JP2003264354A - 空気調和機の制御基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワーモジュール、電気部品のサイズに寄ら
ず基板サイズの小型化、配線インピーダンスの低減、自
己発生ノイズの低減、および、サービス時のコスト低減
を行うことができる空気調和機の制御基板を提供する。 【解決手段】 導電体を平面または立体的に成形したリ
ードフレームを絶縁材料でモールドしたリードフレーム
モールド基板からなる下層制御基板１と上層制御基板２
とを備え、下層制御基板上１に、パワー系半導体スイッ
チング素子および制御回路の一部もしくはすべてをモー
ルドし、一体化したパワーモジュール３を備え、上層制
御基板上２にパワーモジュール３の周辺電気部品の一部
もしくはすべてを備え、下層制御基板１と上層制御基板
２に各々設けられた下層制御基板上のネジ端子台１５と
上層制御基板上のネジ接続部により、下層制御基板１と
上層制御基板２を脱着可能、かつ、近接に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、リードフレーム
モールド基板で構成された空気調和機用の制御基板の小
型化、加工性向上および、配線インピーダンスにより発
生するノイズやノイズによる誤動作を抑制するための基
板構造を改良した空気調和機用の制御基板に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機の制御基板は、絶縁板
上に薄膜で配線を形成するプリント配線基板や、図１９
に示したように平面導電体をパターン状に成形したリー
ドフレームを絶縁材料でモールドしたリードフレームモ
ールド基板に、パワーモジュール３やパワーモジュール
３周辺電気部品を同一平面の基板内に実装し、はんだ付
けで接続する方式のものがある。

【０００３】図１９は従来のリードフレームモールド基
板を用いた空気調和機の室外機のインバータ制御基板で
ある。図において１は下層制御基板、４はネジ締め用の
制御基板上の開口部、５は弱電系の配線、６は弱電系制
御回路、９は平滑コンデンサ、１０はスナバコンデン
サ、１１はダイオードブリッジ、１３は放熱器である。
空気調和機の制御基板に用いられるインバータのパワー
モジュール３は、パワー系半導体スイッチング素子の
他、図２０に示したような制御回路の一部も内蔵したＤ
ＩＰ（Ｄｕａｌ−Ｉｎｌｉｎｅ−Ｐａｃｋａｇｅ）型の
インテリジェントパワーモジュール（Ｉｎｔｅｌｌｉｇ
ｅｎｔ−Ｐｏｗｅｒ−Ｍｏｄｕｌｅ）、通称ＤＩＰ−Ｉ
ＰＭが、コスト、コンパクト性、扱い易さにおいてメリ
ットがあるため最も良く用いられる。

【０００４】ＤＩＰ−ＩＰＭの端子は、片側に制御側の
弱電系端子１７が配置され、約３０ｍｍ離れた反対側に
パワー系の端子１６が配置されており、放熱器１３取り
付け用の穴１２がパワーモジュール３の隅に２〜４個所
空けられているが最も一般的な構成である。また、パワ
ーモジュール３の周辺電気部品の一つである平滑コンデ
ンサ９は、使用電圧以上のＤＣ３００〜４５０Ｖ程度の
耐圧が必要で、容量も安定動作を保証するため１０００
μＦ以上となる。よって、平滑コンデンサ９は、一個外
径φ２５〜３５ｍｍ、容量５００μＦ程度のものを複数
個使用することが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の従来の空気調和
機の制御基板では、約４００Ｖ／３０Ａ程度の高圧／大
電流となるパワーモジュール３およびその周辺部品の実
装において、プリント配線基板では、使用電流に合わせ
た広い配線幅や、規格で定められた沿面／絶縁距離を取
る必要があり、基板の小型化が困難であった。また、パ
ワーモジュール（ＤＩＰ−ＩＰＭ）３の左右の端子間に
平滑コンデンサ９を配置すると、ＤＩＰ−ＩＰＭの端子
に接触するため物理的に配置が不可能であったり、接触
しなくてもはんだ付けができないといった理由で、図１
８に示したようにＤＩＰ−ＩＰＭの横に配置するしかな
いため、制御基板サイズが大きくなるという問題があっ
た。

【０００６】また、リードフレームモールド基板ではな
く、プリント配線基板を用いた場合は、沿面距離や広い
配線パターンをとる必要があり一平面上の配置では、さ
らに、制御基板サイズが大きくなるという問題があっ
た。

