JP5893312B2 - Semiconductor control device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体制御装置に関し、特に、冷却部材に半導体素子を装着した半導体モジュールを有し、電動モータへの駆動電力の供給を制御する電力制御装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor control device, and more particularly to a power control device that has a semiconductor module in which a semiconductor element is mounted on a cooling member and controls the supply of drive power to an electric motor.

近年、電動モータを駆動力源として備える電気自動車が普及してきている。電気自動車においては、バッテリから供給される直流電力を交流電力流に変換して電動モータに供給する制御を行うと共に、必要に応じて制動時等に回生機構により発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリに蓄電する制御を行う電力制御装置(PEU:Power Electronic Unit)のような半導体制御装置が設けられている。   In recent years, electric vehicles equipped with an electric motor as a driving force source have become widespread. In an electric vehicle, the DC power supplied from the battery is converted into an AC power flow and supplied to the electric motor, and the AC power generated by the regenerative mechanism at the time of braking or the like is converted to DC power as necessary. A semiconductor control device such as a power control unit (PEU: Power Electronic Unit) that performs control for conversion and storage in a battery is provided.

かかる電力制御装置は、バッテリから供給される直流電力を交流電力流に変換すると共に、必要に応じて回生機構により発電された交流電力を直流電力に変換するパワーモジュールを備えと共に、直流電流を平滑化するコンデンサや外部制御装置等との間で信号を送受するためのコネクタ等の各種構成部品を備える。このようなパワーモジュールにおいては、比較的大きな電流が使用されているので、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のパワー系半導体素子がスイッチング素子として組み込まれることが多い。このようなパワー系半導体素子が動作すると大きな発熱を伴うので、その放熱経路を確保するために、パワーモジュールにはヒートシンクが装着されている。   Such a power control device converts a DC power supplied from a battery into an AC power flow, and includes a power module that converts an AC power generated by a regenerative mechanism into a DC power as required, and smoothes the DC current. Various components such as connectors for transmitting / receiving signals to / from external capacitors and external control devices are provided. Since such a power module uses a relatively large current, a power semiconductor device such as a power MOSFET (Metal Oxide Field Effect Transistor) or IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is incorporated as a switching device. There are many. When such a power semiconductor element is operated, a large amount of heat is generated. Therefore, a heat sink is attached to the power module in order to secure a heat dissipation path.

特許文献1は、パワードライブユニットに関し、ヒートシンクと、ヒートシンク上に千鳥状に配設された複数のパワーモジュールと、パワーモジュールの対応するものの間を接続するバスバーと、パワーモジュールの間に配設された複数のコンデンサと、を備えた構成を開示する。かかるパワードライブユニットにおいては、電動モータへの三相交流電流の供給を制御する場合に、バッテリのプラス端子に接続されるハイサイド用スイッチング素子として3個のパワーモジュールと、バッテリのマイナス端子に接続されるローサイド用スイッチング素子として3個のパワーモジュールとの合計6個のパワーモジュールが組み込まれている。   Patent Document 1 relates to a power drive unit, which is disposed between a heat sink, a plurality of power modules arranged in a staggered manner on the heat sink, a bus bar connecting between corresponding ones of the power modules, and the power module. A configuration including a plurality of capacitors is disclosed. In such a power drive unit, when controlling the supply of a three-phase alternating current to the electric motor, three power modules are connected as a high-side switching element connected to the positive terminal of the battery and the negative terminal of the battery. A total of six power modules including three power modules are incorporated as low-side switching elements.

特開2009−159704号公報JP 2009-159704 A

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献1が開示する構成では、複数のパワーモジュールをヒートシンク上に千鳥状に配設すると共に、パワーモジュールの対応するものの間を接続するバスバーをパワーモジュールの間の空間に配策し、かつ、コンデンサをパワーモジュールの間の残余の空間に配設することにより、ヒートシンク上の領域を有効利用しているものではあるが、これらの各種構成部品は、個別にヒートシンクやケースに取り付ける必要があるから、かかる各種構成部品を取り付けてパワードライブユニットを組立てる組立工数が増加する傾向がある。   However, according to the study of the present inventor, in the configuration disclosed in Patent Document 1, a plurality of power modules are arranged in a staggered manner on a heat sink, and a bus bar connecting between corresponding ones of the power modules is provided in the power module. The space on the heat sink is effectively used by arranging the capacitor in the space between the power modules and arranging the capacitor in the remaining space between the power modules. Since it is necessary to attach to the heat sink and the case individually, the number of assembling steps for assembling the power drive unit by attaching such various components tends to increase.

また、本発明者の更なる検討によれば、半導体制御装置を組立てる際に、バッテリ、コンデンサや外部機器を半導体スイッチング素子に接続する接続導体やコンデンサ等の各種
構成部品が、単一で堅牢な他の構成部品に対して、他の構成部品の作製時に予め位置精度よく取り付けられていれば、装置全体の組立工数が格段に減少して好ましい。ここで、特許文献1は、複数のパワーモジュールをヒートシンク上に千鳥状に配設すると共に、パワーモジュールの対応するものの間を接続するバスバーをパワーモジュールの間の空間に配策し、かつ、コンデンサをパワーモジュールの間の残余の空間に配設する構成を開示するものではあるが、各種構成部品が、単一で堅牢な他の構成部品に対して、その作製時に予め位置精度よく取り付けられて、装置全体の組立工数を減少する具体的構成については、何等の教示をしていない。
Further, according to further studies by the present inventors, when assembling the semiconductor control device, various components such as a connection conductor and a capacitor for connecting a battery, a capacitor and an external device to the semiconductor switching element are single and robust. It is preferable that the number of assembling steps for the entire apparatus is significantly reduced if the other component parts are attached in advance with high positional accuracy when other component parts are manufactured. Here, Patent Document 1 arranges a plurality of power modules in a staggered manner on a heat sink, arranges a bus bar connecting between corresponding ones of the power modules in a space between the power modules, and a capacitor. Is disclosed in the remaining space between the power modules, but various components are attached to other single and robust components with high positional accuracy in advance. No teaching is given regarding a specific configuration for reducing the number of assembly steps of the entire apparatus.

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、各種構成部品が、単一で堅牢な他の構成部品に対して、その作製時に予め位置精度よく固定されて取り付けられることを可能とすると共に、装置全体の組立工数を減少することが可能な半導体制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made through the above-described studies, and enables various components to be fixed and attached in advance to a single, robust other component with high positional accuracy. Another object is to provide a semiconductor control device capable of reducing the number of assembly steps of the entire device.

以上のような目的を達成するため、本発明の第1の局面は、半導体素子を有する半導体モジュールと、前記半導体素子に電気的に接続されたコンデンサと、前記半導体モジュール及び前記コンデンサを装着する樹脂製のケースと、を備えた半導体制御装置であって、前記ケースにおける前記半導体素子と前記コンデンサとの間の間隙部を第1の方向に延在すると共に、前記半導体素子の入力端子と前記コンデンサの接続端子とを電気的に接続する入力側接続導体、及び前記半導体素子を介し前記入力側接続導体に対して反対側に配設されて前記第1の方向に直交する第2の方向に延在すると共に、前記半導体素子の出力端子と外部端子とを電気的に接続する出力側接続導体を備え、前記ケース、前記入力側接続導体及び前記出力側接続導体は、前記ケースに前記入力側接続導体及び前記出力側接続導体を固定した一体成形品であり、前記入力側接続導体は、前記ケースを前記第1の方向に延出したブロック構造体であ、前記出力側接続導体は、前記ケースを前記第2の方向に延出したブロック構造体でる半導体制御装置である。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a semiconductor module having a semiconductor element, a capacitor electrically connected to the semiconductor element, and a resin for mounting the semiconductor module and the capacitor. A gap between the semiconductor element and the capacitor in the case extends in a first direction, and the input terminal of the semiconductor element and the capacitor An input-side connection conductor for electrically connecting to the connection terminal, and an input-side connection conductor disposed on the opposite side to the input-side connection conductor via the semiconductor element and extending in a second direction orthogonal to the first direction. while standing, an output-side connection conductor electrically connects the output terminal and the external terminal of said semiconductor device, said case, the input-side connecting conductor and the output-side connecting conductor A single piece with a fixed said input side connecting conductor and the output-side connection conductor to the case, the input-side connecting conductor, Ri block structure der extending said casing to said first direction, said output connection conductor is a Oh Ru semiconductor control device the casing block structure extending in the second direction.

また、本発明の第2の局面は、かかる第1の局面に加えて、前記ケースは、側壁を有し、前記ケース及び前記コンデンサは、前記ケースの内部空間内の被覆部で更に前記コンデンサを前記側壁に固定した前記一体成形品である半導体制御装置である。 Further, according to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the case has a side wall, and the case and the capacitor further include the capacitor at a covering portion in an internal space of the case. wherein a semiconductor control device Ru said integrally molded article der fixed to the side wall.

また、本発明の第3は、かかる第1又は第2の局面に加えて、更に、前記半導体素子に関連する回路基板及び前記回路基板に電気的に接続されるコネクタを備え、前記ケース及び前記コネクタは、更に前記コネクタを前記ケースに固定した前記一体成形品である半導体制御装置である。 The third invention according the first or in addition to the second aspect, further comprising a connector to be electrically connected to the circuit board and the circuit board associated with the semiconductor device, the case and the connector is a semiconductor control device Ru further the molded article der that the connector is fixed to the case.

本発明の第1の局面における半導体制御装置においては、半導体素子を有する半導体モジュールと、半導体素子に電気的に接続されたコンデンサと、半導体モジュール及びコンデンサを装着する樹脂製のケースと、を備えた半導体制御装置であって、ケースにおける半導体素子とコンデンサとの間の間隙部を第1の方向に延在すると共に、半導体素子の入力端子とコンデンサの接続端子とを電気的に接続する入力側接続導体、及び半導体素子を介し入力側接続導体に対して反対側に配設されて第1の方向に直交する第2の方向に延在すると共に、半導体素子の出力端子と外部端子とを電気的に接続する出力側接続導体を備え、ケース、入力側接続導体及び出力側接続導体が、ケースに入力側接続導体及び出力側接続導体を固定した一体成形品であり、入力側接続導体が、ケースを第1の方向に延出したブロック構造体であ、出力側接続導体が、ケースを第2の方向に延出したブロック構造体でることにより、接続導体が、単一で堅牢な他の構成部品であるケースに対して、そのケースの成形時に予め位置精度よく固定されて取り付けられることができ、装置全体の組立工数を減少することができる。併せて、入力側接続導体及び出力側接続導体が、ブロック構造体であることにより、かかる接続導体がケースに一体成形されてケースを補強して、ケースの剛性を向上することができる。 The semiconductor control device according to the first aspect of the present invention includes a semiconductor module having a semiconductor element, a capacitor electrically connected to the semiconductor element, and a resin case for mounting the semiconductor module and the capacitor. A semiconductor control device, wherein a gap between a semiconductor element and a capacitor in a case extends in a first direction, and an input side connection for electrically connecting an input terminal of the semiconductor element and a connection terminal of the capacitor The conductor and the semiconductor element are disposed on the opposite side to the input side connection conductor and extend in a second direction orthogonal to the first direction, and the output terminal and the external terminal of the semiconductor element are electrically connected to each other. an output side connection conductor to be connected to the case, the input side connecting conductor and the output-side connecting conductor, integrated product with a fixed input side connecting conductor and the output-side connecting conductor to the case There, the input-side connecting conductor, Ri block structure der extending the casing in a first direction, the output-side connecting conductor, the Oh Rukoto block structure extending the case in the second direction, The connection conductor can be fixed and attached in advance to the case, which is a single, robust other component, when the case is molded, and the assembly man-hour of the entire apparatus can be reduced. In addition, since the input side connection conductor and the output side connection conductor are block structures, the connection conductor is integrally formed with the case to reinforce the case, and the rigidity of the case can be improved.

本発明の第2の局面における半導体制御装置においては、ケースが、側壁を有し、ケース及びコンデンサが、ケースの内部空間内の被覆部で更にコンデンサを側壁に固定した一体成形品であることにより、コンデンサが、単一で堅牢な他の構成部品であるケースに対して、そのケースの成形時に予め位置精度よく固定されて取り付けられることができ、装置全体の組立工数を減少することができる。 In the semiconductor control device according to a second aspect of the present invention, the case has a sidewall, case and capacitors, further integrally molded article der Rukoto fixed capacitors to the side wall at the cover portion of the inner space of the case Thus, the capacitor can be fixed and attached in advance to the case, which is another single component component that is solid, with high positional accuracy when the case is molded, and the assembly man-hour of the entire apparatus can be reduced. .

本発明の第3の局面における半導体制御装置においては、更に、半導体素子に関連する回路基板及び回路基板に電気的に接続されるコネクタを備え、ケース及びコネクタが、更にコネクタをケースに固定した一体成形品であることにより、コネクタが、単一で堅牢な他の構成部品であるケースに対して、そのケースの成形時に予め位置精度よく取り付けられることができ、装置全体の組立工数を減少することができる。 The semiconductor control device according to the third aspect of the present invention further includes a circuit board related to the semiconductor element and a connector electrically connected to the circuit board, and the case and the connector are further integrated with the connector fixed to the case. the molded article der Rukoto, connector, with respect to the case, a robust other components in a single, can be attached well in advance positional accuracy during molding of the case, reducing the number of assembling steps of the entire device be able to.

本発明における実施形態の電力制御装置をそのパワーモジュールの一方が組立状態にある状態で示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the power control apparatus of embodiment in this invention in the state which has one side of the power module in an assembly state. 図2(a)は、図1における矢印A方向に沿って見た本実施形態の電力制御装置を示す正面図、図2(b)は、図1における矢印B方向に沿って見た本実施形態の電力制御装置を示す側面図、及び図2(c)は、図1における矢印C方向から見た本実施形態の電力制御装置を示す裏面図である。2A is a front view showing the power control apparatus according to the present embodiment as viewed along the direction of arrow A in FIG. 1, and FIG. 2B is the present embodiment as viewed along the direction of arrow B in FIG. The side view which shows the power control apparatus of a form, and FIG.2 (c) are the reverse views which show the power control apparatus of this embodiment seen from the arrow C direction in FIG. 図2(a)及び図2(c)におけるS3−S3切断線において切断した本実施形態の電力制御装置を示す拡大詳細断面図である。なお、図3中の各締結部材は、便宜上、その頭部のみを示す。FIG. 3 is an enlarged detailed cross-sectional view showing the power control apparatus of the present embodiment cut along the S3-S3 cutting line in FIGS. 2 (a) and 2 (c). In addition, each fastening member in FIG. 3 shows only the head part for convenience. 本実施形態の電力制御装置をその接続導体、コンデンサ及びコネクタがケースに一体成形された状態で示す拡大部分斜視図である。It is an expansion partial perspective view showing the power control device of this embodiment in the state where the connection conductor, the capacitor, and the connector were integrally formed in the case.

