JP4004715B2 - パワーモジュール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、スイッチド・リラクタンス・モータ(以下、SRモータ)の駆動に好適なパワーモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
図10は、誘導電動機あるいは直流電動機等を駆動するための従来のパワーモジュールの回路構成を示す回路図である。このパワーモジュールでは、互いに直列に接続された2個のスイッチング素子81を各々が有する3個の直列回路が、高電位側電源電位を伝えるP電源配線85と低電位側電源電位を伝えるN電源配線86との間に、互いに並列に接続されている。スイッチング素子81として、例えばIGBTが用いられる。
【0003】
各直列回路には、さらに、各スイッチング素子81に逆並列に接続されたダイオード素子82が備わっている。ここで、「逆並列接続」とは、スイッチング素子81を流れる主電流の向きと、ダイオード素子82を流れる順電流の向きとが互いに逆となるような向きでの並列接続を意味する。これにより、ダイオード素子82は、スイッチング素子81を逆電流による損傷から保護するフライホイールダイオードとして機能する。
【0004】
直列回路に属する2個のスイッチング素子81の接続部には、出力端子83,84または85が接続されている。6個のスイッチング素子81が、異なる位相で選択的にオン・オフすることにより、三相をなすU,V,W相の出力が出力端子83,84,85からそれぞれ取り出される。したがって、出力端子83,84,85を誘導電動機等の三相入力にそれぞれ接続することにより、誘導電動機等を駆動することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年に至って、従来の誘導電動機あるいは直流電動機とは異なる電動機であるSRモータが出現しているが、SRモータの駆動のためには特殊な結線方式が必要とされ、図10が示すパワーモジュールは使用できない。このため、SRモータを駆動するための駆動装置としては、いずれもディスクリート素子であるスイッチング素子およびダイオード素子を用いるか、あるいは従来のパワーモジュールを組み合わせて用いるか、いずれかの形態が採用されていた。その結果、駆動装置が大型で、かつ汎用性に欠け、製造コストも高くなるという問題点があった。そして、このことが、SRモータの普及を妨げる要因ともなっていた。
【0006】
この発明は、従来の技術における上記した問題点を解消するためになされたもので、SRモータを駆動でき、小型でかつ汎用性が高くしかも製造コストを節減できるパワーモジュールを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明のパワーモジュールは、基板と、前記基板に配設された第1および第2電源配線と、前記基板に配設され、各々が第1および第2出力端子を有する第1ないし第N(N≧2)端子対と、前記基板に配設され、各々が前記第1および第2電源配線に接続された第1ないし第N回路と、を備え、すべてのn(n=1〜N)に対して、前記第n回路は、前記第1電源配線に接続された第1スイッチング素子と前記第2電源配線に接続された第1ダイオード素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第1出力端子に接続されている第1直列回路と、前記第1電源配線に接続された第2ダイオード素子と前記第2電源配線に接続された第2スイッチング素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第2出力端子に接続されている第2直列回路と、を備え、前記第1ないし第N回路が、この順序で配列されており、前記第1電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、第1列をなすように配列し、前記第2電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、前記第1列と並ぶ第2列をなすように配列し、前記第1列に沿った方向、前記第2列に沿った方向、および、これら第1および第2列が対向する方向のいずれにおいても、スイッチング素子とダイオード素子とが交互に配置されており、前記第1ないし第N端子対の各々において、前記第1出力端子の少なくとも一部分と前記第2出力端子の少なくとも一部分とは、前記第1列と前記第2列との間に配置されており、すべてのnに対して、前記第n回路に属する前記第1スイッチング素子と前記第1ダイオード素子とが第1ボンディングワイヤで接続され、当該第1ボンディングワイヤの中間部分が前記第n端子対に属する前記第1出力端子の前記少なくとも一部分に接続されており、前記第n回路に属する前記第2スイッチング素子と前記第2ダイオード素子とが第2ボンディングワイヤで接続され、当該第2ボンディングワイヤの中間部分が前記第n端子対に属する前記第2出力端子の前記少なくとも一部分に接続されている。
