WO2003007376A1

WO2003007376A1 - Power module and air conditioner

Info

Publication number: WO2003007376A1
Application number: PCT/JP2002/006659
Authority: WO
Inventors: Masakazu Iida; Shinji Ehira
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2003-01-23
Also published as: EP1406303A1; KR20030060888A; AU2002315755B2; CN1465099A; CN1242474C; EP1406303A4; US7003970B2; US20040040327A1

Description

明細書パワーモジュールおよび空気調和機技術分野

本発明は、パワーモジュールぉよびパヮーモジュ一ルを備える空気調和機に関し、特に、発熱量の多い回路部品を実装するパワーモジュールの放熱効率を向上させるための放熱構造および商用交流電源をインバータ回路を用いて任意の周波数の交流に変換する際のインバータ回路のモジュールィ匕に関する。背景技術 '

機器の各部を任意の周波数で制御するために、商用交流電源を一旦直流に整流し、さらに任意の周波数に制御された交流に変換するインバータ回路が用いられる。

インバータ回路は、整流スタック、平滑コンデンサ、パワートランジスタなどの組み合わせで構成されており、これらの回路部品は集積化が進み、ドライブ回路とパワー素子をパッケージィヒしたインテリジェントモジュールが商品化されている。また、インバータを駆動するのに必須となる電¾1部は、商用交流電源を直流に整流するコンバータ部で構成されており、高調波抑制、高効率化が進んでおり、パワースィッチなどを用いた方式が提案されている。

商用交流電源を直流に変換するコンパータ部と、直流を所定周波数の交流に変換するインバータ部は、ダイォードゃパワースィッチなどの発熱部品で構成されるため、放熱構造を構成する必要がある。たとえば、回路部品を実装するための実装としてアルミ基板を用いることにより、アルミ基板の実装面の裏面側における放熱効果により、発熱部品の冷却効果を得ることが可能となる。

しかしながら、回路部品の集積化が進むことにより、回路部品による発熱量が多大になり、アルミ基板単体では放熱性能が不足する場合がある。このため、板状のフィンを多数立設した放熱フィンをアルミ基板の裏面に接合することで、放熱性能を高めることが考えられる。

訂正された用紙 (規則 91) 放熱フィンを追加した場合には、アルミ基板と放熱フインとの接合面における効率的な熱伝達が期待できないため、接合部における熱抵抗が大きくなる。このような問題に対応するためには、放熱フィンの形状を大型化して放熱量を多くすることが考えられるが、装置が大型化し、コストダウンの妨げとなる。

本発明では、パワーモジュールにおいて効率的な放熱構造を提案し、装置の小型化、コストダウンを図ることを目的とする。

また、コンバータ部とインパータ部とはパラックあるいはそれぞれ専用モジュールで構成されている場合が多く、完成品の形状が大型化する上、空間的な配置設計や発熱状態を考慮した熱設計が必要となり、設計が非常に難しくなる。

また、インバータ回路を制御するための制御部はマイコンなどで構成されており、この制御部とインバータ回路とはハーネスなどで接続される。このようなハ一ネスなどにより駆動信号を伝達する場合、ノイズが乗りやすく、誤動作につながるおそれがある。

さらに、インパータの制御は非常に高機能になっており、故障個所の診断が非常に難しく、交換する部品の特定が困難であるとともに、交換作業が煩雑になるという問題を含んでいる。

各部品を実装するための半田部や部品リードなどが多く露出していることから、この露出部分における腐蝕やほこり、小動物の侵入に伴うトラッキング事故が発生するおそれもある。

空気調和機では、冷媒回路中の冷媒循環量を圧縮機で制御することにより、運転制御が行われる。このような圧縮機は、インパータ回路により運転周波数が制御されており、上述したようなインパータ回路の問題点を内包している。特に、各部品の小型化を図ることで装置全体をコンパクトにするとともに、配置設計や熱設計を容易にすることが望まれる。さらに、ノイズの影響による誤動作を防止するとともに、腐蝕やほこり、小動物の侵入の影響を防止する必要がある。特に室外機内にィンパータ回路が設置される場合には、長期間の温度変動や風雨などの環境変化に伴う劣化や虫その他の小動物の侵入が懸念されるが、このような影響を極力排除する必要がある。 ' 本発明の他の目的では、ハーネスや半田部、部品リードなどの露出する部分を

