(57)【要約】      （修正有）【課題】耐振動性を向上しつつ冷却性能を向上可能な電子部品の冷却構造および電子部品の冷却構造を備えた電子装置を提供する。【解決手段】ヒートシンク６は、ベース部６ａと、複数のフィン６ｂとを含む。隣り合う２つのフィン６ｂの間におけるベース部６ａには、第１スリット７が設けられている。中継基板１０には、第２スリット４１が設けられている。子基板８の一端部８ａおよび他端部８ｃは、それぞれ第１スリット７および第２スリット４１に挿入されている。第１フィン６１ａの第１内面６１ｃには第３スリット１３ａが設けられている。第２フィン６１ｂは、第１フィン６１ａの第２内面６１ｄには第４スリット１３ｂが設けられている。中継基板１０の一端部１０ａおよび他端部１０ｃは、それぞれ第３スリット１３ａおよび第４スリット１３ｂに挿入されている。【選択図】図３
2017220575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１以上の子基板と、
前記少なくとも１以上の子基板を支持する中継基板と、
ヒートシンクとを備え、
前記ヒートシンクは、前記中継基板に対向する表面を有するベース部と、前記表面から前記中継基板に向かって突出するように設けられた複数のフィンとを含み、
前記複数のフィンの中で隣り合う２つのフィンの間における前記ベース部の部分には、第１スリットが設けられており、
前記第１スリットに対向する前記中継基板の部分には、第２スリットが設けられており、
前記少なくとも１以上の子基板の一端部および他端部は、それぞれ前記第１スリットおよび前記第２スリットに挿入されており、
前記複数のフィンは、第１フィンと、前記第１フィンと間隔を隔てて設けられる第２フィンと、前記第１フィンと前記第２フィンとの間にある第３フィンとを有し、
前記表面に対して垂直な方向において、前記第１フィンおよび前記第２フィンの長さは、前記第３フィンの長さよりも大きく、
前記第１フィンは、前記第２フィンに対向する第１内面を有し、前記第１内面には第３スリットが設けられ、
前記第２フィンは、前記第１フィンに対向する第２内面を有し、前記第２内面には第４スリットが設けられ、
前記中継基板の一端部および他端部は、それぞれ前記第３スリットおよび前記第４スリットに挿入されている、電子部品の冷却構造。
【請求項２】
前記第２フィンと前記第３フィンとの間隔は、前記第１フィンと前記第３フィンとの間隔よりも大きい、請求項１に記載の電子部品の冷却構造。
【請求項３】
前記少なくとも１以上の子基板により支持される仕切り基板をさらに備え、
前記第２内面には、前記第４スリットとは異なる第５スリットが設けられており、
前記仕切り基板の一端部は、前記第５スリットに挿入されており、
前記仕切り基板の他端部は、前記少なくとも１以上の子基板に固定されている、請求項１または請求項２に記載の電子部品の冷却構造。
【請求項４】
前記少なくとも１以上の子基板は、互いに離れて配置された複数の子基板を有し、
前記複数の子基板は、前記中継基板の中心を取り囲むように配置されており、
前記表面に対して垂直な方向から見て、前記複数の子基板の各々の一方側端部と前記中心との距離は、前記複数の子基板の各々の他方側端部と前記中心との距離よりも短い、請求項１に記載の電子部品の冷却構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電子部品の冷却構造と、
前記少なくとも１以上の子基板に実装されている少なくとも１以上の電子部品とを備えた、電子装置。
【請求項６】
請求項２に記載の電子部品の冷却構造と、
前記第１フィンと前記第３フィンとの間に配置された第１電子部品と、
前記第２フィンと前記第３フィンとの間に配置された第２電子部品とを備え、
前記第１フィンから前記第２フィンに向かう方向において、前記第１電子部品の高さは、前記第２電子部品の高さよりも低い、電子装置。
【請求項７】
請求項３に記載の電子部品の冷却構造と、
前記少なくとも１以上の子基板に実装されており、かつ第１電位を有する第１電解コンデンサと、
前記第１電位とは異なる第２電位を有し、かつ前記仕切り基板によって前記第１電解コンデンサから隔てられている第２電界コンデンサとを備えた、電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の冷却構造および電子部品の冷却構造を備えた電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、中間基板の一方面側および他方面側の双方に子基板が設けられ、一方面側の子基板の延在面が、他方面側の子基板の延在面と交差する基板実装構造が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６３５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された基板実装構造においては、子基板の一端は中間基板に支持されているが、子基板の他端は中間基板に固定されていない。また子基板長が大きい場合には、安定して子基板を支持することができない。そのため、子基板に重量部品が実装される場合、基板実装構造は振動に弱いという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐振動性を向上しつつ冷却性能を向上可能な電子部品の冷却構造および電子部品の冷却構造を備えた電子装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電子部品の冷却構造は、少なくとも１以上の子基板と、中継基板と、ヒートシンクとを備えている。中継基板は、少なくとも１以上の子基板を支持する。ヒートシンクは、中継基板に対向する表面を有するベース部と、表面から中継基板に向かって突出するように設けられた複数のフィンとを含む。複数のフィンの中で隣り合う２つのフィンの間におけるベース部の部分には、第１スリットが設けられている。第１スリットに対向する中継基板の部分には、第２スリットが設けられている。少なくとも１以上の子基板の一端部および他端部は、それぞれ第１スリットおよび第２スリットに挿入されている。