【０００７】また、リードフレームモールド基板ではプ
リント配線基板のような制約が無くなり、ある程度の小
型化は可能であるが、上記のようにパワーモジュール３
およびその周辺部品は高圧／大電流用の部品である為、
部品サイズが大きく、一平面上の配置では理想的な配置
や配線引き廻しが困難で十分な小型化が行えないという
問題があった。また、パワーモジュール３は放熱器１３
への接続も行う必要があるため小型化が難しいという問
題があった。

【０００８】さらに、パワーモジュール３内の半導体ス
イッチング素子は、スイッチング時に電圧と電流の変化
を急にするため、サージ電圧などの電気的なノイズを発
生する源となる。サージ電圧は、配線インピーダンスの
Ｌ成分と電流時間変化ｄｉ／ｄｔの積Ｌ×ｄｉ／ｄｔ
［Ｖ］で表わすことができ、このサージ電圧が配線イン
ピーダンスおよび、回路の容量成分とＬＣ共振すること
で、自他共に悪影響を及ぼす様々な周波数成分のノイズ
を発生させる。配線インピーダンスは配線長を短く、配
線断面積を増やせば抑制することができるため、制御基
板の小型化を行えば必然的に小さくなる。近年の空気調
和機は、省エネ、規格規制対応のためインバータ用やア
クティブフィルタ（力率改善）用など、高圧大電流を高
速スイッチングするパワーモジュール３を多数用いてお
り、自己発生ノイズ量が多い。また、熱交換器面積を稼
ぐため狭いスペースに制御基板を組み込む必要があるた
め、上述のような制約により十分な小型化が行えないこ
とが問題であった。

【０００９】この発明は、上記の従来技術の問題を解決
するためになされたもので、パワーモジュール、電気部
品のサイズに寄らず基板サイズの小型化、配線インピー
ダンスの低減、自己発生ノイズの低減、および、サービ
ス時のコスト低減を行うことができる空気調和機の制御
基板を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る空気調和
機の制御基板は、導電体を平面または立体的に成形した
リードフレームを絶縁材料でモールドしたリードフレー
ムモールド基板からなる下層制御基板と上層制御基板と
を備え、前記下層制御基板上に、パワー系半導体スイッ
チング素子および制御回路の一部もしくはすべてをモー
ルドし、一体化したパワーモジュールを備え、前記上層
制御基板上に前記パワーモジュールの周辺電気部品の一
部もしくはすべてを備え、前記下層制御基板と前記上層
制御基板に各々設けられた接続部により、前記下層制御
基板と前記上層制御基板を脱着可能、かつ、近接に接続
したものである。

【００１１】また、下層制御基板に少なくとも２つ以上
のパワーモジュールを備え、上層制御基板のリードフレ
ームを用いて、前記パワーモジュール間を最短接続した
ものである。

【００１２】また、下層制御基板と上層制御基板の接続
部をネジ、または、コネクタにより接続するようにした
ものである。

【００１３】また、下層制御基板と上層制御基板の接続
部を溶接、または、はんだ付けにより接続するようにし
たものである。

【００１４】また、パワーモジュールを冷却する放熱器
を備え、下層制御基板と前記放熱器の周辺部に各々設け
られた接続部により、前記パワーモジュールを前記下層
制御基板の下面と前記放熱器との間に固定し、前記パワ
ーモジュールを前記放熱器に密着させるようにしたもの
である。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の
形態１を、図１〜７を基に説明する。図１は、この発明
の実施の形態１を示す空気調和機の制御基板の平面およ
び側面図、図２はパワーモジュール３の外観図、図３
は、空気調和機の制御基板の作製フローチャート、図４
は下層制御基板１のネジ端子台１５の断面図、図５は上
層制御基板２のネジ接続部１４の断面図、図６は上下層
制御基板の接続部の断面図、図７は下層制御基板１のネ
ジ端子台１５にナット２４を用いた時の断面図である。

【００１６】図１は、空気調和機の室外機のインバータ
制御基板であり、上下層制御基板共に、厚さ０．４ｍｍ
程度の銅板を、流れる電流に合わせた幅で、平面、立体
加工したリードフレームをＰＰＳやＰＢＴなどの絶縁樹
脂でモールドしたリードフレームモールド基板である。
図１に示したように下層制御基板１に、放熱の必要があ
るダイオードブリッジ１１、パワーモジュール３が下面
に実装され、同一もしくは別々の放熱器１３に密着され
る。ダイオードブリッジ１１、パワーモジュール３が実
装された面とは反対の上面にパワーモジュール３を制御
する弱電系の制御回路部品６などが実装される。

