功率變換模塊器件及使用其的電源裝置的製作方法
2024-02-09 16:48:15
專利名稱：功率變換模塊器件及使用其的電源裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於電子設備等上的開關電源等的電源裝置及裝配於此電源裝置上的功率變換模塊器件。
背景技術：
近年，由於處於信息通信量激增中的所有的電子設備中的功耗向增大方向發展，隨之而來的低功耗化變成了社會問題。特別是，這些電子設備的電源部分很多主要是由開關電源構成、其電源部分的高效化的同時，小型化、低噪音化成為技術課題，這種電源的加速開發成為電子設備的開發發展方面的要點。
以往，這種開關電源採用如圖8、圖9所示的構成。
以下，通過圖8、圖9對以往的例子進行說明。圖8是以往的開關電源的電路框圖，圖9是以往的開關電源的外觀立體圖。
如圖8、圖9所示，以往的開關電源一般是將輸入電路部分1、變換部分2、輸出電路部分3裝配到一塊主基板9上而構成的。
輸入電路部分1由輸入濾波器1a、輸入整流電路1b、功率因數改善電路4、平滑電路1c等構成。此外，變換部分2由控制電路5、變壓器6、1次功率元件7、2次功率元件8等構成。在此，雖然1次功率元件7多用場效應電晶體(以下稱為FET)、2次功率元件8多用二極體，但是也可以用FET作為代替二極體的開關。此外，輸出電路部分3由輸出平滑部分3a、輸出轉換電路3b、輸出濾波器3c等構成。
此外，作為涉及本申請的現有技術文獻信息，例如，像特開2001-359281號公報(專利文獻1)、特開平5-198445號公報(專利文獻2)、特開2001-103756號公報(專利文獻3)那樣，也有將具有控制電路的電路塊模塊化而形成的器件。
此外，作為本申請的其他的現有技術文獻信息，如像特開平8-45748號公報(專利文獻4)那樣，也有將安裝於印製線圈形變壓器和1次功率元件和2次整流電路上的散熱片的用於傳熱的布線圖形設置於安裝基板上而構成的器件。
但是，在表示最一般的以往的例子的圖8、圖9的構成中，由於在一塊主基板9上裝配有各電路塊及所有的部件而構成、各種規格微妙地聯繫相互幹涉，所以導致難以決定最終規格、在設計方面也需要有豐富經驗的熟練工作人員、開發研製周期變得很長等，在開發設計效率上殘留問題。此外，在電源輸出增大的情況下，存在著裝配於變換部分2上的變壓器6的尺寸變得極大、超過電源形狀的尺寸規定、在溫度上升方面也會超過規定值等的在小型化、低發熱化方面的問題。
此外，在專利文獻1～3中，由於為使得實現特定部分模塊化小型化的器件的控制電路等形成具有很多部件的全功能的複雜的模塊，故規格決定較圖8、圖9的現有例也變得更難。因此，由於開發周期、開發成本也大幅度地增加、變成高價的電源塊，故在市場開發方面存在著領域、用途被限制等很多的問題。
進而，在專利文獻4中，由於變壓器的端子與散熱片以布線圖形連接，所以圖形的設計被制約。此外，由於布線也變長，故存在著布線阻抗也變高、噪音增大、損耗變大等的問題。此外，由於通過布線圖形進行傳熱，所以存在著到散熱片的距離變長、傳熱效果也有限的問題。
發明內容
本發明提供一種功率變換模塊器件，其特徵是，在印製線路板上將變壓器和1次功率元件或2次功率元件中至少一個以面接觸的方式進行安裝、通過設置於印製線路板上的外部連接端子與設置於其他基板上的控制電路部分相連接。
附圖的簡要說明
圖1A是實施方案1的功率變換模塊器件的外觀立體圖。
圖1B是實施方案1的功率變換模塊器件的結構圖。
圖2是實施方案1的高散熱基板的印製線路板的剖面模式圖。
圖3是實施方案1的變壓器的剖面模式圖。
圖4是實施方案2的電源電路框圖。
圖5是實施方案2的電源的外觀立體圖。
圖6是表示實施方案2的其他實施例子的電源外觀立體圖。
圖7是用於實施方案3的功率因數改善電路的功率變換模塊器件的電路框圖。
圖8是以往的開關電源電路框圖。
圖9是以往的開關電源的外觀立體圖。
