JPH1118429A - 制御モジュール - Google Patents
制御モジュールInfo
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- JPH1118429A JPH1118429A JP9166870A JP16687097A JPH1118429A JP H1118429 A JPH1118429 A JP H1118429A JP 9166870 A JP9166870 A JP 9166870A JP 16687097 A JP16687097 A JP 16687097A JP H1118429 A JPH1118429 A JP H1118429A
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- control module
- heat sink
- power
- power circuit
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
- H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
-
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-
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- H01L2924/301—Electrical effects
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- H01L2924/3011—Impedance
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- Inverter Devices (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ＩＧＢＴチップ，電解コンデンサチップ，マイ
クロコンベアチップ，制御電源回路チップを１つの水冷
ヒートシンクの上にマウントした小型制御モジュールを
提供すること。他の課題は、スナバー回路のいらない電
解コンデンサとＩＧＢＴ最適構造を提供することであ
る。 【解決手段】ＩＧＢＴチップ，電解コンデンサチップ，
マイクロコンベアチップ，制御電源回路チップを直接冷
却するため、１つの水冷ヒートシンクの上にマウントし
た。また、電解コンデンサとＩＧＢＴを近接または交互
に配置しインバータの配線インダクタンスを小さくし、
スナバー回路をなくできた。
クロコンベアチップ，制御電源回路チップを１つの水冷
ヒートシンクの上にマウントした小型制御モジュールを
提供すること。他の課題は、スナバー回路のいらない電
解コンデンサとＩＧＢＴ最適構造を提供することであ
る。 【解決手段】ＩＧＢＴチップ，電解コンデンサチップ，
マイクロコンベアチップ，制御電源回路チップを直接冷
却するため、１つの水冷ヒートシンクの上にマウントし
た。また、電解コンデンサとＩＧＢＴを近接または交互
に配置しインバータの配線インダクタンスを小さくし、
スナバー回路をなくできた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気車駆動装置や
インバータ装置に用いる制御モジュールに関し、特に小
型で冷却効率のよい水冷式制御モジュールに関する。
インバータ装置に用いる制御モジュールに関し、特に小
型で冷却効率のよい水冷式制御モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】電気車、特に電気自動車では、駆動装置
の小型化が要求されている。駆動装置は、交流式電動機
をインバータで駆動するものである。インバータは、電
動機を制御するための電力回路と制御回路を有し、その
内ＩＧＢＴなどの高速半導体やドライバー回路は、小型
化のためインテリジェントモジュールとして製品化され
てきている。比較的小電力のものでは、特開平5−13733
9 号に示すように、回路基板を電力回路の上に置く技術
が開示されている。また、制御回路も高速マイクロコン
ピュータにより小型化したものの、そのチップ発熱も大
きく、従来は、別のケースに収納されてきた。また、電
力回路の入力部の電解コンデンサも空冷式構造のものを
用いており電力半導体と距離をへだてて配置していたの
でスナバー回路を前記電力回路に設けていた。
の小型化が要求されている。駆動装置は、交流式電動機
をインバータで駆動するものである。インバータは、電
動機を制御するための電力回路と制御回路を有し、その
内ＩＧＢＴなどの高速半導体やドライバー回路は、小型
化のためインテリジェントモジュールとして製品化され
てきている。比較的小電力のものでは、特開平5−13733
9 号に示すように、回路基板を電力回路の上に置く技術
が開示されている。また、制御回路も高速マイクロコン
ピュータにより小型化したものの、そのチップ発熱も大
きく、従来は、別のケースに収納されてきた。また、電
力回路の入力部の電解コンデンサも空冷式構造のものを
用いており電力半導体と距離をへだてて配置していたの
でスナバー回路を前記電力回路に設けていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
技術では上記インバータの内の電解コンデンサの発熱や
マイクロコンピュータや制御電源の発熱が冷却能力以上
に大きく、小型化や一体化する上で１部部品の冷却不足
する欠点があった。本発明は、これらを冷却しつつ、イ
ンバータを小型化する制御モジュールを提供することを
