JP2001053474A - 電子部品の実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パワーモジュール部品を有する装置において、
パワーモジュール部品の上部空間の実装密度を向上さ
せ、且つ誤配線をなくするようにした電子部品の実装構
造を提供すること。 【解決手段】このため、本発明では、複数の入出力端子
６と、複数の信号端子４を持ち、内部素子からの発熱を
底面から放熱するパワーモジュール部品１と、このパワ
ーモジュール部品１を放熱するために放熱用ベースプレ
ート２に固定する固定手段９と、このパワーモジュール
部品１上に配置された第１のプリント基板３と、この第
１のプリント基板３の上部位置に、第１のプリント基板
３とは空間を介して配置された第２のプリント基板７を
具備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子部品の実装構造
に係り、特にパワーモジュール部品を有する装置におい
て、そのパワーモジュール部品の上部空間の実装密度を
向上させかつ誤配線をなくするようにした電子部品の実
装構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インバータ用のパワー半導体の如
きパワーモジュール部品は、内部素子の損失による発熱
を放熱するために、放熱器等に直接固定する方法が一般
的であり、その際、このパワーモジュール部品を電気的
に接続するためには、ラグ端子付ワイヤーをネジ止めし
たり、もしくは端子にワイヤーをからげて半田付けする
方法が行われていた。

【０００３】すなわち、従来は、図８に示す如く、パワ
ーモジュール部品１に対してラグ端子付ワイヤー１０１
をネジ１０２により入出力端子６に対して固着したり、
信号用端子４にワイヤ１０３をからげて半田付けをして
いた。

【０００４】ワイヤー１０３は色分けをしたり、配線場
所までの長さの違いにより誤配線防止を行っていたが完
全ではなかった。またこれらの信号用端子４の端子間隔
は狭く、半田付け作業も容易ではなかった。

【０００５】さらに、パワーモジュール部品の素子数が
増加するにつれて端子数も増加し、パワーモジュール部
品上部がワイヤーで埋め尽くされ、その部分の空間が有
効に使えない実装密度の低いものになってしまった。

【０００６】そこで特開昭６１−４２９９９号公報に記
載のように、パワーモジュール部品の周辺回路部品、ま
たこのパワーモジュール部品の入出力端子と電気的接続
を行うための導体片をプリント基板に実装し、これを前
記パワーモジュール部品の上部に配置することで、配線
作業性の向上及び組立分解作業性の向上をはかってい
る。

【０００７】しかし、前記公開公報に記載のものは、１
枚のプリント基板を使用するタイプであるため、複数の
入出力信号端子をも合わせ持つようなパワーモジュール
部品に対しては、この１枚のプリント基板だけでは、そ
のほとんどの面積が回路パターンに取られることにな
り、周辺回路部品の実装ができず、実装密度の低い構造
となってしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、このよう
に、パワーモジュール部品及び周辺回路の実装をする構
造において、配線作業性及び信頼性を向上し、また組立
分解性を向上した、パワーモジュール部品の上面に対す
る実装密度の高い、電子部品の実装構造を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の原理構成を図１
にもとづき説明する。図１において、１はパワーモジュ
ール部品、３は第１のプリント基板、４は信号用端子、
５はコネクタ付ケーブル、６は入出力端子、７は第２の
プリント基板、８は中継端子、９はベースプレート固定
穴、１０はカレントトランス、１１はアブソーバ、１３
はネジ、１６は中継端子８の突起部、１７は第２のプリ
ント基板７に形成された中継端子の突起部１６の接続用
穴である。

【００１０】前記課題は、下記（１）、（２）に示す電
子部品の実装構造により達成される。

【００１１】（１）複数の入出力端子６と、複数の信号
端子４を持ち、内部素子からの発熱を底面から放熱する
パワーモジュール部品１と、このパワーモジュール部品
１を放熱するために放熱用ベースプレートに固定する固
定手段９と、このパワーモジュール部品１上に配置され
た第１のプリント基板３と、この第１のプリント基板３
の上部位置に、第１のプリント基板３とは空間を介して
配置された第２のプリント基板７を具備したことを特徴
とする。