訂正された用紙 (規則 91) 極力少なくして、ノイズの影響を排除するとともに、腐蝕やほこり、小動物の侵入による影響を排除し、かつ配置設計や熱設計などの専用設計をなくすように構成したパワーモジュールを提供することにある。発明の開示

本発明の請求項 1に係るパワーモジュールは、電源制御を行うための電源回路を構成するベアチップ部品と、ベアチップ部品を実装する実装基板と、実装基板のベアチップ部品を実装する面をモールドする絶縁性樹脂でなるモールド部材とを備える。

このように構成した場合、ベアチップ部品と実装基板上の配線との接続は、ヮィャボンディングなどで構成することができ、この配線部分はモールド材によつてモールドされるので、配線部を短く構成してノィズの影響を排除することが可能であるとともに、露出部分がなくなるので、腐蝕やほこり、小動物の侵入による影響を防止することが可能となる。

本発明の請求項 2に係るパワーモジュールは、請求項 1に記載のパワーモジュールであって、複数のベアチップ部品がそれぞれ実装基板上に実装されている。この場合、ベアチップ部品と実装基板上の配線との接続は、ワイヤボンディングなどで構成することができ、配線部分を短く構成することができ、発熱量の多い部品については、実装基板を介して放熱するような構成とすることができる。本発明の請求項 3に係るパワーモジュールは、請求項 1または 2に記載のパヮ一モジュールであって、ベアチップ部品は、実装基板上に実装されるプリント基板上に搭載された I Cチップを含む。

この場合、比較的発熱量の少ない回路部品をプリント基板上に搭載したハイブリッド形態とすることで、他の発熱量の多い回路部品と断熱することができる。本発明の請求項 4に係るパワーモジュールは、請求項 1〜 3に記載のパワーモジュールであって、実装基板は、ベアチップ部品を実装する面の裏面側に一体的に設けられた放熱用フィンを有する。

比較的発熱量の多い回路部品をベアチップ部品として実装基板上に実装する場合、放熱フィンを介して効率的に放熱することが可能となり、適切な温度を維持することで回路の誤動作を防止できる。

本発明の請求項 5に係るパワーモジュールは、請求項 1〜4のいずれかに記のパワーモジュールであって、実装基板の側縁からベアチップ部品を実装する面側に立設される側壁を備え、実装基板と側壁で形成される空間内にモールド部材が充填されることを特徴としている。

このように構成した場合、実装基板と側壁で形成される空間内にモールド材を充填する作業が容易となり、実装基板のベアチップ部品実装面を確実にモールドすることが可能となる。

本発明の請求項 6に係るパワーモジュールは、請求項 5に記載のパワーモジュールであって、側壁が、内部に導体パターンが埋め込まれた合成樹脂製の板状部材で構成されている。

この場合、側壁の内部に埋め込まれた導体パターンを用いて回路素子を接続することが可能となり、電解コンデンサなどの集積化が困難な回路素子を側壁を介して実装することが可能となる。

本発明の請求項 7に係るパワーモジュールは、請求項 1〜6のいずれかに記載のパワーモジュールであって、ベアチップ部品は、商用交流電源を任意の周波数の交流に変換するインバータ回路と、インバータ回路の出力周波数を制御する制御部とを含んでいる。

この場合、ィンパータ回路とこのィンバータ回路の制御部とをベアチップ部品として実装基板に直接実装してモジュール化することで、各部品の空間的な配置設計や熱設計を改めて考慮する必要がなく、配線距離を短くすることでノイズの影響を極力なくすとともに、腐蝕やほこり、小動物の侵入による影響を防止できる。

本発明の請求項 8に係るパワーモジュールは、請求項 7に記載のパワーモジュールであって、インバータ回路は、商用交流電源を直流に整流するコンバータ部と、コンバータ部の出力を交流に変換するインバータ部と、コンバータ部を駆動するコンバータ駆動部と、ィンバータを駆動するィンバータ駆動部とを備える。この場合、各部を 1または複数のベアチップ部品で構成し、これを実装基板に実装する構成とすることができる。したがって、空間的な配置設計や熱設計を専用設計として改めて考慮する必要がなくなる。

