CN102263071B - 半导体模块和使用半导体模块的电动设备 - Google Patents
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Abstract
公开了一种半导体模块和使用半导体模块的电动设备。在具有用于驱动电动设备的电动马达的两个逆变器电路系统的电力模块中,安装有功率晶体管和分流电阻的布线板被嵌入板状模塑部中。多个岸面具有从模塑部暴露的放热表面。由第一岸面组构成的第一岸面行的放热表面被设置在同一平面和同一直线上,并且由第二岸面组构成的第二岸面行的放热表面被设置在同一平面和同一直线上。第一和第二岸面行的放热表面通过绝缘放热片与散热器面-面接触,以使由电力模块生成的热消散。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体模块和包括半导体模块的、具有控制器的电动设备,该电动设备被布置在电动马达的轴的一个轴向侧。
背景技术
常规地,公知由驾驶员执行的用于协助转向的电力转向系统。通常,在控制电力转向系统中的电动马达的驱动的控制器中使用用于从直流电产生交流电的逆变器电路。逆变器电路通过将例如像晶体管、电阻器和电容器的半导体器件的电子部件安装在基板上而被构造。例如,专利文献1(JP-A-2005-212722)描述了一种电力基板,该电力基板应用于电力转向控制器并且安装有半导体开关装置等。
在专利文献1描述的常规技术中,散热器被设置成与电力基板面-面接触。通过散热器使电力基板上的大电流部件和布线图案生成的热消散。整个电力基板与散热器接触。因此,基本均等地执行具有相对高的冷却优先级的元件的散热和具有相对低的冷却优先级的元件的散热。因此,如果目的是实现从具有相对高的冷却优先级的元件散热的充足的效果,则会出现以下问题:散热器的体尺寸变大并且散热器的重量增加。冷却优先级是指冷却的必要程度。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够选择性消散具有相对高的冷却优先级的元件的热的半导体模块。本发明的另一个目的是提供一种通过使用半导体模块来减小其尺寸和重量的电动设备。
根据本发明的第一示例方面,半导体模块具有半导体芯片、布线板、模塑部、绕组连接端子、控制端子和多个岸面(land)。半导体芯片设置有用于切换与马达的驱动相关的绕组的通电的开关元件。布线板安装有半导体芯片并具有通过半导体芯片的通电线路。模塑部由树脂形成并具有板状,使得半导体芯片和布线板嵌入模塑部中。绕组连接端子从布线板延伸到模塑部的外部。绕组连接端子与绕组连接。控制端子从布线板延伸到模塑部的外部。控制端子与控制绕组的通电的控制板连接。
多个岸面被设置在布线板的与半导体芯片相反的侧。岸面具有从模塑部暴露的放热表面,并且能够通过建立放热表面与放热构件之间的面-面接触使由半导体芯片生成的热消散。岸面构成岸面行,在该岸面行中放热表面被布置在同一平面上和直线上,其中,所述岸面行由第一岸面行和第二岸面行组成,其中所述第一岸面行由设置在与其上安装有第一系统的两个功率晶体管的安装部相反的侧的一个岸面、设置在与其上安装有所述第一系统的六个功率晶体管的安装部相反的侧的六个岸面、以及设置在与其上安装有所述第一系统的分流电阻的安装部相反的侧的三个岸面构成;所述第二岸面行由设置在与其上安装有第二系统的两个功率晶体管的安装部相反的侧的一个岸面、设置在与其上安装有所述第二系统的六个功率晶体管的安装部相反的侧的六个岸面、以及设置在与其上安装有所述第二系统的分流电阻的安装部相反的侧的三岸面构成;其中所述功率晶体管对应所述半导体芯片。岸面行的数目不限于一个。而是可以设置任意数目的岸面行。
因此,多个岸面的放热表面能够选择性消散生成大量热并具有高的冷却优先级的元件的热。另外,岸面行的轮廓形状是简单的。因此,能够通过将具有预定宽度的矩形片构件切割成与每个岸面行对应的长度来制成用于建立与多个岸面的放热表面的面-面接触的放热构件,并且使用该放热构件。因此,可以降低放热构件的制造成本。
