JP5156586B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、モータを制御するための駆動装置に係り、詳しくは、燃料雰囲気中において燃料ポンプ等に使用されるモータ駆動装置に関する。

従来、この種の技術して、下記の特許文献１に記載される燃料供給装置が知られている。この装置は、燃料タンクの中に設置されたポンプモジュールと、燃料タンクの外に設置されたコントローラ（回路モジュール）とを備える。ポンプモジュールは、モータで駆動される燃料ポンプを含み、コントローラは、燃料ポンプのモータを制御するための集積回路（ＩＣ）等を含む。

特開２００４−３３２５８２号公報

ところが、特許文献１に記載の燃料供給装置では、ＩＣ等を含むコントローラが燃料タンクの外に設置されていたので、車両に搭載スペースを確保する必要があった。これに対して、コントローラをポンプモジュールと共に燃料タンクの中に設置することで、コントローラの搭載スペースを確保することが考えられる。しかし、この場合は、コントローラが燃料雰囲気中に曝されるので、ＩＣや電子部品の燃料による電食が問題となった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料雰囲気中に設置されても燃料による電食を防止することを可能としたモータ駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、燃料雰囲気中において使用されるモータ駆動装置であって、プリント基板と、プリント基板の上に実装された電子部品と、半導体素子と、半導体素子を格納したセラミックパッケージと、半導体素子を格納したセラミックパッケージの開口を密封するコバール材とを備え、半導体素子を格納してコバール材で密封したセラミックパッケージを、電子部品の上からプリント基板に積層することで積層回路を構成し、積層回路の全体を樹脂でモールドしたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、積層回路の全体が樹脂によりモールドされて覆われるので、積層回路が気密封止される。また、燃料等に対して耐性が小さい半導体素子は、セラミックパッケージと樹脂により二重に気密封止され、燃料等に対して耐性の大きい電子部品は、樹脂のみにより気密封止され、それぞれ燃料耐性レベルに応じて気密封止が図られる。半導体素子を格納して密封したセラミックパッケージが電子部品の上からプリント基板に積層されるので、それらプリント基板及びセラミックパッケージの占有面積が小さくなり、半導体素子とプリント基板を接続するハーネスも短くなる。また、積層回路の全体が樹脂でモールドされてモジュール化される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、積層回路と一体に外部端子を設け、モールドした樹脂により外部端子を内包するコネクタを形成したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、モールドした樹脂によりコネクタが一体に形成されるので、別途コネクタを形成する必要がない。コネクタにより外部配線の接続が容易となる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、燃料雰囲気中において使用されるモータ駆動装置であって、半導体素子と、電子部品と、半導体素子及び電子部品を格納したセラミックパッケージと、半導体素子及び電子部品を格納したセラミックパッケージの開口を密封するコバール材とを備え、半導体素子及び電子部品を格納してコバール材で密封したセラミックパッケージの全体を樹脂でモールドしたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、セラミックパッケージの全体が樹脂によりモールドされて覆われるので、セラミックパッケージに格納された半導体素子及び電子部品が、セラミックパッケージと樹脂により二重に気密封止される。セラミックパッケージの全体が樹脂でモールドされてモジュール化される。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、セラミックパッケージと一体に外部端子を設け、モールドした樹脂により外部端子を内包するコネクタを形成したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、モールドした樹脂によりコネクタが一体に形成されるので、別途コネクタを形成する必要がない。コネクタにより外部配線の接続が容易となる。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明において、セラミックパッケージにヒートシンクを積層したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の作用に加え、半導体素子からの発熱がセラミックパッケージ及びヒートシンクを介して放散し易くなる。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一つに記載の発明において、電子部品は、コンデンサ、抵抗体を含むことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、電子部品をコンデンサ、抵抗体に特定することで、請求項１乃至５の何れか一つに記載の発明と同様の作用が得られる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一つに記載のモータ駆動装置を備えた燃料ポンプであって、モータ駆動装置を内部に設けたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、燃料ポンプにおいて請求項１乃至６の何れか一つの発明の作用が得られる。

請求項１に記載の発明によれば、モータ駆動装置を燃料雰囲気中で使用しても、半導体素子及び電子部品の燃料による電食を防止することができる。また、モータ駆動装置につき、コスト低減を図りながら信頼性を確保することができ、ラジオノイズの発生を抑えることができ、小型化することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、モータ駆動装置のコストを低減することができる。

