(57)【要約】      （修正有）【課題】温度検出用素子に絶縁加工を施すことなく、高電位に帯電したヒートシンクの温度を正確に検出する電力制御装置を提供する。【解決手段】電力制御装置は、回路基板２５１と、冷却ファンと、ヒートシンク８０と、互いに対向する一対の第１の補助基板２０１Ａ、Ｂとを備える。ヒートシンクは、所定方向に並行に配置された複数の放熱フィンを有し、動作時に発熱する半導体素子１００が、ヒートシンクの素子取り付け領域上に実装され、各第１の補助基板は、非部品実装面および部品実装面を含み、さらに本体部およびその一部から突出する突出部を有する。ヒートシンクを介して半導体素子の温度を検出するように各突出部上に温度検出用素子２０５が実装される。各第１の補助基板の本体部および突出部は、非部品実装面において連続する第１の導体箔パターンを有し、各突出部は、第１の導体箔パターンがヒートシンクに当接するようにヒートシンクに実装される。【選択図】図７
2018093049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、
所定方向の冷却風を形成する冷却ファンと、
前記冷却ファンの下流側において前記回路基板上に実装されたヒートシンクと、
互いに対向するように前記回路基板上に実装された一対の第１の補助基板であって、前記冷却ファンの冷却風を前記ヒートシンクまで導く通風空間を構成する一対の第１の補助基板とを備え、
前記ヒートシンクは、所定方向に並行に配置された複数の放熱フィンを有し、
動作時に発熱する半導体素子が、前記ヒートシンクの素子取り付け領域上に実装され、
前記各第１の補助基板は、互いに対向する非部品実装面および対向しない部品実装面を含み、さらに本体部およびその一部から突出する突出部を有し、
前記ヒートシンクを介して前記半導体素子の温度を検出するように前記各突出部上に温度検出用素子が実装され、
前記各第１の補助基板の前記本体部および前記突出部は、前記非部品実装面において連続する第１の導体箔パターンを有し、
前記各突出部は、前記第１の導体箔パターンが前記ヒートシンクに当接するように前記ヒートシンクに実装されることを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
前記各第１の補助基板の前記本体部は、前記部品実装面において、接地電位に接続された第２の導体箔パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記各突出部は、前記ヒートシンクの補助基板取り付け領域に当接するようにヒートシンクに実装され、
前記ヒートシンクの前記補助基板取り付け領域に隣接する前記放熱フィンが、これと直交するヒートシンクのベース部との間において、所定方向に延びる溝を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記第１の補助基板は、２層以上のプリント配線板であり、
前記各第１の補助基板の前記突出部は、矩形、半円形、楕円形、三角形または台形の形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記各第１の補助基板の前記本体部は、前記部品実装面において、接地電位に接続された第２の導体箔パターンを有し、
前記各第１の補助基板の前記突出部は、前記部品実装面において、第２の導体箔パターンとは絶縁された第３の導体箔パターンを有し、
前記各突出部の前記第１の導体箔パターンと前記第３の導体箔パターンは、スルーホールまたはビアにより電気的および熱的に接続され、
前記各温度検出用素子は、前記第２の導体箔パターンと前記第３の導体箔パターンの間において、前記第３の導体箔パターンにより近接して実装されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記各温度検出用素子は、前記第３の導体箔パターンから所定の絶縁距離を隔てて配置されることを特徴とする請求項５に記載の電力制御装置。
【請求項７】
前記半導体素子および前記各突出部は一体的に前記ヒートシンクに固定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の電力制御装置。
【請求項８】
前記回路基板に対向する前記各本体部の上部が前記突出部に向かって低くなるように傾斜した形状を有し、前記通風空間を部分的に構成する相補的形状を有する周辺部品と適合するように構成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の電力制御装置。
【請求項９】
前記回路基板に対向する前記各本体部の上部が凹凸形状を有し、前記通風空間を部分的に構成する相補的形状を有する周辺部品と適合するように構成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の電力制御装置。
【請求項１０】
前記一対の第１の補助基板の前記各本体部の上に、前記回路基板と実質的に平行に配置された第２の補助基板をさらに備え、
前記第２の補助基板は、前記各本体部の前記第１の導体箔パターンおよび前記第２の導体箔パターンとそれぞれ電気的に接続された下層導体箔パターンおよび上層導体箔パターンを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の電力制御装置。
【請求項１１】