複数のフィンは、第１フィンと、第１フィンと間隔を隔てて設けられる第２フィンと、第１フィンと第２フィンとの間にある第３フィンとを有している。表面に対して垂直な方向において、第１フィンおよび第２フィンの長さは、第３フィンの長さよりも大きい。第１フィンは、第２フィンに対向する第１内面を有する。第１内面には第３スリットが設けられている。第２フィンは、第１フィンに対向する第２内面を有する。第２内面には第４スリットが設けられている。中継基板の一端部および他端部は、それぞれ第３スリットおよび第４スリットに挿入されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電子部品の冷却構造によれば、子基板の一端部がヒートシンクのベース部に設けられた第１スリットに挿入され、子基板の他端部が中継基板に設けられた第２スリットに挿入されている。そのため、従来の基板実装構造と比較して、より安定的に子基板を保持することができる。結果として、電子部品の冷却構造の耐振動性を向上することができる。また隣り合う２つのフィンの間に子基板が配置されている。これにより、子基板とフィンとの間に風路が形成される。風路に電子部品が配置されることで、強制冷却時において効果的に電子部品を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電子装置の構成を示す正面模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るヒートシンクの構成を示す斜視模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電子部品の冷却構造の構成を示す断面模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１において電子部品が子基板に実装された状態を示す斜視模式図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る電子装置の構成を示す正面模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るヒートシンクの構成を示す斜視模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る電子部品の冷却構造の構成を示す断面模式図である。
【図８】本発明の実施の形態２において電子部品が子基板に実装された状態を示す斜視模式図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る電子装置の構成を示す正面模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るヒートシンクの構成を示す斜視模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る電子部品の冷却構造の構成を示す断面模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態３において電子部品が子基板に実装された状態を示す斜視模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る電子部品の冷却構造が含む中継基板および子基板の構成を示す平面模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る電子部品の冷却構造が含む中継基板および子基板の構成を示す正面模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態１および実施の形態２が適用される一例として挙げるインバータ回路構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施の形態３が適用される一例として挙げるインバータ回路の回路構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について図面を参照して説明する。図１は、実施の形態１に係る電子装置の構成を示す正面模式図である。図２は、図１に用いているヒートシンクの構成を示す斜視模式図である。図３は、ヒートシンクと中継基板と子基板とにより構成された冷却構造の構成を示す断面模式図である。図４は、電子部品が子基板に実装された状態を示す斜視模式図である。以下において、図３に示す冷却構造が適用される汎用インバータを例に挙げて説明する。
【００１１】
図１５は、汎用インバータ５２の回路構成を示すブロック図である。汎用インバータ５２は、外部電源２７と、整流回路２８と、リレー２と、回生抵抗９と、ブレーキ用半導体素子２９と、主回路コンデンサ１と、インバータ回路３０と、誘導電動機３１とを主に有している。外部電源２７は、汎用インバータ５２の電力供給源である。整流回路２８は、交流入力部２８ａと直流出力部２８ｂとを有している。交流入力部２８ａは、外部電源２７に接続される。リレー２の一端には、直流出力部２８ｂの陽極部が接続される。リレー２の他端には、回生抵抗９の一端と、主回路コンデンサ１の一端と、インバータ回路３０の入力部３０ａとが接続される。回生抵抗９の他端には、ブレーキ用半導体素子２９の一端が接続される。ブレーキ用半導体素子２９の他端には、整流回路２８の直流出力部２８ｂの陰極部と、主回路コンデンサ１の他端と、インバータ回路３０の入力部３０ａとが接続される。インバータ回路３０の出力部３０ｂには、誘導電動機３１が接続される。図１５においては、単相交流入力の誘導電動機を例に図示しているが、３相交流入力の誘導電動機を用いた構成としてもよい。
【００１２】
