JP3416450B2 - パワートランジスタモジュールの実装構造 - Google Patents

パワートランジスタモジュールの実装構造

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JP3416450B2
JP3416450B2 JP06808997A JP6808997A JP3416450B2 JP 3416450 B2 JP3416450 B2 JP 3416450B2 JP 06808997 A JP06808997 A JP 06808997A JP 6808997 A JP6808997 A JP 6808997A JP 3416450 B2 JP3416450 B2 JP 3416450B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、パワートランジ
スタモジュールの実装構造に関し、特に、インバータ制
御用のパワートランジスタモジュールのように放熱用ヒ
ートシンクを取り付けられるパワートランジスタモジュ
ールのプリント配線基板に対する実装構造に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】放熱用ヒートシンクを取り付けられるイ
ンバータ制御用のパワートランジスタモジュールの実装
構造としては、特開平８−８６４７３号公報に示されて
いるように３次元立体構造のものや、特開平６−１２３
４４９号公報に示されているような多層構造のものが知
られている。
【０００３】図４は特開平８−８６４７３号公報による
パワートランジスタモジュールの実装構造を示してい
る。この公報に示されているものでは、パワートランジ
スタモジュール１００は、鈎形状のリードピン１０１を
１列のみ有するＳＩＰ（SingleIn-line Packge)による
ものであり、ヒートシンク取付面１０２とは直交する側
面部の側に延在するリードピン１０１をもってリードス
ルー実装方式で、プリント配線基板１０３の端縁部近傍
に、そのプリント配線基板１０３の他の電気部品の実装
面１０４に対して直立した姿勢をもって配置され、ヒー
トシンク取付面１０２に放熱用ヒートシンク１０５が配
置される。
【０００４】パワートランジスタモジュール１００とプ
リント配線基板１０３との電気的接続はリードピン１０
１により行れるが、パワートランジスタモジュール１０
０に放熱用ヒートシンク１０５が取り付けられると、そ
の組立体の重量が重くなり、これを一列のリードピン１
０１だけでは支えきることができず、実装状態で、パワ
ートランジスタモジュール１００と放熱用ヒートシンク
１０５との重みによってリードピン１０１が変形、座屈
しないよう、プリント配線基板１０３にねじ止めされた
支持具（パッケージマウント部材）１０６にパワートラ
ンジスタモジュール１００と放熱用ヒートシンク１０５
とがそれぞれねじ止めされる。すなわち、パワートラン
ジスタモジュール１００と放熱用ヒートシンク１０５は
支持具１０６によってプリント配線基板１０３に取り付
けられている。
【０００５】図５は特開平６−１２３４４９号公報によ
るパワートランジスタモジュールの実装構造を示してい
る。この公報に示されているものでは、パワートランジ
スタモジュール２００は、ヒートシンク取付面２０１と
は反対の側に配列された鈎形状のリードピン２０２を２
列有するＤＩＰ（Dual In-line Packge)によるものであ
り、２列のリードピン２０２をもってリードスルー実装
方式で、プリント配線基板２０３の他の電気部品２０
４、２０５等の実装面２０６とは反対の面部に実装され
ている。プリント配線基板２０３は成形基板２０７と電
気的に接続されると共にその電気的接続部２０８によっ
て成形基板２０７に取り付けられ、放熱用ヒートシンク
２０９はこの成形基板２０７に取り付けられた形態で、
パワートランジスタモジュール２００のヒートシンク取
付面２０１に接合している。
【０００６】なお、成形基板（プリント配線基板）２０
７の放熱用ヒートシンク取付側とは反対の側には制御基
板（プリント配線基板）２１０が取り付けられ、成形基
板２０７と制御基板２１０とで２層構造をなしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】特開平８−８６４７３
号公報に示されているパワートランジスタモジュールの
実装構造では、パワートランジスタモジュール１００、
放熱用ヒートシンク１０５のプリント配線基板１０３に
対する取り付けに、取付専用の別部品である支持具１０
６が必要であるため、パワートランジスタモジュールの
実装構造において、部品点数、組立工数が増え、しかも
保守サービスにおいて作業性が悪いと云う問題がある。
【０００８】特開平６−１２３４４９号公報に示されて
いるパワートランジスタモジュールの実装構造では、パ
ワートランジスタモジュール２００は２列のリードピン