根据本发明的第二示例方面,放热表面被设置同一平面上。也就是,在设置多个岸面行的情况下,所有岸面行的放热表面被布置在同一平面上。因此,可以使模塑部的厚度均一,并且可以使从模塑部突出的多个岸面的高度均一。因此,改进了制造效率。
根据本发明的第三示例方面,沿着布线板的侧部布置岸面。例如,布线板的轮廓被形成为基本具有矩形形状,并且沿着布线板的长边部分布置多个岸面以构成两组岸面行。因此,当半导体模块被用于驱动两系统的三相交流马达时,可以将每个岸面行的组分配到每个系统,并且可以沿着彼此面对的侧部布置两组岸面行。在这种情况下,匆瞥一眼每个系统就会掌握布置,从而提供极好的可见性。
根据本发明的第四示例方面,绕组连接端子从布线板的侧部延伸到模塑部的侧表面的外部。例如,布线板和模塑部的轮廓的每个被形成为基本具有矩形形状,并且绕组连接端子从布线板的长边部分延伸到模塑部的侧表面的外部。绕组连接端子是用于大电流的连接端子并具有大尺寸。因此,由于绕组连接端子延伸到模塑部的侧表面的外部,所以改进了装配工作能力。
根据本发明的第五示例方面,在半导体模块中,多个岸面构成岸面行在所述岸面行中放热表面被布置在同一平面上和弧线上。岸面行的数目不限于一个。而是,可以设置任意数目的岸面行。例如,布线板被形成为圆形形状,并且放热构件被形成为以布线板为中心的弧形形状。在马达的轴向方向上使半导体模块堆叠在圆形马达上的情况下,可以使轮廓的形状彼此一致,所以改进了安装能力。
根据本发明的第六示例方面,放热表面被设置在同一平面上。也就是,在设置多个岸面行的情况下,所有岸面行的放热表面被布置在同一平面上。因此,可以使模塑部的厚度均一,并且可以使从模塑部突出的多个岸面的高度均一。因此,改进了制造效率。
根据本发明的第七示例方面,半导体模块还具有用于感测流经绕组的电流的分流电阻,其被安装到布线板并嵌入模塑部中。岸面被设置在布线板的与分流电阻相反的侧,并且能够使由分流电阻生成的热消散。分流电阻被用于感测流经绕组的电流并且用于执行马达的驱动控制中的反馈控制。因此,除了来自半导体芯片的热之外,可以选择性消散来自分流电阻的热。
根据本发明的第八示例方面,电动设备具有定子、转子、控制板、半导体模块、放热构件和散热器。绕组缠绕在定子周围以形成多个相。转子在径向上被设置在定子内部以便可相对于定子旋转。沿着垂直于转子的轴线的平面将控制板设置在转子的轴向侧,用于控制绕组的通电。放热构件由绝缘材料制成并具有片状,以与半导体模块的多个岸面的放热表面面-面接触。散热器由热传导材料制成,以与放热构件的与半导体模块相反的侧面-面接触。散热器能够接收由半导体模块生成的热。散热器可以防止由于温度增加而引起的半导体模块的元件故障或失效。
半导体模块的放热表面被设置到安装有具有大的发热量的半导体芯片和分流电阻的布线板。因此,可以选择性消散来自具有高的冷却优先级的元件的热。因此,与均等地执行整个基板的散热的情况相比,改进了散热效率,所以可以减小散热器的尺寸和重量。另外,由于放热构件由绝缘材料制成,通过散热器可以防止多个岸面之间的短路。
根据本发明的第九示例方面,散热器具有与放热构件面-面接触的热接收部。热接收部具有大于半导体模块的板厚度的厚度。由于通过放热构件接触多个岸面的部分是厚的,所以可以有效地确保具有接收热所需的容积。
根据本发明的第十示例方面,散热器具有在绕组连接端子侧的外壁。外壁被设置在关于绕组连接端子和绕组的引出线之间的连接的布线板侧。因此,当从散热器侧执行绕组连接端子和绕组的引出线的连接工作时,散热器的外壁不会遮挡视野,并且工作工具等不会干扰连接工作。因此,改进了装配工作能力。
散热器在除热接收部之外的部分中具有凹入部分,该凹入部分是敞开的以面对半导体芯片。当半导体模块具有诸如铝电解电容器或扼流线圈的大的体尺寸的部件时,将部件容纳在凹入部分中。因此,可以有效地使用空间并且可以减小电动设备的体尺寸。
