JP2004296734A - 電子部品の実装方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子部品からの熱を効率良く放散することが出来、電子部品の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法の提供。
【解決手段】グランド回路部4を含むパターン回路部5が配設された表面に電子部品を実装する回路基板2の裏面に、放熱する為のヒートシンク1を、絶縁層3を挟んで接触させる電子部品の実装方法において、回路基板2の表面の所定位置にヒートシンク1の一部を露出させ、露出させたヒートシンク1の一部にグランド回路部4を接続する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に電子部品を実装した回路基板の裏面に、放熱する為のヒートシンクを絶縁層を挟んで接触させる電子部品の実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両の舵取装置に、電動モータを駆動して操舵補助を行ない、運転者の負担を軽減するものがある。これは、操舵部材(ステアリングホイール、ハンドル)に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度によって、入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルク値に基づき、出力軸に連動する操舵補助用の電動モータを駆動制御するものである。
【0003】
このような舵取装置の電動モータの駆動回路では、半導体素子がスイッチング素子として使用されている。
また、電動モータに流れる電流を検出してフィードバック制御を行うが、電流を検出する為にシャント抵抗(分路抵抗)を使用することが多い。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−314016号公報
【特許文献2】
特公平4−26551号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、舵取装置の電動モータの駆動回路では、半導体素子が使用されるが、大電流が流れる為、半導体素子等の電子部品からの発熱量が大きく、電子部品の温度上昇を抑制する為に、効率良く放熱しなければならないという問題がある。
また、シャント抵抗には大電流が流れる為、駆動回路の他の電子部品と比べても、電力損失による発熱量が大きく、温度上昇による抵抗値の変化を防ぐ為に、効率良く放熱しなければならないという問題がある。
【0006】
特許文献1には、半導体素子をヒートシンクに直接半田付けすることにより、半導体素子で急激に発熱した熱を速やかにヒートシンクへ放出し、半導体素子の温度上昇を抑制する半導体装置が開示されている。また、特許文献2には、基板の周囲に封止用メタライズ部を設けると共に、ヒートシンクの周囲に封止用メタライズ部及びその内側に凹部を設け、凹部に電子部品をダイボンディングし、その後、基板のパターン配線の端子と電子部品の複数のリードとを接合すると同時に基板とヒートシンクのメタライズ部との間を接合し封止する電子部品の実装方法が開示されている。
【0007】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第1発明では、電子部品からの熱を効率良く放散することが出来、電子部品の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を提供することを目的とする。
第2発明では、半導体素子からの熱を効率良く放散することが出来、半導体素子の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を提供することを目的とする。
第3発明では、シャント抵抗からの熱を効率良く放散することが出来、シャント抵抗の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を提供することを目的とする。
第4発明では、車両用電子部品からの熱を効率良く放散することが出来、車両用電子部品の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係る電子部品の実装方法は、グランド回路部を含むパターン回路部が配設された表面に電子部品を実装する回路基板の裏面に、放熱する為のヒートシンクを、絶縁層を挟んで接触させる電子部品の実装方法において、前記回路基板の表面の所定位置に前記ヒートシンクの一部を露出させ、露出させたヒートシンクの一部に前記グランド回路部を接続することを特徴とする。