上記汎用インバータ５２の回路構成において、外部電源２７からの交流電圧が整流回路２８を介して直流電圧に整流され、主回路コンデンサ１によって平滑が行われる。平滑された直流電圧は、インバータ回路３０によって任意の周波数成分を有する交流電圧に変換され、誘導電動機３１を駆動する。インバータ回路３０の内部は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの半導体素子と、還流用のダイオードとで構成されている。誘導電動機３１の制動時、誘導電動機３１で発生する逆起電力がインバータ回路３０の内部に配置されている還流ダイオードを介して主回路コンデンサ１を充電する。急激に誘導電動機３１を制動させると、大きな逆起電力が発生し、主回路コンデンサ１の定格電圧やインバータ回路３０を構成するＩＧＢＴなどの耐電圧を超過する電圧まで主回路コンデンサ１が充電される可能性がある。よって、通常はインバータ回路３０の周波数を徐々に低下させることで過大な逆起電力の発生を抑制している。誘導電動機３１の急制動を実現する手段として、主回路コンデンサ１に並列に接続された、ブレーキ抵抗９とブレーキ用半導体素子２９との直列回路を用いる方法がある。誘導電動機３１の急制動時にブレーキ用半導体素子２９を導通させることで、逆起電力により充電されようとする主回路コンデンサ１を強制的に放電する。この動作によりインバータを構成する電子部品の定格を超過することなく、誘導電動機３１の急制動が可能となる。
【００１３】
次に、実施の形態１に係る電子装置５０の構成について説明する。
図１に示されるように、実施の形態１に係る電子装置５０は、主回路コンデンサ１と、リレー２と、第１コネクタ３と、第２コネクタ１１と、主回路基板４と、モジュール５と、ブレーキ抵抗９と、端子台１４と、締結部材１５と、冷却構造５１とを主に有している。冷却構造５１は、ヒートシンク６と、少なくとも１以上の子基板８と、中継基板１０とを含む。つまり、電子装置５０は、冷却構造５１と、たとえばブレーキ抵抗９などの少なくとも１以上の電子部品を有している。少なくとも１以上の電子部品は、少なくとも１以上の子基板８に実装されている。主回路基板４の上面には、主回路コンデンサ１と、リレー２と、第１コネクタ３と、インバータ回路３０（図１５参照）の駆動回路（図示せず）と、電源回路（図示せず）などが実装される。主回路基板４の下面には、インバータ回路３０と、整流回路２８と、ブレーキ用半導体素子２９とが実装されたモジュール５が実装される。モジュール５の下面には図２に示す放熱用のヒートシンク６が取り付けられている。
【００１４】
次に、実施の形態１に係るヒートシンク６の構成について説明する。
図２および図３に示されるように、ヒートシンク６は、ベース部６ａと複数のフィン６ｂとによって構成されている。ベース部６ａは、たとえば板状である。ベース部６ａは、中継基板１０に対向する表面６ｃと、表面６ｃと反対側の裏面６ｄとを有する。裏面６ｄは、第１方向Ｄ１と、第１方向Ｄ１に対して垂直な第２方向Ｄ２とに沿って延在している。裏面６ｄの長手方向は、たとえば第１方向Ｄ１である。複数のフィン６ｂは、ベース部６ａの表面６ｃから中継基板１０に向かって突出するように設けられている。複数のフィン６ｂは、表面６ｃに対してほぼ垂直な方向に延在するように設けられている。複数のフィン６ｂの各々は、一定の間隔を隔ててほぼ平行に設けられている。複数のフィン６ｂの中で隣り合う２つのフィンの間におけるベース部６ａの部分には、第１スリット７が設けられている。第１スリット７は、たとえば第１方向Ｄ１に沿って延在している。第１スリット７は、ベース部６ａに一定の間隔を隔てて複数設けられていてもよい。図２においては、第１スリット７の位置は、隣り合う２つのフィンの中の一方のフィンと他方のフィンとの中間に位置するベース部６ａに第１スリット７が設けられている。しかしながら、子基板８の片面または両面に実装された電子部品の高さに応じて、第１スリット７が設けられる位置をずらしてもよい。言い換えれば、第１スリット７は、一方のフィンと他方のフィンの中間よりも一方のフィン側に設けられていてもよいし、他方のフィン側に設けられていてもよい。
【００１５】
複数のフィン６ｂは、第１フィン６１ａと、第２フィン６１ｂと、第３フィン６２とを有している。複数のフィン６ｂは、たとえば第２方向Ｄ２に並べられている。第２フィン６１ｂは、第１フィン６１ａと間隔を隔てて設けられている。第１フィン６１ａは、たとえばベース部６ａの第２方向Ｄ２の一方側の端部に設けられている。第２フィン６１ｂは、たとえばベース部６ａの第２方向Ｄ２の他方側の端部に設けられている。第１フィン６１ａは、第２フィン６１ｂと対向して設けられている。第３フィン６２は、第１フィン６１ａと第２フィン６１ｂとの間にある。第３フィン６２の数は、１以上である。第３フィン６２の数は、特に限定されない。図２に示されるように、第３フィン６２の数は、たとえば４である。複数のフィン６ｂの長手方向は、たとえば第１方向Ｄ１である。
【００１６】
最も外側に位置するフィン（第１フィン６１ａおよび第２フィン６１ｂ）は、他のフィン（第３フィン６２）よりも長い。具体的には、ベース部６ａの表面６ｃに対して垂直な方向において、第１フィン６１ａおよび第２フィン６１ｂの長さは、第３フィン６２の長さよりも大きい。第１フィン６１ａの長さは、第２フィン６１ｂの長さとほぼ同じである。第１フィン６１ａは、第２フィン６１ｂに対向する第１内面６１ｃを有する。第１内面６１ｃには第３スリット１３ａが設けられている。第２フィン６１ｂは、第１フィン６１ａに対向する第２内面６１ｄを有する。第２内面６１ｄには第４スリット１３ｂが設けられている。第３スリット１３ａの底面は、第４スリット１３ｂの底面と対向する。表面６ｃと垂直な方向において、表面６ｃから第３スリット１３ａまでの長さは、表面６ｃから第４スリット１３ｂまでの長さとほぼ同じである。第３スリット１３ａおよび第４スリット１３ｂの各々は、たとえば第１方向Ｄ１に沿って延在している。
【００１７】
ベース部６ａの裏面６ｄには、モジュール５を裏面６ｄに締結するためのモジュール取り付け穴１７が設けられている。第１フィン６１ａおよび第２フィン６１ｂには、ヒートシンク６と中継基板１０とを固定するための締結部材取り付け穴１６が設けられている。なお図２では、押し出し型のヒートシンクを例に説明しているが、ベース部６ａに複数のフィン６ｂをかしめた構造のヒートシンクであってもよい。また上記においては、ヒートシンク６が、ベース部６ａと、複数のフィン６ｂとにより構成されている例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。ヒートシンク６は、ベース部６ａと、複数のフィン６ｂとを含んでいればよく、ベース部６ａおよび複数のフィン６ｂ以外の部材を有していても構わない。
