JP3507444B2 - ワンシステムモジュール - Google Patents

ワンシステムモジュール

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワンシステムモジ
ュール（Ｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｍｏｄｕｌｅ）に関
し、詳しくは、セラミックＰＣＢにパワーピンを装着
し、エポキシＰＣＢにシグナルピンを装着して、ＰＣＢ
の面積活用度を向上させ、モジュールのコンパクト化を
図るワンシステムモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ワンシステムモジュール（Ｏｎ
ｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｍｏｄｕｌｅ）とは、１つのモジュ
ール内に部品が装着されたＰＣＢとＳＭＤ（Ｓｕｒｆａ
ｃｅＭｏｕｎｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：表面実装デバイ
ス）などの部品とが一緒に集積化される構造を称するも
のである。詳しくは、図２に示したように、モジュール
本体１０の下方に溝が形成されてこの溝の内部にセラミ
ックＰＣＢ１１が挿嵌され、セラミックＰＣＢ１１の上
方側にエポキシＰＣＢ１２が配置され、それらセラミッ
クＰＣＢ１１とエポキシＰＣＢ１２と間に信号伝達のた
めのソケット１３が配置される。セラミックＰＣＢ１１
の上面には外部からのパワー信号および各種信号が供給
される複数のピン（ＰＩＮ）が装着されると共に、ワイ
ヤボンディング（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）により複
数のパワー素子（ＢＤおよびＴｒ、ＨＶＩＣ、ＩＧＢＴ
およびＦＷＤ）が装着される。エポキシＰＣＢ１２の上
面にはマイクロコンピュータ素子（ＭＩＣＯＭ）および
その周辺回路素子がワイヤボンディングにより装着され
る。このようにモジュール本体１０の内部に装着された
各ＰＣＢ１１、１２の上面の各ワイヤボンディングや各
素子を保護するために、モジュール本体１０の内部空間
（Ｂ部分）にゲル（Ｇｅｌ）を充填した後、モジュール
全体の上面にカバー１５を覆って構成していた。
【０００３】以下、より詳しく説明する。モールディン
グ（ｍｏｌｄｉｎｇ）を施してケース状のモジュール本
体１０を形成し、モジュール本体１０の内部下方に熱伝
達に優れた特性を有する、例えば、ブリッジダイオード
（ＢＤ）、パワートランジスタ（Ｔｒ）、電力素子（Ｉ
ＧＢＴ）、フリーホイーリングダイオード（Ｆｒｅｅ
Ｗｈｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＦＷＤ）およびこれら
素子を駆動するための高電圧ＩＣ（ＨＶＩＣ）等のパワ
ー素子が装着されたセラミックＰＣＢ１１を装着する。
【０００４】このとき、ワンシステムモジュールにおい
ては、一般に、集積化を実現するためにＰＣＢを上下の
２層に構成するが、下層には熱伝達特性に優れたセラミ
ックＰＣＢ１１が構成され、上層には低廉なエポキシＰ
ＣＢ１２が構成される。エポキシＰＣＢ１２の上面に
は、熱を発生しない非発熱体部品であるマイクロコンピ
ュータ素子（ＭＩＣＯＭ）、周辺回路部品およびその他
の部品が装着される。
【０００５】セラミックＰＣＢ１１とエポキシＰＣＢ１
２との間を電気的に連結するためにソケット１３が使用
される。例えば、電源が印加されてマイクロコンピュー
タ（ＭＩＣＯＭ）から何かの指令が出力されると、この
指令はソケット１３を介してセラミックＰＣＢ１１に装
着された高電圧ＩＣ（ＨＶＩＣ）に伝達される。この高
電圧ＩＣが電力素子（ＩＧＢＴ）を駆動してモータ（図
示せず）を駆動するようになる。
【０００６】また、セラミックＰＣＢ１１およびエポキ
シＰＣＢ１２に装着される各素子は、ベアタイプ（ｂａ
ｒｅ ｔｙｐｅ）の部品を使用してモジュールのコンパ
クト化が図られ、これらベアタイプの各部品を連結する
ためにワイヤボンディング（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎ
ｇ）が行われる。詳しくは、セラミックＰＣＢ１１には
アルミニウムワイヤボンディング（Ａｌｕｍｉｎｕｍ
ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）により各パワー素子（ＢＤ
およびＴｒ、ＨＶＩＣ、ＩＧＢＴおよびＦＷＤ）が装着
され、エポキシＰＣＢ１２にはゴールドワイヤボンディ
