JP4440016B2

JP4440016B2 - 電子回路装置

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Publication number: JP4440016B2
Application number: JP2004201536A
Authority: JP
Inventors: 成臣徳永
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-07-08
Also published as: JP2006024746A

Description

本発明はインバーター制御機器等に用いられるＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）等の半導体素子を回路基板上に実装し、絶縁性のポッティング材を充填してなる電子回路装置に関するものである。

近年、冷蔵庫等インバーター制御を使った機器が多く出ているが、これらのインバーター機器の電子回路装置においては、モータ等のインバーター駆動回路や、駆動回路の過電流に対する保護回路を１個のモジュールとして組み込んだＩＰＭ半導体素子が用いられるのが一般的である。

これらＩＰＭ半導体素子には、本体の両側に端子をだすＤＩＰ（デュアル・インライン・パッケージ）型の形状をしたものと、本体の片側に端子をだすＳＩＰ（シングル・インライン・パッケージ）型の形状をしたものがある。

これらのＩＰＭ半導体素子は高電圧を扱うため、それらのＩＰＭ半導体素子の端子間およびその端子に接続されるプリント基板上の配線は法規上一定以上の絶縁距離を確保しなければならないが、端子間の絶縁距離が確保されていない半導体素子を使用する場合は、絶縁距離が確保されていない部分を絶縁性のポッティング材で覆うのが一般的である（たとえば特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の電子回路装置を説明する。

図１０は特許文献１に記載された従来の電子回路装置の電気回路ブロック図、図１１は同従来の電子回路装置の側断面図である。

図１０および図１１において、電子回路装置１８は、ＩＰＭ１、メイン基板２、放熱板３、取付けネジ４、回転数制御回路５、電源回路６、コネクタ７、ケース１２、ポッティング材１４により構成されている。

図１０に示すように、駆動回路１ａおよび過電流保護回路１ｂを内部に形成したＤＩＰ型の半導体素子であるＩＰＭ１は、メイン基板２に実装されており、またＩＰＭ１には放熱板３が取付けネジ４により密着するように取付けられている。

また、メイン基板２には、ＩＰＭ１を制御する回転数制御回路５および電源回路６が組み込まれており、回転数制御回路５はＩＰＭ１へ指令をだすマイコン５ａ、および三相のモータ８の回転子であるロータ（図示せず）の位置を検知する位置検知回路５ｂから構成されている。

電源回路６は、ＩＰＭ１用の駆動系電圧（たとえばＤＣ２８０Ｖ）を作るモータ駆動用電源回路６ａおよび回転数制御回路５用の制御系電圧（たとえばＤＣ５Ｖ）を作る制御用電源回路６ｂから構成されている。

さらに、メイン基板２にはコネクタ７が取付けられており、ＩＰＭ１の出力はメイン基板２、コネクタ７を経由してモータ８に接続されている。

これらＩＰＭ１などの部品は、これらを収納するのに充分な大きさのケース１２の中に収納され、ＩＰＭ１などの部品とケース１２との空間部にポッティング材１４が充填されており、高電圧で絶縁距離が近いＩＰＭ１とメイン基板２の電気接続部を覆い、この部分に塵埃や湿気が入らないようにすることにより電気絶縁に対する信頼性を高めている。

以上のように構成された電子回路装置１８の組立作業にあっては、まずメイン基板２にＩＰＭ１、回転数制御回路５、電源回路６およびコネクタ７の部品を実装する。次にメイン基板２に実装されたＩＰＭ１に放熱板３を取付けネジ４によって取付けを行なった後、それら全体をケース１２の中に収納した後、メイン基板２およびＩＰＭ１を浸漬するのに充分な量のポッティング材１４をケース１２の中に充填し、炉の中に入れて高温で硬化させる手順で組立が行なわれる。

以上のように構成された電子回路装置について、以下その動作を説明する。

回転数制御回路５はモータ８からフィードバックされた三相の位置検知信号を入力し、位置検知回路５ｂにてモータ８の回転状況を検知するとともにマイコン５ａで演算処理を行い、モータ８が所定の回転数で回転するようにＩＰＭ１へ駆動信号を出力する。

