特開 2024-140019 電力変換装置、電力変換装置の構造及び電力変換装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140019

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】電力変換装置、電力変換装置の構造及び電力変換装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20241003BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20241003BHJP

   H05K 7/12 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 Z

H05K7/20 B

H05K7/12 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051004

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】322003857

【氏名又は名称】パナソニックオートモーティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中林 包

【テーマコード（参考）】

4E353

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

4E353AA06

4E353BB05

4E353BB07

4E353DR02

4E353DR46

4E353GG09

5E322AA01

5E322AB01

5E322AB02

5E322BA03

5E322BA05

5E322EA10

5E322EA11

5F136BA30

5F136DA27

5F136DA41

5F136EA36

5F136EA43

5F136FA02

5F136FA03

(57)【要約】

【課題】電力変換装置の小型化に伴う製造工程の煩雑化を抑制すること。
【解決手段】本開示に係る電力変換装置は、筐体と、回路基板と、電子部品と、放熱板と、を備える。前記筐体は、箱型に一体成型されている。前記回路基板は、前記筐体に結合される。前記電子部品は、前記回路基板に半田接合されるリードを有する。前記電子部品は、前記回路基板からの前記リードを介した通電により発熱する。前記放熱板は、第１面に対向して配置された前記電子部品の放熱面を当該第１面によって熱交換可能に支持する。前記放熱板は、前記第１面に交差する第２面において、前記電子部品のリードに対向する位置に、前記第２面の反対側の面であって前記第１面に交差する第３面に向かって凹む凹部が設けられている。前記放熱板は、前記第３面で熱交換可能に前記筐体に結合される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

箱型に一体成型された筐体と、
前記筐体に結合される回路基板と、
前記回路基板に半田接合されるリードを有し、前記回路基板からの前記リードを介した通電により発熱する電子部品と、
第１面に対向して配置された前記電子部品の放熱面を当該第１面によって熱交換可能に支持し、前記第１面に交差する第２面において、前記電子部品のリードに対向する位置に、前記第２面の反対側の面であって前記第１面に交差する第３面に向かって凹む凹部が設けられ、前記第３面で熱交換可能に前記筐体に結合される放熱板と、を備える
電力変換装置。

【請求項2】

絶縁性及び熱伝導性を有し、前記放熱板の前記第１面と前記電子部品の放熱面との間に配置され、前記凹部を覆うように前記放熱面より前記第３面の側から前記第２面へ向かって前記第１面に沿って延びる絶縁部材をさらに備える、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記絶縁部材は、粘着性をさらに有し、前記電子部品の前記放熱面を前記放熱板の前記第１面に固定する、
請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記放熱板の前記第１面に固定され、前記電子部品の前記放熱面とは反対側の面に接触することにより前記電子部品及び前記絶縁部材を前記放熱板に向かって付勢するバネ部材をさらに備える、
請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記回路基板は、前記放熱板の前記第２面のうちの前記凹部が設けられていない非凹部に結合される、
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記凹部の底面は、前記放熱板及び前記回路基板の間の電位差に応じた第１絶縁距離以上、前記回路基板から離間している、
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記凹部の側面は、前記放熱板及び前記リードの間の電位差に応じた第２絶縁距離以上、前記リードから離間している、
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項8】

箱型に一体成型された筐体と、
前記筐体に結合される回路基板と、
前記回路基板に半田接合されるリードを有し、前記回路基板からの前記リードを介した通電により発熱する電子部品と、
第１面に対向して配置された前記電子部品の放熱面を当該第１面によって熱交換可能に支持し、前記第１面に交差する第２面において、前記電子部品のリードに対向する位置に、前記第２面の反対側の面であって前記第１面に交差する第３面に向かって凹む凹部が設けられ、前記第３面で熱交換可能に前記筐体に結合される放熱板と、を備える
電力変換装置の構造。

【請求項9】

放熱板の第１面に、回路基板からのリードを介した通電により発熱する電子部品の放熱面を対向させるとともに、前記放熱板の前記第１面に交差する第２面の反対側の面であって前記第１面に交差する第３面に向かって凹む前記第２面に設けられた凹部に、前記電子部品の前記リードを対向させて配置して前記電子部品を熱交換可能に前記放熱板に固定し、
前記電子部品が固定された前記放熱板の前記第２面に、前記回路基板を固定し、
前記放熱板に固定された前記電子部品の前記リード及び前記回路基板を半田接合し、
箱型に一体成型された筐体の内部に、前記電子部品及び前記回路基板が固定された前記放熱板を収容して、前記放熱板の前記第３面を熱交換可能に前記筐体に固定するとともに、前記回路基板を前記筐体に固定する、
電力変換装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置、電力変換装置の構造及び電力変換装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気自動車などに搭載される充電器などの電力変換装置においては、例えば搭載スペースの制限から小型化には需要がある。

【0003】

例えば特許文献１には、ヒートシンク側面に発熱電子部品をバネで固定したアセンブリを筐体に固定する構造とすることにより、発熱電子部品を筐体に対して縦型に配置し、その小型化を図る技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１０８００７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ヒートシンク及び発熱電子部品のアセンブリを筐体に固定した後に回路基板を組み込む場合、回路基板を筐体に組み込んだ状態で発熱電子部品と回路基板の端子との間を半田接続により接合する工程が発生し、製造工程が煩雑になるという問題があった。

