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発明の名称 配線回路成形基板及びインバータ装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−125151
公開日 平成6年(1994)5月6日
出願番号 特願平4−274032
出願日 平成4年(1992)10月13日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 矢島 幸一 / 石井 誠
要約 目的
放熱を必要とする電気部品を他の大型の電気部品とともに配線回路成形基板上に3次元的に配置し小形化を図るとともに信頼性の高いはんだ接合を行う。

構成
配線回路成形基板1a,1b上に大電流を扱う大型の電気部品2およびインバータモジュール4などが配置されている。この配線回路成形基板1aと配線回路成形基板1bは曲げ成形により3次元形状をなし、ケース内の底面および一側面にそれぞれ配置され、ケース内の他側面には制御基板3が配置される。また、配線回路成形基板1bが配置されるケース内の一側面には放熱フィン6が配置され、放熱の必要なインバータモジュール4などが取り付けられる。
特許請求の範囲
【請求項1】大電流を扱う大型の電気部品を有し、同一ケース内に各部品が収納されてユニット化されたインバータ装置の基板において、前記大電流を扱う大型の電気部品が配置される銅もしくは導電性金属のプレート状回路パターンが成形樹脂層によって被覆されてなる配線回路成形基板と基板はんだ付面のはんだ接合部近傍に回路パターンの露出部を設けたことを特徴とする配線回路成形基板。
【請求項2】請求項1において、銅もしくは導電性金属のプレート状回路パターンを成形樹脂層で覆わない露出した曲げ成形スペースを配線回路成形基板上に設け、それを曲げ成形することにより、大型の電気部品が3次元的に構成されることを特徴とするインバータ装置。
【請求項3】請求項1又は請求項2において、前記ケースの内壁面に放熱フィンを設け、3次元的に配置された放熱の必要な電気部品が取り付けられることを特徴とするインバータ装置。
【請求項4】請求項1又は請求項2を用いたインバータ装置の全体形状が略立方体をなすことを特徴とするインバータ装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に各電気部品をとりつけてなるインバータ装置に係り、特に、大電流を扱う大型の電気部品が配置される配線回路成形基板及びそれを用いたインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の配線回路成形基板を用いたインバータ装置の構成は、特願平3−178985号記載のように、図7に示す銅もしくは導電性金属のプレート状回路パターンを成形樹脂層で被覆してなる配線回路成形基板上に大電流を扱う大型の電気部品2を配置し、はんだ接合された略正方形状の配線回路成形基板1aを、制御回路部品が搭載された制御基板3およびインバータモジュールを配置した放熱フィン6とともに1つのケース内に収納される構成であった。
【0003】これらの構成において、大電流を扱う大型の電気部品2は略正方形状の配線回路成形基板1a上に配置されるが、放熱を必要とする部品、例えばインバータモジュールは、放熱フィンを取付けるスペースを確保出来ず配線回路成形基板1aと別に配置せざるを得なかった。また、前記回路パターンは、大電流を流しても発熱することのないように、抵抗値を小さくするためにパターン幅およびパターン厚は、例えば4mm以上、0.5t以上としている。そのため、はんだ接合するに際し、大電流を扱う大型の電気部品2と前記回路パターンの熱容量が大きくはんだ溶着時に、はんだの熱が吸収される。