プリント基板の絶縁構造および電気機器

【課題】プリント基板の導電部の絶縁を確保するため、絶縁物を導電体間に充填するだけならばコーティングや絶縁体の充填を行えばよい。しかし、電気機器ではメンテナンスや故障時等に部品交換が簡単にできなければならず、生産時の組み立て容易性やメンテナンス時の作業容易性を悪化させることなく絶縁性を向上する必要がある。
【解決手段】半導体素子が取り付けられており半導体素子の端子近傍に設けられたスリットを有するプリント基板と、プリント基板のスリットに挿通され半導体素子の端子間の絶縁を行う絶縁部材を備え、絶縁部材のうちスリットに挿通する部分の少なくとも一部は挿通方向に対して直角方向に折り曲げ可能な折り曲げ部であり、折り曲げ部を折り曲げてスリットに挿通し、挿通した後に折り曲げ部の折り曲げが戻ることで、絶縁部材がスリットから挿通方向とは反対方向に抜けることを抑制する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば溶接装置等の電気機器の内部で使用されるプリント基板の絶縁構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば溶接装置のような電気機器おいて、電気機器の内部には、半導体素子の導電を制御するため等に用いられるプリント基板が設けられている。そして、この半導体素子を冷却するため、冷却ファン等を用いて電気機器の外部から電気機器の内部に空気を取り込むものが一般的に知られている。この冷却を行う場合、導電性粉塵等も電気機器内に取り込まれる可能性がある。そして、電気機器内に取り込まれた導電性粉塵等がプリント基板や半導体素子に付着してしまい、その量が増えると、プリント基板の導電部や半導体素子の接続端子間の絶縁が維持できなくなる場合も起こりうる。
【０００３】
従来の半導体素子の絶縁構造としては、接続端子間の距離を離す、あるいは、半導体素子を内包するケースの外表面に段差を設けることで絶縁距離や沿面距離を確保することが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、半導体と導電体だけで構成される場合は、絶縁部材により半導体の導電体部を囲むものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２７０３５７号公報
【特許文献２】特開２００９−１８８３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
絶縁を確保するため、単に絶縁物を導電体間に充填するだけでよいのであれば、樹脂によるコーティングや絶縁体の充填を行えばよい。しかしながら、電気機器においてはメンテナンスや故障時等に部品交換等が簡単にできなければならない。つまり、生産時の組み立て容易性はもちろんのこと、電気機器のメンテナンス時の作業容易性が求められる。
【０００７】
従って、単に絶縁物を導電体間に充填する絶縁構成とすることは難しいといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のプリント基板の絶縁構造は、半導体素子が取り付けられており前記半導体素子の端子の近傍に設けられたスリットを有するプリント基板と、前記プリント基板のスリットに挿通され前記半導体素子の端子間の絶縁を行う絶縁部材を備え、前記絶縁部材のうち前記スリットに挿通する部分の少なくとも一部は挿通方向に対して直角方向に折り曲げ可能な折り曲げ部であり、前記折り曲げ部を折り曲げて前記スリットに挿通し、挿通した後に前記折り曲げ部の折り曲げが戻ることで、前記絶縁部材が前記スリットから挿通方向とは反対方向に抜けることを抑制するものである。
【０００９】