【0006】

本開示が解決しようとする課題の一つは、電力変換装置の小型化に伴う製造工程の煩雑化を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る電力変換装置は、筐体と、回路基板と、電子部品と、放熱板と、を備える。前記筐体は、箱型に一体成型されている。前記回路基板は、前記筐体に結合される。前記電子部品は、前記回路基板に半田接合されるリードを有する。前記電子部品は、前記回路基板からの前記リードを介した通電により発熱する。前記放熱板は、第１面に対向して配置された前記電子部品の放熱面を当該第１面によって熱交換可能に支持する。前記放熱板は、前記第１面に交差する第２面において、前記電子部品のリードに対向する位置に、前記第２面の反対側の面であって前記第１面に交差する第３面に向かって凹む凹部が設けられている。前記放熱板は、前記第３面で熱交換可能に前記筐体に結合される。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、電力変換装置の小型化に伴う製造工程の煩雑化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る電力変換装置の構成の一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係る電力変換装置の構成の一例を示す斜視図である。

【図3】図３は、実施形態に係る電力変換装置の構成の一例を示す正面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る電力変換装置の構成の一例を示す断面図である。

【図5】図５は、変形例に係る電力変換装置の構成の一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら、本開示に係る電力変換装置、電力変換装置の構造及び電力変換装置の製造方法の実施の形態について説明する。

【0011】

なお、本開示の説明において、既出の図に関して前述したものと同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、説明を適宜省略する場合もある。また、同一又は略同一の部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表されている場合もある。また、例えば図面の視認性を確保する観点から、各図面の説明において主要な構成要素だけに参照符号を付し、既出の図において前述したものと同一又は略同一の機能を有する構成要素であっても参照符号を付していない場合もある。また、既出の図に関して前述したものと同一又は略同一の機能を有する構成要素については、参照符号の末尾に英数字を付して区別している場合もある。あるいは、同一又は略同一の機能を有する複数の構成要素を区別しない場合には、参照符号の末尾に付された英数字を省略することにより統合して記載する場合もある。

【0012】

（実施形態）
まず、図１～図４を用いて、本実施形態に係る電力変換装置１の構成例について説明する。図１は、実施形態に係る電力変換装置１の構成の一例を示す斜視図である。図１は、任意の縦断面（Ｙ－Ｚ面）を例示する。図２は、実施形態に係る電力変換装置１の構成の一例を示す斜視図である。図２は、任意の横断面（Ｚ－Ｘ面）を例示する。図３は、実施形態に係る電力変換装置１の構成の一例を示す正面図である。なお、図３では、筐体１１の側面１３の手前側（Ｘ＋側）部分の図示を省略している。図４は、実施形態に係る電力変換装置１の構成の一例を示す断面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶの位置を矢印の方向に見た横断面（Ｙ＋側から見たＺ－Ｘ面）を例示する。なお、図４では、筐体１１の側面１３の左側（Ｙ－側）部分の図示を省略している。

【0013】

実施形態に係る電力変換装置１は、一例として、電気自動車などに搭載され、外部電源などの電源から供給される交流電力を所定の電圧の直流電力へ変換し、変換後の直流電力をリチウムイオンバッテリなどのバッテリへ出力する車載充電器である。

【0014】

実施形態に係る電力変換装置１は、例えば、電子部品や回路基板、基板ユニットなどの複数の部品を、コネクタやカプラ、ネジ、ボルトなどの嵌合部材や半田、接着剤などを用いて結合することにより形成される。なお、実施形態に係る電力変換装置１においては、すべての部品間が結合されていなくてもよく、一部の部品間の電気的な接続や熱的な接続は、部品間の接触により実現されてもよい。また、結合又は接触する一部の部品間が絶縁又は断熱されていてもよい。

【0015】

なお、複数の部品としては、上記に限らず、電気的な接続のためのコネクタやカプラなどの端子部品、冷却部品などが含まれてもよい。冷却部品としては、ヒートシンクや熱拡散板、放熱シート、放熱ギャップフィラー、ヒートパイプなどの各種の放熱機構を適宜利用可能である。一例として、筐体１１の底面１５の外表面１５３には、熱交換可能にヒートシンクが配置されてもよい。

【0016】

実施形態に係る電力変換装置１は、筐体１１、放熱板３、回路基板５、接着絶縁シート７１及び電子部品９を有する。

【0017】

筐体１１は、例えば箱型に一体成型され、一面（Ｚ＋側の面）のみに開口部が設けられている。なお、筐体１１の側面１３及び底面１５は、別体に形成されて結合されることにより、筐体１１を構成してもよい。

【0018】

筐体１１の底面１５の内表面１５１には、底面１５に対する垂直方向（Ｚ方向）に沿って、複数の支柱１７（ボス）が設けられている。一例として、複数の支柱１７は、底面１５の四隅に設けられる、支柱１７ａ～１７ｃ，１７ｄ（図示しない）を含む。複数の支柱１７には、それぞれネジ穴（図示しない）が形成されており、回路基板５がネジ留め（締結）される。