２０２によってリードスルー実装方式でプリント配線基
板２０３に固定されるから、これの取り付けのための専
用部品を必要とはしないが、パワートランジスタモジュ
ール２００は、多層構造上、他の電気部品２０４、２０
５等の実装面２０６とは反対の面部に実装されるから、
リードスルーの半田面が、他の電気部品２０４、２０５
等のためとパワートランジスタモジュール２００のため
の２面になり、半田付け工程が増えると云う問題点があ
る。
【０００９】また、従来のものは、何れも、放熱用ヒー
トシンク１０５、２０９は、パワートランジスタモジュ
ール１００、２００とは別に基板より支持され、放熱用
ヒートシンク１０５、２０９とパワートランジスタモジ
ュール１００、２００とはその両者の取り付け位置によ
り決まる位置関係だけで熱伝導関係に接合するため、放
熱用ヒートシンク１０５、２０９とパワートランジスタ
モジュール１００、２００の取付位置の誤差等によって
放熱用ヒートシンク１０５、２０９とパワートランジス
タモジュール１００、２００とが適切な熱伝導関係で接
合せず、放熱用ヒートシンク１０５、２０９が有効に機
能しないためにパワートランジスタモジュール１００、
２００がオーバヒート状態になる虞れがある。
【００１０】この発明は、従来のパワートランジスタモ
ジュールの実装構造に於ける上述の如き問題点に着目し
てなされたものであり、パワートランジスタモジュール
や放熱用ヒートシンクの取り付けのためだけの専用部品
を必要とせず、半田付け工程を増やすこともなく、組立
性、保守サービス性に優れ、しかも放熱用ヒートシンク
とパワートランジスタモジュールとを必ず適切な熱伝導
関係で接合し、信頼性にも優れたパワートランジスタモ
ジュールの実装構造を得ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明によるパワートランジスタモジュールの
実装構造は、パワートランジスタモジュールは一方の面
部に設けられた放熱用ベースプレートとは反対の側に延
在するリードピンを少なくとも２列有しており、この少
なくとも２列のリードピンによってパワートランジスタ
モジュールがプリント配線基板の他の電気部品のリード
スルー実装面と同一の面にリードスルー実装方式でプリ
ント配線基板上に固定され、当該パワートランジスタモ
ジュールの前記放熱用ベースプレートに放熱用ヒートシ
ンクが固定装着され、さらに前記プリント配線基板の電
気部品実装部を覆蓋する箱状のカバー部材を有し、前記
カバー部材が嵌込み係合部により前記プリント配線基板
の外縁部に嵌込み係合して該プリント配線基板に固定装
着されるとともに、前記放熱用ヒートシンクの外縁部が
前記カバー部材の取付用開口に嵌込み係合されて該カバ
ー部材が前記放熱用ヒートシンクを補助支持することを
特徴とする。
【００１２】この発明によるパワートランジスタモジュ
ールの実装構造では、パワートランジスタモジュールが
少なくとも２列のリードピンによってプリント配線基板
の他の電気部品のリードスルー実装面と同一の面にリー
ドスルー実装方式で実装され、そのパワートランジスタ
モジュールの放熱用ベースプレートに放熱用ヒートシン
クが固定される。この場合、少なくとも２列のリードピ
ンが両脚状で、放熱用ヒートシンク付きのパワートラン
ジスタモジュールを支えるから、リードピンは、全体
で、放熱用ヒートシンクに作用する衝撃や振動に耐える
機械的強度を有するものになっている。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】つぎの発明によるパワートランジスタモジ
ュールの実装構造は、上述の発明によるパワートランジ
スタモジュールの実装構造において、前記パワートラン
ジスタモジュールは空気調和装置の圧縮機を駆動する電
動機をインバータ制御するためのものである。
【００２０】この発明によるパワートランジスタモジュ
ールの実装構造では、空気調和装置の圧縮機を駆動する
電動機をインバータ制御するためのパワートランジスタ
モジュールの実装が行われる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明に係るパワートランジスタモジュールの実装構造の実
施の形態を詳細に説明する。
【００２２】（実施の形態１）図１は、この発明による
パワートランジスタモジュールの実装構造を、空気調和
装置の圧縮機を駆動する電動機をインバータ制御するた
めのものに適用した実施の形態１を示している。
【００２３】図１において、１はプリント配線基板を、
２、３、４はそれぞれプリント配線基板１のＡ面にリー
ドスルー実装方式で実装されたコンデンサ、抵抗等の電
気部品を、５はプリント配線基板１のＡ面にリードスル
ー実装方式で実装されたパワートランジスタモジュール
を、６は放熱用ヒートシンクを、７はトップカバー部材
を、８はボトムカバー部材を、９はリードスルー実装に
