功率转换装置和断路机构的制作方法

1.本技术涉及一种功率转换装置和断路机构。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.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
5.专利文献1：日本专利特开2000－3662号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
6.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。
7.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。
8.因此，本发明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
9.本发明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。
10.本技术所涉及的断路机构，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。发明效果
11.根据本技术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
12.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
13.1.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。
14.1-1.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。
15.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。
16.mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)用作开关元件3。另外，作为开关元件3，也可以使用反向并联连接了二极管的igbt(绝缘栅双极型晶体管)等其它种类的开关元件。
17.各个开关元件3的栅极端子连接到控制装置(未图示出)，并且控制装置通过pwm控制(脉冲宽度调制)驱动每个开关元件3导通/关断，使功率转换装置进行期望的功率转换。
18.变压器7包括初级绕组7a、次级绕组7b和用来缠绕初级绕组7a和次级绕组7b的铁芯7c。
19.次级绕组7b的一端经由整流用二极管8和布线构件25连接到电抗器10的一端。次级绕组7b的另一端经由整流用二极管9和布线构件25连接到电抗器10的一端。电抗器10的另一端经由布线构件25连接到第二外部连接端子2的高电位侧端子2h。次级绕组7b的中心抽头(中间点)经由布线构件25连接到第二外部连接端子2的低电位侧端子2l。平滑电容器11连接在第二外部连接端子2的高电位侧端子2h和低电位侧端子2l之间。
20.简要说明功率变换装置的基本动作。通过控制装置的导通断开控制，依次重复切换第一模式、第二模式、第三模式和第四模式。
21.在第一模式中，第一串联电路的高电位侧的开关元件3ah和第二串联电路的低电位侧的开关元件3bl导通，并且第一串联电路的低电位侧的开关元件3al和第二串联电路的高电位侧的开关元件3bh关断。此时，流过初级绕组7a的电流在高电位侧端子1h
→
开关元件3ah
→
初级绕组7a
→
开关元件3bl
→
低电位侧端子1l的路径中流动。变压器7将电力从初级绕组7a传输到次级绕组7b。流过次级绕组7b的电流在低电位侧端子2l
→
次级绕组7b
→
二极管8、9
→
电抗器10
→
高电位侧端子2h的路径中流动。
22.在第二模式中，四个开关元件3ah、3al、3bh和3bl全部关断。此时，电流不流过初级绕组7a，没有电力传输到次级绕组7b。然而，在次级侧，通过电抗器10的自感，电流在电抗器10
→
高电位侧端子2h
→
低电位侧端子2l
→
次级绕组7b
→
二极管8、9
→
电抗器10的路径中流动。此时，由于在变压器7的次级侧不产生电压，所以流过电抗器10的电流il减小。
23.在第三模式中，第一串联电路的高电位侧的开关元件3ah和第二串联电路的低电位侧的开关元件3bl关断，第一串联电路的低电位侧的开关元件3al和第二串联电路的高电位侧的开关元件3bh导通。此时，流过初级绕组7a的电流在高电位侧端子1h
→
开关元件3bh
→
初级绕组7a
→
开关元件3al
→
低电位侧端子1l的路径中流动。变压器7将电力从初级绕组7a传输到次级绕组7b。流过次级绕组7b的电流在低电位侧端子2l
→
次级绕组7b
→
二极管8、9
→
电抗器10
→
高电位侧端子2h的路径中流动。
24.在第四模式中，四个开关元件3ah、3al、3bh和3bl全部关断。此时，电流不流过初级绕组7a，没有电力传输到次级绕组7b。然而，在次级侧，通过电抗器10的自感，电流在电抗器10
→
高电位侧端子2h
→
低电位侧端子2l
→
次级绕组7b
→
二极管8、9
→
电抗器10的路径中流动。此时，由于在变压器7的次级侧不产生电压，所以流过电抗器10的电流il减小。在各个模式中，流过电抗器10的电流的交流分量流过平滑电容器11而被平滑。
25.控制装置通过改变各个模式的期间来改变开关元件的导通占空比，并控制第二外部连接端子2的输出电压。
26.这里，在第一模式和第三模式中，当变压器7的初级绕组7a的电压为v1，初级绕组7a的匝数为n1，流过初级绕组7a的电流为i1，次级绕组7b的电压为v2，次级绕组7b的匝数为n2，次级绕组7b的电流为i2时，下式的关系成立。n1/n2＝v1/v2＝i2/i1
…
(1)
27.这里，n1/n2被称为变压器7的匝数比。由于第一外部连接端子1的电压vin被施加到初级绕组7a，所以v1＝vin。因此，根据式(1)，可以得到下式。v2＝vin/(n1/n2)
…
(2)
28.如式(2)所示，变压器7的次级绕组7b的电压v2是施加到初级绕组7a的第一外部连接端子1的电压vin除以匝数比n1/n2而获得的电压。此时，次级绕组7b的电压v2和第二外部
连接端子2的电压vout之间的差分的电压(＝|v2-vout|)被施加到电抗器10的两端。因此，电抗器10的电流il在第一模式和第三模式中增大。此时，电抗器10的电流il除以匝数比而得到的电流(＝il/(n1/n2))流过变压器7的初级绕组7a。
29.另一方面，在第二模式和第四模式下，由于所有开关元件都关断，所以第一外部连接端子1的电压vin不施加到初级绕组7a，v1＝0。电流不流过初级绕组7a，i1＝0。
30.此时，第二外部连接端子2的电压vout被施加到电抗器10。因此，电抗器10的电流il在第二模式和第四模式中减小。此外，与流过电抗器10的电流il相同值的电流从中心抽头流入次级绕组7b，i2＝il。此外，在变压器7的次级绕组7b中不产生电压，且v2＝0。
31.1-2.断路机构30在本实施方式中，断路机构30串联连接在对第一外部连接端子1的高电位侧端子1h和半导体电路5的高电位侧进行连接的布线构件25上。例如，当开关元件3发生短路故障，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之间短路并且有短路电流流过时，断路机构30切断电流。
32.断路机构30由层叠了多个导电性图案和多个绝缘性构件的多层基板构成。断路机构30具有在过电流通过时熔断的熔断器图案31和防飞散图案40。
33.在本实施方式中，断路机构30由6层的多层基板构成。这里，层是指形成有导电性图案的层，并且包括多层基板的外部一侧的层和外部另一侧的层即外层。图2表示各层的俯视图，图3表示在图2的a-a截面位置上用与基板垂直的平面切断全部6层的剖视图。