【0019】

放熱板３は、略直方体、例えば平板状に形成された部材である。放熱板３は、熱伝導性を有する材料により形成される。一例として、放熱板３は、アルミニウム合金又は銅合金により形成される。放熱板３は、その長手方向が筐体１１の垂直方向（Ｚ方向）に沿うように、筐体１１の内部に配置されている。筐体１１の内部に配置された放熱板３は、その短手方向の一方の端面（Ｚ－側の面）で熱交換可能に筐体１１の底面１５の内表面１５１に結合される。放熱板３は、第１側面３０１に対向して配置された電子部品９の放熱面（Ｘ－側の面）を、第１側面３０１によって熱交換可能に支持する。放熱板３は、電子部品９において発生した熱を筐体へ輸送して放熱するための部品である。ここで、放熱板３の第１側面３０１は、第１面の一例である。また、第１側面３０１に交差する、放熱板３の短手方向の一方の端面（Ｚ＋側の面）は、第２面の一例である。また、第１側面３０１に交差し、かつ、筐体１１に結合される、放熱板３の短手方向の一方の端面（Ｚ－側の面）は、第３面の一例である。

【0020】

なお、図１及び図２は、１つの放熱板３が設けられる場合を例示するが、筐体１１の内部には、２つ以上の複数の放熱板３が電子部品９とともに設けられていてもよい。また、放熱板３は、平板状の形状に限らず、Ｌ字状や角Ｕ字状（コの字状）、角Ｏ字状（ロの字状）、Ｘ字状（十字状）、多角柱状に形成されていてもよいし、円柱のように一部又は全部が曲率を有していてもよい。また、放熱板３は、第１側面３０１及び第２側面３０２の少なくとも一方から、例えばＸ－Ｙ面に沿って、あるいは準じた方向に延びる延設部を有していてもよい。

【0021】

放熱板３の短手方向の一方（Ｚ＋側）の面には、複数の第１凹部３１が形成されている。複数の第１凹部３１の数、大きさ及び位置は、後述するように、放熱板３に取り付けられる電子部品９の数及び位置に応じて決定される。図１は、第１凹部３１ａ～３１ｅが設けられることにより複数の凹形状が形成された放熱板３を例示する。また、放熱板３の短手方向の一方（Ｚ＋側）の面において、複数の第１凹部３１の間など第１凹部３１が形成されていない複数の非凹部（凸部）には、それぞれネジ穴（図示しない）が形成されており、回路基板５がネジ留めされる。

【0022】

複数の凹形状の詳細については後述するが、複数の第１凹部３１のうちの一部の第１凹部３１には、同方向（Ｚ－側）に凹む凹形状を有する第２凹部３２がさらに形成されている。図１は、第１凹部３１ａ，３１ｅに設けられた第２凹部３２ａ，３２ｃを例示する。また、図２及び図３は、第１凹部３１ｃに設けられた第２凹部３２ｂを例示する。第２凹部３２ａ～３２ｃのそれぞれには、穴部が設けられている。図２は、第２凹部３２ｂに設けられた穴部３２１ｂを例示している。また、筐体１１の底面１５の内表面１５１には、放熱板３との接触領域、本実施形態では第２凹部３２ａ～３２ｃのそれぞれに設けられた穴部に対応する位置に、複数の穴部が設けられている。図２は、筐体１１に放熱板３が配置された状態で第２凹部３２ｂに設けられた穴部３２１ｂと空間的に接続され、ネジが挿入される穴部１５５を例示する。これらの底面１５の複数の穴部には、それぞれネジ穴（図示しない）が形成されており、放熱板３がネジ留めされる。これにより、放熱板３は、その短手方向の一方（Ｚ－側）の面で底面１５に接触して熱交換可能に筐体１１に固定される。

【0023】

回路基板５は、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）である。プリント回路基板は、一例として、アルミニウム合金又は銅合金を母材として形成されたガラスエポキシ基板である。回路基板５の少なくとも一方の主面には、パターン（図示しない）が形成されたり、所定の電子部品（図示しない）が実装されたりすることにより、所定の回路構成が設けられる。ここで、回路基板５の一方の主面である第１表面５０１は、組み付けられた状態において、例えば電力変換装置１の上部（Ｚ＋側）の外表面を形成し、筐体１１の開口部と同一方向を向く面（Ｚ＋側の面）である。また、他方の主面である第２表面５０３は、組み付けられた状態において、放熱板３の複数の第１凹部３１に対向する面（Ｚ－側の面）である。

【0024】

なお、実施形態に係る回路基板５は、基板ユニット、すなわち結合された複数の回路基板のうちの任意の回路基板であってもよい。また、実施形態に係る回路基板５は、トランス、変成器、リアクトル又はチョーク等の磁性体の部品、すなわち磁性部品が有する回路基板であってもよい。この磁性部品は、例えば、導体パターンが巻線を形成する基板を有し、当該基板に形成された巻線の内側及び外側に磁性体コアを貫通させて閉磁路が形成されることにより、磁性部品としての機能を有してもよい。