よる半田付けランド部をそれぞれ示している。
【００２４】ここで、リードスルー実装とは、周知のよ
うに、プリント配線基板に貫通形成されているリードス
ルーホールにリード付き電気部品のリードピンを通し、
裏面側（Ｂ面）でリードピンをプリント配線基板の導体
パターン部に半田付けし、その半田付けによってリード
付き電気部品をプリント配線基板に電気的に接続すると
共に、リード付き電気部品をプリント配線基板に機械的
に固定する実装構造を云う。
【００２５】パワートランジスタモジュール５は、イン
バータ制御用のものであり、パッケージ内部に複数個の
スイッチング素子（図示省略）を有し、直流電流をスイ
ッチングして任意電圧、任意周波数の疑似交流電流を生
成する。
【００２６】パワートランジスタモジュール５は、一方
の面部に放熱用ベースプレート１１を固定装着され、こ
の放熱用ベースプレート１１の配置面とは反対の面部
（底面）５ａの左右両縁近傍よりそれぞれ放熱用ベース
プレート１１とは反対の側に延在する直立状のリードピ
ン１２を２列有するデュアルインラインパッケージ（Ｄ
ＩＰ）によるものであり、２列のリードピン１２によっ
てプリント配線基板１の他の電気部品２、３、４のリー
ドスルー実装面（Ａ面）と同一の面（Ａ面）にリードス
ルー実装方式でプリント配線基板１上に固定されてい
る。
【００２７】これにより、パワートランジスタモジュー
ル５のリードスルー実装のための半田面、他の電気部品
２、３、４の半田面と同じＢ面になり、パワートランジ
スタモジュール５の半田付けランド部９も、他の電気部
品２、３、４の半田付けランド部９も同じＢ面に存在す
るようになる。このことによって、パワートランジスタ
モジュール５の半田付けと、他の電気部品２、３、４の
半田付けとを一つの半田付け工程で行うことが可能にな
る。
【００２８】パワートランジスタモジュール５の放熱用
ベースプレート１１にはボルト１３によって放熱用ヒー
トシンク６が、面接触状態で直接にねじ止めされてい
る。
【００２９】この場合、放熱用ヒートシンク６とパワー
トランジスタモジュール５との熱伝導関係度合いを決め
る両者の接合度は、ボルト１３の締め付け力により決ま
り、ボルト１３の締め付け力が適正値に設定されること
で、放熱用ヒートシンク６とパワートランジスタモジュ
ール５との適切な熱伝導関係が保証される。
【００３０】上述のような実装構造では、２列の直立状
のリードピン１２が両脚状で、放熱用ヒートシンク付き
のパワートランジスタモジュール５を支えるから、リー
ドピン１２は、２列全体で、放熱用ヒートシンク６に作
用する衝撃や振動に耐える機械的強度を有するものにな
っている。
【００３１】トップカバー部材７は、プラスチックス等
の電気絶縁材料により箱状に成形され、嵌込み係合部１
４によってプリント配線基板１の外縁部に嵌込み係合
し、この嵌込み係合によってプリント配線基板１に固定
装着された状態で、プリント配線基板１の電気部品実装
部（Ａ面側）を密閉構造で覆蓋している。これにより電
気部品実装部が保護される。
【００３２】トップカバー部材７には放熱用ヒートシン
ク６のための取付用開口１５が形成されており、この取
付用開口１５に放熱用ヒートシンク６の外縁部が嵌込み
係合している。これにより、トップカバー部材７は放熱
用ヒートシンク６を補助支持しており、この補助支持に
よって放熱用ヒートシンク６とパワートランジスタモジ
ュール５との結合体の取付強度が向上する。
【００３３】ボトムカバー部材８はプリント配線基板１
のＢ面側に取り付けられ、半田付け部分の保護を行う。
【００３４】これらのことにより、パワートランジスタ
モジュール５や放熱用ヒートシンク６の取り付けのため
だけの専用部品を必要とせずに、しかも半田付け工程を
増やすことなく、組立性、保守サービス性に優れた実装
構造が得られる。
【００３５】なお、組み付け工程は、（１）電気部品
２、３、４をプリント配線基板１上にセット、（２）パ
ワートランジスタモジュール５をプリント配線基板１上
にセット、（３）電気部品２、３、４およびパワートラ
ンジスタモジュール５の一括半田付け、（４）放熱用ヒ
ートシンク６のねじ止め、（５）トップカバー部材７、
ボトムカバー部材８の取り付けの順で行われればよい。
【００３６】図２は上述のようなインバータ制御用のパ
ワートランジスタモジュール実装ユニット（電気箱）
を、空気調和装置の圧縮機を駆動する電動機をインバー
タ制御するためのものとして、空気調和装置の屋外機に
組み込んだ実施の形態を示している。図２において、２
０は屋外機のユニットケーシングを、２１はファンを、
２２は圧縮機を、２３は圧縮機駆動用の電動機を、２４
は機械室カバーを、２５はパワートランジスタモジュー
ル実装ユニットをそれぞれ示している。
【００３７】パワートランジスタモジュール実装ユニッ
ト２５は、上下反転された姿勢で、トップカバー部材７
をもって機械室カバー２４上に固定されている。
