JP2003078107A - コネクタ一体型パワーモジュール - Google Patents
コネクタ一体型パワーモジュールInfo
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- JP2003078107A JP2003078107A JP2001262636A JP2001262636A JP2003078107A JP 2003078107 A JP2003078107 A JP 2003078107A JP 2001262636 A JP2001262636 A JP 2001262636A JP 2001262636 A JP2001262636 A JP 2001262636A JP 2003078107 A JP2003078107 A JP 2003078107A
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Abstract
(57)【要約】
【課題】外部装置との手作業による接続配線数を減ら
し、省スペース化が図れ安価なコネクタ一体型プリント
基板実装用パワーモジュールを提供する。 【解決手段】パワー半導体素子を用いた回路収納部、当
該回路と外部装置との入出力信号を電気的に接続する端
子から成り、外部装置への接続端子を一体的に形成する
ケースの一部が、外部装置との接続に対応したコネクタ
又はハウジングの収納構造及び端子形状とすることで達
成できる。
し、省スペース化が図れ安価なコネクタ一体型プリント
基板実装用パワーモジュールを提供する。 【解決手段】パワー半導体素子を用いた回路収納部、当
該回路と外部装置との入出力信号を電気的に接続する端
子から成り、外部装置への接続端子を一体的に形成する
ケースの一部が、外部装置との接続に対応したコネクタ
又はハウジングの収納構造及び端子形状とすることで達
成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機等にお
いてインバータ回路を使用して圧縮機モーターの駆動環
境を制御するパワーモジュールに係わるもので、特にイ
ンバータ回路部を収納したパワーモジュールと圧縮機モ
ーターとの接続、及びインバータ駆動制御回路のプリン
ト配線基板との接続取付構造に関するものである。
いてインバータ回路を使用して圧縮機モーターの駆動環
境を制御するパワーモジュールに係わるもので、特にイ
ンバータ回路部を収納したパワーモジュールと圧縮機モ
ーターとの接続、及びインバータ駆動制御回路のプリン
ト配線基板との接続取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の空気調和機等におけるパワーモジ
ュールおよび制御基板、圧縮機モーターへの接続構成図
を使って説明する。
ュールおよび制御基板、圧縮機モーターへの接続構成図
を使って説明する。
【０００３】図1はパワーモジュール10への入出力信号
用端子が、全てはんだ付用リード31形状を成すものであ
る。パワーモジュールは他の電子部品と同様に制御基板
40上に実装後、自動はんだ付装置にて一括はんだ付によ
り、モジュールと制御基板間の接続を容易にしている。
用端子が、全てはんだ付用リード31形状を成すものであ
る。パワーモジュールは他の電子部品と同様に制御基板
40上に実装後、自動はんだ付装置にて一括はんだ付によ
り、モジュールと制御基板間の接続を容易にしている。
【０００４】圧縮機モーターは一般的に３相ブラシレス
モーターが使用されており、接続ケーブルはＵＶＷ各相
分の３本必要となる。圧縮機モーターからの３本のケー
ブルは方向性付きの３極コネクタ51で集合し、一方パワ
ーモジュール側から出力される３本のケーブルも、変換
ケーブル60の３極ハウジング61で集合させ、パワーモジ
ュールからの出力ラインと圧縮機モーターとの結線作業
の簡略化と誤結線防止を図っている。
モーターが使用されており、接続ケーブルはＵＶＷ各相
分の３本必要となる。圧縮機モーターからの３本のケー
ブルは方向性付きの３極コネクタ51で集合し、一方パワ
ーモジュール側から出力される３本のケーブルも、変換
ケーブル60の３極ハウジング61で集合させ、パワーモジ
ュールからの出力ラインと圧縮機モーターとの結線作業
の簡略化と誤結線防止を図っている。
【０００５】図２は圧縮機モーター出力を含む高電圧、
大電流ラインの接続用として汎用的なファストン接続端
子38を、小信号系の制御基板40側にはんだ付用リード31
を一体的に形成したパワーモジュール10の接続構成図で
ある。先の図１とは異なり圧縮機モーターへの出力は制
御基板を中継せずファストン端子38とリセプタクル端子
65の接続で直接変換ケーブル60に繋いでいる。パワーモ
ジュールと圧縮機モーター間の配線を基板の外に出すこ
とで、低電圧で動作する制御基板上の電子部品近傍には
高電圧・高電流回路を通さないで済み、ノイズによる誤
動作防止ができる。また基板の面積を占有する高圧用の
幅広パターン、及び絶縁距離を考慮する必要が無く基板