ＩＰＭ１内部の駆動回路１ａは、回転数制御回路５のマイコン５ａからの駆動信号を基に、モータ８が所定の回転数で動作するよう三相の駆動電圧波形をモータ８へ出力することにより、モータ８が所定の回転数で運転される。

また、ＩＰＭ１の過電流保護回路１ｂは駆動回路１ａからモータ８へ出力される出力電流値を監視し、規定の電流値以上になるとモータ８への駆動出力を停止し、ＩＰＭ１およびモータ８を保護している。

さらに、モータ８が運転されるとＩＰＭ１が発熱するが、放熱板３によりＩＰＭ１の発熱を放熱することで、ＩＰＭ１の温度が極端に上昇することを防止し、ＩＰＭ１が過度の温度上昇により故障することを防止している。

また、電源回路６として、ＩＰＭ１の駆動用のために、モータ駆動用電源回路６ａが駆動回路１ａに駆動系電圧（たとえばＤＣ２８０Ｖ）を供給するとともに、制御用電源回路６ｂが回転数制御回路５に制御系電圧（たとえばＤＣ５Ｖ）を供給している。
特開平１１−３４０３８９号公報

しかしながら、上記従来の構成ではポッティング材１４を充填するケース１２が必要であり、またケース１２は装置全体を収納する大きなものにすることが必要であったため、電子回路装置１８全体が大型化してしまい、コストも高くなるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、ポッティング材を充填するケースを不要とし、組立作業性が良く、小型で且つ安価な電子回路装置１８を提供することを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の電子回路装置は、放熱板の中に電子部品を実装する基板と基板に実装された半導体素子を収納し、基板と半導体素子の電接続部を覆うように放熱板の中にポッティング材を充填するようにしたもので、ポッティング材を充填するケースを放熱板が兼ねることで、ケースが不要となるという作用を有する。