【0008】
第2の発明のパワーモジュールは、基板と、前記基板に配設された第1および第2電源配線と、前記基板に配設され、各々が第1および第2出力端子を有する第1ないし第N(N≧2)端子対と、前記基板に配設され、各々が前記第1および第2電源配線に接続された第1ないし第N回路と、を備え、すべてのn(n=1〜N)に対して、前記第n回路は、前記第1電源配線に接続された第1スイッチング素子と前記第2電源配線に接続された第1ダイオード素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第1出力端子に接続されている第1直列回路と、前記第1電源配線に接続された第2ダイオード素子と前記第2電源配線に接続された第2スイッチング素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第2出力端子に接続されている第2直列回路と、を備え、前記第1ないし第N回路が、この順序で配列されており、前記第1電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、第1列をなすように配列し、前記第2電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、前記第1列と並ぶ第2列をなすように配列し、前記第1列に沿った方向、前記第2列に沿った方向、および、これら第1および第2列が対向する方向のいずれにおいても、スイッチング素子とダイオード素子とが交互に配置されており、前記第1ないし第N端子対の各々において、前記第1出力端子の少なくとも一部分と前記第2出力端子の少なくとも一部分とは、前記第1列と前記第2列との間に、それらに沿って延在する帯状に配置されており、前記第2電源配線は、前記第1および第2列の間にそれら沿って延在する帯状部分を有しており、当該帯状部分は、すべての前記第1および第2出力端子の前記少なくとも一部分と、平行に並ぶように配置されている。
【0009】
第3の発明のパワーモジュールは、基板と、前記基板に配設された第1および第2電源配線と、前記基板に配設され、各々が第1および第2出力端子を有する第1ないし第N(N≧2)端子対と、前記基板に配設され、各々が前記第1および第2電源配線に接続された第1ないし第N回路と、を備え、すべてのn(n=1〜N)に対して、前記第n回路は、前記第1電源配線に接続された第1スイッチング素子と前記第2電源配線に接続された第1ダイオード素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第1出力端子に接続されている第1直列回路と、前記第1電源配線に接続された第2ダイオード素子と前記第2電源配線に接続された第2スイッチング素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第2出力端子に接続されている第2直列回路と、を備え、前記第1ないし第N回路が、この順序で配列されており、前記第1電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、第1列をなすように配列し、前記第2電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、前記第1列と並ぶ第2列をなすように配列し、前記第1列に沿った方向、前記第2列に沿った方向、および、これら第1および第2列が対向する方向のいずれにおいても、スイッチング素子とダイオード素子とが交互に配置されており、前記第1ないし第N端子対の各々において、前記第1出力端子の少なくとも一部分と前記第2出力端子の少なくとも一部分とは、前記第1列と前記第2列との間に、それらに沿って延在する帯状に配置されており、前記第2電源配線は、前記第1および第2列の間にそれら沿って延在する帯状部分を有しており、当該帯状部分と、すべての前記第1および第2出力端子の前記少なくとも一部分とは、帯状の絶縁層の一方主面と他方主面とに別個に配設されることにより、前記絶縁層を挟んで互いに平行に対向している。
【0010】
第4の発明のパワーモジュールでは、第2または第3の発明のパワーモジュールにおいて、前記第2電源配線は、前記第2列の中に侵入するように前記帯状部分から突起したN個の突起部を有しており、当該N個の突起部の各々は、同一回路に属する前記第1ダイオード素子と前記第2スイッチング素子との間に配置され、これらの第1ダイオード素子と前記第2スイッチング素子とを接続するボンディングワイヤの中間部分に接続されている。
【0011】
第5の発明のパワーモジュールでは、第1ないし第4のいずれかの発明のパワーモジュールにおいて、前記第1電源配線は、前記第1列に沿って帯状に配設され、前記第1ないし第N回路の各々に属する前記第1スイッチング素子および前記第2ダイオード素子は、前記第1電源配線の上に配置されている。
【0012】