前記各本体部の第１の導体箔パターンは、前記回路基板上の前記一対の第１の補助基板の間に実装された電子部品を避けるように、前記電子部品の位置に応じて異なる形状の切欠部を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１に記載の電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力制御装置に関し、とりわけスイッチング動作時に発熱する半導体素子を冷却しつつ、その温度を検出して半導体素子の出力を制御する電力制御装置およびこれを用いた加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なＩＨクッキングヒータ等の加熱調理器は、概略、商用交流電源から任意の直流電圧に変換するコンバータ回路と、直流電圧から高周波電流を発生させるインバータ回路とを備え、コンバータ回路およびインバータ回路は同一の回路基板上に配置される。
【０００３】
たとえば特許文献１に記載の加熱調理器において、インバータ回路を構成する半導体素子（たとえばＩＧＢＴ）は、回路基板上に実装されたヒートシンクに固定することにより効率的に放熱される。さらに特許文献１に記載の加熱調理器は、回路基板に隣接して配置された冷却ファンと、冷却ファンからの冷却風をヒートシンクへ導く通風空間を画定する樹脂製の基板ケースとを備える。
【０００４】
また、この加熱調理器は、ヒートシンクの表面温度をサーミスタ等の温度センサ（温度検出用素子）で検出し、ヒートシンクおよびこれに固定された半導体素子の温度を管理することにより、半導体素子の温度上昇（過熱）による故障を防止し、インバータの出力を制御するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５７６９３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１８は、ヒートシンク８０の側面に固定されたリード型の温度センサ１１０を示し、特許文献１の図７と同様のものである。ヒートシンクは半導体素子と電気的に接続され、高電位に帯電しているため、リード型の温度センサは、絶縁加工して、ヒートシンクと電気的に絶縁する必要があった。そのため、特許文献１のリード型の温度センサは、ヒートシンクの温度検出手段としてはきわめて高価であるという課題があった。
【０００７】
また特許文献１の温度センサは、冷却ファンからの冷却風を受けて直接的に冷却されるため、ヒートシンクと温度センサとの間に温度差が生じることでヒートシンクの温度検出精度および応答性が低下するという問題があった。
【０００８】
さらにリード型の温度センサは、リードが長いほど、リードに環境ノイズが重畳し、ひいては温度センサの検出電圧にも重畳するため、温度検出の精度および応答性が低下し、十分な測定精度を実現できないという課題があった。一般に、温度センサに接続されるリードは、組み立てやすくするために、実際に必要な長さより長いものが用いられている。したがってノイズ耐性を考慮して、最短の長さを有するリードを用いることもできるが、この場合、回路基板組み立て時の作業が煩雑となり、製造コストの増大につながる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電力制御装置は、回路基板と、所定方向の冷却風を形成する冷却ファンと、前記冷却ファンの下流側において前記回路基板上に実装されたヒートシンクと、互いに対向するように前記回路基板上に実装された一対の第１の補助基板であって、前記冷却ファンの冷却風を前記ヒートシンクまで導く通風空間を構成する一対の第１の補助基板とを備え、前記ヒートシンクは、所定方向に並行に配置された複数の放熱フィンを有し、動作時に発熱する半導体素子が、前記ヒートシンクの素子取り付け領域上に実装され、前記各第１の補助基板は、互いに対向する非部品実装面および対向しない部品実装面を含み、さらに本体部およびその一部から突出する突出部を有し、前記ヒートシンクを介して前記半導体素子の温度を検出するように前記各突出部上に温度検出用素子が実装され、前記各第１の補助基板の前記本体部および前記突出部は、前記非部品実装面において連続する第１の導体箔パターンを有し、前記各突出部は、前記第１の導体箔パターンが前記ヒートシンクに当接するように前記ヒートシンクに実装されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電力制御装置によれば、温度検出用素子に絶縁加工を施すことなく、高電位に帯電したヒートシンクの温度を正確に検出することができる。また本発明に係る電力制御装置によれば、冷却ファンからの冷却風が温度検出用素子に当たることを防ぎ、温度検出用素子が冷却されることを防止することで、ヒートシンクと温度検出用素子との温度差を小さくして、ヒートシンクの温度を精度および応答性よく検出することができる。さらに、第１の補助基板の導体箔パターンをヒートシンクと当接させることにより、前記導体箔パターンを介して、ヒートシンクからの熱をより効率的に消散させるとともに、導体箔パターンを有する第１の補助基板を電磁遮蔽板として機能させることにより、回路基板のノイズ耐性を強化し、もしくは回路基板内のノイズ対策部品を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体素子の温度検出構造を備えた加熱調理器の斜視図であって、その天板を取り外した状態の内部状態を示す。
【図２】図１のＡ−Ａ線から見た断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線から見た断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ線から見た断面図である。
【図５】図２のＤ−Ｄ線から見た断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るヒートシンクの拡大斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す斜視図である。
【図８】図７のＸ方向（部品実装面）から見た第１の補助基板の側面図である。
