JP2021027260A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板の大型化を防止しつつ、大電流に対する十分な電流容量を確保する。【解決手段】負荷を駆動する駆動回路と、駆動回路の電源パターンとグランドパターンとの少なくとも一方に設けられたスルーホールと、そのスルーホール内を貫通する棒状導体部材と、を備え、棒状導体部材が、表層から表層裏面に亘って、半田付けされている。【選択図】図１１

Description

本発明は、回路基板に関する。

近年、産業界では、急速に電子化が進んでいる。特に、ハイブリッドカーや電気自動車の普及が著しい自動車分野においては、制御系だけでなく、モータ等駆動系にも電装部品が使用されている。

これらの部品が搭載される回路基板においては、比較的電流の小さい制御素子系の信号が流れる通常の配線パターンのほかに、駆動系の大電流が流れる配線パターンを設ける必要がある。

この対応として、制御系と駆動系の配線パターンをそれぞれ設けた複数の回路基板を接続する方式、あるいは、導体層を多層構造として、大電流が流れる配線パターンと、通常の配線パターンとを積層する方式が用いられてきた。

しかしながら、前者の方式では、回路基板の数が増加してしまい、ユニットのサイズが増大化する等の問題があった。一方で、後者の方式では、ユニットのサイズの増大化は軽減できるものの、配線の設計自由度が低下することから、回路基板が大型化してしまうという問題があった。

このような問題に対して、大電流が流れる厚導体配線パターンと、制御信号が流れる薄導体配線パターンと、を同一層に形成する回路基板（例えば、特許文献１参照）や導体配線パターンの厚みを変えず、大電流が流れる配線パターンに多数のスルーホールを設けて、インピーダンスを低下させる回路基板が提案されている。

特開２０１５−１１９０７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、厚導体配線パターンと、薄導体配線パターンと、を同一層に形成するため、回路基板の厚みを含んだ大きさが大きくなり、回路基板の大型化という問題を完全には解決できない。

また、大電流が流れる配線パターンに多数のスルーホールを設ける方法も、配線の設計自由度が低下することから、回路基板が大型化してしまうという問題を解決するには至らない。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、回路基板の大型化を防止しつつ、大電流に対する十分な電流容量を確保できる回路基板を提供する。

形態１；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、負荷を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路の電源パターンとグランドパターンとの少なくとも一方に設けられたスルーホールと、
該スルーホール内を貫通する棒状導体部材と、
を備え、
前記棒状導体部材が、表層から表層裏面に亘って、半田付けされていることを特徴とする回路基板を提案している。

形態２；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記棒状導体部材は、前記スルーホールよりもインピーダンスが低いことを特徴とする回路基板を提案している。

形態３；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記棒状導体部材は、前記電源パターンとグランドパターン端子との間に配置されるコンデンサのリードであることを特徴とする回路基板を提案している。

形態４；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記駆動回路は、前記電源パターンに接続された電源端子を有する第１のスイッチング素子と、前記グランドパターンに接続されたグランド端子を有するとともに前記第１のスイッチング素子と直列に接続された第２のスイッチング素子と、を備え、前記コンデンサは、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子の実装面の裏面側に実装されており、前記リードが前記電源端子と前記グランド端子の間に近接して配置されていることを特徴とする回路基板を提案している。

形態５；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記駆動回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とをそれぞれ複数備え、前記コンデンサは、複数の前記第１のスイッチング素子の前記電源端子と複数の前記第２のスイッチング素子の前記グランド端子との間に近接して配置されていることを特徴とする回路基板を提案している。

本発明の１またはそれ以上の実施形態によれば、回路基板の大型化を防止しつつ、大電流に対する十分な電流容量を確保できるという効果がある。

本発明の実施形態に係る回転電機を一部分解した状態で示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る回転電機を示す第２方向一方側から見た縦断面図である。 図２に示されるバスバーとコネクタとの接続状態を示す第１方向一方側から見た側面図である。 （Ａ）は、図１に示されるＥＣＵユニットを示す下側から見た下面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＥＣＵユニットを示す側面図である。 図４に示されるＥＣＵユニットを分解した、下側から見た分解斜視図である。 図４に示されるＥＣＵユニットを分解した、上側から見た分解斜視図である。 図５に示されるヒートシンクを下側から見た下面図である。 図６に示される回路基板の上側から見た平面図である。 駆動回路と負荷としてのモータ巻線との電気的接続形態を例示した図である。 駆動回路のステップシーケンスを例示した図である。 棒状導体部材の回路基板における配置状態を示した図である。 棒状導体部材としてコンデンサのリード端子を用いた場合の配置状態を示した図である。 駆動回路を構成するスイッチング回路の配置例を示した図である。 スイッチング回路を構成するＦＥＴにおけるパッケージ内の配線例を示した図である。 ２つのスイッチング回路を近接配置した例を示した図である。

＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図１から図１２を用いて説明する。
以下では、本実施形態に係る回路基板７０を回転電機１０を駆動制御するためのＥＣＵユニット１４を構成する回路基板として説明する。
回転電機１０は、例えば、車両（自動車）のステアリング装置に適用される回転電機として構成されている。図１及び図２に示されるように、回転電機１０は、全体として略円柱状に形成されている。また、回転電機１０は、モータ部１２と、モータ部１２の回転を制御するためのＥＣＵユニット１４と、を含んで構成されている。