【００１８】
次に、実施の形態１に係る冷却構造の構成について説明する。
図３に示されるように、電子部品の冷却構造５１は、少なくとも１以上の子基板８と、中継基板１０と、ヒートシンク６とを主に有している。中継基板１０は、少なくとも１以上の子基板８を支持する。中継基板１０は、一端部１０ａと、中央部１０ｂと、他端部１０ｃとを有する。中央部１０ｂは、一端部１０ａと他端部１０ｃとの間にある。中央部１０ｂは、一端部１０ａと他端部１０ｃとに挟まれている。中継基板１０の一端部１０ａおよび他端部１０ｃは、それぞれ第３スリット１３ａおよび第４スリット１３ｂに挿入されている。言い換えれば、中継基板１０の一端部１０ａは、第３スリット１３ａに嵌合している。一端部１０ａの側壁は、第３スリット１３ａの底部に接していてもよい。同様に、中継基板１０の他端部１０ｃは、第４スリット１３ｂに嵌合している。他端部１０ｃの側壁は、第４スリット１３ｂの底部に接していてもよい。中央部１０ｂは、第３スリット１３ａおよび第４スリット１３ｂの各々の内部に挿入されていない。中央部１０ｂは、第３スリット１３ａおよび第４スリット１３ｂの各々から露出している。
【００１９】
第１スリット７に対向する中継基板１０の部分には、第２スリット４１が設けられている。第２スリット４１は、中継基板１０の中央部１０ｂに設けられている。中継基板１０は、ベース部６ａの表面６ｃに面する第１面１０ｄと、第１面１０ｄと反対側の第２面１０ｅとを有する。第２スリット４１は、第１面１０ｄと第２面１０ｅとの間を貫通するように延在している。第２スリット４１は、中継基板１０の第１面１０ｄおよび第２面１０ｅの双方に開口している。第３フィン６２ａ〜６２ｄは、中継基板１０の第１面１０ｄに接していてもよいし、第１面１０ｄから離間していてもよい。
【００２０】
少なくとも１以上の子基板８は、一端部８ａと、中央部８ｂと、他端部８ｃとを有する。中央部８ｂは、一端部８ａと他端部８ｃとの間にある。中央部８ｂは、一端部８ａと他端部８ｃとに挟まれている。少なくとも１以上の子基板８の一端部８ａおよび他端部８ｃは、それぞれ第１スリット７および第２スリット４１に挿入されている。子基板８の一端部８ａは、第１スリット７に嵌合している。一端部８ａの側壁は、第１スリット７の底部に接していてもよい。子基板８の他端部８ｃは、第２スリット４１に嵌合している。他端部８ｃは、第２スリット４１を貫通し、第２面１０ｅから突出していてもよい。他端部８ｃの一部は、第２スリット４１から露出していてもよい。中央部８ｂは、第１スリット７および第２スリット４１の各々の内部に挿入されていない。中央部８ｂは、第１スリット７および第２スリット４１の各々から露出している。たとえばブレーキ抵抗９などの電子部品は、子基板８の中央部８ｂに実装される。
【００２１】
図３に示されるように、複数のフィン６ｂの中で隣り合う２つのフィンの間に１つの子基板８が配置される。子基板８は、隣り合う２つのフィン６ｂの各々から離れている。言い換えれば、子基板８とフィン６ｂとの間には、電子部品が配置される空間が設けられている。子基板８は、フィン６ｂとベース部６ａと中継基板１０とにより形成される空間を分断するように、隣り合う２つのフィンの間に配置されている。本実施の形態１においては、子基板８の数は５であるが、子基板８の数は１以上であればよく、特に限定されない。
【００２２】
次に、実施の形態１において電子部品が子基板に実装された状態について説明する。
図４に示されるように、子基板８の片面または両面には、回生用のブレーキ抵抗９が実装される。ブレーキ抵抗９として、金属板抵抗が用いられてもよいし、表面実装型の抵抗器、セメント抵抗またはジャンパ等が用いられてもよい。なおブレーキ抵抗だけでなく、電源回路に用いられる半導体素子やトランスなどの発熱を伴う部品が実装されてもよい。
【００２３】
中継基板１０には、子基板８が嵌合される第２スリット４１（図３参照）が設けられている。中継基板１０と子基板８とをはんだ付けすることで両基板間が通電する。子基板８の端部にピン（図示せず）を実装し、中継基板１０にピンをはんだ付けしてもよいし、子基板８と中継基板１０との双方にコネクタを設けて両基板間が結合されてもよい。図１に示されるように、中継基板１０には第２コネクタ１１が実装されており、主回路基板４には第１コネクタ３が実装されている。第１コネクタ３と、第２コネクタ１１とがハーネス１２で接続されている。中継基板１０には、中間基板１０を結部材取り付け穴１６に締結するための端子台１４が取り付けられている。端子台１４は締結部材１５によって締結部材取り付け穴１６に締結される。端子台１４は、中継基板１０の第２主面１０ｄに接している。
【００２４】
次に、本実施の形態１の作用効果について説明する。
従来の基板実装構造においては、子基板の一端は中間基板に支持されているが、子基板の他端は中間基板に固定されていない。また子基板長が大きい場合には、安定して子基板を支持することができない。そのため、子基板に重量部品が実装される場合、基板実装構造は振動に弱いという課題があった。また従来の基板実装構造は、中間基板の両側に子基板が設けられているため、ヒートシンクが必要な場合には全体の体積が大きくなるという課題があった。
【００２５】
本実施の形態１に係る電子部品の冷却構造５１によれば、子基板８の一端部８ａがヒートシンク６のベース部６ａに設けられた第１スリット７に挿入され、子基板８の他端部８ｃが中継基板１０に設けられた第２スリット４１に挿入されている。ヒートシンク６の第３スリット１３ａおよび第４スリット１３ｂに中継基板１０が挿入されている。そのため、従来の基板実装構造と比較して、より安定的に子基板を保持することができる。結果として、電子部品の冷却構造の耐振動性を向上することができる。
【００２６】
また冷却構造５１が、締結部材取り付け穴１６に締結するための端子台１４を有し、端子台１４が締結部材１５によって締結部材取り付け穴１６に締結されている。これにより、冷却構造の耐振動性をさらに向上することができる。