附图说明
根据研究形成本申请的部分的下面的详细描述、所附权利要求和附图,将理解实施例的特征和优点、以及操作的方法和相关部分的功能。在附图中:
图1是示出根据本发明的第一实施例的电动设备的截面视图;
图2是示出根据第一实施例的电动设备的侧视图;
图3是示出沿着箭头标记III的方向的图2的电动设备的视图;
图4是示出沿着箭头标记IV的方向的图2的电动设备的视图;
图5是示出沿着箭头标记V的方向的图2的电动设备的视图;
图6是示出根据第一实施例的电动设备的电路图;
图7是示出根据第一实施例的电动设备的分解透视图;
图8A是示出根据第一实施例的电动设备的电力模块和电子部件的平面图;
图8B是示出根据第一实施例的绝缘放热片的平面图;
图9是示出沿着箭头标记IX的方向的图8A的电力模块和电子部件的视图;
图10是示出沿着箭头标记X的方向的图9的电力模块和电子部件的视图;
图11是示出沿着箭头标记XI的方向的图9的电力模块和电子部件的视图;
图12是示出由圆圈XII表示的、图11的电力模块和电子部件的部分的放大局部视图;
图13是示出根据第一实施例的除树脂模塑之外的电力模块和电子部件的透视图;
图14是示出根据第一实施例的电动设备的散热器的底视图;
图15是示出根据第一实施例的散热器的透视图;
图16是示出根据第一实施例的附接到散热器的电力模块的底视图;
图17是示出根据第一实施例的附接到散热器的电力模块的透视图;
图18是示出根据第一实施例的附接到散热器的电力模块和控制板的底视图;
图19是示出根据第一实施例的附接到散热器的电力模块和控制板的透视图;
图20A是示出根据本发明的第二实施例的电动设备的电力模块和电子部件的平面图;以及
图20B是示出根据第二实施例的绝缘放热片的平面图。
具体实施方式
下文中,将参照附图描述本发明的实施例。
(第一实施例)
图1至图19是各自示出根据本发明的第一实施例的电动设备的图。根据本实施例的电动设备10是用于电力转向系统的无刷马达。如图6所示,电动设备10与柱轴1的齿轮2啮合。电动设备10基于从CAN等传输的车辆速度信号和从感测转向盘3的转向扭矩的扭矩传感器4输出的扭矩信号来执行正转和反转。因此,电动设备10生成用于协助转向的力。
图1是示出根据本实施例的电动设备10的截面视图。图2至图5是各自示出根据本实施例的电动设备10的外观的视图。图7是示出根据本实施例的电动设备10的分解透视图。电动设备10具有电动马达和控制器。电动马达包括马达壳体11、定子15、转子21、轴25等。控制器包括控制板30、电力模块40、散热器80等。在下文中,电动设备10的盖91侧(即,图1至图4中的上侧)将被称作顶表面侧。电动设备10的框架端14侧(即,图1至图4中的下侧)将被称作底表面侧。
首先,将说明电动马达。马达壳体11例如由铁等制成。马达壳体11由带底的圆柱形形状的第一马达壳体12和封闭第一马达壳体12在控制器侧的开口的第二马达壳体13构成。由铝制成的框架端14被固定到第一马达壳体12的底部的外壁。定子15在径向上容纳在第一马达壳体12的内部。定子15具有在圆周方向上交替布置的凸极16和凹槽(未示出)。两个三相绕组18系统容纳在横跨绝缘体17的定子15的凹槽中。绕组18缠绕在凸极16周围。从绕组18延伸的引出线19在第二马达壳体13的板厚度方向上穿过形成在第二马达壳体13中的孔20并延伸到控制器侧。
转子21在径向上被可旋转地设置在定子15的内部。转子21具有转子芯22、以及径向上设置在转子芯22外部的永磁体23。永磁体23被磁化,使得永磁体的磁极沿着圆周方向交替。轴25被固定到形成在转子21的旋转中心处的轴孔24。轴25的一个轴向端被装配到设置在第二马达壳体13中的轴承26,而轴25的另一轴向端被装配到设置在第一马达壳体12的底部中的轴承27。利用这样的构造,如果使绕组18通电,则形成旋转磁场。因此,转子21和轴25执行相对于定子15和马达壳体11的正转或反转。驱动力从轴25在框架端14侧的输出端28输出到柱轴1的齿轮2。