なお、以下の説明では、回転電機１０の軸方向一方側（図１及び図２の矢印Ａ方向側）を回転電機１０の下側とし、回転電機１０の軸方向他方側（図１及び図２の矢印Ｂ方向側）を回転電機１０の上側としている。そして、以下の説明において、上下の方向を用いて説明するときには、特に断りのない限り、回転電機１０の上下方向を示すものとする。
また、以下の説明では、上側から見た平面視で、上下方向に対して直交する方向を第１方向（図１及び図２の矢印Ｃ及び矢印Ｄを参照）とし、第１方向に対して直交する方向を第２方向（図１の矢印Ｅ及び矢印Ｆを参照）としている。
さらに、平面視で、回転電機１０の軸線ＡＬを通過し且つ第１方向に延在する架空線を第１基準線Ｌ１（図４及び図７参照）とし、回転電機１０の軸線ＡＬを通過し且つ第２方向に延在する架空線を第２基準線Ｌ２（図４及び図７参照）としている。

図１及び図２に示されるように、モータ部１２は、３相交流のブラシレスモータとして構成されている。このモータ部１２は、ハウジング２０と、ハウジング２０内に収容されたプレートホルダ２４、回転軸２８、ステータ３４、ロータ４０、及びバスバーユニット４６と、を含んで構成されている。

ハウジング２０は、上側へ開放された略有底円筒状に形成されて、回転電機１０の外郭を構成している。ハウジング２０の下端部における外周部には、一対の取付片２０Ａが一体に形成されている。一対の取付片２０Ａは、ハウジング２０の軸方向を板厚方向として配置されると共に、ハウジング２０から第１方向一方側（図１及び図２の矢印Ｃ方向側）及び第１方向他方側（図１及び図２の矢印Ｄ方向側）へ突出されている。この取付片２０Ａには、取付孔２０Ａ１が貫通形成されている。そして、図示しないボルト等の締結部材が取付孔２０Ａ１内に挿入されて、当該締結部材によってハウジング２０（すなわち、回転電機１０）がステアリング装置に固定されている。

ハウジング２０の開口端部における外周部には、径方向外側へ張出された複数の（本実施の形態では、３箇所）の固定部２０Ｂが形成されている。そして、１箇所の固定部２０Ｂが、ハウジング２０から第１方向一方側へ突出されており、３箇所の固定部２０Ｂが、ハウジング２０の周方向に等間隔毎に配置されている。固定部２０Ｂには、後述するヒートシンク６０を固定するためのネジ部２０Ｂ１が貫通形成されており、ネジ部２０Ｂ１の内周面には、雌ネジが形成されている。

また、ハウジング２０の底壁の中央部には、下側へ隆起された有底円筒状の固定筒部２０Ｃが一体に形成されており、固定筒部２０Ｃ内には、後述する回転軸２８を支持するための第１ベアリング２２が嵌入されている。固定筒部２０Ｃの底壁には、後述する回転軸２８を挿通させるための挿通孔２０Ｃ１が貫通形成されており、第１ベアリング２２の内部とハウジング２０の外部とが挿通孔２０Ｃ１によって連通されている。

プレートホルダ２４は、上下方向を板厚方向とした略円形プレート状に形成されて、ハウジング２０の上下方向中間部内に嵌入されている。プレートホルダ２４の中央部には、後述する回転軸２８を挿通させるための挿通孔２４Ａが貫通形成されている。さらに、プレートホルダ２４の中央部には、後述する回転軸２８を支持するための第２ベアリング２６が固定されており、第２ベアリング２６と第１ベアリング２２とが同軸上に配置されている。

回転軸２８は、上下方向に延在された丸棒状に形成されて、ハウジング２０の内部において、ハウジング２０と同軸上に配置されている。そして、回転軸２８の下端側の部分が、第１ベアリング２２によって回転可能に支持されており、回転軸２８の上端側の部分が、第２ベアリング２６によって回転可能に支持されている。回転軸２８の上端部は、プレートホルダ２４に対して上側へ突出しており、当該上端部には、マグネット３０が固定されている。一方、回転軸２８の下端部は、ハウジング２０の底壁に対して下側へ突出しており、当該下端部には、ステアリング装置に連結されるギヤ３２が固定されている。

ステータ３４は、ハウジング２０の内部において、プレートホルダ２４の下側に配置されると共に、回転軸２８の径方向外側に配置されている。ステータ３４は、磁性体によって構成されたステータコア３６を有しており、ステータコア３６は、円筒状に形成されて、ハウジング２０の内部に嵌入されている。また、ステータコア３６には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する巻線３８が巻き回されている。

ロータ４０は、ロータコア４２を有しており、ロータコア４２は、上下方向を軸方向とした円筒状に形成されて、ステータ３４の径方向内側に配置されている。そして、回転軸２８がロータコア４２の軸芯部に嵌入されて、ロータコア４２（ロータ４０）と回転軸２８とが一体回転可能に構成されている。また、ロータコア４２内には、複数のマグネット４４（永久磁石）が固定されている。これにより、ステータ３４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線３８に電流を流すことで、ロータ４０及び回転軸２８が軸線ＡＬ回りに一体回転するようになっている。