【００１２】（２）前記（１）において、前記第１のプ
リント基板３は、前記パワーモジュール部品１を制御す
るための回路の一部を構成し、また前記第２のプリント
基板７は前記パワーモジュール部品１の周辺回路を構成
するための部品を実装したことを特徴とする。

【００１３】これにより下記の作用を奏する。

【００１４】（１）パワーモジュール部品を放熱用ベー
スプレートに固定し、また複数板のプリント基板をこの
パワーモジュール部品の上部の位置に階層的に配置した
ので、各端子への配線の作業性と組立分解性を向上させ
るとともに、パワーモジュール部品の上部空間を有効に
使って実装密度を向上させることができる。

【００１５】（２）第１のプリント基板にはパワーモジ
ュール部品を制御するための回路の一部を構成し、また
第２のプリント基板にはこのパワーモジュール部品の周
辺回路部品を実装したので、各プリント基板を機能別に
分けることができ、故障時の保守性にすぐれたものを構
成することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１〜図
６にもとづき説明する。図１は本発明の一実施の形態の
分解斜視図、図２は本発明の実装構造における第１のプ
リント基板を取付けた状態の側面図、図３は本発明にお
ける第２のプリント基板を取付けた状態の側面図、図４
は本発明の電子部品の実装構造が適用される電子回路の
一例、図５は中継端子の使用状態説明図、図６は本発明
において、パワーモジュール部品の周辺回路を構成する
部品を第２のプリント基板に実装した状態を示す説明図
である。

【００１７】図中、１はパワーモジュール部品、２は放
熱用のベースプレート、３は第１のプリント基板、４は
信号用端子、５はコネクタ付ケーブル、６は入出力端
子、７は第２のプリント基板、８は中継端子、９はベー
スプレート固定穴、１０はカレントトランス、１１はア
ブソーバ、１２はインダクタ、１３はネジ、１４は信号
端子の接続用穴、１５はネジ、１６は中継端子の突起
部、１７は中継端子の突起部１６の接続用穴である。

【００１８】パワーモジュール部品１は、例えばインバ
ータを構成するものであって、図４に示す如く、２つの
ＦＥＴを１組として４組の半導体素子を内部素子として
具備するものである。各半導体素子は、制御部１８から
信号用端子４を介して印加される制御信号により制御さ
れる。パワーモジュール部品１の底面はベースプレート
固定穴９において図示省略したネジにより、放熱用のベ
ースプレート２に密着して、前記半導体素子からの発熱
をこのベースプレート２から放熱する。ベースプレート
２は放熱効果を高めるためフインを設けたり、他の冷却
手段に固着することもできる。またパワーモジュール部
品１は、入出力端子６が設けられ、中継端子８がネジ１
５により接続固定されている。

【００１９】第１のプリント基板３は、図１に示す如
く、パワーモジュール部品１に配列された複数の信号用
端子４が突出される穴部が形成され、またコネクタ付ケ
ーブル５と接続されるピン部分（図示省略）が設けられ
ている。そして各信号用端子４とこのピン部分との間に
は図示省略したプリント回路が形成されている。そして
図１に示す如く、パワーモジュール部品１上に第１のプ
リント基板３を配置し、その信号用端子４と前記図示省
略したプリント回路とを半田付けすることにより、信号
用端子４とプリント回路の接続が正確に行われるととも
に、第１のプリント基板３をパワーモジュール部品１に
固定することができる。

【００２０】第２のプリント基板７は、図６に示す如
く、カレントトランス１０、アブソーバ１１、インダク
タ１２等のパワーモジュール部品１の周辺回路部品が実
装されるものである。第２のプリント基板７には、図示
省略したプリント回路が形成され、これらの周辺回路部
品と中継端子８とにより、図４に示す如き、電気回路が
構成される。第２のプリント基板７には、中継端子８用
の穴部７−１と、コネクタ付ケーブル５用の穴部７−２
が形成されている。

