JP2003515940A - 電力モジュール、およびこうしたモジュールを製造する方法 - Google Patents

電力モジュール、およびこうしたモジュールを製造する方法

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Abstract

(57)【要約】 この発明のモジュールは、アルミニウムベースの金属基板（１０）と、絶縁層を介して基板に固定された等電位接続を構成する少なくとも１つの銅ベースの棒（１２）とを含む。電力部品（１６）は、絶縁層の領域よりも小さい表面領域を介して棒と直接接触する。棒に取付けられてそこから突出する印刷回路カード（１８）は、モジュールの熱放散の低い部品を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、トランジスタなどの少なくとも１つの電力部品を保持するアルミ
ニウムベースの金属基板を含む電子モジュールに関する。こうしたモジュールは
排他的ではないが特定的には自動車工業に適用可能であり、そこでは機関部材を
動かすために電子回路が用いられ、さらに高温環境中に置かれるために部品の放
散する熱を除去することがより難しい。
【０００２】 公知のアセンブリ技術は、トランジスタ（またはあらゆるその他の熱放散部材
）を薄い絶縁層を介して比較的薄いアルミニウム基板（数ミリメートルの厚さ）
の上に取付けることにある。その解決策は制限を受ける。絶縁層の領域は部品の
領域を超過せず、絶縁層は大きな熱抵抗を与える。アルミニウム基板の熱慣性は
比較的小さいため、顕著な温度変化なしに部品の放散する力の急速な変化を吸収
できない。
【０００３】 この発明は、特に熱を排出する回路の熱抵抗を減少させて放散された熱の急速
なピークの収容を可能にすることにより、実用的な要求を従来の公知のモジュー
ルよりもよく満足させるモジュールを特に提供しようとするものである。
【０００４】 この目的のため、この発明は特に、アルミニウムベースの金属基板と、等電位
接続を構成しかつ絶縁層を介して基板に固定される銅ベースの材料の少なくとも
１つの棒と、絶縁層の表面領域よりも小さい表面領域を介して棒と直接接触する
少なくとも１つの電力部品と、棒に取付けられてそこから突出し、かつ低い熱放
散を有するモジュールの部品を保持する印刷回路カードとを含むモジュールを提
供する。
【０００５】 モジュールは典型的に、少なくとも１つの電力部品を保持する棒に加えて、電
力部品の出口が接続された、電流を運ぶための１つまたはそれ以上の棒を含む。
【０００６】 カードを圧迫するリベットまたはねじによって棒を基板に強く押付けてもよく
、カードはそれによって棒を圧迫し、リベットまたはねじの端部は基板に係合さ
れる。そのねじまたはリベットが電気的に絶縁する材料のものでないときには、
それらを絶縁スリーブによって棒から分離する必要がある。
【０００７】 一般的に印刷回路カードはその両側に導電トラックを保持することによって棒
との接続を与えることを可能にし、カードが棒の上に延在するときに部品をその
基板に面する側に取付けることを可能にする。
【０００８】 カードは電力部品またはこうした部品に対する結合を保持する棒の突出を通す
ための開口部を有することによってアセンブリを容易にしてもよい。
【０００９】 またこの発明は前述に定めた種類のモジュールの製造方法を提供し、これは ・１つまたはそれ以上の電力部品を銅ベースの金属の少なくとも１つの棒には
んだ付けするステップと、 ・部品から離れた棒のより大きい面を熱硬化性の絶縁材料の層で被覆するステ
ップと、 ・電力部品の放散する熱に比べて小さい熱を放散する部品と嵌合した印刷回路
カードを棒の上に取付けるステップと、 ・その結果得られるアセンブリをねじまたはリベットによってアルミニウムベ
ースの金属基板に留めるステップと、 ・電力部品の出口と対応する棒との接合を作成するステップとを含む。
【００１０】 実際には、一般的に最低約１０平方ミリメートル（ｍｍ2）の断面を有する棒
を使用する必要がある。棒のより大きい面を被覆する絶縁材料は、第１の加熱に
おいて流れることにより間にそれが位置する面の穴を充填するタイプであっても
よい。
【００１１】 前述およびその他の特徴は、制限することのない例として与えられる特定の実
施例の以下の説明を読むことでより明らかになるであろう。この説明は、モジュ
ールの部分の断面図を示す添付の図面を参照する。
【００１２】 図１に示されるモジュールは、アルミニウムベースの金属の基板１０を含み、
これはしばしば冷却流体を循環させるためのタンクの壁の１つを構成する。この
流体は、たとえばモジュールによって制御される電気ポンプの油などの作業流体
であってもよい。基板１０の上に絶縁層１５を介して１つまたはそれ以上の銅の
棒が取付けられる。図面には互いに平行に置かれた２つの棒１２および１４を示
す。一方の棒１２は電力部品１６（または並列に動作する複数の電力部品）を受
取るためのものである。モジュールはさらに印刷回路カード１８を有し、これは
両側に印刷されることによって２０および２２などの銅接触領域を与える。ここ
に示す実施例においては、各棒は突出部分を有し、これが印刷回路カード１８の
対応する開口部に係合する。
【００１３】 カードの接触領域２２と棒との間の必要であり得るあらゆる電気的接続は、棒
に対してカードを押付けることによって与えられる。ここに示す実施例において
、カード１８、棒１２および１４、ならびに基板１０を互いに対して押付けるた
めの手段はねじ２４を含む。各ねじのヘッドはカード１８の非金属被覆部を圧迫
し、その軸部は基板１０中のタップ付きの穴２６に係合する。ねじ２４が導電材