バスバーユニット４６は、ステータ３４の上側に配置されて、プレートホルダ２４によって保持されている。バスバーユニット４６は、ステータ３４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線３８に対応する３本のバスバー４８と、バスバー４８を保持するためのバスバーホルダ５０と、を含んで構成されている。そして、バスバー４８の一端部が、ステータ３４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線３８に接続されている。図３にも示されるように、バスバー４８の他端部は、バスバー端子部４８Ａとして構成されており、バスバー端子部４８Ａは、プレートホルダ２４から上側へ突出されて、第２方向に並んで配置されている。また、バスバー端子部４８Ａは、第１方向を板厚方向とし且つ上下方向に延在された略長尺板状に形成されている。そして、バスバー端子部４８Ａが、後述するコネクタ８０の接続端子８６に接続されている。

図１〜図３に示されるように、ＥＣＵユニット１４は、ハウジング２０の開口端部に組付けられて、回転電機１０の上端部を構成している。このＥＣＵユニット１４は、ヒートシンク６０と、モータ部１２を制御するための「基板」としての回路基板７０と、回路基板７０に接続されたコネクタアッシー９０と、を含んで構成されている。

図１〜図７に示されるように、ヒートシンク６０は、熱伝導性の高いアルミニウム合金等によって構成されている。ヒートシンク６０は、上下方向を板厚方向とする略円盤状に形成されている。ヒートシンク６０の上端部の外周部には、径方向外側へ張出されたフランジ部６０Ａが一体に形成されており、フランジ部６０Ａは、ヒートシンク６０の周方向全周に亘って形成されている。そして、ヒートシンク６０が、ハウジング２０の開口部内に上側から嵌入され、フランジ部６０Ａが、ハウジング２０の開口端面の上側に隣接して配置されている。これにより、ハウジング２０の開口部がヒートシンク６０によって閉塞されている。すなわち、ヒートシンク６０が、ハウジング２０の蓋部として構成されると共に、回転電機１０の外郭の一部を構成している。

また、フランジ部６０Ａには、ハウジング２０のネジ部２０Ｂ１に対応する位置において、径方向外側へ張出された３箇所の第１固定部６０Ｂが一体に形成されている。この第１固定部６０Ｂには、固定孔６０Ｂ１が貫通形成されている。そして、固定ネジＳＣ１が、固定孔６０Ｂ１内に上側から挿入されて、ハウジング２０のネジ部２０Ｂ１に螺合されることで、ヒートシンク６０がハウジング２０に固定されている。

また、フランジ部６０Ａの第１方向他方側の部分には、径方向外側へ張出された一対の第２固定部６０Ｃが一体に形成されており、第２固定部６０Ｃは、ヒートシンク６０の周方向に並んで配置されている。この第２固定部６０Ｃには、後述するコネクタアッシー９０を固定するための第１固定ネジ部６０Ｃ１が貫通形成されており、第１固定ネジ部６０Ｃ１の内周面には、雌ネジが形成されている。

ヒートシンク６０の外周部における上下方向中間部には、シール溝６０Ｄが形成されている。シール溝６０Ｄは、ヒートシンク６０の径方向外側へ開放されると共に、ヒートシンク６０の周方向全周に亘って延在されている。このシール溝６０Ｄ内には、リング状のＯリングＯＬが収容されており、ＯリングＯＬは、ゴム等の弾性部材によって構成されている。そして、ヒートシンク６０のハウジング２０への固定状態では、ＯリングＯＬが、弾性変形して、シール溝６０Ｄの内周面及びハウジング２０の内周面に密着している。これにより、ヒートシンク６０とハウジング２０の開口端部との間が、ＯリングＯＬによってシールされて、ハウジング２０内の気密性を確保するようになっている。

図５及び図７に示されるように、ヒートシンク６０の下面６０Ｅの外周部には、後述する回路基板７０を接地するための「接地部」としての第１接地部６１が形成されている。第１接地部６１は、ヒートシンク６０の下面６０Ｅから下側へ突出されると共に、ヒートシンク６０の周方向に沿って延在されたリブ状に形成されている。また、第１接地部６１の大半が、ヒートシンク６０の第１方向一方側の外周部に形成されており、下側から見た下面視で、第１接地部６１が、第１方向他方側へ開放された略Ｃ字形状（円弧状）に形成されている。すなわち、ヒートシンク６０の下面６０Ｅにおける外周部には、第１方向他方側の部分において、第１接地部６１よりも上側へ一段下がった段差部６２が形成されている。また、第１接地部６１の長手方向両端部は、下面視で、第２基準線Ｌ２に対して第１方向他方側に配置されている（図７参照）。つまり、第１接地部６１の長手方向の長さが、ヒートシンク６０の周方向の全長の１／２以上に設定されている（本実施の形態では、第１接地部６１の長手方向の長さが、ヒートシンク６０の周方向の全長の略２／３に設定されている）。そして、段差部６２が、下面視で第１方向一方側へ開放された円弧状に形成されている。