目的としている。また、スナバー回路を有していたため
機器の小型化がしずらい欠点があった。
技術では上記インバータの内の電解コンデンサの発熱や
マイクロコンピュータや制御電源の発熱が冷却能力以上
に大きく、小型化や一体化する上で１部部品の冷却不足
する欠点があった。本発明は、これらを冷却しつつ、イ
ンバータを小型化する制御モジュールを提供することを
目的としている。また、スナバー回路を有していたため
機器の小型化がしずらい欠点があった。
【０００４】したがって他の目的は、スナバー回路のい
らない電解コンデンサとＩＧＢＴ最適構造を提供するこ
とである。
らない電解コンデンサとＩＧＢＴ最適構造を提供するこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的との関連におい
て、下記手段を講じた。まず、電解コンデンサの冷却
は、平板の上にモールドされた構造とし、水冷ヒートシ
ンクに放熱するようにし、小型化した。さらに、正極，
負極とそれぞれの負荷用出力端子を有したＵ，Ｖ，Ｗ相
インバータモジュールでは、各モジュール間に前記電解
コンデンサを配置し、各相モジュールを前記ヒートシン
クで冷却するとともに、並行に配設された正極配線，負
極配線に各モジュールと電解コンデンサを接続し配線イ
ンダクタンスＬを極小とした。したがって、ＩＧＢＴの
スイッチング時の跳上り電圧Ｖｃｅを許容値内に押さえ
ることが可能となる。また、マイクロコンピュータは、
ベアチップをセラミック基盤上に熱伝導性の良い樹脂で
貼り付け、水冷ヒートシンクに放熱するようにした。
て、下記手段を講じた。まず、電解コンデンサの冷却
は、平板の上にモールドされた構造とし、水冷ヒートシ
ンクに放熱するようにし、小型化した。さらに、正極，
負極とそれぞれの負荷用出力端子を有したＵ，Ｖ，Ｗ相
インバータモジュールでは、各モジュール間に前記電解
コンデンサを配置し、各相モジュールを前記ヒートシン
クで冷却するとともに、並行に配設された正極配線，負
極配線に各モジュールと電解コンデンサを接続し配線イ
ンダクタンスＬを極小とした。したがって、ＩＧＢＴの
スイッチング時の跳上り電圧Ｖｃｅを許容値内に押さえ
ることが可能となる。また、マイクロコンピュータは、
ベアチップをセラミック基盤上に熱伝導性の良い樹脂で
貼り付け、水冷ヒートシンクに放熱するようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１（ａ）及び（ｂ）に本発明の
実施例を示す。この構造を説明する前に回路を以下に説
明する。ＩＧＢＴチップ結線は、図３に示すように大容
量では通常複数個のＩＧＢＴチップ１とダイオードチッ
プ２を並列接続し、ゲートはゲート抵抗５で並列接続し
バランス良く使用している。また、インバータ結線は、
図４に示すように正極，負極接続線にＵ，Ｖ，Ｗ各相を
形成するように、ＩＧＢＴ２３，２４，２５，２６，２
７，２８およびダイオード２９，３０，３１，３２，３
３，３４で構成している。電解コンデンサ６は、各相の
両サイドに配置させている。
実施例を示す。この構造を説明する前に回路を以下に説
明する。ＩＧＢＴチップ結線は、図３に示すように大容
量では通常複数個のＩＧＢＴチップ１とダイオードチッ
プ２を並列接続し、ゲートはゲート抵抗５で並列接続し
バランス良く使用している。また、インバータ結線は、
図４に示すように正極，負極接続線にＵ，Ｖ，Ｗ各相を
形成するように、ＩＧＢＴ２３，２４，２５，２６，２
７，２８およびダイオード２９，３０，３１，３２，３
３，３４で構成している。電解コンデンサ６は、各相の
両サイドに配置させている。
【０００７】図１において、ＩＧＢＴチップ１，ダイオ
ードチップ２は、電解コンデンサ６の横に図３に示す構
成を直列接続して１相ブリッジを構成している。エミッ
タワイヤ３，ゲートワイヤ４は電気接続用である。チッ
プ抵抗５は、並列運転バランス用である。正極ブスバ
ー，負極ブスバー間に前記１相ブリッジが３ケの電解コ
ンデンサ６と交互にワイヤにて接続されている。このた
め、３並列のＩＧＢＴチップ１は両サイドの電解コンデ
ンサからのインダクタンスを最小でしかも均等にできる
ので、ターンオフ時のはねあがり電圧，電流アンバラン
スを小さくできる効果がある。
ードチップ２は、電解コンデンサ６の横に図３に示す構
成を直列接続して１相ブリッジを構成している。エミッ
タワイヤ３，ゲートワイヤ４は電気接続用である。チッ
プ抵抗５は、並列運転バランス用である。正極ブスバ
ー，負極ブスバー間に前記１相ブリッジが３ケの電解コ
ンデンサ６と交互にワイヤにて接続されている。このた
め、３並列のＩＧＢＴチップ１は両サイドの電解コンデ
ンサからのインダクタンスを最小でしかも均等にできる
ので、ターンオフ時のはねあがり電圧，電流アンバラン
スを小さくできる効果がある。
【０００８】電解コンデンサ６は、熱伝導性の良い接着
材で水冷ヒートシンク７にマウントしている。ＩＧＢＴ
チップ１とダイオードチップ２は、両面に銅パターンを
有した窒化アルミ板１６の上に高温ハンダ１９で接続
し、前記窒化アルミ板１６の裏面を低温ハンダで水冷ヒ
ートシンク７の上にマウントしている。交互にマウント
しているので、冷却効率を向上できる効果がある。ま
た、制御回路は、セラミック板１３の上にマイクロコン
ピュータのベアチップ１２がハンダ付け、もしくは接着
されており前記水冷ヒートシンク７の上にマウントされ
ている。放熱は、ほとんど水冷ヒートシンク７に行われ
るので、ケース１５の内部温度は、ほとんど上昇せず、
小型化ができる効果がある。また、制御用電源１７，電
流センサ１１も同様に冷却されている。出力端子１０
