【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータ駆動装置におけるパワー回路の放熱構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ駆動装置や電源装置は、パワートランジスタに代表されるスイッチング素子で電力変換を行う構成が主流である。その配線基板に実装されたスイッチング素子はアルミニウムを素材にした放熱器の伝熱箇所にシリコングリースを塗布あるいは伝熱絶縁シートをはさんで放熱させたものが一般的である。
【０００３】
特に、発熱量の大きなパワートランジスタおよび周辺回路を、アルミ製の金属配線基板の片面に搭載してパワーモジュールを構成し、その裏面を放熱器に密着させて放熱する。
【０００４】
一方、高密度実装された回路基板で放熱性を確保するため、回路基板の放熱構造および電源制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１６３４７６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の高密度実装の回路基板の放熱構造では、発熱部品リードのフォーミングが必要となり、また、配線基板に少なくとも一層の熱伝導パターンを設けるため、配線基板の熱容量が大きくなり、小形部品と大形部品が混在する回路基板では、均一なはんだ付けを確保するのが困難であった。
【０００７】
また、この熱伝導パターンから金属筐体へ放熱する構成のため、熱伝導パターンの外周全体あるいは一部を露出させる必要があり、配線パターンと部品配置に制限があった。
【０００８】
このように、熱伝導パターンを設けた特殊な構成であり、はんだ付け作業と放熱板への取り付け作業が煩雑となり、コスト面で課題があった。
【０００９】
近年、制御盤内に設置するのが一般的であったモータ駆動装置の電源部をより小形化し、モータの近くに設置して配線距離を短くする要望が増えており、モータ駆動装置には、さらなる小形化と振動耐久性が求められている。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、パワー素子の振動耐久性と放熱性を確保した小形で安価なモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、少なくとも両面に配線パターンを有する多層配線基板と、前記多層配線基板上に実装するパワー素子および回路部品と、前記部品を実装した回路基板を取り付けて熱放散する放熱器と、前記回路基板と放熱器の間を絶縁する伝熱絶縁シートとを備え、前記多層配線基板は、パワー素子の実装面にそのリード端子と接続する第１パターンを形成、前記パワー素子本体の投影面積と同等以上のベタパターン（第２パターン）を実装反対面に形成し、前記第１パターンと第２パターンとをスルーホールで接続し、パワー素子の実装反対面と放熱器間に伝熱絶縁シートを配置したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するため請求項１に記載のモータ駆動装置の多層配線基板は、パワー素子の実装面にそのリード端子と接続する第１パターンを形成、前記パワー素子本体の投影面積と同等以上のベタパターン（第２パターン）を実装反対面に形成し、前記第１パターンと第２パターンとをスルーホールで接続し、パワー素子の実装反対面と放熱器間に伝熱絶縁シートを配置したもので、面実装したパワー素子の発生する熱を、リード端子から第１パターンへ、そして順次、スルーホール、第２パターン、伝熱シート、放熱器に熱伝導して放熱する。
【００１３】
また、請求項２に記載のモータ駆動装置は、回路部品を多層配線基板の両面に実装し、放熱器と伝熱絶縁シートの両方に干渉を防止する孔部または切欠部を設けたもので、モータ駆動回路を小形・薄形化できる。
【００１４】
さらに、面実装タイプのパワースイッチング素子を用いることで、パワー素子の振動耐久性を確保できる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明のモータ駆動装置を、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１において、ガラスエポキシ基材の両面に銅箔パターンを有した両面配線基板１に、パワー素子２であるＩＧＢＴなどのパワースイッチング素子を片面に実装、回路部品３を両面に実装し、はんだ接続して回路基板４を構成する。この回路部品３には、コネクタ、コンデンサ、抵抗器、ダイオード、ＩＣなどが含まれる。
【００１７】
この両面配線基板１は、パワー素子２の実装面にそのリード端子２ａと接続する第１パターンを形成し、パワー素子２本体の投影面積と同等以上のベタパターン（第２パターン）を実装反対面でパワー素子２本体下に形成し、パワー素子２のドレイン端子（あるいはソース端子）と接続する第１パターンと第２パターンとを接続している（配線パターンは図示せず）。
【００１８】
パワー素子２および回路部品３を実装した回路基板４とアルミ製の放熱器６の間にシリコン製の伝熱絶縁シート５を介在させ、ネジ７により密着させて熱放散する（図２参照）。
【００１９】
伝熱絶縁シート５および放熱器６には孔部をそれぞれ設けており、パワー素子２の実装反対面の回路部品３などとの干渉を回避して薄型化する。伝熱絶縁シート５の孔部５ａは、放熱器６の孔部６ａに比べて一回り小さく設定しており、放熱器６と両面配線基板１の配線パターンとの沿面距離を確保する（図３参照）。
【００２０】
これによって、発熱部品であるパワー素子２から発生する熱は、リード端子２ａから順次、第一パターン→スルーホール→第二パターン→伝熱絶縁シート５→放熱器６へと伝熱され放熱される。また、放熱器６に設けた孔部６ａは、パワー素子２の反対実装面の回路部品３に余計な熱を伝えない役割も果たす。
【００２１】
一方、回路基板４は放熱器６に固定するため機械的に補強され、小形で放熱性と振動耐久性に優れたモータ駆動装置となる。
【００２２】
また、駆動モータの出力容量によりパワー素子の放熱が不充分なときは、放熱効果の高い放熱器で対応できる。
【００２３】