34.在多层基板中，基材19和导电性图案交替地无间隙地层叠。多层基板例如是印刷基板。即，内层的导电性图案的周围被基材19等绝缘性构件包围，并且密封在两块基材19之间。可以在基材19的表面上形成槽，并且在槽中嵌入导电性图案。
35.在本实施方式中，层叠了五块基材19。在外层侧或中间层的一块基材两面的层上设有导电性图案，在其余四块基材19的一个面的层上设有导电性图案。各基材19形成为矩形板状。
36.基材19由具有电绝缘性的任意材料形成。基材19例如由玻璃纤维增强环氧树脂、酚醛树脂、聚苯硫醚(pps：poly phenylene sulfide)、聚醚醚酮(peek)等形成。或者，基材19例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚酰亚胺(pi)膜或由芳族聚酰胺(全芳族聚酰胺)纤维形成的纸等形成。此外，基材19可以由氧化铝(al2o3)、氮化铝(aln)等陶瓷材料形成。基材19只要在形成于各层中的导电性图案的层之间能够绝缘即可。
37.如图2和图3所示，在各层(各基材19的表面)上隔开间隔设置第一端子图案21和第二端子图案22。当沿基板面的法线方向观察时，各层的第一端子图案21配置在彼此重叠的位置。当沿基板面的法线方向观察时，各层的第二端子图案22配置在彼此重叠的位置。第一端子图案21和第二端子图案22由铜箔形成，例如在本示例中形成为矩形板状。
38.各层的第一端子图案21通过贯穿各基材19的导电性圆筒形的通孔16连接而处于相同的电位，在本示例中设置有五个通孔16。各层的第二端子图案22通过贯穿各基材19的导电性圆筒形的通孔16连接而处于相同的电位，在本示例中设置有五个通孔16。
39.第一端子图案21经由图中未示出的布线构件25(例如，布线图案或线束)连接到第一外部连接端子1的高电位侧端子1h。第二端子图案22经由图中未示出的布线构件25(例如，布线图案或线束)连接到半导体电路5的高电位侧。由于断路机构30没有方向性，所以第
一端子图案21也可以连接到半导体电路5的高电位侧，并且第二端子图案22可以连接到第一外部连接端子1的高电位侧端子1h。
40.熔断器图案31设置在内层中。熔断器图案31连接在第一端子图案21和第二端子图案22之间。
41.在本实施方式中，熔断器图案31设置在第三层中。熔断器图案31由铜箔形成。熔断器图案31包括连接到第一端子图案21的第一端子侧基部33、连接到第二端子图案22的第二端子侧基部34、以及连接在第一端子侧基部33和第二端子侧基部34之间的熔断器部35。熔断器部35被密封在多层基板内。
42.熔断器部35的截面积小于第一端子侧基部33和第二端子侧基部34的截面积。熔断器部35是当过电流流过时熔断的熔断部。调整熔断器部35的长度和截面积中的一项或两项，来调整电阻值[ω]。
[0043]
防飞散图案40设置在与熔断器图案31不同的层上，并且当沿基板面的法线方向观察时，防飞散图案40与熔断器图案31的熔断部(在本例中为熔断器部35)的至少一部分重叠。
[0044]
在本实施方式中，多个(在本示例中为两个)防飞散图案40设置在彼此不同的层上。第一防飞散图案40a设置在比熔断器图案31更靠一侧的层上，第二防飞散图案40b设置在比熔断器图案31更靠另一侧的层上。第一防飞散图案40a设置在一侧的外层即第一层上，第二防飞散图案40b设置在另一侧的外层即第六层上。
[0045]
第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b形成为覆盖整个熔断器部35的矩形板状。因此，当沿基板面的法线方向观察时，第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b与整个熔断器部35重叠。第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b由铜箔形成。第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b没有电连接到熔断器图案31，具有不同的电位。
[0046]
《短路电流引起的熔断》这里，以在第一模式下开关元件发生短路故障的情况为例，说明熔断器图案的动作和直流电流的断路原理。如图4所示，当在第一模式下关断的第一串联电路的低电位侧的开关元件3al发生短路故障时，第一串联电路短路，并且短路电流流过断路机构30。
[0047]
由于短路电流大于正常动作时的电流，因此截面积小于其它图案从而具有较大电阻值的熔断器部35的发热量变大并且进行熔断。
[0048]
当熔断器部35熔断时，产生电弧放电以连接熔断器部35的两端。当要切断的电流是直流电流时，由于不存在电流的零点，因此即使布线图案熔断，也会持续产生电弧放电从而实现电连接，电流继续流动。当电流继续流动时，开关元件3ah、3al或位于闭合回路内的其它电子部件、布线图案等产生热量，并且可能会损坏功率转换装置。因此，需要强制限流电流，创造零点，切断电弧放电。
[0049]
图4的闭合回路的电路方程式为式(3)。vin＝i
×
(r+r)+l
×
di/dt
…
(3)这里，vin是第一外部连接端子1的电压，i是流过闭合回路的电流，r是除熔断器部以外的闭合回路的电阻值，r是熔断器部的电阻值(产生电弧放电后则是电弧放电的电阻值)，l是闭合回路的电抗，t是时间。
[0050]
在可限流的熔断器部产生电弧放电后，r《《r，可近似为(r+r)≈r，因此，可以将式
(3)变形为式(4)。di/dt＝(vin-i
×
r)/l
…
(4)
[0051]
根据式(4)，为了限制电流，左边的di/dt必须为负(di/dt《0)，因此电弧放电电压(i
×
r)必须高于第一外部连接端子1的电压vin。为了提高电弧放电电压，可以增大电弧放电的电阻值r。电弧放电的电阻值r一般用式(5)表示。r＝l/(σ
×
ar)
…
(5)这里，l是电弧放电的长度[m]，σ是电弧放电的电导率[s/m]，ar是电弧放电的截面积[m2]。
[0052]
根据式(5)，为了增大电弧放电的电阻值r，可以延长电弧放电的长度l，或者减小电弧放电的直径以减小截面积ar，或者降低电弧放电的电导率σ。
[0053]
＜比较例＞作为比较示例，考虑在基板的外层设置熔断器图案的情况。在比较例中，在外层产生的电弧放电可以在空气中自由变形，电弧放电的直径不受限制。因此，电弧放电的直径变大，电弧放电的截面积ar变大。因此，电弧放电的电阻值r及电弧放电电压(i
×
r)变小，式(4)的di/dt为正，有可能无法切断电流。
[0054]
此外，在比较示例中，外层的熔断器图案的熔断物和导电物会飞散到其它电路，并且存在损坏电气部件的可能性。此外，在比较示例中，由于难以设置覆盖外层的熔断器图案的防飞散图案，因此无法屏蔽正常电路动作时和短路断开时的电磁噪声，电磁噪声可能对其它电气部件带来不良影响，从而可能进行误动作。
[0055]
此外，在比较示例中，由于外层的熔断器图案的截面积变小的部分的电阻值大于其它图案的电阻值，所以在正常电路动作时的发热量变大，并且其设置在外层中，因此热扩散较低。因此，熔断器图案的温度变高，并且在最坏的情况下可能损坏。
[0056]
《熔断器部和防飞散图案的作用》因此，在本实施方式中，如上所述，熔断器图案31设置在多层基板的内层中。
[0057]
图5中示出将熔断器图案(熔断器部)配置在内层时以及配置在外层时电弧放电电压的实测结果。当截面积减小的熔断器部的长度变长时，电弧放电电压变高。此外，将熔断器部配置在内层时的电弧放电电压高于将熔断器部配置在外层时的电弧放电电压。
[0058]