また、第１接地部６１は、ヒートシンク６０の径方向内側へ張り出された３箇所の「基板固定部」としての第１基板固定部６１Ａ、第２基板固定部６１Ｂ、及び第３基板固定部６１Ｃを有しており、第１基板固定部６１Ａ〜第３基板固定部６１Ｃの先端面（下面）が、第１接地部６１の先端面（下面）と面一に配置されている。第１基板固定部６１Ａ、第２基板固定部６１Ｂ、及び第３基板固定部６１Ｃには、下側へ開放された凹状の第１基板固定ネジ部６１Ａ１、第２基板固定ネジ部６１Ｂ１、及び第３基板固定ネジ部６１Ｃ１が、それぞれ形成されている。そして、第１基板固定ネジ部６１Ａ１、第２基板固定ネジ部６１Ｂ１、及び第３基板固定ネジ部６１Ｃ１の内周面には、雌ネジが形成されている。
また、第１基板固定部６１Ａは、第１接地部６１の長手方向一方側の端部に形成されて、第１基準線Ｌ１に対して第２方向一方側（図７の矢印Ｅ方向側）で且つ第２基準線Ｌ２に対して第１方向他方側に配置されている。第２基板固定部６１Ｂは、第１接地部６１の長手方向一方側の部分に形成されている。詳しくは、第２基板固定部６１Ｂは、下面視で、第１基準線Ｌ１に対して第２方向一方側で且つ第２基準線Ｌ２に対して第１方向一方側に配置されている。第３基板固定部６１Ｃは、第１接地部６１の長手方向他方側の部分に形成されている。詳しくは、第３基板固定部６１Ｃは、下面視で、第１基準線Ｌ１に対して第２方向他方側（図７の矢印Ｆ方向側）で且つ第２基準線Ｌ２に対して第１方向一方側に若干ずれて配置されている。

さらに、ヒートシンク６０の下面６０Ｅには、後述する回路基板７０を接地及び固定するための「接地部」としての第２接地部６３が形成されている。第２接地部６３は、下側へ突出された比較的高さの低い略円筒状に形成されており、第２接地部６３の先端面（下面）が、第１接地部６１の先端面（下面）と面一に配置されている。また、第２接地部６３の内部には、第４基板固定ネジ部６３Ａが形成されており、第４基板固定ネジ部６３Ａの内側面には、雌ネジが形成されている。さらに、第２接地部６３は、下面視で、第１基準線Ｌ１に対して第２方向他方側で且つ第２基準線Ｌ２に対して第１方向一方側の位置に配置されている。

また、ヒートシンク６０の第１方向一方側の部分（詳しくは、第２基準線Ｌ２に対して第１方向他方側へ若干ずれた位置から第１方向一方側の部分）は、後述する回路基板７０のＦＥＴ７４によって発生した熱を放熱するための放熱部６５として構成されている。この放熱部６５には、ヒートシンク６０の下面６０Ｅから下側へ突出された第１放熱部６５Ａ、第２放熱部６５Ｂ、及び第３放熱部６５Ｃが形成されている。第１放熱部６５Ａ〜第３放熱部６５Ｃは、下面視で、それぞれ第１方向を長手方向とする略矩形状に形成されている。そして、第１放熱部６５Ａ〜第３放熱部６５Ｃにおける下面６０Ｅからの突出量が、第１接地部６１における下面６０Ｅからの突出量と比べて小さく設定されている。すなわち、第１放熱部６５Ａ〜第３放熱部６５Ｃの下面が、第１接地部６１の下面よりも上側に配置されている。

また、第１放熱部６５Ａ〜第３放熱部６５Ｃは、第２方向に所定の間隔を空けて並んで配置されている。具体的には、第１放熱部６５Ａは、下面視で、第３基板固定部６１Ｃと第２接地部６３との間に配置されている。換言すると、第３基板固定部６１Ｃ、第１放熱部６５Ａ、及び第２接地部６３が、第２方向一方側へこの順に並んで配置されている。
第２放熱部６５Ｂ及び第３放熱部６５Ｃは、下面視で、第２基板固定部６１Ｂと第２接地部６３との間の位置において、第２方向に並んで配置されている。換言すると、第２接地部６３、第２放熱部６５Ｂ、第３放熱部６５Ｃ、及び第２基板固定部６１Ｂが、第２方向一方側へこの順に並んで配置されている。

また、ヒートシンク６０の下面６０Ｅには、後述する回路基板７０のコネクタ８０の位置を決めるための一対の位置決め部６６，６７が形成されている。位置決め部６６，６７は、ヒートシンク６０の下面６０Ｅから下側へ突出されており、位置決め部６６，６７における下面６０Ｅからの突出量が、第１接地部６１における下面６０Ｅからの突出量と比べて小さく設定されている。また、位置決め部６６，６７は、ヒートシンク６０の下面６０Ｅにおける第１方向一方側の外周側に配置されると共に、第１接地部６１の径方向内側に隣接して配置されている。具体的には、一対の位置決め部６６，６７が、下面視で第１基準線Ｌ１に対して第２方向に対称となる位置に配置されている。