【0009】
この電子部品の実装方法では、表面に電子部品を実装する回路基板の裏面に、放熱する為のヒートシンクを、絶縁層を挟んで接触させる。回路基板の表面の所定位置にヒートシンクの一部を露出させ、露出させたヒートシンクの一部にグランド回路部を接続する。
これにより、電子部品からの熱を効率良く放散することが出来、電子部品の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を実現することが出来る。
【0010】
第2発明に係る電子部品の実装方法は、前記ヒートシンクの一部に半導体素子のグランド側端子を接続することを特徴とする。
【0011】
この電子部品の実装方法では、回路基板の表面に露出させたヒートシンクの一部に半導体素子のグランド側端子を接続するので、半導体素子からの熱を効率良く放散することが出来、半導体素子の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を実現することが出来る。
【0012】
第3発明に係る電子部品の実装方法は、前記ヒートシンクの一部に電流を検出する為の分路抵抗のグランド側端子を接続することを特徴とする。
【0013】
この電子部品の実装方法では、回路基板の表面に露出させたヒートシンクの一部に、電流を検出する為の分路抵抗のグランド側端子を接続するので、シャント抵抗(分路抵抗)からの熱を効率良く放散することが出来、シャント抵抗の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を実現することが出来る。
【0014】
第4発明に係る電子部品の実装方法は、前記電子部品は車両用電子部品であり、前記ヒートシンクは車体の一部であることを特徴とする。
【0015】
この電子部品の実装方法では、電子部品は車両用電子部品であり、回路基板の表面に一部を露出させたヒートシンクは車体の一部であるので、車両用電子部品からの熱を効率良く放散することが出来、車両用電子部品の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を実現することが出来る。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明に係る電子部品の実装方法の実施の形態1を模式的に示す半導体装置の要部断面図であり、(a)は縦断面図、(b)は縦側断面図である。
この半導体装置では、放熱する為の6枚のフィンを下部に有するアルミニウム製のヒートシンク1と、ヒートシンク1の上方に絶縁層3を挟んで接触する基板2(回路基板)と、基板2の上に配設された回路5(パターン回路部)及びグランド回路4(グランド回路部)と、熱を伝導拡散するヒートスプレッダ11を挟んで回路5の上に設けられた半導体素子6とを備えている。
【0017】
ヒートシンク1の一部は、基板2の所定位置(図1では基板2の中央部分)を上方に突き抜けて露出しており、このヒートシンク1の露出した部分には、半導体素子6のグランド側端子及びグランド回路4がそれぞれアルミワイヤ7により接続されている。
これにより、半導体素子6で発生した熱を、アルミワイヤ7により、又はアルミワイヤ7とグランド回路4とにより、ヒートシンク1へ効率良く伝導させることが出来、半導体素子6の温度上昇を抑制することが出来る。
尚、図1では、グランド回路4とヒートシンク1とをアルミワイヤ7で接続しているが、ヒートシンク1自体をグランド回路又はグランド端子としても良く、ヒートシンク1は電気的に安定しており、不都合は生じない。
【0018】
図2は、上述した電子部品の実装方法を車両の舵取装置に使用される電動モータの駆動回路に適用した例を示す回路図である。この駆動回路は、バッテリBATTの陽極とグランド端子との間に、Nチャネル形FETM1,M2の直列回路、Nチャネル形FETM3,M4の直列回路及びNチャネル形FETM5,M6の直列回路が並列に接続されている。各FETM1,M2,M3,M4,M5,M6は、図示しない制御部からそれぞれPWM(Pulse Width Modulation)によりオン/オフ制御される。
【0019】
FETM1,M2の接続節点、FETM3,M4の接続節点及びFETM5,M6の接続節点からは、三相電力により駆動される電動モータへ、各相電力が供給される。
各直列回路のグランド端子側のFETM2,M4,M6は、その各グランド側端子を含む部分A,B,Cを、図1に示す半導体素子6のグランド側端子と同様に、アルミワイヤ7により、又はアルミワイヤ7とグランド回路4とにより、ヒートシンク1に接続する。
【0020】
実施の形態2.