【００２７】
さらに本実施の形態１に係る電子部品の冷却構造５１によれば、隣り合う２つのフィンの間の空間にブレーキ抵抗９が実装された子基板８が配置されている。ブレーキ抵抗９はブレーキ用半導体素子の駆動時に発熱を伴うため、ファンなどの冷却手段を用いて温度上昇を抑制する必要がある。隣り合う２つのフィンの間に子基板８を配置することで、フィンと子基板８との間に風路が形成される。これにより、強制空冷時において、ブレーキ抵抗９を効果的に冷却することができる。また冷却構造の全体の体積を大きくすることなく、ヒートシンク６の体積の範囲内で放熱冷却効果が得られ、かつ耐振動性を向上することができる。
【００２８】
なお、ブレーキ抵抗９を発生損失に対してディレーティングを満足するように極力多くの表面実装部品の直列および並列回路を形成することで、見掛け上の表面積が拡大し、放熱能力が向上する。複数の子基板８を中継基板１０に実装する構成としているので、インバータの容量に応じて子基板８の枚数を増減可能である。
【００２９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について図面を参照して説明する。図５は、実施の形態２に係る電子装置を示す正面模式図である。図６は、図５に用いているヒートシンクの斜視模式図である。図７は、実施の形態２に係る電子部品の冷却構造の構成を示す断面模式図である。図８は、電子部品が子基板に実装された状態を示す斜視模式図である。図５〜図８において、図１〜図４と同一または対応する構成部分には同一の参照番号を付す。以下、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。
【００３０】
まず、実施の形態２に係る電子装置５０の構成について説明する。
図５に示されるように、実施の形態２に係る電子装置５０は、主回路コンデンサ１と、リレー２と、第１コネクタ３と、第２コネクタ１１と、第３コネクタ２０と、第４コネクタ２１と、主回路基板４と、モジュール５と、ブレーキ抵抗９と、第２主回路コンデンサ１９と、ヒートシンク６と、子基板８と、中継基板１０とを主に有している。主回路基板４の上面には、主回路コンデンサ１と、リレー２と、第１コネクタ３と、第３コネクタ２０と、インバータ回路３０の駆動回路（図示せず）と、電源回路（図示せず）などが実装される。主回路基板４の下面には、インバータ回路３０と、整流回路２８と、ブレーキ用半導体素子２９とが実装されたモジュール５が実装される。モジュール５の下面には、図６に示す放熱用のヒートシンク６が取り付けられる。
【００３１】
次に、実施の形態２に係るヒートシンク６の構成について説明する。
図６および図７に示されるように、ヒートシンク６は、ベース部６ａと複数のフィン６ｂとによって構成されている。ベース部６ａは、中継基板１０に対向する表面６ｃと、表面６ｃと反対側の裏面６ｄとを有する。複数のフィン６ｂは、ベース部６ａの表面６ｃから中継基板１０に向かって突出するように設けられている。図５では、押し出し型のヒートシンクを例に説明しているが、ベース部６ａに複数のフィン６ｂをかしめた構造であってもよい。ベース部６ａの裏面６ｄには、モジュール５を裏面６ｄに締結するためのモジュール取り付け穴１７が設けられている。
【００３２】
複数のフィン６ｂの中で隣り合う２つのフィンの間におけるベース部６ａの部分には、第１スリット７が設けられている。図２においては、第１スリット７の位置は、隣り合う２つのフィンの中の一方のフィンと他方のフィンとの中間に位置するベース部に第１スリット７が設けられている。しかしながら、子基板８の片面ないし両面に実装された電子部品の高さに応じて、第１スリット７が設けられる位置をずらしてもよい。本実施の形態２においては、最も外側に位置する第２フィン６１ｂと、第２フィン６１ｂに隣接する第３フィン６２ｃとの間の間隔を、他のフィン同士の間隔よりも広くしている。言い換えれば、第２フィン６１ｂと第３フィン６２ｃとの間隔Ｗ１は、第３フィン６２ｃと第３フィン６２ｂとの間隔Ｗ２、第３フィン６２ｂと第３フィン６２ａとの間隔Ｗ３および第３フィン６２ａと第１フィン６１ａとの間隔Ｗ４の各々よりも広い（図７参照）。つまり、第２フィン６１ｂと、第２フィン６１ｂに最も近い第３フィン６２ｃとの間隔Ｗ１は、第１フィン６１ａと、第１フィン６１ａと最も近い第３フィン６２ａとの間隔Ｗ４よりも大きい。第２フィン６１ｂと第３フィン６２ｃとの間におけるベース部６ａの部分に第６スリット１８が設けられている。第２方向Ｄ２において、第６スリット１８と第２フィン６１ｂとの距離は、第６スリット１８と第２フィン６１ｂに最も近い第３フィン６２ｃとの距離よりも長くてもよい。
【００３３】
次に、実施の形態２に係る冷却構造の構成について説明する。
図７に示されるように、冷却構造５１は、ヒートシンク６と、中継基板１０と、少なくとも１以上の子基板８とを有する。中継基板１０は、一端部１０ａと、中央部１０ｂと、他端部１０ｃとを有する。中央部１０ｂは、一端部１０ａと他端部１０ｃとの間にある。中継基板１０の一端部１０ａおよび他端部１０ｃは、それぞれ第３スリット１３ａおよび第４スリット１３ｂに挿入されている。第１スリット７に対向する中継基板１０の部分には、第２スリット４１が設けられている。同様に、第６スリット１８に対向する中継基板１０の部分には、第７スリット４２が設けられている。第２スリット４１および第７スリット４２は、中継基板１０の中央部１０ｂに設けられている。第３フィン６２ａ〜６２ｄは、中継基板１０の第１面１０ｄに接していてもよいし、第１面１０ｄから離間していてもよい。
【００３４】
子基板８は、一端部８ａと、中央部８ｂと、他端部８ｃとを有する。中央部８ｂは、一端部８ａと他端部８ｃとの間にある。第２フィン６１ｂと第３フィン６２ｃとの間に配置されている子基板８の一端部８ａおよび他端部８ｃは、それぞれ第６スリット１８および第７スリット４２に挿入されている。当該子基板８の一端部８ａは、第６スリット１８に嵌合している。当該子基板８の他端部８ｃは、第７スリット４２に嵌合している。残りの子基板８の一端部８ａおよび他端部８ｃは、それぞれ第１スリット７および第２スリット４１に挿入されている。残りの子基板８の一端部８ａは、第１スリット７に嵌合している。残りの子基板８の他端部８ｃは、第２スリット４１に嵌合している。