接下来,将说明控制电动马达的驱动的控制器。如图7所示,控制器由控制板30、电力模块40、散热器80和盖91构成,按照控制板30、电力模块40、散热器80和盖91的顺序将它们布置在电动马达的轴25的一个轴向端侧。通过螺钉31、41分别将控制板30和电力模块40固定到散热器80。
接下来,将参照图6和图8A至图13来说明电力模块40。电力模块40构成用于驱动三相交流马达的两个逆变器电路系统。电力模块40对应于根据本发明的半导体模块。通过执行布线板70的树脂注入模塑来形成电力模块40,使得布线板70嵌入模塑部42中。布线板70被形成为基本具有如图13所示的矩形形状。模塑部42被形成为基本具有带圆角的矩形平板的形状。在图13中用虚线表示模塑部42。
将参照图13来说明布线板70的底表面侧的构造。连接到电池5的电力连接器45被设置在关于布线板70的纵向方向的布线板70侧。沿着纵向对称轴设置电源线750,而另一电源线751被设置在与电力连接器45相反的短边上。高电势线752、753关于对称轴被设置在电源线750的外部。接地线754被设置在高电势线752、753的外部。电力连接器45的一个端子连接到电源线750,而电力连接器45的另一个端子连接到接地线754。
沿着长边部分将用于安装各元件的安装部73设置在接地线754的外部。第一系统的元件被安装在图13的右下部分示出的长边部分中。第二系统的元件被安装在图13的左上部分示出的长边部分中。
这些元件是16个功率晶体管51-58、61-68和6个分流电阻76。第一系统的功率晶体管51-56构成三相逆变器电路。第一系统的功率晶体管57、58保护电路。第二系统的功率晶体管61-66构成三相逆变器电路。第二系统的功率晶体管67、68保护电路。功率晶体管51、53、55、61、63、65是电源侧的功率晶体管。功率晶体管52、54、56、62、64、66是接地侧的功率晶体管。功率晶体管51-58、61-68对应于根据本发明的半导体芯片。分流电阻76被用于感测各系统中的各相的电流。在图6中省略了第二系统的逆变器电路的电路图。
经由第一系统的功率晶体管57、58将电源线751连接到高电势线752。经由第二系统的功率晶体管67、68将电源线751连接到高电势线753。跳线(jumper wiring)77连接高电势线752、753和电源侧功率晶体管的51、53、55、61、63、65的各安装部73。分流电阻76连接接地侧功率晶体管52、54、56、62、64、66的各安装部73和接地线754。
绕组连接端子78从接地侧功率晶体管52、54、56、62、64、66的安装部73延伸到模塑部42的外部。在绕组连接端子78中形成孔781。绕组18的引出线19穿过孔781并且通过焊接工艺或钎焊工艺与绕组连接端子78电气连接。三相交流电从绕组连接端子78供给到绕组18。控制端子79从长边部分延伸到模塑部42的外部。控制端子79与控制板30电气连接。
例如如图8A和图9所示,铝电解电容器430、4个铝电解电容器431和扼流线圈44被布置成关于短边方向在电力模块40的顶表面侧的中央部分附近。通过孔46将铝电解电容器430、431和扼流线圈44安装到布线板70。铝电解电容器430被连接在电源线750与接地线754之间,用于使电源噪声平滑。铝电解电容器431被连接在高电势线752、753与接地线754之间,用于吸收通过操作功率晶体管51-58、61-68而生成的纹波电流。扼流线圈44被连接在电源线750、751之间,用于使电源的波动减弱。