本発明の電子回路装置は、ポッティング材を充填するケースを不要とすることができるとともに、基板を小型化することができ、小型で組立作業性の良い安価な電子回路装置を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、縦型サブ基板と、前記縦型サブ基板上に前記縦型サブ基板と平行に対面するように実装されたＳＩＰ（シングル・インライン・パッケージ）型半導体素子と、前記縦型サブ基板および前記ＳＩＰ型半導体素子を囲うように成形された放熱板と、前記縦型サブ基板の端部に配置された基板端子によって電気的に接続されることで前記縦型サブ基板を実装したメイン基板と、前記放熱板の内側に少なくとも前記縦型サブ基板と前記ＳＩＰ型半導体素子の電気的接続部を覆うようにポッティング材を充填したことを特徴とすることにより、ポッティング材を充填するケースが不要となり、電子回路装置を小型化することができるとともに安価なものとすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、放熱板はメイン基板に向かって開口したＵ字型をなし、縦型サブ基板とＳＩＰ型半導体素子の電気的接続部は、前記放熱板内の底部側に配設されたもので、ポッティング材の量を少なくすることができ、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに電子回路装置全体を安価なものとすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２の発明において、放熱板は、縦型サブ基板と基板端子の電気的接続部近傍の一部を切り欠いた構成とすることにより、縦型サブ基板をメイン基板へ実装する際に、縦型サブ基板の基板端子が見えるようになり、請求項１および２に記載の発明の効果に加えて、さらに組立作業性が向上するとともに、それにより組立不良も低減することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３の発明において、放熱板内の底部に位置決め部を設けるとともに、縦型サブ基板の反メイン基板側の端部に、前記位置決め部に嵌合する突起部を設け、前記位置決め部に前記突起部を嵌合させることで前記放熱板に対する前記縦型サブ基板の位置決めをおこなうもので、放熱板と縦型サブ基板およびＳＩＰ型半導体素子の相互の位置ズレを防止することができ、請求項１ないし３に記載の発明の効果に加えて、さらにＳＩＰ型半導体素子の放熱板への取付け作業性が向上するとともに、組立不良を低減することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４の発明において、ポッティング材は、無機質フィラーを混合したウレタン樹脂としたもので、ＳＩＰ型半導体素子の発熱をより熱拡散させることができ、請求項１ないし４に記載の発明の効果に加えて、さらに放熱板を小型化することができ、電子回路装置を安価なものとすることができるとともに、ＳＩＰ型半導体素子の信頼性を高めることができる。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の発明において、ＳＩＰ型半導体素子は取付けネジとナットにより放熱板に取付けられ、前記ＳＩＰ型半導体素子が実装される縦型サブ基板の実装面側に、前記ナットの回転を拘束するとともに収納するナットケースを設け、前記ナットは前記取付けネジに組み付けられる前に予め前記ナットケース内に収納されるもので、ＳＩＰ型半導体素子の放熱板への取付け作業性を放熱板の外側から容易に行なう事ができ、請求項１ないし５に記載の発明の効果に加えて、さらにＳＩＰ型半導体素子の放熱板への取付けの作業性が向上するとともに、組立不良を低減することができる。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の発明において、放熱板は、端部に少なくとも一対の凸状の基板支持部を備えた金属板とからなり、金属板をＵ字型に折り曲げて構成するとともに、先端が互いに対向するように前記基板支持部を折り曲げ、前記基板支持部の先端で縦型サブ基板を挟持することで前記放熱板に対する縦型サブ基板の位置決めをおこなうもので、放熱板と縦型サブ基板およびＳＩＰ型半導体素子の相互の位置ズレを防止することができ、請求項１ないし６に記載の発明の効果に加えて、さらにＳＩＰ型半導体素子の放熱板への取付け作業性が向上するとともに、組立不良を低減することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の発明において、放熱板は金属板をＵ字型に折り曲げて構成するとともに、縦型サブ基板と前記放熱板とを位置決め固定するサイドキャップを備え、前記放熱板側面の開口部の少なくとも底部を塞ぐように前記サイドキャップを前記放熱板に取付けたもので、放熱板と縦型サブ基板およびＳＩＰ型半導体素子の相互の位置ズレを防止することができるとともに、ポッティング材を放熱板の内側に充填する際に、ポッティング材が放熱板の外部に漏れないように、治具等により放熱板の底部を塞ぐ必要がなく、請求項１ないし７に記載の発明の効果に加えて、さらに放熱板への縦型サブ基板およびＳＩＰ型半導体素子の取付け作業の作業性が向上するとともに、ポッティング材の充填の作業性も向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電子回路装置の電気回路ブロック図、図２は同実施の形態における電子回路装置の斜視図、図３は同実施の形態における電子回路装置の側断面図である。

図４は同実施の形態における縦型サブ基板の斜視図、図５は同実施の形態におけるナットケースの斜視図、図６は同実施の形態における放熱板の折り曲げ加工前の斜視図である。

図１において、電子回路装置７１は電気回路として、ＩＰＭ５１へ指令をだすマイコン６１ａおよび三相のモータ８のロータ位置を検出する位置検知回路６１ｂから構成されている回転数制御回路６１と、駆動回路５１ａおよび過電流保護回路５１ｂを内部に形成したＳＩＰ型半導体素子であるＩＰＭ５１と、ＩＰＭ５１用のモータ駆動用電源回路６９ａおよび回転数制御回路６１用の制御用電源回路６９ｂから構成された電源回路６９を備えている。

また、図２ないし図６に示すように、電子回路装置７１は上記電気回路を構成するためにその他の部品として、メイン基板６７、縦型サブ基板５３、放熱板５９、取付けネジ５５、ナット５７、ナットケース６３、コネクタ７、ポッティング材６４などを備えている。

