(57)【要約】【課題】  別部材を必要とすることなく成形後の変形を制御して所望の電極形状が得られるようにする。【解決手段】  電極金属１４、１６の上下の合成樹脂２６の体積比率Ａ／Ｂが所定の値となるように、電極金属１４、１６の形状が定められているため、その合成樹脂２６の収縮力や電極金属１４、１６の剛性の方向性などに基づいて樹脂モールド電極１０の変形が制御され、絶縁体などを用いることなく所望の形状を得ることが可能で簡単且つ安価に構成される。また、下端面２２は放熱面としてヒートシンク２４に密着するように固設されるが、上記体積比率Ａ／Ｂが０．５〜０．８の範囲内とされることにより、下端面２２が略平坦か或いは緩やかな凸湾曲形状となり、ヒートシンク２４の平坦な接触面に対して下端面２２が面接触するように良好に密着させられ、優れた放熱作用が得られる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の電極金属の両面が何れも、少なくとも一部が合成樹脂によって覆蓋されるように、該合成樹脂と一体的にインサート成形されている樹脂モールド電極において、
前記インサート成形後の前記合成樹脂の収縮等による変形を考慮して、前記電極金属の両面側の合成樹脂体積が所定の比率となり且つ所定の剛性が得られるように該電極金属が所定形状に変形させられている
ことを特徴とする樹脂モールド電極。
【請求項２】
一対の電極金属が互いに平行に略重なるように前記合成樹脂に埋設されているとともに、該一対の電極金属の各々の外側の合成樹脂体積が前記所定の比率となるように、該一対の電極金属の形状が定められている
ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂モールド電極。
【請求項３】
前記電極金属は長手形状を成しており、該長手方向に対して直角な横断面が凸湾曲形状とされることにより、該電極金属の両面側の合成樹脂体積が相違させられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂モールド電極。
【請求項４】
前記電極金属と略平行な一方の端面は冷却器に密着するように固設される放熱面で、該放熱面側の合成樹脂体積Ｂに対する反対側の合成樹脂体積Ａの比率Ａ／Ｂが０．５〜０．８の範囲内である
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の樹脂モールド電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極金属が合成樹脂と一体的にインサート成形されている樹脂モールド電極の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板状の電極金属の両面が何れも、少なくとも一部が合成樹脂によって覆蓋されるように、その合成樹脂と一体的にインサート成形されている樹脂モールド電極が、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置など所定の電気部品が組み付けられる種々の電気装置において、合成樹脂製のケースに電力供給用、信号用などの電極を一体的に設ける場合等に採用されている。そして、このような樹脂モールド電極は、例えば図５の(a) に示すように板状の電極金属１００が合成樹脂１０２内に埋設されるようにインサート成形されるが、インサート成形後の合成樹脂１０２の収縮や電極金属１００との熱膨張差などで(b) に示すように変形する。このため、例えば(b) に一点鎖線で示すように下面を平坦に成形することが要求される場合には、(a) の成形時の形状を、成形後の変形を見込んで一点鎖線で示すように設定することが行われているが、試行錯誤で金型の成形面を修正する必要があるため、面倒で時間が掛かるとともにコストが高くなるという問題があった。特に、電極金属の一方の面の一部が露出させられ、アルミや金等の金属端子を振動溶着などで接続する場合には、合成樹脂が偏在して収縮力のバランスが崩れるため、樹脂モールド電極の変形が顕著となる。
【０００３】
これに対し、例えば特許文献１では、下側の合成樹脂を省略することにより、インサート成形後の変形でケース（樹脂モールド電極）の下面が下側に凸となるように成形し、隅部をボルト等でヒートシンクに固定することにより、下面をそのヒートシンクに密着させて良好に放熱できるようにしている。また、特許文献２には、絶縁体を設けて合成樹脂による電極金属の埋設深さを変化させることにより、成形後の合成樹脂の収縮に起因する変形を制御することが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３７３９７０号公報