【００１７】上層制御基板２には、パワーモジュール３
周辺電気部品である平滑コンデンサ９、スナバコンデン
サ１０などが実装される。上層制御基板２と下層制御基
板１は、下層制御基板１に設けられたネジ端子台１５
と、上層制御基板２に設けられたネジ接続部１４をネジ
止めすることで、電気的な接続と固定が行われる。な
お、４はネジ締め用の制御基板上の開口部、５は弱電系
の配線、７は上層制御基板のリードフレーム、８は放熱
器取り付け用ネジ、１４は上層制御基板２上の接続部、
１５は下層制御基板１上のネジ端子台、３６はパワーモ
ジュール３を放熱器１３に固定するネジである。

【００１８】空気調和機の室外機のインバータ制御基板
は、上述のように上層制御基板２と下層制御基板１が層
状に構成され、各電気部品が三次元的に実装されるた
め、制御基板サイズの小型化を実現することが可能とな
る。また、ネジ端子台１５の分、上層制御基板２が離れ
た場所に固定されるため、上層制御基板２に接触せずか
つ、絶縁距離も確保できる高さの電気部品、配置であれ
ば、上層制御基板２と下層制御基板１の間の隙間にも、
下層制御基板１上に部品を実装できるため、より制御基
板サイズの小さくでき、最短配線で接続可能となる。

【００１９】図２は従来例で示した制御基板に用いられ
るインバータのパワーモジュール３であるが、制御回路
の一部も内蔵したＤＩＰ（Ｄｕａｌ−Ｉｎｌｉｎｅ−Ｐ
ａｃｋａｇｅ）型のインテリジェントパワーモジュール
である。パワーモジュール３の端子は、片側に制御側の
弱電系端子１７が配置され、約３０ｍｍ離れた反対側に
パワー系の端子１６が配置されており、パワーモジュー
ル３の放熱器１３との接続部である穴１２がパワーモジ
ュール３の隅に設けられている。

【００２０】次にこの発明の制御基板の製作工程につい
て図３により説明する。まず、下層基板に弱電系の電気
部品６を下面側からはんだ付けする（Ｓ１）。一方、別
工程で上層制御基板２にパワーモジュール３周辺電気部
品をはんだ付けする（Ｓ４）。次に、下層制御基板１に
パワーモジュール３を上面側からはんだ付けする（Ｓ
２）。次に、下層制御基板１に設けられた、放熱器１３
ネジ締め用の開口部４を通して、上面側から放熱器取り
付け用ネジ８を入れダイオードブリッジ１１、パワーモ
ジュール３を放熱器１３にネジ止めする（Ｓ３）。次
に、下層制御基板１のネジ端子台１５と上層制御基板２
のネジ接続部１４を合わせ、上層制御基板２側からネジ
止めする（Ｓ５）。

【００２１】次に、下層制御基板１のネジ端子台１５と
上層制御基板２の電気的な接続と固定構造について図４
〜７により説明する。図４は、下層制御基板１上に設け
られるネジ端子台１５を示した図である。図のように、
ネジ端子台１５は、下層制御基板１の一部に絶縁樹脂に
より突起部を立体的に形成し、曲げ加工を施したリード
フレームが、絶縁樹脂の突起部の上部に露出した構造２
２となる。露出したリードフレーム２２には、放熱器取
り付け用ネジ８が貫通する貫通穴が設けてあり、貫通穴
の下の絶縁樹脂突起部内に、ネジ固定ができるようにタ
ップを刻んだ金属２１が埋め込まれている。

【００２２】タップが刻まれた金属２１の外形は特に問
わないが、ネジ締め付け時に一緒に回転しないように、
円形で無い方がよい。また、タップが刻まれた金属２１
は、絶縁樹脂の成形時に一体成形してもよいが、ネジ端
子台１５にタップが刻まれた金属２１がちょうど入るよ
うな溝を成形しておき、成形後そこに落とし込んでもよ
い。このようにした場合、ネジ締め付け時にタップが刻
まれた金属２１が上方向にスライドできるため、各部に
応力がかからずに電気的な接続および固定ができる。