本発明の請求項 9に係るパワーモジュールは、請求項 7または 8に記載のパヮ一モジュールであって、インバータ回路が、冷媒回路内の冷媒循環量を制御する圧縮機を備える空気調和機において圧縮機の供給電源を制御する。

この場合、空気調和機の圧縮機を制御するインバータ回路をモジュールィ匕することによって、装置の小型化を図ることができ、ノイズの影響、腐蝕やほこり、小動物の侵入の影響を排除して信頼性の高い装置を提供できる。また、このパヮ一モジュールを 1つの部品とみなして構造設計することによって、搭載される圧縮機の機種毎に専用の構造設計をする必要がなく、豊富な機種に対しての構造設計の工数を大幅に削減できる。

本発明の請求項 1 0に係るパワーモジュールは、請求項 9に記載のパワーモジユールであって、空気調和機が、冷媒回路内に配置される熱交換器内部の冷媒との間で熱交換を行う空気流を生成するファンと、ファンを回転駆動するファンモ一タとを備え、ベアチップ部品はファンモータの回転制御を行うファンモータ制御部を含んでいる。

この場合、ベアチップ部品で構成されるファンモータ制御部を、他の回路部品とともに実装基板に実装してモジュール化することで装置を小型化することができ、空間的な配置設計や熱設計を改めて考慮する必要がなくなる。

本発明の請求項 1 1に係る空気調和機は、導入される空気と冷媒回路内を循環 ·する冷媒との間で熱交換を行って熱交換後の空気を室内に供給する空調ュニットと、空調ュニットに供給される電源を制御する電源ュニットとを備える空気調和機であって、電源ユニットが、電源制御を行うための電源回路を構成するべァチップ部品と、ベアチップ部品を実装するアルミ基板と、実装基板のベアチップ部品を実装する面をモールドする絶縁性樹脂でなるモールド部材とにより構成されるモジュール化されたパワーモジュールであることを特徴とする。

この場合、空気調和機の電源ユニットをモジュール化することによって、装置の小型化を図ることができ、ノイズの影響、腐蝕やほこり、小動物の侵入の影響を排除して信頼性の高い装置を提供できる。

本発明の請求項 1 2に係る空気調和機は、請求項 1 1に記載の空気調和機であつて、空調ユニットは冷媒回路内の冷媒循環量を翁」御する圧縮機を備え、ベアチップ部品は、圧縮機の供給電源を制御するものであって、商用交流電源を任意の周波数の交流に変換するインパータ回路と、インバータ回路の出力周波数を制御する制御部とを含んでいる。

この場合、空気調和機の圧縮機に供給される電源を制御するための電源ュニットをモジュール化することにより、ノイズの影響を排除することができる。また、セパレート型の空気調和機の場合、室外機は屋外に設置されているため、虫や砂埃などが室外機内に侵入するおそれがあるが、電源ュ-ットがモールド部材によってモールドされモジュール化されているため、異物が電源ュニットに到達して短絡事故などの故障を引き起こすことを防止できる。

本発明の請求項 1 3に記載の空気調和機は、請求項 1 1または 1 2に記載の空気調和機であって、空気調和機が、冷媒回路内に配置される熱交換器内部の冷媒との間で熱交換を行う空気流を生成するフアンと、ファンを回転駆動するファンモータとを備え、ベアチップ部品はファンモータの回転制御を行うファンモータ制御部を含んでいる。

この場合、空気調和機のファンモータの回転制御を行うファンモータ制御部を含んでモジュール化することにより、装置の小型化を図ることができ、ノイズの影響、腐蝕やほこり、小動物の侵入の影響を排除して信頼性の高い装置を提供でさる。

本発明の請求項 1 4に係るパワーモジュールは、電源制御を行うための電源回路を実装する実装面と、放熱用の凹凸部が形成された放熱面とを備える熱伝導率の高い部材で形成された実装基板を有する。

