JP5407244B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、トランジスタ、回路基板、およびこれを備えるモータ駆動装置に関し、典型的にはこの回路基板を用いた電動パワーステアリング装置に使用されるモータ駆動装置に関する。

車両用の電動パワーステアリング装置は、運転者がハンドルに与えた操舵トルクや車両の速度などに応じて、好適な操舵補助力が得られるように操舵補助用モータを駆動する。操舵補助用モータは、電子制御ユニット（Electronic Control Unit ：以下、ＥＣＵという）に内蔵されたモータ駆動回路によって駆動される。モータ駆動回路は、操舵補助用モータを駆動するときに５００Ｗ〜２０００Ｗ程度の大電力を制御する。

このような大電力を制御するため、モータ駆動回路には複数のパワーＭＯＳＦＥＴが搭載されるのが一般的であり、これらのパワーＭＯＳＦＥＴを周知の制御部からの信号で適宜にオンオフ制御することにより操舵補助用モータを駆動する。

なお、本願発明に関連して、以下のような先行技術が知られている。特許文献１には、パワーＭＯＳＦＥＴなどの電子部品の放熱のため、内面に銅メッキなどで導体層を形成し内部に樹脂を充填した放熱ビアを設けた多層回路基板の構成が開示されている。また、特許文献２には、複数のベアチップを位置決め基板を用いて配置しハウジング成型したマルチチップＩＣの構成が開示されている。さらに特許文献３には、長方形状のベアチップ形成部を短辺方向に４つ連続してなる半導体チップの構成が開示されている。さらにまた特許文献４には、高分子アクチュエータを基板に実装するための構造が開示されている。さらに特許文献５には、高分子アクチュエータを制御することにより、モータ軸に連結された駆動ギヤを操舵軸に嵌着された従動ギヤの方向へ付勢する構成が開示されている。
国際公開第２００８／０７８７３９号パンフレット 特開平７−８６５０２号公報 特開２００２−３７３９５８号公報 特開２００８−８４９５７号公報 特開２００６−８０４９号公報

以上のように、パワーＭＯＳＦＥＴは特に大きな電流が流され発熱量も大きいため、素子内部での短絡などにより故障することがある。このようなパワーＭＯＳＦＥＴの故障は基板に備えられる複数のうちの１つに生じただけで基板全体の機能停止や異常動作を引き起こすことになる。

ここで、電動パワーステアリング装置に備えられるモータ駆動回路基板において上記のような故障が生じると、異常動作防止のため操舵補助動作を停止させなければならない。しかし、上記回路基板が前軸荷重の大きい自動車に搭載されている場合には、操舵補助動作が停止すると特にハンドル操作が重くなり転舵が困難になる。

このように転舵が困難とならないようにするためには、故障したパワーＭＯＳＦＥＴに代えて新たな別のパワーＭＯＳＦＥＴが直ちに切り換えられて使用される回路構成としたり、故障した回路基板自体に代えて新たな別の回路基板が使用される構成なども考えられる。しかし、このような構成では、装置の製造コストが増加するばかりでなく、基板のサイズが大型化するため、近年の小型化が進んだ電動パワーステアリング装置に搭載することが困難な場合もある。

そこで本発明は、基板のサイズを変更することなく、搭載されるパワーＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子に短絡故障が生じた場合にも当該半導体を使用することができる回路基板を提供することを目的とする。

第１の発明は、回路を形成する配線導体を含む導体層と、絶縁層とを積層した回路基板と、
装置外部に設けられるｎ相（ｎは３以上の自然数）の電動モータを駆動制御する制御部とを備えるモータ駆動装置であって、
前記回路基板は、
複数のセルを含むトランジスタであって、当該トランジスタに含まれる前記複数のセルが複数のセル群に分かれ、各セル群毎に分かれた接続端子を持つトランジスタを複数と、
前記複数のトランジスタのセル群と前記配線導体とをそれぞれ接続する複数のワイヤと
を備え、
前記複数のワイヤは、前記トランジスタ内の複数のセル群毎にそれぞれ対応するように、複数のワイヤ群に分かれ、前記各セル群間は前記ワイヤ群で接続されず、前記各セル群は対応するワイヤ群で前記配線導体と接続し、前記トランジスタに含まれる前記セル群の１つに短絡故障が生じた場合、当該短絡故障が生じたセル群に接続されるワイヤ群のみが、前記短絡故障により流れる過大な電流により溶断するよう選ばれた素材、径、および本数からなり、
前記制御部は、
前記回路基板に備えられる前記複数のトランジスタをオンオフすることにより、前記電動モータを駆動制御し、
前記トランジスタに含まれる前記セル群の１つに短絡故障が生じた場合、当該短絡故障が生じたセル群を含むトランジスタにオフを指示し、かつ当該トランジスタに前記短絡故障による電流が流れるよう制御することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記トランジスタは、モータを駆動するための回路基板に使用され、外部に設けられる電動モータの相数と同数が連結されていることを特徴とする。