具體實施例方式
(實施方案1)以下對實施方案1進行說明。
圖1A、圖1B是實施方案1的功率變換模塊器件的外觀立體圖、結構圖。圖2是實施方案1的高散熱基板的印製線路板的剖面模式圖、圖3是實施方案1的變壓器的剖面模式圖。
在圖1A、圖1B中，功率變換模塊器件由變壓器11、磁芯12、薄型疊層線圈13、1次功率元件14、2次功率元件15、印製線路板16、絕緣物17、引線框架一體型線路板18、引線框架19、控制電路連接用引線框架19a、金屬板20、3層絕緣導線線圈24、銅板線圈25、絕緣物26等構成。
在圖1A、圖1B中與表示以往的例子的圖9最大的不同點在於，僅把除去圖9中的變換部分2的控制電路5的變壓器6、1次功率元件7、2次功率元件8的發熱部件集中模塊化。進而，本發明中，在將變壓器6變更為變壓器11、將此變壓器11與1次功率元件14、2次功率元件15裝配到印製線路板16、將這些變壓器11與1次功率元件14、2次功率元件15以與此印製線路板16面接觸的方式進行安裝的方面是不同的。
以上，根據圖1A、圖1B的結構，可以使變壓器11與1次功率元件14、2次功率元件15最近地相鄰排列、可實現線路距離最短。如此一來，在可使線路阻抗變小、線路上的損耗很小的同時，由於可以使形成噪音源的1次功率元件的場效應電晶體(以下稱為FET)的漏～源間電壓(Vds)的曖變波形(Vp-p)、作為2次功率元件的二極體兩端電壓的波形等也得到大幅度的改善，所以還可以實現電源的低噪音化。
此外，由於將變壓器11與1次功率元件14、2次功率元件15以與此印製線路板16面接觸的方式進行安裝，所以可以將作為電源發熱的主要部件的變壓器11與1次功率元件14、2次功率元件15上的熱在印製線路板16上通過接觸面進行直接地傳熱。因此，在使得變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15的發熱大幅度減少的同時還可以使得變壓器11的尺寸也實現小型化。進而，與以往的不同的是，由於在本發明的塊上並不安裝具有很多部件的複雜的控制電路，故這種塊的設計變得非常簡單、即使不是電源設計的熟練工作人員也可以在短時間內設計。其結果是，可以提供一種能大幅度提高開發效率的小型、低發熱、低損耗、低噪音的功率變換模塊器件。
在此，雖然1次功率元件14主要是使用FET，2次功率元件15主要是使用FET、二極體，但是也可使用其他的元件。此外，在僅裝配1次功率元件14、2次功率元件15中至少的任一種的情況下也能達到本發明的效果。
圖2是用於構成實施方案1的印製線路板16的高散熱基板16的剖面模式圖。如圖2所示的高散熱基板16，是在將與引線框架19成一體的引線框架一體型線路板18和絕緣物17粘結構成之上、在絕緣物17的內表面粘結上金屬板20而形成的。在此所採用的絕緣物17，其厚度平均為0.5mm、最小要確保0.4mm以上而製造。在此，所謂的0.4mm，是在安全規格上作為加強絕緣所允許的最小厚度，通過確保此厚度還可以符合安全規格。
以上，根據圖2，特別是由於高散熱基板16是由絕緣物17和引線框架一體型線路板18粘結構成，所以以引線框架19為基準也可以決定線路板的位置。此外，通過將絕緣物17的厚度定為規定厚度以上，就可以使用也可符合安全規格的高散熱基板16。
此外，通過使絕緣物的厚度為0.4mm以上，可以進行安全規格要求上的加強絕緣、可以使得作為電源的使用範圍變廣。
在此，作為結構部件的絕緣物17採用如環氧樹脂等的與引線框架一體型線路板18粘合性好的絕緣樹脂。如此一來，由於絕緣物17與引線框架一體型線路板18間的粘合性變得非常好，所以提高了高散熱基板16的傳熱特性。
進而，如果向此絕緣物17的環氧樹脂中填充像二氧化矽、氧化鋁等的無機物質填料，由於可以使樹脂的熱傳導性能提高，所以可以使得高散熱基板16的熱傳導性能進一步地提高。實驗的結果可以證實能使熱傳導率從0.15～0.3W/(m.K)(無填料)提高一個位數到3～5W/(m.K)(有填料)。