熔断器部35配置在内层，并且其周围被基材19包围。因此，电弧放电被限制在基材19内的空间中，并且电弧放电的截面积ar不会变大。此外，通过将基材19暴露于电弧放电，从基材19产生分解气体，该分解气体使电弧放电的截面积ar小于基材19内的空间截面积(烧蚀效应)。结果，如式(5)所示，与电弧放电截面积ar成反比的电弧放电的电阻值r变高，电弧放电电压(i
×
r)变高。因此，能使式(4)的di/dt为负，使熔断后产生的电弧放电电流逐渐减小，从而能切断电流。
[0059]
另外，如式(5)所示，随着电弧放电的长度l变长，电弧放电的电阻值r变大。如式(4)所示，熔断器部35的长度可以被设定为使得电弧放电电压(i
×
r)大于规定的第一外部连接端子1的电压vin，并且di/dt变为负的。当熔断器部35熔断时，熔断器部35的截面积和长度等形状可以被设定为任意形状。
[0060]
此外，在本实施方式中，如上所述，防飞散图案40设置在与熔断器图案31不同的层上，并且当沿基板表的法线方向观察时，防飞散图案40与熔断器图案31的至少一部分重叠。
[0061]
根据该结构，通过防飞散图案40能抑制熔断器图案31的熔断物和导电物飞散到其它电路。此外，由于防飞散图案40由金属制成，所以能够阻断短路断开时的电磁噪声，并且能够抑制对其它电气部件造成误动作等不良影响。即使在正常电路动作时，当电流流过截面积较小的熔断器部35时，也会产生电磁噪声，但是能通过防飞散图案40阻断电磁噪声。此外，通过防飞散图案40能使在正常电路动作时产生的熔断器图案的热量散热和扩散，并且能抑制多层基板的温度上升。此外，在本实施方式中，由于防飞散图案40设置在外层，因此能提高从防飞散图案40向外部的散热性，并且能提高防飞散图案40的散热效果。
[0062]
本实施方式中，第一防飞散图案40a设置在比熔断器图案31更靠一侧的层上，第二防飞散图案40b设置在比熔断器图案31更靠另一侧的层上。因此，能够防止熔断器图案31的熔断物和导电物飞散到断路机构30的一侧和另一侧。由于第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b配置成覆盖整个熔断器部35，因此提高了防飞散效果、电磁噪声阻断效果和散热效果。
[0063]
虽然没有规定施加到断路机构30的第一端子图案21和第二端子图案22的电压(在本示例中，第一外部连接端子1的电压vin)，但是若施加电压超过20v，则一般容易产生电弧放电，并且容易获得本技术的电弧放电切断效果。即，当提供给断路机构30的电压是20v以上的直流电压时，容易获得本技术的电弧放电切断效果。此外，即使供电电压小于20v并且在熔断后不产生电弧放电，也可以通过在内层设置熔断器图案来获得熔断物的防飞散效果，通过设置防飞散图案40来获得熔断物的防飞散效果、电磁噪声的阻断效果和散热效果。
[0064]
2.实施方式2接着，对实施方式2所涉及的功率转换装置进行说明。对与上述实施方式1相同的结构部分省略说明。本实施方式的功率转换装置的基本结构与实施方式1相同，但是第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b的结构不同。
[0065]
与实施方式1相同，断路机构30由6层的多层基板构成。图6表示各层的俯视图，图7表示在图6的a-a截面位置上用与基板垂直的平面切断全部6层的剖视图。
[0066]
第一端子图案21和第二端子图案22以与实施方式1相同的方式构成，因此省略其详细说明。熔断器图案31以与实施方式1相同的方式构成，因此省略详细说明。
[0067]
本实施方式中，防飞散图案40也设置在与熔断器图案31不同的层上，并且当沿基板面的法线方向观察时，防飞散图案40与熔断器图案31的熔断部(在本例中为熔断器部35)的至少一部分重叠。
[0068]
在本实施方式中，多个防飞散图案40设置在彼此不同的层上，第一防飞散图案40a设置在比熔断器图案31更靠一侧的层上，第二防飞散图案40b设置在比熔断器图案31更靠另一侧的层上。
[0069]
与实施方式1不同，第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b设置在内层。第一防飞散图案40a设置在内层的第二层，第二防飞散图案40b设置在内层的第四层。第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b分别设置在与熔断器图案31相邻的层。第二防飞散图案40b可以设置在内层的第五层。
[0070]
通过在内层设置防飞散图案40，可以将防飞散图案40配置在靠近熔断器部35的位置，并且能提高防飞散图案40的防飞散效果、电磁噪声的阻断效果和散热效果。
[0071]
通过在内层设置防飞散图案40，防飞散图案40的两侧由基材19加强，因此，与设置
在外层的情况相比，能提高防飞散图案40的强度。因此，能提高防飞散图案40的防飞散效果。
[0072]
3.实施方式3接着，对实施方式3所涉及的功率转换装置进行说明。对与上述实施方式1或2相同的结构部分省略说明。本实施方式所涉及的功率转换装置的基本结构与实施方式1或2相同，但防飞散图案40的结构不同。
[0073]
与实施方式1相同，断路机构30由6层的多层基板构成。图8表示各层的俯视图，图9表示在图8的b-b截面位置用与基板垂直的平面切断全部6层的剖视图。
[0074]
在本实施方式中，多层基板的宽度比其他实施方式的宽度要大。宽度是基板在与熔断器部的延伸方向正交的方向上的距离。第一端子图案21和第二端子图案22以与实施方式1相同的方式构成在基板的宽度方向的一侧的部分，因此省略其详细说明。熔断器图案31以与实施方式1相同的方式构成在基板的宽度方向的一侧的部分，因此省略详细说明。
[0075]
与实施方式2同样，第一防飞散图案40a设置在比熔断器图案31更靠一侧的层(在本例中为第二层)，第二防飞散图案40b设置在比熔断器图案31更靠另一侧的层(在本例中为第四层)。
[0076]
在本实施方式中，防飞散图案40热连接到散热构件50。当沿基板面的法线方向观察时，各个防飞散图案40具有与熔断器部35重叠的主体部41和用于将主体部41连结到散热构件50侧的连结部42。连结部42从主体部41向宽度方向的另一侧延伸。连结部42由与主体部41相同的铜箔形成。
[0077]
在各层中，在第一端子图案21的宽度方向的另一侧隔开间隔地设置第一连结图案43。在第二端子图案22的宽度方向的另一侧隔开间隔地设置第二连结图案44。各层的第一连结图案43设置在从基板面的法线方向观察时彼此重叠的位置，通过贯穿各基材19的导电性圆筒形的通孔45(在本例中为5个)连接而处于相同的电位。各层的第二连结图案44设置在从基板面的法线方向观察时彼此重叠的位置，通过贯穿各基材19的导电性通孔45(在本例中为5个)连接而处于相同的电位。第一连结图案43和第二连结图案44由铜箔形成，并且在本示例中形成为矩形板状。
[0078]
各个防飞散图案40的连结部42与各个层的第一连结图案43和第二连结图案44热连接和电连接。外层(在本示例中为第六层)的第一连结图案43通过第一连结构件46与散热构件50热连接和电连接。外层(在本示例中为第六层)的第二连结图案44通过第二连结构件47与散热构件50热连接和电连接。因此，各个防飞散图案40通过第一连结图案43和第二连结图案44以及第一连结构件46和第二连结构件47与散热构件50热连接和电连接。设置在各层的防飞散图案40能通过设置在各层的第一连结图案43和第二连结图案44以及通孔45牢固地热连接和电连接到散热构件50。
[0079]
散热部件50是散热器、或制冷剂进行循环的冷却器等。散热构件50与断路机构30隔开间隔地设置。
[0080]
根据该结构，通过散热部件50降低防飞散图案40的温度，能提高将熔断器部的热量散热和扩散到防飞散图案40的效果，并且能抑制基板的温度上升。
[0081]