以下、本発明の実施形態における半導体制御装置につき、電力制御装置を例に挙げ、適宜図面を参照して、詳細に説明する。なお、図中、x軸、y軸及びz軸は、3軸直交座標系を成し、z軸方向が上下方向であり、x−y平面が水平面である。   Hereinafter, a semiconductor control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail by taking a power control device as an example and appropriately referring to the drawings. In the figure, the x-axis, y-axis, and z-axis form a three-axis orthogonal coordinate system, the z-axis direction is the vertical direction, and the xy plane is the horizontal plane.

[制御システムの構成]
まず、本実施形態における半導体制御装置である電力制御装置が適用される制御システムの構成について、詳細に説明する。
[Control system configuration]
First, the configuration of a control system to which a power control device that is a semiconductor control device in the present embodiment is applied will be described in detail.

図1から図4に示す本実施形態における半導体制御装置である電力制御装置1は、典型的には、いずれも図示を省略するが、駆動力源である電動モータ及び二次電池であるバッテリを搭載すると共に、減速時に回生電力を生成する回生機構を備えた電気自動車に搭載される。   The power control device 1 that is the semiconductor control device in the present embodiment shown in FIGS. 1 to 4 typically includes an electric motor that is a driving force source and a battery that is a secondary battery, although both are not shown. It is mounted on an electric vehicle equipped with a regenerative mechanism that generates regenerative power during deceleration.

電力制御装置1は、電気自動車において、それ単独で、又は電動モータ、バッテリ及び回生機構を総合的に制御する図示を省略した制御装置の制御の下で、バッテリから電動モータへ駆動電力の供給を制御自在であると共に、回生機構からバッテリへ回生電力の供給を制御自在である。例えば、電動モータの駆動電流に三相交流電流を用いる場合、電力制御装置1は、バッテリから供給される直流電流をU相、V相及びW相の三相の交流電流に安定的に変換して、その交流電流を電動モータに供給するDC/ACコンバータの機能と、回生機構から生成された回生交流電流を直流電流に安定的に変換して、その直流電流をバッテリに供給するAC/DCコンバータの機能と、を併せ持つ。なお、電力制御装置1は、必要に応じて、バッテリから供給される直流電流を交流電流に安定的に変換して、その交流電流を電動モータに供給するDC/ACコンバータ機能のみを有していてもよい。   The power control device 1 supplies driving power from the battery to the electric motor in the electric vehicle alone or under the control of a control device (not shown) that comprehensively controls the electric motor, the battery, and the regeneration mechanism. In addition to being controllable, it is possible to control the supply of regenerative power from the regenerative mechanism to the battery. For example, when a three-phase AC current is used as the drive current of the electric motor, the power control device 1 stably converts the DC current supplied from the battery into a U-phase, V-phase, and W-phase three-phase AC current. The function of the DC / AC converter that supplies the alternating current to the electric motor and the AC / DC that stably converts the regenerative alternating current generated from the regenerative mechanism into a direct current and supplies the direct current to the battery. Combined with converter functions. The power control device 1 has only a DC / AC converter function that stably converts a direct current supplied from a battery into an alternating current and supplies the alternating current to the electric motor as necessary. May be.

電動モータは、例えば、三相交流の電力が供給されて動作する三相ブラシレス電動モータであり、電気自動車を駆動する駆動力を供給する。   The electric motor is, for example, a three-phase brushless electric motor that operates by supplying three-phase AC power, and supplies a driving force for driving an electric vehicle.

バッテリは、典型的にはニッケル水素系やリチウムイオン系の二次電池であり、電動モ
ータやその他の補機に必要な電力を供給すると共に、回生機構から生成される回生電力を蓄電する。
The battery is typically a nickel metal hydride or lithium ion secondary battery, supplies electric power necessary for an electric motor and other auxiliary machines, and stores regenerative power generated from a regenerative mechanism.

なお、電力制御装置1は、電動モータに加えて内燃機関等のエンジンを搭載するハイブリッド自動車や、燃料電池を搭載する燃料電池自動車に適用することも可能である。電力制御装置1をハイブリッド自動車に適用した場合には、電力制御装置1は、バッテリから電動モータへの駆動電力の供給を制御自在であると共に、回生機構からバッテリへの回生電力の供給及びエンジンの補機である発電機からバッテリへの発電電力の供給を制御自在である。また、電力制御装置1を燃料電池自動車に適用した場合には、電力制御装置1は、燃料電池から電動モータへの駆動電力の供給を制御自在であると共に、回生機構からバッテリへの回生電力の供給を制御自在である。また、電力制御装置1を電気自動車、ハイブリッド自動車及び燃料電池自動車のいずれに適用した場合においても、電力制御装置1は、必要に応じて、制動時等における電動モータからバッテリへの回生電力の供給を制御することも可能である。   Note that the power control apparatus 1 can also be applied to a hybrid vehicle equipped with an engine such as an internal combustion engine in addition to an electric motor, and a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell. When the power control apparatus 1 is applied to a hybrid vehicle, the power control apparatus 1 can control the supply of drive power from the battery to the electric motor, and can supply the regenerative power from the regenerative mechanism to the battery and the engine. It is possible to control the supply of generated power from the generator, which is an auxiliary machine, to the battery. When the power control device 1 is applied to a fuel cell vehicle, the power control device 1 can control the supply of drive power from the fuel cell to the electric motor, and the regenerative power from the regenerative mechanism to the battery can be controlled. The supply can be controlled. In addition, when the power control device 1 is applied to any of an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle, the power control device 1 supplies regenerative power from the electric motor to the battery during braking or the like as necessary. It is also possible to control.

[電力制御装置の全体構成]
次に、本実施形態における半導体制御装置である電力制御装置1の全体構成につき、主としてバッテリからの直流電流を三相交流電流に変換して電動モータに供給する場合を例に挙げて、詳細に説明する。
[Entire configuration of power control device]
Next, with respect to the overall configuration of the power control device 1 that is the semiconductor control device in the present embodiment, a case where the direct current from the battery is mainly converted into a three-phase alternating current and supplied to the electric motor will be described in detail as an example. explain.

図1から図4に示すように、電力制御装置1は、第1の冷却部材21の内側の表面としての一方の表面21A上にスイッチング機能を有する第1の半導体素子23(U)、24(V)及び25(W)をx軸方向に隣接並置して装着した第1の半導体モジュール2と、第2の冷却部材31の内側の表面としての一方の表面31A上にスイッチング機能を有する第2の半導体素子33(U)、34(V)及び35(W)をx軸方向に隣接並置して装着した第2の半導体モジュール3と、上下方向に延在する典型的には矩形筒状の側壁71を有し、かつ、側壁71により囲われた内部空間Sを画成すると共に、側壁71の上下方向の両端に画成されて互いに対向しながら内部空間Sを外部に開放する第1の開口7H1及び第2の開口7H2を有するケース7と、第1の半導体素子23(U)〜25(W)及び第2の半導体素子33(U)〜35(W)のスイッチング動作を制御する制御IC(Integrated Circuit)551等を実装する制御回路基板であって典型的には矩形平板状の回路基板55と、を主として備える。これらの構成部品は、上下方向で実質的に同軸に重層される。   As shown in FIGS. 1 to 4, the power control device 1 includes first semiconductor elements 23 (U) and 24 (24) having a switching function on one surface 21 </ b> A as an inner surface of the first cooling member 21. V) and 25 (W) are mounted adjacently juxtaposed in the x-axis direction, and a second having a switching function on one surface 31A as the inner surface of the second cooling member 31. Of the semiconductor elements 33 (U), 34 (V), and 35 (W) are mounted adjacently in parallel in the x-axis direction, and typically a rectangular cylindrical shape extending in the vertical direction. A first internal space S having a side wall 71 and surrounded by the side wall 71 is defined at both ends in the vertical direction of the side wall 71 and opens to the outside while facing each other. An opening 7H1 and a second opening 7H2 are provided. And a control IC (Integrated Circuit) 551 for controlling the switching operation of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) and the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W). A control circuit board that is typically a rectangular flat circuit board 55. These components are stacked substantially coaxially in the vertical direction.

電力制御装置1においては、第1の半導体素子23(U)〜25(W)を、ケース7の第1の開口7H1を介してそこからケース7の内部空間S内に侵入させた状態でケース7に収納すると共に、第1の冷却部材21の外側の表面である他方の表面21Bをケース7の外に露出させながら第1の冷却部材21の一方の表面21Aをケース7の下端に当接することにより、第1の冷却部材21で第1の開口7H1を閉じた状態で、ケース7に第1の半導体モジュール2を装着する。   In the power control device 1, the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) are inserted into the internal space S of the case 7 through the first opening 7 </ b> H <b> 1 of the case 7. 7, and one surface 21 </ b> A of the first cooling member 21 is brought into contact with the lower end of the case 7 while the other surface 21 </ b> B that is the outer surface of the first cooling member 21 is exposed to the outside of the case 7. Thus, the first semiconductor module 2 is mounted on the case 7 with the first opening 7H1 closed by the first cooling member 21.

同様に、電力制御装置1においては、第2の半導体素子33(U)〜35(W)を、ケース7の第2の開口7H2を介してそこからケース7の内部空間S内に侵入させた状態でケース7に収納すると共に、第2の冷却部材31の外側の表面である他方の表面31Bをケース7の外に露出させながら第2の冷却部材31の一方の表面31Aをケース7の上端に当接することにより、第2の冷却部材31で第2の開口7H2を閉じた状態で、ケース7に第2の半導体モジュール3を装着する。   Similarly, in the power control device 1, the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W) are caused to enter the internal space S of the case 7 through the second opening 7 </ b> H <b> 2 of the case 7. The other surface 31B which is the outer surface of the second cooling member 31 is exposed to the outside of the case 7 while the one surface 31A of the second cooling member 31 is placed at the upper end of the case 7 The second semiconductor module 3 is mounted on the case 7 with the second opening 7H2 closed by the second cooling member 31.

回路基板55は、典型的にはPCB(Printed Circuit Board)であり、そのプリント配線に各々電気的に接続しながら、制御IC551に加え、図示を
省略する抵抗素子、コンデンサ等の各種素子をおもて面(上側面)上に実装すると共に、その計3個の張り出し部553のおもて面上に対応して計3個の電流センサ552を実装する制御回路基板である。制御IC551は、第1の半導体素子23(U)〜25(W)及び第2の半導体素子33(U)〜35(W)のスイッチング動作の制御を行う。また、電流センサ552は、各々、非接触型の電流センサ、典型的にはホール素子を有するコアレス型の電流センサであり、各々、U相交流電流、V相交流電流、及びW相交流電流により発生する磁界を対応して検出し電流信号に変換する。
The circuit board 55 is typically a PCB (Printed Circuit Board), and in addition to the control IC 551, various elements such as a resistor element and a capacitor not shown are mainly connected to the printed wiring. The control circuit board is mounted on the top surface (upper side surface) and mounts a total of three current sensors 552 corresponding to the front surface of the three overhang portions 553. The control IC 551 controls the switching operation of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) and the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W). Further, each of the current sensors 552 is a non-contact type current sensor, typically a coreless type current sensor having a Hall element, and is based on a U-phase AC current, a V-phase AC current, and a W-phase AC current, respectively. The generated magnetic field is detected and converted into a current signal.

かかる回路基板55は、ケース7の内部空間S内において、第1の半導体モジュール2と第2の半導体モジュール3との間に、それらの第1の半導体素子23(U)〜25(W)及び第2の半導体素子33(U)〜35(W)からそれぞれ適度に離間した状態で、水平面と平行になるようにケース7に装着される。   The circuit board 55 is disposed between the first semiconductor module 2 and the second semiconductor module 3 in the internal space S of the case 7, and the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) and The second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W) are mounted on the case 7 so as to be parallel to the horizontal plane in a state of being appropriately separated from each other.

具体的には、回路基板55は、ケース7の第1の開口7H1と第2の開口7H2との間であって、その裏面(下側面)を第1の冷却部材21の一方の表面21Aに対向させると共に、そのおもて面を第2の冷却部材31の一方の表面31Aに対向させた状態で、第1の冷却部材21及び第2の冷却部材31に対して上下方向で並置されて装着される。かかる構成により、回路基板55は、内部空間Sを有効に利用しながら、第1の半導体素子23(U)〜25(W)及び第2の半導体素子33(U)〜35(W)から必要な距離をとって適度に離間し配設されることになる。よって、第1の半導体素子23(U)〜25(W)及び第2の半導体素子33(U)〜35(W)自体及びそれらの動作時に相対的に大電流が流れる電流経路から、回路基板55、制御IC551及びその制御電流経路を遠ざけられて、かかる回路基板55等への不要な熱や電磁波の影響を低減すると共にそれらの耐久性を向上する。   Specifically, the circuit board 55 is between the first opening 7H1 and the second opening 7H2 of the case 7, and the back surface (lower side surface) of the circuit board 55 is one surface 21 </ b> A of the first cooling member 21. In addition, the first cooling member 21 and the second cooling member 31 are juxtaposed in the vertical direction with the front surface facing one surface 31A of the second cooling member 31. Installed. With this configuration, the circuit board 55 is required from the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) and the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W) while effectively using the internal space S. It will be arranged at a suitable distance with a certain distance. Therefore, the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) and the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W) themselves and a current path through which a relatively large current flows during their operation, the circuit board. 55, the control IC 551 and its control current path can be moved away to reduce the influence of unnecessary heat and electromagnetic waves on the circuit board 55 and the like, and improve their durability.

ここで、回路基板55が、ケース7の第1の開口7H1と第2の開口7H2との中間、つまり第1の半導体モジュール2と第2の半導体モジュール3との中間に配置されていれば、回路基板55を第1の半導体素子23(U)〜25(W)及び第2の半導体素子33(U)〜35(W)から適度にバランスよく離間しながら、電力制御装置1の全体構成をよりコンパクトにすることができるため、より好ましい。   Here, if the circuit board 55 is disposed between the first opening 7H1 and the second opening 7H2 of the case 7, that is, between the first semiconductor module 2 and the second semiconductor module 3, The entire configuration of the power control device 1 is configured while the circuit board 55 is separated from the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) and the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W) in an appropriate balance. Since it can be made more compact, it is more preferable.