【特許文献２】特開平３−２３２２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の場合には電極金属が露出しているため、ヒートシンクとの間に絶縁性の放熱シートを設ける必要がある一方、特許文献２の場合には電極金属と共に絶縁体を埋設する必要があるため、何れも部品点数が多くなって製造コストが高くなるなど、必ずしも十分に満足できるものではなかった。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、別部材を必要とすることなく成形後の変形を制御して所望の電極形状が得られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために、第１発明は、板状の電極金属の両面が何れも、少なくとも一部が合成樹脂によって覆蓋されるように、その合成樹脂と一体的にインサート成形されている樹脂モールド電極において、前記インサート成形後の前記合成樹脂の収縮による変形を考慮して、前記電極金属の両面側の合成樹脂体積が所定の比率となり且つ所定の剛性が得られるようにその電極金属が所定形状に変形させられていることを特徴とする。
なお、電極金属が所定形状に変形させられていることは、板状の電極金属が湾曲形状やコの字形状、Ｌ字形状、Ｖ字形状など平板形状以外の形状とされていることを意味する。
【０００８】
第２発明は、第１発明の樹脂モールド電極において、一対の電極金属が互いに平行に略重なるように前記合成樹脂に埋設されているとともに、その一対の電極金属の各々の外側の合成樹脂体積が前記所定の比率となるように、その一対の電極金属の形状が定められていることを特徴とする。
【０００９】
第３発明は、第１発明または第２発明の樹脂モールド電極において、前記電極金属は長手形状を成しており、その長手方向に対して直角な横断面が凸湾曲形状とされることにより、その電極金属の両面側の合成樹脂体積が相違させられていることを特徴とする。
【００１０】
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかの樹脂モールド電極において、前記電極金属と略平行な一方の端面は冷却器に密着するように固設される放熱面で、その放熱面側の合成樹脂体積Ｂに対する反対側の合成樹脂体積Ａの比率Ａ／Ｂが０．５〜０．８の範囲内であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このような樹脂モールド電極においては、インサート成形後の合成樹脂の収縮による変形を考慮して、電極金属の両面側の合成樹脂体積が所定の比率となり且つ所定の剛性が得られるようにその電極金属が所定形状に変形させられているため、その合成樹脂の収縮力や電極金属の剛性の方向性などに基づいて樹脂モールド電極の変形が制御され、特許文献２のように絶縁体を用いることなく所望の形状を得ることが可能で、簡単且つ安価に構成できる。また、電極金属の両面側に合成樹脂が存在するため、例えば第４発明のように一方の端面をヒートシンク等の冷却器に密着させて固定する場合でも、絶縁性の放熱シートを介在させることなくヒートシンクに直接接触させて固定することができる。
【００１２】
第２発明は、一対の電極金属が互いに平行に略重なるように合成樹脂に埋設されている場合で、一対の電極金属の間に位置する中間の合成樹脂層は、板厚中心からの寸法（モーメントのアーム長さ）が短いため、収縮によって樹脂モールド電極の変形に寄与する変形モーメントは小さく、板厚中心から離れている一対の電極金属の各々の外側の合成樹脂の収縮が変形に大きく影響する。このため、この場合でも一対の電極金属の各々の外側の合成樹脂体積が第１発明の所定の比率となるように、その一対の電極金属の形状を設定すれば、第１発明と同様の作用効果が得られる。
【００１３】
第３発明では、長手形状の電極金属が、その長手方向に対して直角な横断面が凸湾曲形状とされることにより、その電極金属の両面側の合成樹脂体積が相違させられるため、その湾曲の向きや深さ、大きさなどを適宜設定することにより、容易に所定の体積比率とすることができるとともに、電極金属の剛性を制御することができる。
【００１４】
第４発明は、電極金属と略平行な一方の端面が放熱面とされて冷却器に密着するように固設される場合で、その放熱面側の合成樹脂体積Ｂに対する反対側の合成樹脂体積Ａの比率Ａ／Ｂが０．５〜０．８の範囲内であるため、その放熱面が略平坦か或いは緩やかな凸湾曲形状となり、平坦な冷却器に対して周縁部をねじなどで一体的に固定することにより、冷却器に対して放熱面が面接触するように良好に密着させられ、優れた放熱作用が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
樹脂モールド電極の変形は、合成樹脂の収縮力すなわち樹脂体積や樹脂収縮率、板厚中心からのモーメントのアーム長さ、線膨張係数などに基づくもので、変形量は、両面側の樹脂収縮力の差および複合体（電極金属および合成樹脂の積層体）の剛性などに基づいて定まり、変形方向は、両面側の樹脂収縮力の差、複合体の重心位置、電極金属の板厚方向における剛性の差などに基づいて定まる。したがって、電極金属の両面側の樹脂体積および電極金属の板厚方向の剛性に基づいて、複合体である樹脂モールド電極の変形を制御することができ、本発明では、合成樹脂体積が所定の比率となるように電極金属の形状を設定することにより、合成樹脂の体積比率および電極金属の剛性に基づいて樹脂モールド電極の変形を制御するようにしたのである。