在本实施方式中，防飞散图案40具有接地电位。散热构件50接地，并且各个防飞散图案40经由第一连结图案43和第二连结图案44、第一连结构件46和第二连结构件47以及散
热构件50接地。根据该结构，能提高防飞散图案40对电磁噪声的屏蔽效果。防飞散图案40和熔断器图案具有不同的电位。散热构件50可以是浮动电位，并且防飞散图案40可以是浮动电位。此外，防飞散图案40可以仅与散热构件50热连接，而不进行电连接。
[0082]
散热构件50的热导率优选为0.1w/(m
·
k)以上。其中，散热构件50的热导率更优选为1.0w/(m
·
k)以上。其中，散热构件50的热导率更更优选为10.0w/(m
·
k)以上。
[0083]
散热构件50优选由刚性材料形成。具体地说，散热部件50由铜(cu)、铝(al)、铁(fe)、sus304等铁合金、磷青铜等铜合金和adc12等铝合金所构成的组群中选择出的任一种金属材料形成。此外，散热构件50可以由含有导热性填料的树脂材料形成。这里，作为树脂材料，例如使用聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(peek)等。散热构件50可以在与连结构件46、47连接的面不同的面上通过空气或液体制冷剂冷却。
[0084]
当连结构件46、47与散热构件50成一体时，连结构件46、47由与散热构件50相同的材料制成。当连结构件46、47与散热构件50分开形成时，连结构件46、47可以由与散热构件50相同的材料制成，也可以由与散热构件50不同的材料制成。散热构件50例如通过切割、压铸、锻造、使用模具来形成等方式形成。
[0085]
防飞散图案40可以不经由连结构件46、47地热连接和电连接到散热构件50。例如，外层的第一连结图案43和第二连结图案44或外层的防飞散图案40可以直接热连接和电连接到散热构件50。防飞散图案40的各层的配置可以与实施方式1相同。
[0086]
4.实施方式4接着，对实施方式4所涉及的功率转换装置进行说明。对与上述实施方式1相同的结构部分省略说明。本实施方式的功率转换装置的基本结构与实施方式1相同，但是熔断器图案的结构不同。
[0087]
与实施方式1相同，断路机构30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。本实施方式中，断路机构30包括连接到布线构件25的第一端子图案21和第二端子图案22、并联连接在第一端子图案21和第二端子图案22之间的第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b、以及防飞散图案40。
[0088]
在本实施方式中，断路机构30由6层的多层基板构成。这里，层是指形成有导电性图案的层，并且包括多层基板的外部一侧的层和外部另一侧的层即外层。图10表示各层的俯视图，图11表示在图10的a-a截面位置用与基板垂直的平面切断全部6层的剖视图。
[0089]
在多层基板中，基材19和导电性图案交替地无间隙地层叠。多层基板例如是印刷基板。即，内层的导电性图案的周围被基材19等绝缘性构件包围，并且密封在两块基材19之间。可以在基材19的表面上形成槽，并且可以在槽中嵌入导电性图案。
[0090]
在本实施方式中，层叠了五块基材19。在外层侧或中间层的一块基材两面的层上设有导电性图案，在其余四块基材19的一个面的层上设有导电性图案。各基材19形成为矩形板状。
[0091]
第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b设置在内层。第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b并联连接在第一端子图案21和第二端子图案22之间。
[0092]
在本实施方式中，第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b设置在同一层(在本实施方式中为第三层)中。第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b由铜箔形成。第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b是通用的一个图案，并且包括连接到第一端子图案21的第
一端子侧基部33、连接到第二端子图案22的第二端子侧基部34、以及并联连接在第一端子侧基部33和第二端子侧基部34之间的第一熔断器部35a和第二熔断器部35b。第一熔断器部35a和第二熔断器部35b密封在多层基板内。
[0093]
第一熔断器部35a和第二熔断器部35b的截面积小于第一端子侧基部33和第二端子侧基部34的截面积。第一熔断器部35a和第二熔断器部35b是当有过电流流过时进行熔断的熔断部。第一熔断器部35a和第二熔断器部35b具有不相同的电阻值[ω]。通过调整第一熔断器部35a和第二熔断器部35b各自的长度和截面积中的一项或两项，从而调整电阻值[ω]。第一熔断器部35a的电阻值ra[ω]小于第二熔断器部35b的电阻值rb[ω](ra《rb)。第一熔断器部35a的长度比第二熔断器部35b的长度要短，并且第一熔断器部35a的截面积比第二熔断器部35b的截面积要大。
[0094]
防飞散图案40设置在与第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b不同的层上，并且当沿基板面的法线方向观察时，防飞散图案40与第一熔断器图案31a的熔断部(在本例中为第一熔断器部35a)的至少一部分和第二熔断器图案31b的熔断部(在本例中为第二熔断器部35b)的至少一部分重叠。
[0095]
在本实施方式中，多个(在本示例中为两个)防飞散图案40设置在互不相同的层上。第一防飞散图案40a设置在比第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b更靠一侧的层上，第二防飞散图案40b设置在比第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b更靠另一侧的层上。第一防飞散图案40a设置在一侧的外层即第一层上，第二防飞散图案40b设置在另一侧的外层即第六层上。
[0096]
第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b形成为覆盖整个第一熔断器部35a和第二熔断器部35b的矩形板状。因此，当沿基板面的法线方向观察时，第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b与整个第一熔断器部35a和第二熔断器部35b重叠。第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b由铜箔形成。第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b没有电连接到第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b，并且具有不同的电位。
[0097]
《短路电流引起的熔断》这里，以在第一模式下开关元件发生短路故障的情况为例，说明各熔断器图案的动作和直流电流的断路原理。如图4所示，当在第一模式下关断的第一串联电路的低电位侧的开关元件3al发生短路故障时，第一串联电路短路，并且短路电流流过断路机构30。
[0098]
由于短路电流大于正常动作时的电流，因此与其它图案相比截面积更小且电阻值更大的第一熔断器部35a和第二熔断器部35b的发热量变大，并且进行熔断。由于第一熔断器部35a和第二熔断器部35b并联电连接，短路电流被分流通过。
[0099]