の小型化が可能になる。
大電流ラインの接続用として汎用的なファストン接続端
子38を、小信号系の制御基板40側にはんだ付用リード31
を一体的に形成したパワーモジュール10の接続構成図で
ある。先の図１とは異なり圧縮機モーターへの出力は制
御基板を中継せずファストン端子38とリセプタクル端子
65の接続で直接変換ケーブル60に繋いでいる。パワーモ
ジュールと圧縮機モーター間の配線を基板の外に出すこ
とで、低電圧で動作する制御基板上の電子部品近傍には
高電圧・高電流回路を通さないで済み、ノイズによる誤
動作防止ができる。また基板の面積を占有する高圧用の
幅広パターン、及び絶縁距離を考慮する必要が無く基板
の小型化が可能になる。
【０００６】図７は、コネクタをケース内に内蔵する半
導体装置の公知例（特開平9−120852号）である。ポッ
ティング材310を充填するパワー素子回路収納部308とコ
ネクタ収納部309を仕切り、内蔵するコネクタ317は成形
後のケースに後付し、コネクタ端子とパワー半導体素子
回路との電気的接続にワイヤーボンディング320とする
ため、コネクタ構造部分は耐熱性を必要とせず市販品を
利用できるなど、コネクタ形状の変更に対しては柔軟な
対応可能と言った利点がある。
導体装置の公知例（特開平9−120852号）である。ポッ
ティング材310を充填するパワー素子回路収納部308とコ
ネクタ収納部309を仕切り、内蔵するコネクタ317は成形
後のケースに後付し、コネクタ端子とパワー半導体素子
回路との電気的接続にワイヤーボンディング320とする
ため、コネクタ構造部分は耐熱性を必要とせず市販品を
利用できるなど、コネクタ形状の変更に対しては柔軟な
対応可能と言った利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】先に挙げた図1の例で
はパワーモジュールからの電気的な配線接続は、パワー
モジュールを他の電子部品と同様にプリント配線基板上
に実装し、自動はんだ付装置による一括はんだ付のみで
完了する。しかしながら、パワーモジュール本体を基板
に固定する為の専用固定板70とネジ71が必要であり、電
気的接続以外での部品及び取付作業が発生する。また圧
縮機モーターへの出力端子も基板にはんだ付しているこ
とから、ユニットへの組込作業性や取外しサービス性を
考慮すると、圧縮機モーターへの接続線は基板に直結で
きず、同一基板上にはんだ接続されたハウジング付変換
ケーブル60が必要となるなど、本来の機能として必要の
無い部品や作業が増えると言った問題が有る。
はパワーモジュールからの電気的な配線接続は、パワー
モジュールを他の電子部品と同様にプリント配線基板上
に実装し、自動はんだ付装置による一括はんだ付のみで
完了する。しかしながら、パワーモジュール本体を基板
に固定する為の専用固定板70とネジ71が必要であり、電
気的接続以外での部品及び取付作業が発生する。また圧
縮機モーターへの出力端子も基板にはんだ付しているこ
とから、ユニットへの組込作業性や取外しサービス性を
考慮すると、圧縮機モーターへの接続線は基板に直結で
きず、同一基板上にはんだ接続されたハウジング付変換
ケーブル60が必要となるなど、本来の機能として必要の
無い部品や作業が増えると言った問題が有る。
【０００８】図２の例では、パワーモジュールから直接
圧縮機モーターへの出力用にファストン接続端子を備え
ているので、圧縮機モーターからの接続ケーブルをリセ
プタクル端子形状に替えて直結も可能であるが、極数分
に接続本数が増える事やファストン及びリセプタクル形
状が共通であることからユニットへの組込・取外しの際
に誤接続を招く可能性があり、やはりハウジング付き変
換ケーブルが間に必要である。また、図１及び図２のは
んだ付用のリード形状部分は、電流容量を考慮しても必
要線径が直径1ｍｍに満たず強度も弱い。従ってパワー
モジュール単品での取扱中に接触等により、リード間の
ピッチが変わり制御基板接続用の穴への挿入が困難にな
る事が予想される。
圧縮機モーターへの出力用にファストン接続端子を備え
ているので、圧縮機モーターからの接続ケーブルをリセ
プタクル端子形状に替えて直結も可能であるが、極数分
に接続本数が増える事やファストン及びリセプタクル形
状が共通であることからユニットへの組込・取外しの際
に誤接続を招く可能性があり、やはりハウジング付き変
換ケーブルが間に必要である。また、図１及び図２のは
んだ付用のリード形状部分は、電流容量を考慮しても必
要線径が直径1ｍｍに満たず強度も弱い。従ってパワー
モジュール単品での取扱中に接触等により、リード間の
ピッチが変わり制御基板接続用の穴への挿入が困難にな
る事が予想される。
【０００９】図７の例では、成形後のケースにコネクタ
を後付しコネクタ端子とパワー半導体素子回路との電気
的接続はワイヤーボンディングとするため、パワーモジ
ュールの組立工程が増加する欠点がある。
を後付しコネクタ端子とパワー半導体素子回路との電気