此外，如果將高散熱基板16的構成部件的絕緣物17採用陶瓷類的材料的話，在使熱傳導率進一步提高的同時，可以達到引入應用陶瓷片基板的新方法製造高散熱基板的效果。
此外，引線框架一體型線路板18採用0.3mm以上的厚度。由於在通常的印製線路板上所採用的銅箔的厚度通過腐蝕法、進行批量生產，所以從通用性、成本方面考慮，實際上不怎麼採用厚的銅箔、最厚也只到0.2～0.25mm的程度，通常為0.018～0.07左右的非常薄的厚度、故導體的截面積不能大，因此，存在著線路阻抗變高、線路損耗也變大的問題。以上，在本發明中採用在通常的印製線路板上的製造方面有難度的具有0.3mm以上厚度的薄板狀的銅板、將導體的截面積變大。如此一來，由於可以使線路阻抗減到極小，所以在可使線路損耗極小的同時，還可以達到得到對應大電流的效果。
作為在此使用的引線框架的製作方法，可以考慮利用金屬模的衝切法、腐蝕法等的各種方法，而沒有限定的必要。
進而，如果將引線框架19如圖2所示的那樣折彎作為輸出用的引線的話，就可以兼用引線框架19作為輸出用的引線、在省去連接輸出用的銷的同時也可省去連接的工序。由於連接點的減少就可以達到使可靠性也得到提高等多種功效。
在此，在連接輸出用的引線中，至少有一根是作為用於連接於控制電路的引線19a。因此，由於可與構成於其他基板上的控制電路相連接，所以可以通過其他基板來簡單地實現對本模塊器件的控制。
此外，如圖2所示的由於在絕緣物17的內表面粘結有金屬板20所以也可以將印製線路板上的熱通過此金屬板20散發。如此一來，可以降低變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15上的溫度上升。
對在此使用的金屬板20的材質雖然沒有特別加以限定的必要，但優選鋁、銅等熱傳導率好的金屬。特別是如果使用鋁等可以實現輕質化。
此外，如果是銅的話，由於可以使熱傳導特性進一步提高，所以可以大幅度降低變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15上的溫度上升。
圖3是構成實施方案1的變壓器11的剖面模式圖。如圖3所示變壓器11是如下形成的，將用薄板狀的銅板製成的銅板線圈25與3層絕緣導線成渦旋狀地繞卷製造形成扁平狀的3層絕緣導線線圈24，介於薄的絕緣物26間交互地層疊形成薄型疊層線圈，此後，從上下方向裝配磁芯12而形成薄型的變壓器11。
以上，根據表示實施方案1的圖3所示，特別是作為變壓器11，是將1次線圈或2次線圈中的至少任一種線圈製成薄板狀的線圈而形成的。因此，由於1次與2次線圈間的距離變短，所以繞線間的結合變好、轉換效率提高。此外，由於薄板狀的線圈25的表面積很大，所以散熱性能變好、還可以達到降低變壓器的溫度上升的效果。
在此，薄板狀線圈25的厚度為0.3mm以上。作為薄板狀線圈25的成形方法，此外還有利用印製線路板的方法。但是，用於通常印製線路板上的銅箔的厚度因腐蝕法、批量生產的原因，從通用性、成本方面考慮，實際上不怎麼採用厚的銅箔，最厚也只到0.2～0.25mm的程度，通常為0.018～0.07左右的非常薄的厚度、故導體的截面積不能很大，因此，存在著線路阻抗變高、線路損耗也變大的問題。以上，在本發明中採用在通常的印製線路板上的製造方面有難度的具有0.3mm以上厚度的薄板狀的銅板、可將導體的截面積變大。如此一來，由於可以使線路阻抗減小，所以在可使變壓器損耗也變小的同時，還可以達到得到對應大電流的效果。
作為在此使用的薄板狀的銅板線圈的製作方法，可以考慮利用衝切法、腐蝕法等的各種方法，沒有限定的必要。