第6の発明のパワーモジュールでは、第1ないし第5のいずれかの発明のパワーモジュールにおいて、前記基板に配設された前記第1ないし第N回路を前記基板と共同で収納するケースを、さらに備え、前記第1ないし第N端子対の各々の前記第1および第2出力端子の各々は、前記少なくとも一部分とは異なる部分であって前記ケースの外部に突出する部分である突出部を有しており、前記第1ないし第N端子対に属するすべての前記突出部は、異なる端子対の間に比べて同一の端子対の間で、より近くに配置されている。
【0013】
第7の発明のパワーモジュールでは、第6の発明のパワーモジュールにおいて、前記第1ないし第N端子対の各々に属する前記第1および第2出力端子の各々は、L字型の平面輪郭をなすように一端が直角に交わる第1および第2帯状部を有し、前記第1帯状部は、前記少なくとも一部分に該当して前記第1および第2列に平行に配設され、前記第2帯状部の端部は前記突出部に該当し、前記第1ないし第N端子対の各々に属する前記第1および第2出力端子が双方で略T字型の平面輪郭をなすように、それらの前記第2帯状部どうしが平行に並んでいる。
【0014】
第8の発明のパワーモジュールでは、第7の発明のパワーモジュールにおいて、前記第1ないし第N端子対の各々に属する前記第1および第2出力端子の前記第2帯状部どうしが、ボンディングワイヤで電気的に接続されている。
【0015】
第9の発明のパワーモジュールでは、第7の発明のパワーモジュールにおいて、前記第1ないし第N端子対の各々に属する前記第1および第2出力端子の前記突出部どうしが、導電性の結合部材で電気的に接続されている。
【0016】
第10の発明のパワーモジュールでは、第7の発明のパワーモジュールにおいて、前記第1ないし第N端子対の各々に属する前記第1および第2出力端子が双方でT字型の平面輪郭をなすように、それらの前記第2帯状部どうしが、互いに一体的に連結されている。
【0017】
【発明の実施の形態】
[1. 実施の形態1]
図1は、実施の形態1によるパワーモジュールの平面図である。また、図2は、図1のA−A切断線に沿った断面図である。さらに、図3は図1のパワーモジュールの外観斜視図である。また、図4は、図1のパワーモジュールの回路図である。以下、これらの図を参照しつつ、実施の形態1によるパワーモジュールについて説明する。
【0018】
[1.1. 回路構成]
実施の形態1のパワーモジュール101では、3個の回路C1〜C3が、高電位側電源電位を伝えるP電源配線5と低電位側電源電位を伝えるN電源配線6とに接続されている。すなわち、回路C1〜C3は、P電源配線5とN電源配線6との間に、互いに並列に接続されている。回路C1〜C3の各々は、互いに逆直列に接続されたスイッチング素子1aとダイオード素子2aとを有する直列回路S1と、互いに逆直列に接続されたスイッチング素子1bとダイオード素子2bとを有する直列回路S2とを、有している。
【0019】
ここで、「逆直列接続」とは、スイッチング素子を流れる主電流の向きと、ダイオード素子を流れる順電流の向きとが互いに逆となるような向きでの直列接続を意味する。これにより、ダイオード素子2a,2bは、スイッチング素子1a,1bを逆電流による損傷から保護するフライホイールダイオードとして機能する。
【0020】
スイッチング素子1aと1bは、構造上互いに同一の素子であり、ダイオード素子2aと2bは、構造上互いに同一の素子である。なお、本実施の形態では、図4が示すようにスイッチング素子1a,1bがパワーIGBTである例を挙げるが、本発明はこの例に限定されるものではない。
【0021】
スイッチング素子1aの第1主電極(IGBTではコレクタ)とダイオード素子2bのカソード電極は、P電源配線5に接続され、スイッチング素子1bの第2主電極(IGBTではエミッタ)とダイオード素子2aのアノード電極は、N電源配線6に接続されている。また、スイッチング素子1aの第2主電極は、ダイオード素子2aのカソード電極とともに、出力端子3に接続されている。同様に、スイッチング素子1bの第1主電極は、ダイオード素子2bのアノード電極とともに、出力端子4に接続されている。回路C1〜C3には、各々が一組の出力端子3,4を含む端子対T1〜T3が、個別に接続されている。
【0022】
6個のスイッチング素子1a,1bが、異なる位相で選択的にオン・オフすることにより、三相をなすU,V,W相の出力が端子対T1〜T3からそれぞれ取り出される。したがって、端子対T1〜T3に属する一組の出力端子3,4をSRモータの三相入力にそれぞれ接続することにより、SRモータを駆動することができる。
【0023】
[1.2. 素子、配線、および端子の配置]
パワーモジュール101では、基板として機能するベース板20に、各種の配線、素子、および端子が配置され、それらはケース21とベース板20とによって収納されている。ベース板20には、例えば放熱特性に優れた銅板が用いられる。平面輪郭が矩形であるベース板20の上には、その一辺に沿うように、回路C1〜C3が、この順序で配列されている。
【0024】