这里，当短路电流[a]为ishort，流过第一熔断器部35a的电流[a]为ia，流过第二熔断器部35b的电流[a]为ib时，下式成立。ishort＝ia+ib
…
(6)
[0100]
如下式所示，ia与ib之比等于第一熔断器部35a的电阻值ra[ω]与第二熔断器部35b的电阻值rb[ω]之比。ia:ib＝ra:rb
…
(7)
[0101]
根据式(8)和式(9)计算短路电流通过时的第一熔断器部35a的发热量wa[w]和第二熔断器部35b的发热量wb[w]。
wa＝ia2×
ra
…
(8)wb＝ib2×
rb
…
(9)
[0102]
根据式(7)至式(9)，发热量之比为下式。wa:wb＝rb:ra
…
(10)
[0103]
当将第一熔断器部35a和第二熔断器部35b的形状决定为满足ra《rb时，wa》wb。因此，在短路电流通过到断路机构30之后，发热量较大的第一熔断器部35a首先进行熔断。当第一熔断器部35a熔断时，由于所有短路电流集中通过第二熔断器部35b，所以第二熔断器部35b熔断。
[0104]
当第二熔断器部35b熔断时，产生电弧放电使得连接第二熔断器部35b的两端。当要切断的电流是直流电流时，由于不存在电流的零点，因此即使布线图案熔断，也会持续产生电弧放电，从而实现电连接，电流继续流动。当电流继续流动时，开关元件3ah、3al或位于闭合回路内的其它电子部件、布线图案等产生热量，并且可能会损坏功率转换装置。因此，需要强制限流电流，创造零点，切断电弧放电。
[0105]
图4的闭合回路的电路方程式为式(11)。vin＝i
×
(r+r)+l
×
di/dt
…
(11)这里，vin是第一外部连接端子1的电压，i是流过闭合回路的电流，r是除熔断器部以外的闭合回路的电阻值，r是熔断器部的电阻值(发生电弧放电后是电弧放电的电阻值)，l是闭合回路的电抗，t是时间。
[0106]
在可限流的熔断器部产生电弧放电后，r《《r，可近似为(r+r)≈r，因此，可以将式(11)变形为式(12)。di/dt＝(vin-i
×
r)/l
…
(12)
[0107]
根据式(12)，为了限制电流，左边的di/dt(电流的时间微分值)必须为负(di/dt《0)，因此电弧放电电压(i
×
r)需要高于第一外部连接端子1的电压vin。为了提高电弧放电电压，可以增大电弧放电的电阻值r。电弧放电的电阻值r一般用式(13)表示。r＝l/(σ
×
ar)
…
(13)这里，l是电弧放电的长度[m]，σ是电弧放电的电导率[s/m]，ar是电弧放电的截面积[m2]。
[0108]
根据式(13)，为了增大电弧放电的电阻值r，可以延长电弧放电的长度l，或者减小电弧放电的直径以减小截面积ar，或者降低电弧放电的电导率σ。
[0109]
＜比较例＞作为比较示例，考虑在基板的外层设置熔断器图案的情况。在比较例中，在外层产生的电弧放电可以在空气中自由变形，电弧放电的直径不受限制。因此，电弧放电的直径变大，电弧放电的截面积ar变大。因此，电弧放电的电阻值r及电弧放电电压(i
×
r)变小，式(12)的di/dt为正，有可能无法切断电流。
[0110]
此外，在比较示例中，外层的熔断器图案的熔断物和导电物飞散到其它电路，并且存在损坏电气部件的可能性。此外，在比较示例中，由于难以设置覆盖外层的熔断器图案的防飞散图案，因此无法屏蔽正常电路动作时和短路断开时的电磁噪声，电磁噪声可能对其它电气部件带来不良影响，从而可能进行误动作。
[0111]
此外，在比较示例中，由于外层的熔断器图案的截面积较小的部分的电阻值大于
其它图案的电阻值，所以在正常电路动作时的发热量变大，并且其设置在外层中，因此热扩散较低。因此，熔断器图案的温度变高，并且在最坏的情况下可能损坏。
[0112]
《熔断器部和防飞散图案的作用》因此，在本实施方式中，如上所述，第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b设置在多层基板的内层，并且具有不同的电阻值。
[0113]
如实施方式1所说明的那样，图5示出了将熔断器图案(熔断器部)配置在内层时以及配置在外层时的电弧放电电压的实测结果。当截面积减小的熔断器部的长度变长时，电弧放电电压变高。此外，将熔断器部配置在内层时的电弧放电电压高于将熔断器部配置在外层时的电弧放电电压。
[0114]
在本实施方式中，如使用式(10)所说明的那样，在具有小电阻值的第一熔断器部35a先熔断之后，第二熔断器部35b熔断，从而在第二熔断器部35b产生电弧放电。第二熔断器部35b设置在内层，其周围被基材19包围。因此，电弧放电被限制在基材19内的空间中，并且电弧放电的截面积ar不会变大。此外，具有大电阻值的第二熔断器部35b的截面积小于具有小电阻值的第一熔断器部35a的截面积。此外，通过将基材19暴露于电弧放电，从基材19产生分解气体，该分解气体使电弧放电的截面积ar小于基材19内的空间截面积(烧蚀效应)。结果，如式(13)所示，与电弧放电截面积ar成反比的电弧放电电阻值r变高，电弧放电电压(i
×
r)变高。因此，能使式(12)的di/dt为负，使熔断后产生的电弧放电电流逐渐减小，从而能切断电流。
[0115]
另外，如式(13)所示，随着电弧放电的长度l变长，电弧放电的电阻值r变大。如式(12)所示，第二熔断器部35b的长度可以被设定为使得电弧放电电压(i
×
r)大于规定的第一外部连接端子1的电压vin，并且di/dt变为负的。
[0116]
若第一熔断器部35a的电阻值ra小于第二熔断器部35b的电阻值rb(ra《rb)并且第一熔断器部35a在第二熔断器部35b之前熔断，则第一熔断器部35a的截面积和长度等形状可以被设定为任意形状。
[0117]
此外，在没有短路电流流过的正常电路动作时，流过第一熔断器部35a的电流比流过第二熔断器部35b的多，因此，与仅设置能够限制电弧放电的第二熔断器部35b的情况相比，能够抑制第二熔断器部35b的发热。因此，通过设置并联连接的第一熔断器部35a和第二熔断器部35b，能考虑正常电路动作时的发热来设计第一熔断器部35a，能考虑短路电流时的电弧放电的限流来设计第二熔断器部35b。
[0118]
此外，在本实施方式中，如上所述，防飞散图案40设置在与第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b不同的层上，当沿基板面的法线方向观察时，防飞散图案40与第一熔断器图案31a的至少一部分和第二熔断器图案31b的至少一部分重叠。
[0119]
根据该结构，通过防飞散图案40能抑制第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b的熔断物和导电物飞散到其它电路。此外，由于防飞散图案40由金属制成，所以能够阻断短路断开时的电磁噪声，并且能够抑制对其它电气部件造成误动作等不良影响。即使在正常电路动作时，当电流流过截面积较小的第一熔断器部35a和第二熔断器部35b时，也会产生电磁噪声，但是能通过防飞散图案40阻断电磁噪声。此外，通过防飞散图案40能使在正常电路动作时产生的各熔断器图案的热量散热和扩散，并且能抑制多层基板的温度上升。此外，在本实施方式中，由于防飞散图案40设置在外层，因此能提高从防飞散图案40向外部的散
热性，并且能提高防飞散图案40的散热效果。
[0120]
本实施方式中，第一防飞散图案40a设置在比第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b更靠一侧的层上，第二防飞散图案40b设置在比第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b更靠另一侧的层上。因此，能够防止第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b的熔断物和导电物飞散到断路机构30的一侧和另一侧。由于第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b配置成覆盖整个第一熔断器部35a和第二熔断器部35b，因此提高了防飞散效果、电磁噪声阻断效果和散热效果。