請求項３に記載の発明によれば、モータ駆動装置を燃料雰囲気中で使用しても、半導体素子及び電子部品の燃料による電食を防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、モータ駆動装置のコストを低減することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の発明の効果に加え、半導体素子からの発熱効率を向上させることができ、モータ駆動装置の温度上昇を抑えることができる。

請求項６に記載の発明によれば、電子部品を特定することで、請求項１乃至５の何れか一つに記載の発明と同様の効果を得ることができる。

請求項７に記載の発明によれば、燃料ポンプにおいて請求項１乃至６の何れか一つの発明の効果を得ることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明のモータ駆動装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態の燃料ポンプ１を正面図により示す。この燃料ポンプ１は、燃料タンクの中に設置されて、エンジンに燃料を供給するために使用される。燃料ポンプ１は、ハウジング２と、モータ３と、ロワボディ４と、インペラ５と、アッパボディ６とを備える。ハウジング２は、筒状に形成され、その内部にモータ３が収容される。ロワボディ４は、ハウジング２の下部に固定され、上下２体で構成され、ポンプ室を形成する。ロワボディ４には、燃料吸入口７が形成される。インペラ５は、円盤形状をなし、ロワボディ４の中に収容され、モータ３により回転駆動される。アッパボディ６は、ハウジング２の上部に固定される。アッパボディ６には、コネクタ８と燃料吐出口９が設けられる。コネクタ８には、外部配線が接続可能となっている。ハウジング２、ロワボディ４及びアッパボディ６により燃料ポンプ１のケーシングが構成される。

この実施形態では、燃料ポンプ１の内部に、燃料ポンプ１のモータ３を制御するためのモータ駆動装置としてのコントローラ１０が設けられる。コントローラ１０は、ケーシングを構成するアッパボディ６にてコネクタ８に対応して着脱可能に設けられる。すなわち、アッパボディ６には、コントローラ１０を装着するための装着穴、装着したコントローラ１０を固定する固定手段等が設けられる。

図２に、この実施形態のコントローラ１０を断面図により示す。このコントローラ１０は、燃料ポンプ１と共に燃料タンクの中に設置されることから、常圧燃料雰囲気中で使用されることとなる。コントローラ１０は、プリント基板２１と、プリント基板２１の上に実装された複数の電子部品２２〜２５と、開口（図示略）をコバール蓋２６で密封したセラミックパッケージ２７と、セラミックパッケージ２７の中に格納された半導体素子２８とを備える。

プリント基板２１の絶縁部分は、ガラスエポキシ樹脂より構成される。電子部品２２〜２５は、コンデンサ、抵抗体、クリスタル、コイル及びダイオードを含む。コバール蓋２６は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅを材料として形成され、セラミックパッケージ２７に対してシーム溶接により固定される。半導体素子２８を格納してコバール蓋２６で密封したセラミックパッケージ２７は、各電子部品２２〜２５の上からプリント基板２１に対して積層されて設けられる。これらプリント基板２１、電子部品２２〜２５、半導体素子２８を格納したセラミックパッケージ２７により積層回路２９が構成される。

セラミックパッケージ２７とプリント基板２１との間には、半導体素子２８とプリント基板２１とを電気的に接続する複数のハーネス３０が設けられる。積層回路２９のセラミックパッケージ２７には、コバール蓋２６の上から更にヒートシンク３１が固定され、積層される。プリント基板２１には、複数の外部端子３２の一端と、複数の内部端子３３の一端がそれぞれ固定される。これにより、積層回路２９に対し外部端子３２と内部端子３３が一体に設けられる。外部端子３２は、上方へ突出し、内部端子３３は、横方向へ突出する。外部端子３２と内部端子３３は、それぞれ真鍮又はスズメッキにより形成される。そして、上記した積層回路２９、外部端子３２及び内部端子３３の全てが、ＰＰＳ等の樹脂３４によりモールドされる。モールドした樹脂３４により、外部端子３２の先端部を内包するコネクタ３５が設けられる。このコネクタ３５は、アッパボディ６のコネクタ８に対応して配置される。内部端子３３の先端部も樹脂３４により覆われる。