此外，根據表示實施方案1的圖3所示，特別地作為變壓器11是1次線圈或2次線圈中的至少任一種線圈由3層絕緣導線成渦旋狀地繞卷而成。在此使用的3層絕緣導線是TIW線、是被各國安全規格的加強絕緣所認可的線材。如此一來，因為變壓器11可進行對應於安全規格的加強絕緣，所以可以得到簡便形成符合高電壓輸入時的安全規格的變壓器的效果。此外，關於3層絕緣導線，不必要僅限於上述線材，只要是在加強絕緣上符合安全規格的線材，如TEX線等其他線材也可以。
此外，變壓器11的1次線圈或2次線圈中的至少任一種線圈是將繞線繞卷形成的，因此，由於可容易地變更匝數，故可使設計的自由度更廣。
進而，上述繞線線圈是表面具有融粘層的融粘式。如此一來，由於在進行繞線的狀態下就可以粘合，所以可簡便地實現無心繞線。
在此，特別地，融粘層為醇融粘型。如此一來，由於僅通過塗敷醇就可以簡單地將繞線粘合固定，故也可以達到簡便地實現設備化的效果。
此外，雖然構成變壓器11的薄型疊層線圈13在實施方案1中採用了如圖3所示的3層絕緣導線線圈24、薄板狀銅板線圈25等，但是如果1次線圈或2次線圈的至少一種線圈形成於印製基板上的話，由於線圈導體的位置穩定故可以減低性能波動。
進而，如果在形成於此印製基板上的線圈層之間插入環氧預浸料而製成多層印製基板線圈的話，則由於疊層線圈的厚度、外形尺寸穩定，在可以進一步穩定性能的同時還能使在此後的裝配磁芯12的工序也變得容易。
此外，根據表示實施方案1的圖1A、圖1B，特別地，變壓器11的磁芯12的下表面與印製線路板16相接地裝配，因此，可以達到使磁芯12的發熱也能從基板面散發、使變壓器11上的溫度升高得到大幅度的降低的效果。
進而，在此雖未圖示，在與磁芯12成相對方向的面上形成有印製線路板16的圖形。如此一來，可以達到使磁芯的熱也能從此圖形散發、可使變壓器11上的發熱得到進一步的大幅度的降低的效果。
此外，雖未圖示，在實施方案1中，特別地，在磁芯12和印製線路板16之間夾置有熱傳導部件。因此，由於將熱傳導部件填充到磁芯12和印製線路板16之間所產生的空隙，因此可以減小熱傳導的波動。在此作為熱傳導部件雖然優選熱傳導率好的材料，但是只要能填充空隙就不必限制材質。也可以使用環氧、矽酮、丙烯酸類的樹脂等。
進而，在實施方案1中，如圖1A、圖1B所示，特別地，在1次功率元件14、2次功率元件15之間配置有變壓器11。如此一來，也可以以最短距離形成連接絕緣分離的變壓器11與1次、2次的布線圖形、可以簡單地進行能大幅度降低線路損耗的圖形設計。
此外，如圖1A、圖1B所示，變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15安裝在印製線路板16的一個主平面上。因此，即使是重的部件也可以用回流焊等的辦法簡單地進行安裝。
此外，如圖1A、圖1B所示，由於可以將變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15安裝在印製線路板16的一個主平面上，因此作為印製線路板可以用低價的單面基板來製作功率變換模塊器件。
此外，作為印製線路板16，也可以用雙面基板來製作。為了降低發熱部件的溫度，在距離發熱部件儘量近的位置上儘量大地設置熱傳導優良的材料。用於印製線路板16上的樹脂的熱傳導很低，熱傳導主要是通過銅箔進行。因此雖然有必要將安裝有變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15的印製線路板16的布線圖形加大，但是為了實現設備的小型化也有無法得到足夠大小的圖形的情況。因此，使用雙面基板，通過在與安裝有變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15的面相反的一側的面上設置散熱用的銅箔圖形，可以同時實現設備的小型化和降低部件溫度上升。