[0121]
虽然没有规定施加到断路机构30的第一端子图案21和第二端子图案22的电压(在本示例中，第一外部连接端子1的电压vin)，但是若施加电压超过20v，则一般容易产生电弧放电，并且容易获得本技术的电弧放电的切断效果。即，当提供给断路机构30的电压是20v以上的直流电压时，容易获得本技术的电弧放电切断效果。此外，即使供电电压小于20v并且在熔断后不产生电弧放电，也可以通过在内层设置熔断器图案来获得熔断物的防飞散效果，通过设置防飞散图案40来获得熔断物的防飞散效果、电磁噪声的阻断效果和散热效果。
[0122]
5.实施方式5接着，对实施方式5所涉及的功率转换装置进行说明。对与上述实施方式4相同的结构部分省略说明。本实施方式的功率转换装置的基本结构与实施方式4同样，但是第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b的结构不同。
[0123]
与实施方式4同样地，断路机构30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。断路机构30包括连接到布线构件25的第一端子图案21和第二端子图案22、并联连接在第一端子图案21和第二端子图案22之间的第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b、以及防飞散图案40。
[0124]
与实施方式4同样地，断路机构30由6层的多层基板构成。图12表示各层的俯视图，图13表示在图12的a-a截面位置用与基板垂直的平面切断全部6层的剖视图。
[0125]
第一端子图案21、第二端子图案22、第一防飞散图案40a以及第二防飞散图案40b以与实施方式4相同的方式构成，因此省略详细说明。
[0126]
与实施方式4同样地，第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b设置在内层。第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b并联连接在第一端子图案21和第二端子图案22之间。
[0127]
与实施方式4不同的是，第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b设置在内层的不同层上。在本示例中，第一熔断器图案31a设置在第三层，第二熔断器图案31b设置在第四层，并且基材19配置在第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b之间。
[0128]
第一熔断器图案31a包括连接到第三层的第一端子图案21的第一端子侧基部33a、连接到第三层的第二端子图案22的第二端子侧基部34a、以及连接在第一端子侧基部33a和第二端子侧基部34a之间的第一熔断器部35a。第一熔断器部35a的截面积小于第一端子侧基部33a和第二端子侧基部34a的截面积。第一熔断器部35a是当过电流流过时熔断的熔断部。第一熔断器部35a被密封在第三层的基板内。
[0129]
第二熔断器图案31b包括连接到第四层的第一端子图案21的第一端子侧基部33b、连接到第四层的第二端子图案22的第二端子侧基部34b、以及连接在第一端子侧基部33b和第二端子侧基部34b之间的第二熔断器部35b。第二熔断器部35b的截面积小于第一端子侧基部33b和第二端子侧基部34b的截面积。第二熔断器部35b是当过电流流过时熔断的熔断
部。第二熔断器部35b被密封在第四层的基板内。
[0130]
第三层的第一端子图案21和第四层的第一端子图案21通过通孔16连接，第三层的第二端子图案22和第四层的第二端子图案22通过通孔16连接。因此，第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b并联连接在第一端子图案21和第二端子图案22之间。
[0131]
第一熔断器部35a和第二熔断器部35b具有不同的电阻值[ω]。调整第一熔断器部35a和第二熔断器部35b各自的长度和截面积中的一项或两项，来调整电阻值[ω]。第一熔断器部35a的电阻值ra[ω]小于第二熔断器部35b的电阻值rb[ω](ra《rb)。第一熔断器部35a的长度比第二熔断器部35b的长度更短，并且第一熔断器部35a的截面积比第二熔断器部35b的截面积更大。
[0132]
短路电流被分流通过第一熔断器部35a和第二熔断器部35b。与实施方式4同样地，在第一熔断器部35a先被短路电流熔断之后，第二熔断器部35b熔断，并且在第二熔断器部35b中产生电弧放电。
[0133]
由于第二熔断器部35b设置在内层，因此根据实施方式1中说明的原理，在电弧放电发生之后，电弧放电电流逐渐减小，从而能切断电流。
[0134]
当第一熔断器部35a和第二熔断器部35b设置在同一层时，如果使第一熔断器部35a和第二熔断器部35b靠近地配置，则第一熔断器部35a的熔断物、被熔断时的能量破坏的基材19等将飞散，可能损坏第二熔断器部35b。当第二熔断器部35b损坏时，第二熔断器部35b的熔断性能发生变化，从而影响熔断时间和熔断后电弧放电的产生，并且有可能无法切断过电流。
[0135]
另一方面，在本实施方式中，第一熔断器部35a和第二熔断器部35b形成在不同的层，并且基材19配置在它们之间。当基材19具有固定厚度时，由于能够抑制第一熔断器部35a的熔断物穿透基材19而损坏第二熔断器部35b，所以能够在不改变第二熔断器部35b的熔断性能的情况下实现期望的过电流切断功能。
[0136]
此外，由于第一熔断器部35a和第二熔断器部35b形成在不同的层，并且具有低热导率的基材19配置在它们之间，所以在由于正常电路动作时的通电而产生热量时，能抑制由于相互发热而引起的热干扰、温度上升的增加。
[0137]
在实施方式4中，第一熔断器部35a和第二熔断器部35b隔开间隔来进行配置，以便能够抑制由于第一熔断器部35a的熔断导致的第二熔断器部35b的损坏以及熔断器部之间的热干扰。
[0138]
在本实施方式中，第一熔断器部35a和第二熔断器部35b配置在从基板面的法线方向观察时重叠的位置。即使以这种方式配置，也能通过配置在它们之间的基材19来抑制由于第一熔断器部35a的熔断导致的对第二熔断器部35b的损坏、以及熔断器部之间的热干扰。此外，由于能配置在重叠的位置，因此能减小多层基板的宽度来实现小型化。
[0139]
6.实施方式6接着，对实施方式6所涉及的功率转换装置进行说明。对与上述实施方式4或5相同的结构部分省略说明。本实施方式的功率转换装置的基本结构与实施方式4或5相同，但是第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b的结构不同。
[0140]
与实施方式4同样地，断路机构30由6层的多层基板构成。图14表示各层的俯视图，图15表示在图14的a-a截面位置用与基板垂直的平面切断全部6层的剖视图。
[0141]
第一端子图案21和第二端子图案22以与实施方式1相同的方式构成，因此省略其详细说明。第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b以与实施方式5相同的方式构成，因此省略详细说明。此外，第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b可以以与实施方式4相同的方式构成。