第２方向一方側の位置決め部６６の下面には、下側へ開放された凹状の第１位置決め孔６６Ａが形成されており、第１位置決め孔６６Ａは、下面視で円形状に形成されている。一方、第２方向他方側の位置決め部６７の下面には、下側へ開放された凹状の第２位置決め孔６７Ａが形成されており、第２位置決め孔６７Ａは、下面視で第２方向を長手方向とする略トラック形状に形成されている。そして、第２位置決め孔６７Ａの幅方向（第１方向）の寸法が、第１位置決め孔６６Ａの直径と一致する寸法に設定されている。

ヒートシンク６０の下面６０Ｅには、放熱部６５を除く部分（第１方向他方側部分）において、下側へ開放された凹部６０Ｆが形成されており、凹部６０Ｆは、下面視で、略６角形状に形成されている。この凹部６０Ｆの第１方向他方側の部分には、後述するコネクタアッシー９０のターミナル９４を挿通させるための「挿通部」としてのターミナル挿通部６０Ｇが貫通形成されている。ターミナル挿通部６０Ｇは、下面視で、第１方向一方側へ開放された略Ｖ字形状に形成されている。また、ターミナル挿通部６０Ｇは、下面視で、第１接地部６１に対して第１方向他方側に配置されると共に、段差部６２の径方向内側に配置されている。

図６に示されるように、ヒートシンク６０の上面には、第１方向一方側部分において、上側へ開放された肉逃げ６０Ｈが形成されており、肉逃げ６０Ｈは、平面視で略扇形状に形成されている。

さらに、ヒートシンク６０の上面には、肉逃げ６０Ｈとターミナル挿通部６０Ｇとの間の位置において、後述するコネクタアッシー９０を固定するための複数（本実施の形態では、３箇所）の第２固定ネジ部６０Ｊが形成されている。第２固定ネジ部６０Ｊは、ヒートシンク６０の上側へ開放された凹状に形成されており、第２固定ネジ部６０Ｊの内周面には、雌ネジが形成されている。そして、３箇所の第２固定ネジ部６０Ｊが、平面視で、第２方向に所定の間隔を空けて配置されている。

＜回路基板の構成＞
図１〜図８に示されるように、回路基板７０は、上下方向を板厚方向とした円板状に形成されており、回路基板７０の直径が、ヒートシンク６０の直径よりも僅かに小さく設定されている。そして、回路基板７０が、ヒートシンク６０と同軸上に配置されると共に、ヒートシンク６０の第１接地部６１及び第２接地部６３の下側に隣接して配置されている。これにより、回路基板７０の第１方向他方側の外周部とヒートシンク６０の段差部６２との間には、上下方向に隙間Ｇ１（図４（Ｂ）参照）が形成される構成になっている。

また、回路基板７０には、ヒートシンク６０の第１基板固定ネジ部６１Ａ１〜第４基板固定ネジ部６３Ａに対応する位置において、４箇所の基板固定孔７０Ａ（図６及び図８参照）が貫通形成されている。そして、固定ネジＳＣ２が基板固定孔７０Ａ内に下側から挿入されて第１基板固定ネジ部６１Ａ１〜第４基板固定ネジ部６３Ａに螺合されることで、回路基板７０が、ヒートシンク６０に固定されている。これにより、モータ部１２が、回路基板７０の板厚方向一方側（下側）に配置されている。

ここで、回路基板７０の上面（ヒートシンク６０と上下方向に対向する対向面）におけるヒートシンク６０の第１接地部６１及び第２接地部６３に接地される部分は、レジストが塗布されてない非塗布部７１として構成されている（図８にて、灰色で塗り潰された部分を参照）。また、回路基板７０の非塗布部７１には、グランドパターンが形成されており、グランドパターンが、ヒートシンク６０の第１接地部６１及び第２接地部６３に当接している。すなわち、回路基板７０が、ヒートシンク６０の第１接地部６１及び第２接地部６３にグランド接地されている。

また、回路基板７０の上面は、ヒートシンク６０の放熱部６５と上下方向に対向配置される第１エリア７０ＡＲ１（図８にて、ハッチングが施された部分を参照）と、ヒートシンク６０の凹部６０Ｆと上下方向に対向配置される第２エリア７０ＡＲ２と、に区分けされている。そして、第１エリア７０ＡＲ１には、主として回転電機１０における電源系の電子部品が設けられており、第２エリア７０ＡＲ２には、主として回転電機１０における制御系の電子部品が設けられている。