【0025】

回路基板５は、筐体１１に結合される。このため、回路基板５において、筐体１１の複数の支柱１７のそれぞれに対応する位置には、穴部（図示しない）が設けられている。回路基板５は、筐体１１の複数の支柱１７に載置された状態で、当該複数の支柱１７に対応する複数の穴部に挿入された複数のネジ２３により、複数の支柱１７にネジ留めされて固定される。図１は、支柱１７ａ，１７ｂに対応する穴部に挿入されたネジ２３ａ，２３ｂによるネジ留め部分を例示する。図２は、ネジ２３ａと、支柱１７ｃに対応する穴部に挿入されたネジ２３ｃと、のそれぞれによるネジ留め部分を例示する。

【0026】

また、回路基板５は、放熱板３に結合される。具体的には、回路基板５は、放熱板３の複数の第１凹部３１の間など第１凹部３１が設けられていない複数の非凹部（凸部）に結合される。このため、回路基板５において、複数の非凹部（凸部）に対応する位置には、穴部（図示しない）が設けられている。回路基板５は、当該複数の凸部に対応する複数の穴部に挿入された複数のネジ２５により、放熱板３にネジ留めされて固定される。図１、図２及び図３は、第１凹部３１ａ，３１ｂの間の非凹部に対応する穴部に挿入されたネジ２５ａによるネジ留め部分を例示する。図１～図４は、第１凹部３１ｂ，３１ｃの間の非凹部に対応する穴部に挿入されたネジ２５ｂによるネジ留め部分を例示する。図１は、第１凹部３１ｃ，３１ｄの間の非凹部に対応する穴部に挿入されたネジ２５ｃと、第１凹部３１ｄ，３１ｅの間の非凹部に対応する穴部に挿入されたネジ２５ｄと、のそれぞれによるネジ留め部分を例示する。

【0027】

また、放熱板３は、筐体１１に結合される。このため、回路基板５において、放熱板３の複数の第２凹部３２のそれぞれ、具体的には複数の第２凹部３２の複数の穴部に対応する位置には、穴部５１が設けられている。当該複数の穴部５１は、ドライバなどのネジ留めのための工具を挿入可能に形成される。放熱板３の複数の第２凹部３２に設けられた複数の穴部に挿入された複数のネジ２１が、回路基板５の複数の穴部から挿入された工具によって回転されて筐体１１の底面１５のネジ穴と羅合することにより、放熱板３が筐体１１にネジ留めされる。図１は、放熱板３の第２凹部３２ａ～３２ｃに対応する位置に設けられた穴部５１ａ～５１ｃを例示する。また、図１は、穴部５１ａを用いてネジ留めされる、放熱板３及び筐体１１の間のネジ２１ａによるネジ留め部分を例示する。図２は、穴部５１ａ，５１ｂと、穴部５１ｂを用いてネジ留めされる、放熱板３及び筐体１１の間のネジ２１ｂによるネジ留め部分と、を例示する。

【0028】

また、回路基板５には、電子部品９のリード９３が電気的に接続される。このため、回路基板５において、電子部品９の複数のリード９３のそれぞれに対応する位置には、穴部５３が設けられている。電子部品９が取り付けられた放熱板３に回路基板５がネジ留めされた状態で、複数のリード９３は、回路基板５に設けられた穴部５３から突出することができる。複数のリード９３のそれぞれは、例えば半田付けにより、回路基板５に形成されたパターン（図示しない）や実装された所定の電子部品（図示しない）といった所定の回路構成と電気的に接続される。一例として、複数のリード９３は、回路基板５の穴部５３から突出した部分により、回路基板５の第１表面５０１に設けられた所定の回路構成と半田接合される。図３は、電子部品９ｂ～９ｄのリード９３ｂ～９３ｄに対応する位置に設けられた穴部５３ｂ～５３ｄを例示する。図４は、電子部品９ｄのリード９３ｄに対応する位置に設けられた穴部５３ｄを例示する。

【0029】

電子部品９は、本体９１と、本体９１から延びるリード９３とを有する。リード９３は、回路基板５に設けられた所定の回路構成に、例えば半田接合により電気的に接続される。リード９３は、放熱板３の第１凹部３１に対向する位置に、例えば第１凹部３１に近接して配置される。電子部品９は、回路基板５からのリード９３を介した通電によって自己発熱する電子部品である。電子部品９には、放熱面（Ｘ－側の面）が設けられている。あるいは、電子部品９の外表面のうちの任意の面は、放熱面として取り扱われる。

【0030】

電子部品９は、ディスクリート部品又はモジュールであり、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの半導体素子、半導体モジュール、磁性体、コンデンサ及び遮断器などの部品である。半導体モジュールは、例えば複数の半導体素子により構成される。ここで、磁性体とは、トランスやトランス一体型プリント基板、変成器、リアクトル、チョークである。遮断器とは、リレーやヒューズである。本実施形態では、電子部品９としてＦＥＴを例示する。本実施形態では、電子部品９として電子部品９ａ～９ｈを例示する。なお、電子部品９の数や種類は任意であり、適宜設計可能である。

【0031】

電子部品９は、それぞれの放熱面が放熱板３の第１側面３０１に対向し、接着絶縁シート７１を介して熱的に接触するように放熱板３に取り付けられる。放熱板３に固定された電子部品９は、垂直方向（Ｚ方向）に沿って直立した状態となり、また、筐体１１とは離間して接触しない。なお、電子部品９は、第１側面３０１に限らず、第２側面３０２に設けられていてもよい。

