JP2005513760A - 電子モジュール及びその組み立て方法 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】電子モジュールは、金属製のベース（１２）と、ベース（１２）に取り付けられた電子部品（Ｄ１）（Ｄ２）（Ｄ３）（Ｄ４）（Ｄ５）（Ｄ６）とを備えている。一部の電子部品は、熱伝導性の絶縁体（４４）が挿入されてベース（１２）に取り付けられ、その他の電子部品は、前記ベース（１２）に電気的に接続されており、フレーム（１４）は、ベース（１２）に取り付けられ、かつ、電導性材料の接続部品を含んでいる。
本発明は、自動車のオルタネータに適用できるものである。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を備える電子モジュール及びその組み立て方法に関する。
【０００２】
より詳しく言うと、本発明は、金属製のベースと、ベースに設けられた整流ブリッジ回路とを備える電子モジュールに関する。
【０００３】
【従来の技術】
公知のように、上述した電子モジュールをなす電子部品は、カプセル化された個々のシリコンチップとなっている。
【０００４】
このような電子モジュールは大型化し、各電子部品が特別な形状となっているので、部品を交換しづらくなっている。
【０００５】
上述した欠点を解消する公知の構成では、電子モジュール内の全ての電子部品は、ベースに取り付けられている。電気的な理由のために、電子モジュールのいくつかの電子部品をベースから絶縁する必要がある。そのため、絶縁層がベースと電子部品との間に挿入される。公知のように、絶縁層は、絶縁される電子部品に適用される。電子モジュールにおいては、接地される部品を含む全電子部品が絶縁される。
【０００６】
電子部品が被覆されていないシリコンチップの場合には、容易に交換することができる。
【０００７】
しかしながら、絶縁体が高価であるために、この方法は、製造コストが高くなるという欠点がある。ベースからの絶縁のために、電子部品間に設けられた絶縁体は、作動中の電子部品が発生する熱を効率的に放熱しない。
【０００８】
ドイツ国特許公開第37 04 780号公報の請求項１の前段には、金属製のベースと、ベースに取り付けられた電子モジュールが開示されている。いくつかの電子部品は、絶縁性で熱伝導性の部材とともにベースにそれぞれ取り付けられ、その他の電子部品は、前記ベースに電気接続されている。
【０００９】
このように、各電子部品をベースから絶縁するとともに、電子部品が作動中に発生する熱を放熱するので、電子モジュールの製造コストがかなり低下する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子部品はベースに強制的に取り付けられているので、電子モジュール内において、電子部品は最適には配置されておらず、電子モジュール内で電子部品を容易には接続できない。
【００１１】
本発明の目的は、簡単かつ安価に、上述した欠点を解消することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上述したような電子モジュールは、ベースに取り付けられたフレームを含み、フレームは、電導性材料の接続部品を含んでいることを特徴としている。
【００１３】
本発明により、電子部品を容易に接続でき、電子モジュールに電子部品を最適に配置できるようになる。また、フレームを容易に形成できるとともに、ベースと、絶縁性で熱伝導性の部材を簡素化できる。さらに、電子部品を強制的に取り付けるのではないので、それらにかかるストレスを低くすることができる。
【００１４】
電子モジュールの外部の部品とも、容易に接続できる。
【００１５】
ある実施例では、フレームは、電子モジュールの電子部品と外部の電子部品とを接続する電導性材料の接続部品を含んでいる。
【００１６】
安価な実施例では、フレームは、プラスチック材料がモールドされて形成されており、金属製の接続アームは、フレームにモールドされている。
【００１７】
モールド処理により、前記金属製の接続アームに電気接触領域を形成するように、フレームに導体部品が設けられるのが好ましい。
