JP2008294173A

JP2008294173A - 制御装置及び制御装置一体型回転電機

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Publication number: JP2008294173A
Application number: JP2007137342A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yoshihara; 弘行芳原; Masao Kikuchi; 正雄菊池; Isao Sonoda; 功園田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2008-12-04

Abstract

【課題】大型化することなしに、スイッチング素子のリード間及びリードとベースとの間のはんだブリッジを防止する制御装置を得ることである。
【解決手段】スイッチング素子と、スイッチング素子のベースがはんだ接合される第１の金属パターンとスイッチング素子のリードがはんだ接合される第２の金属パターンとが設けられた絶縁配線基板と、絶縁配線基板の第１の金属パターンと第２の金属パターンとが設けられた面と対向する面に設けられたヒートシンクとを備えた制御装置であって、スイッチング素子のベースを、第１の金属パターンに設置された厚肉部材に載置して、厚肉部材と第１の金属パターンとにはんだ接合することである。
【選択図】図１

Description

本発明は、インバータなどの回転電機の駆動を制御する制御装置と、この制御装置を内蔵した、電気自動車、ハイブリッド車あるいはアイドルストップ車に搭載される制御装置一体型回転電機に関するものである。

従来のインバータなどの制御装置に用いられるパワー素子ユニットは、スイッチング素子を絶縁配線基板の一方の面に設けられた金属パターンにはんだ接合し、放熱板を絶縁配線基板の他方の面にグリースを介して接続した構造である。
例えば、スイッチング素子を絶縁配線基板の金属パターンへはんだ接合した構造は、スイッチング素子の底面に設けられたドレーン端子となるベースと、スイッチング素子から延出したゲート端子及びソース端子となる複数のリードとが、同一平面上に位置する金属パターンに接合されたものである。
そして、最近は、モータなどの回転電機にこのような構造の制御装置を内蔵した制御装置一体型回転電機が、多く用いられるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３４８４９４号公報（第７頁、第１図、第５図）

しかし、上記のような構造の制御装置のパワー素子ユニットでは、絶縁配線基板の金属パターンにスイッチング素子をはんだ接合する場合、溶融したはんだが金属パターン上に濡れ広がる。そして、スイッチング素子が自重によりはんだ層中に沈み込むことにより、その沈み込んだ体積分のはんだが、スイッチング素子の金属パターンとの接合部であるリード及びベースの側面で金属パターンからはみ出して盛り上がることがある。
その結果、はんだのフィレットは過多のはんだが楕円形状となり、はんだの端部でリード間及びベースとリードとの間で接触し、はんだブリッジを発生させ、短絡による不良が起こるとの問題があった。

また、はんだ接合時にスイッチング素子ははんだ層中に所定量沈んだ状態で浮いているので、はんだ層の厚さはスイッチング素子の自重により決定され、はんだ層の厚さにばらつきが発生する。そのため、リード下及びベース下にはんだ層の厚さが薄い部分を生じ、このはんだ層の厚さが薄い部分に、冷熱衝撃試験で生じる熱応力によりはんだクラックが発生し、はんだ接合の信頼性が低下するとの問題があった。

また、スイッチング素子が、はんだの浮力によってはんだ層中に浮くため、スイッチング素子が傾き、ベースとリードの側面では、過多のはんだが発生しやすくなり、はんだブリッジがおこるとの問題があった。
また、スイッチング素子の実装時に位置ずれが発生した場合、はんだ層が薄いとはんだの表面張力が小さいため、スイッチング素子の位置ずれを元に戻す復元力が小さく、位置ずれしたままとなる。リードがずれたままとなると、リードは隣の金属パターンの端で、はんだが接触して、短絡による不良が起こるとの問題があった。

スイッチング素子における、リード間及びベースとリードとの間のはんだブリッジを防止する手段として、金属パターンにおける、ベース接合部とリード接合部との間及びリード接合部間の隙間を大きくする方法がある。このようにすると、スイッチング素子における、リード間及びベースとリードとの間の距離が大きくなり、パワー素子ユニットの大型化、すなわち、制御装置が大型化するとの問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、大型化させることなしに、スイッチング素子のリード間及びリードとベースとの間のはんだブリッジを防止するとともに、はんだ接合部の信頼性を向上させたパワー素子ユニットを備えた制御装置と、この制御装置を内蔵した制御装置一体型回転電機を得ることである。