【００３８】この場合、トップカバー部材７がプリント
配線基板１、放熱用ヒートシンク６を支持し、これらの
取り付け強度を増すことができる。
【００３９】（実施の形態２）図３は、この発明による
パワートランジスタモジュールの実装構造を、空気調和
装置の圧縮機を駆動する電動機をインバータ制御するた
めのものに適用した実施の形態２を示している。なお、
図３において、図１に対応する部分は、図１に付した符
号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００４０】この実施の形態では、パワートランジスタ
モジュール５は、左右両側面部５ｂよりそれぞれ放熱用
ベースプレート１１とは反対の側に延在する鈎形状のリ
ードピン１２を２列有する、デュアルインラインパッケ
ージ（ＤＩＰ）によるものであり、実施の形態１におけ
る場合と同様に、２列のリードピン１２によってプリン
ト配線基板１の他の電気部品２、３、４のリードスルー
実装面（Ａ面）と同一の面（Ａ面）にリードスルー実装
方式でプリント配線基板１上に固定されている。
【００４１】これにより、この実施の形態２でも、パワ
ートランジスタモジュール５のリードスルー実装のため
の半田面、他の電気部品２、３、４の半田面と同じＢ面
になり、パワートランジスタモジュール５の半田付けラ
ンド部９も、他の電気部品２、３、４の半田付けランド
部９も同じＢ面に存在するようになり、パワートランジ
スタモジュール５の半田付けと、他の電気部品２、３、
４の半田付けとを一つの半田付け工程で行うことが可能
になる。
【００４２】また、この実施の形態２でも、パワートラ
ンジスタモジュール５の放熱用ベースプレート１１には
ボルト１３によって放熱用ヒートシンク６が、面接触状
態で、直接にねじ止めされている。この場合も、放熱用
ヒートシンク６とパワートランジスタモジュール５との
熱伝導関係度合いを決める両者の接合度は、ボルト１３
の締め付け力により決まり、ボルト１３の締め付け力が
適正値に設定されることで、放熱用ヒートシンク６とパ
ワートランジスタモジュール５との適切な熱伝導関係が
保証される。
【００４３】上述のような実装構造では、２列の鈎形の
リードピン１２が両脚状で、放熱用ヒートシンク付きの
パワートランジスタモジュール５を支えるから、リード
ピン１２は、２列全体で、放熱用ヒートシンク６に作用
する衝撃や振動に耐える機械的強度を有するものになっ
ている。
【００４４】トップカバー部材７には、上述の実施の形
態１と同様に、放熱用ヒートシンク６のための取付用開
口１５が形成されており、この取付用開口１５に放熱用
ヒートシンク６の外縁部が嵌込み係合している。これに
より、トップカバー部材７は放熱用ヒートシンク６を補
助支持しており、この補助支持によって放熱用ヒートシ
ンク６とパワートランジスタモジュール５との結合体の
取付強度が向上する。
【００４５】これらのことにより、この実施の形態２で
も、パワートランジスタモジュール５や放熱用ヒートシ
ンク６の取り付けのためだけの専用部品を必要とせず
に、しかも半田付け工程を増やすことなく、組立性、保
守サービス性に優れた実装構造が得られる。
【００４６】なお、組み付け工程も、実施の形態１にお
ける場合と同等に、（１）電気部品２、３、４をプリン
ト配線基板１上にセット、（２）パワートランジスタモ
ジュール５をプリント配線基板１上にセット、（３）電
気部品２、３、４およびパワートランジスタモジュール
５の一括半田付け、（４）放熱用ヒートシンク６のねじ
止め、（５）トップカバー部材７、ボトムカバー部材８
の取り付けの順で行われればよい。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明によるパワートランジスタモジュールの実装構造によ
れば、パワートランジスタモジュールが少なくとも２列
のリードピンによってプリント配線基板の他の電気部品
のリードスルー実装面と同一の面にリードスルー実装方
式で実装され、そのパワートランジスタモジュールの放
熱用ベースプレートに放熱用ヒートシンクが固定される
から、パワートランジスタモジュールや放熱用ヒートシ
ンクの取り付けのためだけの専用部品を必要とせず、半
田付け工程を増やすこともなく、低コストで、組立性、
保守サービス性に優れ、しかも放熱用ヒートシンクとパ
ワートランジスタモジュールとが必ず適切な熱伝導関係
で接合し、信頼性にも優れたものになる。
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】つぎの発明によるパワートランジスタモジ
ュールの実装構造によれば、空気調和装置の圧縮機を駆
動する電動機をインバータ制御するためのパワートラン
ジスタモジュールの実装が行われ、インバータ制御式の
空気調和装置におけるパワートランジスタモジュールの
実装が、専用部品を必要とせず、半田付け工程を増やす