具体的には、図６〜図８に示されるように、複数の「発熱素子」としてのＦＥＴ７４が、回路基板７０の第１エリア７０ＡＲ１に設けられている（実装されている）。つまり、複数のＦＥＴ７４が、下面視で、第１接地部６１の径方向内側に配置されている。複数のＦＥＴ７４は、ヒートシンク６０の第１放熱部６５Ａ、第２放熱部６５Ｂ、及び第３放熱部６５Ｃに対応する位置に配置されている。詳しくは、回路基板７０には、ヒートシンク６０の第１放熱部６５Ａ、第２放熱部６５Ｂ、及び第３放熱部６５Ｃに対応する位置において、一対のＦＥＴ７４がそれぞれ配置されており、対を成すＦＥＴ７４が第１方向に並んで配置されている（図７参照）。これにより、複数のＦＥＴ７４が、第１基準線Ｌ１に対して第２方向一方側に配置された第１グループ（第２放熱部６５Ｂ及び第３放熱部６５Ｃに対応する４個のＦＥＴ７４のグループ）と、第１基準線Ｌ１に対して第２方向他方側に配置された第２グループ（第１放熱部６５Ａに対応する２個のＦＥＴ７４のグループ）と、にグループ分けされている。そして、ヒートシンク６０の第２接地部６３が、ＦＥＴ７４の第１グループと第２グループとの間に配置されている。より詳しくは、ＦＥＴ７４の第１グループが、第２接地部６３と第２基板固定部６１Ｂとの間に配置され、ＦＥＴ７４の第２グループが、第３基板固定部６１Ｃと第２接地部６３との間に配置されている。

また、回路基板７０のヒートシンク６０への固定状態では、ＦＥＴ７４と、第１放熱部６５Ａ、第２放熱部６５Ｂ、及び第３放熱部６５Ｃと、の間に、上下方向において微小の隙間Ｇ２が形成されるように、第１放熱部６５Ａ、第２放熱部６５Ｂ、及び第３放熱部６５Ｃのヒートシンク６０の下面６０Ｅから突出量が設定されている（図１２参照）。そして、当該隙間Ｇ２に、放熱用グリス（図示省略）が介在されている。これにより、ＦＥＴ７４によって発生した熱が、放熱用グリスを介して、ヒートシンク６０に伝達される構成になっている。

一方、回路基板７０の下面（一側面）の中央部には、磁気センサ７２が設けられている（実装されている）。この磁気センサ７２は、モータ部１２の回転軸２８におけるマグネット３０の上側に近接して配置されており、磁気センサ７２とマグネット３０とが上下方向に対向配置されている（図２参照）。これにより、回転軸２８の回転量（回転角度）を磁気センサ７２によって検出する構成になっている。

また、回路基板７０には、ヒートシンク６０の第１位置決め孔６６Ａ及び第２位置決め孔６７Ａに対応する位置において、一対の円形の基板側位置決め孔７０Ｂ（図６参照）が貫通形成されている。この基板側位置決め孔７０Ｂの直径寸法は、第１位置決め孔６６Ａの直径寸法と略同じに設定されている。

上述のように、本実施形態に係る回路基板７０は、主として、大電流が流れる回転電機１０における電源系の電子部品が配置されるエリア（７０ＡＲ１）と、主として、小電流が流れる回転電機１０における制御系の電子部品が配置されるエリア（７０ＡＲ１）と、に分かれている。

本実施形態において、大電流が流れる回路としては、例えば、図９に示すようなモータドライブ回路が挙げられる。このモータドライブ回路は、６個のＮｃｈ ＭＯＳ ＦＥＴ７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄ、７４Ｅ、７４Ｆから構成されている。より具体的には、２つのＦＥＴからなる回路ブロック（スイッチング回路）３つから構成されており、各回路ブロック（スイッチング回路）は、ＦＥＴ７４Ａ、７４Ｂ、７４ＣのドレインがＶＣＣ（電源）に接続されている。また、ＦＥＴ７４Ａ、７４Ｂ、７４ＣのソースがＦＥＴ７４Ｄ、７４Ｅ、７４Ｆのドレインに接続されている。さらに、ＦＥＴ７４Ｄ、７４Ｅ、７４ＦのソースがＧＮＤ（グランド）に接続されている。また、ＶＣＣ−ＧＮＤ間には、カップリングコンデンサＣ１が設けられている。

また、ＦＥＴ７４ＡのソースとＦＥＴ７４Ｄのドレインは、例えば、モータ巻線のＵ相に接続されている。ＦＥＴ７４ＢのソースとＦＥＴ７４Ｅのドレインは、例えば、モータ巻線のＶ相に接続されている。ＦＥＴ７４ＣのソースとＦＥＴ７４Ｆのドレインは、例えば、モータ巻線のＷ相に接続されている。

図１０は、ＦＥＴ７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄ、７４Ｅ、７４Ｆのステップシーケンス（ＯＮ／ＯＦＦ状態）と、そのときのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の励磁状態を示している。例えば、ステップ１の場合には、ＦＥＴ７４Ａのゲートと、ＦＥＴ７４Ｆのゲートと、に図示しない制御部からのドライブ信号が供給されることにより、ＦＥＴ７４Ａと、ＦＥＴ７４Ｆと、がＯＮ状態になる。このとき、巻線電流はＵ相からＷ相へ流れ、Ｕ相はＮ極に、Ｗ相はＳ極に励磁される。これにより、ロータは３０度回転する。このような動作を１２回繰り返すことにより、ロータが回転する。つまり、モータ部１２を回転駆動させているときは、ＦＥＴ７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃのうちのいずれか１つと、ＦＥＴ７４Ｄ、７４Ｅ、７４Ｆのうちのいずれか１つとがＯＮ状態となり、巻線電流をＶＣＣ（電源）から供給するため、常に大きな電流がＶＣＣ（電源）からＧＮＤ（グランド）へと流れる。