以上説明したこの実施形態によれば、モータ駆動装置であるコントローラ１０は、燃料ポンプ１と共に燃料タンクの中に設置されて常圧燃料雰囲気中で使用される。しかし、このコントローラ１０によれば、積層回路２９の全体が樹脂３４によりモールドされて覆われるので、積層回路２９が燃料に対して気密封止される。このため、コントローラ１０を常圧燃料雰囲気中で使用しても、半導体素子２８及び電子部品２２〜２５の燃料による電食を防止することができる。

この実施形態では、燃料等に対して耐性が小さい半導体素子２８は、セラミックパッケージ２７と樹脂３４により二重に気密封止され、燃料等に対して耐性の大きいコンデンサ、抵抗体、クリスタル、コイル及びダイオード等の電子部品２２〜２５は、樹脂３４のみにより気密封止される。コントローラ１０の仕様により電子部品２２〜２５の構成は異なるが、コンデンサ、抵抗体は必須部品である。それぞれの部品２２〜２５，２８の燃料耐性レベルに応じて気密封止が図られることとなるため、コントローラ１０につき、コスト低減を図りながら信頼性を確保することができる。

この実施形態では、半導体素子２８を格納したセラミックパッケージ２７が、各電子部品２２〜２５の上からプリント基板２１に対して積層されるので、プリント基板２１及びセラミックパッケージ２７の占有面積が小さくなり、また、半導体素子２８とプリント基板２１を電気的に接続するハーネス３０が短くなる。このため、コントローラ１０を小型化することができる。また、ハーネス３０が短くなるので、アンテナ効果によるノイズ放射を低減してラジオノイズの発生を抑えることができる。

この実施形態では、積層回路２９の全体が樹脂３４によりモールドされるので、コントローラ１０のモジュール化が可能である。このため、コントローラ１０を標準化することができ、コントローラ１０を燃料ポンプ１に着脱可能に設けることができる。

この実施形態では、積層回路２９のセラミックパッケージ２７に対し、コバール蓋２６を介してヒートシンク３１が積層されるので、半導体素子２８からの発熱がセラミックパッケージ２７及びヒートシンク３１を介して放散し易くなる。このため、半導体素子２８からの発熱効率を向上させることができ、コントローラ１０の温度上昇を抑えることができる。

この実施形態では、積層回路２９と一体に外部端子３２が設けられ、モールドした樹脂３４により外部端子３２が内包されてコネクタ３５が一体に形成されるので、別途コネクタを形成する必要がない。このため、コントローラ１０のコストを低減することができ、コネクタ３５によりコントローラ１０に対する外部配線の接続が容易となる。

この実施形態では、上記したようにコントローラ１０を小型化できることから、搭載スペースの確保が容易となり、コントローラ１０を燃料ポンプ１のアッパボディに６の中に容易に設けることができる。また、コントローラ１０を燃料ポンプ１の内部に設けることで、コントローラ１０とモータ３との間の配線を短縮することができる。

この実施形態では、コントローラ１０が燃料ポンプ１のアッパボディ６に対して着脱可能に設けられることから、燃料ポンプ１とは別にコントローラ１０を別途製造することができる。このため、コントローラ１０を専用工程で製造することができ、コントローラ１０のコスト低減、延いては燃料ポンプ１のコスト低減を図ることができる。また、コントローラ１０を、仕様の異なる燃料ポンプに使用できるようになる。このため、コントローラ１０の汎用性を向上させることができる。更に、燃料ポンプ１においてコントローラ１０のみを交換できるようになる。このため、燃料ポンプ１におけるコントローラ１０のメンテナンス性を向上させることができる。例えば、コントローラ１０が故障したときは、その故障したコントローラ１０のみを正常なコントローラ１０と容易に交換することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明のモータ駆動装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下の記載においては、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。

図３に、この実施形態のコントローラ４０を断面図により示す。この実施形態のコントローラ４０は、第１実施形態における複数の電子部品２２〜２５を実装したプリント基板２１とハーネス３０を無くし、その代わりに、セラミックパッケージ２７の中に、複数の電子部品２２〜２５を半導体素子２８と共に格納した点で、第１実施形態のコントローラ１０と異なる。ここで、回路が複雑で部品数が多い場合は、プリント基板に電子部品２２〜２５を実装した多層構造とした上でそれらをセラミックパッケージ２７の中に格納してもよい。