本発明に係わる制御装置は、スイッチング素子と、スイッチング素子のベースがはんだ接合される第１の金属パターンとスイッチング素子のリードがはんだ接合される第２の金属パターンとが設けられた絶縁配線基板と、この絶縁配線基板の第１の金属パターンと第２の金属パターンとが設けられた面と対向する面に設けられたヒートシンクとを備えた制御装置であって、ベースが、第１の金属パターンに設置された厚肉部材に載置され、且つ厚肉部材と第１の金属パターンとにはんだ接合されているものである。

本発明に係わる制御装置は、スイッチング素子と、スイッチング素子のベースがはんだ接合される第１の金属パターンとスイッチング素子のリードがはんだ接合される第２の金属パターンとが設けられた絶縁配線基板と、この絶縁配線基板の第１の金属パターンと第２の金属パターンとが設けられた面と対向する面に設けられたヒートシンクとを備えた制御装置であって、ベースが、第１の金属パターンに設置された厚肉部材に載置され、且つ厚肉部材と第１の金属パターンとにはんだ接合されているものであり、ベースと第１の金属パターンとの間及びリードの接合部と第２の金属パターンとの間に、一定の厚さのはんだ保持層が確保され、ベースと第１の金属パターンとの間及びリードの接合部と第２の金属パターンとの間に垂直方向に長いはんだフィレットを形成し、ベースとリードとの間及びリード間のはんだ接触が防止できるとの効果が得られる。

実施の形態１.
図１は、本発明の実施の形態１に係わる制御装置の断面模式図（ａ）と、この断面模式図（ａ）において制御装置をＳ方向から見た側面模式図（ｂ）である。
図１に示すように、本実施の形態の制御装置５００は、基材と基材表面に設けられた絶縁層８０ｆとこの絶縁層８０ｆの表面に設けられた金属パターンとで絶縁配線基板８０が形成され、絶縁配線基板８０の金属パターンに、スイッチング素子６０がはんだ１００で接合されている。そして、絶縁配線基板８０のスイッチング素子６０が接合された面と対向する面にグリース９０を介してヒートシンク５０が設けられている。
例えば、スイッチング素子６０がＭＯＳＦＥＴの場合では、スイッチング素子６０は、ドレイン端子になるベース６０ａと、ゲート端子６０ｇとソース端子６０ｓとになる複数のリード６０ｂとを備えている。そして、ベース６０ａが、ベース接続部である第１の金属パターン８０ａに接続され、ゲート端子６０ｇとソース端子６０ｓとになる複数のリード６０ｂが、複数のリード接続部である第２の金属パターン８０ｂに接続されている。

本実施の形態の制御装置５００では、図１に示すように、絶縁配線基板８０の第１の金属パターン８０ａに厚肉部材７０が載置されており、この厚肉部材７０が載置された第１の金属パターン８０ａに、ベース６０ａがはんだ１００で接合されている。また、図１に示すように、スイッチング素子６０の側面から延出し、所定の間隔をあけて平行に並んだゲート端子６０ｇとソース端子６０ｓとになる複数のリード６０ｂが、第２の金属パターン８０ｂに、はんだ１００で接合されている。
そして、リード６０ｂの接合面は、厚肉部材７０上で保持されたベース６０ａの接合面と略同一平面になるようにしてあるので、リード６０ｂの接合面と第２の金属パターン８０ｂとは所定の間隙を設けて配置でき、この間隙内がはんだで充填されて、リード６０bと第２の金属パターン８０ｂとが接合されている。

本実施の形態の制御装置５００に用いられるスイッチング素子６０は、ＭＯＳＦＥＴの他、ＩＧＢＴ、ダイオード等が挙げられる。また、用いるはんだ材としては、液状のはんだ及び固形のはんだが挙げられる。
また、厚肉部材７０は、第１の金属パターン８０ａを、厚さの異なる部分を有するパターンとすることにより形成できる。しかし、第１の金属パターン８０ａとは別にしたアルミニウムや銅等の金属材料片を用いるのが、加工工程が少なくなり、コストを低減できる。そして、ベース６０ａとリード６０ｂとの間ではんだ接触が起こるのを抑制するフィレットをベース６０ａと第１の金属パターン８０ａとの間に形成させるため、厚肉部材７０の外形はベース６０ａの外形よりも小さいことが望ましい。