上記第１の発明によれば、当該トランジスタの接続端子を例えば基板の配線導体とそれぞれ対応するワイヤ群で接続した場合、短絡故障が生じた場合にも当該短絡故障が生じたセルを含むセル群に接続されるワイヤ群のみが溶断することになるので、短絡故障が生じた場合にも当該トランジスタを（典型的には最大電流を正常時より制限して）継続して使用することができる。

また上記第１の発明によれば、トランジスタ内の各セル群は、互いに前記ワイヤ群で接続されず、それぞれ対応するワイヤ群で配線導体と接続されているので、短絡故障が生じた場合にも当該短絡故障が生じたセルを含むグループの各セルに接続されるワイヤ群のみが溶断することになる。よって、基板のサイズを変更することなく、短絡故障が生じた場合にも当該トランジスタを（典型的には最大電流を正常時より制限して）継続して使用することができる。

さらに上記第１の発明によれば、短絡故障時において短絡故障したセルが繋がるワイヤ群に流れる電流は予め定まっているので、当該故障したトランジスタに接続される全てのワイヤ群に電流が流れる場合には溶断することがなく、短絡故障したセルが繋がるワイヤ群にのみ短絡電流が流れる場合には溶断する程度の素材、径、および本数のワイヤ群が設計上選ばれることにより、短絡故障時に確実に当該ワイヤ群を溶断させることができる。

さらにまた上記第１の発明によれば、短絡故障が生じた場合、当該短絡故障が生じたセル群を含むトランジスタが制御部の指示によりオフされ、かつ当該トランジスタに短絡故障による電流が流れるよう（場合により他のトランジスタが）制御されるので、短絡故障時に確実に当該ワイヤ群を溶断させることができる。

上記第２の発明によれば、外部に設けられる電動モータの相数と同数が連結されるので、各トランジスタの温度上昇が均一となり、またそれぞれのピーク温度が低下するので、トランジスタの出力を安定させ、また信頼性を向上させることができる。

＜１． 回路基板の構成＞
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る多層回路基板は、電動パワーステアリング装置用のモータ駆動回路基板であって、このモータ駆動回路基板は、電動パワーステアリング装置用ＥＣＵ（電子制御ユニット）に内蔵して使用される。

このＥＣＵには、操舵補助用モータに供給する駆動電流の量を算出する制御部等を含むモータ制御回路と、大電流を制御して操舵補助用モータを駆動するモータ駆動回路とが含まれる。モータ制御回路はその動作時の発熱量が少なく流れる電流も小さいが、モータ駆動回路はその動作時の発熱量が多く流れる電流も大きい。このようなモータ駆動回路はモータ駆動回路基板に実装されており、モータ制御回路はこれとは別の回路基板に実装されている。これら２枚の回路基板は、ＥＣＵの内部に並べてあるいは２段に積み重ねられるよう配置される。以下、モータ駆動回路基板である回路基板の構造について図１および図２を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る回路基板における構造を示す外観斜視図であり、図２は、この回路基板の回路図である。この図１に示される回路基板は、単層回路部１００と金属ベース１０２とを熱圧着することにより形成される。なお、これらを例えばエポキシ樹脂からなる接着剤で接着することにより形成してもよいし、これらをネジ止めなどの周知の方法で固定することにより形成してもよい。

金属ベース１０２は、アルミなどの熱伝導性の良い金属で形成され、ヒートシンクとして機能する。この金属ベース１０２は、その上面が単層回路部１００の下面の絶縁層に接するように設けられ、当該絶縁層と熱圧着されている。