料で作られているとき、それが棒を通るところは絶縁リング２８で囲まれる必要
がある。ねじを用いる代わりにリベットを用いることも可能である。
【００１４】 各棒１２が絶縁層１５によって基板１０から分離されているとき、絶縁層の熱
伝導率よりもかなり大きい熱伝導率を有する導電はんだ１３を介して電力部品を
棒の上に固定できる。層１５は部品１６のすぐ下に位置する絶縁層の占める領域
よりもかなり大きい表面領域を示すことから、層１５の低い伝導率は補償される
。
【００１５】 部品１６と残りのモジュールとの間を通る電流を、部品の接続タブ３２がはん
だ付けされた棒１４によって伝達できる。棒１４は大きい通電断面を有するため
に低い抵抗損失を示し、またそれらは棒および部品において生じる熱を、熱抵抗
の低い経路を介して排出する。
【００１６】 印刷回路カードは電力部品を保持することに加え、基板から離れたカードの側
および／または基板に面するカードの側に従来の態様で取付けられる熱放散の少
ない部品を保持し得る。図面には、基板に面する側に固定されたこうした部品の
１つ３４を示す。図面には、基板に面する側に固定されかつ従来の金属化トラッ
ク３６に接続されるこのような部品３４を示す。
【００１７】 一般的に基板は数ミリメートルの厚みのものが用いられ、銅の棒１２および１
４は少なくとも１０ｍｍ2の断面を有するものが用いられる。印刷回路カードは
、数十ミクロンの厚みの接触領域と銅のトラックとを有する繊維強化プラスチッ
ク材料の従来のカードであってもよい。
【００１８】 さまざまなその他の実施例が可能である。特に、棒が印刷回路カード１８を通
る突出を有することは必須ではない。モジュールは複数のカードを保持してもよ
く、その少なくともいくつかは棒と協働する。
【００１９】 この発明のモジュールを製造する可能な方法の１つを、単なる例として以下に
説明する。ここに説明する動作のいくつかは別のものに置換でき、動作の順序は
しばしば変更できる。
【００２０】 モジュールを構成するさまざまなサブアセンブリは別々に準備される。棒に取
付けられない３４などの部品は、たとえばリフローはんだ付けなどによってカー
ドに接続および固定される。各棒は絶縁材料の層を受取る。一般的には加熱硬化
性材料が用いられて薄い層として各棒の下面に蒸着され、次いで重合される。加
熱される際に少しクリープすることによってそれが接触する面の穴を充填すると
いう利点を有するような、この種の材料が存在する。１つの選択は、棒が分離し
ているときに棒上のこうした重合を行なうことにある。それぞれの棒の上に電力
部品が固定される。基板、棒および嵌められたカードを含む積み重ねが作られ、
ねじまたはリベットによってさまざまな構成部材の間に接触圧が働く。最後に、
電力部品と電流を運ぶための棒との間に必要な電気的結合が作られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 モジュールの部分を示す断面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１１月２８日（２００１．１１．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アルミニウムベースの金属基板（１０）と、等電位接続を構
    成しかつ絶縁層を介して基板に固定される銅ベースの材料の少なくとも１つの棒
    （１２）と、絶縁層の表面領域よりも小さい表面領域を介して前記棒と直接接触
    する少なくとも１つの電力部品（１６）と、前記棒に取付けられてそこから突出
    し、かつモジュールの熱放散の低い部品を保持する印刷回路カード（１８）とを
    含む、モジュール。
  2. 【請求項２】 前記モジュールは、電力部品（１６）の出口に接続された電
    流を運ぶための１つまたはそれ以上の棒（１４）をさらに含むことを特徴とする
    、請求項１に記載のモジュール。
  3. 【請求項３】 棒（１２、１４）はカードを圧迫するリベットまたはねじに
    よって基板（１０）に押付けられ、カード自身が棒を圧迫し、ねじまたはリベッ
    トの端部は基板に係合することを特徴とする、請求項１または２に記載のモジュ
    ール。
  4. 【請求項４】 印刷回路カードは、棒との接続を与えるために、および／ま
    たはカードが棒の上に突出するときに基板に面する側に部品を取付けるために両
    側に導電トラックを保持することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記
    載のモジュール。
  5. 【請求項５】 カードは、電力部品を保持するかまたはこうした部品に対す
    る接続を与える各棒の突出を通すための開口部を有することを特徴とする、請求
    項１から４のいずれかに記載のモジュール。
  6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載のモジュールを製造する方
    法であって、 ・銅ベースの金属の少なくとも１つの棒の上に１つまたはそれ以上の電力部品
    をはんだ付けするステップと、 ・前記部品から離れた棒の大きい面を加熱硬化性の絶縁材料の層で被覆するス
    テップと、 ・前記電力部品の放散する熱に比べて小さい熱を放散する部品と嵌合した印刷
    回路カードを棒の上に取付けるステップと、 ・結果的に得られるアセンブリをねじまたはリベットによってアルミニウムベ
    ースの金属基板に留めるステップと、 ・電力部品の出口と対応する棒との接合を作成するステップとを含む、方法。
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