(57)【要約】【課題】ノイズを低減しつつ発熱部品の放熱を向上させることができる電源装置を提供する。【解決手段】電源装置は、ＦＥＴ、ダイオード、トランス及びコイルなどの、１又は複数の発熱部品を実装した基板と、基板を固定する固定部材と、固定部材に取付けられ、基板を覆う蓋部とを備える。蓋部は、固定部材に取付けることができる。蓋部と発熱部品との間に電磁シールド部を備える。電磁シールド部は、発熱部品、特に発熱部品のうち、スイッチング素子のようなノイズの発生源となる部品の周囲を覆うように構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の発熱部品を実装した基板と、該基板を固定する固定部材と、該固定部材に取付けられ、前記基板を覆う蓋部とを備える電源装置であって、
前記蓋部と前記発熱部品との間に電磁シールド部を備える電源装置。
【請求項２】
前記複数の発熱部品は、前記基板の表面からの離隔寸法が異なり、
前記電磁シールド部は、
前記複数の発熱部品の前記基板の表面からの離隔寸法に応じて異なる厚みを有する請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記発熱部品と前記電磁シールド部とは離隔してあり、
前記発熱部品と前記電磁シールド部との間に弾性を有する絶縁シートを備え、
前記絶縁シートの厚みは、前記発熱部品及び前記電磁シールド部の離隔寸法より大きい請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記蓋部と前記電磁シールド部との間に放熱部を備える請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１又は複数の発熱部品を備える電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ／ＤＣコンバータなどの電源装置は、回路基板、回路基板に実装されるＦＥＴ及びダイオード等のスイッチング素子等の発熱部品、あるいはトランス又はチョークコイル等の発熱部品を有する。電源装置の信頼性を向上させるためには、このような発熱部品の放熱対策が重要である。
【０００３】
例えば、配線基板に実装された発熱部品を含んで構成されるコンポーネントキャリアと、コンポーネントキャリアに熱伝達可能に取り付けられるヒートシンク、ヒートシンクを表面に露出させて配線基板及びコンポーネントキャリアを収容するケースとを備える車両用電子制御装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５１８６１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、特許文献１の装置にあっては、ケースは、ヒートシンクを露出させるための開口部を有しているだけであり、発熱部品の放熱対策にはほとんど寄与していない。一方、回路基板に実装された発熱部品の放熱対策にケースを用いることも考えられるが、発熱部品の形状や大きさは種々存在するため、一部の発熱部品をケースで放熱することができたとしても、形状や大きさの異なる他の発熱部品の放熱対策には不十分である。また、スイッチング素子などの発熱部品から発生するノイズについては考慮されていない。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ノイズを低減しつつ発熱部品の放熱を向上させることができる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施の形態に係る電源装置は、１又は複数の発熱部品を実装した基板と、該基板を固定する固定部材と、該固定部材に取付けられ、前記基板を覆う蓋部とを備える電源装置であって、前記蓋部と前記発熱部品との間に電磁シールド部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ノイズを低減しつつ発熱部品の放熱を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態の電源装置の回路構成の一例を示す説明図である。
