功率转换装置和断路机构制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种功率转换装置和断路机构，在由基板的电路图案构成过电流断路机构的情况下，能够切断直流电流，并且在熔断时能够抑制熔断物等飞散到其它电路。断路机构由多层基板构成，包括在过电流通过时熔断的一个或两个熔断器图案(31)、和防飞散图案(40)，一个或两个熔断器图案(31)设置在内层，防飞散图案(40)设置在与一个或两个熔断器图案(31)不同的层，当沿基板面的法线方向观察时，与一个或两个熔断器图案的熔断部(35)的至少一部分重叠。断器图案的熔断部(35)的至少一部分重叠。断器图案的熔断部(35)的至少一部分重叠。

【技术实现步骤摘要】
功率转换装置和断路机构


[0001]本申请涉及一种功率转换装置和断路机构。

技术介绍

[0002]在功率转换装置中，若在由电池提供功率的状态下，功率用半导体元件或构成缓冲电路的电容器等电子元器件发生短路故障，则将流过过大的电流。当这样的过电流持续时，功率转换装置会由于大电流的通电而损坏。
[0003]因此，以往，当过电流流过时，通过熔断电流熔断器(管式熔断器)来防止电气部件等损坏。管式熔断器安装在设备中流过短路电流的部位，使用当电流值大于设备额定电流时进行熔断的器件。
[0004]与这种管式熔断器不同，存在一种由一部分基板图案比其他要细的布线图案形成，并且在电气部件或闭合回路短路时，熔断该较细的布线图案部分，从而切断电流的结构(例如专利文献1)。现有技术文献专利文献
[0005]专利文献1：日本专利特开2000－3662号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0006]然而，专利文献1的技术以商用电源为对象。商用电源为交流电，因此存在电流零点。因此，即使在较细的布线图案部分熔断之后产生电弧放电，当电流达到零点时，电弧放电也会消失，从而切断电流。但在直流电流的情况下，由于不存在电流的零点，当较细的布线图案部分熔断后，会持续产生电弧放电，电流继续流过。
[0007]另外，在专利文献1的技术中，由于在基板的外层设置有较细的布线图案部分，因此在熔断时，熔断物有可能飞散到其他电路，损坏电气部件。
[0008]因此，本专利技术的目的是提供一种功率转换装置和断路机构，在由基板的电路图案构成过电流断路机构的情况下，能够切断直流电流，并且在熔断时能够抑制熔断物等飞散到其它电路。用于解决技术问题的技术手段
[0009]本专利技术所涉及的功率转换装置包括：半导体元件；当有过量电流流过时切断电流的断路机构；对所述半导体元件和所述断路机构进行连接的布线构件，所述断路机构由层叠了多个导电性图案和多个绝缘构件的多层基板构成，所述断路机构具有在过电流通过时进行熔断的一个或两个熔断器图案以及防飞散图案，所述一个或两个熔断器图案设置在内层，
所述防飞散图案设置在与所述一个或两个熔断器图案不同的层，并且当沿基板面的法线方向观察时，所述防飞散图案与所述一个或两个熔断器图案的熔断部的至少一部分重叠。
[0010]本申请所涉及的断路机构，在有过量电流流过时切断电流，所述断路机构由层叠了多个导电性图案和多个绝缘构件的多层基板构成，所述断路机构具有在过电流通过时进行熔断的一个或两个熔断器图案以及防飞散图案，所述一个或两个熔断器图案设置在内层，所述防飞散图案设置在与所述一个或两个熔断器图案不同的层，并且当沿基板面的法线方向观察时，所述防飞散图案与所述一个或两个熔断器图案的熔断部的至少一部分重叠。专利技术效果
[0011]根据本申请的功率转换装置和断路机构，在由于过电流导致熔断器图案熔断之后，有时会发生电弧放电。熔断器图案设置在内层，其周围被多层基板的绝缘构件包围。因此，电弧放电被限制在绝缘构件内的空间中，电弧放电的截面积不会变大。此外，由于多层基板的绝缘构件暴露于电弧放电，从绝缘构件产生分解气体，该分解气体使电弧放电的截面积小于绝缘构件内的空间截面积(烧蚀效应)。结果，与电弧放电的截面积成反比的电弧放电的电阻值变高，电弧放电电压变高。因此，熔断后产生的电弧放电电流逐渐减小，从而能切断直流电流。此外，由于熔断器图案设置在内层中，因此能抑制熔断器图案的熔断物等飞散到其它电路。此外，防飞散图案设置在与熔断器图案不同的层，并且当从基板面的法线方向观察时，防飞散图案与熔断器图案的熔断部的至少一部分重叠。因此，能通过防飞散图案抑制熔断器图案的熔断物等飞散到其它电路。此外，在短路断开和正常电路动作时，能通过防飞散图案来阻断由熔断器图案产生的电磁噪声，并且能抑制对其它电气部件带来误动作等不良影响。此外，通过防飞散图案能使在正常电路动作时产生的熔断器图案的热量进行散热和扩散，能抑制多层基板的温度上升。
附图说明
[0012]图1是实施方式1所涉及的功率转换装置的简要电路图。图2是实施方式1所涉及的断路机构的各层的俯视图。图3是实施方式1所涉及的断路机构的剖视图。图4是说明实施方式1所涉及的短路电流的电路图。图5是说明实施方式1所涉及的外层熔断器部和内层熔断器部的电弧放电电压的特性的图。图6是实施方式2所涉及的断路机构的各层的俯视图。图7是实施方式2所涉及的断路机构的剖视图。图8是实施方式3所涉及的断路机构的各层的俯视图。图9是实施方式3所涉及的断路机构的剖视图。图10是实施方式4所涉及的断路机构的各层的俯视图。图11是实施方式4所涉及的断路机构的剖视图。