【0032】

接着絶縁シート７１は、絶縁性、熱伝導性及び粘着性を有し、例えばシート状に形成された両面テープである。接着絶縁シート７１は、放熱板３の第１側面３０１と電子部品９の放熱面（Ｘ－側の面）との間に配置される。接着絶縁シート７１は、その粘着力により放熱板３の第１側面に貼付され、放熱板３とは反対側（Ｘ＋側）の面において、その粘着力により電子部品９を支持する。換言すれば、接着絶縁シート７１は、電子部品９の放熱面を放熱板３の第１側面３０１に固定する。接着絶縁シート７１は、放熱板３及び電子部品９のそれぞれとの間で熱的に接触しており、電子部品９で発生した熱を放熱板３へ輸送する熱伝導部材である。ここで、接着絶縁シート７１は、絶縁部材の一例である。

【0033】

以上のように、本実施形態に係る電力変換装置１は、接着絶縁シート７１を介して電子部品９が取り付けられた放熱板３を、筐体１１に熱的に接続した構造を有する。これにより、電子部品９で発生した熱が、接着絶縁シート７１及び放熱板３を介して筐体１１へ輸送されるため、電子部品９の放熱を実現することができる。

【0034】

また、本実施形態に係る電力変換装置１は、外部との間で熱交換可能な筐体１１に対して熱的に接触させた放熱板３によって、電子部品９の放熱面を熱交換可能に支持する構造を有する。これにより、電子部品９の放熱面を筐体１１の底面１５に直接接触させて配置する構造に比して大型化を抑制しつつ、電子部品９の放熱に対応することができる。

【0035】

ここで、放熱板３の短手方向の一方（Ｚ＋側）の面に設けられた複数の第１凹部３１の詳細について説明する。

【0036】

複数の第１凹部３１のそれぞれは、放熱板３の短手方向の一方の端面（Ｚ＋側の面）において、電子部品９のリード９３に対向する位置に設けられている。複数の第１凹部３１のそれぞれは、第１側面３０１から第２側面３０２に亘って、放熱板３の短手方向の一方（Ｚ＋側）の面から他方（Ｚ－側）の面に向かって凹む凹形状を有する。換言すれば、放熱板３の短手方向の一方（Ｚ＋側）の面には、それぞれが、第１側面３０１から第２側面３０２に亘って、放熱板３の短手方向の他方（Ｚ－側）の面とは反対側（Ｚ＋側）に、すなわち回路基板５の側に突出する凸形状に形成された複数の凸部（非凹部）がもうけられている。この複数の凸部は、複数の支柱１７とともに回路基板５を支持し、また、ネジ２５により回路基板５にネジ留めされる。

【0037】

本開示において、複数の第１凹部３１それぞれの幅とは、放熱板３の第１側面３０１と第２側面３０２との間（Ｘ方向）の長さであるとする。また、第１凹部３１それぞれの長さとは、放熱板３の長手方向（Ｙ方向）、すなわち放熱板３において複数の電子部品９が配列される方向であるとする。また、複数の第１凹部３１それぞれの深さとは、放熱板３の短手方向の一方（Ｚ＋側）の端面、すなわち複数の非凹部の突出面からの長さであるとする。

【0038】

複数の第１凹部３１の数は、例えば、放熱板３と回路基板５とのネジ留め部分である複数の非凹部の数に基づいて決定されればよい。

【0039】

複数の第１凹部３１それぞれの大きさ及び位置は、例えば、放熱板３の大きさや放熱板３の側面に配置される電子部品９の位置に基づいて決定されればよい。

【0040】

具体的には、複数の第１凹部３１それぞれの深さは、図３及び図４に示すように、回路基板５の第２表面５０３に設けられた所定の回路構成と放熱板３との間の絶縁を確保するための、放熱板３及び回路基板５の間の電位差に応じた絶縁距離Ｌ１により規定される。例えば、複数の第１凹部３１それぞれの深さは、絶縁距離Ｌ１以上である。換言すれば、複数の第１凹部３１それぞれの底面（Ｚ－側の面）は、絶縁距離Ｌ１以上で、回路基板５の第２表面５０３から離間している。当該絶縁距離Ｌ１は、所定の回路構成の動作電圧などに応じて適宜決定されればよい。

【0041】

また、複数の第１凹部３１のうちの一部の第１凹部３１に設けられる第２凹部３２の深さは、その穴部に放熱板３を筐体１１に締結するために挿入されるネジ２１のネジ頭（Ｚ＋側の端部）と、回路基板５の第２表面５０３に設けられた所定の回路構成との絶縁を確保するための絶縁距離Ｌ１により規定される。例えば、ネジ２１のネジ頭と回路基板５の第２表面５０３に設けられた所定の回路構成との間の長さは、絶縁距離Ｌ１以上である。なお、ネジ２１のネジ頭は、第２凹部３２から、すなわち第１凹部３１の底面（Ｚ－側の面）から突出していてもよいし、突出していなくてもよい。