【図２】本実施の形態の電源装置の構造の第１実施例を示す要部断面図である。
【図３】本実施の形態の電源装置のカバーと電磁シールド部との固定例を示す模式図である。
【図４】本実施の形態の電源装置の電磁シールド部の構造の一例を示す横断面図である。
【図５】本実施の形態の電源装置の電磁シールド部付近の要部断面図である。
【図６】本実施の形態の電源装置の構造の第２実施例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本願発明の実施形態の説明］
（１）本発明の実施の形態に係る電源装置は、１又は複数の発熱部品を実装した基板と、該基板を固定する固定部材と、該固定部材に取付けられ、前記基板を覆う蓋部とを備える電源装置であって、前記蓋部と前記発熱部品との間に電磁シールド部を備える。
【００１１】
電源装置は、１又は複数の発熱部品を実装した基板と、基板を固定する固定部材と、固定部材に取付けられ、基板を覆う蓋部とを備える。発熱部品は、例えば、ＦＥＴ又はダイオード等のスイッチング素子、あるいはトランス又はチョークコイル等の部品である。電源装置は、蓋部と発熱部品との間に電磁シールド部を備える。電磁シールド部は、１又は複数の発熱部品を覆うように構成することができる。蓋部を固定部材に取付けた場合、蓋部は、電磁シールド部を介して発熱部品と熱伝導的に接触させることができる。また、電磁シールド部は、蓋部と発熱部品との間に備えられているので、発熱部品から発生するノイズ（例えば、スイッチングによる高周波ノイズ）を遮蔽して外部へ漏洩することを抑制し、ノイズを低減することができる。さらに、発熱部品は、電磁シールド部を介して蓋部に熱伝導的に接触することになるので、蓋部（特に蓋部全体）を用いて発熱部品からの熱を外部へ放出することができ、発熱部品の放熱を向上させることができる。
【００１２】
（２）本発明の実施の形態に係る電源装置は、前記複数の発熱部品は、前記基板の表面からの離隔寸法が異なり、前記電磁シールド部は、前記複数の発熱部品の前記基板の表面からの離隔寸法に応じて異なる厚みを有する。
【００１３】
複数の発熱部品は、基板の表面からの離隔寸法が異なり、電磁シールド部は、複数の発熱部品の基板の表面からの離隔寸法に応じて異なる厚みを有する。例えば、発熱部品の基板面からの高さ寸法が比較的大きい場合には、電磁シールド部の厚みを小さくし、発熱部品の基板面からの高さ寸法が比較的小さい場合には、電磁シールド部の厚みを大きくする。これにより、１又は複数の発熱部品は、形状や大きさ（特に基板面からの高さ寸法）に関わらず、電磁シールド部でノイズを低減することができるとともに、蓋部と基板表面との離隔寸法を所要の寸法にすることができるので、発熱部品の形状や大きさに関わらず共通の蓋部を用いることができ、部品の共通化を図ることができる。
【００１４】
また、発熱部品の基板面からの高さ寸法に関わらず、電磁シールド部を介して発熱部品と蓋部とを熱伝導的に接触させることができるので、蓋部（特に蓋部全体）を用いて発熱部品からの熱を外部へ放出することができ、発熱部品の放熱を向上させることができる。
【００１５】
（３）本発明の実施の形態に係る電源装置は、前記発熱部品と前記電磁シールド部とは離隔してあり、前記発熱部品と前記電磁シールド部との間に弾性を有する絶縁シートを備え、前記絶縁シートの厚みは、前記発熱部品及び前記電磁シールド部の離隔寸法より大きい。
【００１６】
発熱部品と電磁シールド部とは離隔してあり、発熱部品と電磁シールド部との間に弾性を有する絶縁シートを備える。そして、絶縁シートの厚みは、発熱部品及び電磁シールド部の離隔寸法より大きい。発熱部品及び電磁シールド部の離隔寸法より厚みが厚い絶縁シートを、発熱部品と電磁シールド部との間に装着した場合、弾性を有する絶縁シートは、発熱部品及び電磁シールド部で押圧される。これにより、発熱部品と蓋部との間の接触圧力を増加させることができ、熱抵抗を小さくして放熱効果をさらに向上させることができる。
【００１７】