図9に示すように、はんだ槽のみにおけるはんだ付けでは、はんだ付け前に加熱するプリヒートを例えば、2分30秒,120℃の後、はんだ温度250℃ではんだ付けを行った場合、約12秒ではんだ付け出来たが、前記回路パターンのはんだ付ランドの温度は最大190℃と低くはんだ量不足となり、はんだ接合部の信頼性が著しく損なわれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、放熱を必要とする部品、例えばインバータモジュールを大型の電気部品2とともに配線回路成形基板上に配置することによる小型化を可能とする配線回路成形基板とそのはんだ接合するに際して、信頼性の高いはんだ接合部を有する配線回路成形基板及びそれを用いたインバータ装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、銅もしくは導電性金属のプレート状回路パターンを成形樹脂層で被覆してなる配線回路成形基板のはんだ接合面を基板の両面に設け、大電流を扱う大型の電気部品2を一方向より配置し、それと反対方向より放熱を必要とする部品、例えばインバータモジュールを配置する。さらに銅もしくは導電性金属のプレート状回路パターンを成形樹脂層で覆わないスペースを設け、そのスペースを曲げ成形し、電気部品を3次元的に配置するとともに、前記配線回路成形基板のはんだ接合部のはんだ付ランド近傍に、前記回路パターンを露出させた加熱のためのランド部を設け、はんだ接合されることを特徴と配線回路成形基板及びそれを用いたインバータ装置。
【0006】
【作用】配線回路成形基板において、はんだ接合面を基板の両面に設けることにより大電流を扱う大型の電気部品2と反対方向より放熱を必要とする部品、例えばインバータモジュールが配置可能となり、電線による結線が削減されるとともに、放熱部品のための放熱フィン取付けスペースを充分確保することが出来る。また、銅もしくは導電性金属のプレート状回路パターンを成形樹脂層で覆わない露出した曲げ成形スペースを設け、それを曲げ成形することにより電気部品が3次元的に構成され、従来に比べより小形化が可能となる。また、はんだ接合に際し、前記配線回路成形基板のはんだ付ランド近傍に設けられた加熱のためのランド部により、加熱面積が増し、はんだ溶着時のはんだ付ランド部の熱容量不足を補い、信頼性の高いはんだ接合が可能となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって説明する。
【0008】図1は本発明の配線回路成形基板を用いたインバータ装置の一実施例の内部構成を示す斜視図であり、1a,1bは配線回路成形基板、2は電気部品、3は制御基板、4はインバータモジュール、5はダイオードモジュール、6は放熱フィン、7は端子台、8はリアクタである。
【0009】同図において、配線回路成形基板1aと配線回路成形基板1bは内部にプレート状の回路パターンを有し、回路パターンを成形樹脂層で覆わない露出した曲げ成形スペースにて曲げ成形することにより3次元形状をなしている。配線回路成形基板1a上に大電流を扱う大型の電気部品2が配置され、配線回路成形基板1b上にはインバータモジュール4とダイオードモジュール5が配置されている。配線回路成形基板1a中の回路パターンと電気部品2とは、図6における直流電源部101を形成するものであり、この回路パターンは例えば20アンペアの大電流を流すことができ、直流電源部101での各電気部品2間を結線している。また、配線回路成形基板1b中の回路パターンとインバータモジュール4およびダイオードモジュール5とは、図6におけるインバータ部102および整流部107を形成するものであり、この回路パターンはインバータモジュール4およびダイオードモジュール5と配線回路成形基板1a中の直流電源部101の各電気部品2間を結線している。なお、リアクタ8は図5におけるLCフィルタ部106のリアクタであり、インバータ装置のケース外に配置される。
【0010】前記配線回路成形基板1aはケース内の底面に、前記配線回路成形基板1bはケース内の一側面にそれぞれ配置される。なお、前記配線回路成形基板1bが配置されるケース内の一側面には放熱フィン6が配置され、放熱の必要なインバータモジュール4とダイオードモジュール5が取り付けられ、発生した熱が放熱フィン6で放出される。また、このケース内の他側面には図6の制御部104を構成する制御基板3が配置される。端子台7は、図6における商用交流電源100の商用交流電圧をインバータ装置に供給する電線などを接続する端子である。