図3は、本発明に係る電子部品の実装方法の実施の形態2を模式的に示す半導体装置の要部断面図であり、(a)は縦断面図、(b)は縦側断面図である。
この半導体装置では、放熱する為の6枚のフィンを下部に有するアルミニウム製のヒートシンク1と、ヒートシンク1の上方に絶縁層3を挟んで接触する基板2(回路基板)と、基板2の上に配設された回路9(パターン回路部)及びグランド回路8(グランド回路部)と、回路9に一端が接続され、電流を検出する為のシャント抵抗10(分路抵抗)とを備えている。シャント抵抗10は、折り曲げ可能な金属製であり、大電流を流す為に大きな断面積を有している。
【0021】
ヒートシンク1の一部は、基板2の所定位置(図3では基板2の中央部分)を上方に突き抜けて露出しており、このヒートシンク1の露出した部分には、シャント抵抗10の他端(グランド側端子)が接続され、また、グランド回路8がアルミワイヤ7により接続されている。
これにより、シャント抵抗10で発生した熱を、ヒートシンク1へ効率良く伝導させることが出来、シャント抵抗10の温度上昇を抑制することが出来る。
【0022】
尚、図3では、グランド回路8とヒートシンク1とをアルミワイヤ7で接続しているが、ヒートシンク1自体をグランド回路又はグランド端子としても良く、ヒートシンク1は電気的に安定しており、不都合は生じない。また、この半導体装置を車両用部品として使用する場合は、ヒートシンク1を車体の一部とすると、ヒートシンク1の熱容量が桁違いに大きくなり、熱を効率良く伝導拡散させることが出来る。
【0023】
図4は、上述した電子部品の実装方法を車両の舵取装置に使用される電動モータの駆動回路に適用した例を示す回路図である。この駆動回路は、バッテリBATTの陽極とグランド端子との間に、Nチャネル形FETM1,M2の直列回路、Nチャネル形FETM3,M4の直列回路及びNチャネル形FETM5,M6の直列回路が並列に接続されている。各FETM1,M2,M3,M4,M5,M6は、図示しない制御部からそれぞれPWM(Pulse Width Modulation)によりオン/オフ制御される。
【0024】
FETM1,M2の接続節点、FETM3,M4の接続節点及びFETM5,M6の接続節点からは、三相電力により駆動される電動モータへ、各相電力が供給される。
FETM1,M2の直列回路、FETM3,M4の直列回路及びFETM5,M6の直列回路は、それぞれグランド端子側に電流検出用のシャント抵抗R1,R2,R3が接続されている。
シャント抵抗R1,R2,R3の、各円D,E,Fに示す各グランド側端子は、図3に示すシャント抵抗10のグランド側端子と同様に、ヒートシンク1に直接接続する。
【0025】
【発明の効果】
第1発明に係る電子部品の実装方法によれば、電子部品からの熱を効率良く放散することが出来、電子部品の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を実現することが出来る。
【0026】
第2発明に係る電子部品の実装方法によれば、半導体素子からの熱を効率良く放散することが出来、半導体素子の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を実現することが出来る。
【0027】
第3発明に係る電子部品の実装方法によれば、シャント抵抗(分路抵抗)からの熱を効率良く放散することが出来、シャント抵抗の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を実現することが出来る。
【0028】
第4発明に係る電子部品の実装方法によれば、車両用電子部品からの熱を効率良く放散することが出来、車両用電子部品の温度上昇を抑制することが出来る電子部品の実装方法を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子部品の実装方法の実施の形態を模式的に示す半導体装置の要部断面図である。
【図2】本発明に係る電子部品の実装方法を車両の舵取装置に使用される電動モータの駆動回路に適用した例を示す回路図である。
【図3】本発明に係る電子部品の実装方法の実施の形態を模式的に示す半導体装置の要部断面図である。
【図4】本発明に係る電子部品の実装方法を車両の舵取装置に使用される電動モータの駆動回路に適用した例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 ヒートシンク
2 基板(回路基板)
3 絶縁層
4,8 グランド回路(グランド回路部)
5,9 回路(パターン回路部)
6 半導体素子
7 アルミワイヤ
10,R1,R2,R3 シャント抵抗(分路抵抗)
M1,M2,M3,M4,M5,M6 Nチャネル形FET

Claims (4)

  1. グランド回路部を含むパターン回路部が配設された表面に電子部品を実装する回路基板の裏面に、放熱する為のヒートシンクを、絶縁層を挟んで接触させる電子部品の実装方法において、
    前記回路基板の表面の所定位置に前記ヒートシンクの一部を露出させ、露出させたヒートシンクの一部に前記グランド回路部を接続することを特徴とする電子部品の実装方法。
  2. 前記ヒートシンクの一部に半導体素子のグランド側端子を接続する請求項1記載の電子部品の実装方法。
  3. 前記ヒートシンクの一部に電流を検出する為の分路抵抗のグランド側端子を接続する請求項1記載の電子部品の実装方法。
  4. 前記電子部品は車両用電子部品であり、前記ヒートシンクは車体の一部である請求項1乃至3の何れかに記載の電子部品の実装方法。
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