以下、電子回路装置の詳細な構成について説明する。

駆動回路５１ａおよび過電流保護回路５１ｂを内部に形成したＳＩＰ型半導体素子であるＩＰＭ５１は複数の素子端子５１ｃを備え、縦型サブ基板５３とＩＰＭ５１とが平行対面するように、素子端子５１ｃを縦型サブ基板５３にはんだ付けされることにより実装されている。

また、ＩＰＭ５１は、取付けネジ５５およびナット５７により、金属板をＵ字型に折り曲げ成形された放熱板５９に密着するように取付けられている。

放熱板５９は縦型サブ基板５３およびＩＰＭ５１を囲うようになっており、放熱板５９はＵ字型の底面部に位置決め部である位置決め穴５９ａが設けられているとともに、縦型サブ基板５３には端面に突起部５３ａが設けられており、突起部５３ａを位置決め穴５９ａに嵌合させることにより、縦型サブ基板５３を放熱板５９に組み付ける際に位置決めができるようになっている。

この時ＩＰＭ５１は、素子端子５１ｃが縦型サブ基板５３の突起部５３ａ側、すなわちＵ字型の放熱板５９の底部側にくるように縦型サブ基板５３に取付けられている。

また、放熱板５９は側端部に基板支持部５９ｂを形成しており、対になった基板支持部５９ｂを内側に折り曲げ加工することにより縦型サブ基板５３を挟持している。

縦型サブ基板５３には、ＩＰＭ５１を制御する回転数制御回路６１が組み込まれており、回転数制御回路６１はＩＰＭ５１へ指令をだすマイコン６１ａおよび三相のモータ８のロータ位置を検知する位置検知回路６１ｂから構成されている。

また、縦型サブ基板５３には、ＩＰＭ５１を放熱板５９に取付ける際に、予めナット５７を収納しておく樹脂製のナットケース６３が取付けられている。ナットケース６３は一対のフック部６３ａを備え、フック部６３ａが縦型サブ基板５３の一対の取付け穴５３ｂに係止されることにより縦型サブ基板５３に固定されている。

放熱板５９の内側の底部には、熱伝導率が良くなるように無機質フィラーを混合したウレタン樹脂のポッティング材６４が、少なくとも高電圧で絶縁距離が少ないＩＰＭ５１の素子端子５１ｃと縦型サブ基板５３との接続部を隙間なく覆うように充填されている。

縦型サブ基板５３および放熱板５９はメイン基板６７上に実装されているが、縦型サブ基板５３の突起部５３ａが形成されている端面の反対側の端面、すなわちメイン基板６７側の端面には複数の基板端子６５が取付けられており、この基板端子６５により縦型サブ基板５３とメイン基板６７が電気接続されている。

また、放熱板５９のメイン基板６７と対面する端面５９ｃは、その一部が切り欠かれてコの字型に近い形状に成形されている。そのため、基板端子６５とメイン基板６７の接続部が放熱板５９の外側から見えるようになっている。

また、メイン基板６７には電源回路６９が実装されており、電源回路６９はＩＰＭ５１用の駆動系電圧（たとえばＤＣ２８０Ｖ）を作るモータ駆動用電源回路６９ａおよび回転数制御回路５用の制御系電圧（たとえばＤＣ５Ｖ）を作る制御用電源回路６９ｂから構成されている。また、メイン基板６７にはコネクタ７が取付けられており、ＩＰＭ５１の出力は縦型サブ基板５３、メイン基板６７、そしてコネクタ７を経由してモータ８に接続されている。

回転数制御回路６１は、モータ８からフィードバックされた三相の位置検知信号を入力し、位置検知回路６１ｂにてモータ８の回転状況を検知するとともにマイコン６１ａで演算処理を行い、モータ８が所定の回転数で回転するようにＩＰＭ５１へ駆動信号を出力する。

ＩＰＭ５１内部の駆動回路５１ａは回転数制御回路６１のマイコン６１ａからの駆動信号を基に、モータ８が所定の回転数で動作するよう三相の駆動電圧波形をモータ８へ出力することにより、モータ８が所定の回転数で運転される。