また、本発明のプリント基板の絶縁構造は、第１の半導体素子と第２の半導体素子が取り付けられており前記第１の半導体素子の端子の近傍に設けられた第１のスリットと前記第２の半導体素子の端子の近傍に設けられた第２のスリット有するプリント基板と、前記プリント基板の前記第１のスリットおよび前記第２のスリットに挿通され前記第１の半導体素子の端子間および前記第２の半導体素子の端子間の絶縁を行う絶縁部材を備え、前記絶縁部材のうち前記第１のスリットに挿通する部分の少なくとも一部は挿通方向に対して直角方向に折り曲げ可能な第１の折り曲げ部であり、前記絶縁部材のうち前記第２のスリットに挿通する部分の少なくとも一部は挿通方向に対して直角方向に折り曲げ可能な第２の折り曲げ部であり、前記第１の折り曲げ部を折り曲げて前記第１のスリットに挿通し、前記第２の折り曲げ部を折り曲げて前記第２のスリットに挿通し、挿通した後に前記第１の折り曲げ部と前記第２の折り曲げ部の折り曲げが戻ることで前記絶縁部材が前記第１のスリットや前記第２のスリットから挿通方向とは反対方向に抜けることを抑制するものである。
【００１０】
また、本発明のプリント基板の絶縁構造が、上記に加えて、絶縁部材のうち第１のスリットや第２のスリットに挿通しない部分のうち少なくとも一部が、前記第１のスリットから前記第２のスリットまでの間で、かつ、第１の折り曲げ部や第２の折り曲げ部が位置する側のプリント基板の面とは反対側の面に位置することで、前記絶縁部材が挿通方向に抜けることを抑制するものである。
【００１１】
また、本発明のプリント基板の絶縁構造が、上記に加えて、第１の折り曲げ部と第２の折り曲げ部は、弾性変形により折り曲げが戻るものである。
【００１２】
また、本発明のプリント基板の絶縁構造が、上記に加えて、第１のスリットは略コの字形状であり、第２のスリットは略Ｌ字形状をつなぎ合わせた形状としたものである。
【００１３】
また、本発明の電気機器は、上記絶縁構造を有するプリント基板を備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プリント基板に設けたスリットに挿通した絶縁部材により、プリント基板の導電体間の絶縁を確保することができる。
【００１５】
特に、開口部を有する筐体を備えた電気機器の内部に設けられたプリント基板において、電気機器の外部から電気機器の内部に侵入した導電性物質に対し、プリント基板のスリットに挿通した絶縁部材により、プリント基板の導電体間の絶縁を確保することができる。
【００１６】
また、絶縁部材により長い沿面距離を確保でき、絶縁性を維持した安全性の高い電気機器を提供することが可能となる。
【００１７】
また、簡単な絶縁構造としているため、半導体素子やプリント基板の装着後に簡単に絶縁部材を電気機器内に固定することができ、電気機器の製造に関して高い生産効率を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１におけるヒートシンクと半導体素子とプリント基板と絶縁部材からなる構造体を示す斜視図
【図２】実施の形態１におけるヒートシンクに半導体素子を装着した状態を示す斜視図
【図３】実施の形態１におけるヒートシンクと半導体素子とプリント基板とからなる構造体を示す斜視図
【図４】実施の形態１における第１のスリットと第２のスリットを備えたプリント基板を示す斜視図
【図５】実施の形態におけるヒートシンクと半導体素子とプリント基板からなる構造体に絶縁部材を挿入する前の状態を示す斜視図
【図６】実施の形態１におけるプリント基板へ挿入する前の絶縁部材の状態を示す斜視図
【図７】実施の形態１におけるプリント基板へ挿入した後の絶縁部材の状態を示す斜視図
【図８】実施の形態１における絶縁部材をプリント基板へ挿入した後の状態を示すプリント基板下側から見た斜視図
【図９】実施の形態１における絶縁部材を取り付けたプリント基板を溶接装置に取り付けた状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
詳細は後述するが、図１は、ヒートシンク９と、第１の半導体素子５から第４の半導体素子８までの４つの半導体素子と、プリント基板２と、絶縁部材１を２つ組み合わせた構造体であり、例えば、溶接装置等の電気機器の内部に設けられて使用されるものである。
【００２１】
次に、図１の構造体の組み立てについて、図２から図８を用いて説明する。
【００２２】
図２は、放熱機能を有するヒートシンク９に、第１の半導体素子５から第４の半導体素子８までの４つの半導体素子を装着した状態を示す斜視図である。なお、これらの半導体は動作することにより発熱するものである。
【００２３】