【００１８】
電子モジュールは、次に示す特徴の１つまたはそれらの組み合わせを有している。
−各電子部品が取り付けられる絶縁性部品の少なくとも一方の面は、金属層に被覆されている。
−電子部品が取り付けられる絶縁性部品の面に設けられた金属層は、ベースと整列して設けられた接続端子に接続される。
−熱伝導性及び電導性材料の中間支持部材は、各電子部品と各絶縁性部品との間に挿入される。
−電子部品が取り付けられる絶縁性部品の少なくとも一方の面は、接続端子に接続される。
−電子部品は、電導性材料の中間支持部材が挿入されたベースに取り付けられる。
−電子部品の上面には、接続パッドが取り付けられ、接続パッドには、電子部品を電子モジュールの残りの部分に接続する導体が接続される。
−絶縁性部品は、アルミナ製のウェハーからなっている。
−アルミナ製のウェハーの各面は、金属層で被覆されている。
−アルミナ製のウェハーの各面に設けられた金属層は、銅である。
−電子モジュールは、ベースに取り付けられたフレームと保護カバーを含み、電子部品は、軟質保護樹脂内にカプセル化されている。
−電子モジュールは、ベースに取り付けられたフレームを含み、電子部品は、剛性の保護樹脂層に覆われた軟質樹脂内にカプセル化されている。
−電子部品は、被覆されていないシリコンチップからなっている。
【００１９】
また、本発明は、自動車のオルタネータの整流ブリッジ回路として、金属製のベースに接続された電子部品を備える電子モジュールの組み立て方法において、
−中間支持部材と接続パッドとの間に各電子部品を固定し、
−ベースに第１の電子部品群を固定し、
−ベースに設けられた熱伝導性で電導性の少なくとも１つの金属層により被覆された絶縁体に、第２の電子部品群を固定するようにしたことを特徴とする方法を提供している。
【００２０】
好ましくは、電子部品をベース上に固定するのに続いて、電気的接続手段を有するプラスチック製のフレームをベースに固定し、接続パッド及び中間支持部材または前記絶縁体の電導性の層を、フレームの電気的接続手段に接続する。
【００２１】
変形例として、前記絶縁体を、ベースにろう付け固定された金属層で被覆する。
【００２２】
他の変形例として、電導性材料の層で被覆された前記絶縁性の部品を、ベースに接着結合する。
【００２３】
さらに他の変形例として、電導性材料の層で被覆された前記絶縁性の部品を、アッセンブリの圧力によりベースに固定する。
【００２４】
さらに他の変形例として、電導性材料の層で被覆された前記絶縁性の部品は、ベースに絶縁性で熱伝導性の材料を噴射し、その上に、電導性材料の層を設けることにより形成される。
【００２５】
本発明は、整流ブリッジ回路を備え、３相または６相のステータであり、ステータから出力される相電圧が整流ブリッジ回路により整流される自動車のオルタネータにおいて、整流ブリッジ回路は、上述した電子モジュールからなっていることを特徴とする自動車のオルタネータに適用できるものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
電子モジュール（１０）は、例えば、銅、アルミニウム、または鋼の電導性材料で形成され、シリコンチップのダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）（Ｄ３）（Ｄ４）（Ｄ５）（Ｄ６）が取り付けられたベース（１２）からなっており、その外周には、フレーム（１４）が設けられている。
【００２７】
フレーム（１４）は、絶縁材料であるのが好ましく、例えば、絶縁プラスチック材料がモールドされて形成されている。フレーム（１４）は、電子モジュール（１０）の部品と、その外部にある部品とを接続する電導性材料（例えば銅または真鍮）の部品を備えているのが好ましい。フレーム（１４）は、例えばベース（１２）に接着結合されている。金属製の接続アームをフレーム（１４）にモールドすることにより、電導性の部品が形成される。ベース（１２）は平坦であるのが好ましく、電子部品をベース（１２）上に容易に設けることができるようになっている。