次に、絶縁基板６０の金属パターンに、スイッチング素子６０を接合する工程について説明する。
まず、第１の金属パターン８０ａにおける厚肉部材７０を載置する部分にはんだを塗布して、このはんだ塗布部に厚肉部材７０を載置した後、第１の金属パターン８０ａに厚肉部材７０をはんだ接合する。次に、厚肉部材７０を含めたすべての金属パターンにはんだを再塗布して、スイッチング素子６０のベース６０ａと全てのリード６０ｂとを、対応する金属パターンのはんだ塗布部に接触させた後、対応する金属パターンにはんだ接合する。
また、別工法として、絶縁基板６０の全ての金属パターンにはんだを塗布した後、厚肉部材７０を第１の金属パターン８０ａに載置し、さらに、厚肉部材７０上にはんだを再塗布して、スイッチング素子６０を実装して、すべての部材を同時にはんだ接合する。この方法を用いると、はんだ接合の工程数を削減できる。
また、スイッチング素子６０に位置ずれ防止冶具を載せてはんだ接合を行うと、スイッチング素子６０の重心位置で固定でき、スイッチング素子６０の傾きを防止できる。

本実施の形態の制御装置５００は、スイッチング素子６０のベース６０ａと第１の金属パターン８０ａとの間に厚肉部材７０が存在するので、スイッチング素子６０の沈み込みが見られず、ベース６０ａの接合面と第１の金属パターン８０ａの面との間に一定の厚さのはんだ保持層が確保される。そして、リード６０ｂの接合面が、ベース６０ａの接合面と略同一平面になっているので、リード６０ｂの接合面と第２の金属パターン８０ｂの面との間にも一定の厚さのはんだ保持層が確保される。
通常、スイッチング素子６０の絶縁配線基板８０への実装においては、リード６０ｂと第２の金属パターン８０ｂとの間ではんだが濡れあがり、はんだフィレットを形成する。しかし、本実施の形態の制御装置５００では、厚肉部材７０により、ベース６０ａと第１の金属パターン８０ａとの間、及び、リード６０ｂと第２の金属パターン８０ｂとの間に、一定厚さのはんだ保持層が確保されているので、この厚さ分は表面張力により、はんだ１００が垂直方向に引張られる。
その結果、ベース６０ａやリード６０ｂの側面に存在する過多のはんだが、金属パターン面に対する垂直方向に移動し、各リード６０ｂ側面に広がるはんだ量を低減させて、金属パターン面に対する垂直方向に長いはんだフィレットが形成される。すなわち、ベース６０ａの下に形成されるはんだフィレットと各リード６０ｂ下に形成されるはんだフィレットとの間、及び、各リード６０ｂ下に形成される各はんだフィレット間に、隙間が確保でき、はんだ１００の接触が防止できる。

例えば、スイッチング素子６０がＭＯＳＦＥＴであり、ゲート端子６０ｇとソース端子６０ｓとになる複数のリード６０ｂの各ピッチ間が約０．５mmと狭ピッチであっても、本実施の形態の制御装置５００では、上記のように、表面張力によりはんだブリッジとなる過多のはんだを、金属パターン面に対する垂直方向に移動させることができ、各リード６０ｂ間のはんだの接触を防止できる。
また、このような狭ピッチのスイッチング素子６０において、はんだ溶融時に各リード６０ｂのはんだ同士が接触した場合でも、はんだ１００を表面張力により各リード６０ｂと第２の金属パターン８０ｂとの間に引張りこみ、各リード６０ｂ間に広がるはんだ量を減少して、各リード間に広がるはんだ１００を分離する。
このようなことにより、スイッチング素子６０のリード６０ｂとベース６０ａとの間の距離、及び、リード６０ｂ間の距離を小さくすることができるので、スイッチング素子６０が小型になり、制御装置の小型化が可能になる。