【0042】

また、複数の第１凹部３１それぞれの長さは、図３及び図４に示すように、対応する位置に設けられる少なくとも１つの電子部品９のリード９３と放熱板３との間の絶縁を確保するための、放熱板３及びリード９３の間の電位差に応じた絶縁距離Ｌ２に基づいて規定される。なお、絶縁距離Ｌ２は、例えば放熱板３の短手方向の端面（Ｘ－Ｙ面）上の距離であるが、紙面の都合から図３及び図４に分けて図示している。例えば、第１凹部３１ｂの長さは、電子部品９ｂのリード９３ｂ及び電子部品９ｃのリード９３ｃのそれぞれとの間が絶縁距離Ｌ２以上になるように決定される。換言すれば、複数の第１凹部３１それぞれの側面（Ｚ－Ｘ面）は、絶縁距離Ｌ２以上、リード９３から離間している。具体的には、第１凹部３１ｂの第１凹部３１ａ側の面（Ｙ－側のＺ－Ｘ面）と、電子部品９ｂのリード９３ｂとは、例えばＸ－Ｙ面において、絶縁距離Ｌ２以上離間している。同様に、第１凹部３１ｂの第１凹部３１ｃ側の面（Ｙ＋側のＺ－Ｘ面）と、電子部品９ｃのリード９３ｃとは、例えばＸ－Ｙ面において、絶縁距離Ｌ２以上離間している。

【0043】

また、複数の第１凹部３１それぞれの幅は、放熱板３の幅（Ｘ方向の長さ）により規定される。なお、放熱板３において、回路基板５の第２表面５０３に設けられた所定の回路構成との絶縁距離Ｌ１を確保する必要がない部分については、凹形状に形成されていなくてもよい。例えば、回路基板５の第２表面５０３において、放熱板３の第２側面３０２側（Ｘ－側）に対向する領域に所定の回路構成が設けられていない場合、その第１凹部３１は、放熱板３の短手方向の一方（Ｚ＋側）の面の第１側面３０１側（Ｘ＋側）だけに設けられていてもよい。

【0044】

なお、放熱板３に設けられた第１凹部３１には、絶縁コーティングが施されていてもよい。この場合、絶縁コーティングの絶縁性能に応じて凹形状の大きさが適宜調整されればよい。

【0045】

以上のように、本実施形態に係る電力変換装置１において、放熱板３には、取り付けられる発熱電子部品端子、すなわち電子部品９のリード９３に対向する部分に凹形状が設けられている。これにより、放熱板３と回路基板５との間の絶縁距離Ｌ１，Ｌ２を確保することができる。したがって、上記構成によれば、電子部品９のリード９３に電気的に接続された、すなわち同電位の回路構成を回路基板５の放熱板３側の第２表面５０３に配置することができる。このため、上記構成によれば、回路基板５に設ける所定の回路構成の設計の自由度を向上するとともに、回路基板５における実装密度を増加させ、電力変換装置１の小型化を図ることができる。

【0046】

ここで、放熱板３における接着絶縁シート７１の配置の詳細について説明する。

【0047】

接着絶縁シート７１は、放熱板３において、電子部品９の放熱面より下方の底面１５側（Ｚ－側）から回路基板５へ向かって第１側面３０１に沿って複数の第１凹部３１まで延びる。換言すれば、接着絶縁シート７１は、電子部品９のリード９３が近接して配置される複数の凹形状を覆うように配置されている。

【0048】

このように、本実施形態に係る電力変換装置１において、放熱板３に電子部品９を固定するための接着絶縁シート７１は、放熱板３の第１凹部３１を覆うように配置されている。これにより、放熱板３の第１凹部３１の底面（Ｚ－側の面）と、発熱電子部品端子、すなわち電子部品９のリード９３との間（矢印Ａ１）の絶縁を確保することができる。したがって、上記構成によれば、放熱板３と電子部品９との間を詰めることができるため、電力変換装置１の小型化を図ることができる。

【0049】

なお、回路基板５の第２表面５０３に設けられた、電子部品９のリード９３と電気的に接続されるなど同電位の回路構成と、放熱板３とは、絶縁する必要がない。このため、接着絶縁シート７１と、放熱板３の短手方向の一方（Ｚ＋側）の端面、すなわち回路基板５の第２表面５０３との間には、間隙７５が設けられていてもよい。換言すれば、接着絶縁シート７１と、回路基板５の第２表面５０３とは、間隙７５だけ離間して接触していなくてもよい。この構成によれば、回路基板５の第２表面５０３に設けられた回路構成と、接着絶縁シート７１との干渉を抑制することができるため、回路構成の損傷の低減や設計の自由度の向上、実装密度の増加などを図ることができる。

【0050】

次に、実施形態に係る電力変換装置１の製造方法について、図１～図４を用いて説明する。実施形態に係る電力変換装置１は、上記構成を有することにより、以下に説明する工程で製造することができる。

【0051】

まず、短手方向の一方（Ｚ＋側）の端面に複数の第１凹部３１が形成された放熱板３を用意する。放熱板３は、平板状の板状部材の一部を除去することにより複数の第１凹部３１が形成されてもよいし、平板状の板状部材に上述の複数の非凹部（凸部）を構成する部材を結合することにより形成されてもよい。なお、放熱板３の形成は、本製造方法の工程において形成されてもよいし、本製造方法の工程に先立って実施される他の方法の工程で形成されてもよい。