【００２８】
フレーム（１４）は、ベース（１２）の内側へ延びており、例えば、各接続端子（２２）（２４）（２６）のモールドされたアーム（１０３）を有する３つの突出部（１００）（１０１）（１０２）が形成されている。モールドされたアーム（１０３）は、導線（１６）（１８）（２０）との接続のために、外部からアクセス可能な端子部（１０４）を有している。
【００２９】
図２からわかるように、上述した電子部品により形成された電子回路は、２つの３相整流ブリッジ回路からなっている。
【００３０】
電子回路には、３つの正ダイオード（Ｄ１）（Ｄ３）（Ｄ５）と、３つの負ダイオード（Ｄ２）（Ｄ４）（Ｄ６）とが設けられている。
【００３１】
このような構成において、正ダイオード（Ｄ１）（Ｄ３）（Ｄ５）のアノード及び負ダイオード（Ｄ２）（Ｄ４）（Ｄ６）のカソードは、交流電源に電子モジュール（１０）を接続する手段に、導線（１６）（１８）（２０）により接続されている。この手段は、電源の相電圧（φ１）（φ２）（φ３）が給電される各接続端子（２２）（２４）（２６）からなっている。
【００３２】
フレーム（１４）がモールドされる間に、前記接続端子（２２）（２４）（２６）は、フレーム（１４）にモールドされる。
【００３３】
本実施例では、電子モジュール（１０）は、自動車のオルタネータ用の整流回路をなし、接続端子（２２）（２４）（２６）は、オルタネータのステータの相電圧の出力端子に接続されている。そのため、接続端子（２２）（２４）（２６）は、クリンピングされて、相電圧の出力端子に固定される耳片を有している。
【００３４】
オルタネータのステータには、ワイヤが巻回され、また、ステータのスロットには、ヘアピン形状の電導性のバーが設けられる。巻線は、３相型または６相型である。前記バーの導線は、スロット内で整列しているのが好ましい。詳しくは、フランス国特許公開第01 04770号公報を参照されたい。電子モジュール（１０）（１０）は、オルタネータの一部として公知である後方ベアリングに保持されているのが好ましい。
【００３５】
各正ダイオード（Ｄ１）（Ｄ３）（Ｄ５）のカソードは、導線（２８）（３０）（３２）により、導体部（３９）の一部となっている整流電流の出力端子（３４）（３６）（３８）に接続されている。本発明では、導体部（３９）は、フレーム（１４）に設けられ、前記出力端子（３４）（３６）（３８）の部分が、局部的に露出している。
【００３６】
従来のように、導体部（３９）には、車両のバッテリの＋端子が接続されるＢ+端子（図示しない）が設けられている。Ｂ+端子は、例えば、2000年6月29日出願のフランス国特許出願第0008836号で公知のように、導体部（３９）に接続されている。導体部（３９）は、例えば、フレーム（１４）にモールドされた金属片からなっている。導体部（３９）及びアーム（１０３）は、部品を接続する接続片である。
【００３７】
図３には、負ダイオード（Ｄ２）のアッセンブリを示しており、負ダイオード（Ｄ２）（負ダイオード（Ｄ４）（Ｄ６）も同様）のアノードは、ろう付けまたはその他の適切な電気的接着手段により、ベース（１２）に固定されて電気接続されている。
【００３８】
電導材料、例えば銅製の接続パッド（４０）は、電気的接着手段により、各負ダイオード（Ｄ２）（Ｄ４）（Ｄ６）の上面、すなわちカソードにろう付けされている。
【００３９】
負ダイオード（Ｄ２）（Ｄ４）（Ｄ６）に対する接続パッド（４０）の取り付けと、ベース（１２）に対する接続パッド（４０）の取り付けとは、同じ材料を用いるのが好ましい。
【００４０】
接続パッド（４０）は、熱伝導性が良好で、熱容量が大きい材料、例えば銅で形成されているのが好ましく、端子電圧が急激に増加した場合、ダイオードが発生する熱を蓄積及び放熱できるようになっている。
【００４１】
図４に示す他の実施例からわかるように、負ダイオード（Ｄ２）（Ｄ４）（Ｄ６）とベース（１２）との材料が異なる膨張係数である場合、例えば銅製の中間支持部材（４２）がそれらの間に設けられ、ベース（１２）がアルミニウム製の場合、負ダイオード（Ｄ２）（Ｄ４）（Ｄ６）にかかる機械的ストレスが減少する。