また、本実施の形態の制御装置５００は、スイッチング素子６０の絶縁配線基板８０への実装において、スイッチング素子６０の沈み込みや傾きがみられず、はんだ層に一定厚さが確保されるので、リード６０ｂ及びベース６０ａのはんだフィレット形状のばらつきが小さく、このことによっても、ベース６０ａとリード６０ｂとの間、及び、各リード間でのはんだ接触が防止できる。
また、実装時に、スイッチング素子６０が位置ずれした場合でも、スイッチング素子６０の接合部に、少なくとも厚肉部材厚さ分の溶融はんだ層があるので、このはんだ層の表面張力により、スイッチング素子６０が正しい位置へ戻る復元力が増加する。すなわち、リード６０ｂが、第２の金属パターン８０ｂのはんだに引張られて、元の位置に戻る。
また、はんだ厚さを一定でしかも厚くすることができるので、リード６０ｂとベース６０ａとのはんだフィレット形状にばらつきが無くなるとともに、冷熱衝撃試験における熱応力によって発生するはんだクラックを抑制でき、制御装置の長期信頼性が向上する。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係わる制御装置の上面模式図（ａ）と、この上面模式図のＡ−Ａ断面の模式図（ｂ）である。図２では、絶縁配線基板８０のスイッチング素子６０が接合された面と対向する面にグリースを介して設けられたヒートシンクは図示していない。
図２に示すように、本実施の形態の制御装置６００は、第１の金属パターン８０ａにおける、スイッチング素子６０から複数のリード６０ｂが延出している方向と略平行な両側部の外側に、この側部から所定の間隔を設けて第３の金属パターン８０ｃを形成し、この第３の金属パターン８０ｃに厚肉部材７０を設けた以外、実施の形態１の制御装置と同様である。
また、厚肉部材７０を設ける複数の第３の金属パターン８０ｃは、第１の金属パターン８０ａの外側近傍であれば、どこでも良い。

本実施の形態の制御装置６００は、まず、少なくとも２個以上の厚肉部材７０を、絶縁配線基板８０に設けられた第３の金属パターン８０ｃに配置する。この第３の金属パターン８０ｃは、回路と電気的に繋がっていないダミーパターンでもよい。
スイッチング素子６０を絶縁配線基板８０に実装する工法は実施の形態１と同様であるが、スイッチング素子６０はベースとはんだ接触しないように厚肉部材７０を配置している。
例えば、スイッチング素子６０がＭＯＳＦＥＴであれば、厚肉部材７０はＭＯＳＦＥＴのパッケージ部分と接触する。

すなわち、本実施の形態の制御装置６００は、スイッチング素子６０が第１の金属パターン８０ａの外側に設けられた厚肉部材７０に載置されて実装されているので、ベース６０ａの接合面と第１金属パターン８０ａとの間、及び、リード６０ｂの接合面と第２の金属パターン８０ｂとの間に、各々、所定の間隙が形成される。そして、この間隙に充填されたはんだ１００によって、ベース６０ａと第１金属パターン８０ａとが接合され、リード６０ｂと第２の金属パターン８０ｂとが接合されるので、接合部には、各金属パターン面に対して垂直方向に長い一定厚さのはんだフィレットを形成している。
つまり、本実施の形態の制御装置６００も、厚肉部材７０が用いられ、スイッチング素子６０の接合部に、各金属パターン面に対して垂直方向に長い一定厚さのはんだフィレットを形成しているので、実施の形態１の制御装置と同様な作用効果を有する。

さらに、本実施の形態の制御装置６００では、厚肉部材７０が、スイッチング素子６０のベース６０ａと接合される第１金属パターン８０ａに設けられていないので、はんだ溶融時に厚肉部材７０と第１金属パターン８０ａとの角に、気泡がトラップされ停滞することによって生じるボイドを低減できる。その結果、スイッチング素子６０のベース６０ａ部分からヒートシンクへの熱伝導性が向上する。
また、ベース部のはんだ層に厚肉部材７０がないので、厚肉部材７０とベース間で生じるはんだ厚さが薄い部分が存在することによる応力集中が防止でき、半田クラックの急速な進展がなくなり、はんだの信頼性がいっそう向上する。