また、ＩＰＭ５１の過電流保護回路５１ｂは、駆動回路５１ａからモータ８へ出力される出力電流値を監視し、規定の電流値以上になるとモータ８への駆動出力を停止し、ＩＰＭ５１およびモータ８を保護している。

さらに、モータ８が運転されるとＩＰＭ５１が発熱するが、放熱板５９によりＩＰＭ５１の発熱を放熱することで、ＩＰＭ５１の温度が極端に上昇することを防止し、ＩＰＭ５１が過度の温度上昇により故障することを防止している。

以上のように構成された電子回路装置７１の組立作業について説明する。

まず、ナットケース６３のフック部６３ａを縦型サブ基板５３の取付け穴５３ｂに係止して、ナットケース６３を縦型サブ基板５３に取付け行なう。

次に、ナットケース６３の中にナット５７を収納した状態で、ＩＰＭ５１の素子端子５１ｃを縦型サブ基板５３にはんだ付けすることにより、ＩＰＭ５１を縦型サブ基板５３に実装する。これによりＩＰＭ５１と縦型サブ基板５３が電気的に接続されると同時に、ナットケース６３の開口部がＩＰＭ５１により塞口され、ナット５７がナットケース６３の外側にこぼれ出ることが防止された状態となる。

縦型サブ基板５３にはこのほか、回転数制御回路６１、基板端子６５などがはんだ付けにより実装される。

次に、放熱板５９とＩＰＭ５１を固定することにより、上記部品を実装した縦型サブ基板５３を放熱板５９に取付けを行なうが、取付けにあっては、まず、縦型サブ基板５３と放熱板５９の位置決めを行なうために、縦型サブ基板５３の突起部５３ａを放熱板５９の位置決め穴５９ａに嵌合させるとともに、放熱板５９の基板支持部５９ｂにて縦型サブ基板５３を挟持した状態にする。

この状態で、縦型サブ基板５３と放熱板５９の組立の位置決めができていることになる。

そして、この位置決めができた状態で、放熱板５９の外側より、取付けネジ５５にて放熱板５９とＩＰＭ５１を固定するが、すでに縦型サブ基板５３と放熱板５９の組立の位置決めができているため、ＩＰＭ５１およびナット５７の位置も調整されており、再度調整することなく取付け作業を行なうことができる。

特に、ナット５７はナットケース６３内に回転不能な状態で収納されているため、取付けネジ５５を回すだけで、取付けネジ５５はナット５７に容易に組みつけられる。

次に、放熱板５９の内側にポッティング材６４を充填するが、充填作業にあってはまず、ポッティング材６４が放熱板５９の外へ漏れないように、縦型サブ基板５３が取付けられた縦型サブ基板５３の側開口部を治具にて塞いだ状態にし、ポッティング材６４を放熱板５９の内側に充填する。この状態にて高温槽に入れられて、ポッティング材６４が熱硬化し、ポッティング材６４が熱硬化した後には前記治具は取り外される。

次に、ポッティング材６４が充填、硬化された縦型サブ基板５３と放熱板５９の組立品をメイン基板６７に実装するが、予め縦型サブ基板５３に取付けられている基板端子６５をメイン基板６７にはんだ付けすることにより、電気的に縦型サブ基板５３とメイン基板６７が接続されるとともに、メイン基板６７に縦型サブ基板５３と放熱板５９の組立品が実装された状態にされる。

この後、メイン基板６７上に電源回路６９およびコネクタ７などが実装される手順にて組立がおこなわれる。

以上のように、放熱板５９がＩＰＭ５１や縦型サブ基板５３を収納するケースを兼用し、放熱板５９の内側にポッティング材６４を充填するため、ポッティング材６４を充填する専用のケースを不要となり、電子回路装置７１を安価なものとすることができるとともに、縦型サブ基板５３とメイン基板６７によって基板を構成し、縦型サブ基板５３を放熱板５９の中に収納することにより、電子回路装置７１を小型化することができる。