ング（Ｇｏｌｄｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）によりマイ
クロコンピュータ（ＭＩＣＯＭ）が装着される。
【０００７】また、セラミックＰＣＢ１１には外部から
のパワー信号および各種信号が入力されるパワーピン
（ＰＯＷＥＲ ＰＩＮ）およびシグナルピン（ＳＩＧＮ
ＡＬＰＩＮ）が連続的に配列されて、モジュールの内部
に挿入された後、ハンダ付けにより装着される。さら
に、モジュール本体１０の内部に装着された各ＰＣＢ１
１、１２に各部品を装着するために施されるワイヤボン
ディングやこれらワイヤボンディングにより装着された
各部品を保護するために、モジュール本体１０の内部空
間（図２のＢ部分）にゲルを充填した後、その上面にカ
バー１５を覆って、モジュール本体１０の内部を保護す
る。
【０００８】一方、セラミックＰＣＢ１１に装着されて
モジュール本体１０の内部に収納されるパワーボード
（Ｐｏｗｅｒ Ｂｏａｒｄ）においては、図３に示した
ように、６個のＩＧＢＴ、６個のフリーホイーリングダ
イオード（ＦＷＤ）、各ＩＧＢＴを駆動するための３個
のゲートドライブ（ＨＶＩＣ）、各ＩＧＢＴに流れる過
電流（Ｏｖｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ）および過剰温度（Ｏ
ｖｅｒ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を防止するための部
品、ならびに、各素子を駆動するための駆動ソースとし
て整流素子（Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）および電源供給装置
（ＳＭＰＳ：Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅ
ｒ Ｓｕｐｐｌｙ）が装着される。ここで、各ＩＧＢＴ
および各ＦＷＤはベアタイプ（ｂａｒｅ ｔｙｐｅ）に
構成される。なお、整流素子は、ブリッジダイオードを
利用して交流２２０Ｖを直流３１０Ｖに整流する素子で
ある。体積の大きい電解コンデンサはモジュールの外部
に別途に配置され、電源供給装置（ＳＭＰＳ）は整流素
子により整流された直流電源を各部品に供給する。
【０００９】また、エポキシＰＣＢ１２に装着されてモ
ジュール本体１０の内部に収納されるシグナルボード
（Ｓｉｇｎａｌ Ｂｏａｒｄ）においては、図４に示し
たように、セラミックＰＣＢ１１に装着された各ＩＧＢ
Ｔを駆動させるためのマイクロコンピュータ素子（ＭＩ
ＣＯＭ）、ブートストラップ回路（Ｂｏｏｔｓｔｒａｐ
Ｃｉｒｃｕｉｔ）、負荷駆動部およびマイクロコンピュ
ータ周辺回路が内装されてある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のワン
システムモジュールにおいては、セラミックＰＣＢとエ
ポキシＰＣＢとを連結するためにソケットが利用され、
かつ、セラミックＰＣＢにパワーピンおよびシグナルピ
ンが全て配置されてあるため、セラミックＰＣＢおよび
エポキシＰＣＢの支持状態が堅固でないときは接触不良
が生じて製品の振動により寿命が短縮する問題がある。
また、ソケットが使用されるため、ＰＣＢの活用空間が
狭くなってモジュールのコンパクト化を図れないという
問題があった。
【００１１】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたもので、モジュール本体にセラミックＰＣＢお
よびエポキシＰＣＢ装着用の溝をそれぞれ形成して、そ
れらＰＣＢを堅固に装着し得るワンシステムモジュール
を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、セ
ラミックＰＣＢにはパワーピンを、エポキシＰＣＢには
シグナルピンをそれぞれ分離して装着してソケットの使
用量を低減させることによって、ＰＣＢの面積活用度を
高めると共に、モジュールのコンパクト化を図るワンシ
ステムモジュールを提供することである。
【００１２】本発明のさらに他の目的は、エポキシＰＣ
Ｂに装着されたシグナルピンを介して各種の信号を直ち
に処理し、モジュールの活用度を向上させるワンシステ
ムモジュールを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明に係るワンシステムモジュールにおいては、
モジュール本体の内部にセラミックＰＣＢおよびエポキ
シＰＣＢが配設され、セラミックＰＣＢとエポキシＰＣ
Ｂとの間にはソケットが配置され、セラミックＰＣＢお
よびエポキシＰＣＢの各上面にはパワー素子及びシグナ
ル素子がそれぞれ装着されて構成されるワンシステムモ
ジュールにおいて、モジュール本体の内側壁の下方およ