実施の形態３.
図３は、本発明の実施の形態３に係わる制御装置の断面模式図である。
図３に示すように、本実施の形態の制御装置７００は、スイッチング素子６０のベース６０ａが、はんだ１００によりヒートシンク５０に直接接合されている。また、スイッチング素子６０のリード６０ｂが、はんだ１００によりリード保持部材１０１に設けられた複数の第４の金属パターン８０ｄに接合されている。そして、リード６０ｂの接合面とベース６０ａの接合面とが、略同一平面になっており、複数の第４の金属パターン８０ｄのリード６０ｂが接合される面とベース６０ａが接合されるヒートシンク５０の面とが、略同一平面になっている。
リード保持部材１０１は、ヒートシンク５０に設置されているが、絶縁材で形成されているので、ヒートシンク５０とリード６０ｂが接合される第４の金属パターン８０ｄとは絶縁されている。リード保持部材１０１に用いられる絶縁材は、実施の形態１の絶縁配線基板に用いられた基材、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂等が挙げられ、材料コスト及び加工コストの面から、ＰＢＴ樹脂やＰＰＳ樹脂が好ましい。
そして、例えば、スイッチング素子６０がＭＯＳＦＥＴの場合、複数の第４の金属パターン８０ｄの金属パターン間に絶縁材が存在するとともに、第４の金属パターン８０ｄのリード６０ｂが接合する端部と反対側の端部が絶縁材で覆われている。

また、本実施の形態の制御装置７００では、ヒートシンク５０のベース６０ａが接合される部分に、厚肉部材が設けられており、この厚肉部材としては、例えば、ヒートシンク５０を加工して形成した凸部５１が挙げられる。アルミダイキャストにてヒートシンク５０を作製することにより、凸部５１は容易にしかも安価に形成できる。
厚肉部材に、実施の形態１と同様に別個の金属を用いてもよいが、ヒートシンク５０の一体加工により凸部５１を形成するのが、材料コストの低減が図れ、好ましい。

本実施の形態の制御装置７００は、スイッチング素子６０のベース６０ａが、凸部５１が設けられたヒートシンク５０の面に、はんだ１００で接合されているので、ベース６０ａとヒートシンク５０との間に厚さの厚いはんだフィレットが形成される。また、リード６０ｂの接合面がベース６０ａの接合面と略同一平面にあり、第４の金属パターン８０ｄのリード６０ｂが接合される面がヒートシンク５０のベース６０ａが接合される面と略同一平面にあるので、リード６０ｂと第４の金属パターン８０ｄとの間に所定の間隙があり、この間隙に充填されたはんだ１００により、リード６０ｂと第４の金属パターン８０ｄとが接合されている。
図３に示す制御装置では、リード６０ｂの接合面とベース６０ａの接合面とが略同一平面であり、第４の金属パターン８０ｄのリード６０ｂが接合される面とヒートシンク５０のベース６０ａが接合される面とが略同一平面であるが、これに限らずリード６０ｂの接合面と第４の金属パターン８０ｄのリード６０ｂが接合される面との間隙が、ベース６０ａとヒートシンク５０との間のはんだ層の厚さと同程度になるように、リード６０ｂと第４の金属パターン８０ｄとを設置すれば良い。

このような構造であるので、本実施の形態の制御装置７００も、スイッチング素子６０のベース６０ｂの下のはんだ層のフィレット及びリード６０ｂの下のはんだ層のフィレットが金属パターン面に対する垂直方向に長く形成されており、実施の形態１の制御装置と同様な作用効果を有する。
それと、本実施の形態の制御装置７００は、スイッチング素子６０のベース６０ａがヒートシンク５０にはんだ１００で、直接に接合しているので、スイッチング素子６０からヒートシンク５０への熱抵抗が小さく、スイッチング素子６０の放熱性が向上する。

実施の形態４.
図４は、本発明の実施の形態４に係わる制御装置の上面模式図である。
図４に示すように、本実施の形態の制御装置８００は、実施の形態３の制御装置において、ヒートシンク５０の面に、厚肉部材である凸部として、第１の凸部５１ａと第２の凸部５１ｂと第３の凸部５１ｃとの３個を設けたものである。第１の凸部５１ａはスイッチング素子６０のベース６０ａの下のヒートシンク５０の面に設け、第２の凸部５１ｂと第３の凸部５１ｃとはスイッチング素子６０のパッケージの下のヒートシンク５０の面に設けている。第１の凸部５１ａは、はんだ層中のボイド低減とはんだ接合の信頼性向上とのために、小さくするのが好ましい。
本実施の形態では、厚肉部材として設ける凸部を３個としたが、ヒートシンク５０に所望のはんだ接合面積が確保できる範囲であれば、３個以上であっても良い。
本実施の形態の制御装置８００は、このような構造にすることにより、実施の形態３の制御装置と同様な作用効果を有するとともに、スイッチング素子６０の接合時の傾きを低減し、はんだフィレット形状のばらつきを無くし、リード６０ｂ間におけるはんだ接触をさらに抑制できる。
図４では、凸部を、スイッチング素子６０のベース６０ａの下、すなわちベース６０ａ接合部のヒートシンク５０の面と、スイッチング素子６０のベース６０ａ接合部の近傍の外側とのヒートシンク５０の面とに設けているが、凸部をベース６０ａ接合部の近傍の外側のヒートシンク５０のみに複数個、好ましくは３個以上設けても良い。