また、素子端子５１ｃが縦型サブ基板５３の突起部５３ａ側にくるように縦型サブ基板５３に取付けられているため、放熱板５９のＵ字型底部付近に基板端子５１ｃおよびＩＰＭ５１と縦型サブ基板５３の電気接続部を配置することができ、ポッティング材６４の量を少なくすることができる。

また、放熱板５９の端面５９ｃは、一部が切り欠かかれてコの字型に近い形状となっているため、縦型サブ基板５３をメイン基板６７に実装する際に、基板端子６５とメイン基板６７の接続部が放熱板５９の外側から見えるようになり、組立作業性を向上することができるとともに、その組立作業における電気接続不良などの組立不良を低減することができる。

また、縦型サブ基板５３の突起部５３ａと放熱板５９の位置決め穴５９ａにより、放熱板５９と縦型サブ基板５３およびＩＰＭ５１の相互の位置ズレを防止することができ、ＩＰＭ５１の放熱板５９への取付け作業性を向上することができるとともに、組立不良を低減することができる。

また、ポッティング材６４に無機質フィラーを混合したウレタン樹脂を用いることにより、ポッティング材６４の熱伝導率を良くすることができる。たとえば、無機質フィラーを混合することにより、ポッティング材６４の熱伝導率は０．２Ｗ／ｍ・℃から０．８Ｗ／ｍ・℃程になる。

これにより、ＩＰＭ５１の発熱をより良く放熱板５９へ拡散させることができ、放熱板５９を小型化することができるとともに、過度の温度上昇によるＩＰＭ５１の故障を低減することができる。

また、縦型サブ基板５３のＩＰＭ５１が実装される実装面側に、ＩＰＭ５１を放熱板５９に取付けるナット５７を回転不能に予め収納するナットケース６３を設けることにより、放熱板５９の外側から取付けネジ５５によるＩＰＭ５１の放熱板５９への取付け作業を容易に行なえるようにすることができる。

また、放熱板５９の基板支持部５９ｂにより縦型サブ基板５３を挟持することにより、放熱板５９と縦型サブ基板５３相互の位置ズレが防止され、ＩＰＭ５１の放熱板５９への取付け作業、および縦型サブ基板５３のメイン基板６７への取付け作業の作業性を向上することができるとともに、組立作業における電気接続不良などの組立不良を低減することができる。

（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２における電子回路装置の電気回路ブロック図、図８は同実施の形態における電子回路装置の斜視図、図９は同実施の形態におけるキャップの斜視図である。

なお、実施の形態１と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図７において、電子回路装置８５は、電気回路として、ＩＰＭ５１へ指令をだすマイコン６１ａおよび三相のモータ８のロータ位置を検出する位置検知回路６１ｂから構成されている回転数制御回路６１と、駆動回路５１ａおよび過電流保護回路５１ｂを内部に形成したＳＩＰ型半導体素子であるＩＰＭ５１と、ＩＰＭ５１用のモータ駆動用電源回路６９ａおよび回転数制御回路６１用の制御用電源回路６９ｂから構成された電源回路６９を備えている。

また、図８および図９に示すように、電子回路装置８５は上記電気回路を構成するためにその他の部品として、縦型サブ基板５３、取付けネジ５５、ナット５７、放熱板８１、ナットケース６３、ポッティング材６４、基板端子６５、メイン基板６７、コネクタ７、サイドキャップ８３などを備えている。

以下、電子回路装置の詳細な構成について説明する。

図７、図８、図９において、ＩＰＭ５１は、取付けネジ５５およびナット５７により、金属板をＵ字型に折り曲げ成形された放熱板８１に密着するように取付けられている。

放熱板８１は縦型サブ基板５３およびＩＰＭ５１を囲うようになっており、放熱板８１にはＵ字型の底面部に位置決め部である位置決め穴８１ａが設けられているとともに、縦型サブ基板５３には端面に突起部５３ａが設けられており、突起部５３ａを放熱板８１の位置決め穴８１ａに挿入することにより、縦型サブ基板５３を放熱板８１に取付ける際に位置決めができるようになっている。