単層回路部１００は、導体層とその直下の絶縁層とを熱圧着した層構造を有している。この導体層は導電性の高い銅などの金属からなり、絶縁層はガラス繊維に絶縁樹脂材を含浸させた合成物（いわゆる、プリプレグ）からなる。この単層回路部１００には後述するパワーＭＯＳＦＥＴや図１には示されていないシャント抵抗などの電子部品が実装され、その表面の導体層には、これらの電子部品を電気的に接続する所定の配線が設けられている。

さらに具体的に説明すると、この回路基板における単層回路部１００表面には、図２に示されているシャント抵抗１２と、６つのＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ）１０ｕ、１０ｖ、１０ｗ、１１ｕ、１１ｖ、１１ｗとが載置されている。そして、これらのうちの３つのＭＯＳＦＥＴ１０ｕ、１０ｖ、１０ｗ表面（上面）のソース接続端子（ソースパッド）と単層回路部１００（表層）の所定位置に設けられる対応するモータ配線導体１１０ｕ、１１０ｖ、１１０ｗとがそれぞれ４本のアルミ線１６１〜１６４でワイヤボンディングされている。なおこれらはボンディング以外の周知の手法により接続されていてもよい。また、これらのＭＯＳＦＥＴ１０ｕ、１０ｖ、１０ｗ裏面（下面）のドレイン電極はヒートスプレッダ１５０を挟んで単層回路部１００（表層）の所定位置に設けられる電源配線導体１２０に接続されている。なおこれらの接続にははんだが使用されダイボンディングされているが、それ以外の周知の手法により接続されていてもよい。

さらに他の３つのＭＯＳＦＥＴ１１ｕ、１１ｖ、１１ｗ表面（上面）のソース接続端子（ソースパッド）と単層回路部１００（表層）の所定位置に設けられる接地配線導体１３０とがそれぞれ４本のアルミ線でワイヤボンディングされている。なおこれらはボンディング以外の周知の手法により接続されていてもよい。また接地配線導体１３０はこれらのアルミ線によりそれぞれ接続されている。さらに、これらのＭＯＳＦＥＴ１１ｕ、１１ｖ、１１ｗ裏面（下面）のドレイン電極はヒートスプレッダ１５０を挟んで対応するモータ配線導体１１０ｕ、１１０ｖ、１１０ｗに接続されている。

なお上記モータ配線導体１１０ｕ、１１０ｖ、１１０ｗは制御しようとする図示されない電動モータ各相の入力端に接続され、電源配線導体１２０は図示されない電源部のプラス極に接続され、接地配線導体１３０は図示されない電源部のマイナス極（接地極）に接続される。次に、短絡故障が生じた場合にも使用可能な本実施形態におけるパワーＭＯＳＦＥＴの特徴的な構造について図３および図４を参照して従来の構造例と比較しつつ説明する。

＜２． パワーＭＯＳＦＥＴの構造＞
図３は、従来のパワーＭＯＳＦＥＴの概略的な構造例を示す平面図であり、図４は、本実施形態におけるパワーＭＯＳＦＥＴの概略的な構造例を示す平面図である。まず、図３に示されるように、従来のパワーＭＯＳＦＥＴは典型的にはマトリクス状に配列された（図中では斜線で示される）複数のセル５０を備えている。これらそれぞれのセル５０の下面側の一部に配置される図示されないゲート電極膜は、その全てがゲート線５１に接続され、このゲート線５１はゲートパッド５２を介して基板外部の配線（ここでは制御用のＰＷＭ信号を伝える配線）に接続される。なお、このＰＷＭ信号は後述する制御部により制御されるＰＷＭ変調器により生成される。またセル５０の上面側に配置される図示されないソース電極膜は、その全てがソースパッド９３に接続され、このソースパッド９３はワイヤボンディングにより回路基板内の他の配線導体と接続されている。このように複数のセルを形成することにより大きな電力を制御することが可能となっている。