は、各相より出力され、信号は、信号コネクタ１４より
入力される。
材で水冷ヒートシンク７にマウントしている。ＩＧＢＴ
チップ１とダイオードチップ２は、両面に銅パターンを
有した窒化アルミ板１６の上に高温ハンダ１９で接続
し、前記窒化アルミ板１６の裏面を低温ハンダで水冷ヒ
ートシンク７の上にマウントしている。交互にマウント
しているので、冷却効率を向上できる効果がある。ま
た、制御回路は、セラミック板１３の上にマイクロコン
ピュータのベアチップ１２がハンダ付け、もしくは接着
されており前記水冷ヒートシンク７の上にマウントされ
ている。放熱は、ほとんど水冷ヒートシンク７に行われ
るので、ケース１５の内部温度は、ほとんど上昇せず、
小型化ができる効果がある。また、制御用電源１７，電
流センサ１１も同様に冷却されている。出力端子１０
は、各相より出力され、信号は、信号コネクタ１４より
入力される。
【０００９】図２（ａ）及び（ｂ）に、本発明の他の実
施例を示す。電解コンデンサ６，ＩＧＢＴの１相ブリッ
ジは、集合してレイアウトしており、水冷ヒートシンク
７の内部水路を部分的に流速が上がるようにし冷却効率
を向上している。電解コンデンサ６の正極，負極はそれ
ぞれＩＧＢＴ１相モジュールの正極，負極へ低インピー
ダンスブスバー８，９で接続している。また、マイクロ
コンピュータのベアチップ１２，制御電源用トランジス
タ１７，トランス２２も同様に冷却されている。効果と
しては、部品を集合して配置し集中して冷却しているの
でさらに小型化が可能になることである。
施例を示す。電解コンデンサ６，ＩＧＢＴの１相ブリッ
ジは、集合してレイアウトしており、水冷ヒートシンク
７の内部水路を部分的に流速が上がるようにし冷却効率
を向上している。電解コンデンサ６の正極，負極はそれ
ぞれＩＧＢＴ１相モジュールの正極，負極へ低インピー
ダンスブスバー８，９で接続している。また、マイクロ
コンピュータのベアチップ１２，制御電源用トランジス
タ１７，トランス２２も同様に冷却されている。効果と
しては、部品を集合して配置し集中して冷却しているの
でさらに小型化が可能になることである。
【００１０】
【発明の効果】電力回路と制御回路部品の裏面を直接冷
却しているので、箱内部の温度上昇を低減でき、したが
って、高密度に実装でき小型化できる効果がある。
却しているので、箱内部の温度上昇を低減でき、したが
って、高密度に実装でき小型化できる効果がある。
【００１１】また、他の効果として、ＩＧＢＴと電解コ
ンデンサが近接しても相互発熱の影響を少なくできる冷
却構造のため、配線インダクタンスを低減できスナバー
回路をなくし小型化できる効果がある。
ンデンサが近接しても相互発熱の影響を少なくできる冷
却構造のため、配線インダクタンスを低減できスナバー
回路をなくし小型化できる効果がある。
【図１】本発明の実施例を示す図。
【図２】本発明の他の実施例を示す図。
【図３】ＩＧＢＴチップ結線図。
【図４】インバータ結線図。
１…ＩＧＢＴチップ、２…ダイオードチップ、３，４…
アルミワイヤ、５…ゲート抵抗、６…電解コンデンサ、
７…水冷ヒートシンク、８，９…低インピーダンスブス
バー、１０，１０−１，１０−２，１０−３…出力端
子、１１…電流センサ、１２…マイクロコンピュータベ
アチップ、１３…セラミック板、１４…信号コネクタ、
１５…ケース、１６…窒化アルミ板、１７…制御用電
源、１８…ゲル、１９…高温ハンダ、２０…低温ハン
ダ、２１…熱伝導性樹脂、２２…トランス、２３…トラ
ンジスタ。
アルミワイヤ、５…ゲート抵抗、６…電解コンデンサ、
７…水冷ヒートシンク、８，９…低インピーダンスブス
バー、１０，１０−１，１０−２，１０−３…出力端
子、１１…電流センサ、１２…マイクロコンピュータベ
アチップ、１３…セラミック板、１４…信号コネクタ、
１５…ケース、１６…窒化アルミ板、１７…制御用電
源、１８…ゲル、１９…高温ハンダ、２０…低温ハン
ダ、２１…熱伝導性樹脂、２２…トランス、２３…トラ
ンジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/822 Ｈ０１Ｌ 27/04 Ｄ Ｈ０２Ｍ 7/515 7/5387 (72)発明者 松平 信紀 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内
Claims (6)
- 【請求項１】制御回路と電力回路を内蔵した制御モジュ
ールにおいて、制御回路用発熱部品と電力回路用コンデ
ンサと電力回路用半導体および水冷ヒートシンクを有
し、前記部品を前記ヒートシンクで冷却することを特徴
とする制御モジュール。 - 【請求項２】請求項１において、制御回路はマイクロコ
ンピュータを主構成要素とし、ベアチップで絶縁基盤に
固定して前記ヒートシンクに放熱することを特徴とする
制御モジュール。 - 【請求項３】請求項１において、電力回路用コンデンサ
を電力用半導体とワイヤボンディングにて結線したこと
を特徴とする制御モジュール。 - 【請求項４】請求項１において、電力回路用コンデンサ
は、電解コンデンサとし、電力用半導体はＩＧＢＴやＦ
ＥＴなどの単体もしくは並列接続した複数の高速半導体
群とし、電源の正極と負極間に電気接続され前記高速半
導体群の両サイドに電解コンデンサを交互に配置したこ
とを特徴とする制御モジュール。 - 【請求項５】請求項４において、電力用半導体はインバ
ータのＵ，Ｖ，Ｗ相制御用モジュールとし、前記モジュ
ールと電解コンデンサが電源の正極と負極間に電気接続
され交互に配置されたことを特徴とする制御モジュー
ル。 - 【請求項６】請求項１において、全素子を同一ゲルで防