次に、図３は、図２の状態において、第１の半導体素子５から第４の半導体素子８までの４つの半導体素子に１枚のプリント基板２を取り付けた状態を示す斜視図である。なお、各半導体素子は、導電部としてのネジ部と、ネジ部と螺合するネジ穴部を備えている。また、プリント基板２には、図４に示すように、半導体素子のネジ部を挿通するための穴が複数設けられている。そして、各半導体素子のネジ部を取り外した状態で半導体素子の上にプリント基板２を配置し、この状態で半導体素子のネジ部を半導体素子のネジ穴部に螺合させることで、プリント基板２を各半導体素子に取り付ける。
【００２４】
次に、図５は、図３の状態において、各半導体素子の導電部の絶縁を強化するための絶縁部材１を取り付ける前の状態を示している。
【００２５】
ここで、プリント基板２には、図４で示すように、絶縁部材１の一部を挿通するための第１のスリット３と第２のスリット４が設けられている。第１のスリット３は、略Ｌ字形状を２つ繋げた略Ｚ字形状の貫通穴である。また、第２のスリット４は、略コの字形状の貫通穴である。図４では、第１のスリット３と第２のスリット４とを各々２つ設けた例を示している。
【００２６】
また、図６と図７は、絶縁部材１を示す図である。図７は、絶縁部材１の定常状態の形状を示している。図６は、絶縁部材１の一部である折り曲げ部１０を折り曲げた状態を示している。なお、この折り曲げ部１０の折り曲げ方向は、後述する絶縁部材１をプリント基板２の第１のスリット３と第２のスリット４に挿通する方向に対して直角の方向である。また、絶縁部材１の折り曲げ部１０は弾性変形するものであり、力を加え続けて折り曲げ部１０を折り曲げた状態を示す図６の状態から、折り曲げ部１０を折り曲げた状態とする力を除くと、折り曲げ部１０が弾性変形して図７に示す定常状態となる。
【００２７】
そして、図６に示すように絶縁部材１の折り曲げ部１０を折り曲げた状態で、折り曲げ部１０を含む絶縁部材１の一部をプリント基板２の第１のスリット３と第２のスリット４に挿通する。
【００２８】
プリント基板２の第１のスリット３と第２のスリット４を通り抜けた絶縁部材１の折り曲げ部１０は、弾性変形により折り曲げが戻ることで図７に示す定常状態となる。
【００２９】
プリント基板２の第１のスリット３と第２のスリット４に絶縁部材１を挿通した状態で、プリント基板２の下面側、すなわち、プリント基板２の絶縁部材１の折り曲げ部１０が存在する側からプリント基板２を見た状態を図８に示す。図８に示すように、プリント基板２の第１のスリット３と第２のスリット４を通り抜けた絶縁部材１の折り曲げ部１０が弾性変形により折り曲げが戻ることにより、絶縁部材１がプリント基板２への挿通方向とは反対方向に抜けることを防ぐことができる。
【００３０】
また、絶縁部材１のうちで第１のスリット３や第２のスリット４に挿通しない部分のうち少なくとも一部が、第１のスリット３から第２のスリット４までの間で、かつ、２つの折り曲げ部１０が位置する側のプリント基板２の面とは反対側の面に位置することで、絶縁部材１がプリント基板２への挿通方向に抜けることを防ぐことができる。
【００３１】
このように、本実施の形態によれば、絶縁部材１を安定して保持することができ、安定して絶縁を確保することができる。
【００３２】
なお、図１は、図５の状態から絶縁部材１をプリント基板２に取り付けた状態を示している。
【００３３】
次に、図１で示す構造体を備えた電気機器の一例として、溶接を行うために溶接出力を行う溶接装置を例にして説明する。
【００３４】
図９は溶接装置の外観図である。説明のため、溶接装置内に設けられたプリント基板２と絶縁部材１が見えるように側面破断部１２を設けている。図９において、溶接装置の筐体には、溶接装置内を冷却するための開口部１１が設けられている。溶接装置内に設けられた図示しない冷却ファンの動作により、溶接装置内に開口部１１を通って冷却風が取り込まれる。なお、冷却風が取り込まれると同時に、導電性の粉塵等が開口部１１から溶接装置内に進入し、プリント基板２の近傍に堆積する場合もある。
【００３５】
しかし、本実施の形態の溶接装置によれば、プリント基板２に関して上述した絶縁構造を有している。従って、溶接装置の外部から溶接装置の内部に侵入した導電性物質に対し、プリント基板２に設けられた第１のスリット３や第２のスリット４に挿通した絶縁部材１により、プリント基板２の導電体間の絶縁を確保することができる。