[0142]
本实施方式中，防飞散图案40也设置在与第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b不同的层上，并且当沿基板面的法线方向观察时，防飞散图案40与第一熔断器图案31a的熔断部(在本例中为第一熔断器部35a)的至少一部分和第二熔断器图案31b的熔断部(在本例中为第二熔断器部35b)的至少一部分重叠。
[0143]
在本实施方式中，多个防飞散图案40也设置在互不相同的层，第一防飞散图案40a设置在比第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b更靠一侧的层，第二防飞散图案40b设置在比第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b更靠另一侧的层。
[0144]
与实施方式4和5不同的是，第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b设置在内层。第一防飞散图案40a设置在内层的第二层，第二防飞散图案40b设置在内层的第五层。
[0145]
通过在内层设置防飞散图案40，能将防飞散图案40靠近第一熔断器部35a和第二熔断器部35b地进行配置，并且能提高防飞散图案40的防飞散效果、电磁噪声的阻断效果和散热效果。
[0146]
通过在内层设置防飞散图案40，防飞散图案40的两侧由基材19加强，因此，与设置在外层的情况相比，能提高防飞散图案40的强度。因此，能提高防飞散图案40的防飞散效果。
[0147]
7.实施方式7接着，对实施方式7所涉及的功率转换装置进行说明。对与上述实施方式4～6相同的结构部分省略说明。本实施方式的功率转换装置的基本结构与实施方式4至6中的任一个相同，但是防飞散图案40、第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b的结构不同。
[0148]
与实施方式4同样地，断路机构30由6层的多层基板构成。图16表示各层的俯视图，图17表示在图16的a-a截面位置用与基板垂直的平面切断全部6层的剖视图。
[0149]
第一端子图案21和第二端子图案22以与实施方式4至6相同的方式构成，因此省略其详细说明。与实施方式5同样地，第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b设置在内层的不同层。第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b的形状本身与实施方式5和6相同，因此省略说明。
[0150]
在本实施方式中，第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b在它们之间夹着一个以上的层地设置在内层的不同层。第一熔断器图案31a设置在第三层，第二熔断器图案31b设置在第五层，第四层被夹在第三层的第一熔断器图案31a和第五层的第二熔断器图案31b之间。
[0151]
而且，第三防飞散图案40c设置在第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b之间的层(在本例中为第四层)中。
[0152]
根据该结构，通过第三防飞散图案40c，能抑制第一熔断器图案31a的熔断物和被熔断时的能量破坏的基材19向第二熔断器图案31b侧飞散，并且能进一步抑制第二熔断器图案31b的损坏。
[0153]
此外，通过在第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b之间设置第三防飞散图案
40c，能将防飞散图案40靠近第一熔断器部35a和第二熔断器部35b来进行配置，并且能提高防飞散图案40的防飞散效果、电磁噪声的阻断效果和散热效果。
[0154]
通过第三防飞散图案40c能抑制其中一个熔断器部切断时和正常动作时的电磁噪声传递到另一个熔断器部，并且能抑制电气部件误动作。
[0155]
由于通过第三防飞散图案40c提高了防飞散效果，因此能使第一熔断器图案31a和第三防飞散图案40c之间的基材19以及第二熔断器图案31b和第三防飞散图案40c之间的基材19变薄，从而能提高将在各个熔断器部中产生的热量散热和扩散到防飞散图案40c的效果，能抑制基板的温度上升。
[0156]
第一防飞散图案40a设置在比第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b更靠一侧的层上，第二防飞散图案40b设置在比第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b更靠另一侧的层上。
[0157]
第一防飞散图案40a设置在内层的第二层，第二防飞散图案40b设置在外层的第六层。另外，可以改变层数和配置，使得第一防飞散图案40a在外层，第二防飞散图案40b在内层。或者，可以改变层数和配置，使得第一防飞散图案40a和第二防飞散图案40b双方均在内层或外层。
[0158]
如图18所示，图16中的第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b可以互换。即，第二熔断器图案31b可以设置在第三层，第一熔断器图案31a可以设置在第五层。
[0159]
由此，设置有大电阻值的第二熔断器部35b的层(第三层)可以比设置有低电阻值的第一熔断器部35a的层(第五层)更靠近中央层(在本实施方式中为第三层和第四层)。
[0160]
根据该结构，由于产生电弧放电的第二熔断器部35b靠近中央层配置，所以第二熔断器部35b的周围能够被基材19等更牢固地包围，在产生电弧放电时能够保持基材19内的第二熔断器部35b的配置空间，能够抑制电弧放电的截面积和密封性发生变化，并且能够容易地保持限流性能。
[0161]
8.实施方式8接着，对实施方式8所涉及的功率转换装置进行说明。对与上述实施方式4至7相同的结构部分省略说明。本实施方式所涉及的功率转换装置的基本结构与实施方式4至7中的任一种相同，但防飞散图案40的结构不同。
[0162]
与实施方式1同样地，断路机构30由6层的多层基板构成。图19表示各层的俯视图，图20表示在图19的b-b截面位置用与基板垂直的平面切断全部6层的剖视图。
[0163]
在本实施方式中，多层基板的宽度比其他实施方式的宽度要大。宽度是基板在与熔断器部的延伸方向正交的方向上的距离。第一端子图案21和第二端子图案22以与实施方式4至7相同的方式构成，因此省略其详细说明。第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b以与实施方式7相同的方式构成在基板的宽度方向一侧的部分，因此省略详细说明。此外，第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b可以以与实施方式4至6中的任一种相同的方式构成。
[0164]
与实施方式7相同，第一防飞散图案40a设置在比第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b更靠一侧的层(在本例中为第二层)，第二防飞散图案40b设置在比第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b更靠另一侧的层(在本例中为第六层)。第三防飞散图案40c设置在第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b之间的层(在本例中为第四层)中。
[0165]