なお、両面配線基板で説明したが４層配線基板でも同様に実施でき、さらに密度の高い配線と実装が可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように本発明によれば、少なくとも両面に配線パターンを有する多層配線基板を用いた回路構成により、振動耐久性および放熱性の高い小形で安価なモータ駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の両面実装した回路基板の側面図
【図２】本発明の一実施例におけるモータ駆動装置の側面図
【図３】本発明の一実施例におけるモータ駆動装置の底面図
【符号の説明】
１ 多層配線基板（両面配線基板）
２ パワー素子（パワースイッチング素子）
２ａ リード端子
３ 回路部品
４ 回路基板
５ 伝熱絶縁シート
５ａ、６ａ 孔部
６ 放熱器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat dissipation structure of a power circuit in a motor driving device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A motor drive device and a power supply device are mainly configured to perform power conversion by a switching element represented by a power transistor. The switching element mounted on the wiring board is generally formed by applying silicon grease to a heat transfer portion of a radiator made of aluminum or radiating heat by sandwiching a heat transfer insulating sheet.
[0003]
In particular, a power transistor and a peripheral circuit that generate a large amount of heat are mounted on one side of a metal wiring board made of aluminum to form a power module, and the back surface is closely attached to a radiator to radiate heat.
[0004]
On the other hand, in order to secure heat radiation with a circuit board mounted at high density, a heat dissipation structure of the circuit board and a power supply control device have been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-163476 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the heat dissipation structure of the conventional high-density mounting circuit board described above, it is necessary to form the heat-generating component leads, and since at least one layer of the heat conduction pattern is provided on the wiring board, the heat capacity of the wiring board increases, and the size of the small-sized component increases. It has been difficult to ensure uniform soldering on a circuit board having mixed shaped components.
[0007]
In addition, because of the configuration in which heat is radiated from the heat conduction pattern to the metal housing, it is necessary to expose the entire outer periphery or a part of the heat conduction pattern.
[0008]
As described above, the special configuration provided with the heat conduction pattern makes the soldering work and the work of attaching to the heat radiating plate complicated, and there is a problem in terms of cost.
[0009]
In recent years, there has been an increasing demand for a smaller power supply unit of a motor drive device, which is generally installed in a control panel, and for shortening a wiring distance by installing the motor drive device near a motor. Further miniaturization and vibration durability are required.