【００３５】
次に、実施の形態２において電子部品が子基板に実装された状態について説明する。
図８に示されるように、フィン間隔が狭い空間には、片面または両面に回生用のブレーキ抵抗９が実装された子基板８が配置される。フィン間隔が広い空間には、第２主回路コンデンサ１９が実装された子基板８が配置される。中継基板１０には、子基板８が嵌合する第２スリット４１および第７スリット４２が設けられている。中継基板１０と子基板８とをはんだ付けすることで両基板間を通電している。子基板８の端部にピン（図示せず）を実装し、中継基板１０にピンをはんだ付けしてもよいし、子基板８と中継基板１０と双方にコネクタを設けて両基板間を結合してもよい。図５に示されるように、中継基板１０には第２コネクタ１１と第４コネクタ２１とが実装されており、主回路基板４には第１コネクタ３と第３コネクタ２０とが実装されている。第３コネクタ２０と第４コネクタ２１とがハーネス２２で接続されている。同様に、第１コネクタ３と第２コネクタ１１とがハーネス１２で接続されている。第２主回路コンデンサ１９は、ハーネスを介して、主回路コンデンサ１に並列に接続される。
【００３６】
再び図５を参照して、本実施の形態３に係る電子装置５０は、電子部品の冷却構造５１と、第１フィン６１ａと第３フィン６２ａとの間に配置されたブレーキ抵抗９（第１電子部品）と、第２フィン６１ｂと第３フィン６２ｃとの間に配置された第２主回路コンデンサ１９（第２電子部品）とを有している。第１フィン６１ａから第２フィン６１ｂに向かう方向において、ブレーキ抵抗９の高さＨ２は、第２主回路コンデンサ１９の高さＨ１よりも低い。以上のように、実施の形態３に係る電子部品の冷却構造においては、異なった高さを有する電子部品を子基板８に実装することができる。
【００３７】
本実施の形態２においては、ヒートシンク６の第２フィン６１ｂと第３フィン６２ｃとの間の空間に第２主回路コンデンサ１９が実装された子基板８が配置されている。強制空冷時に子基板８と第２フィン６１ｂとが風路を形成することで、子基板８と第２フィン６１ｂとの間に配置されている第２主回路コンデンサ１９の冷却性能が向上する。加えて、第２主回路コンデンサ１９に電解コンデンサを用いている場合、強制空冷時の冷却風によって温度上昇が抑制され、インバータの長寿命化にも効果がある。なお、第２主回路コンデンサ１９に直径の小さなものを使用し、並列数を増やすことで、見掛け上の表面積が拡大し、放熱能力が向上する。
【００３８】
また本実施の形態２によれば、ヒートシンク６の第２フィン６１ｂと第３フィン６２ｃとの間の空間に重量物である第２主回路コンデンサ１９が実装された子基板８が配置されている。しかしながら、ヒートシンク６の第６スリット１８と中継基板１０の第７スリット４２に子基板８が実装され、ヒートシンク６の第３スリット１３ａおよび第４スリット１３ｂに、それぞれ中継基板１０の一端部１０ａおよび他端部１０ｃが挿入されている。そのため、本実施の形態２は、従来の基板実装構造と比べて、耐振動性が向上する。
【００３９】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について図面を参照して説明する。図９は、実施の形態３に係る電子部品の冷却構造を示す正面模式図である。図１０は、図９に用いているヒートシンクの斜視模式図である。図１１は、実施の形態３に係る電子部品の冷却構造の構成を示す断面模式図である。図１２は、電子部品が子基板に実装された状態を示す斜視模式図である。図９〜図１２において、図１〜図８と同一または対応する構成部分には同一の参照番号を付す。以下、実施の形態１および実施の形態２と異なる構成を中心に説明する。実施の形態３の電子部品の冷却構造の適用例として、汎用インバータを例に挙げて説明する。
【００４０】
図１６は、汎用インバータの回路構成を示すブロック図である。図１５と同一または対応する構成部分には同一の参照番号を付す。外部電源２７の入力電圧が４００Ｖ（ＡＣ）以上の場合、図１５に示されるように主回路コンデンサ１が１つ（１直列）の構成では、電解コンデンサの耐電圧を超過することがある。そのため、図１６に示されるように第３主回路コンデンサ２５と第４主回路コンデンサ２６とを直列に接続し、各々のコンデンサと並列にバランス抵抗３２を設けることが一般的である。必要な容量値に応じて、第３主回路コンデンサ２５と第４主回路コンデンサ２６とを複数個、並列に接続してもよい。また入力電圧に応じて、主回路コンデンサを４つ直列（４直列）にするなど直列数を増やしてもよい。
【００４１】
上記構成の汎用インバータ回路において、整流回路２８を介して外部電源２７からの交流電圧を直流電圧に整流し、第３主回路コンデンサ２５と第４主回路コンデンサ２６とによって平滑を行う。２直列の場合、各々のコンデンサ両端には入力電圧の実効値×√２／２の電圧が印加されるが、製品に適用される安全規格に準じた絶縁距離を確保する必要がある。主回路コンデンサには大きな容量値が必要となるため、一般的に電解コンデンサが用いられる。電解コンデンサのスリーブには通常ポリ塩化ビニルが主に使用されるが、安全規格上で絶縁性が認められない場合には、絶縁距離を確保する必要がある。実装上、十分な絶縁距離を確保できない場合、スリーブ材にポリオレフィンを用いることで規格を満足し、コンデンサ同士を接近させることが可能となる。しかし、ポリ塩化ビニルに対して、ポリオレフィンが高価であり、製品のコストアップになる。
【００４２】
次に、実施の形態３に係る電子装置５０の構成について説明する。