【００１６】
本発明は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置などの電気装置のケースに対する電極取付構造に好適に適用されるが、その他の樹脂モールド電極にも適用され得る。電極は、所定の電力を供給するものや電気信号を伝達するものなど、電気を通電するものであれば何でも良い。
【００１７】
第２発明では、一対の電極金属が互いに略平行に重なるようにインサート成形されているが、他の発明の実施に際しては、単一の電極金属、或いは３枚以上の電極金属が埋設されている樹脂モールド電極に適用することもできる。複数の電極金属を備えている場合、全ての電極金属を例えば第３発明のように凸湾曲形状等の所定形状としても良いが、少なくとも１枚の電極金属を凸湾曲形状等の所定形状とするだけで、合成樹脂体積を所定比率に設定することもできる。
【００１８】
電極金属の変形形状は、例えば第３発明のように横断面が凸湾曲形状とされるが、湾曲形状以外にもコの字形状やＬ字形状、Ｖ字形状など平板形状以外の種々の形状を採用できる。また、長手方向の全長に亘って変形させても良いが、例えば一部が振動溶着面として用いられる場合など、長手方向の一部を凸湾曲形状等の所定形状とするだけでも良い。また、長手方向の断面形状が湾曲形状等の所定の変形形状とされても良い。
【００１９】
第４発明では、一方の端面が放熱面とされてヒートシンク等の冷却器に一体的に固設されるが、他の発明の実施に際しては必ずしも冷却器に固設される必要はない。また、樹脂モールド電極の形状は、必ずしも平坦である必要はなく、積極的に所定形状に湾曲するように、合成樹脂の体積比率などを設定することもできる。
【００２０】
上記第４発明の実施に際しては、一方の端面を平坦面とする上で、電極金属は、例えば横断面がその一方の端面側に凸となる凸湾曲形状とすることが望ましい。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である樹脂モールド電極１０を一体に備えているＤＣ−ＤＣコンバータ等の電気装置のケース１２を示す概略斜視図で、樹脂モールド電極１０は、図２に示すように一対の電極金属１４、１６を備えているとともに、それ等の電極金属１４、１６にはそれぞれ接続端子１８、２０が設けられている。電極金属１４、１６は、銅、銅合金等の導電性の高い長手形状の金属板材にて構成されており、互いに平行に上下に略重なるように配設されているとともに、ケース１２を構成している合成樹脂（例えばグラスファイバー入りＰＰＳなど）２６と一体的にインサート成形されて、その合成樹脂２６に埋設されている。図２の(a) は、一対の電極金属１４、１６を独立に示す斜視図で、(b) はその電極金属１４、１６を有する樹脂モールド電極１０の長手方向と直角な横断面図、(c) は樹脂モールド電極１０の長手方向の断面図である。
【００２２】
下側の電極金属１４は、接続端子１８を除いて完全に合成樹脂２６に埋設されて覆蓋されているが、上側の電極金属１６は、その上面の一部が露出させられて振動溶着面２８とされ、アルミや金等の接続端子が振動溶着によって一体的に接続されるようになっている。また、ケース１２の下端面２２は、冷却器であるヒートシンク２４に密着するように固設されて放熱するようになっている。下端面２２は放熱面に相当する。
【００２３】
本実施例の樹脂モールド電極１０は、インサート成形後の合成樹脂２６の収縮や、その合成樹脂２６と電極金属１４、１６との熱膨張差（線膨張率の差）、電極金属１４、１６の剛性による抗力などを考慮して、その収縮等に拘らず下端面２２が略平坦か僅かに凸湾曲形状となるように、電極金属１６よりも上側の合成樹脂２６の体積Ａと電極金属１４よりも下側すなわち下端面２２側の合成樹脂２６の体積Ｂとの体積比率Ａ／Ｂが、０．５〜０．８の範囲内とされている。すなわち、上側の電極金属１６は平坦であるが、下側の電極金属１４は、その長手方向に沿って延びる所定深さの溝状の凹所３０が予めプレス加工によって設けられ、長手方向の全長に亘って横断面が下側に凸となる凸湾曲形状とされており、合成樹脂２６を成形するための成形金型を修正することなく体積比率Ａ／Ｂが所定の値となるように、凹所３０の深さ寸法などが設定されているのである。なお、電極金属１４と１６との間の中間部分の合成樹脂２６は、変形に寄与するモーメントのアーム長さ（板厚中心からの上下寸法）が短いため、樹脂モールド電極１０の変形には殆ど影響ない。
【００２４】
また、このように電極金属１４の横断面が凸湾曲形状とされることにより、板厚方向に対して所定の剛性が得られ、成形後の合成樹脂２６の収縮等による変形に対して所定の抗力が得られる。
【００２５】
下側の電極金属１４にはまた、接続端子１８と反対側の端部に略直角に上方へ折り曲げられたフランジ３２が設けられ、図３に示すようにケース１２の側壁３４内に埋設されるようになっている。これにより、インサート成形後の側壁３４の収縮力がフランジ３２に作用して、電極金属１４に曲げモーメントが発生するため、側壁３４の肉厚などを適宜設定することにより、その曲げモーメントの大きさ、更には樹脂モールド電極１０の変形を制御できる。