【図９】非部品実装面から見た第１の補助基板の側面図である。
【図１０】部品実装面から見たヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す、図１０と同様の側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す、図１０と同様の側面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す、図７と同様の斜視図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す、図７と同様の斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係る第１の補助基板を非部品実装面から見た側面図である。
【図１６】本発明の実施の形態７に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す、図７と同様の斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態７に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す、図７と同様の斜視図である。
【図１８】特許文献１の温度検出用素子がヒートシンクに実装された状態を示す、図１０と同様の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る加熱調理器の斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線から見た断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線から見た断面図である。図４は、図２のＣ−Ｃ線から見た断面図であり、図５は、図２のＤ−Ｄ線から見た断面図である。なお、以下の説明では、便宜上、図１において使用者が使用する側を前側とし、図１の前後左右上下方向の各方向を参照するが、これの方向は本発明を限定するものではない。
【００１３】
実施の形態１の加熱調理器は、誘導加熱を利用して調理を行う誘導加熱調理器（いわゆるＩＨクッキングヒータ）であり、概略、誘導加熱調理器の外枠を画定する筐体１と、筐体１の上部の開口を覆う天板（トッププレート）２と、天板２を支持する上枠３とを備える。
【００１４】
また加熱調理器は、天板２の下方に配置され、金属製鍋等の被加熱体Ｎを誘導加熱するように構成された複数の加熱コイル６と、各加熱コイル６に高周波電流を供給するインバータ回路等を含む回路基板２５１（詳細については後述する。）と、筐体１の内部を冷却するための冷却ファン４１と、グリル加熱室９とを備える。
【００１５】
一方、加熱調理器は、天板２の後方において、冷却ファン４１に案内される外気を吸引する吸気口２０Ａと、冷却ファン４１からの冷却風を排出する排気口２０Ｂとを備える。筐体１の内部には、吸引口２０Ａから冷却ファン４１に連通するファンケース４０が設置され、ファンケース４０の内部には加熱コイル６および回路基板２５１を冷却する冷却ファン４１が固定されている。加熱コイル６は、誘導加熱コイルの他、電磁輻射熱により加熱する加熱ヒータであってもよい。筐体１の前面にはグリル加熱室９のドア１０が配置されている。
【００１６】
次に、回路基板２５１について詳細に説明する。
回路基板２５１（図７）は、冷却ファン４１より前側にある基板ケース５０に固定され、冷却ファン４１からの冷却風を受けるように構成されている（図２）。また基板ケース５０は、下ケース５２および上ケース５３を上下に組み合わせて構成され（図５）、ともにプラスチックの一体成型品として成形されている。下ケース５２は、上面を開口した略箱状のものであり、その底面の周縁部から上方に張り出した載置台５２Ａ上に回路基板２５１が載置されている（図５）。上ケース５３は、下面を開口した略箱形状のものであり、回路基板２５１を覆うように下ケース５２に固定されている。
【００１７】
図７は、回路基板２５１を示す斜視図である。回路基板２５１は、商用交流電源から任意の直流電圧に変換するコンバータ回路と、直流電圧から高周波電流を発生させるインバータ回路と、外部への放射ノイズを低減するとともにノイズ耐性を強化するノイズ対策回路とを備える。インバータ回路およびコンバータ回路を構成する電子部品は高周波でスイッチングするため、多くの電磁ノイズを発生させる。この電磁ノイズが、回路基板２５１上の別の回路に誤動作を引き起こし、筐体１の外部に流出して加熱調理器に隣接する他の電子機器に含まれる回路に誤動作を引き起こす原因となりかねない。そこで主基板５１上には、回路基板２５１上の各回路が誤動作することを防止し、外部に流出するノイズを法令規格値未満に抑制するための多くのノイズ対策部品（たとえば磁気シールド部品）が実装されている
【００１８】
より具体的には、本発明に係る回路基板２５１は、図７に示すように、コンバータ回路の直流電圧から高周波電流を発生させるために高周波でスイッチングする複数の半導体素子１００（たとえばＩＧＢＴ）と、高周波でスイッチングする半導体素子１００のスイッチング損失および導通損失に起因する熱を消散させるための複数のヒートシンク８０と、ヒートシンク８０と冷却ファン４１の間に配置された複数（一対）の第１の補助基板２０１と、複数の電子部品（図示せず）とを主基板５１上に備える。本発明に係る第１の補助基板２０１は、主基板５１に対して垂直方向に延びるように実装され、少なくとも部分的にヒートシンク８０に接続され、一対の第１の補助基板２０１Ａ，２０１Ｂが所定の間隔をおいて並行して対向配置されている。
【００１９】