（４）本発明の実施の形態に係る電源装置は、前記蓋部と前記電磁シールド部との間に放熱部を備える。
【００１８】
蓋部と電磁シールド部との間に放熱部を備える。放熱部は、例えば、金属シート、絶縁シートなどを用いることができる。これにより、電磁シールド部から蓋部への放熱効果を高めることができる。
【００１９】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の電源装置１００の回路構成の一例を示す説明図である。以下、本実施の形態の電源装置１００として、ＤＣ／ＤＣコンバータを例に挙げて説明するが、本実施の形態は、ＤＣ／ＤＣコンバータに限定されるものではなく、発熱部品を有するものであれば、他の電源装置、あるいは電気機器又は電子装置にも適用することができる。すなわち、本実施の形態の電源装置には、発熱部品を有する電気機器、電子装置も含まれる。
【００２０】
図１において、符号１は入力端子を示し、符号２は出力端子を示す。電源装置１００は、入力端子１に入力される比較的高圧の直流電圧を比較的低圧の直流電圧に変換し、出力端子２から出力する。
【００２１】
電源装置１００は、キャパシタ１１、４つのＦＥＴ１０、ＦＥＴ１０のスイッチングを制御する制御部１２、トランス１３、２つのダイオード１４、コイル（チョークコイルとも称する）１５、キャパシタ１６などを備える。各ＦＥＴ１０、各ダイオード１４、トランス１３及びコイル１５などが発熱部品である。また、トランス１３の入力側を一次側と称し、出力側を二次側と称する。トランス１３は、入力側と出力側とが電気的に絶縁されており、一次側と二次側とを電気的に絶縁する。
【００２２】
制御部１２が所要のスイッチング周波数で各ＦＥＴ１０のオン／オフを制御することにより、トランス１３の一次側の巻線には、交流が発生する。トランス１３により降圧された交流は、ダイオード１４で整流され、コイル１５及びキャパシタ１６により平滑されて出力端子２を介して直流が出力される。
【００２３】
図２は本実施の形態の電源装置１００の構造の第１実施例を示す要部断面図である。図２において、符号２０は、固定部材としての金属製の筐体２０である。なお、筐体２０は、所要の強度を確保できる場合には、放熱特性を有する合成樹脂、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などを用いてもよい。筐体２０の両端部には、それぞれ不図示の絶縁部を介して入力端子１、出力端子２を設けてある。
【００２４】
基板３１には、発熱部品としてのＦＥＴ１０及びダイオード１４などを実装してある。また、基板３１には、比較的発熱量が少ない他の電子部品３１１を実装してある。基板３１の実装面と反対側の面にはバスバー３２を配置してある。バスバー３２は、例えば、金属製であり、ＦＥＴ１０及びダイオード１４の金属製のケースが取り付けられている。バスバー３２と筐体２０との間には、絶縁シート３３を介在してある。なお、ＦＥＴ１０、ダイオード１４を基板３１上に固定する場合には、バスバー３２を省略してもよい。基板３１、バスバー３２及び絶縁シート３３は筐体２０に固定してある。
【００２５】
筐体２０の表面には、トランス１３、コイル１５を装着してある。なお、トランス１３、コイル１５を基板３１上に実装するようにしてもよい。
【００２６】
蓋部としてのカバー４０は、金属製であり、基板３１、トランス１３、コイル１５、入力端子１、出力端子２などを覆うことができる。なお、カバー４０は、放熱特性を有する合成樹脂、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などを用いてもよい。カバー４０は、螺子６２を締め付けることにより筐体２０に取付けることができる。カバー４０の筐体２０への取付け方法は、螺子６２に限定されるものではなく、カバー４０を筐体２０に嵌め込むようにしてもよく、嵌合させるようにしてもよい。
【００２７】