P電源配線5は、帯状の絶縁層24の上に帯状に配設されている。絶縁層24とP電源配線5とは、例えば主面に沿って金属箔が形成されベース板20の上面に接着されたセラミック基板として形成される。回路C1〜C3に属するすべてのスイッチング素子1aとダイオード素子2bとは、第1列をなすようにP電源配線5の上に固定され、それによりP電源配線5に電気的に接続されている。このため、P電源配線5とP電源配線5に接続される素子1a,2bとの間の電流経路が最短となるので、電流経路に発生するインダクタンスが低く抑えられる。このことは、パワーモジュール101の小型化にも同時に寄与する。
【0025】
ベース板20の上にはさらに、絶縁層24とは間隔をもって、かつ絶縁層24に平行に、6個の絶縁層22が並んでおり、これらの絶縁層22の上には導体層7が形成されている。絶縁層22と導体層7とは、例えば主面に沿って金属箔が形成されベース板20の上面に接着されたセラミック基板として形成される。回路C1〜C3に属するすべてのスイッチング素子1bとダイオード素子2aは、導体層7の上に固定されるとともに電気的に接続されている。それにより、すべてのスイッチング素子1bとダイオード素子2aは、第1列と平行に並ぶ第2列をなすように配列している。なお、すべてのスイッチング素子1a,1bおよびすべてのダイオード素子2a,2bは、ベアチップの形態で用いられている。
【0026】
第1列に沿った方向、第2列に沿った方向、および、これら第1および第2列が対向する方向のいずれにおいても、スイッチング素子1a,1bとダイオード素子2a,2bとは、交互に配置されている。これにより、発熱の大きい6個のスイッチング素子1a,1bが、互いに最も遠く、しかも均等に離れて配置される。その結果、すべてのスイッチング素子1a,1bの間の熱干渉が低減され、局所的な温度上昇が緩和される。このことも、パワーモジュール101の小型化に寄与する。
【0027】
N電源配線6は、ベース板20の上に配設された絶縁層23の上に形成されている。絶縁層23とN電源配線6とは、例えば主面に沿って金属箔が形成されベース板20の上面に接着されたセラミック基板として形成される。N電源配線6は、第1列と第2列との間にそれら平行に延在する帯状部分61と、第2列の中に侵入するように帯状部分61から突起した3個の突起部62とを有している。3個の突起部62の各々は、同一回路(回路C1〜C3の中の同一の回路。以下同様。)に属するダイオード素子2aとスイッチング素子1bとの間に配置されている。そして、同一回路に属するダイオード素子2aとスイッチング素子1bとは、それらの間に介在する突起部62に中間部分が接続されたボンディングワイヤWの一端と他端とにそれぞれ接続されている。このため、製造工程において、これらの間でワイヤボンディングを連続して行うことができるので、製造効率を高めることができる。
【0028】
出力端子3,4は、いずれもL字型の平面輪郭を有する板状に形成されている。すなわち、出力端子3は、一端が直角に交わる第1帯状部41および第2帯状部42を有し、同様に出力端子4は、一端が直角に交わる第1帯状部44および第2帯状部45を有する。そして、同一回路に属する出力端子3,4では、それらの第2帯状部42,45が互いに近接して平行に並んでおり、それによって同一回路に属する出力端子3,4は、双方で略T字型の平面輪郭をなしている。このため、出力端子3,4に発生するインダクタンスがさらに低く抑えられる。また、すべての出力端子3,4の形状が同一のL字型であるので、単一の金型を用いてこれらを製造することができ、製造コストを節減することができる。
【0029】
第2帯状部42,45はケース21を貫通しており、それらの端部である突出部43,46はケース21の外部へ突出している。突出部43,46は、同一端子対(端子対T1〜T3の中の同一の端子対。以下同様。)の間では、互いに近接し、異なる端子対の間では離れて設置されている。このため、同一端子対に属する突出部43,46の組を、外部において容易に接続することができ、それにより、パワーモジュール101の回路構成を、図10に示した回路と同一とすることができる。すなわち、パワーモジュール101を誘導電動機あるいは直流電動機等の駆動用途へと転換することが可能となる。このように、パワーモジュール101は、SRモータの駆動のみに用途が限定されない汎用性の高いパワーモジュールとして構成されている。
【0030】
第1帯状部41,44は、第1列と第2列との間に、かつ、それらに平行に配置されている。このことも、パワーモジュール101のコンパクト化に寄与する。さらに、第1帯状部41,44は、N電源配線6の帯状部分61の上に帯状に配設された絶縁層8の上に、帯状部分61と平行に対向するように配設されている。これらの立体的構造は、図5の部分断面図にも描かれている。この二層構造によって、電流経路に発生するインダクタンスが、さらに低く抑えられるとともに、ベース板20の面積をさらに節減し、パワーモジュール101をさらに小型化することが可能となる。
【0031】