【００４２】
各正ダイオード（Ｄ１）（Ｄ３）（Ｄ５）（図５には（Ｄ１）のみを示してある）は、ウェハー形状の熱伝導体である絶縁層（４４）が挿入されたベース（１２）に固定されている。
【００４３】
電子部品を単一のウェハーまたは別々のウェハーに設けるようにしてもよい。
【００４４】
例えば、絶縁層（４４）は、アルミナ製である。絶縁層（４４）の少なくとも片面は、例えば銅製の電導性の金属層（４６）が設けられている。
【００４５】
絶縁層（４４）は、ベース（１２）にろう付けまたは接着結合されている。アルミナを直接的にろう付けすることはできないので、ろう付け部分に金属層（４６）を設ける必要がある。
【００４６】
他の適切な技術により、ベース（１２）に絶縁層（４４）を設けることもできる。前記絶縁層（４４）を加圧して、電導性または絶縁性の接着剤を適用したり、アルミナをベース（１２）にプラズマで噴射して、銅製の層で被覆したりすることにより、絶縁層（４４）を固定することができる。
【００４７】
熱伝導性及び電導性が高い材料、例えば銅で形成され、車両が停止している時に放熱し、ダイオードのピーク電圧時に、熱容量機能として作用する中間支持部材（４８）は、金属層（４６）で被覆された絶縁層（４４）に接着結合またはろう付けされている。
【００４８】
ろう付けまたは電導性の接着結合により、正ダイオード（Ｄ１）のカソードが、中間支持部材（４８）に固定されている。
【００４９】
正ダイオード（Ｄ１）が中間支持部材（４８）にろう付けされる場合、中間支持部材（４８）を絶縁層（４４）に取り付ける時よりも高い融解温度でろう付けするのが好ましい。
【００５０】
図３及び図４に示す実施例と同様に、正ダイオード（Ｄ１）の上面には、整流ブリッジ回路（図１及び図６）に給電する導線（１６）（１８）（２０）が接続される接続パッド（５０）が設けられている。
【００５１】
電子部品がベース（１２）に取り付けられた後、ベース（１２）には、電気的接続手段が設けられたプラスチック製のフレーム（１４）が取り付けられる。
【００５２】
上述した接続手段は、接続パッド（４０）（５０）と、中間支持部材（４８）及び金属層（４６）とに接続される。
【００５３】
端子接続領域（１８４）において、突出部（１００）（１０１）（１０２）は、連結部（１０５）を有しているのが好ましい。連結部（１０５）により、端子接続領域（１０７）を中間支持部材（４８）または金属層（４６）と同じ高さに位置させて、導線（１６）（１８）（２０）の長さを短くすることができる。
【００５４】
上述のようにして、導線（１６）（１８）（２０）の長さを短くすることにより、電子モジュール（１０）の耐振性が大となる。
【００５５】
図７は、重合化可能な軟質樹脂（５２）、例えばシリコンゲルの中でカプセル化された、上述のように形成された電子モジュール（１０）を示している。軟質樹脂（５２）は、電子モジュール（１０）の全電子部品及び導線を浸し、そのアッセンブリは、ベース（１２）に取り付けられた保護カバー（５４）により覆われている。
【００５６】
図７からわかるように、軟質樹脂（５２）は、電子モジュール（１０）と保護カバー（５４）とにより区切られた空間の全てを満たしていないのが好ましく、電子モジュール（１０）が作動している間、軟質樹脂（５２）が膨張できる空間（５６）が形成されている。
【００５７】
図８に示す他の実施例では、電子モジュール（１０）導線及び全ての部品は、図７の実施例で用いられる軟質樹脂と同様の軟質樹脂（５８）でカプセル化されている。
【００５８】
例えばエポキシ樹脂である硬質の樹脂（６０）が、軟質樹脂（５２）の上方に設けられており、保護カバーの代わりにアッセンブリを機械的に保護している。
【００５９】
複数の電子部品群を取り付けるために、熱伝導性の良好な絶縁材料を用いる上述した本発明では、使用する絶縁材料の量が少なくなるので、電子モジュール（１０）の製造コストを低くすることができる。
【００６０】
また、本発明の電子モジュール（１０）では、作動中の電子部品が発生する熱を効率的に放熱することができる。
【００６１】