こともなく行われ、低コストで、優れた組立性、保守サ
ービス性が得られる。また放熱用ヒートシンクとパワー
トランジスタモジュールとが必ず適切な熱伝導関係で接
合し、信頼性にも優れたものになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるパワートランジスタモジュー
ルの実装構造を、空気調和装置の圧縮機を駆動する電動
機をインバータ制御するためのものに適用した実施の形
態１を示す断面図である。
【図２】 この発明によるパワートランジスタモジュー
ルの実装構造によるユニットを空気調和装置の圧縮機を
駆動する電動機をインバータ制御するためのものとし
て、空気調和装置の屋外機に組み込んだ状態を示す説明
図である。
【図３】 この発明によるパワートランジスタモジュー
ルの実装構造を、空気調和装置の圧縮機を駆動する電動
機をインバータ制御するためのものに適用した実施の形
態２を示す断面図である。
【図４】 従来におけるパワートランジスタモジュール
の実装構造を示す斜視図である。
【図５】 従来におけるパワートランジスタモジュール
の実装構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ プリント配線基板，２、３、４ 電気部品，５ パ
ワートランジスタモジュール，６ 放熱用ヒートシン
ク，７ トップカバー部材，８ ボトムカバー部材，９
半田付けランド部，１１ 放熱用ベースプレート，１
２ リードピン，１３ ボルト，１４ 嵌込み係合部，
１５ 取付用開口，２０ ユニットケーシング，２１
ファン，２２ 圧縮機，２３ 圧縮機駆動用の電動機，
２４ 機械室カバー，２５ パワートランジスタモジュ
ール実装ユニット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 善宏 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三菱電機エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 鈴木 宏昭 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三菱電機エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 谷川 誠 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三菱電機エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 森 真人 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 川崎 功 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−152325（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−123449（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−86473（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F24F 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パワートランジスタモジュールは一方の
    面部に設けられた放熱用ベースプレートとは反対の側に
    延在するリードピンを少なくとも２列有しており、この
    少なくとも２列のリードピンによってパワートランジス
    タモジュールがプリント配線基板の他の電気部品のリー
    ドスルー実装面と同一の面にリードスルー実装方式でプ
    リント配線基板上に固定され、当該パワートランジスタ
    モジュールの前記放熱用ベースプレートに放熱用ヒート
    シンクが固定装着され、さらに前記プリント配線基板の
    電気部品実装部を覆蓋する箱状のカバー部材を有し、前
    記カバー部材が嵌込み係合部により前記プリント配線基
    板の外縁部に嵌込み係合して該プリント配線基板に固定
    装着されるとともに、前記放熱用ヒートシンクの外縁部
    が前記カバー部材の取付用開口に嵌込み係合されて該カ
    バー部材が前記放熱用ヒートシンクを補助支持すること
    を特徴とするパワートランジスタモジュールの実装構
    造。
  2. 【請求項２】 前記パワートランジスタモジュールは、
    空気調和装置の圧縮機を駆動する電動機をインバータ制
    御するためのものであることを特徴とする請求項１に記
    載のパワートランジスタモジュールの実装構造。
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