更に、電力制御装置1は、いずれもケース7に装着された、1個の第1の接続導体81(N)と、1個の第2の接続導体82(P)と、計3個の第3の接続導体83(U)、84(V)及び85(W)と、を備える。   Further, the power control device 1 includes one first connection conductor 81 (N) and one second connection conductor 82 (P), all of which are attached to the case 7, for a total of three first connection conductors 81 (N). 3 connection conductors 83 (U), 84 (V), and 85 (W).

第1の接続導体81(N)及び第2の接続導体82(P)は、電動モータに電力を供給する場合には、バッテリに電気的に接続されてバッテリから電力が供給される場合の電源入力配線として機能する。具体的には、第1の接続導体81(N)は、バッテリのマイナス端子に電気的に接続され、第2の接続導体82(P)は、バッテリのプラス端子に電気的に接続される。なお、バッテリを充電する場合には、第1の接続導体81(N)及び第2の接続導体82(P)は、出力配線として機能する。   When the first connecting conductor 81 (N) and the second connecting conductor 82 (P) supply power to the electric motor, they are electrically connected to the battery and the power is supplied from the battery. Functions as input wiring. Specifically, the first connection conductor 81 (N) is electrically connected to the negative terminal of the battery, and the second connection conductor 82 (P) is electrically connected to the positive terminal of the battery. When charging the battery, the first connection conductor 81 (N) and the second connection conductor 82 (P) function as output wiring.

第3の接続導体83(U)、84(V)及び85(W)は、電動モータに電気的に接続されて電動モータに電力を供給する場合の三相交流電流の出力配線として機能する。具体的には、第3の接続導体83(U)は、電動モータのU相の駆動電流入力端子に電気的に接続され、第3の接続導体84(V)は、電動モータのV相の駆動電流入力端子に電気的に接続され、かつ、第3の接続導体85(W)は、電動モータのW相の駆動電流入力端子に電気的に接続される。なお、回生機構から回生電力が入力される場合には、第3の接続導体83(U)、84(V)及び85(W)は、入力配線として機能する。   The third connection conductors 83 (U), 84 (V), and 85 (W) function as output wiring for a three-phase alternating current when electrically connected to the electric motor to supply power to the electric motor. Specifically, the third connection conductor 83 (U) is electrically connected to the U-phase drive current input terminal of the electric motor, and the third connection conductor 84 (V) is connected to the V-phase of the electric motor. The third connecting conductor 85 (W) is electrically connected to the drive current input terminal, and is electrically connected to the W-phase drive current input terminal of the electric motor. When regenerative power is input from the regenerative mechanism, the third connection conductors 83 (U), 84 (V), and 85 (W) function as input wiring.

更に、電力制御装置1は、ケース7に装着されてその内部空間S内に収容される計2個の第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92を備える。第1のコンデンサ91は、接続端子911及び912を有し、第2のコンデンサ92は、接続端子921及び922を有する。つまり、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92は、接続端子911及び912の配設位置と接続端子921及び922の配設位置とが上下方向で異なること以外は、それらの静電容量や形状を含めて同一の構成を有する。   Furthermore, the power control apparatus 1 includes a total of two first capacitors 91 and second capacitors 92 that are attached to the case 7 and accommodated in the internal space S thereof. The first capacitor 91 has connection terminals 911 and 912, and the second capacitor 92 has connection terminals 921 and 922. In other words, the first capacitor 91 and the second capacitor 92 have their capacitances and the like except that the arrangement positions of the connection terminals 911 and 912 and the arrangement positions of the connection terminals 921 and 922 are different in the vertical direction. It has the same structure including the shape.

第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92は、各々、第1の接続導体81(N)と第2の接続導体82(P)との間に互いに電気的に並列に接続されると共に、第1の半導体素子23(U)〜25(W)及び第2の半導体素子33(U)〜35(W)に対して電気的に並列に接続されて、電動モータに電力を供給する場合には、バッテリからの直流電流を平滑化する平滑コンデンサとして機能する。なお、バッテリを充電する場合には、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92は、第1の半導体素子23(U)〜25(W)及び第2の半導体素子33(U)〜35(W)からの直流電流を平滑化する平滑コンデンサとして機能する。また、必要に応じて、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92を統合して、単一のコンデンサを採用してもよいし、よりコンデンサの数を増やして、3個以上のコンデンサを採用してもよい。   The first capacitor 91 and the second capacitor 92 are electrically connected in parallel with each other between the first connection conductor 81 (N) and the second connection conductor 82 (P), respectively, When electric power is supplied to an electric motor that is electrically connected in parallel to one semiconductor element 23 (U) to 25 (W) and second semiconductor element 33 (U) to 35 (W) Functions as a smoothing capacitor that smoothes the direct current from the battery. When the battery is charged, the first capacitor 91 and the second capacitor 92 are connected to the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) and the second semiconductor elements 33 (U) to 35 ( W) functions as a smoothing capacitor that smoothes the direct current from If necessary, the first capacitor 91 and the second capacitor 92 may be integrated to adopt a single capacitor, or the number of capacitors may be increased to employ three or more capacitors. May be.

このように、まず、電力制御装置1においては、筒状のケース7の上下両端に第1の半導体モジュール2及び第2の半導体モジュール3を対応して装着し、かつ、そのケース7の内部空間Sにおける第1の半導体モジュール2と第2の半導体モジュール3との間に回路基板55を配置した重層構造を採用しているため、内部空間Sを有効利用し装置全体の構成をコンパクトにして小型化しながら、放熱経路をケース7の上下両端で確保して装置全体の放熱性を向上すると共に、回路基板55等への不要な熱や電磁波の影響を低減してそれらの耐久性を向上する。   As described above, first, in the power control device 1, the first semiconductor module 2 and the second semiconductor module 3 are correspondingly mounted on the upper and lower ends of the cylindrical case 7, and the internal space of the case 7 is set. Since the multi-layer structure in which the circuit board 55 is arranged between the first semiconductor module 2 and the second semiconductor module 3 in S is adopted, the internal space S is effectively used and the configuration of the entire apparatus is made compact and compact. The heat dissipation path is secured at both the upper and lower ends of the case 7 to improve the heat dissipation of the entire device, and the influence of unnecessary heat and electromagnetic waves on the circuit board 55 and the like is reduced to improve their durability.

以下、本実施形態における半導体制御装置である電力制御装置1の各構成要素につき、詳細に説明する。   Hereinafter, each component of the power control apparatus 1 which is a semiconductor control apparatus in this embodiment is demonstrated in detail.

[半導体モジュールに関する構成]
図1から図4に示すように、第1の半導体モジュール2は、第1の冷却部材21、並びに第1の半導体素子23(U)、24(V)及び25(W)を備えると共に、更に、フレーム41、押さえ部材42及び回路基板51を備える。
[Configuration of semiconductor module]
As shown in FIGS. 1 to 4, the first semiconductor module 2 includes a first cooling member 21 and first semiconductor elements 23 (U), 24 (V), and 25 (W), and further The frame 41, the pressing member 42, and the circuit board 51 are provided.

第1の冷却部材21は、典型的にはアルミニウム合金製でケース7に固定され、第1の半導体素子23(U)〜25(W)の動作時に発せられる熱を受けて外部に放熱するヒートシンクとしての機能と、第1の半導体素子23(U)〜25(W)を装着する装着部材としての機能と、ケース7の第1の開口7H1を塞ぐ蓋としての機能と、を有して、電力制御装置1の構造体の一部をなしている。   The first cooling member 21 is typically made of an aluminum alloy and is fixed to the case 7, and receives heat generated during operation of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) and dissipates the heat to the outside. A function as a mounting member for mounting the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W), and a function as a lid for closing the first opening 7H1 of the case 7, It constitutes a part of the structure of the power control device 1.

第1の冷却部材21の一方の表面21Aは、段差の無いフラットな平面として構成され、その反対側の他方の表面21Bには、放熱効率を高めるために複数枚の放熱フィン215が規則的に配列された態様で配設されている。第1の冷却部材21には、種々の取り付け用の貫通孔211や雌ねじを有する締結孔が配設されており、これらは必要に応じて防水や防塵のための図示を省略するプラグ等で塞がれることが好ましい。第1の冷却部材21の水平方向におけるサイズは、第1の半導体モジュール2、第2の半導体モジュール3及び回路基板55の水平方向における各々のサイズよりも大きい。   One surface 21A of the first cooling member 21 is configured as a flat plane without a step, and the other surface 21B on the opposite side is regularly provided with a plurality of radiating fins 215 in order to increase the heat radiation efficiency. Arranged in an arranged manner. The first cooling member 21 is provided with various mounting through-holes 211 and fastening holes having internal threads, which are plugged with plugs or the like not shown for waterproofing and dustproofing as necessary. It is preferable to remove. The size of the first cooling member 21 in the horizontal direction is larger than the size of each of the first semiconductor module 2, the second semiconductor module 3, and the circuit board 55 in the horizontal direction.

第1の半導体モジュール2の第1の半導体素子23(U)は、三相交流電流のうちのU相の低電位側交流電流を生成するローサイド側スイッチング機能を有する。第1の半導体
素子23(U)は、図示を省略する半導体チップと、半導体チップを封止するパッケージであって符号を省略した封止体と、封止体の一端(y軸の正方向端)から延出したガルウィング状で板状の第1の電源入力端子231と、封止体の他端(y軸の負方向端)から延出したガルウィング状で板状の第1の出力端子232と、封止体の一端及び他端から上方に延出して符号を省略した接続リードと、を備える。
The first semiconductor element 23 (U) of the first semiconductor module 2 has a low-side switching function for generating a U-phase low-potential-side AC current of the three-phase AC current. The first semiconductor element 23 (U) includes a semiconductor chip (not shown), a sealing body for sealing the semiconductor chip, the reference numeral being omitted, and one end of the sealing body (the positive end of the y axis) ) And a first power input terminal 231 in the shape of a gull wing extending from), and a first output terminal 232 in the shape of a gull wing extending from the other end (the negative direction end of the y-axis) of the sealing body. And a connection lead that extends upward from one end and the other end of the sealing body and omits the reference numerals.

半導体チップには、高耐圧特性を有するIGBT、パワーMOSFET等のパワー系半導体素子が使用される。封止体には、典型的にはエポキシ樹脂封止体等の樹脂封止体が使用される。第1の電源入力端子231のインナー側は、封止体内において半導体チップの入力端子に電気的に接続され、第1の電源入力端子231のアウター側は、第1の接続導体81(N)に電気的に接続される。第1の出力端子232のインナー側は、封止体内において半導体チップの出力端子に電気的に接続され、第1の出力端子232のアウター側は、第3の接続導体83(U)に電気的に接続される。   For semiconductor chips, power semiconductor elements such as IGBTs and power MOSFETs having high breakdown voltage characteristics are used. As the sealing body, a resin sealing body such as an epoxy resin sealing body is typically used. The inner side of the first power input terminal 231 is electrically connected to the input terminal of the semiconductor chip in the sealed body, and the outer side of the first power input terminal 231 is connected to the first connecting conductor 81 (N). Electrically connected. The inner side of the first output terminal 232 is electrically connected to the output terminal of the semiconductor chip in the sealed body, and the outer side of the first output terminal 232 is electrically connected to the third connection conductor 83 (U). Connected to.

第1の半導体モジュール2のその他の第1の半導体素子24(V)及び第1の半導体素子25(W)は、第1の半導体素子23(U)と同一の構成を有するものであるため、同様の構成については適宜説明を簡略化又は省略する。具体的には、第1の半導体素子24(V)及び第1の半導体素子25(W)には、第1の半導体素子23(U)と同種の製品、典型的には同型番の製品が使用され、第1の半導体素子23(U)〜25(W)には互換性がある。   Since the other first semiconductor element 24 (V) and the first semiconductor element 25 (W) of the first semiconductor module 2 have the same configuration as the first semiconductor element 23 (U), The description of the same configuration is simplified or omitted as appropriate. Specifically, the first semiconductor element 24 (V) and the first semiconductor element 25 (W) include products of the same type as the first semiconductor element 23 (U), typically products of the same model number. Used, the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) are compatible.

つまり、第1の半導体素子24(V)は、三相交流電流のうちのV相の低電位側交流電流を生成するローサイド側スイッチング機能を有し、第1の半導体素子23(U)と同様に第1の電源入力端子241及び第1の出力端子242等を備え、これらは、第1の接続導体81(N)及び第3の接続導体84(V)等に対応して電気的に接続される。また、第1の半導体素子25(W)は、三相交流電流のうちのW相の低電位側交流電流を生成するローサイド側スイッチング機能を有し、第1の半導体素子23(U)と同様に第1の電源入力端子251及び第1の出力端子252等を備え、これらは、第1の接続導体81(N)及び第3の接続導体85(W)等に対応して電気的に接続される。なお、必要に応じて、第1の半導体素子23(U)〜25(W)を統合して、単一の半導体素子を採用してもよい。   That is, the first semiconductor element 24 (V) has a low-side switching function that generates a V-phase low-potential-side AC current of the three-phase AC current, and is the same as the first semiconductor element 23 (U). Includes a first power input terminal 241 and a first output terminal 242, which are electrically connected to correspond to the first connection conductor 81 (N), the third connection conductor 84 (V), and the like. Is done. In addition, the first semiconductor element 25 (W) has a low-side switching function that generates a W-phase low-potential-side AC current among the three-phase AC currents, and is the same as the first semiconductor element 23 (U). Includes a first power input terminal 251 and a first output terminal 252, which are electrically connected to correspond to the first connection conductor 81 (N), the third connection conductor 85 (W), and the like. Is done. If necessary, the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) may be integrated to adopt a single semiconductor element.

ここで、特に図1、図3及び図4に示すように、3個の第1の半導体素子23(U)〜25(W)は、フレーム41に取り付けられ、フレーム41に取り付けられた状態で第1の冷却部材21の一方の表面21A上に装着される。フレーム41は、枠体411と、枠体411に立設された計2本の位置決めピン412及び413と、を備える。なお、図3中では、位置決めピン413は手前にあるため、それを鎖線で仮想的に示している。   Here, in particular, as shown in FIGS. 1, 3, and 4, the three first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) are attached to the frame 41 and attached to the frame 41. The first cooling member 21 is mounted on one surface 21A. The frame 41 includes a frame body 411 and a total of two positioning pins 412 and 413 erected on the frame body 411. In FIG. 3, since the positioning pin 413 is in front, it is virtually indicated by a chain line.