進而為了抑制部件溫度上升，雖然有必要將印製線路板16的絕緣樹脂層的厚度變薄，但是為了保持變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15，不能使其過薄，所以使絕緣樹脂層的厚度為0.6mm以上是很必要的。因此，通過使用多層基板來取代雙面基板而在內層安裝散熱用的銅圖形、可以使得各絕緣層的厚度變薄到0.1mm的程度，因此可以進一步抑制部件的溫度上升。
進而，在與印製線路板16上的安裝有變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15的面相對的一側的面上設置有與安裝變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15的面絕緣的圖形、由於此被絕緣的圖形安裝於散熱片或設備的殼體上所以可以提高散熱性能、降低變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15上的溫度上升。
此外，在印製線路板16上通過用金屬底座基板也能形成同樣的功率變換模塊器件。
(實施方案2)以下，對實施方案2進行說明。
圖4是實施方案2的電源電路框圖，圖5是實施方案2的電源的外觀立體圖，圖6是表示實施方案2的其他實施例子的電源外觀立體圖。
在圖4～圖6中，電源由第2構成體21、第1構成體22、控制電路23、第1基板27、孔28、殼體29等構成。對具有和實施方案1的結構相同的構成，使用同一符號省略其說明。
在圖4～圖6中與表示以往的例子的圖8～圖9最大的不同點在於，在變換部分2上將在實施方案1所提出的功率變換模塊器件作為第2構成體21使用。
在如圖4所示的電路框圖上，第2構成體21由變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15作為另外一個塊而形成，除去此第2構成體21的輸入濾波器22a、輸入整流電路22b、功率因數改善電路22c、平滑電路22d、控制電路23、輸出平滑部分22e、輸出轉換電路22f、輸出濾波器22g等作為第1構成體22形成於其他基板上。此外，此第1構成體22與第2構成體21電路連接、一體化地形成電源。
圖5是表示實施方案2的電源的外觀立體圖，如圖5所示，在形成第1構成體22的第1基板27上在與形成第2構成體21的變壓器11相對的部分上設置有孔28。此外第1構成體22與第2構成體21利用引線框架19等電路連接。進而，形成第2構成體21的印製線路板16與電源的殼體29面接觸地安裝。
以上，根據表示實施方案2的圖4～圖5，在第1構成體22與第2構成體21一體化地形成的電源裝置中，由於將實施方案1中的功率變換模塊器件作為第2構成體21使用，所以可以照樣利用該器件的小型、低發熱、紙損耗、低噪音特徵。如此一來，可以使得熱設計、結構設計變得非常簡單、達到使開發研製周期也大幅度地削減的顯著效果。
(表1)表示的是由這些基本構成的不同而引起的特性比較的試驗結果。
表1
根據表1，將現有例的圖9與表示本發明實施方案2的圖5的構成中的特性進行比較可知(1)變壓器的尺寸變成「1/4以下」，可以實現大幅度的小型化。
(2)變壓器的溫度上升變為「降到一半以下」，可以實現大幅度的降低。
(3)電源的效率為「約上升2.1％」，可以得到大幅度的改善。
(4)FET的漏～源間電壓(Vds)的瞬變電壓(VP-P)可以「降低150v」、波形可得到大幅度的改善。
(5)可實現噪音端子電壓在各波段以「降低6dB以上」的大幅度的低噪音化。
以上的顯著的效果已可通過試驗結果進行驗證。
此外，在形成第1構成體22的第1基板27上設置有控制第2構成體21的控制電路23、通過控制電路連接用的引線框架19a來連接。因此，也可以設計不受第2構成體21上產生的噪音等的影響的控制電路23，使得控制電路23的開發設計研製周期也縮短。
進而，在形成第1構成體22的第1基板27上在與形成第2構成體21的變壓器11相對的部分上設置有孔28。如此一來，變壓器11的高度不影響電源裝置整體高度，如果使其他部件低高度化就可以實現電源裝置的薄型化。