これに対して、図４に示される本実施形態のＭＯＳＦＥＴ１０ｕは、基本的には従来と同様にマトリクス状に配列された（図中では斜線で示される）複数のセル５０を備えており、それぞれのセル５０の下面側の一部に図示されないゲート電極膜が形成され、またセル５０の上面側に図示されないソース電極膜が形成される点では従来と同様である。なお、ここではこのような電極膜を含む積層構造は、例えばＮチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴでは、Ｎ＋型のシリコン基板、Ｎ−型のエピタキシャル層からなるドレイン領域、およびｐ型のボディ部を積層した半導体基板により構成されており、ｐ型のボディ部は、ｐ＋形のイオンを注入した不純物拡散領域からなるチャネル領域、リンや砒素などをイオン注入したｎ＋不純物拡散領域からなるソース領域、アルミニウムやその合金をスパッタリングして形成されたソース電極、熱酸化により形成されたゲート酸化膜、ポリシリコンに不純物をドープするなどして形成されたゲート電極を備えている。これらの構造は周知であるので詳しい説明は省略する。また、ここでは説明の便宜のためＭＯＳＦＥＴ１０ｕを例にして説明を行うが、その他のＭＯＳＦＥＴも同様の構造を有するものとする。

ここで図３と比較すればわかるように、図４に示される本実施形態のパワーＭＯＳＦＥＴは従来の構成とは異なって、全てのセル５０のうち図の左半分のグループに含まれるセル５０のゲート電極膜はゲート線５１ａに、それらのソース電極膜はソースパッド５３ａにそれぞれ接続されており、残る図の右半分のグループに含まれるセル５０のゲート電極膜はゲート線５１ｂに、それらのソース電極膜はソースパッド５３ｂにそれぞれ接続されている。

またゲート線５１ａ、５１ｂはそれぞれゲートパッド５２に接続されており、このゲートパッド５２は図示されない基板外部のＰＷＭ信号を伝える配線に接続される。なおこのＰＷＭ信号は後述するＰＷＭ変調器から与えられる。またソースパッド５３ａは２本のアルミ線１６１、１６２と接続されており、ソースパッド５３ｂは２本のアルミ線１６３、１６４と接続されている。なお、ゲート線５１ａ、５１ｂは互いに接続されていてもよいが、ソースパッド５３ａとソースパッド５３ｂとは電気的に接続されておらず、２本のアルミ線１６１、１６２と２本のアルミ線１６３、１６４とは互いに接触しないよう適宜の間隔を空けられているものとする。なおこれらの表面に絶縁膜が形成されていてもよい。

このように複数のセルを形成することにより大きな電力を制御することができる点では従来の構成と同様であるが、従来の構成では複数のセル５０のうちの１つに短絡故障が生じた場合であっても（当該短絡により）素子全体として短絡故障状態となる。この点、本実施形態では、複数のセル５０のうちの１つに短絡故障が生じた場合、以下のようなオンオフ制御が行われることにより、結果的に全体としての短絡故障状態を回避することができる。このような短絡故障時の制御動作につき図５を参照して詳しく説明する。

＜３． 短絡故障発生時の制御動作＞
図５は、図２に示されるモータ駆動回路に対してＰＷＭ信号を与えることにより制御するモータ制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。図５に示されるように、このモータ制御装置は、目標値に応じてモータを駆動するための３相の電圧のレベルを算出する制御部６１と、算出されたレベルに基づきＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ変調器６２とを備える。このＰＷＭ変調器６２は、制御部６１により算出された３相の電圧のレベルに応じたデューティ比を有する３種類のＰＷＭ信号（図２および図５に示すＵ、Ｖ、Ｗおよびその否定信号）を生成するため、上記デューティ比に対応する電圧信号を制御部６１から受け取り、上記デューティ比を有する３種類のＰＷＭ信号を生成する。なお単層回路部１００により構成されるモータ駆動回路は、ＰＷＭ電圧形インバータ回路であって、これに含まれる６個のＭＯＳＦＥＴは、３種類のＰＷＭ信号とその否定信号によって制御されることになる。ＰＷＭ信号を用いてＭＯＳＦＥＴの導通状態をオンオフ制御することにより、装置外部のブラシレスモータに対して３相の駆動電流（Ｕ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流）が供給され、モータが駆動される。

ここで、図２に示される６つのＭＯＳＦＥＴ１０ｕ、１０ｖ、１０ｗ、１１ｕ、１１ｖ、１１ｗのうちのいずれかに短絡故障が発生した場合、これら６つのＭＯＳＦＥＴのゲートパッドにＰＷＭ信号を与えるための制御信号を生成する制御部６１は、ＰＷＭ変調器６２によって６つのＭＯＳＦＥＴを一旦全てオフするＰＷＭ信号を与える。なお、これら６つのＭＯＳＦＥＴのいずれに短絡故障が生じたかを判定する構成は周知であるが、例えばモータ各相に流れる各検出電流値と各ＭＯＳＦＥＴの制御状態とを参照することにより容易に判定することができる。