【００２６】
このように、本実施例の樹脂モールド電極１０は、インサート成形後の合成樹脂２６の収縮等による変形を考慮して、電極金属１４、１６の上下の合成樹脂２６の体積比率Ａ／Ｂが所定の値となり且つ所定の剛性が得られるように、電極金属１４、１６の形状が定められているため、その合成樹脂２６の収縮力や電極金属１４、１６の剛性の方向性などに基づいて樹脂モールド電極１０の変形が制御され、特許文献２のように絶縁体を用いることなく所望の形状を得ることが可能で、簡単且つ安価に構成できる。
【００２７】
また、電極金属１４は、その長手方向に対して直角な横断面が凸湾曲形状とされることにより、その電極金属１４の下側の合成樹脂体積Ｂ、更には体積比率Ａ／Ｂが調整されるため、その湾曲の向きや深さ、大きさなどを適宜設定することにより、体積比率Ａ／Ｂを容易に所定の値にすることができるとともに、電極金属１４の剛性を制御することができる。
【００２８】
また、電極金属１４、１６と略平行な下端面２２が放熱面とされてヒートシンク２４に密着するように固設されるが、合成樹脂２６の体積比率Ａ／Ｂが０．５〜０．８の範囲内であるため、下端面２２が略平坦か或いは緩やかな凸湾曲形状となり、周縁部をねじなどで一体的に固定することにより、ヒートシンク２４の平坦な接触面に対して下端面２２が面接触するように良好に密着させられ、優れた放熱作用が得られる。
【００２９】
図４は、(a) のように電極金属１４、１６と同じ材質の金属板材４０の上下両面が合成樹脂４２、４４によって完全に覆蓋されるようにインサート成形する場合に、上側の合成樹脂４２の体積Ａと下側の合成樹脂４４の体積Ｂとの比率Ａ／Ｂを連続的に変更して、成形後の合成樹脂４２、４４の収縮等による複合体４６の変形を調べた結果を(b) に示したものである。(b) における変位量の（＋）は、複合体４６の中央部分が上方すなわち合成樹脂４２側へ凸となる凸湾曲形状に変化する場合の変位量で、変位量の（−）は、複合体４６の中央部分が下方すなわち合成樹脂４４側へ凸となる凸湾曲形状に変化する場合の変位量であり、体積比率Ａ／Ｂが０．６付近で変形は略０となり、それより小さいと上方へ凸となり、大きいと下方へ凸となる。したがって、体積比率Ａ／Ｂが０．５〜０．８の本実施例では、変形が略０で下端面２２が略平坦面になるか僅かに下方へ凸となる凸湾曲形状となるのである。なお、体積比率Ａ／Ｂが０．６付近で変形が略０となるのは、上記複合体４６の両端部にはケース１２と同様に前記図３に示すような側壁３４が合成樹脂４２側に設けられており、その側壁３４の収縮力で複合体４６の中央部が下側（合成樹脂４４側）へ凸となる力が作用するため、その側壁３４と反対側の合成樹脂４４の体積を大きくして収縮力を増大させることにより、収縮力が釣り合って変形が略０になるものと考えられる。
【００３０】
また、本実施例では電極金属１４よりも下端面２２側にも合成樹脂２６が存在し、その合成樹脂２６の表面によって下端面２２が構成されているため、特許文献１のように絶縁性の放熱シートを介在させることなくヒートシンク２４に直接接触させて固定することができる。
【００３１】
また、本実施例では下側の電極金属１４の端部にフランジ３２が設けられてケース１２の側壁３４内に埋設され、インサート成形後の側壁３４の収縮に基づいて電極金属１４に曲げモーメントが発生するため、側壁３４の肉厚などを適宜設定することによりその曲げモーメントの大きさを制御することが可能で、上記体積比率Ａ／Ｂによる収縮力の差や電極金属１４の剛性と相まって樹脂モールド電極１０の変形を更に細かく制御できる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例である樹脂モールド電極を一体に備えている電気装置のケースを示す概略斜視図である。
【図２】図１の樹脂モールド電極を説明する図で、(a) は一対の電極金属を独立に示す斜視図、(b) は樹脂モールド電極の横断面図、(c) は樹脂モールド電極の長手方向の断面図である。
【図３】一方の電極金属の端部に設けられたフランジがケースの側壁に埋設されている部分を示す断面図である。
【図４】金属板材の上下両面が合成樹脂によって覆蓋されるようにインサート成形する場合に、上下の合成樹脂の体積比率Ａ／Ｂを変化させて複合体の変位量を調べた結果を説明する図である。
【図５】従来の樹脂モールド電極の収縮等による変形と、その変形を見込んだ修正を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０：樹脂モールド電極    １４、１６：電極金属    ２２：下端面（放熱面）    ２４：ヒートシンク（冷却器）    ２６：合成樹脂
【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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