此外，通過形成第2構成體21的引線框架19來連接第1構成體22和第2構成體21。因此，由於可以不使用連接用的銷等地進行直接連接，減少連接點，故可以達到提高可靠性、穩定連接強度的效果。
進而，將形成第2構成體21的印製線路板16面接觸地安裝於電源的殼體29上，因此，由於第2構成體21的發熱可以通過電源的殼體29散熱，所以可以省去如表示現有例的圖9所示的專用的散熱用的散熱片10a。
此外，如表示實施方案2的其他的實施例的圖6，也可以將形成第2構成體21的變壓器11的頂板與形成第1構成體22的第1基板27的表面在面接觸那樣的方向上倒著安裝。如此一來，由於可以將形成第2構成體21的印製線路板16作為散熱用的散熱片來利用，所以在使得變壓器11、1次功率元件14、2次功率元件15的發熱降低的同時還可以省去或減少散熱用的散熱片10a。
在印製線路板16上使用實施方案1的高散熱基板也具有同樣效果。
(實施方案3)以下，對實施方案3進行說明。
圖7是用於實施方案3的功率因數改善電路的功率變換模塊器件的電路框圖。
在圖7中，用於功率因數改善電路的功率變換模塊器件由3次功率元件14a、4次功率元件15a、扼流圈30、第3構成體31構成、對具有和實施方案1、2的結構相同的構成，使用同一符號省略其說明。
在圖7中，與實施方案1最大的不同點在於，扼流圈30取代了形成功率變換模塊器件的變壓器11的位置而形成第3構成體31，使用FET或二極體作為功率元件來安裝於印製線路板上的結構是完全一樣的。
如圖7所示，在電路框圖上第3構成體31由扼流圈30、3次功率元件14a、4次功率元件15a作為另一塊而形成、不含控制電路。在此的功率變換模塊器件未圖示，是將3次功率元件14a、4次功率元件15a和扼流圈30面接觸地安裝在印製線路板上，此點與表示實施方案1的圖1A、圖1B的構成完全相同。
以上，根據表示實施方案3的圖7，可以使得扼流圈30與3次功率元件14a、4次功率元件15a之間的線路距離最短。因此，在使得線路阻抗變小、線路損耗很小的同時還可以使得FET、二極體兩端電壓的波形也得到改善而實現低噪音化。
此外，由於扼流圈30與3次功率元件14a、4次功率元件15a的發熱也可以在印製線路板16上通過接觸面散發，故在使得扼流圈尺寸也小型化的同時使得扼流圈30與3次功率元件14a、4次功率元件15a的發熱也得到大幅度的降低。進而由於並不安裝具有很多部件的複雜的控制電路部分，所以這種塊的設計也變得非常簡單、即使不是熟練工作人員也可以在短時間內設計。其結果是，可以提供一種能大幅度提高開發效率的小型、低發熱、低損耗、低噪音的功率變換模塊器件。
此外，在第1構成體22與第3構成體31一體化地形成的電源裝置中，由於將功率變換模塊器件作為第3構成體31使用，所以可以將作為功率變換模塊器件特徵的小型、低發熱、低損耗、低噪音原樣利用。如此一來，使得熱設計、結構設計上變得非常簡單、得到使開發研製周期也大幅度地削減的顯著效果。
進而，在形成第1構成體22的第1基板27上設置有控制第3構成體31的控制電路23，通過控制電路連接用的引線框架19a進行連接。因此，也可以設計不受第3構成體31上產生的噪音等的影響的控制電路23，使得控制電路23的開發設計研製周期也縮短。
本發明的功率變換模塊器件的特徵是，在印製線路板上將變壓器與1次功率元件或2次功率元件中至少的任一種面接觸地進行安裝、通過設置於印製線路板上的外部連接端子而與設置於其他基板上的控制電路相連接。因此，在可使線路損耗極小的同時，由於噪音源FET、二極體電壓的波形等也得到大幅度的改善，所以還可實現電源的低噪音化。此外，在使得變壓器、功率元件的發熱得到大幅度降低的同時還可以實現變壓器尺寸的小型化。進而由於並不安裝具有很多部件的複雜的控制電路，所以這種塊的設計也變得非常簡單、即使不是電源設計的熟練工作人員也可以在短時間內設計。其結果是，可以提供一種能大幅度提高開發效率的小型、低發熱、低損耗、低噪音的功率變換模塊器件。