回路C1〜C3の各々において、スイッチング素子1aとダイオード素子2aとが、ボンディングワイヤWで接続されており、しかも、その中間部分が出力端子3の第1帯状部41に接続されている。同様に、スイッチング素子1bとダイオード素子2bとが、ボンディングワイヤWで接続されており、しかも、その中間部分が出力端子4の第1帯状部44に接続されている。このため、製造工程において、これらの間でワイヤボンディングを連続して行うことができるので、製造効率を高めることができる。
【0032】
なお、図1の例では、ボンディングワイヤWは、ダイオード素子2aおよびスイッチング素子1bには、導体層7を通じて間接的に接続されているが、ダイオード素子2aおよびスイッチング素子1bへ直接に接続されても良い。いずれであっても、ボンディングワイヤWが接続されていることに変わりはない。
【0033】
図2が示すように、ケース21とベース板20とで囲まれた内部には、好ましくはゲルなどの絶縁性封止材30が充填される。また、P電源配線5およびN電源配線6には、それぞれ電源端子31,32が接続され、その端部がケース21の外部に突出する(図3)。同様に、6個のスイッチング素子1a,1bの制御電極(IGBTではゲート電極)には、6本の制御端子32が個別に接続されており、それらの端部がケース21の外部に露出し突出している。外部の直流電源を電源端子31,32に接続し、外部の制御回路を制御端子32に接続し、さらに3対の出力端子3,4の突出部43,46に負荷を接続することによって、パワーモジュール101が使用に供される。
【0034】
[2. 実施の形態2]
出力端子3,4の第1帯状部41,44が、N電源配線6の帯状部分61と二層構造をなすように形成される代わりに、図6が示すように、互いに平行に並ぶように配設されてもよい。このときには、第1帯状部41,44は、N電源配線6と同様に、ベース板20の上に固定された絶縁層(図示を略する)の上に形成されると良い。第1帯状部41,44をこのように配設しても、電流経路に発生するインダクタンスを低減する効果は、相応に得られる。
【0035】
[3. 実施の形態3]
実施の形態3のパワーモジュールでは、実施の形態1のパワーモジュール101において、図7が示すように端子対T1〜T3の各々に属する出力端子3,4の第2帯状部42,45どうしが、ボンディングワイヤ9によって電気的に接続されている。これによって、パワーモジュール101が図4から図10の回路構成へと転換されている。このため、この実施の形態のパワーモジュールは、誘導電動機あるいは直流電動機等の駆動に用いることができる。また、ボンディングワイヤ9を除いて、SRモータの駆動のためのパワーモジュール101がそのまま用いられるので、製造コストが節減される。
【0036】
[4. 実施の形態4]
実施の形態4のパワーモジュールでは、実施の形態1のパワーモジュール101において、図8が示すように端子対T1〜T3の各々に属する出力端子3,4の組が、T字型の平面輪郭をなす平板状の単一の出力端子10へ置き換えられている。出力端子10は、出力端子3,4が双方でT字型の平面輪郭をなすように、それらの第2帯状部42,45(図1)どうしが、互いに一体的に連結されたものと等価である。
【0037】
出力端子3,4の組が、出力端子10へ置き換えられることによって、パワーモジュール101が図4から図10の回路構成へと転換されている。このため、この実施の形態のパワーモジュールは、誘導電動機あるいは直流電動機等の駆動に用いることができる。また、出力端子10を除いて、SRモータの駆動のためのパワーモジュール101がそのまま用いられるので、製造コストが節減される。
【0038】
[5. 実施の形態5]
実施の形態5のパワーモジュールでは、実施の形態1のパワーモジュール101において、図9が示すように端子対T1〜T3の各々に属する出力端子3,4の突出部43,46どうしが、ケース21の外部で導電性の結合部材11によって電気的に接続されている。例えば、板状の導電性部材の一端と他端が、それぞれ突出部43,46へ、ネジで締結されている。それにより、パワーモジュール101が図4から図10の回路構成へと転換されている。
【0039】
このため、この実施の形態のパワーモジュールは、誘導電動機あるいは直流電動機等の駆動に用いることができる。また、結合部材11を除いて、SRモータの駆動用途としてのパワーモジュール101がそのまま用いられるので、製造コストが節減される。さらに、結合部材11はケース21の外部で用いられるので、パワーモジュール101を入手したユーザが、自身で容易に改造を施すことができる。
【0040】
[6. 変形例]
以上の実施の形態では、3個の回路C1〜C3が並列に接続された例について説明したが、例えば単相用として2個の回路C1,C2のみが並列に接続されたパワーモジュールを構成することも可能である。一般には、2以上の整数Nに対して、N個の回路C1〜CNがP電源配線5とN電源配線6との間に並列に接続された形態で、本発明を実施することが可能である。
【0041】
【発明の効果】