图12是实施方式5所涉及的断路机构的各层的俯视图。图13是实施方式5所涉及的断路机构的剖视图。图14是实施方式6所涉及的断路机构的各层的俯视图。图15是实施方式6所涉及的断路机构的剖视图。图16是实施方式7所涉及的断路机构的各层的俯视图。图17是实施方式7所涉及的断路机构的剖视图。图18是实施方式7所涉及的断路机构的各层的俯视图。图19是实施方式8所涉及的断路机构的各层的俯视图。图20是实施方式8所涉及的断路机构的剖视图。图21是另一实施方式的断路机构的俯视图。图22是另一实施方式所涉及的断路机构的俯视图。图23是另一实施方式所涉及的熔断器部的形状的俯视图。
具体实施方式
[0013]1.实施方式1参照附图说明实施方式1所涉及的功率转换装置。功率转换装置在第一外部连接端子1和第二外部连接端子2之间进行功率转换。功率转换装置包括半导体元件3、用于在过量电流流过时切断电流的断路机构30、以及用于连接半导体元件3和断路机构30的布线构件25。
[0014]1‑
1.功率转换装置的基本结构图1是功率转换装置的电路图。功率转换装置在第一外部连接端子1和第二外部连接端子2之间进行功率转换。在本实施方式中，功率转换装置是绝缘型DC
‑
DC转换器。第一侧直流电源20(在本例中为电池)连接到第一外部连接端子1，电负载12和第二侧直流电源13(在本例中为电池)连接到第二外部连接端子2。第一外部连接端子1的电压Vin高于第二外部连接端子2的电压Vout。
[0015]由半导体元件3构成的半导体电路5经由布线构件25连接在第一外部连接端子1的高电位侧端子1H和低电位侧端子1L之间。半导体元件3使用开关元件3。二极管也可以用作半导体元件3。半导体电路5包括：由高电位侧开关元件3aH和低电位侧开关元件3aL串联连接而成的第一串联电路；以及由高电位侧开关元件3bH和低电位侧开关元件3bL串联连接而成的第二串联电路。第一串联电路的高电位侧和低电位侧的开关元件3aH、3aL的连接点经由布线构件25连接到变压器7的初级绕组7a的一个端子，第二串联电路的高电位侧和低电位侧的开关元件3bH、3bL的连接点经由布线构件25连接到变压器7的初级绕组7a的另一个端子。半导体电路5形成为树脂密封的模块状。
[0016]MOSFET(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：半导体元件；当有过量电流流过时切断电流的断路机构；以及对所述半导体元件和所述断路机构进行连接的布线构件，所述断路机构由层叠了多个导电性图案和多个绝缘构件的多层基板构成，所述断路机构具有在过电流通过时进行熔断的一个或两个熔断器图案以及防飞散图案，所述一个或两个熔断器图案设置在内层，所述防飞散图案设置在与所述一个或两个熔断器图案不同的层，并且当沿基板面的法线方向观察时，所述防飞散图案与所述一个或两个熔断器图案的熔断部的至少一部分重叠。2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，所述断路机构由印刷基板构成。3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，多个所述防飞散图案设置在互不相同的层。4.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于，多个所述防飞散图案至少设置在比所述一个或两个熔断器图案更靠基板面的法线方向一侧的层和更靠基板面的法线方向另一侧的层。5.如权利要求1至4中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，所述防飞散图案设置在内层。6.如权利要求1至5中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，所述防飞散图案具有接地电位。7.如权利要求1至6中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，所述防飞散图案热连接到散热构件。8.如权利要求1至7中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，提供给所述断路机构的电压是20V以上的直流电压。9.如权利要求1至8中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，所述两个熔断器图案包括并联连接在连接到所述布线构件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：中田胜志，高渊真吾，藤井健太，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：