この場合、実装基板の放熱面に形成された凹凸部により、実装面に実装された回路部品からの発熱を効率良く放熱することが可能となる。

本発明の請求項 1 5に係るパワーモジュールは、請求項 1 4に記載のパワーモジュールであって、実装面と放熱面が実装基板の表裏を構成している。

この場合、実装面側を絶縁性合成樹脂などでモールドして密閉型のモジュールとした場合であつても、放熱面から効率良く放熱を行うことが可能となる。

本発明の請求項 1 6に係るパワーモジュールは、請求項 1 4または 1 5にのパワーモジュールであって、実装基板が、アルミニウム系金属製の板状部材の一方の面に、銅による配線パターンが形成されたアルミ基板で構成されている。この場合、熱導電率の高いアルミニウム系金属を実装基板として用いていること力ら、実装面に実装された回路部品からの熱を効率良く放熱することが可能となる。

本発明の請求項 1 7に記載のパワーモジュールは、請求項 1 4〜1 6のいずれかに記載のパワーモジュールであって、放熱面の凹凸部に密着する接合面と、板状のフィン部材が立設されるフィン形成部とを備える放熱フィンが、実装基板の放熱面に取り付けられている。

この場合、放熱フィンの接合面は、実装基板の放熱面と密着するように、凹凸形状となっており、放熱フィンと実装基板との接触面積が大きくなり、熱伝達効率が向上することとなる。したがって、実装基板に実装されている回路部品から発生した熱が効率良く放熱フィンに伝達し、放熱効率を高めることができる。本発明の請求項 1 8に係るパワーモジュールは、請求項 1 4〜1 7のいずれかに記載のパワーモジュールであって、凹凸部が、互いに平行に形成された断面長方形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とで構成されている。この場合、断面長方形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とによって、実装基板の放熱面の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。また、放熱フィンを取り付ける際には、実装基板の放熱面と放熱フインの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。

本発明の請求項 1 9に係るパワーモジュールは、請求項 1 4〜1 7のいずれかに記載のパワーモジュールであって、凹凸部が、互いに平行に形成された断面三角形状の突条部と、 P粦接する突条部間に形成される溝部とで構成されている。この場合、断面三角形状の突条部と、 P舞接する突条部間に形成される溝部とによって、実装基板の放熱面の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。また、放熱フィンを取り付ける際には、実装基板の放熱面と放熱フインの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。本発明の請求項 2 0に係るパワーモジュールは、請求項 1 4〜1 7のいずれかに記載のパワーモジュールであって、凹凸部が、互いに平行に形成された断面台形状の突条部と、 P舞接する突条部間に形成される溝部とで構成されている。

この場合、断面台形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とによつて、実装基板の放熱面の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。また、放熱フィンを取り付ける際には、実装基板の放熱面と放熱フィンの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。

本発明の請求項 2 1に係るパワーモジュールは、請求項 1 4〜1 7のいずれかに記載のパワーモジュールであって、凹凸部が、互いに平行に形成される断面半円形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とで構成されている。この場合、断面半円形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とによって、実装基板の放熱面の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。また、放熱フィンを取り付ける際には、実装基板の放熱面と放熱フインの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。

本発明の請求項 2 2に係るパワーモジュールは、請求項 1 4〜1 7のいずれかに記載のパヮーモジュールであって、先端が半球状に形成される複数の突起で凹凸部が構成されている。

この場合、先端が半球状に形成される複数の突起によって、実装基板の放熱面の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。また、放熱フインを取り付ける際には、実装基板の放熱面と放熱フィンの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。

本発明の請求項 2 3に係るパワーモジュールは、請求項 1 7に記載のパワーモジュールであって、実装基板の放熱面と放熱フィンの接合面とは、基端部に対して先端部が側方に膨出した断面形状でなる突条部と、相手側の突条部を受け容れる溝部とを備えている。

この場合、基端部に対して先端部が側方に膨出した断面形状でなる突条部と、相手側の突条部を受け容れる溝部とによって、実装基板の放熱面と放熱フィンの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。