在本实施方式中，防飞散图案40热连接到散热构件50。各个防飞散图案40具有当沿基板面的法线方向观察时与第一熔断器部35a和第二熔断器部35b重叠的主体部41和用于将主体部41连结到散热构件50侧的连结部42。连结部42从主体部41向宽度方向的另一侧延伸。连结部42由与主体部41相同的铜箔形成。
[0166]
在各层中，在第一端子图案21的宽度方向的另一侧隔开间隔地设置第一连结图案43。在第二端子图案22的宽度方向的另一侧隔开间隔地设置第二连结图案44。各层的第一连结图案43设置在从基板面的法线方向观察时彼此重叠的位置，通过贯穿各基材19的导电性圆筒形的通孔45(在本例中为5个)连接而处于相同的电位。各层的第二连结图案44设置在从基板面的法线方向观察时彼此重叠的位置，通过贯穿各基材19的导电性通孔45(在本例中为5个)连接而处于相同的电位。第一连结图案43和第二连结图案44由铜箔形成，并且在本示例中形成为矩形板状。
[0167]
各个防飞散图案40的连结部42与各个层的第一连结图案43和第二连结图案44热连接和电连接。外层(在本示例中为第六层)的第一连结图案43通过第一连结构件46与散热构件50热连接和电连接。外层(在本示例中为第六层)的第二连结图案44通过第二连结构件47与散热构件50热连接和电连接。因此，各个防飞散图案40通过第一连结图案43和第二连结图案44以及第一连结构件46和第二连结构件47与散热构件50热连接和电连接。设置在各层的防飞散图案40能通过设置在各层的第一连结图案43和第二连结图案44以及通孔45牢固地热连接和电连接到散热构件50。
[0168]
散热部件50是散热器、或制冷剂进行循环的冷却器等。散热构件50与断路机构30隔开间隔地设置。
[0169]
根据该结构，通过散热部件50降低防飞散图案40的温度，能提高将在各熔断器部产生的热量散热和扩散到防飞散图案40的效果，并且能抑制基板的温度上升。
[0170]
在本实施方式中，防飞散图案40具有接地电位。散热构件50接地，并且各个防飞散图案40经由第一连结图案43和第二连结图案44、第一连结构件46和第二连结构件47以及散热构件50接地。根据该结构，能提高防飞散图案40对电磁噪声的屏蔽效果。防飞散图案40和熔断器图案具有不同的电位。散热构件50可以是浮动电位，并且防飞散图案40也可以是浮动电位。此外，防飞散图案40可以仅与散热构件50热连接，而不进行电连接。
[0171]
散热部件50的结构与实施方式3相同，因此省略说明。
[0172]
第一熔断器图案31a、第二熔断器图案31b和防飞散图案40的各层的配置可以与实施方式4至7中的任一个相同。
[0173]
＜变换例＞在实施方式1至3中，当沿基板面的法线方向观察时，防飞散图案40设置成与整个熔断器部35重叠。但是，如图21所示的实施方式1的变换例，从基板面的法线方向观察时，防飞散图案40也可以设置成与熔断器部35的一部分重叠。因此，只要获得了一定的防止熔断物飞散的效果，则重叠程度可以是任意的程度。
[0174]
在实施方式4至8中，当沿基板面的法线方向观察时，防飞散图案40设置成与整个第一熔断器部35a和第二熔断器部35b重叠。然而，如图22所示的实施方式4的变换例那样，从基板面的法线方向观察时，防飞散图案40可以设置成与第一熔断器部35a的一部分和第二熔断器部35b的一部分重叠。因此，只要获得了一定的防止熔断物飞散的效果，则重叠程
度可以是任意的程度。
[0175]
在每个实施方式中，各熔断器部35、35a和35b形成为矩形板状。各熔断器部35、35a、35b的截面积小于其它部分的截面积，只要是在短路电流通过时熔断从而能够切断电弧放电的形状，则熔断器部35、35a、35b可以具有任何形状。例如，如图23所示，可以在板状图案的一侧或两侧设置缺口，以减小截面积。缺口的形状除了矩形以外，也可以是三角形、五边形、梯形、菱形、平行四边形、圆形、椭圆形等任意形状。缺口不限于一个，也可以设置多个。另外，多个缺口可以呈交错状地彼此错开或不规则的方式配置在布线长度方向上的不同位置。
[0176]
在各个实施方式中，断路机构30是用于切断dc-dc转换器的过电流的熔断器。然而，断路机构30可以设置在各种电路中作为抑制器，除了用于切断稳定的过电流之外，还用于切断浪涌电流。
[0177]
在各个实施方式中，第一端子图案21和第二端子图案22、通孔16和熔断器图案31由铜制成。然而，这些导电构件分别可以由银(ag)、金(au)、锡(sn)、铝(al)、镍(ni)及其合金等铜以外的其它导电材料形成。此外，这些导电构件中的每一个可以由单一材料形成，也可以由多种不同材料形成。此外，通孔16的内侧可以不是空间，可以用导电材料填充。此外，当配置在各层的第一端子图案21和第二端子图案22可以电连接时，通孔16的内侧是空间，但也可以用绝缘材料填充。
[0178]
在各个实施方式中，断路机构30连接到第一外部连接端子1的高电位侧端子1h侧。然而，断路机构30可以串联连接在对第一外部连接端子1的低电位侧端子1l和半导体电路5的低电位侧进行连接的布线部件25上。断路机构30可以连接到第二外部连接端子2的高电位侧端子2h侧或低电位侧端子2l侧。断路机构30可以串联连接到能够切断过电流的电路上的任意位置。此外，可以设置多个断路机构30。
[0179]
在各个实施方式中，功率转换装置是绝缘型dc-dc转换器。然而，功率变换装置可以是非绝缘的dc-dc转换器、逆变器、整流器等各种功率变换装置。此外，功率转换装置不仅可以是从第一外部连接端子1到第二外部连接端子2进行降压的降压型转换器，也可以是从第一外部连接端子1到第二外部连接端子2进行升压的升压转换器，或者第一外部连接端子1的电压可以与第二外部连接端子2的电压相同。
[0180]
在各个实施方式中，设置开关元件作为半导体元件。然而，可以设置二极管作为半导体元件。
[0181]
在各个实施方式中，断路机构30设置在功率转换装置中。然而，断路机构30也可以设置在功率转换装置以外的各种电路中。此外，断路机构30可以作为电路部件流通。
[0182]
在各个实施方式中，断路机构30由多层基板构成。然而，不仅断路机构30，功率转换装置的其它部分(例如，布线部件)也可以由多层基板构成。
[0183]
实施方式1至3中，断路机构30由6层的多层基板构成。但是，在实施方式1中，只要是具有至少一个内层的3层以上的多层基板即可。例如，可以是三层多层基板，在外层的第一层设置第一防飞散图案40a，在内层的第二层设置熔断器图案31，在外层的第三层设置第二防飞散图案40b。在实施方式2中，只要是具有至少三个内层的四层以上的多层基板即可。
[0184]
实施方式4至8中，断路机构30由6层的多层基板构成。但是，在实施方式4中，只要是具有至少一个内层的三层以上的多层基板即可。例如，可以是三层多层基板，在外层的第
一层设置第一防飞散图案40a，在内层的第二层设置第一熔断器图案31a和第二熔断器图案31b，在外层的第三层设置第二防飞散图案40b。在实施方式5中，只要是具有至少两个内层的四层以上的多层基板即可。例如，可以是四层多层基板，在外层的第一层设置第一防飞散图案40a，在内层的第二层设置第一熔断器图案31a，在内层的第三层设置第二熔断器图案31b，在外层的第四层设置第二防飞散图案40b。在实施方式6中，只要是具有至少四个内层的六层以上的多层基板即可。在实施方式7中，只要是具有至少三个内层的五层以上的多层基板即可。
[0185]
虽然本技术记载了各种示例性实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。因此，可以认为未示例的无数变形例也包含在本技术说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、追加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。