【００２１】図６に示す如く、第２のプリント基板７
に、中継端子８、カレントトランス１０、アブソーバ１
１、インダクタ１２等が搭載され、図示省略したプリン
ト回路に半田付されて接続固着された後に図６に示す状
態から１８０度反転して、図１に示す如き状態にする。
このとき、中継端子８の突起部１６は、接続用穴１７よ
り突出している。そしてネジ１５により、４個の中継端
子をそれぞれ入出力端子６に固定することにより、第１
のプリント基板３の上方位置に前記周辺回路部品が実装
された第２のプリント基板７を実装することができる。

【００２２】中継端子８は、パワーモジュール部品１と
第２のプリント基板７に実装された周辺回路部品との電
気接続を行うとともに、これらの間に空間を保持して、
第２のプリント基板７に周辺回路部品を実装した状態
で、パワーモジュール部品１の上方位置にこの第２のプ
リント基板７を位置させることを可能とし、実装密度を
向上させるものである。

【００２３】図１に示す如く、第１のプリント基板３が
取付けられたパワーモジュール部品１の上に、周辺回路
部品が実装された第２のプリント基板７を固定すると
き、中継端子８をネジ１５により入出力端子６と接続固
定することにより行われる。図５は、中継端子８の構造
と、中継端子８がネジ１５により入出力端子６と接続固
定された状態及び信号用端子４の形状をわかり易く説明
した説明図であり、これには第１のプリント基板３が省
略されている。

【００２４】カレントトランス１０は、図４において図
示省略した負荷に流れる電流を検出するものである。

【００２５】アブソーバ１１は、パワーモジュール部品
１の出力を波形整形するものであり、抵抗とコンデンサ
により構成されている。

【００２６】コイル１２は、パワーモジュール部品１か
ら出力され高周波成分を抑制するものである。

【００２７】制御部１８は、例えばマイクロプロセッサ
で構成さいれ、パワーモジュール部品１を制御する制御
信号を出力するものである。

【００２８】本発明による電子部品の実装構造を更に説
明する。本発明に実装されるパワーモジュール部品１
は、縁側に信号用端子４が配列され、その上面には大電
流の流れる入出力端子６が設けられる。そしてベースプ
レート固定穴９によりベースプレート２にネジ止め固定
される。

【００２９】第１のプリント基板３に設けられた接続用
穴に前記信号用端子４が挿入され、半田付けにより第１
のプリント基板３に形成された信号用のプリント回線
（図示省略）と電気的に接続される。この信号用のプリ
ント回線は第１のプリント基板３上を回路パターンによ
り中央に集められ、コネクタ付ケーブル５を介して制御
基板（図示省略）へと接続される。

【００３０】また第２のプリント基板７に設けられた接
続用穴１７に中継端子８の突起部１６が挿入されて、パ
ワーモジュール部品１と第２のプリント基板７に形成さ
れたプリント回線（図示省略）と電気的接続が得られ
る。そしてネジ１５により、パワーモジュール部品１の
入出力端子６にこの中継端子８が接続される。

【００３１】図３は、第２のプリント基板７と中継端子
８、入出力端子６との接続状態を示している。なお、前
記コネクタケーブル５は、第２のプリント基板７の、コ
ネクタ付ケーブル用の穴部７−２を経由して外部に接続
される。

【００３２】第２のプリント基板７には、図４に示す回
路図に記載された、カレントトランス１０、アブソーバ
１１、インダクタ１２といったパワーモジュール部品１
の周辺回路を構成する部品類が、図６に示す如く、実装
されている。さらに第２のプリント基板７は、ベースプ
レート２から立ち上がったボス等（図示省略）にネジ１
３により固定される。

【００３３】本発明の第２の実施の形態を図７に示す、
図７ではベースプレート２に複数のパワーモジュール部
品１−１、１−２を配置した例を示す。パワーモジュー
ル部品１−１はネジ２０−１によりベースプレート２に
固定され、パワーモジュール部品１−２はネジ２０−２
によりベースプレート２に固定される。