図９に示されるように、実施の形態３に係る電子装置５０は、主回路コンデンサ１と、リレー２と、第１コネクタ３と、第２コネクタ１１と、第３コネクタ２０と、第４コネクタ２１と、主回路基板４と、モジュール５と、ブレーキ抵抗９と、第３主回路コンデンサ２５と、第４主回路コンデンサ２６と、ヒートシンク６と、子基板８と、中継基板１０と、仕切り基板２４とを主に有している。主回路基板４の上面には、主回路コンデンサ１と、リレー２と、第１コネクタ３と、第３コネクタ２０と、インバータ回路３０の駆動回路（図示せず）と、電源回路（図示せず）などが実装される。主回路基板４の下面には、インバータ回路３０と、整流回路２８と、ブレーキ用半導体素子２９とが実装されたモジュール５が実装される。モジュール５の下面には、図１０に示す放熱用のヒートシンク６が取り付けられる。
【００４３】
次に、実施の形態３に係るヒートシンク６の構成について説明する。
図１０および図１１に示されるように、ヒートシンク６は、ベース部６ａと複数のフィン６ｂとによって構成されている。ベース部６ａは、中継基板１０に対向する表面６ｃと、表面６ｃと反対側の裏面６ｄとを有する。複数のフィン６ｂは、ベース部６ａの表面６ｃから中継基板１０に向かって突出するように設けられている。図１０では、押し出し型のヒートシンクを例に説明しているが、ベース部６ａに複数のフィン６ｂをかしめた構造であってもよい。ベース部６ａの裏面６ｄには、モジュール５を裏面６ｄに締結するためのモジュール取り付け穴１７が設けられている。
【００４４】
複数のフィン６ｂの中で隣り合う２つのフィンの間におけるベース部６ａの部分には、第１スリット７が設けられている。本実施の形態３においては、最も外側に位置する第２フィン６１ｂと、第２フィン６１ｂに隣接する第３フィン６２ｃとの間の間隔を、他のフィン同士の間隔よりも広くしている。言い換えれば、第２フィン６１ｂと第３フィン６２ｃとの間隔Ｗ１は、第３フィン６２ｃと第３フィン６２ｂとの間隔Ｗ２、第３フィン６２ｂと第３フィン６２ａとの間隔Ｗ３および第３フィン６２ａと第１フィン６１ａとの間隔Ｗ４の各々よりも広い（図１１参照）。第２フィン６１ｂと第３フィン６２ｃとの間におけるベース部６ａの部分に第６スリット１８が設けられている。
【００４５】
第２フィン６１ｂは、第１フィン６１ａに対向する第２内面６１ｄを有する。第２内面６１ｄには中継基板１０を挿入するための第４スリット１３ｂと、第４スリット１３ｂと異なる第５スリット２３とが設けられている。第５スリット２３は、仕切り基板２４を挿入するためのスリットである。第５スリット２３は、第４スリット１３ｂと、ベース部６ａとの間に設けられている。第５スリット２３は、たとえば第１方向Ｄ１に延在している。第５スリット２３は、第４スリット１３ｂとほぼ平行である。
【００４６】
次に、実施の形態３に係る冷却構造の構成について説明する。
図１１に示されるように、冷却構造５１は、ヒートシンク６と、中継基板１０と、少なくとも１以上の子基板８と、仕切り基板２４とを有する。仕切り基板２４は、少なくとも１以上の子基板により支持される。中継基板１０は、一端部１０ａと、中央部１０ｂと、他端部１０ｃとを有する。中央部１０ｂは、一端部１０ａと他端部１０ｃとの間にある。中継基板１０の一端部１０ａおよび他端部１０ｃは、それぞれ第３スリット１３ａおよび第４スリット１３ｂに挿入されている。第１スリット７に対向する中継基板１０の部分には、第２スリット４１が設けられている。同様に、第６スリット１８に対向する中継基板１０の部分には、第７スリット４２が設けられている。第２スリット４１および第７スリット４２は、中継基板１０の中央部１０ｂに設けられている。第３フィン６２ａ〜６２ｄは、中継基板１０の第１面１０ｄに接していてもよいし、第１面１０ｄから離間していてもよい。
【００４７】
子基板８は、一端部８ａと、中央部８ｂと、他端部８ｃとを有する。中央部８ｂは、一端部８ａと他端部８ｃとの間にある。第２フィン６１ｂと第３フィン６２ｃとの間に配置されている子基板８の一端部８ａおよび他端部８ｃは、それぞれ第６スリット１８および第７スリット４２に挿入されている。当該子基板８の一端部８ａは、第６スリット１８に嵌合している。当該子基板８の他端部８ｃは、第７スリット４２に嵌合している。残りの子基板８の一端部８ａおよび他端部８ｃは、それぞれ第１スリット７および第２スリット４１に挿入されている。残りの子基板８の一端部８ａは、第１スリット７に嵌合している。残りの子基板８の他端部８ｃは、第２スリット４１に嵌合している。仕切り基板２４は、第２フィン６１ｂと、第２フィン６１ｂに最も近い第３フィン６２ｃとの間に配置された子基板８に実装されている。仕切り基板２４の一端部は、第５スリット２３に挿入されて固定される。仕切り基板２４の他端部は、子基板８に固定されている。第５スリット２３に対向する子基板８の部分にスリット穴（図示せず）が設けられている。当該スリット穴は、子基板８の中央部８ｂに設けられる。仕切り基板２４の他端部は、当該スリット穴に挿入されて固定される。
【００４８】
次に、実施の形態３において電子部品が子基板に実装された状態について説明する。
図１２に示されるように、フィン間隔が狭い空間には、片面または両面に回生用のブレーキ抵抗９が実装された子基板８が配置される。フィン間隔が広い空間には、第３主回路コンデンサ２５と、第４主回路コンデンサ２６と、仕切り基板２４とが実装された子基板８が配置される。子基板８には、仕切り基板２４が嵌合するスリット穴が設けられている。子基板８と仕切り基板２４とをはんだ付けすることで両基板間を通電している。仕切り基板２４と子基板８との各々にコネクタを設けて両基板間を結合してもよい。
【００４９】
再び図９を参照して、本実施の形態３に係る電子装置５０は、電子部品の冷却構造５１と、第３主回路コンデンサ２５（第１電解コンデンサ）と、第４主回路コンデンサ２６（第２電界コンデンサ）とを有する。第３主回路コンデンサ２５は、子基板８に実装されており、かつ第１電位を有する。第４主回路コンデンサ２６は、子基板８に実装されており、第１電位とは異なる第２電位を有する。第４主回路コンデンサ２６は、仕切り基板２４によって第３主回路コンデンサ２５から隔てられている。言い換えれば、第３主回路コンデンサ２５と、第４主回路コンデンサ２６との間に、仕切り基板２４が配置されている。
【００５０】