【００２３】図５は、上層制御基板２のネジ接続部１４
を示した図である。図のように上層制御基板２のネジ接
続部１４は、ちょうど下層制御基板１のネジ端子台１５
が収まるサイズに絶縁樹脂がくり貫かれた構造となって
おり、リードフレーム７が露出している。露出したリー
ドフレーム２３には、放熱器取り付け用ネジ８が貫通す
る貫通穴が設けてあり、この貫通穴を通してネジが通さ
れ、図６のように下層制御基板１とネジ止めされる。ネ
ジ止めにより、上層制御基板２と下層制御基板１のリー
ドフレーム露出部２２が密着し、電気的な接続と固定が
行われる。さらに、安定した固定を得るため、図１に示
したように電気的な接続はない固定専用のネジ端子台１
８を設けてもよい。

【００２４】また、図７のように下層制御基板１のネジ
端子台１５内部のタップを刻んだ金属２１は、一般的な
ナット２４でもよい。タップが刻まれた金属２１の場合
と同様に、ネジ端子台１５の上部にナット２４が回転し
ないように、ナット２４と同一の形状の溝を設けて、そ
の溝にナット２４を落とし込んでもよいし、絶縁樹脂の
成形時に一緒にナット２４を埋め込んでもよい。

【００２５】さらに、放熱器取り付け用ネジ８にタップ
ネジを用いた場合は、ネジ端子台１５内部にタップネジ
とほぼ同等サイズの貫通穴があいた金属が埋め込まれて
いるだけで、タップネジがその金属にタップを刻み、同
様に上層制御基板２と下層制御基板１の電気的な接続と
固定が行われる。また、貫通穴があいた金属無しで、直
接絶縁樹脂にタップネジを打ち込んだ場合でも、電気的
な接続と固定が十分行えれば、貫通穴があいた金属は必
要ない。

【００２６】以上のように、上層制御基板２と下層制御
基板１が層状に構成され、各電気部品が三次元的に実装
されるため、上層制御基板２と下層制御基板１の間の隙
間にも、下層制御基板１上に部品を実装できるため、よ
り制御基板サイズの小さくでき、最短配線で接続可能と
なり、基板サイズの小型化、配線インピーダンスの低減
を行うことができる。

【００２７】また、はんだ付け部以外は放熱器取り付け
用ネジ８を緩めることで再度、上層制御基板２、下層制
御基板１、放熱器１３に分離可能なので、不具合等が生
じた場合は、不具合となった部分の交換だけで済むな
ど、サービス上のコスト低減も行うことができる。ま
た、下層制御基板１のネジ端子台１５に上層制御基板２
を電気的な接続と固定を行うとき、ネジ締め付け時にタ
ップが刻まれた金属２１が上方向にスライドできるた
め、各部に応力がかからずに電気的な接続および固定が
できる。

【００２８】実施の形態２．この発明の第二の実施の形
態を、図８、９を基に説明する。図８はこの発明の実施
の形態２を示す空気調和機の制御基板の平面および側面
図であり、パワーモジュール３が二個あるものである。
図９は本実施の形態の比較説明に用いるパワーモジュー
ル３が二個ある場合の空気調和機の制御基板の従来例で
ある。

【００２９】図８、９において実施の形態１の図１と同
一の部分は同一符号を付し説明を省略する。３ａはイン
バータパワーモジュール、３ｂはコンバータパワーモジ
ュールである。図９に示した従来の制御基板では、実施
の形態１と同様に平滑コンデンサ９などの実装位置に制
約があったり、別々に開発されたコンバータパワーモジ
ュール３、インバータパワーモジュール３ａのそれぞれ
の端子が最短接続を考慮した配列になっていない為、コ
ンバータパワーモジュール３ｂ→平滑コンデンサ９→イ
ンバータパワーモジュール３のリードフレーム引き廻し
が長くなったり、リードフレーム同士がクロスする配置
となる可能性もあり、制御基板サイズが大きくなり制御
基板の小型化が困難であったり、ノイズが発生するとい
う問題があった。

【００３０】図８はこの発明の実施の形態２を示す空気
調和機の室外機のインバータ制御基板であり、実施の形
態１と同様に上下層の制御基板共に、リードフレームモ
ールド基板である。図８に示したように下層制御基板１
に放熱の必要があるダイオードブリッジ１１、インバー
タパワーモジュール３ａ、コンバータパワーモジュール
３ｂの二個からなるパワーモジュール３が下面に実装さ
れ、同一もしくは別々の放熱器１３に密着される。ダイ
オードブリッジ１１、パワーモジュール３が実装された
面とは反対の上面にパワーモジュール３を制御する弱電
系の制御回路部品６などが実装される。