一対の第１の補助基板２０１Ａ，２０１Ｂは、主基板５１の端部からヒートシンク８０まで、冷却ファン４１からの冷却風を導く通風空間１５３Ｅを形成している（図７）。ここで、半導体素子１００およびヒートシンク８０は、高電位に帯電しており、絶縁距離を確保するために、冷却ファン４１は、主基板５１の中央の位置または主基板５１の端部から一定距離隔てた位置に配置されており、冷却ファン４１からヒートシンク８０まで冷却風を導く通風空間１５３Ｅを形成することで、ヒートシンク８０の冷却性能を向上させている。また、ヒートシンク８０の冷却性能のさらなる向上のためには、第１の補助基板２０１は、熱抵抗が低い材料で構成され、ヒートシンク８０と直接接続されていることが好ましい。
【００２０】
次に、半導体素子１００について説明する。半導体素子１００は、複数のリード端子（たとえばコレクタ端子、ゲート端子、およびエミッタ端子）と、リード端子の１つ（たとえばコレクタ端子またはエミッタ端子）と電気的に接続された１つの放熱面を有し、これらのリード端子が主基板５１にはんだ付けにより実装される。一対の半導体素子１００は、対向配置されたヒートシンク８０の側面（素子取り付け領域８５）に当接するように対向配置されている。なお、各半導体素子１００は複数の放熱面を有していてもよく、各放熱面はヒートシンクと電気的に接続されて同電位を有するものであってもよいが、電気的に絶縁されるものであってもよい。また各半導体素子１００は、ねじ１０１によりヒートシンク８０に固定され、ヒートシンク８０は、ねじ（図示せず）またははんだ付けにより主基板５１に実装されている。
【００２１】
次に、ヒートシンク８０について説明する。図６は、単一のヒートシンク８０を示す斜視図である。ヒートシンク８０は、半導体素子１００を冷却するためのものであり、たとえばアルミニウムなどの熱伝導性が高い金属で構成されており、半導体素子１００で生じた熱をヒートシンク８０に伝え、ヒートシンク８０から空気中に消散させることで半導体素子１００を冷却する。半導体素子１００は、その放熱面がヒートシンク８０に当接するように、ねじ１０１により固定されている。たとえば半導体素子１００の放熱面（すなわちヒートシンク８０との接触面）が電気的に絶縁されていない場合、ヒートシンク８０は半導体素子１００の放熱面と同電位になり、半導体素子１００からの熱を小さい熱抵抗でヒートシンク８０に伝えることができる。これにより、ヒートシンク８０と半導体素子１００との温度差は極めて小さくなり、ヒートシンク８０の温度を検出することにより、半導体素子１００の温度を正確に検出することができる。なお、半導体素子１００の接触面は、ヒートシンク８０と電気的に絶縁されていてもよいが、半導体素子１００とヒートシンク８０との間の熱抵抗は、可能な限り小さいことが好ましい。たとえば半導体素子１００がＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であり、その放熱面がコレクタ端子に電気的に接続されているとき、ヒートシンク８０の電位は、コレクタ端子と同電位となる。
【００２２】
図６を参照して、ヒートシンク８０の構成または形態についてさらに説明する。ヒートシンク８０は、主基板５１に対して垂直方向に延びるベース部８１と、冷却性能を向上させるための複数の放熱フィン（以下、単に「フィン」という。）８２を備える。フィン８２は、ベース部８１から対向配置された他方のヒートシンクに向かって延びる第１フィン８２Ａと、これとは反対方向に延びる第２フィン８２Ｂを有する。第１フィン８２Ａおよび第２フィン８２Ｂはそれぞれ、垂直方向に一定の間隔を有するように設置されている。ただし、ヒートシンク８０は、第２フィン８２Ｂの下方であってベース部８１の側面において、半導体素子１００を固定するための平坦な素子取り付け領域８５を有し、素子取り付け領域８５には第２フィン８２Ｂが設けられていない。また、ヒートシンク８０は、第２フィン８２Ｂ側において、素子取り付け領域８５に１番目に（最も）近い第１近接フィン１２１と、２番目に近い近接フィン１２１との間隔を、他の隣接するフィン同士の間隔より大きくして、第１の補助基板２０１をヒートシンク８０に取り付けるための補助基板取り付け領域８６を設けている。また一対のヒートシンク８０は、それぞれの第１フィン８２Ａが平行に対向するように主基板５１上に実装されている。
【００２３】
次に、第１の補助基板２０１、およびこれをヒートシンク８０に接続する方法について説明する。本実施の形態では、便宜上、第１の補助基板２０１の通風空間１５３Ｅに面する表面、または一対の第１の補助基板２０１Ａ，２０１Ｂが互いに対向する表面を非部品実装面といい、反対側の面しない表面を部品実装面という。図８は第１の補助基板２０１を部品実装面から見た側面図であり、図９は補助基板２０１を非部品実装面から見た側面図である。第１の補助基板２０１は、その非部品実装面および部品実装面にそれぞれ銅箔パターン２０４Ｃ，２０４Ｄを有する長方形の２層プリント配線板である。また、第１の補助基板２０１は多層基板でもよい。
【００２４】
本実施の形態の第１の補助基板２０１は、実質的に矩形形状を有する本体部２０２Ａと、その一方の端部から水平方向に延びる突出部２０２Ｂとを有し、突出部２０２Ｂがヒートシンク８０の補助基板取り付け領域８６に配置され、固定されるように構成されている。すなわち突出部２０２Ｂの垂直方向の寸法は、補助基板取り付け領域８６より小さくなるように設計されている。また突出部２０２Ｂは、ねじまたははんだ付けにより、補助基板取り付け領域８６においてヒートシンク８０に固定してもよい。なお、突出部２０２Ｂは矩形形状の他、半円形、楕円形、三角形または台形の形状を有していてもよく、矩形形状の突出部２０２Ｂの端部または側部に切り込みまたは凹凸を有していてもよい。
【００２５】