枠体411は、第1の半導体素子23(U)〜25(W)を水平面と平行にx軸方向で隣接配置して保持すると共に、第1の電源入力端子231〜251を互いに平行な状態でx軸方向に整列して配置し、第1の電源入力端子231〜251の反対側で各々対応するように第1の出力端子232〜252を互いに平行な状態でx軸方向に整列して配置する。枠体411には、典型的には射出成形によって製作した樹脂製枠体が使用される。位置決めピン412及び413は、典型的には枠体411に一体成形されて上下方向に延在する。なお、枠体411、位置決めピン412及び413は、重量の増加等が許されれば金属製であってもよいし、構成の煩雑さが許されれば別体であってもよい。   The frame body 411 holds the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) adjacent to each other in the x-axis direction in parallel to the horizontal plane, and the first power input terminals 231 to 251 are parallel to each other. Are aligned in the x-axis direction, and the first output terminals 232 to 252 are aligned in the x-axis direction in parallel with each other on the opposite side of the first power input terminals 231 to 251. Deploy. As the frame body 411, a resin frame body manufactured by injection molding is typically used. The positioning pins 412 and 413 are typically integrally formed with the frame body 411 and extend in the vertical direction. Note that the frame body 411 and the positioning pins 412 and 413 may be made of metal if an increase in weight or the like is allowed, or may be separated if the complexity of the configuration is allowed.

また、特に図1及び図3に示すように、フレーム41の枠体411には、押さえ部材42が固定されて取り付けられる。押さえ部材42は、第1の半導体素子23(U)〜25(W)を枠体411に適度な押圧力で押圧した状態で、枠体411と第1の冷却部材21
の一方の表面21Aとの間に第1の半導体素子23(U)〜25(W)を介装する。押さえ部材42は、符号を省略したねじ等の締結部材を用いて枠体411に固定される。押さえ部材42は、弾性を有し機械加工等の加工性に優れた典型的にはステンレス鋼等の金属材料により製作される。押さえ部材42には、枠体411への取り付け部分と第1の半導体素子23(U)〜25(W)の押さえ部分との間に所望のばね定数を付与するためのU字状断面等を有するリブが配設されている。
In particular, as shown in FIGS. 1 and 3, the pressing member 42 is fixedly attached to the frame body 411 of the frame 41. The pressing member 42 is a state in which the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) are pressed against the frame body 411 with an appropriate pressing force, and the frame body 411 and the first cooling member 21.
The first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) are interposed between the first surface 21A. The pressing member 42 is fixed to the frame body 411 using a fastening member such as a screw whose symbol is omitted. The holding member 42 is typically made of a metal material such as stainless steel that has elasticity and is excellent in workability such as machining. The holding member 42 has a U-shaped cross-section for providing a desired spring constant between a portion attached to the frame body 411 and a holding portion of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W). The rib which has is arrange | positioned.

また、特に図1及び図3に示すように、フレーム41は、第1の半導体素子23(U)〜25(W)を第1の冷却部材21の一方の表面21A上に載置された絶縁シート22に当接した状態で、押さえ部材42や回路基板51用の符号を省略したねじ等の締結部材を共用して、第1の冷却部材21の一方の表面21A上に固定される。絶縁シート22は、第1の冷却部材21と第1の半導体素子23(U)〜25(W)との間の電気的な絶縁性を確保しつつ、第1の半導体素子23(U)〜25(W)の動作によって発生する熱を効率良く第1の冷却部材21に伝達自在な伝熱性を有する。絶縁シート22には、典型的にはシリコーンゴム系シートが使用される。   In particular, as shown in FIGS. 1 and 3, the frame 41 has an insulating structure in which the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) are placed on one surface 21 </ b> A of the first cooling member 21. In a state of being in contact with the sheet 22, the fixing member 42 and a fastening member such as a screw whose reference numerals are omitted for the circuit board 51 are shared and fixed on the one surface 21 </ b> A of the first cooling member 21. The insulating sheet 22 secures electrical insulation between the first cooling member 21 and the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W), while the first semiconductor elements 23 (U) to The heat generated by the operation of 25 (W) can be efficiently transferred to the first cooling member 21. For the insulating sheet 22, a silicone rubber-based sheet is typically used.

また、特に図1、図3及び図4に示すように、回路基板51は、典型的には矩形平板状であって、ケース7の内部空間S内において、第1の半導体素子23(U)〜25(W)と回路基板55との間でケース7に装着される。回路基板51は、第1の半導体素子23(U)〜25(W)のスイッチング動作を制御するために回路基板55の制御IC551から送出される制御信号に基づき、第1の半導体素子23(U)〜25(W)を駆動してスイッチング動作させる駆動IC511を実装する駆動回路基板である。なお、駆動IC511は、第1の半導体素子23(U)〜25(W)を各々駆動する複数の駆動ICに分割されていてもよい。   Further, as shown particularly in FIGS. 1, 3, and 4, the circuit board 51 is typically a rectangular flat plate, and in the internal space S of the case 7, the first semiconductor element 23 (U). It is attached to the case 7 between ˜25 (W) and the circuit board 55. The circuit board 51 is based on a control signal sent from the control IC 551 of the circuit board 55 in order to control the switching operation of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W). ) To 25 (W) is a drive circuit board on which a drive IC 511 for switching operation is mounted. Note that the driving IC 511 may be divided into a plurality of driving ICs for driving the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W).

詳しくは、回路基板51は、フレーム41の位置決めピン412及び413に適合する一対の位置決め孔512を有して、位置決めピン412及び413を対応する位置決め孔512に挿通することによりフレーム41に位置決めされた状態で、符号を省略したねじ等の締結部材を用いてフレーム41に水平面と平行に装着される。この際、回路基板55の裏面と回路基板51のおもて面(上側面)とは、平行に対向する。   Specifically, the circuit board 51 has a pair of positioning holes 512 that match the positioning pins 412 and 413 of the frame 41, and is positioned on the frame 41 by inserting the positioning pins 412 and 413 into the corresponding positioning holes 512. In this state, the frame 41 is mounted in parallel with the horizontal plane using a fastening member such as a screw whose symbol is omitted. At this time, the back surface of the circuit board 55 and the front surface (upper side surface) of the circuit board 51 face each other in parallel.

かかる回路基板51は、典型的にはPCBであり、そのプリント配線に各々電気的に接続しながら、駆動IC511に加えて、図示を省略する抵抗素子、コンデンサ等の各種素子をおもて面上に実装すると共に、その配線基板から上方に引き出されてキンク形状が付与された符号を省略する接続リードを有する。回路基板51は、その接続リードを回路基板55のおもて面に実装された図示を省略するコネクタを介して回路基板55に電気的に接続すると共に、第1の半導体素子23(U)〜25(W)の接続リードに電気的に接続される。つまり、回路基板51は、その接続リードを介して、回路基板55の制御IC551から送出される制御信号を受け、その制御信号に基づいて作動する駆動IC511からの駆動信号を、第1の半導体素子23(U)〜25(W)の接続リードを介して、第1の半導体素子23(U)〜25(W)に送出することにより、第1の半導体素子23(U)〜25(W)をスイッチング動作させるためのものである。   The circuit board 51 is typically a PCB, and in addition to the driving IC 511, various elements such as a resistor element and a capacitor (not shown) are connected to the printed wiring while being electrically connected to the printed wiring. And a connection lead that is drawn upward from the wiring board and has a kink shape omitted. The circuit board 51 is electrically connected to the circuit board 55 via a connector (not shown) mounted on the front surface of the circuit board 55 and the first semiconductor element 23 (U) to the circuit board 51. Electrical connection to 25 (W) connection leads. That is, the circuit board 51 receives a control signal sent from the control IC 551 of the circuit board 55 via the connection lead, and sends the drive signal from the drive IC 511 that operates based on the control signal to the first semiconductor element. The first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) are sent to the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) via the connection leads 23 (U) to 25 (W). Is for switching operation.

一方で、図1から図4に示すように、第2の半導体モジュール3は、その取り付け位置が第1の半導体モジュール2よりも上方にあり、その取り付け姿勢が第1の半導体モジュール2とは天地が逆になり、かつ、その使用形態が第1の半導体モジュール2とは異なるものの、第1の半導体モジュール2と同一の構成を有するものであるため、同様の構成については適宜説明を簡略化又は省略する。具体的には、第2の半導体モジュール3は、第2の冷却部材31と、第2の半導体素子33(U)、34(V)及び35(W)と、を備えると共に、更に、フレーム43、押さえ部材44及び回路基板52等を備える。   On the other hand, as shown in FIGS. 1 to 4, the second semiconductor module 3 is mounted at a position higher than that of the first semiconductor module 2, and the mounting position of the second semiconductor module 3 is different from that of the first semiconductor module 2. However, since the usage pattern is different from that of the first semiconductor module 2, the configuration is the same as that of the first semiconductor module 2. Omitted. Specifically, the second semiconductor module 3 includes a second cooling member 31 and second semiconductor elements 33 (U), 34 (V), and 35 (W), and further includes a frame 43. The holding member 44 and the circuit board 52 are provided.

つまり、第2の冷却部材31は、第1の冷却部材21と同一の構成を有し、第1の冷却部材21と同様にフラットな平面である一方の表面31A、放熱フィン315が配設された他方の表面31B及び貫通孔311等を有する。また、第2の半導体素子33(U)は、第1の半導体素子23(U)と同一の構成を有するものであるが、三相交流電流のうちのU相の高電位側交流電流を生成するハイサイド側スイッチング機能を有し、第1の半導体素子23(U)と同様に第2の電源入力端子331及び第2の出力端子332等を備え、これらは、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)等に対応して電気的に接続される。また、第2の半導体素子34(V)は、第2の半導体素子33(U)と同一の構成を有するものであるが、V相の高電位側交流電流を生成するハイサイド側スイッチング機能を有し、第2の半導体素子33(U)と同様に第2の電源入力端子341及び第2の出力端子342等を備え、これらは、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体84(V)等に対応して電気的に接続される。また、第2の半導体素子35(W)は、第2の半導体素子33(U)と同一の構成を有するものであるが、三相交流電流のうちのW相の高電位側交流電流を生成するハイサイド側スイッチング機能を有し、第1の半導体素子23(U)と同様に第2の電源入力端子351及び第2の出力端子352等を備え、これらは、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体85(W)等に対応して電気的に接続される。   In other words, the second cooling member 31 has the same configuration as the first cooling member 21, and similarly to the first cooling member 21, one surface 31 </ b> A that is a flat plane and the radiation fins 315 are disposed. The other surface 31B, the through hole 311 and the like. The second semiconductor element 33 (U) has the same configuration as that of the first semiconductor element 23 (U), but generates a U-phase high-potential-side AC current among the three-phase AC currents. The second power input terminal 331, the second output terminal 332, and the like are provided in the same manner as the first semiconductor element 23 (U), and the second connection conductor 82 ( P) and the third connection conductor 83 (U) and the like are electrically connected. The second semiconductor element 34 (V) has the same configuration as the second semiconductor element 33 (U), but has a high-side switching function for generating a V-phase high-potential-side alternating current. The second power supply input terminal 341 and the second output terminal 342 are provided in the same manner as the second semiconductor element 33 (U), and these include the second connection conductor 82 (P) and the third connection. Electrical connection is made corresponding to the conductor 84 (V) and the like. The second semiconductor element 35 (W) has the same configuration as the second semiconductor element 33 (U), but generates a W-phase high-potential-side AC current out of the three-phase AC current. Similar to the first semiconductor element 23 (U), it has a second power input terminal 351, a second output terminal 352, etc., which are connected to the second connection conductor 82 ( P) and the third connection conductor 85 (W) and the like are electrically connected.

また、フレーム43は、フレーム41と同一の構成を有し、枠体431と、枠体431に立設された計2本の位置決めピン432及び433と、を備える。また、押さえ部材44は、押さえ部材42と同一の構成を有し、フレーム43の枠体431に固定されて取り付けられる。する。また、絶縁シート32は、絶縁シート22と同一の構成を有し、第2の冷却部材31の一方の表面31A上に載置される。また、回路基板52は、回路基板51と同一の構成を有し、第2の半導体素子33(U)〜35(W)を駆動してスイッチング動作させる駆動IC521を実装する駆動回路基板であって、フレーム43の位置決めピン432及び433に適合する一対の位置決め孔522等を配設する。   The frame 43 has the same configuration as that of the frame 41 and includes a frame body 431 and a total of two positioning pins 432 and 433 erected on the frame body 431. The pressing member 44 has the same configuration as the pressing member 42 and is fixedly attached to the frame body 431 of the frame 43. To do. The insulating sheet 32 has the same configuration as the insulating sheet 22 and is placed on one surface 31 </ b> A of the second cooling member 31. The circuit board 52 has the same configuration as the circuit board 51, and is a drive circuit board on which a driving IC 521 that drives the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W) to perform a switching operation is mounted. A pair of positioning holes 522 and the like that match the positioning pins 432 and 433 of the frame 43 are disposed.

ここで、回路基板51及び52の間に配置される回路基板55は、フレーム41の位置決めピン412及び413、並びにフレーム43の位置決めピン432及び433に適合する計4個の位置決め孔555を有する。   Here, the circuit board 55 disposed between the circuit boards 51 and 52 has a total of four positioning holes 555 that match the positioning pins 412 and 413 of the frame 41 and the positioning pins 432 and 433 of the frame 43.

つまり、回路基板55は、位置決めピン412、413、432及び432を、位置決め孔555に対応して挿通することにより、位置決めピン412及び413をその位置決め孔512に挿通することによりフレーム41に位置決めされた回路基板51と、位置決めピン432及び433をその位置決め孔522に挿通することによりフレーム43に位置決めされた回路基板52と、に対して共差し状態になってフレーム41及び43に位置決めされた状態で、符号を省略したねじ等の締結部材を用いてケース7に装着される。   That is, the circuit board 55 is positioned on the frame 41 by inserting the positioning pins 412, 413, 432, and 432 into the positioning holes 555 by inserting the positioning pins 412, 413, 432, and 432 into the positioning holes 512. The circuit board 51 and the circuit board 52 positioned in the frame 43 by inserting the positioning pins 432 and 433 through the positioning holes 522 and the frame 41 and 43 are positioned in the same state. Then, it is attached to the case 7 using a fastening member such as a screw whose symbol is omitted.