沿着图8A中的下侧将第一岸面行71布置在电力模块40的长边部分中。沿着图8A中的上侧将第二岸面行72布置在电力模块40的长边部分中。第一岸面行71由设置在与其上安装有第一系统的功率晶体管57、58的安装部73相反的侧的岸面710、设置在与其上安装有第一系统的功率晶体管51-56的安装部73相反的侧的岸面711-716、以及设置在与其上安装有第一系统的分流电阻76的安装部73相反的侧的岸面717-719构成。第二岸面行72由设置在与其上安装有第二系统的功率晶体管67、68的安装部73相反的侧的岸面720、设置在与其上安装有第二系统的功率晶体管61-66的安装部73相反的侧的岸面721-726、以及设置在与其上安装有第二系统的分流电阻76的安装部73相反的侧的岸面727-729构成。第一和第二岸面行71、72对应于根据本发明的岸面行。
岸面710-729在模塑部42的板厚度方向上突出,并具有从模塑部42的顶表面侧暴露的放热表面59(参照图12)。构成第一岸面行71的岸面710-719的放热表面59被布置在同一平面上。构成第二岸面行72的岸面720-729的放热表面59被布置在同一平面上。在第一实施例中,第一岸面行71的放热表面59和第二岸面行72的放热表面59被布置在同一平面上。第一岸面行71的岸面710-719被布置在同一直线上。第二岸面行72的岸面720-729被布置在同一直线上。
每个绝缘放热片69由诸如硅的绝缘材料形成并具有矩形形状。例如,通过将具有与岸面行71、72的每个的宽度对应的预定宽度的片材料切割成与岸面行71、72的每个的长度对应的长度(如图8A和图8B所示),来形成每个绝缘放热片69。绝缘放热片69的一侧的表面分别与岸面行71、72的放热表面59面-面接触。绝缘放热片69的另一侧的表面与散热器80的热接收部85面-面接触,如图2所示。绝缘放热片69对应于根据本发明的放热构件。
接下来,将参照图14和图15来说明散热器80。散热器80由诸如铝的热传导材料制成,并且具有能够接收由电力模块40生成的热的容积。散热器80在其纵向外侧具有两个柱状构件84。两个柱状构件84的厚度大于电力模块40的板厚度。热接收部85被形成在柱状构件84的底表面侧。热接收部85与绝缘放热片69面-面接触,并且通过绝缘放热片69接收由电力模块40生成的热。
散热器80在与电力模块40的纵向侧表面的位置对应的位置处具有基本垂直于热接收部85的平面部83。也就是,如图5所示,平面部83被设置在关于绕组连接端子78和布线18的引出线19之间的连接的布线板70侧。因此,当从顶表面侧观看连接时,不会遮挡视野。确保具有用于执行连接工作的空间。平面部83对应于根据本发明的绕组连接端子侧的外壁。
散热器80在设置在柱状构件84之间的中央部分中具有凹入部分82。4个螺钉孔81被形成在凹入部分82周围。通过将螺钉41螺纹紧固到螺钉孔81(如图16和图17所示),使电力模块40附接到散热器80。此时,铝电解电容器430、431和扼流线圈44容纳在凹入部分82之中。
散热器80在与电力模块40的电力连接器45和控制板30的控制连接器39对应的位置处具有开口86、87(稍后详细说明)。散热器80在开口86、87与平面部83之间具有4个支持构件88。4个支持构件88向电动马达侧轴向延伸。凸起89被设置在4个支持构件88的端部上。当装配电动设备10时,第一马达壳体12的钳件121被插入在凸起89之间。于是,使钳件121向圆周方向弯曲以固定散热器80和第一马达壳体12。用于固定控制板30的柱90被设置在散热器80的底表面侧。
盖91由诸如铁的磁材料形成并基本具有带底的圆柱的形状。通过螺钉92来固定盖91以覆盖散热器80。盖91阻止由电力模块40生成的电场泄露到外部。盖91还阻止灰尘等进入控制器。
如图1至图4、图18和图19所示,控制板30被设置在电力模块40的第二马达壳体13侧,并且基本平行于电力模块40。控制板30与从电力模块40突出的控制端子79电气连接。控制连接器39被设置到与电力模块40的电力连接器45相反的侧的控制板30。控制板30具有用于使引出线19通过的孔311。在与电力模块40的绕组连接端子78的孔781轴向重叠的位置处形成孔311。