実施の形態５．
図５は、本発明の実施の形態５に係わる制御装置一体型回転電機の断面模式図である。
図５に示すように、本実施の形態の制御装置一体型回転電機１は、リアブラケット２とフロントブラケット３とに支持されたステータ４を有し、このステータ４の後方側にケース５が配置されている。ケース５内部に、ステータ４に巻装されたステータコイル４ａに電流を供給する制御装置１５と、制御装置１５を制御する制御基板４０とが配置されている。そして、制御装置１５は、ヒートシンク５０が接続部材１０１を介してリアブラケット２に軸方向に組み付けられている。

また、制御装置一体型回転電機１は、リアブラケット２とフロントブラケット３とに、各々に設けられたベアリング１４とベアリング１３とを介して支持されたロータ６を有し、ロータ６はシャフト１０を中心に回転可能になっている。図示していないが、エンジン制御ユニットなどと通信するためのコネクタもケース５に取り付けられており、コネクタから制御基板４０に信号線が接続されている。
ロータ６の軸方向後方端面にはファン７が装着されており、ファン７の回転により吸気される冷却風は、図示するＦの経路にてケース５の後方側端面から軸方向から流れ、ヒートシンク５０のフィン、ステータコイル４ａを通過して、リアブラケット２により外部へ排気される。

本実施の形態の制御装置一体型回転電機１は、制御装置１５が、リアブラケット２の後方側に配設されたケース５の内側に設けられている。
この制御装置１５は、例えば、実施の形態３の制御装置に用いられた、スイッチング素子６０と、スイッチング素子６０が載置接合され且つ凸部５１が設けられたヒートシンク５０と、スイッチング素子６０の複数のリードが接合される金属パターン８０ｄが設けられ且つ樹脂で成形されたリード保持部材１０１とからなる上アーム及び下アームの一対で構成される。
本実施の形態では、ヒートシンク５０は導電体としても機能しており、制御装置１５のヒートシンク５０とリード保持部材１０１とがリアブラケット２に共締めされる構造である。

本実施の形態の制御装置一体型回転電機１は、制御装置１５が、実施の形態３の制御装置と同様な構造であるので、凸部５１により、スイッチング素子６０のベースの下とリードの下とのはんだ層において形成されるフィレットが垂直方向に長くなっている。そのため、リード間またはリードとベースとの間のはんだ接触を低減でき、スイッチング素子６０の、リードとベースとの間の距離及びリード間の距離をより小さくすることが可能になり、スイッチング素子６０の小型化とヒートシンク５０とリード部材間の距離の短縮化とができ、制御装置の小型化、すなわち制御装置一体型回転電機１の小型化を実現できる。
また、リアブラケットの共締め時にヒートシンクと接続部材間で発生するスイッチング素子のリードの応力を、厚さが厚いはんだ層で緩和できるため、接合部のはんだ破断を抑制できる。
本実施の形態の制御装置一体型回転電機１において、制御装置１５が実施の形態４の制御装置と同様な構造であっても、同様の作用効果が得られる。
また、本実施の形態の制御装置一体型回転電機１に、実施の形態１または２の制御装置を実装しても、同様な作用効果が得られる。

本発明に係わる制御装置は、スイッチング素子のリード間及びリードとベースとの間のはんだブリッジが防止されるとともに、はんだ接合部の信頼性が向上したものであり、高信頼性で小型化が要求される制御装置一体型回転電機に用いることができる。

実施の形態１に係わる制御装置の断面模式図（ａ）と側面模式図（ｂ）である。実施の形態２に係わる制御装置の上面模式図（ａ）と、この上面模式図のＡ−Ａ断面の模式図（ｂ）である。実施の形態３に係わる制御装置の断面模式図である。実施の形態４に係わる制御装置の上面模式図である。実施の形態５に係わる制御装置一体型回転電機の断面模式図である。