カバー４０とＦＥＴ１０との間には電磁シールド部５１を設けてある。また、カバー４０とダイオード１４との間には電磁シールド部５２を設けてある。電磁シールド部５１は、個々のＦＥＴ１０を個別に覆うように構成してもよく、複数のＦＥＴ１０を１つに纏めて覆うように構成してもよい。また、電磁シールド部５２は、個々のダイオード１４を個別に覆うように構成してもよく、複数のダイオード１４を１つに纏めて覆うように構成してもよい。すなわち、電磁シールド部５１、５２は、１又は複数の発熱部品を覆うように構成することができる。
【００２８】
カバー４０を筐体２０に取付けた場合、カバー４０は、電磁シールド部５１、５２を介してＦＥＴ１０及びダイオード１４と熱伝導的に接触させることができる。また、電磁シールド部５１、５２は、カバー４０とＦＥＴ１０及びダイオード１４との間に備えられているので、ＦＥＴ１０及びダイオード１４から発生するノイズ（例えば、スイッチングによる高周波ノイズ）を遮蔽して外部へ漏洩することを抑制し、ノイズを低減することができる。さらに、ＦＥＴ１０及びダイオード１４は、電磁シールド部５１、５２を介してカバー４０に熱伝導的に接触することになるので、カバー４０（特にカバー４０全体）を用いて発熱部品からの熱を外部へ放出することができ、発熱部品の放熱を向上させることができる。
【００２９】
トランス１３とカバー４０との間には、絶縁シート３６を設けてあり、コイル１５とカバー４０との間には、絶縁シート３８を設けてある。絶縁シート３５〜３８は、電源装置１００の一次側と二次側とを絶縁する機能を有する。
【００３０】
また、複数の発熱部品は、基板３１の表面からの離隔寸法が異なり、電磁シールド部５１、５２は、複数の発熱部品の基板３１の表面からの離隔寸法に応じて異なる厚みを有する。
【００３１】
図２に示すように、ＦＥＴ１０の基板３１の表面からの高さ寸法をｈ１とし、ダイオード１４の基板３１の表面からの高さ寸法をｈ２とし、ｈ１＞ｈ２であるとする。この場合、ＦＥＴ１０に対する電磁シールド部５１の厚み（より正確には、電磁シールド部５１のカバー４０と絶縁シート３５との間の厚み）をｔ１とし、ダイオード１４に対する電磁シールド部５２の厚み（より正確には、電磁シールド部５２のカバー４０と絶縁シート３７との間の厚み）をｔ２とすると、ｔ１＜ｔ２となる。
【００３２】
すなわち、発熱部品の基板３１の表面からの高さ寸法が比較的大きい場合には、電磁シールド部の厚みを小さくし、発熱部品の基板３１の表面からの高さ寸法が比較的小さい場合には、電磁シールド部の厚みを大きくする。これにより、１又は複数の発熱部品は、形状や大きさ（特に基板面からの高さ寸法）に関わらず、電磁シールド部５１、５２でノイズを低減することができるとともに、カバー４０と基板３１の表面との離隔寸法を所要の寸法にすることができる。図２の例では、（ｔ１＋ｈ１）＝（ｔ２＋ｈ２）となるように電磁シールド部の厚みを調整しているので、発熱部品の形状や大きさに関わらず共通のカバー４０（例えば、カバー４０の天板を平板状にすることができる）を用いることができ、部品の共通化を図ることができる。
【００３３】
また、発熱部品の基板３１の表面からの高さ寸法に関わらず、電磁シールド部を介して発熱部品とカバー４０とを熱伝導的に接触させることができるので、カバー４０（特にカバー４０全体）を用いて発熱部品からの熱を外部へ放出することができ、発熱部品の放熱を向上させることができる。
【００３４】
図３は本実施の形態の電源装置１００のカバー４０と電磁シールド部５１との固定例を示す模式図であり、図４は本実施の形態の電源装置１００の電磁シールド部５１の構造の一例を示す横断面図である。図４において、符号１０１は、ＦＥＴ１０の接続端子であり、接続端子１０１は、基板３１上の回路パターン（不図示）に電気的に接続されている。図３及び図４では、電磁シールド部５１のみを例示しているが、電磁シールド部５２のカバー４０への固定方法も同様である。図３及び図４に示すように、電磁シールド５１は、一面が開口した箱状をなし、基板３１に実装されたＦＥＴ１０を周囲及び上側から覆うように、ＦＥＴ１０を内部に収容することができる構造をなす。
【００３５】