第1の発明のパワーモジュールでは、第1電源配線に接続される素子が第1列に配置され、第2電源配線に接続される素子が第1列に並ぶ第2列に配置され、出力端子の少なくとも一部分がそれらの間に配置されているので、モジュールをコンパクト化することができる。しかも、スイッチング素子とダイオード素子とが、交互に配置されているので、発熱量の大きいスイッチング素子どうしの熱干渉が低減される。さらに、第1列に配置される素子と第2列に配置される素子とを接続するボンディングワイヤが、それらの間に位置する出力端子の少なくとも一部分によって中継されているので、製造工程においてワイヤボンディングを連続して行うことができ、製造効率を高めることができる。
【0042】
第2の発明のパワーモジュールでは、第1電源配線に接続される素子が第1列に配置され、第2電源配線に接続される素子が第1列に並ぶ第2列に配置され、出力端子の少なくとも一部分がそれらの間に配置されているので、モジュールをコンパクト化することができる。しかも、スイッチング素子とダイオード素子とが、交互に配置されているので、発熱量の大きいスイッチング素子どうしの熱干渉が低減される。さらに、第1列と第2列との間に第2電源配線の帯状部分と出力端子の少なくとも一部分とが、平行に並ぶように配置されているので、電流経路に発生するインダクタンスが低く抑えられる。
【0043】
第3の発明のパワーモジュールは、第1電源配線に接続される素子が第1列に配置され、第2電源配線に接続される素子が第1列に並ぶ第2列に配置され、出力端子の少なくとも一部分がそれらの間に配置されているので、モジュールをコンパクト化することができる。しかも、スイッチング素子とダイオード素子とが、交互に配置されているので、発熱量の大きいスイッチング素子どうしの熱干渉が低減される。さらに、第1列と第2列との間に第2電源配線の帯状部分と出力端子の少なくとも一部分とが、絶縁層を挟んで互いに対向するように配置されているので、電流経路に発生するインダクタンスが低く抑えられるとともに、基板の面積を節減し、モジュールをさらに小型化することができる。
【0044】
第4の発明のパワーモジュールでは、第2電源配線が突起部を有し、同一回路に属する第1ダイオード素子と第2スイッチング素子とを接続するボンディングワイヤが、それらの間に位置する突起部によって中継されているので、製造工程においてワイヤボンディングを連続して行うことができ、製造効率を高めることができる。
【0045】
第5の発明のパワーモジュールでは、第1電源配線が第1列に沿って帯状に配設され、第1列に沿って配列する素子が第1電源配線の上に配置されているので、第1電源線と各素子との間の電流経路が最短であり、電流経路に発生するインダクタンスがさらに低く抑えられる。
【0046】
第6の発明のパワーモジュールでは、出力端子の一部分がケースの外部に突出しており、この突出部が、異なる回路の間では離れて配置され、同一回路の間では近くに配置される。このため、同一回路に属する出力端子の組を、外部において容易に接続することができ、それにより、パワーモジュールを誘導電動機あるいは直流電動機等の駆動へと転用することができる。すなわち、SRモータの駆動にのみ用途が限定されない汎用性の高いパワーモジュールが実現する。
【0047】
第7の発明のパワーモジュールでは、すべての第1および第2出力端子がL字型であって、同一回路に属する第1および第2出力端子が、互いに略T字型の平面輪郭をなすように配置されているので、電流経路に発生するインダクタンスがさらに低く抑えられる。また、すべての出力端子の形状が同一のL字型であるので、単一の金型を用いてすべての出力端子を製造することができ、製造コストを節減することができる。
【0048】
第8の発明のパワーモジュールでは、同一回路に属する第1および第2出力端子の第2帯状部どうしが、ボンディングワイヤで電気的に接続されているので、誘導電動機あるいは直流電動機等の駆動に用いることができる。また、ボンディングワイヤを除いて、SRモータの駆動用途としてのパワーモジュールがそのまま用いられるので、製造コストが節減される。
【0049】
第9の発明のパワーモジュールでは、同一回路に属する第1および第2出力端子の突出部どうしが、導電性の結合部材で電気的に接続されているので、誘導電動機あるいは直流電動機等の駆動に用いることができる。また、結合部材を除いて、SRモータの駆動用途としてのパワーモジュールがそのまま用いられるので、製造コストが節減される。さらに、結合部材はケースの外部で適用されるので、ユーザの手で容易に改造することができる。
【0050】
第10の発明のパワーモジュールでは、同一回路に属する第1および第2出力端子が双方でT字型の平面輪郭をなすよう一体的に連結されているので、誘導電動機あるいは直流電動機等の駆動に用いることができる。また、出力端子を除いて、SRモータの駆動用途としてのパワーモジュールがそのまま用いられるので、製造コストが節減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1のパワーモジュールの平面図である。