此外，本發明的電源裝置，是第1構成體與第2構成體一體化地形成的電源裝置，其特徵是，將本發明的功率變換模塊器件作為第2構成體使用的同時，在形成第1構成體的第1基板上設置有控制第2構成體的控制電路部分，由於可以將作為功率變換模塊器件特徵的小型、低發熱、低損耗、低噪音原樣利用，所以使得熱設計、結構設計變得非常簡單、得到使開發研製周期也大幅度地削減的顯著效果。
本發明的功率變換模塊器件及應用其的電源裝置，在具有小型化、低發熱、低損耗、低噪音的效果的同時，還具有可以大幅度提高電源的設計開發效率的效果、可適用於裝配開關電源的所有的電子設備。
權利要求
1.一種功率變換模塊器件，其特徵是，變壓器與1次功率元件或2次功率元件中的至少一個以面接觸地安裝於印製線路板上、通過設置於上述印製線路板上的外部連接端子與設置於其他基板上的控制電路部分相連接。
2.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中，上述印製線路板，採用由絕緣物和引線框架一體型線路板粘結構成的高散熱基板。
3.如權利要求2所述的功率變換模塊器件，其中，上述絕緣物的厚度為0.4mm或0.4mm以上。
4.如權利要求2所述的功率變換模塊器件，其中，上述絕緣物採用環氧類樹脂。
5.如權利要求4所述的功率變換模塊器件，其中，在上述樹脂中加入無機填料。
6.如權利要求2所述的功率變換模塊器件，其中上述絕緣物採用陶瓷類材料形成。
7.如權利要求2所述的功率變換模塊器件，其中上述引線框架由具有0.3mm或0.3mm以上的厚度的銅板形成。
8.如權利要求2所述的功率變換模塊器件，其中將上述引線框架折彎作為模塊的外部連接端子。
9.如權利要求8所述的功率變換模塊器件，其中上述外部連接端子的至少一個是作為用於連接上述控制電路部分的端子。
10.如權利要求2所述的功率變換模塊器件，其中在與上述絕緣物的引線框架相反一側的面上粘結有金屬板。
11.如權利要求10所述的功率變換模塊器件，其中上述金屬板的材料為鋁。
12.如權利要求10所述的功率變換模塊器件，其中上述金屬板的材料為銅。
13.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中，在上述印製線路板上，將變壓器和1次功率元件或2次功率元件中的至少一個安裝於印製線路板的一個主平面上。
14.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中上述印製線路板採用在單側形成圖形的單面印製線路板。
15.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中上述印製線路板採用在兩側形成圖形的雙面印製線路板。
16.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中上述印製線路板採用多層印製線路板。
17.如權利要求14所述的功率變換模塊器件，其中，在與安裝有上述變壓器和1次功率元件或2次功率元件中的至少一個的上述印製線路板相反的一側的面上形成有與安裝上述變壓器及1次或2次功率元件中至少任一功率元件的表面電絕緣的圖形。
18.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中，上述印製線路板採用在金屬板上塗敷絕緣樹脂層、在其上形成金屬箔的金屬底座基板。
19.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中上述變壓器的1次線圈或2次線圈中至少一個線圈由薄板狀的線圈形成。
20.如權利要求19所述的功率變換模塊器件，其中上述薄板狀線圈由具有0.3mm或0.3mm以上的厚度的銅板形成。