控制板30安装有微计算机32、预驱动器33、客户端IC34、位置传感器35等。位置传感器35被安装在控制板30的第二马达壳体13侧。位置传感器35输出与由设置在轴25的一个端部上的磁体29生成的磁场的方向对应的信号。
如图6所示,客户端IC34具有作为功能块的位置传感器信号放大器36、调节器37和第二电流放大器38。由位置传感器35输出的信号被位置传感器信号放大器36放大,并输入到微计算机32。因此,微计算机32感测固定到轴25的转子21的位置。从扭矩传感器4输出的扭矩信号等经由控制连接器39输入到微计算机32。由分流电阻76感测的逆变器电路的电流经由感测电流放大器38输入到微计算机32。
(动作)
接下来,将说明电动设备10的动作。控制板30上的微计算机32根据基于来自位置传感器35、扭矩传感器4、分流电阻76等的信号的车辆速度来协助转向盘3的转向。为了这样做,微计算机32通过预驱动器33产生经PWM控制形成的脉冲信号。
脉冲信号经由控制端子79输出到电力模块40的两个逆变器电路系统。两个逆变器电路系统通过功率晶体管51-56、61-66的切换操作将经由扼流线圈44和电路保护功率晶体管57、58、67、68从电池5供给的直流电转换成三相交流电。三相交流电经由连接到绕组连接端子78的引出线19被供给到绕组18。因此,电动马达旋转以生成用于协助转向的力。
由功率晶体管51-58、61-68在切换操作期间生成的热通过绝缘放热片69从岸面行71、72的放热表面59发出到散热器80。因此,能够防止由于温度增加而引起的元件的故障和失效。
(效果)
利用上述构造,根据第一实施例的电动设备10产生以下效果。
(1)多个岸面的放热表面59能够选择性地消散作为具有大的发热量和高的冷却优先级的元件的功率晶体管51-58、61-68和分流电阻76的热。因此,与均等地执行整个基板的散热的情况相比,改进了放热效率。因此,能够减小散热器80的尺寸和重量。
(2)绝缘放热片69由绝缘材料制成。因此,通过散热器80能够防止在多个岸面710-729之中短路。
(3)由于第一岸面行71和第二岸面行72被分别布置在同一平面和同一直线上,所以第一和第二岸面行71、72的轮廓是简单的。因此,能够通过将具有预定宽度的矩形片构件切割成与岸面行71、72的每个对应的长度并通过使用切割的片作为绝缘放热片69来降低绝缘放热片69的制造成本。
(4)第一岸面行71和第二岸面行72被设置在同一平面上。因此,可以使模塑部42的厚度均一,并且可以使从模塑部42突出的多个岸面710-729的高度均一。可以使绝缘放热片69的厚度相等,并可以使散热器80的热接收部85的接触表面的高度相等,所以改进了制造效率。
(5)沿着矩形电力模块40的一个长边部分布置第一岸面行71,并且沿着电力模块40的另一个长边部分布置第二岸面行72。因此,匆瞥一眼每个系统便可以理解该布置,从而提供了极好的可见度。
(6)可以使散热器80的热接收部85的厚度制成大于电力模块40的板厚度。因此,可以有效地确保具有接收热所需的容积。
(7)绕组连接端子78是用于大电流的连接端子,并具有大尺寸。因此,通过形成绕组连接端子78以延伸到模塑部42的侧表面的外部,改进了装配工作能力。
(8)从散热器80侧执行绕组连接端子78和绕组18的引出线19的连接工作。此时,散热器的外壁不会遮挡视野,并且工作工具等不会干扰连接工作。因此,改进了装配工作能力。
(9)由于在散热器80的中央部分中形成凹入部分82,所以可以减小散热器80的重量。
(10)具有大的体尺寸的电解电容器430、431和扼流线圈44容纳在散热器80的凹入部分82之中。因此,可以有效地使用空间,并且可以减小电动设备10的体尺寸。
(第二实施例)
接下来,将说明根据本发明的第二实施例的半导体模块。对与第一实施例基本相同的部件使用相同的标记。根据第二实施例的电力模块40r构成类似于第一实施例的用于驱动三相交流马达的两个逆变器电路系统。电力模块40r对应于根据本发明的半导体模块。