的接続はワイヤーボンディングとするため、パワーモジ
ュールの組立工程が増加する欠点がある。
【００１０】本発明の課題は、圧縮機モーター、制御基
板等の外部装置とパワーモジュールとの手作業による接
続配線数及び取付の為の部品数・工数を減らし、省スペ
ース化が図れ且つ安価なコネクタ一体型プリント基板実
装用パワーモジュールを提供することである。
板等の外部装置とパワーモジュールとの手作業による接
続配線数及び取付の為の部品数・工数を減らし、省スペ
ース化が図れ且つ安価なコネクタ一体型プリント基板実
装用パワーモジュールを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題は、パワー半導
体素子を用いた回路収納部、当該回路と外部装置との入
出力信号を電気的に接続する端子から成り、前記回路収
納部は、金属ベースとそれを囲み、外部装置への接続端
子を一体的に形成するケースと、パワー半導体素子およ
び外部装置への接続端子を回路収納部内にて電気的に接
続する配線部材、パワー半導体素子や配線部材の絶縁性
を確保するために金属ベースとケースに囲まれた内部に
注入する絶縁性の樹脂材で構成され、ケースの一部が、
外部装置との接続に対応したコネクタ又はハウジングの
収納構造及び端子形状とすることで達成できる。
体素子を用いた回路収納部、当該回路と外部装置との入
出力信号を電気的に接続する端子から成り、前記回路収
納部は、金属ベースとそれを囲み、外部装置への接続端
子を一体的に形成するケースと、パワー半導体素子およ
び外部装置への接続端子を回路収納部内にて電気的に接
続する配線部材、パワー半導体素子や配線部材の絶縁性
を確保するために金属ベースとケースに囲まれた内部に
注入する絶縁性の樹脂材で構成され、ケースの一部が、
外部装置との接続に対応したコネクタ又はハウジングの
収納構造及び端子形状とすることで達成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実態の形態につい
て図３〜６を用いて説明する。図３は発明品の外観図で
ある。構成はパワー半導体素子を内蔵した回路収納部1
2、パワーモジュールへの電源およびパワー半導体のス
イッチング信号を供給する外部プリント基板に接続する
はんだ付用リード31と電動機負荷等への出力接続側を、
リード線接続に対応した成形コネクタ形状34から成る。
図４は内部断面を、図５は接続端子を一体成形したケー
スの外観図である。パワーモジュールの組立工程は金属
ベース材としたプリント配線基板20上に、接続に必要な
位置に適量のクリームはんだを印刷する。予めプリント
基板回路接続側を表面実装用に、また外部装置への接続
用にリードフレームを立体成形しインサートモールド成
形されたケース30と、同じく表面実装用のリード付パワ
ー半導体素子24や抵抗・コンデンサ部品を基板上に配置
し、一括してリフローはんだ付を行う。最後に金属ベー
スとケースに囲まれた内部に絶縁性の樹脂材11を注入し
硬貨させ完成する。またケースの外部プリント基板接続
側は、実装はんだ付用のリード部分の一部を樹脂でモー
ルドし回路収納部のケースとは分離したコネクタ形状31
としており、リードの中間部分には曲げ形状33を形成す
る。この曲げ形状33の目的は、本発明品を外部プリント
基板に実装する際、はんだ付接続後に、電動機等負荷へ
のコネクタ接続時、パワーモジュールを放熱フィン構造
体に取付時、そして冷熱衝撃によるはんだ付部に加わる
応力緩和が主である。更に、図６に示す如く、基板接続
側のモールド部分の両サイドには本発明品を実装する基
板への位置決め及び固定用の爪形状36と、電気的接続は
なさず、はんだ接合強度確保のみを目的とした金属片37
が爪形状36の内側にインサート成形されている。
て図３〜６を用いて説明する。図３は発明品の外観図で
ある。構成はパワー半導体素子を内蔵した回路収納部1
2、パワーモジュールへの電源およびパワー半導体のス
イッチング信号を供給する外部プリント基板に接続する
はんだ付用リード31と電動機負荷等への出力接続側を、
リード線接続に対応した成形コネクタ形状34から成る。
図４は内部断面を、図５は接続端子を一体成形したケー
スの外観図である。パワーモジュールの組立工程は金属
ベース材としたプリント配線基板20上に、接続に必要な
位置に適量のクリームはんだを印刷する。予めプリント
基板回路接続側を表面実装用に、また外部装置への接続
用にリードフレームを立体成形しインサートモールド成
形されたケース30と、同じく表面実装用のリード付パワ
ー半導体素子24や抵抗・コンデンサ部品を基板上に配置
し、一括してリフローはんだ付を行う。最後に金属ベー
スとケースに囲まれた内部に絶縁性の樹脂材11を注入し
硬貨させ完成する。またケースの外部プリント基板接続
側は、実装はんだ付用のリード部分の一部を樹脂でモー
ルドし回路収納部のケースとは分離したコネクタ形状31
としており、リードの中間部分には曲げ形状33を形成す
る。この曲げ形状33の目的は、本発明品を外部プリント