21.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中上述變壓器的1次線圈或2次線圈的至少一個線圈由3層絕緣導線形成。
22.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中上述變壓器的1次線圈或2次線圈的至少一個線圈是將繞線繞卷形成。
23.如權利要求22所述的功率變換模塊器件，其中上述線圈各繞線具有融粘層。
24.如權利要求23所述的功率變換模塊器件，其中上述融粘層為醇融粘型的融粘層。
25.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中上述變壓器的1次線圈或2次線圈的至少一個線圈形成於印製基板上。
26.如權利要求25所述的功率變換模塊器件，其中在上述線圈層之間插入預浸料而製成多層印製基板線圈。
27.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中將上述變壓器的磁芯的下表面與印製線路板相接地裝配。
28.如權利要求27所述的功率變換模塊器件，其中在與上述磁芯相對的面上形成有上述印製線路板的圖形。
29.如權利要求27所述的功率變換模塊器件，其中在上述磁芯和上述印製線路板之間夾置有熱傳導部件。
30.如權利要求1所述的功率變換模塊器件，其中在上述1次功率元件和上述2次功率元件之間配置有上述變壓器。
31.一種電源裝置，是由第1構成體與第2構成體一體化所形成的電源裝置，其特徵是，在將如權利要求1所述的功率變換模塊器件作為上述第2構成體使用的同時，在形成上述第1構成體的第1基板上設置有控制第2構成體的控制電路部分。
32.如權利要求31所述的電源裝置，其中，在與形成上述第2構成體的變壓器相對的部分上的形成上述第1構成體的第1基板上，設置有孔。
33.如權利要求31所述的電源裝置，其中，在形成上述第2構成體的上述印製線路板中，在採用將絕緣物和引線框架一體型的線路板相粘結的方式的同時，用上述引線框架的一部分連接上述第1構成體和上述第2構成體。
34.如權利要求31所述的電源裝置，其中，在形成上述第2構成體的上述印製線路板中，將絕緣物和引線框架一體型的線路板相粘結、將上述印製線路板面接觸地安裝到電源裝置的殼體上。
35.如權利要求31所述的電源裝置，其中，將形成上述第2構成體的變壓器的頂板和形成上述第1構成體的第1基板的表面面接觸地安裝。
36.如權利要求31所述的電源裝置，其中，將未安裝形成上述第2構成體的上述印製線路板的部件的面面接觸地安裝到電源裝置的殼體上。
37.一種功率變換模塊器件，其特徵是，將扼流圈與3次功率元件、4次功率元件的至少一個以面接觸地安裝於印製線路板上、通過設置於上述印製線路板上的外部連接端子與設置於其他基板上的控制電路部分相連接。
38.一種電源裝置，是一種由第1構成體與第3構成體一體化所形成的電源裝置，其特徵是，在將如權利要求37所述的功率變換模塊器件作為上述第3構成體使用的同時，在形成上述第1構成體的第1基板上設置有控制上述第3構成體的控制電路部分。
全文摘要
本發明的功率變換模塊器件，其特徵是，將變壓器(11)與1次功率元件(14)、2次功率元件(15)面接觸地安裝於印製線路板(16)上、未安裝控制電路，可以在使得線路阻抗變小、損耗變小的同時，由於1次功率元件(14)的電壓波形等也得到改善而達到低噪音化的效果。此外，由於可以通過印製線路板(16)散熱，所以在可降低變壓器(11)、1次功率元件(14)、2次功率元件(15)的發熱的同時還可以實現變壓器尺寸的小型化。
文檔編號H05K3/20GK1685595SQ20038010015
公開日2005年10月19日 申請日期2003年12月5日 優先權日2003年8月29日
發明者中島浩二, 辻本悅夫, 三好敬之, 丸井富夫, 宮內美智博 申請人:松下電器產業株式會社