【００３１】上層制御基板２には、パワーモジュール３
周辺電気部品である平滑コンデンサ９、それぞれのパワ
ーモジュール３のスナバコンデンサ１０、シャント抵抗
などが実装される。上下の制御基板は、実施の形態１と
同様に、下層制御基板１に設けられたネジ端子台１５
と、上層制御基板２に設けられたネジ接続部１４をネジ
止めすることで固定され、インバータパワーモジュール
３ａ、コンバータパワーモジュール３ｂが電気的に最短
接続される。

【００３２】近年の、室外機のインバータ制御基板は、
高調波規制を受けて交流を直流に変換し、インバータに
電力を供給するコンバータ回路にも、パワー系半導体ス
イッチング素子が用いられるようになってきており、イ
ンバータ制御回路同様に、制御回路の一部も含んだパワ
ーモジュール３が使われている。コンバータパワーモジ
ュール３ｂも、インバータパワーモジュール３ａと同様
のＤＩＰ型のタイプが主流である。また、インバータパ
ワーモジュール３ａ、コンバータパワーモジュール３ｂ
が２０Ａ〜３０Ａ程度の主電流を高速でスイッチングす
るため、高ｄｉ／ｄｔとなり自他共に悪影響を与えるノ
イズが発生する。よって、ノイズを極力減らすために、
コンバータパワーモジュール３ｂ→平滑コンデンサ９→
インバータパワーモジュール３ａの配線を短くし、配線
インピーダンスを低減することが重要である。

【００３３】この発明の空気調和機の制御基板は、下層
制御基板１に各パワーモジュール３の制御端子に接続さ
れる弱電系の配線５を主に引き廻し、主電流が流れるリ
ードフレームは極力引き廻さず、パワーモジュール３端
子近傍にネジ端子台１５を配置し、上層制御基板２に接
続させる。そして、上層制御基板２は、コンバータパワ
ーモジュール３→平滑コンデンサ９→インバータパワー
モジュール３の主電流が流れるリードフレーム７が最短
となるように構成される。

【００３４】以上のように、上層制御基板２のリードフ
レームを用いて、パワーモジュール３の間を最短接続し
たので、パワーモジュール３の接続端子位置、サイズ、
配置によらず最短接続を可能し、基板サイズの小型化、
配線インピーダンスの低減を行うことができる。

【００３５】実施の形態３．この発明の実施の形態３
を、図１０〜１２を基に説明する。図１０は下層制御基
板１のタブ状接続端子２５の断面図、図１１は上層制御
基板２のコの状接続端子の断面図、図１２は上下層制御
基板の接続状態の断面図である。

【００３６】実施の形態１．２では上下層制御基板の接
続を放熱器取り付け用ネジ８を用いて行ったが、本実施
の形態は、コネクタを用いたものである。上下層制御基
板の接続部以外は、実施の形態１、２と同様である。図
１０に示したように下層制御基板１上に、タブ端子状に
打ち抜き９０°曲げ加工したリードフレームを、絶縁樹
脂から突起させた、タブ状接続端子２５を形成する。上
層制御基板２には、図１１に示したように、コの字状に
打ち抜き９０°曲げ加工したリードフレームに、コの字
状に加工した部分が、必要以上に開かないように周りを
絶縁樹脂で補強したコの字状接続端子２６を形成する。
コの字の先端部分には、突起部２７が設けられており、
この先端突起部間の幅が、下層制御基板１のタブ状接続
端子２５のリードフレーム厚より少し狭い幅に打ち抜か
れている。

【００３７】図１２に示したように、下層制御基板１上
のタブ状接続端子２５に、上層制御基板２上のコの字状
接続端子２６を圧入することで、コの字の先端突起部２
７と下層のタブ状接続端子２５が密着し、上下層の制御
基板の電気的接続および固定が行われる。接続の強度
や、信頼性を上げる上で、コネクタ接続の場合は、厚さ
０．８ｍｍ程度の銅板のリードフレームを用いた方がよ
い。

【００３８】以上のように、上下層の制御基板の電気的
接続および固定をネジを用いないで簡単に行うことがで
きる。

【００３９】実施の形態４．次に、この発明の実施の形
態４を、図１３〜１７を基に説明する。図１３は下層制
御基板１のタブ状接続端子２９および位置決め絶縁樹脂
２８の断面図、図１４は、上層制御基板２のタブ状接続
端子３０および貫通穴の断面図、図１５は、上下層制御
基板の溶接接続状態の断面図、図１６は上層制御基板２
のはんだ付け様貫通穴３１の断面図、図１７は上下層制
御基板のはんだ付け接続状態の断面図である。