[ケースに関する構成]
図1から図4に示すように、ケース7は、典型的にはPPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂等の樹脂製の一体成形品である。つまり、ケース7の側壁71は、上下方向に延在する典型的には矩形状の筒状部材として一体成形されて得られ、その内部に内部空間Sを画成すると共に、側壁71の上下方向の両端で互いに対向しながら内部空間Sを外部に開放する第2の開口7H2及び第1の開口7H1をかかる両端に画成する。
[Case configuration]
As shown in FIGS. 1 to 4, the case 7 is typically an integrally molded product made of resin such as PPS (polyphenylene sulfide) resin. That is, the side wall 71 of the case 7 is obtained by being integrally formed as a typically rectangular cylindrical member extending in the vertical direction, and defines the internal space S therein, and the vertical direction of the side wall 71. A second opening 7H2 and a first opening 7H1 that open the internal space S to the outside while facing each other at both ends are defined at both ends.

図1及び図4に符号を省略して図示するが、側壁71の上端の4隅には雌ねじを有する締結孔が配設されており、これらの締結孔に符号を省略したねじ等の締結部材を用いて、第2の半導体モジュール3の第2の冷却部材31が固定され、第2の開口7H2を閉じる。また、図示を省略するが、側壁71の下端の4隅にも雌ねじを有する締結孔が配設され
ており、これらの締結孔に符号を省略したねじ等の締結部材を用いて、第1の半導体モジュール2の第1の冷却部材21が固定され、第1の開口7H1を閉じる。なお、かかる場合の第1の冷却部材21及び第2の冷却部材31の装着時の位置決め性を向上するために、側壁71の上下両端と第1の冷却部材21及び第2の冷却部材31との間に対応して、溝部と突起との組み合わせといった凹凸形状等の嵌合構造を設けてもよい。
Although not shown in FIGS. 1 and 4, fastening holes having female screws are provided at the four corners of the upper end of the side wall 71, and fastening members such as screws and the like whose reference numerals are omitted in these fastening holes. Is used to fix the second cooling member 31 of the second semiconductor module 3 and close the second opening 7H2. Although not shown, fastening holes having female screws are also provided at the four corners of the lower end of the side wall 71, and a first member such as a screw whose reference numeral is omitted is used for these fastening holes. The first cooling member 21 of the semiconductor module 2 is fixed and closes the first opening 7H1. In this case, in order to improve the positioning at the time of mounting the first cooling member 21 and the second cooling member 31, the upper and lower ends of the side wall 71, the first cooling member 21 and the second cooling member 31, and Correspondingly, a fitting structure such as a concavo-convex shape such as a combination of a groove and a protrusion may be provided.

また、ケース7においては、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)が、ケース7の側壁71と一体成形されている。このため、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)は、側壁71に設けられた1個の貫通部711、1個の貫通部712及び計3個の貫通部713を対応して介して、ケース7外方に延出する。第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)と、これらに対応する貫通部711〜713と、は密着しているため、内部空間Sは封じられている。   In the case 7, the first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), and the third connection conductors 83 (U) to 85 (W) are integrated with the side wall 71 of the case 7. Molded. For this reason, the first connecting conductor 81 (N), the second connecting conductor 82 (P), and the third connecting conductors 83 (U) to 85 (W) are provided as one through portion provided in the side wall 71. 711, one penetrating part 712, and a total of three penetrating parts 713, correspondingly extending outside the case 7. The first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), and the third connection conductors 83 (U) to 85 (W) and the corresponding through portions 711 to 713 are in close contact with each other. Therefore, the internal space S is sealed.

具体的には、図1、図2(a)〜図2(c)及び図4に示すように、y−z平面に平行でx軸の正方向側の側壁71を、貫通部712を介し貫通して外側に、第2の接続導体82(P)が延出して突出端をなして、この突出端は電力制御装置1の第2の電源入力端子73として機能する。具体的には、第2の電源入力端子73は、バッテリのプラス端子に電気的に接続される。更に、かかるy−z平面に平行でx軸の正方向側の側壁71には、回路基板55に電気的に接続される制御端子を有する制御用コネクタ75が配設されている。   Specifically, as shown in FIGS. 1, 2A to 2C, and FIG. 4, a side wall 71 parallel to the yz plane and on the positive side of the x-axis is interposed through a penetrating portion 712. The second connection conductor 82 (P) extends through to the outside to form a protruding end, and this protruding end functions as the second power input terminal 73 of the power control device 1. Specifically, the second power input terminal 73 is electrically connected to the positive terminal of the battery. Further, a control connector 75 having a control terminal electrically connected to the circuit board 55 is disposed on the side wall 71 parallel to the yz plane and on the positive side of the x axis.

図1、図2(a)及び図2(c)に示すように、y−z平面に平行でx軸の負方向側の側壁71を、貫通部711を介し貫通して外側に、第1の接続導体81(N)が延出して突出端をなし、この突出端は電力制御装置1の第1の電源入力端子72として機能する。具体的には、第1の電源入力端子72は、バッテリのマイナス端子に電気的に接続される。   As shown in FIG. 1, FIG. 2A and FIG. 2C, the side wall 71 parallel to the yz plane and on the negative direction side of the x-axis passes through the penetration portion 711 to the outside. The connecting conductor 81 (N) extends to form a protruding end, and this protruding end functions as the first power input terminal 72 of the power control device 1. Specifically, the first power input terminal 72 is electrically connected to the negative terminal of the battery.

図1、図2(b)、図3及び図4に示すように、各々、x−z平面に平行でy軸の負方向側の側壁71を対応する貫通部713を介し貫通して外側に、第3の接続導体83(U)〜85(W)が延出してx軸の方向に並置された突出端をなして、これらの突出端は電力制御装置1の出力端子74として機能する。具体的には、第3の接続導体83(U)に対応する出力端子74は、電動モータのU相の駆動電流入力端子に電気的に接続され、第3の接続導体84(V)に対応する出力端子74は、電動モータのV相の駆動電流入力端子に電気的に接続され、かつ、第3の接続導体85(W)に対応する出力端子74は、電動モータのW相の駆動電流入力端子に電気的に接続される。   As shown in FIG. 1, FIG. 2B, FIG. 3 and FIG. 4, the side wall 71 on the negative direction side of the y-axis is parallel to the xz plane and passes through the corresponding through portion 713 to the outside. The third connection conductors 83 (U) to 85 (W) extend to form protruding ends juxtaposed in the x-axis direction, and these protruding ends function as the output terminal 74 of the power control device 1. Specifically, the output terminal 74 corresponding to the third connection conductor 83 (U) is electrically connected to the U-phase drive current input terminal of the electric motor and corresponds to the third connection conductor 84 (V). The output terminal 74 is electrically connected to the V-phase drive current input terminal of the electric motor, and the output terminal 74 corresponding to the third connection conductor 85 (W) is the W-phase drive current of the electric motor. Electrically connected to the input terminal.

詳しくは、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)は、ケース7に各々インサート成形されており、ケース7の側壁71と一体化して成形されている。具体的には、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)は、ケース7の成形時において、予め成形金型内に位置決めされた状態で各々設置されており、ケース7が成形される際に側壁71が成形されるのと同時に、これらは、側壁71に形成される貫通部711〜713において側壁71に密着して固定される。   Specifically, the first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), and the third connection conductors 83 (U) to 85 (W) are each insert-molded in the case 7. 7 is formed integrally with the side wall 71. Specifically, the first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), and the third connection conductors 83 (U) to 85 (W) are formed in advance when the case 7 is formed. Each of them is installed in a state of being positioned in the mold, and at the same time as the side wall 71 is formed when the case 7 is formed, these are the side walls 71 in the through portions 711 to 713 formed in the side wall 71. It is fixed in close contact with.

また、ケース7には、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92が、その内部空間S内に収容された状態で取り付けられるが、これらは、ケース7の側壁71と一体成形されている。具体的には、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92は、ケース7の成形時において、予め成形金型内に位置決めされた状態で設置されており、ケース7が
成形される際に側壁71が成形されるのと同時に、これらを覆う被覆部CPが形成されて、これらは、被覆部CPに覆われて側壁71に固定される。
In addition, the first capacitor 91 and the second capacitor 92 are attached to the case 7 in a state of being accommodated in the internal space S, and these are integrally formed with the side wall 71 of the case 7. Specifically, the first capacitor 91 and the second capacitor 92 are installed in a state of being previously positioned in the molding die when the case 7 is molded, and the side walls are formed when the case 7 is molded. At the same time as 71 is formed, a covering portion CP is formed so as to cover them, and these are covered with the covering portion CP and fixed to the side wall 71.

また、コネクタ75は、ケース7の成形時において、予め成形金型内に位置決めされた状態で各々設置されており、ケース7が成形される際に側壁71が成形されるのと同時に、これらは、側壁71に形成される貫通部714において側壁71に密着して固定される。   Further, the connectors 75 are respectively installed in a state where they are positioned in advance in the molding die when the case 7 is molded, and at the same time when the side wall 71 is molded when the case 7 is molded, The through portion 714 formed in the side wall 71 is fixed in close contact with the side wall 71.

このように、更に、電力制御装置1においては、筒状のケース7の上下両端に第1の半導体モジュール2及び第2の半導体モジュール3を対応して装着しながら、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)を互いに干渉しない態様でケース7外に対応して延出する一方で、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)が、各々、ケース7に一体成形されているため、これらは、側壁71に形成される貫通部711、712及び713において側壁71に密着して固定されて、これらのケース7に対する組付け工数を減少させると共に、ケース7を補強してその剛性を向上させる。併せて、コネクタ75、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92が、各々、ケース7に一体成形されているため、これらのケース7に対する組付け工数を減少させる。   As described above, in the power control device 1, the first connecting conductor 81 (the first connecting conductor 81 (the second semiconductor module 3 is mounted on the upper and lower ends of the cylindrical case 7 correspondingly). N), the second connection conductor 82 (P) and the third connection conductors 83 (U) to 85 (W) extend correspondingly outside the case 7 in a manner that does not interfere with each other, while the first connection Since the conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), and the third connection conductors 83 (U) to 85 (W) are each integrally formed in the case 7, they are formed on the side wall 71. The formed through portions 711, 712, and 713 are fixed in close contact with the side wall 71 to reduce the number of assembling steps for the case 7 and reinforce the case 7 to improve its rigidity. In addition, since the connector 75, the first capacitor 91, and the second capacitor 92 are each integrally formed in the case 7, the number of assembling steps for the case 7 is reduced.

[接続導体に関する構成]
図1、図3及び図4に示すように、第1の接続導体81(N)は、相対的に大電流が流れる電流経路であり、ケース7の内部空間S内の間隙部を有効に利用し、この間隙部をx軸方向に延在すると共に、ケース7の側壁71から貫通孔711を介し延出してその突出端が第1の電源入力端子72として使用される。第1の電源入力端子72には、バッテリのマイナス端子からの電気配線の接続端子を締結して支持し電気的に接続する雌ねじを有した締結孔815が配設される。
[Configuration of connection conductor]
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the first connection conductor 81 (N) is a current path through which a relatively large current flows, and effectively uses the gap in the internal space S of the case 7. The gap portion extends in the x-axis direction, and extends from the side wall 71 of the case 7 through the through hole 711, and the protruding end is used as the first power input terminal 72. The first power input terminal 72 is provided with a fastening hole 815 having a female screw that fastens and supports and electrically connects a connection terminal of an electrical wiring from the negative terminal of the battery.

具体的には、特に図3に示すように、第1の接続導体81(N)は、内部空間S内において、回路基板55に実装される制御IC551やその相対的な小電流経路である制御電流経路から適度に離間しながら、上下方向では回路基板55よりも下方であって、かつ、水平方向では第1の半導体モジュール2の内部空間S内の部分と第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92との間における間隙部でx軸方向に延在する水平ブロック部を有するブロック構造体である。   Specifically, as shown in FIG. 3 in particular, the first connection conductor 81 (N) is a control IC 551 mounted on the circuit board 55 or a control that is a relative small current path in the internal space S. While being appropriately separated from the current path, the portion in the vertical direction is lower than the circuit board 55 and in the horizontal direction, the portion in the internal space S of the first semiconductor module 2 and the first capacitor 91 and the second capacitor This is a block structure having a horizontal block portion extending in the x-axis direction at a gap portion between the capacitor 92 and the capacitor 92.

つまり、第1の接続導体81(N)は、細線や板状等の部材ではなく、y−z平面における縦断面を略矩形状とした角柱状で直状の導電性ブロック構造体により構成されており、それ自体で第1の半導体素子23(U)〜25(W)の対応する電源入力端子や第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92の対応する接続端子を載置して締結しながら支持する支持部材として、充分な体積及び強度を有するブロック構造体である。具体的には、第1の接続導体81(N)は、典型的にはアルミニウム合金製であり、その縦断面におけるy軸方向の幅寸法とz軸方向の厚さ寸法との比であるアスペクト比は、その締結孔の大きさや配置にもよるが1:5から5:1程度の範囲に設定されている。   That is, the first connection conductor 81 (N) is not a member such as a thin wire or a plate, but is formed of a rectangular columnar and straight conductive block structure whose longitudinal section in the yz plane is substantially rectangular. In itself, the corresponding power input terminals of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) and the corresponding connection terminals of the first capacitor 91 and the second capacitor 92 are placed and fastened. However, it is a block structure having a sufficient volume and strength as a supporting member to be supported. Specifically, the first connection conductor 81 (N) is typically made of an aluminum alloy, and an aspect that is a ratio of a width dimension in the y-axis direction and a thickness dimension in the z-axis direction in the longitudinal section thereof. The ratio is set in the range of about 1: 5 to 5: 1, depending on the size and arrangement of the fastening holes.