さらに、放熱板８１の側端面部には開口部を塞ぐようにサイドキャップ８３が両側に取付けられており、サイドキャップ８３の表面に形成された溝部８３ａに縦型サブ基板５３および放熱板８１の端面を嵌合することで、放熱板８１と縦型サブ基板５３を位置決めするとともに連結固定している。

放熱板８１の内側の底部には、熱伝導率が良くなるように無機質フィラーを混合したウレタン樹脂のポッティング材６４が、少なくとも高電圧で絶縁距離が少ないＩＰＭ５１の素子端子５１ｃと縦型サブ基板５３の接続部を隙間無く覆うように充填されている。

縦型サブ基板５３および放熱板８１はメイン基板６７上に実装されているが、縦型サブ基板５３の突起部５３ａが形成されている端面の反対側の端面、すなわちメイン基板６７側の端面には複数の基板端子６５が取付けられており、この基板端子６５により縦型サブ基板５３とメイン基板６７が電気接続されている。

以上のように構成された電子回路装置８５について、以下その動作を説明する。

さらに、モータ８が運転されるとＩＰＭ５１が発熱するが、放熱板８１によりＩＰＭ５１の発熱を放熱することで、ＩＰＭ５１の温度が極端に上昇することを防止し、ＩＰＭ５１が過度の温度上昇により故障することを防止している。

以上のように構成された電子回路装置８５の組立作業について説明する。

次に、ナットケース６３の中にナット５７を回転不能に収納した状態で、ＩＰＭ５１の素子端子５１ｃを縦型サブ基板５３にはんだ付けすることにより、ＩＰＭ５１を縦型サブ基板５３に実装する。これによりＩＰＭ５１と縦型サブ基板５３が電気的に接続されると同時に、ナットケース６３の開口部がＩＰＭ５１により塞口されナット５７がナットケース６３の外側にこぼれ出ることが防止された状態となる。

次に、放熱板８１とＩＰＭ５１を固定することにより、上記部品を実装した縦型サブ基板５３を放熱板８１に取付けを行なうが、取付けにあっては、まず、縦型サブ基板５３と放熱板８１の位置決めを行なうために、縦型サブ基板５３の突起部５３ａを放熱板８１の位置決め穴８１ａに嵌合させるとともに、放熱板８１の側端面部に開口部を塞ぐようにサイドキャップ８３を取付ける。

この状態で、縦型サブ基板５３と放熱板８１の組立の位置決めができていることになる。

そして、この位置決めができた状態で、放熱板５９の外側より、取付けネジ５５にて放熱板５９とＩＰＭ５１を固定するが、すでに縦型サブ基板５３と放熱板８１の組立の位置決めができているため、ＩＰＭ５１およびナット５７の位置も調整されており、再度調整することなく取付け作業を行なうことができる。

次に、放熱板８１の内側にポッティング材６４を充填するが、充填作業にあってはサイドキャップ８３が、縦型サブ基板５３と放熱板８１の組立の位置決めを行なうとともに放熱板８１の側端面部の開口部を塞いでいるため、ポッティング材６４を放熱板８１の外へ漏らすことなく作業することができる。この状態にて高温槽に入れられて、ポッティング材６４が熱硬化した状態となる。

次に、ポッティング材６４が充填、硬化された縦型サブ基板５３と放熱板８１の組立品をメイン基板６７に実装するが、さきに縦型サブ基板５３に取付けられている基板端子６５をメイン基板６７にはんだ付けすることにより、電気的に縦型サブ基板５３とメイン基板６７が接続されるとともに、メイン基板６７に縦型サブ基板５３と放熱板８１の組立品が実装された状態にされる。

したがって、サイドキャップ８３を放熱板８１に取付けることにより、ポッティング材６４を放熱板８１の内側に充填する際に、治具等によって放熱板８１の側端面部を塞がずとも、ポッティング材６４が放熱板８１の外側に漏れないようにすることができる。