【図2】 図1のA−A切断線に沿ったパワーモジュールの断面図である。
【図3】 図1のパワーモジュールの外観斜視図である。
【図4】 図1のパワーモジュールの回路図である。
【図5】 図1のパワーモジュールの部分断面図である。
【図6】 実施の形態2のパワーモジュールの部分平面図である。
【図7】 実施の形態3のパワーモジュールの部分平面図である。
【図8】 実施の形態4のパワーモジュールの部分平面図である。
【図9】 実施の形態5のパワーモジュールの部分平面図である。
【図10】 従来のパワーモジュールの回路図である。
【符号の説明】
1a 第1スイッチング素子、1b 第2スイッチング素子、2a 第1ダイオード素子、2b 第2ダイオード素子、3 第1出力端子、4 第2出力端子、5 P電源配線(第1電源配線)、6 N電源配線(第2電源配線)、8 絶縁層、9,W ボンディングワイヤ、11 締結部材、20 ベース板(基板)、21 ケース、41 第1帯状部、42 第2帯状部、43,46 突出部、61 帯状部分、62 突起部分、S1 第1直列回路、S2 第2直列回路、T1〜T3 第1〜第N端子対、C1〜C3 第1〜第N回路。
Claims (10)
- 基板と、
前記基板に配設された第1および第2電源配線と、
前記基板に配設され、各々が第1および第2出力端子を有する第1ないし第N(N≧2)端子対と、
前記基板に配設され、各々が前記第1および第2電源配線に接続された第1ないし第N回路と、を備え、
すべてのn(n=1〜N)に対して、前記第n回路は、
前記第1電源配線に接続された第1スイッチング素子と前記第2電源配線に接続された第1ダイオード素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第1出力端子に接続されている第1直列回路と、
前記第1電源配線に接続された第2ダイオード素子と前記第2電源配線に接続された第2スイッチング素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第2出力端子に接続されている第2直列回路と、を備え、
前記第1ないし第N回路が、この順序で配列されており、
前記第1電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、第1列をなすように配列し、
前記第2電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、前記第1列と並ぶ第2列をなすように配列し、
前記第1列に沿った方向、前記第2列に沿った方向、および、これら第1および第2列が対向する方向のいずれにおいても、スイッチング素子とダイオード素子とが交互に配置されており、
前記第1ないし第N端子対の各々において、前記第1出力端子の少なくとも一部分と前記第2出力端子の少なくとも一部分とは、前記第1列と前記第2列との間に配置されており、
すべてのnに対して、前記第n回路に属する前記第1スイッチング素子と前記第1ダイオード素子とが第1ボンディングワイヤで接続され、当該第1ボンディングワイヤの中間部分が前記第n端子対に属する前記第1出力端子の前記少なくとも一部分に接続されており、前記第n回路に属する前記第2スイッチング素子と前記第2ダイオード素子とが第2ボンディングワイヤで接続され、当該第2ボンディングワイヤの中間部分が前記第n端子対に属する前記第2出力端子の前記少なくとも一部分に接続されている、パワーモジュール。 - 基板と、
前記基板に配設された第1および第2電源配線と、
前記基板に配設され、各々が第1および第2出力端子を有する第1ないし第N(N≧2)端子対と、
前記基板に配設され、各々が前記第1および第2電源配線に接続された第1ないし第N回路と、を備え、
すべてのn(n=1〜N)に対して、前記第n回路は、
前記第1電源配線に接続された第1スイッチング素子と前記第2電源配線に接続された第1ダイオード素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第1出力端子に接続されている第1直列回路と、
前記第1電源配線に接続された第2ダイオード素子と前記第2電源配線に接続された第2スイッチング素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第2出力端子に接続されている第2直列回路と、を備え、
前記第1ないし第N回路が、この順序で配列されており、
前記第1電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、第1列をなすように配列し、
前記第2電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、前記第1列と並ぶ第2列をなすように配列し、
前記第1列に沿った方向、前記第2列に沿った方向、および、これら第1および第2列が対向する方向のいずれにおいても、スイッチング素子とダイオード素子とが交互に配置されており、