かかる第1の接続導体81(N)は、導電性ブロック構造体であり十分な締結部の寸法を確保することができるので、各々が雌ねじを有する計3個の締結孔813がその下面から上方を向いて配設され、各々が雌ねじを有する計2個の締結孔814がその上面から下方を向いた締結孔及びその下面から上方を向いた締結孔として配設されている。第1の半導体素子25(W)の第1の電源入力端子251は、ねじ等の締結部材811を用いて、第1の接続導体81(N)の下面に締結孔813を介して機械的に締結されて支持されながら電気的に接続される。同様に、第1の半導体素子23(U)の第1の電源入力端子2
31及び第1の半導体素子24(V)の第1の電源入力端子241は、各々、同じ符号で図示する締結部材811を用いて、第1の接続導体81(N)の下面に同じ符号で図示する締結孔813を介して機械的に締結されて支持されながら電気的に接続される。ここで、締結部材811は、図示を省略する直状柄を有したドライバ等の締結工具を第1の冷却部材21の貫通孔211から内部空間S内に侵入させて締結される。
Since the first connection conductor 81 (N) is a conductive block structure and can secure a sufficient size of the fastening portion, a total of three fastening holes 813 each having an internal thread are provided above the lower surface. A total of two fastening holes 814 each having an internal thread are arranged as fastening holes facing downward from the upper surface and fastening holes facing upward from the lower surface. The first power input terminal 251 of the first semiconductor element 25 (W) is mechanically connected to the lower surface of the first connection conductor 81 (N) via a fastening hole 813 using a fastening member 811 such as a screw. It is electrically connected while being fastened and supported. Similarly, the first power input terminal 2 of the first semiconductor element 23 (U).
31 and the first power input terminal 241 of the first semiconductor element 24 (V) are respectively attached to the lower surface of the first connection conductor 81 (N) with the same reference numeral using the fastening member 811 illustrated with the same reference numeral. It is electrically connected while being mechanically fastened and supported through a fastening hole 813 shown in the figure. Here, the fastening member 811 is fastened by allowing a fastening tool such as a screwdriver having a straight pattern not shown to enter the internal space S from the through hole 211 of the first cooling member 21.

ここで、第1の接続導体81(N)をブロック構造体とする場合には、その材質を、通常考えられる銅合金や鉄合金とするのではなく、アルミ合金とすることが好ましい。   Here, when the first connecting conductor 81 (N) is a block structure, it is preferable to use an aluminum alloy instead of a copper alloy or an iron alloy which is usually considered.

というのは、第1の接続導体81(N)を銅合金製とした場合には、銅合金が、相対的に導電性に優れるために電流が流れる方向に対して垂直な断面における断面積を小さく設定できることや、そもそも高価であることに起因して、複数の細線からなるケーブル状や単なる薄板のバスバー状の構成を採用することになり、ブロック構造体の構成を採用する必然性もない。かかる場合には、第1の接続導体81(N)自体の強度が不足して第1の半導体素子23(U)〜25(W)の第1の電源入力端子231〜251や第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92の対応する接続端子を充分に支持できないし、そもそも締結孔813及び814自体を直接設けることが難しい。更に、かかる場合には、その断面積が小さいことに起因して外周や外表面積も小さいから、そこを流れる電流に対するインダクタンスが大きくなって周辺の各素子に不要な影響が出る可能性もあるし、そこを流れる電流により発生する熱の放熱性にも劣る。   This is because when the first connecting conductor 81 (N) is made of a copper alloy, the copper alloy has a relatively high cross-sectional area in a cross section perpendicular to the direction in which the current flows because it is relatively excellent in conductivity. Due to the fact that it can be set small and is expensive in the first place, a cable-like configuration consisting of a plurality of thin wires or a simple bus bar-like configuration is adopted, and there is no necessity of adopting a block structure configuration. In such a case, the strength of the first connection conductor 81 (N) itself is insufficient, and the first power input terminals 231 to 251 and the first capacitors of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W). The connection terminals corresponding to 91 and the second capacitor 92 cannot be sufficiently supported, and it is difficult to directly provide the fastening holes 813 and 814 themselves. Furthermore, in such a case, since the outer circumference and the outer surface area are also small due to the small cross-sectional area, there is a possibility that the inductance with respect to the current flowing therethrough will increase and unnecessary influences will be exerted on the surrounding elements. In addition, the heat dissipation of heat generated by the current flowing there is also poor.

一方で、第1の接続導体81(N)を鉄合金製とした場合には、鉄合金が、相対的に導電性に劣るために電流が流れる方向に対して垂直な断面における断面積を大きく設定しなくてはならないことに起因して、大きな断面積を有する構成を採用することになる。かかる場合には、第1の接続導体81(N)自体のサイズが大きくなり過ぎるから、内部空間S内の間隙部を延在させることが困難になるし、仮にかかる間隙部を延在させようとするとケース7自体のサイズを大きくする必要がある。   On the other hand, when the first connecting conductor 81 (N) is made of an iron alloy, the iron alloy is relatively inferior in conductivity, so the cross-sectional area in the cross section perpendicular to the direction in which the current flows is increased. Due to the fact that it must be set, a configuration having a large cross-sectional area is adopted. In such a case, since the size of the first connecting conductor 81 (N) itself becomes too large, it is difficult to extend the gap portion in the internal space S, and let it be assumed that the gap portion is extended. Then, it is necessary to increase the size of the case 7 itself.

そこで、第1の接続導体81(N)の電気的特性、機械的特性やサイズといった諸特性を最適化しながら充分な性能を確保すべく、第1の接続導体81(N)をブロック構造体とするには、その導電性の材質をアルミ合金製とすることが好ましい。かかる理由は、その他の第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)においても同様である。特に、第1の接続導体81(N)及び第2の接続導体82(P)においては、第1の半導体素子23(U)〜25(W)の第1の入力端子231〜251、第2の半導体素子33(U)〜35(W)の第2の入力端子331〜351、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92の対応する接続端子、バッテリのマイナス端子からの電気配線の接続端子、及びバッテリのプラス端子からの電気配線の接続端子が、第1の接続導体81(N)及び第2の接続導体82(P)に対応して直接接続して機械的に支持すると共に電気的に接続できるため、付加的な端子台が省略できる。また、第3の接続導体83(U)〜85(W)においては、第1の半導体素子23(U)〜25(W)の第1の出力端子232〜252、第2の半導体素子33(U)〜35(W)の第2の出力端子332〜352、及び電動モータのU相〜W相の駆動電流入力端子を、第3の接続導体83(U)〜85(W)に対応して直接接続して機械的に支持すると共に電気的に接続できるため、付加的な端子台が省略できる。   Therefore, in order to ensure sufficient performance while optimizing various characteristics such as electrical characteristics, mechanical characteristics and size of the first connection conductor 81 (N), the first connection conductor 81 (N) is used as a block structure. For this purpose, the conductive material is preferably made of an aluminum alloy. The reason is the same for the other second connection conductors 82 (P) and the third connection conductors 83 (U) to 85 (W). In particular, in the first connection conductor 81 (N) and the second connection conductor 82 (P), the first input terminals 231 to 251 and the second input terminals 231 to 251 of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W). The second input terminals 331 to 351 of the semiconductor elements 33 (U) to 35 (W), the corresponding connection terminals of the first capacitor 91 and the second capacitor 92, and the connection terminals of the electrical wiring from the negative terminal of the battery , And the connecting terminal of the electric wiring from the positive terminal of the battery is directly connected and mechanically supported and electrically connected to the first connecting conductor 81 (N) and the second connecting conductor 82 (P). Since it can be connected to, an additional terminal block can be omitted. In addition, in the third connection conductors 83 (U) to 85 (W), the first output terminals 232 to 252 of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W), the second semiconductor elements 33 ( The second output terminals 332 to 352 of U) to 35 (W) and the drive current input terminals of the U phase to W phase of the electric motor correspond to the third connection conductors 83 (U) to 85 (W). Therefore, an additional terminal block can be omitted.

図1、図3及び図4に示すように、第2の接続導体82(P)は、相対的に大電流が流れる電流経路であり、その取り付け位置が第1の接続導体81(N)よりも上方にあり、かつ、その取り付け姿勢が第1の接続導体81(N)とは天地が逆になること以外は、第1の接続導体81(N)と同一の部材である。つまり、第2の接続導体82(P)は、第1の接続導体81(N)と同様に締結孔823、824及び825等を配設する。ここで
、第2の半導体素子33(U)の第2の電源入力端子331、第2の半導体素子34(V)の第2の電源入力端子341及び第2の半導体素子35(W)の第2の電源入力端子351は、各々、同じ符号で図示する締結部材821を用いて、第2の接続導体82(P)の上面に同じ符号で図示する締結孔823を介して機械的に締結されて支持されながら電気的に接続される。また、バッテリのプラス端子からの電気配線の接続端子は、締結孔825に締結されて支持されながら電気的に接続される。
As shown in FIG. 1, FIG. 3 and FIG. 4, the second connection conductor 82 (P) is a current path through which a relatively large current flows, and its attachment position is from the first connection conductor 81 (N). Is the same member as the first connection conductor 81 (N) except that the mounting posture is opposite to that of the first connection conductor 81 (N). That is, the second connection conductor 82 (P) is provided with the fastening holes 823, 824, 825, and the like in the same manner as the first connection conductor 81 (N). Here, the second power input terminal 331 of the second semiconductor element 33 (U), the second power input terminal 341 of the second semiconductor element 34 (V), and the second power input terminal 341 of the second semiconductor element 35 (W). The two power input terminals 351 are each mechanically fastened to the upper surface of the second connection conductor 82 (P) through the fastening holes 823 shown by the same reference numerals using the fastening members 821 shown by the same reference numerals. Are electrically connected while being supported. Further, the connection terminal of the electrical wiring from the positive terminal of the battery is electrically connected while being fastened and supported by the fastening hole 825.

図1、図3及び図4に示すように、第3の接続導体85(W)は、相対的に大電流が流れる電流経路であり、第1の接続導体81(N)及び第2の接続導体82(P)に対して、第1の半導体モジュール2の内部空間S内に位置する部分、回路基板55及び第2の半導体モジュール3の内部空間S内に位置する部分を介在させてy軸方向で反対側に配設され、ケース7の内部空間S内の間隙部を有効に利用し、この間隙部をy軸方向に延在すると共に、ケース7の側壁71から対応する貫通部713を介して延出してその突出端が出力端子74として使用される。第3の接続導体85(W)の出力端子74には、電動モータのW相の駆動電流入力端子を機械的に締結して支持する雌ねじを有した締結孔852が配設される。   As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the third connection conductor 85 (W) is a current path through which a relatively large current flows, and the first connection conductor 81 (N) and the second connection are connected. With respect to the conductor 82 (P), a portion located in the internal space S of the first semiconductor module 2, a portion located in the internal space S of the circuit board 55 and the second semiconductor module 3 are interposed, and the y axis The gap portion in the inner space S of the case 7 is effectively used, extends in the y-axis direction, and the corresponding through portion 713 is formed from the side wall 71 of the case 7. The protruding end is used as the output terminal 74. The output terminal 74 of the third connection conductor 85 (W) is provided with a fastening hole 852 having a female screw that mechanically fastens and supports the W-phase drive current input terminal of the electric motor.

具体的には、特に図3に示すように、第3の接続導体85(W)は、ケース7の内部空間S内において、回路基板55に実装される制御IC551やその相対的な小電流経路である制御電流経路から適度に離間しながら、水平方向では、側壁71から第1の半導体モジュール2の内部空間S内に位置する部分に至る間隙部をy軸方向に延在して、x−z平面における縦断面を略矩形状とした角柱状で直状の水平ブロック部を有すると共に、上下方向では、第1の半導体モジュール2の内部空間S内に位置する部分の近傍から上方に起立し、回路基板55の対応する貫通孔554を貫通しながら第1の半導体素子25(W)の第1の出力端子252と第2の半導体素子35(W)の第2の出力端子352との間に跨るように、第1の半導体モジュール2の内部空間S内に位置する部分、回路基板55及び第2の半導体モジュール3の内部空間S内に位置する部分と、電流センサ553と、の間の間隙部をz軸方向に延在して、x−y平面における横断面を略矩形状とした角柱状で直状の起立ブロック部を水平ブロック部に対して一体に有するブロック構造体である。なお、かかる貫通孔554は、第3の接続導体83(U)〜85(W)の全てを挿通自在に1個のみ設けられていてもよい。   Specifically, as shown in FIG. 3 in particular, the third connection conductor 85 (W) is connected to the control IC 551 mounted on the circuit board 55 and its relative small current path in the internal space S of the case 7. In the horizontal direction, a gap from the side wall 71 to a portion located in the internal space S of the first semiconductor module 2 extends in the y-axis direction while being appropriately spaced from the control current path. It has a prismatic and straight horizontal block portion whose longitudinal section in the z plane is substantially rectangular, and rises upward from the vicinity of the portion located in the internal space S of the first semiconductor module 2 in the vertical direction. Between the first output terminal 252 of the first semiconductor element 25 (W) and the second output terminal 352 of the second semiconductor element 35 (W) while passing through the corresponding through hole 554 of the circuit board 55. The first semiconductor module The gap between the portion located in the internal space S of the module 2, the portion located in the internal space S of the circuit board 55 and the second semiconductor module 3, and the current sensor 553 extends in the z-axis direction. The block structure has a prismatic and straight upright block portion integrally formed with the horizontal block portion and having a substantially rectangular cross section in the xy plane. Note that only one through hole 554 may be provided so that all of the third connection conductors 83 (U) to 85 (W) can be inserted.

つまり、第3の接続導体85(W)は、x軸方向に見てL字状であるが、第1の接続導体81(N)及び第2の接続導体82(P)と同様に、アルミ合金製の導電性ブロック構造体により構成され、そのy軸方向に延在する部分のx−z平面における縦断面のx軸方向の幅寸法とz軸方向の厚さ寸法との比であるアスペクト比及びそのz軸方向に延在する部分のx−y平面における横断面のx軸方向の幅寸法とy軸方向の奥行き寸法との比であるアスペクト比は、各々1:5から5:1程度の範囲に設定されている。   In other words, the third connection conductor 85 (W) is L-shaped when viewed in the x-axis direction, but is similar to the first connection conductor 81 (N) and the second connection conductor 82 (P). An aspect which is a ratio of a width dimension in the x-axis direction and a thickness dimension in the z-axis direction of a longitudinal section in the xz plane of a portion extending in the y-axis direction, which is configured by an alloy conductive block structure. The aspect ratio, which is the ratio of the width dimension in the x-axis direction and the depth dimension in the y-axis direction of the cross section in the xy plane of the portion extending in the z-axis direction, is 1: 5 to 5: 1, respectively. It is set to a range of about.