このコントローラ４０では、セラミックパッケージ２７と一体に外部端子３２及び内部端子３３が設けられる。そして、モールドした樹脂３４により外部端子３２を内包するコネクタ３５が形成される。外部端子３２及び内部端子３３のそれぞれは、セラミックパッケージ２７の中の各部品２２〜２５，２８に電気的に接続される。

従って、この実施形態のコントローラ４０によれば、セラミックパッケージ２７の全体が樹脂３４によりモールドされて覆われるので、セラミックパッケージ２７に格納される電子部品２２〜２５及び半導体素子２８の全てが燃料に対して気密封止される。このため、コントローラ４０を常圧燃料雰囲気中で使用しても、半導体素子２８及び電子部品２２〜２５の燃料による電食を防止することができる。特に、この実施形態では、燃料等に対して耐性の大きい電子部品２２〜２５も、燃料等に対して耐性が小さい半導体素子２８も、全てセラミックパッケージ２７と樹脂３４により二重に気密封止される。この意味で、電子部品２２〜２５及び半導体素子２８の全てについて厳重に気密封止することができ、コントローラ４０の信頼性を更に向上させることができる。

この実施形態におけるその他の作用効果については、第１実施形態のそれと同等の作用効果を得ることができる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して次のように実施することができる。

（１）前記実施形態では、積層回路２９にヒートシンク３１を設けたが、コントローラが小型で発熱が小さい場合は、ヒートシンクを省略してもよい。

（２）前記実施形態では、プリント基板２１の絶縁部分をガラスエポキシ樹脂より構成したが、プリント基板としてセラミック基板、金属基板、紙・フェノール基板等を使用することもできる。

第１実施形態に係り、燃料ポンプを示す正面図。 第１実施形態に係り、コントローラを示す断面図。 第２実施形態に係り、コントローラを示す断面図。

１ 燃料ポンプ
３ モータ
１０ コントローラ（モータ駆動装置）
２１ プリント基板
２２ 電子部品
２３ 電子部品
２４ 電子部品
２５ 電子部品
２６ コバール蓋（コバール材）
２７ セラミックパッケージ
２８ 半導体素子
２９ 積層回路
３０ ハーネス
３１ ヒートシンク
３２ 外部端子
３４ 樹脂
３５ コネクタ
４０ コントローラ（モータ駆動装置）

Claims (7)

1. 燃料雰囲気中において使用されるモータ駆動装置であって、
   プリント基板と、
   前記プリント基板の上に実装された電子部品と、
   半導体素子と、
   前記半導体素子を格納したセラミックパッケージと、
   前記半導体素子を格納した前記セラミックパッケージの開口を密封するコバール材と
   を備え、前記半導体素子を格納してコバール材で密封した前記セラミックパッケージを、前記電子部品の上から前記プリント基板に積層することで積層回路を構成し、前記積層回路の全体を樹脂でモールドしたことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記積層回路と一体に外部端子を設け、前記モールドした樹脂により前記外部端子を内包するコネクタを形成したことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 燃料雰囲気中において使用されるモータ駆動装置であって、
   半導体素子と、
   電子部品と、
   前記半導体素子及び前記電子部品を格納したセラミックパッケージと、
   前記半導体素子及び前記電子部品を格納した前記セラミックパッケージの開口を密封するコバール材と
   を備え、前記半導体素子及び前記電子部品を格納してコバール材で密封した前記セラミックパッケージの全体を樹脂でモールドしたことを特徴とするモータ駆動装置。
4. 前記セラミックパッケージと一体に外部端子を設け、前記モールドした樹脂により前記外部端子を内包するコネクタを形成したことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. 前記セラミックパッケージにヒートシンクを更に積層したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のモータ駆動装置。
6. 前記電子部品は、コンデンサ、抵抗体を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載のモータ駆動装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一つに記載のモータ駆動装置を備えた燃料ポンプであって、前記モータ駆動装置を内部に設けたことを特徴とする燃料ポンプ。

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