さらに、本発明による電子モジュール（１０）は、上述した実施例に限定されるものではない。
【００６２】
図１〜図６に示した実施例では、正ダイオードのアノードと負ダイオードのカソードとを電源の相電圧端子に接続する導線は、正ダイオードの上方にある接続パット（５０）に接続されているが、前記ダイオードのカソードを電流出力端子に接続する導線を、中間支持部材（４８）の電導性の面に接続するようにしてもよい。
【００６３】
また、図９に示す他の実施例では、導線（１６）（１８）（２０）により、正ダイオードを電源の相電圧端子と、中間支持部部材（４８）または金属層（４６）の電導性の上面とに接続することもできる。また、整流された出力電流が流れる導線（２８）（３０）（３２）は、出力端子（３４）（３６）（３８）及びダイオードの上方にある接続パッド（４０）（５０）に接続されている。
【００６４】
熱伝導性の絶縁層（４４）は、例えば銅またはアルミニウム製の２つの金属層（４６）間に挟まれており、ろう付け部分のストレスを低下させる膨張係数を有するサブアッセンブリを構成しているのが好ましい。
【００６５】
図面において、ベース（１２）及びフレーム（１４）は、電子部品が取り付けられ、軟質樹脂（５２）（５８）が注入されるハウジングを形成している。
【００６６】
図７では、保護カバー（５４）は、フレーム（１４）に取り付けられている。図８では、硬質樹脂（６０）がフレーム（１４）に取り付けられている。絶縁材料のフレーム（１４）は、電子部品の保護部材となっているのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による電子モジュールの部分平面図である。
【図２】
図１の電子モジュールに組み入れられる電子回路図である。
【図３】
本発明による電子モジュールのベースに設けられた図２の負ダイオードの図である。
【図４】
本発明による電子モジュールのベースに設けられた図２の負ダイオードの変形を示す図である。
【図５】
本発明による電子モジュールのベースに設けられた図２の正ダイオードの図である。
【図６】
図１の電子モジュールのVI-VI線拡大断面図である。
【図７】
保護カバーが設けられた、本発明による電子モジュールの断面図である。
【図８】
図７の電子モジュールの変形例を示す断面図である。
【図９】
本発明の電子モジュールに組み入れられた電子回路の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 電子モジュール
１２ ベース
１４ フレーム
１６、１８、２０ 導線
２２、２４、２６ 接続端子
２８、３０、３２ 導線
３４、３６、３８ 出力端子
４０、５０ 接続パッド
４２、４８ 中間支持部材
４４ 絶縁層
４６ 金属層
５２、５８ 軟質樹脂
６０ 硬質樹脂
１００、１０１、１０２ 突出部
１０３ アーム
１０４ 端子部
１０５ 連結部

Claims (18)

  1. 金属製のベース（１２）と、ベース（１２）に取り付けられた電子部品（Ｄ１）（Ｄ２）（Ｄ３）（Ｄ４）（Ｄ５）（Ｄ６）とを備え、一部の電子部品は、熱伝導性の絶縁体（４４）が挿入されてベース（１２）に取り付けられ、その他の電子部品は、前記ベース（１２）に電気的に接続されている電子モジュールにおいて、
    ベース（１２）に取り付けられたフレーム（１４）を含み、フレーム（１４）は、電導性材料の接続部品を含んでいることを特徴とする電子モジュール。
  2. 各電子部品が取り付けられる絶縁体（４４）の少なくとも一方の面を、金属層（４６）で被覆したことを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール。
  3. 電子部品が取り付けられる絶縁体（４４）に設けられた金属層（４６）を、ベース（１２）と整列した出力端子（３４）（３６）（３８）に接続したことを特徴とする、請求項２に記載の電子モジュール。
  4. 熱伝導性で電導性の材料の中間支持部材（４８）を、電子部品と絶縁体（４４）との間に挿入したことを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール。