かかる第3の接続導体85(W)は、導電性ブロック構造体であり、十分な締結部の寸法を確保することができると共に、第2の半導体素子35(W)から第1の半導体素子25(W)に渡って十分な長さを確保することができるので、第3の接続導体85(W)には各々が雌ねじを有する上下一対の締結孔851を対向して配設することができる。特に図3に示すように、第2の半導体素子35(W)の第2の出力端子352は、締結部材855及び締結孔851を用いて第3の接続導体85(W)の起立ブロック部の上端面に機械的に締結されて支持されながら電気的に接続される。同様に、第1の半導体素子25(W)の第1の出力端子252は、各々同じ符号で図示する締結部材855及び締結孔851を用いて第3の接続導体85(W)の起立ブロック部の下端面に機械的に締結されて支持されながら電気的に接続される。ここで、締結部材855は、図示を省略する直状柄を有したドライバ等の締結工具を、第1の冷却部材21の対応する貫通孔211又は第2の
冷却部材31の対応する貫通孔311から内部空間S内に侵入させて締結される。
The third connection conductor 85 (W) is a conductive block structure, can secure a sufficient fastening portion dimension, and can be secured from the second semiconductor element 35 (W) to the first semiconductor element 25. Since a sufficient length can be ensured over (W), a pair of upper and lower fastening holes 851 each having an internal thread can be disposed facing each other on the third connection conductor 85 (W). . In particular, as shown in FIG. 3, the second output terminal 352 of the second semiconductor element 35 (W) is connected to the standing block portion of the third connection conductor 85 (W) using the fastening member 855 and the fastening hole 851. It is electrically connected to the upper end surface while being mechanically fastened and supported. Similarly, the first output terminal 252 of the first semiconductor element 25 (W) is a standing block portion of the third connection conductor 85 (W) using a fastening member 855 and a fastening hole 851 that are respectively illustrated by the same reference numerals. It is electrically connected to the lower end surface of the plate while being mechanically fastened and supported. Here, the fastening member 855 is a fastening tool such as a screwdriver having a straight pattern not shown, and the corresponding through hole 211 of the first cooling member 21 or the corresponding through hole 311 of the second cooling member 31. Is entered into the internal space S and fastened.

第3の接続導体85(W)に対してx軸の負方向側に隣接並置される第3の接続導体84(V)、及び第3の接続導体84(V)に対してx軸の負方向側に隣接並置される第3の接続導体83(U)は、各々、相対的に大電流が流れる電流経路であり、それらの取り付け位置が第3の接続導体85(W)とは異なること以外は、第3の接続導体85(W)と同一の部材である。つまり、第3の接続導体83(U)及び第3の接続導体84(V)は、第3の接続導体85(W)と同様に、ケース7の内部空間S内の間隙部を有効に利用し、この間隙部をy軸方向に延在すると共に、ケース7の側壁71から延出してその突出端が出力端子74として使用される。第3の接続導体83(U)及び84(V)の出力端子74には、電動モータのU相及びV相の駆動電流入力端子を対応して機械的に締結して支持する雌ねじを有した締結孔832及び842が対応して配設される。ここで、第2の半導体素子33(U)の第2の出力端子332は、締結部材835及び雌ねじを有する締結孔831を用いて第3の接続導体83(U)の起立ブロック部の上端面に機械的に締結されて支持されながら電気的に接続されると共に、第1の半導体素子23(U)の第1の出力端子232は、各々同じ符号で図示する締結部材835及び雌ねじを有する締結孔831を用いて第3の接続導体83(U)の起立ブロック部の下端面に機械的に締結されて支持されながら電気的に接続される。また、第2の半導体素子34(V)の第2の出力端子342は、締結部材845及び雌ねじを有する締結孔841を用いて第3の接続導体84(V)の起立ブロック部の上端面に機械的に締結されて支持されながら電気的に接続されると共に、第1の半導体素子24(V)の第1の出力端子242は、各々同じ符号で図示する締結部材845及び雌ねじを有する締結孔841を用いて第3の接続導体84(V)の起立ブロック部の下端面に機械的に締結されて支持されながら電気的に接続される。また、電動モータのU相の駆動電流入力端子は、第3の接続導体83(U)の出力端子74に配設された締結孔832を介して、機械的に締結されて支持されながら電気的に接続され、電動モータのV相の駆動電流入力端子は、第3の接続導体84(V)の出力端子74に配設された締結孔842を介して、機械的に締結されて支持されながら電気的に接続される。   The third connection conductor 84 (V) adjacently juxtaposed on the negative direction side of the x-axis with respect to the third connection conductor 85 (W), and the negative of the x-axis with respect to the third connection conductor 84 (V) The third connection conductors 83 (U) adjacent to each other on the direction side are current paths through which a relatively large current flows, and their attachment positions are different from those of the third connection conductor 85 (W). The other members are the same as the third connection conductor 85 (W). That is, the third connection conductor 83 (U) and the third connection conductor 84 (V) effectively use the gap in the internal space S of the case 7, similarly to the third connection conductor 85 (W). The gap extends in the y-axis direction and extends from the side wall 71 of the case 7 so that the protruding end is used as the output terminal 74. The output terminals 74 of the third connection conductors 83 (U) and 84 (V) have internal threads that mechanically fasten and support the U-phase and V-phase drive current input terminals of the electric motor. Fastening holes 832 and 842 are provided correspondingly. Here, the second output terminal 332 of the second semiconductor element 33 (U) is the upper end surface of the standing block portion of the third connection conductor 83 (U) by using the fastening member 835 and the fastening hole 831 having the female screw. The first output terminal 232 of the first semiconductor element 23 (U) is a fastening member having a fastening member 835 and a female screw, which are respectively indicated by the same reference numerals. The hole 831 is used to electrically connect to the lower end surface of the standing block portion of the third connection conductor 83 (U) while being mechanically fastened and supported. Further, the second output terminal 342 of the second semiconductor element 34 (V) is connected to the upper end surface of the standing block portion of the third connection conductor 84 (V) by using the fastening member 845 and the fastening hole 841 having the female screw. The first output terminal 242 of the first semiconductor element 24 (V) is electrically connected while being mechanically fastened and supported, and the first output terminal 242 of the first semiconductor element 24 (V) is a fastening hole having a fastening member 845 and a female screw, which are respectively indicated by the same reference numerals. 841 is used to be electrically connected to the lower end surface of the standing block portion of the third connection conductor 84 (V) while being mechanically fastened and supported. The U-phase drive current input terminal of the electric motor is electrically supported while being mechanically fastened and supported through a fastening hole 832 provided in the output terminal 74 of the third connection conductor 83 (U). The V-phase drive current input terminal of the electric motor is mechanically fastened and supported via a fastening hole 842 provided in the output terminal 74 of the third connection conductor 84 (V). Electrically connected.

ここで、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)は、内部空間S内の対応する間隙部を延在して側壁71を貫通しケース7外方に突出でき、かつ、対応する相手端子を載置して機械的に締結しながら支持する支持部材として充分な強度及び体積を有し、かつ、相手端子を導通する充分な導電性を有するブロック構造体であればよい。よって、かかるブロック構造体は、単一のブロック部を含むものでもよいし、複数のブロック部を組み合わせたものであってもよく、同様のブロック部を適宜組み合わせることにより、その形状や電流の経路長を簡便に拡張し得るものであるといえる。また、かかるブロック部は、過大なインダクタンスや発熱を生じない断面積を有するものであれば、略矩形状の断面を有するものに限定されるものではなく、他の角形状や楕円状等の断面を有するものであってもよい。もちろん、かかるブロック部は、直状ブロック部として延在するものではなく、湾曲状ブロック部として延在するものであってもよく、又は、水平面に締結部を有するものではなく、傾斜面に締結部を有するものであってもよい。   Here, the first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), and the third connection conductors 83 (U) to 85 (W) extend the corresponding gaps in the internal space S. Existing through the side wall 71 and projecting outward from the case 7, and having sufficient strength and volume as a support member for supporting the corresponding counterpart terminal while placing and mechanically fastening the counterpart terminal. Any block structure having sufficient conductivity for conducting the terminals may be used. Therefore, such a block structure may include a single block part, or may be a combination of a plurality of block parts. By appropriately combining similar block parts, the shape and current path of the block structure may be included. It can be said that the length can be easily extended. In addition, as long as the block portion has a cross-sectional area that does not generate excessive inductance or heat generation, the block portion is not limited to one having a substantially rectangular cross-section, and other cross-sections such as a square shape or an elliptical shape. It may have. Of course, such a block portion does not extend as a straight block portion but may extend as a curved block portion, or does not have a fastening portion on a horizontal plane, but fastens on an inclined surface. It may have a part.

このように、更に、電力制御装置1においては、相対的に大電流が流れる第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)と相対的に小電流が流れる制御電流経路とを互いに離間して効率的に分配しながら、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)を内部空間Sの間隙部中に対応して延在させると共に、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)をブロック構造体としているため、内部空間Sを有効利用して装置全体の構成をコンパクトにすると共に、
付加的な端子台を省略しながら、第1の半導体素子23(U)〜25(W)の第1の入力端子231〜251が、第1の接続導体81(N)に対して機械的に締結して支持されながら電気的に接続され、かつ、第2の半導体素子33(U)〜35(W)の第2の入力端子331〜351が、第2の接続導体82(P)に対して機械的に締結して支持されながら電気的に接続されると共に、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92の対応する接続端子が、第1の接続導体81(N)及び第2の接続導体82(P)に対して機械的に締結して支持されながら電気的に接続され、一方で、バッテリのマイナス端子からの電気配線の接続端子が、第1の接続導体81(N)に対して機械的に締結して支持されながら電気的に接続され、かつ、バッテリのプラス端子からの電気配線の接続端子が、第2の接続導体82(P)に対して機械的に締結して支持されながら電気的に接続される。併せて、第1の半導体素子23(U)〜25(W)の第1の出力端子232〜252が、第3の接続導体83(U)〜85(W)に対して機械的に締結して支持されながら電気的に接続され、かつ、第2の半導体素子33(U)〜35(W)の第2の出力端子332〜352が、第3の接続導体83(U)〜85(W)に対して機械的に締結して支持されながら電気的に接続される一方で、電動モータのU相の駆動電流入力端子が、第3の接続導体83(U)に機械的に締結して支持されながら電気的に接続され、電動モータのV相の駆動電流入力端子が、第3の接続導体84(V)に機械的に締結して支持されながら電気的に接続され、かつ、電動モータのW相の駆動電流入力端子が、第3の接続導体85(W)に機械的に締結して支持されながら電気的に接続される。
As described above, in the power control device 1, the first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), and the third connection conductor 83 (U) through which a relatively large current flows. The first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), and the third connection conductor 85 (W) and the control current path through which a relatively small current flows are separated and efficiently distributed. The connection conductors 83 (U) to 85 (W) extend correspondingly into the gap portion of the internal space S, and the first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), and the second 3 connecting conductors 83 (U) to 85 (W) are made block structures, so that the internal space S can be effectively used to make the entire device compact,
While omitting an additional terminal block, the first input terminals 231 to 251 of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) are mechanically connected to the first connection conductor 81 (N). The second input terminals 331 to 351 of the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W) are electrically connected while being fastened and supported with respect to the second connection conductor 82 (P). Are electrically connected while being mechanically fastened and supported, and corresponding connection terminals of the first capacitor 91 and the second capacitor 92 are connected to the first connection conductor 81 (N) and the second connection. The connection terminal of the electrical wiring from the negative terminal of the battery is connected to the first connection conductor 81 (N) while being electrically connected while being mechanically fastened and supported to the conductor 82 (P). Electrically connected while being mechanically fastened and supported, and Connection terminals of the electrical wires from the positive terminal of Tteri are electrically connected while being supported mechanically fastened to the second connecting conductor 82 (P). In addition, the first output terminals 232 to 252 of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) are mechanically fastened to the third connection conductors 83 (U) to 85 (W). The second output terminals 332 to 352 of the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W) are electrically connected while being supported by the third connection conductors 83 (U) to 85 (W ) Is mechanically fastened and supported while being electrically connected, while the U-phase drive current input terminal of the electric motor is mechanically fastened to the third connection conductor 83 (U). The electric motor is electrically connected while being supported, and the V-phase driving current input terminal of the electric motor is mechanically fastened and supported by the third connecting conductor 84 (V), and is electrically connected, and the electric motor The W-phase drive current input terminal is mechanically fastened to and supported by the third connection conductor 85 (W). While it is electrically connected to each other.

[電力制御装置の組み立て]
以上の構成を有する電力制御装置1の組み立て方法につき、以下詳細に説明する。
[Assembly of power control device]
The assembly method of the power control apparatus 1 having the above configuration will be described in detail below.

まず、ケース7を成形して用意する。具体的には、コネクタ75、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)、第3の接続導体83(U)〜85(W)、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92を予め成形金型内に各々位置決めした状態で設置した後、成形金型内に樹脂材を射出する。すると、側壁71が成形されるのと同時に、コネクタ75、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)は、側壁71に形成される貫通部711〜714において側壁71を対応して貫通する。この際、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92は、被覆部CPに覆われる。そして、成形金型内への樹脂材の射出を所定時間行った後に停止して、成形金型を冷却すると、コネクタ75、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)及び第3の接続導体83(U)〜85(W)は、側壁71の貫通部711〜714において側壁71に対応して密着して固定される。併せて、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92は、被覆部CPに覆われて側壁71に密着して固定される。その後、成型金型から成形品を取り出すことにより、コネクタ75、第1の接続導体81(N)、第2の接続導体82(P)、第3の接続導体83(U)〜85(W)、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92を側壁71に各々固定したケース7が得られる。   First, the case 7 is formed and prepared. Specifically, the connector 75, the first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), the third connection conductors 83 (U) to 85 (W), the first capacitor 91, and the first After the two capacitors 92 are set in advance in the respective molds, a resin material is injected into the mold. Then, at the same time as the side wall 71 is formed, the connector 75, the first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), and the third connection conductors 83 (U) to 85 (W) In the penetrating portions 711 to 714 formed in the side wall 71, the side wall 71 is penetrated correspondingly. At this time, the first capacitor 91 and the second capacitor 92 are covered with the covering portion CP. Then, after stopping the injection of the resin material into the molding die for a predetermined time and cooling the molding die, the connector 75, the first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P ) And the third connection conductors 83 (U) to 85 (W) are fixed in close contact with the side wall 71 in the through portions 711 to 714 of the side wall 71. At the same time, the first capacitor 91 and the second capacitor 92 are covered with the covering portion CP and fixed in close contact with the side wall 71. Thereafter, by removing the molded product from the molding die, the connector 75, the first connection conductor 81 (N), the second connection conductor 82 (P), and the third connection conductors 83 (U) to 85 (W). Thus, the case 7 in which the first capacitor 91 and the second capacitor 92 are fixed to the side wall 71 is obtained.