その後、上記制御部６１は、短絡故障が生じたＭＯＳＦＥＴをオフにし、当該短絡故障が生じたＭＯＳＦＥＴにより制御されるモータ相（Ｕ相、Ｖ相、またはＷ相）を制御するための他のＭＯＳＦＥＴをオンにする。例えば、ＭＯＳＦＥＴ１０ｕが短絡故障したと判定された場合、制御部６１は、ＭＯＳＦＥＴ１０ｕをオフにし、ＭＯＳＦＥＴ１１ｕをオンにするよう制御する。この場合、図２を参照すればわかるようにＭＯＳＦＥＴ１０ｕにはほぼ電源電圧が加わるので、短絡故障が生じているＭＯＳＦＥＴ１０ｕには大きな電流が流れることになる。

ここで、短絡故障が生じているＭＯＳＦＥＴ１０ｕは、通常これに含まれる全てのセルのうちの１つのみが短絡故障している。したがって、ＭＯＳＦＥＴ１０ｕに含まれる全てのセル５０のうち、ソースパッド５３ａに接続されるセル５０のグループ（以下「第１のグループ」という）に含まれるいずれかのセル、またはソースパッド５３ｂに接続されるセル５０のグループ（以下「第２のグループ」という）に含まれるいずれかのセルが短絡故障していると言える。

そこで例えば、ソースパッド５３ａに接続される第１のグループのセル５０のうちの１つが短絡故障しているとすると、このＭＯＳＦＥＴ１０ｕはオフされるよう制御されているので、ソースパッド５３ｂに接続される第２のグループのセル５０には電流が流れず、短絡しているソースパッド５３ａに接続される第１のグループのセル５０にのみ大きな電流が流れる。そして、ソースパッド５３ａには２本のアルミ線１６１、１６２のみが接続されており、アルミ線１６３、１６４は接続されていないので、上記電流は２本のアルミ線１６１、１６２のみを流れることになる。したがって、通常動作時には４本のアルミ線を流れる電流がこの２本のアルミ線１６１、１６２のみを流れるため、１本のアルミ線に流れる電流値が過大となって溶断する。もちろん溶断しないようアルミ線を太くしたり、数を増やしたりすることは可能であるが、ここでは通常動作時には溶断せず、このような場合に溶断するようなアルミ線の径や本数、材質などが設計上選ばれているものとする。すなわち短絡故障時にこれらの２本のアルミ線に流れる電流は予め定まっているので、４本のアルミ線に流れる場合には溶断することがなく、２本のアルミ線に流れる場合には溶断する程度の径は設計上所定の範囲内に定まることになる。このアルミ線の径や本数、材質などが設計上選ばれる。なお、上記制御動作は、短絡故障していないＭＯＳＦＥＴ（のセル）に悪影響が出ない程度であって、かつ上記アルミ線が確実に溶断する程度の時間だけ継続される。

このようにしてアルミ線が溶断すれば、溶断した２本のアルミ線１６１、１６２が繋がっていたソースパッド５３ａに接続される第１のグループのセル５０にはＭＯＳＦＥＴ１０ｕの制御状態に関わらず一切の電流が流れず、ソースパッド５３ｂに接続される第２のグループのセル５０には通常どおり制御状態に応じてＭＯＳＦＥＴ１０ｕの電流が流れるので、当該短絡故障が生じたＭＯＳＦＥＴ１０ｕは、セル数が半分となったＭＯＳＦＥＴとして最大電流を正常時の半分に制限して、継続してオンオフ動作する。

＜４． 効果＞
このように、上記実施形態における回路基板では、ＭＯＳＦＥＴに含まれる複数のセルをグループ分けし、各グループ毎に分かれたソースパッドを接続し、これらのソースパッド毎に異なるアルミ線を接続（典型的にはワイヤボンディング）する構成となっている。このような構成によれば、短絡故障が生じた場合にも当該短絡故障が生じたセルを含む（第１または第２の）グループの各セルに接続されるソースパッドに繋がるアルミ線のみが溶断するので、基板のサイズを変更することなく、短絡故障が生じた場合にも当該ＭＯＳＦＥＴを（最大電流を正常時の半分に制限して）継続して使用することができる。