在第二实施例中,布线板70r和电力模块40r的模塑部42r被形成为如图20A所示的圆形形状。铝电解电容器430、431和扼流线圈44在模塑部42r上被布置在穿过电力连接器45的对称轴附近。沿着图20A下部所示的电力模块40r的弧形部将第一系统的第一岸面行71r布置在同一弧线上。沿着图20A上部所示的电力模块40r的弧形部将第二系统的第二岸面行72r被布置在同一弧线上。第一和第二岸面行71r、72r中包括的各个岸面的构造与第一实施例相同。
绝缘放热片69r是绝缘薄板并形成为图20B所示的、与岸面行71r、72r的尺寸对应的弧形形状。绝缘放热片69r的一侧的表面与岸面行71、72的放热表面59面-面接触。绝缘放热片69r的另一侧的表面与散热器80的热接收部85面-面接触。绝缘放热片69r对应于根据本发明的放热构件。
在本实施例中,布线板70r和模塑部42r被形成为圆形形状。因此,轮廓形状可以符合第一马达壳体12的轮廓形状,从而改进安装能力。另外,本实施例产生与第一实施例相同的效果。
(其它实施例)
(a)在上述实施例中,说明应用于车辆的电力转向系统的电动设备作为示例。替选地,本发明可以应用于除了电力转向系统之外的其它用途。
(b)在上述实施例中,说明用于三相交流马达的两个驱动单元系统的半导体模块作为示例。替选地,本发明可以应用于单个马达驱动单元系统或者三个或更多个马达驱动单元系统。替选地,本发明可以应用于生成除了三相交流电之外的多相交流电的系统。安装在半导体模块上的半导体芯片不限于功率晶体管,而可以是其它半导体器件。
(c)在上述实施例中,第一岸面行71和第二岸面行72被形成在同一平面上。替选地,第一岸面行和第二岸面行可以分别形成在具有不同高度的平行平面上。替选地,第一岸面行和第二岸面行可以形成在彼此不平行的平面上。在这些情况的任一情况下,放热构件或散热器的接触表面被设置成能够同时接触各岸面的放热表面。利用这样的构造,例如可以防止散热器和半导体模块在装配方向上的错误装配。
(d)在上述实施例中,基本垂直于热接收部85的平面部83被形成为散热器的在绕组连接端子侧的外壁。然而,绕组连接端子侧的外壁不限于平整表面,而可以是弯曲的表面。替选地,可以在表面上形成凹面和凸面以改进放热效果。
本发明应不限于公开的实施例,而在不背离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下,能够以许多其它方式来实施本发明。
Claims (11)
1.一种半导体模块,包括:
半导体芯片,其用于切换与马达的驱动相关的绕组的通电;
布线板,其安装有所述半导体芯片并具有通过所述半导体芯片的通电线路;
模塑部,其由树脂形成并具有板状,使得所述半导体芯片和所述布线板嵌入所述模塑部中;
绕组连接端子,其从所述布线板延伸到所述模塑部的外部,所述绕组连接端子与所述绕组连接;
控制端子,其从所述布线板延伸到所述模塑部的外部,所述控制端子与控制所述绕组的通电的控制板连接;以及
多个岸面,其被设置在所述布线板的与所述半导体芯片相反的侧,所述岸面具有从所述模塑部暴露的放热表面,并通过建立所述放热表面与放热构件之间的面-面接触,能够使由所述半导体芯片生成的热消散,其中
所述岸面构成岸面行,在所述岸面行中所述放热表面被布置在同一平面上和直线上,
其中,所述岸面行由第一岸面行和第二岸面行组成,其中
所述第一岸面行由设置在与其上安装有第一系统的两个功率晶体管的安装部相反的侧的一个岸面、设置在与其上安装有所述第一系统的六个功率晶体管的安装部相反的侧的六个岸面、以及设置在与其上安装有所述第一系统的分流电阻的安装部相反的侧的三个岸面构成;
所述第二岸面行由设置在与其上安装有第二系统的两个功率晶体管的安装部相反的侧的一个岸面、设置在与其上安装有所述第二系统的六个功率晶体管的安装部相反的侧的六个岸面、以及设置在与其上安装有所述第二系统的分流电阻的安装部相反的侧的三岸面构成;