【0011】このようにユニット化されたインバータ装置によると、前記配線回路成形基板1a,1bがそれぞれ略正方形状をなしているため、ユニットの底面,一側面も略正方形状となり、したがって全体形状も略立方体となる。因みに、かかるユニットの寸法の一例を示すと、幅x=140mm、奥行きy=190mm、高さh=150mmであり、容積は4.0リットルと小型で略立方体状となる。
【0012】図2は図1の各部を分離して示した斜視図である。ケースはケース9a,9bの2つの部分からなり、ケース9aは底面部と2つの側面部、ケース9bは上面部と1との側面部からなっている。ケース9aでは、その底面部と1つの側面部に配線回路成形基板1a,1bが、もう1つの側面部に制御基板3がそれぞれ取り付けられる。
【0013】図3は配線回路成形基板1a,1bにおける電気部品の取付け状態を示すものである。
【0014】同図において、10aは下側の成形樹脂層であり、上側の成形樹脂層10bとによって回路パターン11が被覆されている。回路パターン11は銅もしくは導電性金属からなり、大電流を流しても発熱することがないようにするために、抵抗値が小さくなるよう例えばパターン幅を4mm以上、パターン厚を0.5mm以上に設定されている。前記配線回路成形基板1a,1bは、予め一体に形成した回路パターン11を型内に固定し、射出成形によって上,下側の成形樹脂層10a,10bを形成した後、回路パターン11の不要部分を穴をあけるなどして除くことにより、形成される。なお、前記配線回路成形基板1aと1b間に成形樹脂層で被覆されない回路パターン部17を設け、図4に示すように各部品実装後に、成形樹脂層で被覆されない回路パターン部17の回路パターン11を治具により曲げ成形し、3次元的な配線回路成形基板1a,1bが形成される。
【0015】また、前記配線回路成形基板1a,1bには、電気部品2などの端子14が嵌め込まれる貫通穴15が設けられ、これら貫通穴15のまわりの上,下側の成形樹脂層10a,10b側に形成されたはんだ付ランドで端子14と回路パターン11とがはんだ付けされる。なお、はんだ付けは、例えば上側の成形樹脂層10b側に電気部品2などを配置し、成形樹脂層10a側に形成されたはんだ付ランドで端子14と回路パターン11とがはんだ付けされる。さらに、下側の成形樹脂層10a側にダイオードモジュール5などを配置し、成形樹脂層10b側に形成されたはんだランドで端子14と回路パターン11とがはんだ付けされる。
【0016】なお、はんだ接合の際、熱容量の大きい回路パターン11などによる熱吸収を補うため、はんだ付ランドの近傍に回路パターン11を例えば、直径5mm以上露出させた加熱のためのランド16を設け、加熱面積を増すことにより、はんだ付ランド部の熱容量不足を補う。この加熱ランドを前記配線回路成形基板1a内に数個所設けることにより、はんだ槽によるはんだ接合においても図5に示すように、はんだ付け前のプリヒートを例えば、2分30秒,120℃の後、はんだ付けを行った場合、7秒程度ではんだ付けでき、その際のはんだ付ランド部の温度は最大240℃と高く、230℃近辺でのはんだ付けが可能となり、はんだ量不足が解消される。
【0017】図4は図3における配線回路成形基板1a,1bの各部品のはんだ付け実装後に成形樹脂層で被覆されない回路パターン部17の回路パターン11を曲げ成形した際の取付け状態を示したものである。配線回路成形基板1bにおいて、成形樹脂層10a側に配置されたダイオードモジュール5あるいはインバータモジュール4など放熱の必要な部品に、放熱フィンを取付け熱を放出する。
【0018】以上のことから、本発明によれば、配線回路成形基板1a,1bにより、大型の電気部品が3次元的に構成できる。また、加熱ランドを設けるにより、加熱面積が増し、はんだ付ランド部の熱容量不足を補え、はんだ槽におけるはんだ接合部の接合強度を高められる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、配線回路成形基板を用いて大型の電気部品が3次元的に構成でき、それを用いたインバータ装置は、略立方体状となり、従来に比べ、より小形化できる。また、はんだ槽における信頼性の高いはんだ付け作業をおこなうことが出来る。




 

 


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