【００４０】実施の形態１〜３は上下層制御基板の接続
を放熱器取り付け用ネジ８やコネクタを用いて行った
が、本実施の形態は溶接、はんだ付けを用いたものであ
る。上下層制御基板の接続部以外は、実施の形態１、２
と同様である。図１３に示したように下層制御基板１上
に、タブ端子状に打ち抜き９０°曲げ加工し、リードフ
レームを絶縁樹脂から突起させた、タブ状接続端子２９
を形成する。タブ状接続端子２９の途中までは、タブ状
接続端子２９の補強、上層制御基板２の位置決め用とし
て絶縁樹脂２８に覆われている。図１４に示したよう
に、上層制御基板２にも同様に、タブ端子状に打ち抜き
上向きに９０°曲げ加工したタブ状接続端子３０を形成
する。また、上層制御基板２のタブ状接続端子のすぐ横
には、下層のタブ状接続端子２８が貫通する貫通穴３１
が設けられている。

【００４１】図１５に示したように、下層制御基板１上
のタブ状接続端子２９が、上層制御基板２上のタブ状接
続端子横の貫通穴３１を通して、上層制御基板２上に飛
び出し、上層制御基板２が下層制御基板１の位置決め用
の絶縁樹脂２８まできた時に、上下層制御基板上のタブ
状接続端子が並んだ構造となる。この並んだ上下層制御
基板のタブ状接続端子を溶接することで、上下層の制御
基板の電気的接続および固定が行われる。

【００４２】また、図１６に示したようにように、上層
制御基板２上にはタブ状接続端子３０を設けず、リード
フレーム７が露出した部分に、下層制御基板１のタブ状
接続端子が貫通するはんだ付け用の貫通穴３２を設けて
おけば、図１７のように、上層制御基板２の貫通穴３２
と、貫通穴３２から上方向に出た下層制御基板１のタブ
状接続端子２９をはんだ付け３３することで、同様に電
気的接続および固定が行われる。

【００４３】以上のように、上下層制御基板の電気的接
続よび固定が溶接やはんだ付けで行い、溶接では強固な
各制御基板の接続ができ、はんだ付けでは、材料費の低
減、加工時間の短縮を行うことができる。

【００４４】実施の形態５．この発明の実施の形態５
を、図１８を基に説明する。図１８は下層制御基板１上
の貫通穴１９を通してパワーモジュール３を放熱器１３
に取り付けた平面および側面図である。

【００４５】実施の形態１〜４は、下層制御基板１に接
続された１個もしくは二個パワーモジュール３を、パワ
ーモジュール３に既存の放熱器１３取り付け用の接続部
である穴１２（図２）を使用して放熱器１３を取り付け
ていたが、本実施の形態は、既存の放熱器１３取り付け
用のネジ穴１２を用いずに、下層制御基板１のリードフ
レーム引き廻しの邪魔にならない箇所に設けた放熱器１
３取り付け用の貫通穴１９を通して、ネジ３６によりパ
ワーモジュール３と放熱器１３を密着させるものであ
る。

【００４６】図１８に示したように、下層制御基板１の
片面にパワーモジュール３を取り付ける。パワーモジュ
ール３が、インバータパワーモジュール３ａとコンバー
タパワーモジュール３ｂの二個からなる場合であり、イ
ンバータパワーモジュール３ａとコンバータパワーモジ
ュール３ｂの放熱器１３への接触面の高さが一致するよ
うに取り付ける。下層制御基板１のリードフレーム引き
廻しの邪魔にならない箇所に設けた、貫通穴１９にネジ
３６を通し、放熱器１３に刻まれたネジ穴２０に締め付
けることにより、パワーモジュール３を放熱器１３に密
着させる。

【００４７】このとき、下層制御基板１の絶縁樹脂の硬
度にもよるが、放熱器１３へのネジ締め時に下層制御基
板１がわん曲し、パワーモジュール３の放熱器１３への
密着性の低下することなどを避けるために、下層制御基
板１の隅に絶縁樹脂により淵３４を成形したり、はんだ
付けなどの邪魔にならない程度に仕切り板状の突起３５
を数多く持たせることで、曲げ強度を上げている。