基板に実装する際、はんだ付接続後に、電動機等負荷へ
のコネクタ接続時、パワーモジュールを放熱フィン構造
体に取付時、そして冷熱衝撃によるはんだ付部に加わる
応力緩和が主である。更に、図６に示す如く、基板接続
側のモールド部分の両サイドには本発明品を実装する基
板への位置決め及び固定用の爪形状36と、電気的接続は
なさず、はんだ接合強度確保のみを目的とした金属片37
が爪形状36の内側にインサート成形されている。
【００１３】
【発明の効果】本発明品により、圧縮機モーター、制御
基板等の外部装置とパワーモジュールとの手作業による
接続配線数及び取付の為の部品数・工数を減らし、省ス
ペース化が図れ且つ安価なコネクタ一体型プリント基板
実装用パワーモジュールが供給できる。
基板等の外部装置とパワーモジュールとの手作業による
接続配線数及び取付の為の部品数・工数を減らし、省ス
ペース化が図れ且つ安価なコネクタ一体型プリント基板
実装用パワーモジュールが供給できる。
【図１】従来の基板実装用パワーモジュール接続例を示
す図。
す図。
【図２】従来のファストン端子を備えたパワーモジュー
ル接続例を示す図。
ル接続例を示す図。
【図３】本発明の実施例でパワーモジュールの斜視図。
【図４】図３のパワーモジュール断面および接続例を示
す図。
す図。
【図５】図３のケースのみの斜視図。
【図６】図３の基板固定爪、およびはんだ付部の拡大
図。
図。
【図７】従来のコネクタ内蔵パワーモジュールの実施例
を示す図。
を示す図。
10…パワーモジュール、11…絶縁性樹脂、12…パワー素
子収納部、20プリント基板、24…パワー半導体素子、30
…ケース、31…基板実装リード、34…成形コネクタ、40
…制御基板、50…圧縮機接続用ケーブル、60…変換ケー
ブル、70…パワーモジュール固定板。
子収納部、20プリント基板、24…パワー半導体素子、30
…ケース、31…基板実装リード、34…成形コネクタ、40
…制御基板、50…圧縮機接続用ケーブル、60…変換ケー
ブル、70…パワーモジュール固定板。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 三浦 靖仁
栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地
株式会社日立製作所冷熱事業部内
(72)発明者 梅下 貴明
栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地
株式会社日立製作所冷熱事業部内
Ｆターム(参考） 5E077 BB12 BB28 BB31 CC22 DD01
GG04 GG05 HH03 JJ24
Claims (7)
- 【請求項１】 パワー半導体素子を用いた回路収納部、
当該回路と外部装置との入出力信号を電気的に接続する
端子から成り、前記回路収納部は、金属ベースとそれを
囲み、外部装置への接続端子を一体的に形成するケース
と、パワー半導体素子や配線部材の絶縁性を確保するた
めに金属ベースとケースに囲まれた内部に注入する絶縁
性の樹脂材で構成され、ケースの一部が、外部装置との
接続に適したコネクタ又はハウジングの収納構造及び端
子形状を一体的に成すことを特徴とするパワーモジュー
ル。 - 【請求項２】 回路収納部を構成する配線部材は、熱伝
導性の良い金属をベース材としたプリント配線基板で、
パワー半導体素子は、半導体チップとリードフレームの
接合および樹脂封止パッケージ成形品で基板上の接合面
に配置し、外部装置への接続端子は、リードフレームを
立体成形し予め配線部材の接合面に接続端子の接合部を
位置決めした状態でインサートモールド成形されたケー
スを同様にプリント配線基板上の接合面に配置する。各
々は、はんだにより接合されていることを特徴とする請
求項１のパワーモジュール。 - 【請求項３】 ケース及び外部装置への接続端子におい
て、パワーモジュールから電動機等負荷への出力接続側
を、リード線接続に対応したコネクタ又はハウジングの
収納構造及び端子形状を成す事を特徴とする請求項１の
パワーモジュール。 - 【請求項４】 ケース及び外部装置への接続端子におい
て、パワーモジュールへの電源およびパワー半導体のス
イッチング信号を供給する外部プリント基板接続側にお
いて、実装はんだ付用リード部分の一部をケース本体と
は分離した状態で樹脂モールドし、基板実装型のコネク
タ形状を成す請求項１のパワーモジュール。 - 【請求項５】 外部プリント基板への実装はんだ付後
に、電動機等負荷へのコネクタ接続時、パワーモジュー
ルを放熱フィン構造体に取付時、そして冷熱衝撃による
はんだ付部に加わる応力を緩和する目的で、リードの途
中部分に曲げ形状を形成したことを特徴とする請求項４
のパワーモジュール。 - 【請求項６】 外部プリント基板接続側で、実装はんだ
付用のコネクタ形状を構成する樹脂モールド部分に基板
位置決め固定用の爪形状か、または基板との密着性及び
はんだ接合強度を増す目的で金属片が、少なくとも１ヶ