【0052】

次に、接着絶縁シート７１を用いて、電子部品９を複数の第１凹部３１が形成された放熱板３の第１側面３０１に固定して接着させる。このとき、電子部品９は、複数の第１凹部３１に対応する位置に配置される。電子部品９の放熱面は、接着絶縁シート７１を介して放熱板３の第１側面３０１に対向する。

【0053】

次に、回路基板５を電子部品９が固定された放熱板３の第１側面３０１にネジ２５を用いてネジ留めする。つまり、本実施形態に係る電力変換装置１の製造工程において、回路基板５の放熱板３へのネジ留めは、回路基板５が筐体１１の複数の支柱１７にネジ留めされていない状態、すなわち放熱板３が筐体１１に配置されていない状態で行われる。

【0054】

次に、放熱板３に固定された電子部品９のリード９３を、同一の放熱板３に固定された回路基板５に対して半田付けにより接合する。つまり、本実施形態に係る電力変換装置１の製造工程において、電子部品９の回路基板５への半田付けは、回路基板５が筐体１１の複数の支柱１７にネジ留めされていない状態、すなわち放熱板３が筐体１１に配置されていない状態で行われる。

【0055】

次に、一体に結合された放熱板３及び電子部品９を、筐体１１の開口部（Ｚ＋側）から筐体１１の内部に収容する。このとき、放熱板３の短手方向における回路基板５とは反対側の端面（Ｚ－側の面）は、筐体１１の底面１５により支持される。また、回路基板５は、筐体１１の支柱１７と、放熱板３の第１凹部３１が設けられていない非凹部（凸部）と、のそれぞれにより支持される。そして、ネジ２１を用いて放熱板３を筐体１１にネジ留めするとともに、ネジ２３を用いて回路基板５を支柱１７にネジ留めする。つまり、放熱板３及び回路基板５は、一体に結合された状態で筐体１１へのネジ留め、すなわち固定される。

【0056】

以上の製造方法により、図１～図４に示す電力変換装置１が製造される。

【0057】

例えば、筐体１１や放熱板３の形成においては、部品寸法にばらつきが発生する場合がある。この場合、複数の支柱１７の間、放熱板３の複数の凸部の間、あるいは支柱１７及び凸部の間において、高さ（Ｚ方向長さ）が異なると、筐体１１に固定された回路基板５が反ってしまうなど、半田接合部分に応力による破壊が生じるおそれがあった。このため、筐体１１に放熱板３及び回路基板５を組み付けた後に半田接合を行う必要があった。また、製造後の電力変換装置１において、周囲温度などの外部環境の影響により部品寸法や形状に変化が生じた場合にも、半田接合部分に応力による破壊が生じるおそれがあった。

【0058】

このような中、上記製造方法によれば、一体に結合された放熱板３及び電子部品９を筐体１１に組み込む工程では、電子部品９が固定された放熱板３に回路基板５がネジ留めされ、かつ、電子部品９が回路基板５に半田接合された状態である。したがって、当該工程では、半田接合する部材同士が固定された状態であるため、筐体１１に放熱板３及び回路基板５を組み付けた後の半田接合を不要とし、その製造工程の煩雑化を抑制することができる。さらに、放熱板３及び回路基板５がネジ留めされているため、部品寸法のばらつきや外部環境影響による半田接合部分への応力発生を軽減させることができる。

【0059】

（変形例）
ここでは、図５を用いて、本変形例に係る電力変換装置１の構成例について説明する。図５は、変形例に係る電力変換装置１の構成の一例を示す斜視図である。なお、図５では、回路基板５の図示を省略している。

【0060】

本変形例に係る電力変換装置１は、図５に示すように、接着絶縁シート７１に代えて絶縁シート７３が用いられ、かつ、板バネ７７がさらに設けられていること以外は、図１～図４に例示する実施形態に係る電力変換装置１と同一の構成を有する。

【0061】

絶縁シート７３は、粘着性を有さないこと以外は、接着絶縁シート７１と同様である。ここで、絶縁シート７３は、絶縁部材の一例である。

【0062】

板バネ７７は、放熱板３の電子部品９と同一面（第１側面３０１）に配置される。板バネ７７は、ネジ２７ａ～２７ｄにより放熱板３の第１側面３０１にネジ留め、すなわち固定される。板バネ７７は、押さえ部７７１を有する。板バネ７７は、第１側面３０１に固定された状態で、電子部品９の放熱面とは反対側の面（Ｘ＋側の面）に押さえ部７７１が接触することにより、電子部品９及び絶縁シート７３を放熱板３に向かって付勢する。図５は、複数の押さえ部７７１ａ～７７１ｄを有し、複数の押さえ部７７１ａ～７７１ｄにより複数の電子部品９ａ～９ｄ及び絶縁シート７３を付勢して放熱板３に押し付けて固定するように構成された板バネ７７を例示する。なお、板バネ７７は、１つの電子部品９ごとに設けられてもよいし、２以上の複数の電子部品９ごとに設けられてもよい。

