bath on the back surface can be performed without any trouble.
[0030]
A base plate (metal member) 9 that supports and cools the power switching element of the inverter circuit 2 and protects the wiring board protects the wiring board 8 at a predetermined interval from the non-mounting surface. Further, the base plate 9 can be in close contact with the bottom surface of the transformer 3 or the choke coil 7, and can be supported and cooled.
Further, the terminals of the transformer 3 and the choke coil 7 which are tall due to the core can be shifted to the wiring board 8 side by the gap between the base plate 9 and the wiring board 8, so that the terminals are mounted on the wiring board 8. This makes it easy to connect other parts and circuit elements that are short and the terminals of the transformer 3 and the choke coil 7.
[0031]
In addition, since the transformer 3, the full-wave rectifier circuit module 4 and the choke coil 7 are brought into close contact with the parallel plate portion 91 of the base plate 9 through the holes and notches of the wiring board 8, these components such as the transformer 3 are wired. Compared with the case where it is provided around the substrate 8, it can be provided at an appropriate place on the wiring, space distribution between components and wiring can be simplified, and the physique of the DC-DC converter device can be reduced. It is valid. Further, the holes or notches for inserting the transformer 3 or the choke coil 7 provided in the wiring board 8 can also be used as a guide for positioning the transformer 3 or the choke coil 7.
[0032]
Further, the top surfaces (heat generating component supporting surfaces) of the bases 97 to 99 of the base plate that supports the transformer 3, the full-wave rectifier circuit module 4 and the choke coil 7, that is, the respective heat generating components are different from each other as shown in FIG. Thus, the terminals of these heat generating components can be easily fastened to the bus bars 10 above the base plate 9. Moreover, the effect which can reduce heat-transfer resistance by pressing each heat-emitting component against the parallel plate part 91 of the base plate 9 by this fastening is also produced.
[0033]
Furthermore, these pedestal portions 97 to 99 can be manufactured by aluminum die casting of the base plate 9, and the manufacturing process is not complicated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a DC-DC converter device of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the DC-DC converter device shown in FIG.
3 is a partial perspective view of the DC-DC converter device shown in FIG. 2. FIG.
4 is an exploded perspective view of the DC-DC converter device shown in FIG.
FIG. 5 is an exploded perspective view of the DC-DC converter device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
2 is an inverter circuit, 3 is a transformer (heat-generating component), 4 is a full-wave rectifier circuit module (heat-generating component), 7 is a choke coil (heat-generating component), 8 is a wiring board, 9 is a base plate (metal member), and 10 is a bus bar. , 11 is an IGBT module (power switching element), 11 a is an external connection terminal of the IGBT module 11, 91 is a parallel plate portion of the base plate 9 (wiring board surrounding support and heating component support member), and 92 is a linear protrusion of the base plate 9 , 93 is a power switching element support plate (switching element support member) of the base plate 9, 81 is a hole in the wiring board 8, and 82 is a notch in the wiring board 8.

Claims

A wiring board on which a circuit element is mounted on the mounting surface; and a metal member with good thermal conductivity that supports the power switching element and the heat-generating component while the wiring board is fixed;
The metal member is
A switching element support member having a good thermal conductivity, wherein a switching element mounting surface on which the power switching element is mounted is arranged in a posture perpendicular to the mounting surface from one side of the wiring board 8 on the mounting surface side;
A wiring board囲覆support and the heat-generating component carrying member of good thermal conductivity anti mounting surface you囲覆of the wiring substrate while supporting the bottom surface of the heat generating components tip projects beyond the mounting surface of the wiring substrate,
A power switching device comprising:
The switching devices supporting member, said the switching devices supporting member is fastened to the mounting surface and the direction perpendicular to the one side portion of the front Symbol wiring board囲覆support and the heat-generating component carries a separate member, and the wiring board囲覆 It is characterized in that it is fastened to one side of the wiring board in a direction perpendicular to the mounting surface at a position different from the fastening location of the one side of the supporting and heat generating component carrying member and the switching element support member. Power switching device .