【００３４】パワーモジュール部品１−１には第１のプ
リント基板３−１が配置され、パワーモジュール部品１
−２には第１のプリント基板３−２が配置される。そし
て第２のプリント基板７が中継端子８により、これらパ
ワーモジュール部品１−１、１−２及び第１のプリント
基板３−１、３−２上に配置している。なお説明簡略化
のため、この第２のプリント基板７に実装される各部品
は図示省略している。

【００３５】第１のプリント基板３−１に配置されたコ
ネクタケーブル５−１と、第２のプリント基板３−２に
配置されたコネクタケーブル５−２は、それぞれ第２の
プリント基板７上に形成された穴部を経由して外部と接
続可能に構成されている。

【００３６】このように、本発明によれば信号用端子へ
のワイヤによるハンダ付け作業性の向上及び複数のプリ
ント基板を階層に配置したことにより、パワーモジュー
ル部品の上部空間を有効に利用した高密度実装及び複数
のプリント基板の配線構造による誤配線の防止が可能と
なる。また、複数のパワーモジュール部品の配置にも柔
軟に対応することができる。

【００３７】本発明では、ワイヤーへの配線作業性の向
上及び実装密度の向上に加えて、複数の基板を階層状に
配置することにより、組立分解性に優れ、また第１のプ
リント基板には制御回路の一部を、第２のプリント基板
にはパワーモジュール部品の周辺回路部品を、といった
具合に機能別に分けることにより、故障時の保守性にす
ぐれた実装構造を提供できる。

【００３８】前記説明では、第１のプリント基板と第２
のプリント基板といった２層構造の例について説明した
が、勿論周辺回路の構成によっては中継端子を介して３
層以上にも構成できる。

【００３９】また第１のプリント基板にも、当然のこと
ながら電子部品を実装することもできる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば下記の作用効果を奏する
ことができる。

【００４１】（１）パワーモジュール部品を放熱用ベー
スプレートに固定し、また複数板のプリント基板をこの
パワーモジュール部品の上部の位置に階層的に配置した
ので、各端子への配線の作業性と組立分解性を向上させ
るとともに、パワーモジュール部品の上部空間を有効に
使って実装密度を向上させることができる。

【００４２】（２）第１のプリント基板にはパワーモジ
ュール部品を制御するための回路の一部を構成し、また
第２のプリント基板にはこのパワーモジュール部品の周
辺回路部品を実装したので、各プリント基板を機能別に
分けることができ、故障時の保守性にすぐれたものを構
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の分解斜視図である。

【図２】本発明の実装構造における第１のプリント基板
を取付けた状態の側面図である。

【図３】本発明における第２のプリント基板を取付けた
状態の側面図である。

【図４】本発明の電子部品の実装構造が適用される電子
回路の一例である。

【図５】中継端子の使用状態説明図である。

【図６】本発明においてパワーモジュール部品の周辺回
路を構成する部品を第２のプリント基板に実装した状態
を示す説明図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態を説明する説明図で
ある。

【図８】従来例説明図である。

【符号の説明】

１ パワーモジュール部品 ２ ベースプレート ３ 第１のプリント基板 ４ 信号用端子 ５ コネクタ付ケーブル ６ 入出力端子 ７ 第２のプリント基板 ８ 中継端子 ９ ベースプレート固定穴 １０ カレントトランス １１ アブソーバ １２ インダクタ １３ ネジ １４ 信号端子の接続用穴 １５ ネジ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の入出力端子と、複数の信号端子を持
   ち、内部素子からの発熱を底面から放熱するパワーモジ
   ュール部品と、このパワーモジュール部品を放熱するた
   めに放熱用ベースプレートに固定する固定手段と、この
   パワーモジュール部品上に配置された第１のプリント基
   板と、この第１のプリント基板の上部位置に、第１のプ
   リント基板とは空間を介して配置された第２のプリント
   基板を具備したことを特徴とする電子部品の実装構造。
2. 【請求項２】前記第１のプリント基板は、前記パワーモ
   ジュール部品を制御するための回路の一部を構成し、ま
   た前記第２のプリント基板は前記パワーモジュール部品
   の周辺回路を構成するための部品を実装したことを特徴
   とする請求項１に記載された電子部品の実装構造。