【0063】

本変形例に係る電力変換装置１の製造方法において、電子部品９は、複数の第１凹部３１が形成された放熱板３の第１側面３０１に絶縁シート７３を介して、板バネ７７により固定される。このとき、電子部品９の放熱面は、絶縁シート７３を介して放熱板３の第１側面３０１に対向する。なお、本変形例に係る電力変換装置１において、上述の実施形態と同様に接着絶縁シート７１が使用されてもよい。

【0064】

この構成であっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。

【0065】

なお、上述の電力変換装置１において、放熱板３の内部には、例えば略直方体状の空間が設けられ、当該空間にリアクトルなどの他の電子部品が配置されてもよい。この場合、当該空間において電子部品及び放熱板３の間にはポッティング材が充填されてもよい。

【0066】

なお、上述の電力変換装置１において、放熱板３と回路基板５との間などの部品間の結合は、要求される強度があればよく、ネジ留めに限らず、ラッチ構造や接着剤により実現されてもよいし、これらの組合せにより実現されてもよい。

【0067】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、電力変換装置の小型化に伴う製造工程の煩雑化を抑制することができる。

【0068】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0069】

（付記）
以上の実施の形態の記載により、下記の技術が開示される。
（１）
箱型に一体成型された筐体と、
前記筐体に結合される回路基板と、
前記回路基板に半田接合されるリードを有し、前記回路基板からの前記リードを介した通電により発熱する電子部品と、
第１面に対向して配置された前記電子部品の放熱面を当該第１面によって熱交換可能に支持し、前記第１面に交差する第２面において、前記電子部品のリードに対向する位置に、前記第２面の反対側の面であって前記第１面に交差する第３面に向かって凹む凹部が設けられ、前記第３面で熱交換可能に前記筐体に結合される放熱板と、を備える
電力変換装置又は電力変換装置の構造。
（２）
絶縁性及び熱伝導性を有し、前記放熱板の前記第１面と前記電子部品の放熱面との間に配置され、前記凹部を覆うように前記放熱面より前記第３面の側から前記第２面へ向かって前記第１面に沿って延びる絶縁部材をさらに備える、
上記（１）に記載の電力変換装置又は電力変換装置の構造。
（３）
前記絶縁部材は、粘着性をさらに有し、前記電子部品の前記放熱面を前記放熱板の前記第１面に固定する、
上記（２）に記載の電力変換装置又は電力変換装置の構造。
（４）
前記放熱板の前記第１面に固定され、前記電子部品の前記放熱面とは反対側の面に接触することにより前記電子部品及び前記絶縁部材を前記放熱板に向かって付勢するバネ部材をさらに備える、
上記（２）に記載の電力変換装置又は電力変換装置の構造。
（５）
前記回路基板は、前記放熱板の前記第２面のうちの前記凹部が設けられていない非凹部に結合される、
上記（１）から上記（４）のうちのいずれか一項に記載の電力変換装置又は電力変換装置の構造。
（６）
前記凹部の底面は、前記放熱板及び前記回路基板の間の電位差に応じた第１絶縁距離以上、前記回路基板から離間している、
上記（１）から上記（５）のうちのいずれか一項に記載の電力変換装置又は電力変換装置の構造。
（７）
前記凹部の側面は、前記放熱板及び前記リードの間の電位差に応じた第２絶縁距離以上、前記リードから離間している、
上記（１）から上記（６）のうちのいずれか一項に記載の電力変換装置又は電力変換装置の構造。
（８）
放熱板の第１面に、回路基板からのリードを介した通電により発熱する電子部品の放熱面を対向させるとともに、前記放熱板の前記第１面に交差する第２面の反対側の面であって前記第１面に交差する第３面に向かって凹む前記第２面に設けられた凹部に、前記電子部品の前記リードを対向させて配置して前記電子部品を熱交換可能に前記放熱板に固定し、
前記電子部品が固定された前記放熱板の前記第２面に、前記回路基板を固定し、
前記放熱板に固定された前記電子部品の前記リード及び前記回路基板を半田接合し、
箱型に一体成型された筐体の内部に、前記電子部品及び前記回路基板が固定された前記放熱板を収容して、前記放熱板の前記第３面を熱交換可能に前記筐体に固定するとともに、前記回路基板を前記筐体に固定する、
電力変換装置の製造方法。

【符号の説明】

【0070】

１ 電力変換装置
１１ 筐体
１３ 側面
１５ 底面
１５１ 内表面
１５３ 外表面
１５５ 穴部
１７ａ，１７ｂ 支柱
２１ａ，２１ｂ ネジ
２３ａ～２３ｃ ネジ
２５ａ～２５ｄ ネジ
２７ａ～２７ｄ ネジ
３ 放熱板
３０１ 第１側面
３０２ 第２側面
３１ａ～３１ｅ 第１凹部
３２ａ～３２ｃ 第２凹部
３２１ｂ 穴部
５ 回路基板
５０１ 第１表面
５０３ 第２表面
５１ａ～５１ｃ，５３ｂ～５３ｄ 穴部
７１ 接着絶縁シート
７３ 絶縁シート
７５ 間隙
７７ 板バネ
７７１ａ～７７１ｄ 押さえ部
９ａ～９ｈ 電子部品
９１ 本体
９３ｂ～９３ｄ リード
Ｌ１，Ｌ２ 絶縁距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】