所以上一体的に形成されていることを特徴とする請求項
４のパワーモジュール。 - 【請求項７】 前記請求項１〜６を搭載した空気調和
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001262636A JP3731511B2 (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | コネクタ一体型パワーモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001262636A JP3731511B2 (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | コネクタ一体型パワーモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003078107A true JP2003078107A (ja) | 2003-03-14 |
| JP3731511B2 JP3731511B2 (ja) | 2006-01-05 |
Family
ID=19089501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001262636A Expired - Fee Related JP3731511B2 (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | コネクタ一体型パワーモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3731511B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005322902A (ja) * | 2004-05-04 | 2005-11-17 | Semikron Elektronik Gmbh & Co Kg | パワー半導体モジュール用の基板を内部電気絶縁するための方法 |
| JP2007123884A (ja) * | 2005-10-26 | 2007-05-17 | General Electric Co <Ge> | 電力回路パッケージ及びその製作方法 |
| US7495183B2 (en) | 2005-04-19 | 2009-02-24 | Denso Corporation | Electronic circuit apparatus |
| US8054641B2 (en) | 2008-03-04 | 2011-11-08 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Electronic unit |
| JP2015029157A (ja) * | 2014-11-13 | 2015-02-12 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
| US9622368B2 (en) | 2012-08-24 | 2017-04-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
-
2001
- 2001-08-31 JP JP2001262636A patent/JP3731511B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005322902A (ja) * | 2004-05-04 | 2005-11-17 | Semikron Elektronik Gmbh & Co Kg | パワー半導体モジュール用の基板を内部電気絶縁するための方法 |
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| KR101323416B1 (ko) * | 2005-10-26 | 2013-10-30 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 전력 회로 패키지와 그 제조 방법 |
| US8054641B2 (en) | 2008-03-04 | 2011-11-08 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Electronic unit |
| US9622368B2 (en) | 2012-08-24 | 2017-04-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
| JP2015029157A (ja) * | 2014-11-13 | 2015-02-12 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3731511B2 (ja) | 2006-01-05 |
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