【００４８】以上のように、パワーモジュール３の既存
の放熱器１３取り付け用の穴１２を用いず、リードフレ
ーム引き廻しに影響の無い位置に設けた下層制御基板１
のネジ取り付け用の貫通穴１９を用いるため、実施の形
態１の図１等で示した配線の引き廻し上問題となるネジ
締め用の下層制御基板１上の開口部４を設ける必要がな
くなり、以上に示した実施の形態１〜４と本実施の形態
を組み合わせることで、さらに、小型で配線インピーダ
ンスを低減した制御基板を構成することができる。な
お、以上の実施の形態１〜５は、あくまで実施例の一例
であり、この発明の内容を限定するものではない。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、導電
体を平面または立体的に成形したリードフレームを絶縁
材料でモールドしたリードフレームモールド基板からな
る下層制御基板と上層制御基板とを備え、前記下層制御
基板上に、パワー系半導体スイッチング素子および制御
回路の一部もしくはすべてをモールドし、一体化したパ
ワーモジュールを備え、前記上層制御基板上に前記パワ
ーモジュールの周辺電気部品の一部もしくはすべてを備
え、前記下層制御基板と前記上層制御基板に各々設けら
れた接続部により、前記下層制御基板と前記上層制御基
板を脱着可能、かつ、近接に接続したので、パワーモジ
ュール、電気部品のサイズに寄らず最短接続を可能と
し、基板サイズの小型化、配線インピーダンスの低減お
よび、サービス時のコスト低減を行うことができる。

【００５０】また、下層制御基板に少なくとも２つ以上
のパワーモジュールを備え、上層制御基板のリードフレ
ームを用いて、前記パワーモジュール間を最短接続した
ので、パワーモジュールの接続端子位置、サイズ、配置
によらず最短接続を可能し、基板サイズの小型化、配線
インピーダンスの低減を行うことができる。

【００５１】また、下層制御基板と上層制御基板の接続
部をネジ、または、コネクタにより接続するようにした
ので、上層制御基板と下層制御基板を分離可能なので、
不具合等が生じた場合は、不具合となった部分の交換だ
けで済むなど、サービス上のコスト低減を行うことがで
きる。

【００５２】また、下層制御基板と上層制御基板の接続
部を溶接、または、はんだ付けにより接続するようにし
たので、基板サイズの小型化、配線インピーダンスの低
減を行うことができ、また、溶接では強固な各制御基板
の接続ができ、はんだ付けでは、材料費の低減、加工時
間の短縮を行うことができる。

【００５３】また、パワーモジュールを冷却する放熱器
を備え、下層制御基板と前記放熱器の周辺部に各々設け
られた接続部により、前記パワーモジュールを前記下層
制御基板の下面と前記放熱器との間に固定し、前記パワ
ーモジュールを前記放熱器に密着させるようにしたの
で、パワーモジュールの既存の穴を用いたネジ止めが不
要のため、ネジ締め付用の開口部が下層制御基板に不要
になり、リードフレーム引き廻しが制約されず、さらな
る基板サイズの小型化、配線インピーダンスの低減を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１を示す空気調和機の制
御基板の平面および側面図である。

【図２】 空気調和機の制御基板のパワーモジュールの
外観図である。

【図３】 この発明の実施の形態１を示す空気調和機の
作製フローチャートである。

【図４】 この発明の実施の形態１を示す空気調和機の
制御基板の下層制御基板のネジ端子台の断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態１を示す空気調和機の
制御基板の上層制御基板のネジ接続部の断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態１を示す空気調和機の
制御基板の上下層制御基板の接続部の断面図である。