【００３６】
また、絶縁部材１により長い沿面距離を確保でき、絶縁性を維持した安全性の高い溶接装置を提供することが可能となる。
【００３７】
また、簡単な絶縁構造としているため、半導体素子５から半導体素子８やプリント基板２を溶接装置に装着後でも、簡単に絶縁部材１を溶接装置内のプリント基板２に固定することができ、溶接装置の製造に関して高い生産効率を維持することができる。
【００３８】
このように、簡単な構成で安定した絶縁を実現することができ、生産時の組み立て容易性や電気機器のメンテナンス時の作業容易性を悪化させることなく絶縁性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、絶縁を安定して行うことができるプリント基板の絶縁構造を実現することができ、例えば、この絶縁構造を備えたプリント基板を有する電気機器においては、電気機器内に侵入した導電性物質が堆積しても絶縁性を維持できるため、電気機器の安全性を向上することができ、特に導電性物質が多い環境で使用する電気機器およびその内部で用いるプリント基板の絶縁・防振構造として産業上有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１絶縁部材
２プリント基板
３第１のスリット
４第２のスリット
５第１の半導体素子
６第２の半導体素子
７第３の半導体素子
８第４の半導体素子
９ヒートシンク
１０折り曲げ部
１１開口部
１２側面破断部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が取り付けられており前記半導体素子の端子の近傍に設けられたスリットを有するプリント基板と、前記プリント基板のスリットに挿通され前記半導体素子の端子間の絶縁を行う絶縁部材を備え、前記絶縁部材のうち前記スリットに挿通する部分の少なくとも一部は挿通方向に対して直角方向に折り曲げ可能な折り曲げ部であり、前記折り曲げ部を折り曲げて前記スリットに挿通し、挿通した後に前記折り曲げ部の折り曲げが戻ることで、前記絶縁部材が前記スリットから挿通方向とは反対方向に抜けることを抑制するプリント基板の絶縁構造。
【請求項２】
第１の半導体素子と第２の半導体素子が取り付けられており前記第１の半導体素子の端子の近傍に設けられた第１のスリットと前記第２の半導体素子の端子の近傍に設けられた第２のスリット有するプリント基板と、前記プリント基板の前記第１のスリットおよび前記第２のスリットに挿通され前記第１の半導体素子の端子間および前記第２の半導体素子の端子間の絶縁を行う絶縁部材を備え、前記絶縁部材のうち前記第１のスリットに挿通する部分の少なくとも一部は挿通方向に対して直角方向に折り曲げ可能な第１の折り曲げ部であり、前記絶縁部材のうち前記第２のスリットに挿通する部分の少なくとも一部は挿通方向に対して直角方向に折り曲げ可能な第２の折り曲げ部であり、前記第１の折り曲げ部を折り曲げて前記第１のスリットに挿通し、前記第２の折り曲げ部を折り曲げて前記第２のスリットに挿通し、挿通した後に前記第１の折り曲げ部と前記第２の折り曲げ部の折り曲げが戻ることで前記絶縁部材が前記第１のスリットや前記第２のスリットから挿通方向とは反対方向に抜けることを抑制するプリント基板の絶縁構造。
【請求項３】
絶縁部材のうち第１のスリットや第２のスリットに挿通しない部分のうち少なくとも一部が、前記第１のスリットから前記第２のスリットまでの間で、かつ、第１の折り曲げ部や第２の折り曲げ部が位置する側のプリント基板の面とは反対側の面に位置することで、前記絶縁部材が挿通方向に抜けることを抑制する請求項２記載のプリント基板の絶縁構造。
【請求項４】
第１の折り曲げ部と第２の折り曲げ部は、弾性変形により折り曲げが戻る請求項２または３記載のプリント基板の絶縁構造。
【請求項５】
第１のスリットは略コの字形状であり、第２のスリットは略Ｌ字形状をつなぎ合わせた形状である請求項２から４のいずれか１項に記載のプリント基板の絶縁構造。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の絶縁構造を有するプリント基板を備えた電気機器。

【図１】