第１の補助基板２０１は、これが主基板５１から垂直方向に延び、突出部２０２Ｂがヒートシンク８０の補助基板取り付け領域８６と接するように、主基板５１上に直接はんだ付けされるか、または主基板５１上に固定されたコネクタを介して主基板５１実装される。突出部２０２Ｂは補助基板取り付け領域８６にねじ１１２で固定してもよい。上述のように、一対の第１の補助基板２０１Ａ，２０１Ｂは、所定の間隔をおいて対向配置され、これらの間に通風空間１５３Ｅを画定する。一対の第１の補助基板２０１Ａ，２０１Ｂの上部には、基板ケース５０の上ケース５３が第１の補助基板２０１Ａ，２０１Ｂに接するように設置されている。
【００２６】
次に、第１の補助基板２０１の突出部２０２Ｂについてより詳細に説明する。突出部２０２Ｂは、ねじ取り付け穴２０３および複数のビア（貫通孔）２０６を有する。また突出部２０２Ｂは、図９に示す突出部２０２Ｂの非部品実装面において、本体部２０２Ａ上の銅箔パターン２０４Ｃと連続する銅箔パターン２０４Ａを有し、図８に示す突出部２０２Ｂの部品実装面において、本体部２０２Ａ上の銅箔パターン２０４Ｂを有する。なお、本願では、非部品実装面における本体部２０２Ａ上の銅箔パターン２０４Ｃおよび突出部２０２Ｂ上の銅箔パターン２０４Ａを総称して第１の銅箔パターン（第１の導体箔パターン）ともいう。
【００２７】
また、突出部２０２Ｂの銅箔パターン２０４Ｂは、突出部２０２Ｂ全体の水平方向の長さの６割程度であってもよい。さらに突出部２０２Ｂは、図８に示すように、本体部２０２Ａ上の銅箔パターン２０４Ｄと突出部２０２Ｂの銅箔パターン２０４Ｂとの間の銅箔パターンが形成されていない領域で、銅箔パターン２０４Ｂとは約４ｍｍの間隔を隔てて電気的に絶縁された面実装型の温度検出用素子２０５を有する。すなわち温度検出用素子２０５は、本体部２０２Ａ上の銅箔パターン２０４Ｄ（第２の導体箔パターンともいう。）と突出部２０２Ｂの銅箔パターン２０４Ｂ（第３の導体箔パターンともいう。）との間であって、前者より後者により近接した位置に実装される。
【００２８】
突出部２０２Ｂの銅箔パターン２０４Ｂから温度検出用素子２０５までの間隔は、ヒートシンク８０の電位に基づいて規定される絶縁距離より大きく設計され、上述の約４ｍｍに限定されるものではなく、銅箔パターン２０４Ｂの突出部２０２Ｂ全体に対する長さも６割程度に限定されるものではない。ただし、半導体素子１００の温度を精度よく検出するためには、銅箔パターン２０４Ｂと温度検出用素子２０５との間の距離は極力小さい方が好ましい。また、突出部２０２Ｂの両面に設けた銅箔パターン２０４Ａ，２０４Ｂは、第１の補助基板２０１の絶縁層を貫通する導電性のビア２０６を介して互いに電気的に接続されている。こうしてヒートシンク８０からの熱が、銅箔パターン２０４Ａ、ビア２０６、および銅箔パターン２０４Ｂを介して、すなわち比較的に小さい熱抵抗で温度検出用素子２０５に伝わるため、温度検出用素子２０５は、ヒートシンク８０の温度をきわめて精度よく検出することができる。
【００２９】
次に、第１の補助基板２０１の本体部２０２Ａについて説明する。第１の補助基板２０１の非部品実装面における本体部２０２Ａの銅箔パターン２０４Ｃは、突出部２０２Ｂの銅箔パターン２０４Ａと連続しているため、ヒートシンク８０と同電位になるとともに、ヒートシンク８０からの熱を比較的に小さい熱抵抗で伝える。これにより、冷却ファン４１からの冷却風に晒される銅箔パターン２０４Ｃ全体を介して効率よく放熱することができる。すなわち第１の補助基板２０１の本体部２０２Ａ上に設けた銅箔パターン２０４Ｃは、ヒートシンク８０の放熱面を拡張させるような機能を有し、ヒートシンク８０の冷却効率を向上させ、ヒートシンク８０を小型化し、またはインバータの定格出力を増大させることができる。
【００３０】
他方、第１の補助基板２０１の部品実装面における本体部２０２Ａの銅箔パターン２０４Ｄは、本体部２０２Ａ全体を実質的に覆い、突出部２０２Ｂの銅箔パターン２０４Ｂとは電気的に絶縁されている。また本体部２０２Ａの銅箔パターン２０４Ｄは、はんだ付けまたはコネクタを介して、主基板５１上のＧＮＤ電位と電気的に接続されている。このとき、一対の対向配置された第１の補助基板２０１Ａ，２０１Ｂの本体部２０２Ａの銅箔パターン２０４Ｄは、これらの間の回路基板２５１上に実装された回路から生じる放射ノイズを遮蔽し、同様にこれらの間の回路に外部から作用する電磁ノイズを遮断する電磁遮蔽板として機能する。したがって、部品実装面における一対の本体部２０２Ａの銅箔パターン２０４Ｄは、回路基板２５１上に実装されたインバータ等の回路に対するノイズ耐性を強化し、放射ノイズを減少させることができる。なお、電磁遮蔽板としての効果が最も大きくなるのは、ノイズ源となる回路の全方位（６面すべて）を接地電位の銅箔パターンで囲った場合であるが、本実施の形態のように、２面だけでも囲った場合でも相当の効果が期待できる。
【００３１】
なお、半導体素子１００の放熱面が絶縁加工されている場合、または絶縁シートを挟んでヒートシンク８０に接続されている場合は、ヒートシンク８０は、半導体素子１００と電気的に接続されないため高電位に帯電せず、半導体素子１００からヒートシンク８０への熱抵抗が大きくなる。このとき、半導体素子１００とヒートシンク８０との間で温度差が生じやすくなるが、この実施の形態に係る第１の補助基板２０１によれば、銅箔パターン２０４Ａ、ビア２０６、および銅箔パターン２０４Ｂを介して（すなわち比較的に小さい熱抵抗で）ヒートシンク８０の熱を温度検出用素子２０５に伝えることができるので、温度検出用素子２０５は、精度よくヒートシンク８０（すなわち半導体素子１００）の温度を検出することができる。
【００３２】