電磁シールド部５１は、カバー４０に設けられた挿通孔（不図示）に螺子６１を挿通して電磁シールド部５１の螺子孔に螺合させることにより、カバー４０に固定することができる。電磁シールド部５１、５２が固定されたカバー４０を筐体２０に固定することにより、カバー４０で発熱部品を押し付けて、発熱部品の熱を、絶縁シート３５〜３８、電磁シールド部５１、５２などを介してカバー４０へ伝導させることができ、カバー４０全体で放熱することができる。
【００３６】
また、電磁シールド部５１、５２は、それぞれＦＥＴ１０、ダイオード１４の周囲を覆うので、放熱と同時に外部にノイズが漏洩することを抑制することができる。
【００３７】
図５は本実施の形態の電源装置１００の電磁シールド部５１付近の要部断面図である。図５に示すように、発熱部品としてのＦＥＴ１０と電磁シールド部５１とは適長だけ離隔（符号ｄで示す寸法）してあり、ＦＥＴ１０と電磁シールド部５１との間に弾性を有する絶縁シート３５を備える。そして、絶縁シート３５の厚み（符号ｔで示す寸法）は、ＦＥＴ１０及び電磁シールド部５１の離隔寸法ｄより大きい。ＦＥＴ１０び電磁シールド部５１の離隔寸法ｄより厚みが厚い絶縁シート３５を、ＦＥＴ１０と電磁シールド部５１との間に装着した場合、弾性を有する絶縁シート３５は、ＦＥＴ１０及び電磁シールド部５１で押圧される。これにより、ＦＥＴ１０と電磁シールド部５１との間の接触圧力を増加させることができ、熱抵抗を小さくして放熱効果をさらに向上させることができる。
【００３８】
図６は本実施の形態の電源装置１００の構造の第２実施例を示す要部断面図である。図２に例示した第１実施例との違いは、放熱部５３、５４を備える点である。図６に示すように、第２実施例では、カバー４０と電磁シールド部５１との間に放熱部５３を装着してあり、カバー４０と電磁シールド部５２との間に放熱部５４を装着してある。放熱部５３、５４は、例えば、金属シート、絶縁シートなどを用いることができる。これにより、電磁シールド部５１、５２からカバー４０への放熱効果を高めることができる。
【００３９】
上述のように、本実施の形態によれば、発熱部品の放熱経路として、筐体２０だけでなく、カバー４０も放熱経路とすることができるので、放熱効果を向上させることができ、電源装置全体の小型化を図ることができる。また、発熱部品のうち、スイッチング素子のようにノイズの発生源となる部品を電磁シールド部で覆うとともに、電磁シールド部をカバー４０に熱伝導的に固定してあるので、ノイズ低減ととともに放熱対策も行うことができる。また、基板３１又は筐体２０に装着される発熱部品の高さ寸法が異なる場合であっても、電磁シールドの厚みを発熱部品の高さ寸法に応じて異ならせることで、所要の発熱部品とカバー４０とを熱伝導的に接触させることができ、所要の発熱部品すべての放熱対策をカバー４０で実現することができる。また、各発熱部品はカバー４０と熱伝導的に接触させることにより、放熱面積を大きくすることができる。さらに、カバー４０を、例えば、天板が平板状のような簡易な形状とすることができ、共通化することが可能となる。
【００４０】
以上に開示された実施の形態及び実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態及び実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての修正や変形を含むものと意図される。
【符号の説明】
【００４１】
１  入力端子
２  出力端子
１０  ＦＥＴ（発熱部品）
１１、１６  キャパシタ
１２  制御部
１３  トランス（発熱部品）
１４  ダイオード（発熱部品）
１５  コイル（発熱部品）
２０  筐体（固定部材）
３１  基板
３２  バスバー
３３  絶縁シート
３５、３６、３７、３８  絶縁シート
４０  カバー（蓋部）
５１、５２  電磁シールド部
５３、５４  放熱部
【図１】
2016119395.tif 000003
【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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