＜５． 変形例＞
＜５．１ 主たる変形例＞
図６は、本発明の実施形態の変形例に係る回路基板における構造を示す外観斜視図である。この図６に示される回路基板は、図１に示される上記一実施形態における回路基板とほぼ同様の構成を有するが、３つのＭＯＳＦＥＴ１０ｕ、１０ｖ、１０ｗが一体的に形成されている点が異なる。すなわち、３つのＭＯＳＦＥＴ１０ｕ、１０ｖ、１０ｗはそれぞれ切り分けられていない一体的な三連形状となっており、この一体的な素子が１つのヒートスプレッダ１５０を挟んで電源配線導体１２０にダイボンディング（全面ではんだ付け）されている。

このような変形例の構成により、３つのＭＯＳＦＥＴ１０ｕ、１０ｖ、１０ｗ全体に熱が拡散するためそれぞれの温度上昇が均一となり、またそれぞれのピーク温度が低下するので、素子の信頼性が向上する。すなわち、図１に示される上記一実施形態における回路基板に搭載される３つのＭＯＳＦＥＴ１０ｕ、１０ｖ、１０ｗのように各素子毎の温度上昇タイミングが異なる場合には、温度に応じて各素子の出力特性が変化するため、回路全体での出力が低下することになる。またピーク温度が高いほど素子の出力が低下しまた熱破壊の危険も大きくなる。これに対して、上記変形例の構成では温度上昇が均一となり、またそれぞれのピーク温度が低下するので、素子の出力を安定させ、また信頼性を向上させることができる。

＜５．２ その他の変形例＞
図７は従来のボルト締めされた基板とハウジングとを示す断面図である。図７に示される基板３０１は、上記実施形態において説明したようなパワーＭＯＳＦＥＴを搭載したモータ駆動回路基板であって、ヒートマスとして機能するハウジング３０２に対して樹脂ハウジング３０５で挟んで締結ボルト３０４により所定の力で締め付けられることにより固定されている。またこの基板３０１とハウジング３０２との間には高熱伝導グリスが３０３が塗布されている。このような構成により、基板３０１に搭載されたパワーＭＯＳＦＥＴから発生した熱はハウジング３０２へ効率よく伝わる。

しかし、この熱量は使用環境や使用状態により変化するため、熱収縮により基板３０１とハウジング３０２との間に隙間ができ、このことにより熱伝導効率が低下することがある。また熱膨張により（具体的には熱膨張率の違いにより生じる繰り返し応力により）部品が劣化する（例えば割れる）などの問題点が生じる。

そこで、従来の構成とは異なり、締結ボルト３０４を使用しつつその締め付け力を適宜調整することで上記問題を解消することができる回路基板の構成について、図８を参照して説明する。

図８は、上記実施形態の変形例に係る締結ボルトの締め付け力を適宜調整可能な基板とハウジングとを示す断面図である。図８に示される基板３０１は、図７と同様のハウジング３０２に対して樹脂ハウジング３０５で挟んで、締結ボルト３０４と高分子アクチュエータ３１０とによって締め付けられることにより固定されている。この高分子アクチュエータ３１０は、電圧を印加することにより体積が変化する（ここでは高電圧を印加するほど体積が減少する）高分子からなるアクチュエータであって、電界をかけることにより移動可能なイオンや極性分子を含有する周知のイオン交換樹脂基材と、その表面に無電界メッキなどの手法により対向するよう形成された２つの電極とを備える構成である。このような高分子アクチュエータは人工筋肉など多様な用途を有する周知の構成であり、例えば前述した特許文献４および特許文献５などに詳しく記載されているので、その説明は省略する。

ここで、図示されない温度センサにより検出される基板３０１または締結ボルト３０４の温度に応じて、上記高分子アクチュエータ３１０に対して適宜の電圧が印加される。例えば、高電圧が印加されると高分子アクチュエータ３１０は収縮するので、温度が上昇し熱膨張により締結ボルト３０４の締め付け力が増加する場合には、高分子アクチュエータ３１０に対して高電圧を印加することによりこれを収縮させ、このことにより上記締め付け力を減少させるよう制御する。また温度が低下し熱収縮により締結ボルト３０４の締め付け力が減少する場合には、高分子アクチュエータ３１０に対して低電圧を印加することにより締め付け力を増加させるよう制御する。