前記第1ないし第N端子対の各々において、前記第1出力端子の少なくとも一部分と前記第2出力端子の少なくとも一部分とは、前記第1列と前記第2列との間に、それらに沿って延在する帯状に配置されており、
前記第2電源配線は、前記第1および第2列の間にそれら沿って延在する帯状部分を有しており、
当該帯状部分は、すべての前記第1および第2出力端子の前記少なくとも一部分と、平行に並ぶように配置されている、パワーモジュール。 - 基板と、
前記基板に配設された第1および第2電源配線と、
前記基板に配設され、各々が第1および第2出力端子を有する第1ないし第N(N≧2)端子対と、
前記基板に配設され、各々が前記第1および第2電源配線に接続された第1ないし第N回路と、を備え、
すべてのn(n=1〜N)に対して、前記第n回路は、
前記第1電源配線に接続された第1スイッチング素子と前記第2電源配線に接続された第1ダイオード素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第1出力端子に接続されている第1直列回路と、
前記第1電源配線に接続された第2ダイオード素子と前記第2電源配線に接続された第2スイッチング素子とが逆直列に接続され、その接続部が前記第n端子対の前記第2出力端子に接続されている第2直列回路と、を備え、
前記第1ないし第N回路が、この順序で配列されており、
前記第1電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、第1列をなすように配列し、
前記第2電源配線に接続されたすべてのスイッチング素子およびダイオード素子は、前記第1列と並ぶ第2列をなすように配列し、
前記第1列に沿った方向、前記第2列に沿った方向、および、これら第1および第2列が対向する方向のいずれにおいても、スイッチング素子とダイオード素子とが交互に配置されており、
前記第1ないし第N端子対の各々において、前記第1出力端子の少なくとも一部分と前記第2出力端子の少なくとも一部分とは、前記第1列と前記第2列との間に、それらに沿って延在する帯状に配置されており、
前記第2電源配線は、前記第1および第2列の間にそれら沿って延在する帯状部分を有しており、
当該帯状部分と、すべての前記第1および第2出力端子の前記少なくとも一部分とは、帯状の絶縁層の一方主面と他方主面とに別個に配設されることにより、前記絶縁層を挟んで互いに平行に対向している、パワーモジュール。 - 前記第2電源配線は、前記第2列の中に侵入するように前記帯状部分から突起したN個の突起部を有しており、当該N個の突起部の各々は、同一回路に属する前記第1ダイオード素子と前記第2スイッチング素子との間に配置され、これらの第1ダイオード素子と前記第2スイッチング素子とを接続するボンディングワイヤの中間部分に接続されている、請求項2または請求項3に記載のパワーモジュール。
- 前記第1電源配線は、前記第1列に沿って帯状に配設され、
前記第1ないし第N回路の各々に属する前記第1スイッチング素子および前記第2ダイオード素子は、前記第1電源配線の上に配置されている、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のパワーモジュール。 - 前記基板に配設された前記第1ないし第N回路を前記基板と共同で収納するケースを、さらに備え、
前記第1ないし第N端子対の各々の前記第1および第2出力端子の各々は、前記少なくとも一部分とは異なる部分であって前記ケースの外部に突出する部分である突出部を有しており、
前記第1ないし第N端子対に属するすべての前記突出部は、異なる端子対の間に比べて同一の端子対の間で、より近くに配置されている、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のパワーモジュール。 - 前記第1ないし第N端子対の各々に属する前記第1および第2出力端子の各々は、L字型の平面輪郭をなすように一端が直角に交わる第1および第2帯状部を有し、前記第1帯状部は、前記少なくとも一部分に該当して前記第1および第2列に平行に配設され、前記第2帯状部の端部は前記突出部に該当し、
前記第1ないし第N端子対の各々に属する前記第1および第2出力端子が双方で略T字型の平面輪郭をなすように、それらの前記第2帯状部どうしが平行に並んでいる、請求項6に記載のパワーモジュール。 - 前記第1ないし第N端子対の各々に属する前記第1および第2出力端子の前記第2帯状部どうしが、ボンディングワイヤで電気的に接続されている、請求項7に記載のパワーモジュール。
- 前記第1ないし第N端子対の各々に属する前記第1および第2出力端子の前記突出部どうしが、導電性の結合部材で電気的に接続されている、請求項7に記載のパワーモジュール。
- 前記第1ないし第N端子対の各々に属する前記第1および第2出力端子が双方でT字型の平面輪郭をなすように、それらの前記第2帯状部どうしが、互いに一体的に連結されている請求項7に記載のパワーモジュール。
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