また、モータドライブ回路（駆動回路）の電源パターンおよびグランドパターンには、ランド７５Ａにレジストインクが塗布されていないスルーホール７５が設けられている。このスルーホール７５には、当該スルーホール７５内を貫通する棒状導体部材７６が、設けられており、棒状導体部材７６は、回路基板７０の表層から回路基板７０の表層裏面に亘って、図１１に示すように半田付けがされている。また、棒状導体部材７６は、スルーホール７５よりもインピーダンスの低い金属、例えば、銅、アルミニウム、鉄、鉛等で形成されている。

また、棒状導体部材７６として、モータドライブ回路（駆動回路）の電源端子とグランド端子との間に配置されるカップリングコンデンサのリードを用いてもよい。この場合、図１２に示すように、カップリングコンデンサＣ１の陽極端子７６Ａを電源パターンに設けられたスルーホール７５Ｂ内に貫通させ、カップリングコンデンサＣ１の陰極端子７６Ｂをグランドパターンに設けられたスルーホール７５Ｃ内に貫通させる。そして、カップリングコンデンサＣ１の陽極端子７６Ａおよび陰極端子７６Ｂは、回路基板７０の表層から回路基板７０の表層裏面に亘って、図１１に示すように半田付けがされている。また、カップリングコンデンサＣ１は、その底部に段付きゴムの防爆弁Ｃ１Ａが設けられているタイプのものが好ましい。

ＦＥＴ７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄ、７４Ｅ、７４Ｆは、例えば、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）に封止されている。図１３は、例えば、ＦＥＴ７４ＡとＦＥＴ７４Ｄとからなる回路ブロック（スイッチング回路）におけるＦＥＴ７４ＡおよびＦＥＴ７４Ｄの配置と配線パターンを示している。図１３に示したＦＥＴ７４Ａ、ＦＥＴ７４Ｄのピン配列は、例えば、図１４のようになっており、ＳＯＰの１番端子、２番端子、５番端子、６番端子にＦＥＴのドレインが接続され、３番端子にゲートが接続され、４番端子にソースが接続されている。図１３において、カップリングコンデンサＣ１は、回路ブロック（スイッチング回路）の実装面の裏面側から回路ブロック（スイッチング回路）の電源端子（ＦＥＴ７４Ａの１番端子、２番端子、５番端子、６番端子）とグランド端子（ＦＥＴ７４Ｄの４番端子）に近接して配置されている。なお、カップリングコンデンサＣ１の陽極端子７６Ａおよび陰極端子７６Ｂは、回路基板７０の表層から回路基板７０の表層裏面に亘って、図１１に示すように半田付けがされていてもよい。

また、図１５に示すように、複数の回路ブロック（複数のスイッチング回路）のうち、少なくとも、２つの回路ブロック（複数のスイッチング回路）の双方の電源端子と双方のグランド端子との間にカップリングコンデンサＣ１を配置させ、カップリングコンデンサＣ１を共用している。図１５は、２つの回路ブロック（複数のスイッチング回路）、例えば、ＦＥＴ７４ＡとＦＥＴ７４Ｄとからなる回路ブロック（スイッチング回路）とＦＥＴ７４ＢとＦＥＴ７４Ｅとからなる回路ブロック（スイッチング回路）とを、双方の電源端子と双方のグランド端子とが近接して配置される配置パターンを例示したものである。なお、図１５では、カップリングコンデンサＣ１をＦＥＴ７４Ａ等が装着される回路基板７０の面と同一の面に配置するよう実線で示したが、カップリングコンデンサＣ１をＦＥＴ７４Ａ等が装着される回路基板７０の面の裏面側に配置してもよい。また、カップリングコンデンサＣ１の陽極端子７６Ａおよび陰極端子７６Ｂは、回路基板７０の表層から回路基板７０の表層裏面に亘って、図１１に示すように半田付けがされていてもよい。

上記のように、本実施形態によれば、回路基板７０は、負荷（モータ部１２）を駆動する駆動回路（モータドライブ回路）を搭載するとともに、駆動回路（モータドライブ回路）の電源パターンおよびグランドパターンに設けられたスルーホール７５と、このスルーホール７５内を貫通する棒状導体部材７６と、を備え、当該棒状導体部材７６が、回路基板７０の表層から表層裏面に亘って、半田付けされている。つまり、棒状導体部材７６が、回路基板７０の表層から表層裏面に亘って、半田付けされていることにより、インピーダンスが低くなる。そのため、不要な発熱を防止できることから、回路基板７０の厚さ方向を含む基板サイズを大きくすることなく、大きな電流を流すことができる。