湿処理をしたことを特徴とする制御モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9166870A JPH1118429A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 制御モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9166870A JPH1118429A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 制御モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1118429A true JPH1118429A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15839168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9166870A Pending JPH1118429A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 制御モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1118429A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002191190A (ja) * | 2000-12-21 | 2002-07-05 | Nippon Densan Corp | モータの制御装置 |
| JP2002343935A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-29 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | 電力用半導体モジュール |
| US6940164B1 (en) | 2000-08-18 | 2005-09-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power module |
| WO2006103721A1 (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 電力変換装置の冷却構造 |
| JP2007324626A (ja) * | 2007-08-31 | 2007-12-13 | Mitsubishi Electric Corp | パワーモジュール |
| JP2009049049A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | パワーモジュール及びパワードライブユニット |
| JP2009177872A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Nissan Motor Co Ltd | 電力変換装置および電力変換装置の製造方法 |
| US7646182B2 (en) | 2006-03-29 | 2010-01-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Power supply apparatus |
| JP2012253954A (ja) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 電力用変換装置 |
| CN104660016A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-05-27 | 浙江海得新能源有限公司 | 一种功率系统结构 |
| JP2016220276A (ja) * | 2015-05-14 | 2016-12-22 | 矢崎総業株式会社 | 電気接続箱 |
| CN109687724A (zh) * | 2019-01-01 | 2019-04-26 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种水冷电力电子功率模块 |
| JP2020526035A (ja) * | 2017-06-30 | 2020-08-27 | エイブイエックス コーポレイション | ウルトラキャパシタモジュールのための平衡回路からの熱放散 |
-
1997
- 1997-06-24 JP JP9166870A patent/JPH1118429A/ja active Pending
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| JP4672902B2 (ja) * | 2001-05-11 | 2011-04-20 | 株式会社三社電機製作所 | 電力用半導体モジュール |
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| JP4583423B2 (ja) * | 2007-08-31 | 2010-11-17 | 三菱電機株式会社 | パワーモジュール |
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| CN109687724A (zh) * | 2019-01-01 | 2019-04-26 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种水冷电力电子功率模块 |
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