【図７】 この発明の実施の形態１を示す空気調和機の
制御基板の下層制御基板のネジ端子台にナットを用いた
時の断面図である。

【図８】 この発明の実施の形態２を示す空気調和機の
制御基板の平面および側面図である。

【図９】 この発明の実施の形態２を示す空気調和機の
制御基板の比較説明に用いた従来の制御基板の平面およ
び側面図である。

【図１０】 この発明の実施の形態３を示す空気調和機
の制御基板の下層制御基板のタブ状接続端子の断面図で
ある。

【図１１】 この発明の実施の形態３を示す空気調和機
の制御基板の上層制御基板のコの状接続端子の断面図で
ある。

【図１２】 この発明の実施の形態３を示す空気調和機
の制御基板の上下層制御基板の接続状態の断面図であ
る。

【図１３】 この発明の実施の形態４を示す空気調和機
の制御基板の下層制御基板１のタブ状接続端子および位
置決め絶縁樹脂の断面図である。

【図１４】 この発明の実施の形態４を示す空気調和機
の制御基板の上層制御基板のタブ状接続端子および貫通
穴の断面図である。

【図１５】 この発明の実施の形態４を示す空気調和機
の制御基板の上下層制御基板の溶接接続状態の断面図で
ある。

【図１６】 この発明の実施の形態４を示す空気調和機
の制御基板の上層制御基板のはんだ付け様貫通穴の断面
図である。

【図１７】 この発明の実施の形態４を示す空気調和機
の制御基板の上下層制御基板のはんだ付け接続状態の断
面図である。

【図１８】 この発明の実施の形態５を示す空気調和機
の制御基板の平面および側面図である。

【図１９】 従来の空気調和機の制御基板の平面および
側面図である。

【図２０】 従来の空気調和機の制御基板のパワーモジ
ュールの外観図である。

【符号の説明】

１ 下層制御基板、２ 上層制御基板、３ パワーモジ
ュール、４ ネジ締め用の制御基板上の開口部、７ 上
層制御基板のリードフレーム、８ 放熱器取り付け用ネ
ジ、９ 平滑コンデンサ、１０ スナバコンデンサ、１
１ ダイオードブリッジ、１２ 穴、１３ 放熱器、１
４ 上層制御基板上の接続部、１５ 下層制御基板上の
ネジ端子台、 １９ 下層制御基板上の放熱器取り付け
用の貫通穴、２０ 放熱器上のネジ接続部、２１ タッ
プが刻まれた金属、２２ 下層制御基板のネジ端子部の
リードフレーム露出部、２３ 上層制御基板のネジ接続
部のリードフレーム露出部、２４ 下層制御基板のネジ
端子部のナット、２５ コネクタ接続時の下層制御基板
のタブ状接続端子、２６ コネクタ接続時の上層制御基
板のコの字状接続端子、２７ コの字状接続端子の先端
突起部、２８ 溶接時の下層制御基板のタブ状接続端
子、２９ 溶接時の下層制御基板のタブ状接続端子の位
置決め樹脂、３０ 溶接時の上層制御基板のタブ状接続
端子、３１ 溶接時の上層制御基板上の下層タブ状接続
端子貫通穴、３２ はんだ付け時の上層制御基板上の下
層タブ状接続端子貫通穴、３３ 上層制御基板のはんだ
付け部、３４ 下層制御基板の絶縁樹脂の淵、３５ 下
層制御基板の絶縁樹脂の仕切り板状の突起、３６ ネ
ジ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E338 AA01 AA16 BB80 CC08 EE02 EE22 EE32 5E344 AA01 AA16 BB02 BB06 BB10 BB20 CD14 CD18 DD02 DD08 EE12 EE21

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電体を平面または立体的に成形したリ
   ードフレームを絶縁材料でモールドしたリードフレーム
   モールド基板からなる下層制御基板と上層制御基板とを
   備え、 前記下層制御基板上に、パワー系半導体スイッチング素
   子および制御回路の一部もしくはすべてをモールドし、
   一体化したパワーモジュールを備え、 前記上層制御基板上に前記パワーモジュールの周辺電気
   部品の一部もしくはすべてを備え、 前記下層制御基板と前記上層制御基板に各々設けられた
   接続部により、前記下層制御基板と前記上層制御基板を
   脱着可能、かつ、近接に接続したことを特徴とする空気
   調和機の制御基板。
2. 【請求項２】 下層制御基板に少なくとも２つ以上のパ
   ワーモジュールを備え、上層制御基板のリードフレーム
   を用いて、前記パワーモジュール間を最短接続したこと
   を特徴とする請求項１記載の空気調和機の制御基板。
3. 【請求項３】 下層制御基板と上層制御基板の接続部を
   ネジ、または、コネクタにより接続するようにしたこと
   を特徴とする請求項１または２記載の空気調和機の制御
   基板。
4. 【請求項４】 下層制御基板と上層制御基板の接続部を
   溶接、または、はんだ付けにより接続するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機の制
   御基板。
5. 【請求項５】 パワーモジュールを冷却する放熱器を備
   え、 下層制御基板と前記放熱器の周辺部に各々設けられた接
   続部により、前記パワーモジュールを前記下層制御基板
   の下面と前記放熱器との間に固定し、前記パワーモジュ
   ールを前記放熱器に密着させるようにしたことを特徴と
   する請求項１〜４にいずれかに記載の空気調和機の制御
   基板。