び中間付近にそれぞれ溝を形成して、それら溝の内方に
セラミックＰＣＢおよびエポキシＰＣＢをそれぞれ挿嵌
させ、セラミックＰＣＢには外部からのパワー信号が入
力されるパワーピンを装着し、エポキシＰＣＢには外部
からの各種シグナルが入力されるシグナルピンをパワー
ピンと分離して装着するように構成されることを特徴と
する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に対
し、図面を用いて説明する。本発明に係るワンシステム
モジュールにおいては、図１に示したように、モジュー
ル本体１００の内側壁の下方に溝が形成されてこの溝の
内方にセラミックＰＣＢ１０１が挿嵌される。また、モ
ジュール本体１００の内側壁の中間付近に溝が形成され
て溝の内部にエポキシＰＣＢ１０２が挿嵌される。これ
らセラミックＰＣＢ１０１とエポキシＰＣＢ１０２と間
に信号伝達のためのソケット１０３が配置される。セラ
ミックＰＣＢ１０１の上面には外部からのパワー信号が
供給されるパワーピン１０４が装着されると共に各パワ
ー素子（ＢＤおよびＴｒ、ＨＶＩＣ、ＩＧＢＴおよびＦ
ＷＤ）がワイヤボンディングにより装着される。エポキ
シＰＣＢ１０２の上面には外部からの各種信号が入力さ
れるシグナルピン１０５がパワーピン１０４と分離して
装着されると共に、マイクロコンピュータ（ＭＩＣＯ
Ｍ）およびその周辺回路素子がワイヤボンディングによ
り装着される。このようにモジュール本体１００の内部
に装着された各ＰＣＢ１０１、１０２の上面の各ワイヤ
ボンディングや各素子を保護するために、モジュール本
体１００の内部空間の上方部位（図１のＢ部分）にゲル
を充填した後、モジュール全体にカバー１０６を覆って
構成する。
【００１５】以下、より詳しく説明する。まず、モール
ディングを施してケース状のモジュール本体１００を形
成する。このとき、モジュール本体１００の内側壁の下
面に溝を形成してセラミックＰＣＢ１０１を挿嵌させ、
モジュール本体１００の内側壁の中間面にも溝を形成し
てエポキシＰＣＢ１０２を挿嵌させて、２層状のＰＣＢ
を構成する。
【００１６】下層のＰＣＢには発熱素子を包含して装着
される。例えば、ブリッジダイオード（ＢＤ）、パワー
トランジスタ（Ｔｒ）、電力素子（ＩＧＢＴ）、フリー
ホイーリングダイオード（ＦＷＤ）およびこれら素子を
駆動するための高電圧ＩＣ（ＨＶＩＣ）等、主として発
熱素子が装着されるため、これら発熱素子の放熱特性を
高めるために熱伝達特性に優れたセラミックＰＣＢ１０
１が使用される。セラミックＰＣＢ１０１にソケット１
０３が連結されて上層のエポキシＰＣＢ１０２との電気
的信号の連結が行われる。
【００１７】エポキシＰＣＢ１０２にはマイクロコンピ
ュータ（ＭＩＣＯＭ）およびその周辺回路素子のよう
に、主に熱を発生しない部品が装着され、例えば、洗濯
機の場合はバルブ駆動回路、もしくはモータの状態を感
知するセンサ回路等が装着される。このように構成され
るモジュールは、インバータを利用してモータを駆動す
るとき等に使用されるため、集積化及び小型化を図るべ
きである。従って、ベアタイプに形成されたマイクロコ
ンピュータ（ＭＩＣＯＭ）素子がゴールドワイヤボンデ
ィングによりエポキシＰＣＢ１０２に装着され、発熱素
子はアルミニウムワイヤボンディングによりセラミック
ＰＣＢ１０１に装着される。
【００１８】また、セラミックＰＣＢ１０１にはパワー
ボードとしてパワーピン１０４をハンダ付けして装着さ
せると共に、エポキシＰＣＢ１０２にはシグナルボード
としてシグナルピン１０５をハンダ付けして装着させ
る。このようにパワーピン１０４およびシグナルピン１
０５を分散配置することによって、モジュールの応用時
にパターンの製作が容易になり、ソケット１０３のピン
数を減らしてソケット１０３にかかる荷重を低減させ
る。例えば、洗濯機のように製品に振動が発生しても各
ＰＣＢを堅固に支持することができる。
【００１９】以上のように、従来の技術では、外部から
のパワー信号が入力されるパワーピンおよび各種信号が
入力されるシグナルピンがセラミックＰＣＢ１１に一緒
に装着されるのに対し（図２参照）、本発明では、パワ
ーピンとシグナルピンとを分散配置するので、ピンが一
方側に集中して器具物の製作が困難になることを防止し
得るというメリットがある。
【００２０】このように、パワーピン１０４およびシグ
ナルピン１０５の装着が終了すると、モジュール本体１
００の各ＰＣＢ１０１、１０２の上面に各部品を装着す
るための各ワイヤボンディングやそれらワイヤボンディ
ングにより装着された各部品を保護するために、モジュ
ール本体１００の内部空間（図１のＢ部分）にゲルを充
填し、その上面をカバー１０６で覆ってモジュール本体