また、図１０に示す実施形態では、第１の補助基板２０１をヒートシンク８０に固定しているねじ１１２と、半導体素子１００をヒートシンク８０に固定しているねじ１０１Ａは、ねじの回転部の中心軸が鉛直方向に位置合わせされるように配置されている。これは、半導体素子１００の中央にあるねじ１０１Ａに接したヒートシンク８０の部分に最も熱が伝わりやすく、ヒートシンク８０内を伝わる熱の熱抵抗は伝熱距離（ねじ１１２とねじ１０１Ａの間を距離）が短いほど小さくなるように構成したものであり、第１の補助基板２０１上に実装された温度検出用素子２０５は、半導体素子１００の温度をより高い精度で検出することができる。
【００３３】
次に、ヒートシンクの８０の補助基板取り付け領域８６について説明する。図６に示すようなヒートシンク８０は、通常、水平方向に押し出し成型されるため、たとえばベース部８１とこれに直交するフィン８２との間の角部が直角形状ではなく湾曲形状（いわゆるＲ）を有するように形成される。第１の補助基板２０１の突出部２０２Ｂを補助基板取り付け領域８６に固定するとき、これらの垂直方向の寸法（以下、単に「幅」という。）に十分なクリアランスがない場合、突出部２０２Ｂの端部が湾曲した角部に乗り上げて、第１の補助基板２０１の突出部２０２Ｂが補助基板取り付け領域８６に密着した状態で固定することができない。そのため、ヒートシンク８０から突出部２０２Ｂの銅箔パターン２０４Ａ（および温度検出用素子２０５）に十分に伝熱されず、温度検出用素子２０５による高精度な温度検出を阻害する場合がある。
他方、第１の補助基板２０１の突出部２０２Ｂおよび補助基板取り付け領域８６の幅のクリアランスが過度に大きい場合、補助基板２０１の突出部２０２Ｂとヒートシンク８０の第１近接フィン１２１および第２近接フィン１２２との間に隙間が生じ、その隙間に冷却ファン４１からの冷却風が入り込み、温度検出用素子２０５が直接冷却され、ヒートシンク８０と温度検出用素子２０５間に温度差が生じ、温度検出用素子２０５は半導体素子１００の温度を精度よく検出することができなくなってしまう。
【００３４】
そこで本実施の形態に係るヒートシンクの８０は、図６に示すように、補助基板取り付け領域８６における隣接フィン１２１，１２２の角部に水平方向に延びる溝１１４が形成され、湾曲した角部が形成されないように設計される。そして第１の補助基板２０１の突出部２０２Ｂおよび補助基板取り付け領域８６の幅のクリアランスを小さくすることにより、第１の補助基板２０１の突出部２０２Ｂを補助基板取り付け領域８６に密着して固定するとともに、突出部２０２Ｂと隣接フィン１２１，１２２との間の隙間に冷却風が入り込むことを防止する。こうして本実施の形態に係る温度検出用素子２０５によれば、半導体素子１００の温度をより高い精度でよく検出することができる。
【００３５】
なお、補助基板取り付け領域８６に配置された第１の補助基板２０１に実装される温度検出用素子２０５は、第１近接フィン１２１および第２近接フィン１２２から輻射熱を受けるため、ヒートシンク８０と温度検出用素子２０５との温度差が小さくなり、よりいっそう高い精度でヒートシンク８０の温度を検出することができ、さらに温度検出の応答性を向上させることができる。
【００３６】
次に、冷却ファン４１による冷却風を吸気口２０Ａから排気口２０Ｂまで導く通風空間１５３Ａ、１５３Ｃ、１５３Ｄ、１５３Ｅの構成および冷却風の通過経路について説明する。ファンケース４０が、吸気口２０Ａから冷却ファン４１へ冷却風を導く通風空間１５３Ａを形成し、一対の対向配置された第１の補助基板２０１および上ケース５３が、冷却ファン４１からヒートシンク８０へ冷却風を導く通風空間１５３Ｅを形成し、基板ケース５０が、ヒートシンク８０から排気口５４Ｃへ冷却風を導く通風空間１５３Ｃを形成している。
【００３７】
また、ファンケース４０および基板ケース５０は、冷却風の一部を加熱コイル６へ導き、さらに加熱コイル６を通過した後の冷却風を排気口２０Ｂへ導く通風空間１５３Ｄを形成している。
吸気口２０Ａから吸引された冷却風は、ファンケース４０が形成する通風空間１５３Ａを通過し、冷却ファン４１に達し、冷却ファン４１を通過した冷却風は、上ケース５３と加熱コイル６の下部に設置されている水平仕切り板６０が形成する通風空間１５３Ｄと、一対の対向配置された第１の補助基板２０１および上ケース５３が形成する通風空間１５３Ｅに分かれて送風される。
【００３８】
通風空間１５３Ｅを通過した冷却風は、主基板５１およびヒートシンク８０を冷却後、基板ケース５０により形成される通風空間１５３Ｃを通過した後、一部は排気口５４Ｃを通過し、その他は排気口５４Ｂを通過して加熱コイル６を冷却する。排気口５４Ｃを通過した冷却風は、グリル加熱室９やファンケース４０で構成される空間を通過し、排気口６０Ｃと排気口２０Ｂを通過して、筐体１の外側に排出される。
また冷却ファン４１から通風空間１５３Ｄに送風された冷却風は、通気口６０Ａを通じて加熱コイル６を冷却する。加熱コイル６を冷却した冷却風は、排気口６０Ｂ、排気口６０Ｃ、排気口２０Ｂを通過して、筐体１の外側に排出される。
【００３９】
これまで説明してきたように、本実施の形態によれば、温度検出用素子２０５を絶縁加工することなく、ヒートシンク８０の温度を精度よく検出することができる。また、半導体素子１００で生じた熱がヒートシンク８０から温度検出用素子２０５に比較的に小さい熱抵抗で伝えられ、さらに温度検出用素子２０５がヒートシンク８０からの輻射熱を受けやすいため、温度検出用素子２０５は、ヒートシンク８０および半導体素子１００の温度を高い精度および応答性をもって検出することができる。
また、本実施の形態に係る第１の補助基板２０１によれば、冷却ファン４１からの冷却風が温度検出用素子２０５を直接冷却することを防ぐことにより、ヒートシンク８０と温度検出用素子２０５との間で生じ得る温度差を防止し、温度検出用素子２０５は、ヒートシンク８０および半導体素子１００の温度をより高い精度および応答性をもって検出することができる。