また、第1の冷却部材21の一方の表面21A上に絶縁シート22を配設する一方で、第1の半導体素子23(U)〜25(W)を収容したフレーム41に対して押さえ部材42を取り付けると共に駆動IC511等が実装された回路基板51を取り付け、かかる状態のフレーム41を、絶縁シート22を介して、第1の冷却部材21の一方の表面21Aに対して締結して取り付けることにより、第1の半導体モジュール2を組み上げる。   In addition, while the insulating sheet 22 is disposed on the one surface 21A of the first cooling member 21, the pressing member 42 against the frame 41 containing the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W). And the circuit board 51 on which the driving IC 511 and the like are mounted is attached, and the frame 41 in this state is fastened to the one surface 21A of the first cooling member 21 via the insulating sheet 22 and attached. Then, the first semiconductor module 2 is assembled.

この際、回路基板51の一対の位置決め孔512には、フレーム41の枠体411に立設された計2本の位置決めピン412及び413が対応して挿通することにより、回路基板51は、フレーム41に対して位置決めされて、第1の半導体モジュール2において所定の位置に取り付けられる。   At this time, a total of two positioning pins 412 and 413 erected on the frame 411 of the frame 41 are inserted into the pair of positioning holes 512 of the circuit board 51 so that the circuit board 51 Positioned with respect to 41, the first semiconductor module 2 is attached at a predetermined position.

同様に、第2の冷却部材31の一方の表面31A上に絶縁シート32を配設する一方で、第2の半導体素子33(U)〜35(W)を収容したフレーム43に対して押さえ部材44を取り付けると共に駆動IC521等が実装された回路基板52を取り付け、かかる状態のフレーム43を、絶縁シート32を介して、第3の冷却部材31の一方の表面31Aに対して締結して取り付けることにより、第2の半導体モジュール3を組み上げる。   Similarly, while the insulating sheet 32 is disposed on the one surface 31A of the second cooling member 31, a pressing member against the frame 43 containing the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W). 44 and the circuit board 52 on which the drive IC 521 and the like are mounted are attached, and the frame 43 in this state is attached to the one surface 31A of the third cooling member 31 via the insulating sheet 32. Thus, the second semiconductor module 3 is assembled.

この際、回路基板52の一対の位置決め孔522には、フレーム43の枠体431に立設された計2本の位置決めピン432及び433が対応して挿通することにより、回路基板52は、フレーム43に対して位置決めされて、第2の半導体モジュール3において所定の位置に取り付けられる。   At this time, a total of two positioning pins 432 and 433 erected on the frame body 431 of the frame 43 are inserted into the pair of positioning holes 522 of the circuit board 52 so that the circuit board 52 Positioned with respect to 43, the second semiconductor module 3 is attached at a predetermined position.

更に、ケース7に固定されて取り付けられた状態の第1の接続導体81(N)及び第2の接続導体82(P)に対して、各々対応する締結部材812及び822、並びに締結孔814及び824を利用して、第1のコンデンサ91の接続端子911及び912、並びに第2のコンデンサ92の接続端子921及び922を締結することにより、第1のコンデンサ91及び第2のコンデンサ92を、ケース7の内部空間S内に収容した状態で第1の接続導体81(N)及び第2の接続導体82(P)に取り付ける。   Further, for the first connection conductor 81 (N) and the second connection conductor 82 (P) fixedly attached to the case 7, the corresponding fastening members 812 and 822, the fastening holes 814 and 824 is used to fasten the connection terminals 911 and 912 of the first capacitor 91 and the connection terminals 921 and 922 of the second capacitor 92 so that the first capacitor 91 and the second capacitor 92 are connected to the case. 7 and attached to the first connection conductor 81 (N) and the second connection conductor 82 (P).

次に、かかる状態のケース7に対して、第1の半導体モジュール2を、第1の半導体素子23(U)〜25(W)を第1の開口7H1を介して内部空間S内に配置すると共に第1の冷却部材21の他方の表面21Bをケース7外に露出する状態で取り付けて、第1の冷却部材21により第1の開口7H1を塞ぐ。   Next, with respect to the case 7 in such a state, the first semiconductor module 2 and the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) are arranged in the internal space S through the first opening 7H1. At the same time, the other surface 21B of the first cooling member 21 is attached so as to be exposed to the outside of the case 7, and the first opening 7H1 is closed by the first cooling member 21.

この際、第1の半導体モジュール2の位置決めピン412及び413を、回路基板55の一対の位置決め孔555に対応して挿通することにより、回路基板55を、回路基板51の上方でケース7の側壁71に各々設けられた符号を省略する固定部上に載置しながら、ケース7に取り付けられた第1の半導体モジュール2に対して位置決めする。   At this time, by inserting the positioning pins 412 and 413 of the first semiconductor module 2 in correspondence with the pair of positioning holes 555 of the circuit board 55, the circuit board 55 is placed above the circuit board 51 and on the side wall of the case 7. Positioning is performed with respect to the first semiconductor module 2 attached to the case 7, while being placed on a fixing portion that omits the reference numerals provided in 71.

次に、かかる状態のケース7に対して、第2の半導体モジュール3を、第2の半導体素子33(U)〜35(W)を第2の開口7H2を介して内部空間S内に配置すると共に第2の冷却部材21の他方の表面31Bをケース7外に露出する状態で取り付けて、第2の冷却部材31により第2の開口7H2を塞ぐ。   Next, with respect to the case 7 in such a state, the second semiconductor module 3 and the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W) are arranged in the internal space S through the second opening 7H2. At the same time, the other surface 31B of the second cooling member 21 is attached so as to be exposed to the outside of the case 7, and the second opening 7H2 is closed by the second cooling member 31.

この際、第2の半導体モジュール3の位置決めピン432及び433を、回路基板55の残余の一対の位置決め孔555に対応して挿通させることにより、回路基板55と第2の半導体モジュール3とを位置決めしながら、回路基板55をケース7の固定部に取り付ける。   At this time, the circuit board 55 and the second semiconductor module 3 are positioned by inserting the positioning pins 432 and 433 of the second semiconductor module 3 in correspondence with the pair of remaining positioning holes 555 of the circuit board 55. Meanwhile, the circuit board 55 is attached to the fixing portion of the case 7.

次に、図示を省略する締結工具を第1の冷却部材21の貫通孔211から内部空間S内に順次侵入させながら、締結部材811を対応する締結孔813に締め込むことにより、第1の半導体素子23(U)〜25(W)の第1の電源入力端子231〜251は、第1の接続導体81(N)に対して締結されると共に、締結部材835〜855を対応する締結孔831〜851に締め込むことにより、第1の半導体素子23(U)〜25(W)の第1の出力端子232〜252は、第3の接続導体83(U)〜85(W)に対して締結される。   Next, by tightening the fastening member 811 into the corresponding fastening hole 813 while sequentially inserting a fastening tool (not shown) from the through hole 211 of the first cooling member 21 into the internal space S, the first semiconductor The first power input terminals 231 to 251 of the elements 23 (U) to 25 (W) are fastened to the first connection conductor 81 (N), and the fastening members 835 to 855 are connected to the corresponding fastening holes 831. By tightening to ˜851, the first output terminals 232 to 252 of the first semiconductor elements 23 (U) to 25 (W) are connected to the third connection conductors 83 (U) to 85 (W). It is concluded.

次に、図示を省略する締結工具を第2の冷却部材31の貫通孔311から内部空間S内に順次侵入させながら、締結部材821を対応する締結孔823に締め込むことにより、第2の半導体素子33(U)〜35(W)の第2の電源入力端子331〜351は、第2の接続導体82(P)に対して締結されると共に、締結部材835〜855を対応する締
結孔831〜851に締め込むことにより、第2の半導体素子33(U)〜35(W)の第2の出力端子332〜352は、第3の接続導体83(U)〜85(W)に対して締結される。
Next, a fastening tool (not shown) is inserted into the internal space S from the through hole 311 of the second cooling member 31 in turn, and the fastening member 821 is fastened into the corresponding fastening hole 823, thereby the second semiconductor. The second power input terminals 331 to 351 of the elements 33 (U) to 35 (W) are fastened to the second connection conductor 82 (P), and the fastening members 835 to 855 are connected to the corresponding fastening holes 831. By tightening to ˜851, the second output terminals 332 to 352 of the second semiconductor elements 33 (U) to 35 (W) are connected to the third connection conductors 83 (U) to 85 (W). It is concluded.

そして、必要に応じ、第1の冷却部材21の貫通孔211及び第2の冷却部材31の貫通孔311を、図示を省略するグロメット等で塞ぐことにより、電力制御装置1の組み立ては完了する。   And the assembly of the electric power control apparatus 1 is completed by closing the through-hole 211 of the 1st cooling member 21 and the through-hole 311 of the 2nd cooling member 31 with the grommet which abbreviate | omits illustration as needed.

なお、本発明は、部材の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。   In the present invention, the shape, arrangement, number, and the like of the members are not limited to the above-described embodiments, and the constituent elements thereof are appropriately replaced with those having the same operational effects, and the gist of the invention is not deviated. Of course, it can be appropriately changed within the range.

以上のように、本発明においては、各種構成部品が、単一で堅牢な他の構成部品に対して、その作製時に予め位置精度よく固定されて取り付けられることを可能とすると共に、装置全体の組立工数を減少することが可能な半導体制御装置を提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に電力制御装置等の半導体制御装置の分野に適用され得るものと期待される。   As described above, in the present invention, various component parts can be fixed and attached in advance to a single, robust other component part with a high positional accuracy at the time of production. Since it is possible to provide a semiconductor control device capable of reducing the number of assembly steps, it is expected that it can be widely applied to the field of semiconductor control devices such as power control devices because of its general-purpose universal character. The

1…電力制御装置
2、3…半導体モジュール
21、31…冷却部材
211、311…貫通孔
215、315…放熱フィン
21A、21B、31A、31B…表面
22、32…絶縁シート
23、24、25、33、34、35…半導体素子
231、241、251、331、341、351…電源入力端子
232、242、252、332、342、352…出力端子
41、43…フレーム
411、431…枠体
412、413、432、433…位置決めピン
42、44…押さえ部材
51、52、55…回路基板
511、521…駆動IC
512、522、555…位置決め孔
551…制御IC
552…電流センサ
553…張り出し部
554…貫通孔
555…位置決め孔
7…ケース
71…側壁
711、712、713、714…貫通部
7H1、7H2…開口
72、73…電源入力端子
74…出力端子
75…制御用コネクタ
81、82、83、84、85…接続導体
811、812、821、822、835、845、855…締結部材
813、814、815、823、824、825、831、832、841、842、851、852…締結孔
91、92…コンデンサ
911、912、921、922…接続端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power control device 2, 3 ... Semiconductor module 21, 31 ... Cooling member 211, 311 ... Through-hole 215, 315 ... Radiation fin 21A, 21B, 31A, 31B ... Surface 22, 32 ... Insulation sheet 23, 24, 25, 33, 34, 35 ... Semiconductor elements 231, 241, 251, 331, 341, 351 ... Power input terminals 232, 242, 252, 332, 342, 352 ... Output terminals 41, 43 ... Frames 411, 431 ... Frame body 412, 413, 432, 433 ... positioning pins 42, 44 ... pressing members 51, 52, 55 ... circuit boards 511, 521 ... drive ICs
512, 522, 555 ... positioning hole 551 ... control IC
552 ... Current sensor 553 ... Overhang part 554 ... Through hole 555 ... Positioning hole 7 ... Case 71 ... Side walls 711, 712, 713, 714 ... Through parts 7H1, 7H2 ... Openings 72, 73 ... Power input terminal 74 ... Output terminal 75 ... Control connectors 81, 82, 83, 84, 85 ... connecting conductors 811, 812, 821, 822, 835, 845, 855 ... fastening members 813, 814, 815, 823, 824, 825, 831, 832, 841, 842 , 851, 852 ... Fastening holes 91, 92 ... Capacitors 911, 912, 921, 922 ... Connection terminals

Claims (3)

半導体素子を有する半導体モジュールと、前記半導体素子に電気的に接続されたコンデンサと、前記半導体モジュール及び前記コンデンサを装着する樹脂製のケースと、を備えた半導体制御装置であって、
前記ケースにおける前記半導体素子と前記コンデンサとの間の間隙部を第1の方向に延在すると共に、前記半導体素子の入力端子と前記コンデンサの接続端子とを電気的に接続する入力側接続導体、及び前記半導体素子を介し前記入力側接続導体に対して反対側に配設されて前記第1の方向に直交する第2の方向に延在すると共に、前記半導体素子の出力端子と外部端子とを電気的に接続する出力側接続導体を備え、
前記ケース、前記入力側接続導体及び前記出力側接続導体は、前記ケースに前記入力側接続導体及び前記出力側接続導体を固定した一体成形品であり、
前記入力側接続導体は、前記ケースを前記第1の方向に延出したブロック構造体であ、前記出力側接続導体は、前記ケースを前記第2の方向に延出したブロック構造体でることを特徴とする半導体制御装置。
A semiconductor control device comprising a semiconductor module having a semiconductor element, a capacitor electrically connected to the semiconductor element, and a resin case for mounting the semiconductor module and the capacitor,
An input side connection conductor that extends in a first direction a gap between the semiconductor element and the capacitor in the case and electrically connects an input terminal of the semiconductor element and a connection terminal of the capacitor; And disposed on the opposite side to the input-side connecting conductor via the semiconductor element and extending in a second direction orthogonal to the first direction, and an output terminal and an external terminal of the semiconductor element Equipped with an output side connection conductor for electrical connection,
The case, the input-side connection conductor and the output-side connection conductor are integrally molded products in which the input-side connection conductor and the output-side connection conductor are fixed to the case.
The input side connecting conductor is Ri block structure der extending said casing to said first direction, the output-side connecting conductor, Oh block structure extending the casing in the second direction A semiconductor control device.
前記ケースは、側壁を有し、前記ケース及び前記コンデンサは、前記ケースの内部空間内の被覆部で更に前記コンデンサを前記側壁に固定した前記一体成形品であることを特徴とする請求項1に記載の半導体制御装置。 The case has a side wall, the case and the capacitor, according to claim 1, wherein said single piece der Rukoto a further said capacitor with a coating of the inner space and fixed to the side wall of the case The semiconductor control device described in 1. 更に、前記半導体素子に関連する回路基板及び前記回路基板に電気的に接続されるコネクタを備え、
前記ケース及び前記コネクタは、更に前記コネクタを前記ケースに固定した前記一体成形品であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体制御装置。
And a circuit board associated with the semiconductor element and a connector electrically connected to the circuit board,
Said case and said connector further semiconductor control device according to claim 1 or 2 said connector characterized the molded article der Rukoto fixed to the case.
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