１００の内部を保護するようになっている。このとき、
カバー１０６の形状はモジュールの構造物の形状と同様
に構成される。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るワン
システムモジュールにおいては、セラミックＰＣＢおよ
びエポキシＰＣＢを支持するためにモジュール本体に各
溝をそれぞれ形成するため、各ＰＣＢを堅固に装着する
ことができる。また、各ＰＣＢにパワーピンとシグナル
ピンとをそれぞれ分散して配置してソケットの使用量を
低減させるため、ＰＣＢの容積活用度が上昇すると共
に、モジュールのコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るワンシステムモジュールの構造を
示した縦断面図である。
【図２】従来のワンシステムモジュールの構造を示した
縦断面図である。
【図３】図２のセラミックＰＣＢに装着されるパワー素
子を示したブロック図である。
【図４】図２のエポキシＰＣＢに装着されるシグナル素
子を示したブロック図である。
【符号の説明】
１００…モジュール本体 １０１…セラミックＰＣＢ １０２…エポキシＰＣＢ １０３…ソケット １０４…パワーピン １０５…シグナルピン １０６…カバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−312376（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−86497（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−142166（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−249734（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 25/07 H01L 25/18

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モジュール本体の内部にセラミックＰＣ
    ＢおよびエポキシＰＣＢが配設され、前記セラミックＰ
    ＣＢと前記エポキシＰＣＢとの間にはソケットが配置さ
    れ、前記セラミックＰＣＢおよび前記エポキシＰＣＢの
    各上面にはパワー素子とシグナル素子とがそれぞれ装着
    されて構成されるワンシステムモジュールにおいて、内側壁を有し、前記内側壁の下方に形成された第１の溝
    および前記内側壁の中間に形成された第２の溝を有する
    モジュール本体と、 前記第１の溝の内方に挿嵌されたセラミックＰＣＢと、 前記第２の溝の内方に挿嵌されたエポキシＰＣＢと、 前記セラミックＰＣＢの上面に装着されたパワーピン
    と、 前記エポキシＰＣＢの上面に装着されたシグナルピン
    と、を含み、 ここに、前記パワーピンには、外部からのパワー信号が
    供給され、前記シグナルピンには、外部からの各種信号
    が供給される ことを特徴とするワンシステムモジュー
    ル。
  2. 【請求項２】 前記セラミックＰＣＢにはアルミニウム
    ワイヤボンディングによりパワー素子が装着され、前記
    エポキシＰＣＢにはゴールドワイヤボンディングにより
    マイクロコンピュータが装着されることを特徴とする請
    求項１記載のワンシステムモジュール。
  3. 【請求項３】 前記セラミックＰＣＢにはパワーボード
    としてパワーピンが、前記エポキシＰＣＢにはシグナル
    ボードとしてシグナルピンが、それぞれハンダ付けによ
    り装着されることを特徴とする請求項１記載のワンシス
    テムモジュール。
  4. 【請求項４】 前記セラミックＰＣＢにパワーピンを装
    着し、前記エポキシＰＣＢにシグナルピンを装着して、
    ソケットのピン数を低減させるように構成されることを
    特徴とする請求項１記載のワンシステムモジュール。
JP2001010190A 2000-01-20 2001-01-18 ワンシステムモジュール Expired - Fee Related JP3507444B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2634/2000 2000-01-20
KR1020000002634A KR100344815B1 (ko) 2000-01-20 2000-01-20 원 시스템 모듈 구조

Publications (2)

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