図面の簡単な説明

図 1は、空気調和機の電源回路の一例を示すプロック図である。

図 2は、パワーモジュールの基板構造の一例を示す側面図である。

図 3は、パワーモジュールの基板構造の他の例を示す側面図である。

図 4は、パワーモジュールの基板構造の一例を示す斜視図である。

図 5は、パワーモジュールの基板構造の他の例を示す斜視図である。

図 6は、アルミ基板の放熱面の一例を示す斜視図である。

図 7は、アルミ基板の放熱面の一例を示す斜視図である。

図 8は、アルミ基板の放熱面の一例を示す斜視図である。

図 9は、アルミ基板の放熱面の一例を示す斜視図である。

図 1 0は、アルミ基板の放熱面の一例を示す斜視図である。

図 1 1は、放熱フィンの接合面の一例を示す斜視図である。

図 1 2は、放熱フィンの接合面の例を示す斜視図である。 ·

図 1 3は、放熱フィンの接合面の一例を示す斜視図である。

図 1 4は、放熱フィンの接合面の一例を示す斜視図である。

図 1 5は、放熱フィンの接合面の一例を示す斜視図である。

図 1 6は、アルミ基板と放熱フィンの接合構造の一例を示す斜視図である。図 1 7は、アルミ基板と放熱フィンの接合構造の一例を示す斜視図である。図 1 8は、アルミ基板と放熱フィンの接合構造の一例を示す斜視図である。図 1 9は、アルミ基板の実装面の裏面側に放熱フィンを立設した例を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

〈モジュール化電源回路の構成〉本発明に係るパヮーモジュールの詳細を図に基づいて説明する。

図 1は、空気調和機に用いられる電源回路の一例を示すプロック図である。図 1に示すように、商用の交流電源 1に接続されて、制御電源部 2およぴモジュール化された電源回路 3に交流電源が供給されている。

制御電源 2は、スイッチング電源で構成されており、マイクロプロセッサ、 R OM、各種インターフェイスを含む R A制御部 4に電源供給を行っている。 R A 制御部 4は、外気温を検出する外気サーミスタ、熱交換機の蒸発温度および凝縮温度を検出する熱交サーミスタ、圧縮機の吐出管温度を検出する吐出管温度センサ、圧縮機の吸入側圧力を検出する吸入圧力センサなどの複数のセンサ 5の検出信号が入力されている。また、 RA制御部 4には、冷媒回路内に配置され内部の冷媒を減圧するための電動膨張弁、冷媒回路の蓮転モードを切り換えるための四路切換弁などを含む複数のァクチユエータ 6などが接続されており、これらの制御を行う。

電源回路 3は、主に、圧縮機 7とファンモータ 8を駆動する供給電源を空気調和機の運転状況に応じて制御するものであり、交流電源 1から供給される交流を整流して直流に変換するコンバータ部 3 1と、コンバータ部 3 1の出力を交流に変換するインバータ部 3 2と、コンバータ部 3 1を駆動するためのコンバータ駆動部 3 3と、インバータ部 3 2を駆動するためのインバータ駆動部 3 4と、ファンモータ 8を駆動するための供給電源を生成するファンモータ制御部 3 7と、コンバータ駆動部 3 3、インバータ駆動部 3 4およびファンモータ制御部 3 7を制御する制御部 3 5と、 R A制御部 4との間でデータの送受信を行う通信回路 3 6 などを備えている。

コンバータ部 3 1は、パワースィツチを用いた構成とすることが可能であり、またインバータ部 3 2に対して一定電圧の直流を出力するアクティブフィルタ回路を含む構成とすることも可能である。

ファンモータ 8は、インバータ回路およびインバータ駆動部を内蔵するものを用いることができ、この場合、コンバータ部 3 1の出力が供給され、ファンモータ制御部 3 7から入力される回転速度指令信号に'基づいて、回転制御が行われる構成とすることができる。ファンモータ制御部 3 7は、前述したように、ファンモータ 8の回転速度指令信号を出力するように構成されており、ファンモータ 8がィンバータ回路を内蔵していないものを用いる場合には、圧縮機 7の制御部と同様に、インバータ部、ィンバータ駆動部などを含む構成とすることが可能である。