其中所述功率晶体管对应所述半导体芯片。
2.根据权利要求1所述的半导体模块,其中
所述放热表面被设置在同一平面上。
3.根据权利要求1所述的半导体模块,其中
沿着所述布线板的侧部布置所述岸面。
4.根据权利要求1所述的半导体模块,其中
所述绕组连接端子从所述布线板的侧部延伸到所述模塑部的侧表面的外部。
5.根据权利要求1所述的半导体模块,还包括:
用于感测流经所述绕组的电流的分流电阻,其被安装到所述布线板并嵌入所述模塑部中,其中
所述岸面被设置在所述布线板的与所述分流电阻相反的侧并且能够使由所述分流电阻生成的热消散。
6.一种半导体模块,包括:
半导体芯片,其用于切换与马达的驱动相关的绕组的通电;
布线板,其安装有所述半导体芯片并具有通过所述半导体芯片的通电线路;
模塑部,其由树脂形成并具有板状,使得所述半导体芯片和所述布线板嵌入所述模塑部中;
绕组连接端子,其从所述布线板延伸到所述模塑部的外部,所述绕组连接端子与所述绕组连接;
控制端子,其从所述布线板延伸到所述模塑部的外部,所述控制端子与控制所述绕组的通电的控制板连接;以及
多个岸面,其被设置在所述布线板的与所述半导体芯片相反的侧,所述岸面具有从所述模塑部暴露的放热表面,并通过建立所述放热表面与放热构件之间的面-面接触,能够使由所述半导体芯片生成的热消散,其中
所述岸面构成岸面行,在所述岸面行中所述放热表面被布置在同一平面上和弧线上,
其中,所述岸面行由第一岸面行和第二岸面行组成,其中
所述第一岸面行由设置在与其上安装有第一系统的两个功率晶体管的安装部相反的侧的一个岸面、设置在与其上安装有所述第一系统的六个功率晶体管的安装部相反的侧的六个岸面、以及设置在与其上安装有所述第一系统的分流电阻的安装部相反的侧的三个岸面构成;
所述第二岸面行由设置在与其上安装有第二系统的两个功率晶体管的安装部相反的侧的一个岸面、设置在与其上安装有所述第二系统的六个功率晶体管的安装部相反的侧的六个岸面、以及设置在与其上安装有所述第二系统的分流电阻的安装部相反的侧的三岸面构成;
其中所述功率晶体管对应所述半导体芯片。
7.根据权利要求6所述的半导体模块,其中
所述放热表面被设置在同一平面上。
8.根据权利要求6所述的半导体模块,还包括:
用于感测流经所述绕组的电流的分流电阻,其被安装到所述布线板并嵌入所述模塑部中,其中
所述岸面被设置在所述布线板的与所述分流电阻相反的侧并且能够使由所述分流电阻生成的热消散。
9.一种电动设备,包括:
定子,绕组缠绕在所述定子周围以形成多个相;
转子,其在径向上被设置在所述定子内部,以能够相对于所述定子旋转;
用于控制所述绕组的通电的控制板,沿着垂直于所述转子的轴线的平面将所述控制板设置在所述转子的轴向侧;
如权利要求1至8中任一项所述的半导体模块;
放热构件,其由绝缘材料制成,以与所述半导体模块的所述多个岸面的所述放热表面面-面接触;以及
散热器,其由热传导材料制成,以与所述放热构件的与所述半导体模块相反的侧面-面接触,所述散热器能够接收由所述半导体模块生成的热。
10.根据权利要求9所述的电动设备,其中
所述散热器具有与所述放热构件面-面接触的热接收部,所述热接收部具有比所述半导体模块的板厚度大的厚度。
11.根据权利要求9所述的电动设备,其中
所述散热器在绕组连接端子侧具有外壁,所述外壁以下述方式被设置在布线板侧:该方式使得当从所述电动设备的顶表面侧观看所述绕组连接端子和所述绕组的引出线之间的连接时,不会遮挡视野。
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Granted publication date: 20150408 Termination date: 20210415 |
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