このように熱収縮により基板３０１とハウジング３０２との間に隙間ができないよう（典型的には一定の圧力で締め付けられるよう）高分子アクチュエータ３１０に印加される電圧を制御することにより、基板３０１からハウジング３０２への熱伝導効率の低下を防止することができる。また熱膨張により（具体的には熱膨張率の違いにより生じる繰り返し応力により）部品が劣化（または機械的・物理的に損傷）しないよう、高分子アクチュエータ３１０に印加される電圧を制御することにより、部品の劣化を防止することができる。

なお、上記の制御は温度センサによる検出温度に応じて行われるよう説明したが、締め付け力を検知する圧力センサや、基板３０１とハウジング３０２との距離または締結ボルト３０４（の頭部）と基板３０１との距離を検出するギャップセンサなどの検出結果に応じて締結ボルト３０４の締め付け力がほぼ一定になるよう制御する構成であってもよい。また、このような構成では、温度変化に応じた基板３０１等の熱膨張や熱収縮による締め付け力の変化だけでなく、振動が多い場所で振動によって締結ボルト３０４にゆるみが生じることによる締め付け力の変化や、振動自体による短い周期の締め付け力の変化などにもアクティブに対応する制御を行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係る回路基板における構造を示す外観斜視図である。 上記実施形態における回路基板の回路図である。 従来のパワーＭＯＳＦＥＴの概略的な構造例を示す平面図である。 上記実施形態におけるパワーＭＯＳＦＥＴの概略的な構造例を示す平面図である。 上記実施形態におけるモータ制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。 上記実施形態の変形例に係る回路基板における構造を示す外観斜視図である。 従来のボルト締めされた基板とハウジングとを示す断面図である。 上記実施形態の変形例に係る締結ボルトの締め付け力を適宜調整可能な基板とハウジングとを示す断面図である。

符号の説明

１０ｕ，１０ｖ，１０ｗ，１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ…ＭＯＳＦＥＴ、１２…シャント抵抗、５０…セル、５１…ゲート線、５２…ゲートパッド、５３ａ，５３ｂ…ソースパッド、１００…単層回路部、１０２…金属ベース、１１０ｕ、１１０ｖ、１１０ｗ…モータ配線導体、１２０…電源配線導体、１３０…接地配線導体、１５０…ヒートスプレッダ、１６１〜１６４…アルミ線、３０１…基板、３０２…ハウジング（ヒートマス）、３０３…高熱伝導グリス、３０４…締結ボルト、３０５…樹脂ハウジング、３１０…高分子アクチュエータ

Claims (2)

1. 回路を形成する配線導体を含む導体層と、絶縁層とを積層した回路基板と、
   装置外部に設けられるｎ相（ｎは３以上の自然数）の電動モータを駆動制御する制御部とを備えるモータ駆動装置であって、
   前記回路基板は、
   複数のセルを含むトランジスタであって、当該トランジスタに含まれる前記複数のセルが複数のセル群に分かれ、各セル群毎に分かれた接続端子を持つトランジスタを複数と、
   前記複数のトランジスタのセル群と前記配線導体とをそれぞれ接続する複数のワイヤと
   を備え、
   前記複数のワイヤは、前記トランジスタ内の複数のセル群毎にそれぞれ対応するように、複数のワイヤ群に分かれ、前記各セル群間は前記ワイヤ群で接続されず、前記各セル群は対応するワイヤ群で前記配線導体と接続し、前記トランジスタに含まれる前記セル群の１つに短絡故障が生じた場合、当該短絡故障が生じたセル群に接続されるワイヤ群のみが、前記短絡故障により流れる過大な電流により溶断するよう選ばれた素材、径、および本数からなり、
   前記制御部は、
   前記回路基板に備えられる前記複数のトランジスタをオンオフすることにより、前記電動モータを駆動制御し、
   前記トランジスタに含まれる前記セル群の１つに短絡故障が生じた場合、当該短絡故障が生じたセル群を含むトランジスタにオフを指示し、かつ当該トランジスタに前記短絡故障による電流が流れるよう制御することを特徴とする、モータ駆動装置。
2. 前記トランジスタは、モータを駆動するための回路基板に使用され、外部に設けられる電動モータの相数と同数が連結されていることを特徴とする、請求項１に記載のモータ駆動装置。

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