  5. 電子部品が取り付けられる中間支持部材（４８）の少なくとも一方の面を、出力端子（３４）（３６）（３８）に接続したことを特徴とする、請求項４に記載の電子モジュール。
  6. 電導性材料の中間支持部材（４８）が挿入されたベース（１２）に、電子部品を取り付けたことを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール。
  7. 電子部品の上面に、残りの電子部品と接続される導線（１６）（１８）（２０）を有する接続パッド（４０）（５０）を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール。
  8. 絶縁体（４４）は、アルミナ製のウェハーからなり、絶縁体（４４）の各面を金属層（４６）で被覆したことを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール。
  9. フレーム（１４）に取り付けられた保護カバー（５４）を含み、電子部品を軟質樹脂（５２）でカプセル化するようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール。
  10. 硬質樹脂（６０）で覆われた軟質樹脂（５８）で、電子部品をカプセル化するようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール。
  11. 電子部品は、被覆されていないシリコンチップからなることを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール。
  12. フレーム（１４）は、絶縁性のプラスチック材料であり、導体部（３９）及び金属製のアーム（１０３）を、フレーム（１４）にモールドしたことを特徴とする、請求項１に記載の電子モジュール。
  13. 出力端子（３４）（３６）（３８）をフレーム（１４）にモールドし、前記アーム（１０３）との電気的接触領域を形成したことを特徴とする、請求項１２に記載の電子モジュール。
  14. 自動車のオルタネータの整流ブリッジ回路として、金属製のベース（１２）に接続された電子部品（Ｄ１）（Ｄ２）（Ｄ３）（Ｄ４）（Ｄ５）（Ｄ６）を備える電子モジュールの組み立て方法において、
    −中間支持部材（４８）と接続パッド（４０）（５０）との間に各電子部品を固定し、
    −ベース（１２）に第１の電子部品群を固定し、
    −ベース（１２）に設けられた熱伝導性で電導性の少なくとも１つの金属層（４６）により被覆された絶縁体（４４）に、第２の電子部品群を固定するようにしたことを特徴とする方法。
  15. 電子部品をベース（１２）上に固定するのに続いて、電気的接続手段を有するプラスチック製のフレーム（１４）をベース（１２）に固定し、接続パッド（４０）（５０）及び中間支持部材（４８）または前記絶縁体（４４）の電導性の層を、フレーム（１４）の電気的接続手段に接続するようにした、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記絶縁体（４４）を、ベース（１２）に固定された金属層（４６）で被覆したことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
  17. 電導性の層で被覆される前記絶縁体（４４）を、絶縁性で熱伝導性の材料をベース（１２）に噴射し、その上に電導性材料の層を設けることにより形成したことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
  18. 整流ブリッジ回路を備え、３相または６相のステータであり、ステータから出力される相電圧が整流ブリッジ回路により整流される自動車のオルタネータにおいて、
    整流ブリッジ回路は、請求項１〜１５のいずれかに記載の電子モジュールからなっていることを特徴とする自動車のオルタネータ。
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