符号の説明

１制御装置一体型回転電機、２リアブラケット、３フロントブラケット、
４ステータ、４ａステータコイル、５ケース、６ロータ、７ファン、
１０シャフト、１３，１４ベアリング、１５制御装置、４０制御基板、
５０ヒートシンク、５１凸部、５１ａ第１の凸部、５１ｂ第２の凸部、
５１ｃ第３の凸部、６０スイッチング素子、６０ａベース、６０ｂリード、
６０ｇゲート端子、６０ｓソース端子、７０厚肉部材、８０絶縁配線基板、
８０ａ第１の金属パターン、８０ｂ第２の金属パターン、
８０ｃ第３の金属パターン、８０ｄ第４の金属パターン、８０ｆ絶縁層、
９０グリース、１００はんだ、１０１リード保持部材、
５００，６００，７００，８００制御装置。

Claims

スイッチング素子と、上記スイッチング素子のベースがはんだ接合される第１の金属パターンと上記スイッチング素子のリードがはんだ接合される第２の金属パターンとが設けられた絶縁配線基板と、上記絶縁配線基板の上記第１の金属パターンと上記第２の金属パターンとが設けられた面と対向する面に設けられたヒートシンクとを備えた制御装置であって、上記ベースが、上記第１の金属パターンに設置された厚肉部材に載置され、且つ上記厚肉部材と上記第１の金属パターンとにはんだ接合されていることを特徴とする制御装置。
スイッチング素子と、上記スイッチング素子のベースがはんだ接合される第１の金属パターンと上記スイッチング素子のリードがはんだ接合される第２の金属パターンとが設けられた絶縁配線基板と、上記絶縁配線基板の上記第１の金属パターンと上記第２の金属パターンとが設けられた面と対向する面に設けられたヒートシンクとを備えた制御装置であって、上記絶縁配線基板における上記第１の金属パターンの外側近傍に複数の第３の金属パターンを形成し、上記第３の金属パターンに設置された厚肉部材に上記スイッチング素子を載置して、上記ベースを上記第１の金属パターンに対して間隙をあけて設置し、上記ベースと上記第１の金属パターンとの間隙に充填されたはんだで上記ベースと上記第１の金属パターンとが接合されていることを特徴とする制御装置。
スイッチング素子と、上記スイッチング素子のベースがはんだ接合されるヒートシンクと、上記スイッチング素子のリードがはんだ接合される第４の金属パターンが設けられたリード保持部材とを備えた制御装置であって、上記ベースが、上記ヒートシンクに設けられた厚肉部材に載置され、且つ上記厚肉部材と上記ヒートシンクとにはんだ接合されていることを特徴とする制御装置。
スイッチング素子と、上記スイッチング素子のベースがはんだ接合されるヒートシンクと、上記スイッチング素子のリードがはんだ接合される第４の金属パターンが設けられたリード保持部材とを備えた制御装置であって、上記ヒートシンクにおけるベース接合部の外側近傍に設置された複数の厚肉部材に上記スイッチング素子を載置して、上記ベースを上記ヒートシンクと間隙をあけて設置し、上記ベースと上記ヒートシンクとの間隙に充填されたはんだで上記ベースと上記ヒートシンクとが接合されていることを特徴とする制御装置。
スイッチング素子と、上記スイッチング素子のベースがはんだ接合されるヒートシンクと、上記スイッチング素子のリードがはんだ接合される第４の金属パターンが設けられたリード保持部材とを備えた制御装置であって、上記ヒートシンクにおけるベース接合部及び上記ベース接合部の外側近傍に設置された複数の厚肉部材に上記スイッチング素子が載置され、上記ベースが上記ヒートシンクにおける上記ベース接合部に設けられた上記厚肉部材と上記ヒートシンクとに接合されていることを特徴とする制御装置。
厚肉部材が、ヒートシンクに一体形成された凸部であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
ベースと接合する厚肉部材の外形が上記ベースの外形よりも小さいことを特徴とする請求項１、３、５のいずれか１項に記載の制御装置。
リアブラケットとフロントブラケットとに支持されたステータと、上記リアブラケットと上記フロントブラケットとの各々に設けられたベアリングを介して支持されたロータと、上記ステータの後方側に配置されるケースと、上記ケース内部に配置され且つ上記ステータに巻装されたステータコイルに電流を供給する制御装置とを備えた制御装置一体型回転電機であって、上記制御装置が請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御装置であることを特徴とする制御装置一体型回転電機。