[0010]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a small and inexpensive motor drive device which ensures the vibration durability and heat dissipation of a power element.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a multilayer wiring board having a wiring pattern on at least both sides, a power element and a circuit component mounted on the multilayer wiring board, and a heat board mounted with the circuit board on which the component is mounted. A heat dissipating radiator, and a heat transfer insulating sheet for insulating between the circuit board and the radiator, wherein the multilayer wiring board forms a first pattern connected to its lead terminals on a mounting surface of a power element; A solid pattern (second pattern) having a size equal to or greater than the projected area of the power element body is formed on the mounting opposite surface, the first pattern and the second pattern are connected by through holes, and the power element mounting opposite surface and the radiator are connected. A heat transfer insulating sheet is interposed between them.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to solve the above-mentioned problem, a multilayer wiring board for a motor drive device according to claim 1, wherein a first pattern connected to a lead terminal is formed on a mounting surface of a power element, and is equal to or larger than a projection area of the power element body. The solid pattern (second pattern) was formed on the surface opposite to the mounting, the first pattern and the second pattern were connected by through holes, and a heat transfer insulating sheet was arranged between the surface opposite to the mounting of the power element and the radiator. The heat generated by the surface-mounted power element is transferred from the lead terminals to the first pattern and then sequentially to the through-hole, the second pattern, the heat transfer sheet, and the radiator to radiate heat.
[0013]
Further, the motor driving device according to claim 2 has a circuit component mounted on both sides of the multilayer wiring board, and a hole or a cutout for preventing interference in both the radiator and the heat transfer insulating sheet is provided. The motor drive circuit can be small and thin.
[0014]
Further, by using the surface mounting type power switching element, the vibration durability of the power element can be ensured.
[0015]
【Example】
Hereinafter, a motor drive device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
In FIG. 1, a power switching element such as an IGBT as a power element 2 is mounted on one side, and a circuit component 3 is mounted on both sides on a double-sided wiring board 1 having a copper foil pattern on both sides of a glass epoxy base material, and soldered. Thus, the circuit board 4 is configured. The circuit component 3 includes a connector, a capacitor, a resistor, a diode, an IC, and the like.
[0017]
In the double-sided wiring board 1, a first pattern connected to the lead terminal 2a is formed on the mounting surface of the power element 2, and a solid pattern (second pattern) equal to or larger than the projected area of the main body of the power element 2 is mounted on the opposite surface. Are formed under the main body of the power element 2 to connect the first pattern and the second pattern connected to the drain terminal (or the source terminal) of the power element 2 (the wiring pattern is not shown).
[0018]
A heat transfer insulating sheet 5 made of silicon is interposed between a circuit board 4 on which the power element 2 and the circuit components 3 are mounted and a heat radiator 6 made of aluminum, and the heat is dissipated by being closely attached with screws 7 (see FIG. 2).
[0019]
The heat transfer insulating sheet 5 and the radiator 6 are provided with holes, respectively, to avoid interference with the circuit components 3 and the like on the opposite side of the mounting of the power element 2 and to reduce the thickness. The hole 5a of the heat transfer insulating sheet 5 is set to be slightly smaller than the hole 6a of the radiator 6 to secure a creepage distance between the radiator 6 and the wiring pattern of the double-sided wiring board 1 (FIG. 3). reference).
[0020]
As a result, heat generated from the power element 2, which is a heat-generating component, is sequentially transferred from the lead terminal 2a to the first pattern → through hole → second pattern → heat transfer insulating sheet 5 → radiator 6 to be radiated. . The hole 6 a provided in the radiator 6 also plays a role of not transmitting unnecessary heat to the circuit component 3 on the mounting surface opposite to the power element 2.
[0021]
On the other hand, the circuit board 4 is mechanically reinforced to be fixed to the radiator 6, so that the motor drive device is small and excellent in heat dissipation and vibration durability.
[0022]
Further, when the power element has insufficient heat radiation due to the output capacity of the drive motor, a radiator having a high heat radiation effect can be used.
[0023]
Although the description has been made with reference to the double-sided wiring board, the present invention can be similarly applied to a four-layer wiring board, and wiring and mounting with higher density can be performed.
[0024]
【The invention's effect】
As is clear from the above embodiments, according to the present invention, it is possible to provide a small and inexpensive motor drive device having high vibration durability and heat dissipation by a circuit configuration using a multilayer wiring board having a wiring pattern on at least both surfaces. .
[Brief description of the drawings]
1 is a side view of a circuit board mounted on both sides of the present invention; FIG. 2 is a side view of a motor driving device according to an embodiment of the present invention; FIG. 3 is a bottom view of the motor driving device according to an embodiment of the present invention; Explanation of code]
1 multilayer wiring board (double-sided wiring board)
2 Power element (power switching element)
2a lead terminal 3 circuit component 4 circuit board 5 heat transfer insulating sheet 5a, 6a hole 6 radiator