また、本実施形態によれば、棒状導体部材７６は、スルーホール７５よりもインピーダンスの低い金属からなる。回路基板７０におけるスルーホール７５は、厚さ数十μｍの銅メッキで形成されているため、そのインピーダンスが高いが、棒状導体部材７６は、例えば、素材が銅などであるため、そのインピーダンスは低く、熱伝導率にも優れている。
さらに、上述のように、棒状導体部材７６が、回路基板７０の表層から表層裏面に亘って、半田付けされている。そのため、インピーダンスが低くなることにより、不要な発熱を防止できることから、回路基板７０の厚さ方向を含む基板サイズを大きくすることなく、大きな電流を流すことができる。

また、本実施形態によれば、棒状導体部材７６は、駆動回路（モータドライブ回路）の電源端子とグランド端子との間に配置されるカップリングコンデンサＣ１のリードである。ここで、カップリングコンデンサＣ１のリードは、例えば、極めて純度の高い錫をメッキしたＣＰ線とアルミニウム線とを溶接して形成されている。つまり、カップリングコンデンサＣ１のリードは、インピーダンスの低い金属により形成されている。そのため、インピーダンスが低いことにより、不要な発熱を防止できることから、回路基板７０の厚さ方向を含む基板サイズを大きくすることなく、大きな電流を流すことができる。また、新たな部材を用いることなく、かつ、回路基板７０の厚さ方向を含む基板サイズを大きくすることなく、大きな電流を流すことができる。

また、本実施形態によれば、カップリングコンデンサＣ１の底部には、段付きゴムの防爆弁が設けられている。そのため、カップリングコンデンサＣ１が装着される回路基板７０の表層面の裏面側から表層面に亘って、カップリングコンデンサＣ１のリードに半田付けを行っても、カップリングコンデンサＣ１底部の防爆弁を損傷することがない。

また、本実施形態によれば、カップリングコンデンサＣ１が、駆動回路（モータドライブ回路）の実装面の裏面側から駆動回路（モータドライブ回路）の電源端子とグランド端子に近接して配置されている。このため、上記のように、新たな部材を用いることなく、かつ、回路基板７０の厚さ方向を含む基板サイズを大きくすることなく、大きな電流を流すことができる。さらに、カップリングコンデンサＣ１が、駆動回路（モータドライブ回路）の実装面の裏面側から駆動回路（モータドライブ回路）の電源端子とグランド端子に近接して配置されていることから、電流のループを小さくして、ノイズの低減を図ることができる。また、回路基板７０における部品の配置領域を有効に利用することができる。

また、本実施形態によれば、駆動回路（モータドライブ回路）が、電源端子とグランド端子とを備える複数のスイッチング回路（回路ブロック）からなり、この複数のスイッチング回路（回路ブロック）のうち、少なくとも、２つのスイッチング回路（回路ブロック）の双方の電源端子と双方のグランド端子との間にカップリングコンデンサＣ１を配置している。そのため、カップリングコンデンサＣ１を２つのスイッチング回路（回路ブロック）で共用することができ、全体として、カップリングコンデンサＣ１の数を削減することができる。また、比較的サイズの大きいカップリングコンデンサＣ１の数を削減することができることから、回路基板７０における部品の配置領域を有効に利用することができる。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計なども含まれる。

１０ 回転電機
１２ モータ部
２０ ハウジング
６０ ヒートシンク
６０Ｆ 凹部
６０Ｇ ターミナル挿通部（挿通部）
６１ 第１接地部（接地部）
６１Ａ 第１基板固定部（基板固定部）
６１Ｂ 第２基板固定部（基板固定部）
６１Ｃ 第３基板固定部（基板固定部）
６２ 段差部
６３ 第２接地部（接地部）
７０ 回路基板（基板）
７０ＡＲ１ 第１エリア
７０ＡＲ２ 第２エリア
７１ 非塗布部
７４Ａ ＦＥＴ
７４Ｂ ＦＥＴ
７４Ｃ ＦＥＴ
７４Ｄ ＦＥＴ
７４Ｅ ＦＥＴ
７４Ｆ ＦＥＴ
７５ スルーホール
７６ 棒状導体部材
Ｃ１ カップリングコンデンサ
Ｃ１Ａ 防爆弁

Claims (5)

1. 負荷を駆動する駆動回路と、
   前記駆動回路の電源パターンとグランドパターンとの少なくとも一方に設けられたスルーホールと、
   該スルーホール内を貫通する棒状導体部材と、
   を備え、
   前記棒状導体部材が、表層から表層裏面に亘って、半田付けされていることを特徴とする回路基板。
2. 前記棒状導体部材は、前記スルーホールよりもインピーダンスが低いことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
3. 前記棒状導体部材は、前記電源パターンとグランドパターン端子との間に配置されるコンデンサのリードであることを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板。
4. 前記駆動回路は、
   前記電源パターンに接続された電源端子を有する第１のスイッチング素子と、
   前記グランドパターンに接続されたグランド端子を有するとともに前記第１のスイッチング素子と直列に接続された第２のスイッチング素子と、
   を備え、
   前記コンデンサは、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子の実装面の裏面側に実装されており、前記リードが前記電源端子と前記グランド端子の間に近接して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の回路基板。
5. 前記駆動回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とをそれぞれ複数備え、
   前記コンデンサは、複数の前記第１のスイッチング素子の前記電源端子と複数の前記第２のスイッチング素子の前記グランド端子との間に近接して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の回路基板。