また、放熱板８１と縦型サブ基板５３がサイドキャップ８３によって連結固定されるため、ＩＰＭ５１の放熱板５９への取付け作業、および縦型サブ基板５３のメイン基板６７への取付け作業の作業性を向上することができるとともに、組立不良を低減することができる。

以上のように、本発明にかかる電子回路装置は、ポッティング材を充填するケースを不用とし、組立作業性が良く、小型で且つ安価にすることが可能となるので、インバーター制御機器だけではなく、半導体素子を用いた他の電子回路装置にも適用することができる。

本発明の実施の形態１における電子回路装置の電気回路ブロック図同実施の形態における電子回路装置の斜視図同実施の形態における電子回路装置の側断面図同実施の形態における縦型サブ基板の斜視図同実施の形態におけるナットケースの斜視図同実施の形態における放熱板の折り曲げ加工前の斜視図本発明の実施の形態２における電子回路装置の電気回路ブロック図同実施の形態における電子回路装置の斜視図同実施の形態におけるキャップの斜視図従来の電子回路装置の電気回路ブロック図従来の電子回路装置の側断面図

符号の説明

５１ＩＰＭ
５３縦型サブ基板
５３ａ突起部
５５取付けネジ
５７ナット
５９，８１放熱板
５９ａ，８１ａ位置決め穴
５９ｂ基板支持部
６３ナットケース
６４ポッティング材
６５基板端子
６７メイン基板
８３サイドキャップ

Claims

縦型サブ基板と、前記縦型サブ基板上に前記縦型サブ基板と平行に対面するように実装されたＳＩＰ（シングル・インライン・パッケージ）型半導体素子と、前記縦型サブ基板および前記ＳＩＰ型半導体素子を囲うように成形された放熱板と、前記縦型サブ基板の端部に配置された基板端子によって電気的に接続されることで前記縦型サブ基板を実装したメイン基板と、前記放熱板の内側に少なくとも前記縦型サブ基板と前記ＳＩＰ型半導体素子の電気的接続部を覆うようにポッティング材を充填したことを特徴とする電子回路装置。
放熱板は、メイン基板に向かって開口したＵ字型をなし、縦型サブ基板とＳＩＰ型半導体素子の電気的接続部は、前記放熱板内の底部側に配設された請求項１に記載の電子回路装置。
放熱板は、縦型サブ基板と基板端子の電気的接続部近傍の一部を切り欠いている請求項１または２に記載の電子回路装置。
放熱板内の底部に位置決め部を設けるとともに、縦型サブ基板の反メイン基板側の端部に、前記位置決め部に嵌合する突起部を設け、前記位置決め部に前記突起部を嵌合させることで前記放熱板に対する前記縦型サブ基板の位置決めをおこなう請求項１から３のいずれか一項に記載の電子回路装置。
ポッティング材は、無機質フィラーを混合したウレタン樹脂とした請求項１から４のいずれか一項に記載の電子回路装置。
ＳＩＰ型半導体素子は取付けネジとナットにより放熱板に取付けられ、前記ＳＩＰ型半導体素子が実装される縦型サブ基板の実装面側に、前記ナットの回転を拘束するとともに収納するナットケースを設け、前記ナットは前記取付けネジに組み付けられる前に予め前記ナットケース内に収納される請求項１から５のいずれか一項に記載の電子回路装置。
放熱板は、端部に少なくとも一対の凸状の基板支持部を備えた金属板とからなり、金属板をＵ字型に折り曲げて構成するとともに、先端が互いに対向するように前記基板支持部を折り曲げ、前記基板支持部の先端で縦型サブ基板を挟持することで前記放熱板に対する縦型サブ基板の位置決めをおこなう請求項１から６のいずれか一項に記載の電子回路装置。
放熱板は金属板をＵ字型に折り曲げて構成するとともに、縦型サブ基板と前記放熱板とを位置決め固定するサイドキャップを備え、前記放熱板側面の開口部の少なくとも底部を塞ぐように前記サイドキャップを前記放熱板に取付けた請求項１から７のいずれか一項に記載の電子回路装置。