本実施の形態３においては、子基板８には、電位の異なる第３主回路コンデンサ２５および第４主回路コンデンサ２６と、仕切り基板２４とが実装されている。仕切り基板２４を電位の異なる第３主回路コンデンサ２５と第４主回路コンデンサ２６との間に実装することで沿面距離と空間距離が確保され、コンデンサ同士を接近させて実装可能となる。
【００５１】
また本実施の形態３によれば、ヒートシンク６の第２フィン６１ｂと第３フィン６２ｃとの間の空間に重量物である第３主回路コンデンサ２５と第４主回路コンデンサ２６とが実装された子基板８が配置されている。しかしながら、ヒートシンク６の第５スリット２３に仕切り基板２４の一端部が挿入されて固定され、仕切り基板２４の他端部が子基板８のスリット穴に挿入されて固定される。そのため、本実施の形態３は、従来の基板実装構造と比べて、耐振動性が向上する。また仕切り基板２４が、第３主回路コンデンサ２５と第４主回路コンデンサ２６との間を絶縁する絶縁体となる。そのため、高価なポリオレフィンを使用することなく、主回路コンデンサ同士を接近して実装可能となる。結果として、絶縁性の確保と低コスト化を同時に実現することができる。
【００５２】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について図面を参照して説明する。図１３は、実施の形態４に係る電子部品の冷却構造が含む中継基板および子基板の構成を示す上面模式図である。図１４は、実施の形態４に係る電子部品の冷却構造が含む中継基板および子基板の構成を示す正面模式図である。図１４は、図１３の第３方向Ｄ３から見た図である。
【００５３】
図１３に示されるように、本実施の形態４に係る電子部品の冷却構造は、中継基板１０と、少なくとも１以上の子基板８と、ヒートシンク（図示せず）とを主に含む。少なくとも１以上の子基板８は、互いに離れて配置された複数の子基板８を有する。中継基板１０には、複数の子基板８が実装される。複数の子基板８には発熱を伴う電子部品が実装される。複数の子基板８の各々は、中継基板１０に設けられた対応するスリット（図示せず）に実装される。スリットは、中継基板１０においてらせん状に設けられる。具体的には、複数の子基板８は、中継基板１０の中心Ｏを取り囲むように配置されている。互いに平行な３枚の子基板８を一組とし、中心Ｏを取り囲むように六組の子基板８が配置されている。六組の子基板８のうち、隣り合う二組の一方の子基板８の延在方向は、他方の子基板８の延在方向と交差するように六組の子基板８が配置されている。中継基板１０の表面１０ｄは、ヒートシンク６のベース部６ａの表面６ｃに対向している。なお、中継基板１０の中心Ｏは、たとえば中継基板の重心を通りかつ表面１０ｄに対して垂直な直線が、表面１０ｄと交わる位置である。
【００５４】
図１３に示されるように、ベース部６ａの表面６ｃに対して垂直な方向（つまり、中継基板１０の表面１０ｄに対して垂直な方向）から見て、複数の子基板８の各々の一方側端部８ｄと中心Ｏとの距離Ｌ１は、複数の子基板８の各々の他方側端部８ｅと中心Ｏとの距離Ｌ２よりも短い。図１４に示されるように、複数の子基板８の各々は、中継基板１０の表面１０ｄに対して垂直な方向に延在している。複数の子基板８の各々は、中継基板１０に設けられたスリット（図示せず）を貫通するように、スリットに嵌合されていてもよい。複数の子基板８の各々の高さは、ほぼ同じであってもよい。
【００５５】
中継基板１０に実装された複数の子基板８の各々は、ヒートシンクの隣り合う２つのフィンの間に配置される。ヒートシンクのベース部には複数のフィンが設けられており、複数のフィンは、ベース部においてらせん状に設けられている。具体的には、複数のフィンは、ベース部の中心を取り囲むように配置されている。子基板８は、実施の形態１と同様に、ヒートシンクのベース部に設けられたスリットに挿入されて固定される。中継基板１０は、締結部材によって、ヒートシンクに締結される。
【００５６】
本実施の形態４によれば、らせん状に設けられたヒートシンクの隣り合う２つのフィンの間に中継基板１０に実装された子基板８が配置される。子基板８は、実施の形態１と同様に、ベース部の表面に設けられた第１スリット７に挿入されて固定される。そのため、本実施の形態４は、ヒートシンクの体積の範囲内でらせん状気流による放熱冷却効果が得られ、かつ耐振動性が向上する。
【００５７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１  主回路コンデンサ、２  リレー、３  第１コネクタ、４  主回路基板、５  モジュール、６  ヒートシンク、６ａ  ベース部、６ｂ  フィン、６ｃ，１０ｄ  表面、６ｄ  裏面、７  第１スリット、８  子基板、８ａ，１０ａ  一端部、８ｂ，１０ｂ  中央部、８ｃ，１０ｃ  他端部、８ｄ  一方側端部、８ｅ  他方側端部、９  ブレーキ抵抗（回生抵抗）、１０  中継基板、１０ｄ  第１面、１０ｅ  第２面、１１  第２コネクタ、１２，２２  ハーネス、１３ａ  第３スリット、１３ｂ  第４スリット、１４  端子台、１５  締結部材、１６  締結部材取り付け穴、１７  モジュール取り付け穴、１８  第６スリット、１９  第２主回路コンデンサ、２０  第３コネクタ、２１  第４コネクタ、２３  第５スリット、２４  仕切り基板、２５  第３主回路コンデンサ、２６  第４主回路コンデンサ、２７  外部電源、２８  整流回路、２８ａ  交流入力部、２８ｂ  直流出力部、２９  ブレーキ用半導体素子、３０  インバータ回路、３０ａ  入力部、３０ｂ  出力部、３１  誘導電動機、３２  バランス抵抗、４１  第２スリット、４２  第７スリット、５０  電子装置、５１  冷却構造、５２  汎用インバータ、６１ａ  第１フィン、６１ｂ  第２フィン、６１ｃ  第１内面、６１ｄ  第２内面、６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ  第３フィン、Ｄ１  第１方向、Ｄ２  第２方向、Ｄ３  第３方向。
【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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