さらに、冷却ファン４１からの冷却風を主基板５１の端部からヒートシンク８０まで導く通風空間１５３Ｅを、一対の対向配置された第１の補助基板２０１と、その上部を塞ぐ部材とを用いて簡便に形成することにより、ヒートシンク８０の冷却性能を向上させることができる。このように通風空間１５３Ｅの構造を簡素化することができる。
【００４０】
また、第１の補助基板２０１は、大きな面積の接地された銅箔パターン２０４Ｄを有し、電磁遮蔽板として機能するため、一対の第１の補助基板の間に形成された通風空間１５３Ｅの内側にノイズの発生源である回路を配置するとともに、ノイズに弱い回路を通風空間１５３Ｅの外側に配置することにより、ノイズに弱い回路のノイズ耐性を強化し、またはその他のノイズ対策部品を削減もしくは削除することができる。
【００４１】
加えて、冷却風を一対の第１の補助基板２０１の間に形成された通風空間１５３Ｅに集中させることができるため、通風空間１５３Ｅの内側に発熱量の大きい電子部品を配置することにより、回路基板２５１全体の冷却効率を高めることができ、またはより安価な部品（たとえばスイッチング損失の大きいスイッチング素子または静電容量の小さい電解コンデンサ）を用いて回路基板２５１を構成することにより、回路基板２５１を小型化し、回路基板２５１の製造コストを削減することができる。
【００４２】
実施の形態２．
図１１は、本発明の実施の形態２に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す、図１０と同様の側面図である。実施の形態１に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造では、突出部２０２Ｂおよび半導体素子１００を、それぞれ別のねじを用いてヒートシンク８０に固定するものであったが、実施の形態２に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造では、単一のねじ２０７を用いてヒートシンク８０に固定するものである点を除き、実施の形態１と同様のものであるので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００４３】
上述のように、単一のねじ２０７を用いて、突出部２０２Ｂおよび半導体素子１００をヒートシンク８０に固定するので、部品（ねじ）点数を削減することができる。このとき、突出部２０２Ｂの部品実装面と半導体素子１００が当接し、突出部２０２Ｂの非部品実装面とヒートシンク８０が当接するように配置され、半導体素子１００、第１の補助基板２０１（突出部２０２Ｂ）、およびヒートシンク８０が単一のねじ２０７によって一体に固定される。また、実施の形態１と同様、突出部２０２Ｂの部品実装面と非部品実装面の間に、導電性のビア２０６を設けて、熱抵抗の小さいビア２０６を介して、半導体素子１００からの熱をヒートシンク８０に伝える。こうして、ヒートシンク８０の冷却性能を低下させることなく、また温度検出用素子２０５に絶縁加工をすることなく、半導体素子１００の高精度な温度検出を担保しつつ、部品点数を削減し、製造コストを低減することができる。なお半導体素子１００は、単一のねじ２０７に加え、またはこれに代えて、はんだ付けにより第１の補助基板２０１（突出部２０２Ｂ）に固定または実装してもよい。
【００４４】
実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す、図１０と同様の側面図である。実施の形態３に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造は、第１の補助基板２０１の側面形状が異なる点を除き、実施の形態１または２と同様のものであるので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００４５】
実施の形態３に係る第１の補助基板２０１の本体部２０２Ａは、図１２に示すように、主基板５１に面する側を下部としたときの上部が突出部２０２Ｂに向かうほど小さく（低く）なるように成形されている。すなわち本体部２０２Ａは、その上部が傾斜するように形成されている。これにより、第１の補助基板２０１とその上方にある上ケース５３との間に実質的な隙間があっても、一対の本体部２０２Ａの傾斜した上部に、たとえば板状部材（図示せず）を被せるだけで、冷却ファン４１からヒートシンク８０まで冷却風を導く通風空間１５３Ｅを形成し、通風空間内の冷却風をヒートシンク８０に集中させて、これを効率よく冷却することができる。また上ケース５３が傾斜した底部を有する場合、実施の形態３に係る第１の補助基板２０１の上部を、上ケース５３の傾斜した底部に適合するような相補的な形状に成形することにより、同様に、通風空間１５３Ｅを形成し、通風空間内の冷却風をヒートシンク８０に集中させて、これを効率よく冷却することができる。
【００４６】
実施の形態４．
図１３は、本発明の実施の形態４に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す、図１０と同様の側面図である。実施の形態４に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造は、図１３に示すように、主基板５１に面する側を下部としたときの上部が凹凸形状を有するように成形されている。これにより、第１の補助基板２０１の上方にある上ケース５３が相補的な凹凸形状を有する場合でも、第１の補助基板２０１上に上ケース５３を被せるだけで、冷却ファン４１からヒートシンク８０まで冷却風を導く通風空間１５３Ｅを形成し、ヒートシンク８０を効率よく冷却することができる。
【００４７】
実施の形態５．
図１４は、本発明の実施の形態５に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す、図７と同様の斜視図である。実施の形態５に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造は、図１４に示すように、上記実施の形態１〜４の一対の第１の補助基板２０１の上部に第２の補助基板２０８を配置したものである。第１の補助基板２０１の上部と第２の補助基板２０８とは、はんだ付けまたはコネクタ等の任意の接合方法を用いて実装してもよい。第２の補助基板２０８は、上下２層の導体箔パターン（図示せず）を有し、上層の導体箔パターンは、本体部２０２Ａの部品実装面に設けたＧＮＤ電位を有する導体箔パターンと電気的および熱的に接続され、下層の導体箔パターンは、本体部２０２Ａの非部品実装面に設けたヒートシンク８０の電位を有する導体箔パターンと電気的および熱的に接続されるものであってもよい。これにより、第２の補助基板２０８の下層の導体箔パターンは、ヒートシンク８０の放熱面を拡張させるような機能を有し、ヒートシンク８０の冷却効率を向上させ、第２の補助基板２０８の上層の導体箔パターンは、磁気を遮蔽するような機能を有し、通風空間１５３Ｅの内外に配置された部品間の磁気ノイズを低減させることができる。また、一対の第１の補助基板２０１の上部に第２の補助基板２０８を配置したことにより、上ケース５３の形状等に関係なく、冷却ファン４１からヒートシンク８０まで冷却風を導く通風空間１５３Ｅをより簡便に形成することができる。
【００４８】
実施の形態６．
図１５は、実施の形態６に係る第１の補助基板２０１を非部品実装面から見た、図９と同様の側面図である。一対の対向配置された第１の補助基板２０１の非部品実装面の銅箔パターン２０４Ｃは、ヒートシンク８０と同じ高電位に帯電しているため、通風空間１５３Ｅの内側（一対の第１の補助基板２０１の間）に配置される電子部品と、銅箔パターン２０４Ｃとの間には、所定の絶縁距離を確保する必要がある。そこで実施の形態６に係る第１の補助基板２０１の非部品実装面の銅箔パターン２０４Ｃは、主基板５１上に実装される電子部品を回避するようにパターン形成された複数の切欠部を有する。図１５では、銅箔パターン２０４Ｃの切欠部は、所定の絶縁距離を確保すべき電子部品の形状または位置に応じて異なる矩形形状を有するものとして図示されている。これにより、一対の対向配置された第１の補助基板２０１間に配置された電子部品を第１の補助基板２０１の近傍に配置することができるため、より数多くの電子部品を通風空間１５３Ｅの内側に配置して、部品間の磁気ノイズを低減させるとともに、回路基板２５１を小型化することができる。
【００４９】
実施の形態７．
図１６および図１７は、本発明の実施の形態７に係るヒートシンクの冷却構造／温度検出構造を示す、図７と同様の斜視図である。実施の形態７に係る第１の補助基板２０１は、図１６および図１７に示すように、Ｌ字形状を有するように形成し、必要とされる構成材料の面積を小さくして製造コストを削減しようとするものである。第１の補助基板２０１は、Ｌ字形状の他、Ｔ字形状または十字形状であってもよい。実施の形態７に係る第１の補助基板２０１は、冷却ファン４１からヒートシンク８０までの通風空間１５３Ｅの側面を単独で構成できないため、基板ケース５０を用いて構成してもよい。ただし、基板ケース５０を用いて通風空間１５３Ｅの側面を構成することは必ずしも必要ではない。この場合、冷却ファン４１からの冷却風が温度検出用素子２０５に直接当たるため、温度検出精度は上記実施の形態１〜６と比較するとやや劣るが、第１の補助基板２０１で温度検出用素子２０５に当たる冷却風が一部遮られるので、前掲特許文献１に比べると、温度検出精度の向上が見込まれる。
【００５０】
上記実施の形態１〜６に係る第１の補助基板２０１は、長方形のプリント配線板を原材料として突出部２０２Ｂを含む適当な形状に切り出したものであるため、廃棄される実質的な面積の余剰部分が発生してしまう。しかし本実施の形態によれば、第１の補助基板２０１のサイズを小さくすることで、廃棄されるプリント配線板の余剰部分を小さくすることができる。
【００５１】
なお本発明は、上記実施の形態１〜７において、加熱調理器に用いられる電力制御装置を一例として上記説明したが、通電時に発熱するコンバータまたはインバータ等の構成部品の温度を検出して、その出力を制御する装置と、構成部品を冷却するための冷却ファンを備えた任意のパワーエレクトロニクス機器に適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１…筐体、２…天板（トッププレート）、３…上枠、６…加熱コイル、９…グリル加熱室、１０…ドア、２０Ａ…吸気口、２０Ｂ…排気口、４０…ファンケース、４１…冷却ファン、５０…基板ケース、５１…主基板、５２…下ケース、５２Ａ…載置台、５３…上ケース、５４Ａ…導入口、５４Ｂ…排気口、５４Ｃ…排気口、６０…水平仕切り板、６０Ａ…通気口、６０Ｂ…排気口、６０Ｃ…排気口、８０…ヒートシンク、８１…ベース部、８２…放熱フィン、８２Ａ…第１フィン、８２Ｂ…第２フィン、８５…素子取り付け領域、８６…補助基板取り付け領域、１００…半導体素子、１０１…ねじ、１１２…ねじ、１１４…溝、１２１…第１近接フィン、１２２…第２近接フィン、１５３Ａ，１５３Ｃ，１５３Ｄ，１５３Ｅ…通風空間、２０１…第１の補助基板、２０２Ａ…本体部、２０２Ｂ…突出部、２０３…ねじ取り付け穴、２０４…銅箔パターン、２０５…温度検出用素子、２０６…ビア（貫通孔）、２０８…第２の補助基板、２５１…回路基板、Ｎ…被加熱体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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