R A制御部 4は、センサ 5から入力される検出値と現在の運転モードに応じて、各部の制御量を決定し、ァクチユエータ 6に制御値を出力するとともに、圧縮機 7、ファンモータ 8の制御量を通信回路 3 6を介して電源回路 3内の制御部 3 5に送信する。

制御部 3 5では、 R A制御部 4から送信されてきた圧縮機 7およぴファンモータ 8の制御量に基づいて、コンバータ駆動部 3 3、インパータ駆動部 3 4およびファンモータ制御部 3 7に対して制御値を出力する。このことにより、圧縮機 7 の運転周波数おょぴファンモータ 8の回転数を運転状況に応じて制御することができる。

電源回路 3は、回路部品を集積、モジュールィ匕し、発熱、ノイズ源部品をパッケージ化することにより、制御性が改善し、高機能な制御を行うことが可能となる。即ち、電原回路 3は、図 2に示すように、ダイオードやパワートランジスタ、平滑コンデンサ、集積化された I Cチップなどの複数のベアチップ部品 3 1 1 ， 3 1 2， 3 1 3で構成され、それぞれアルミ基板 3 0 1にワイヤボンディングや半田付けなどにより実装されている。

アルミ基板 3 0 1は、たとえば、熱伝導率が高く電気絶縁性の良好な窒化アルミニゥム板の表面に、回路パターンを構成する銅の薄板を貼り合わせたものを採用することができる。制御部 3 5、コンバータ部 3 1、ィンバータ部 3 2、コンバータ駆動部 3 3、インパータ駆動部 3 4、ファンモータ制御部 3 7、通信回路 3 6などの各回路間の接続をハーネスで接続した場合、ハーネスが結線の束となつてコイルと同様に放射ノイズを生じることとなる。これに対し、窒化アルミ二ゥム板の表面に回路パターンを構成する銅の薄板を貼り合わせたアルミ基板 3 0 1を用いることによって、放射ノイズの発生を抑制でき、ノイズの低減による制御性の向上を図ることが可能となる。

発熱量が大きい回路部品については、ベアチップ部品 3 1 1， 3 1 2のように、アルミ基板 3 0 1に直接実装するように構成する。また、マイクロプロセッサ、 R OM, 各種インターフェイスなどを含むワンチップマイコンで構成される制御部 3 5などのように、他の回路部品による温度負荷やノイズから遮断すべきべァチップ部品 3 1 3は通常のプリント基板 3 2 1上に実装し、プリント基板 3 2 1に設けたリード部 3 2 2をアルミ基板 3 0 1に半田付けすることで実装することができる。この場合、図 2に示すように、プリント基板 3 2 1がアルミ基板 3 0 1の実装面に対して垂直になるように配置することが可能であり、また図 3に示すように、プリント基板 3 2 1がアルミ基板 3 0 1の実装面と平行になるように配置することも可能である。

このように、マイコンなどの精密部品については、プリント基板 3 2 1に実装してハイプリッド形態とすることで、他の発熱量の多い回路部品からの不要な温度負荷を受けることがなくなり、パワースィッチなどによるノィズの影響を軽減することが可能となる。

この電源回路 3の内部は非絶縁構造であり、制御部 3 5が通信回路 3 6を介して外部とのデータ送受信を行うように構成されている。したがって、この通信回路 3 6により外部との絶縁性を確保しており、モジュール内部の絶縁距離が短縮されるため、各回路部品の実装密度を高くすることができ、モジュールの小型化を図ることが可能となる。

以上のように、実装面上にベアチップ部品 3 1 1， 3 1 2およびベアチップ部品 3 1 3を実装するプリント基板 3 2 1が取り付けられたアルミ基板 3 0 1上に、各ベアチップ部品や狭ピッチ部品（足のピッチが狭い部品）をモールドするモ一ルド材を設ける。

図 2に示すようにプリント基板 3 2 1がアルミ基板 3 0 1の実装面に対して垂直に取り付けられている場合には、アルミ基板 3 0 1に直接取付られているベアチップ部品 3 1 1， 3 1 2およびプリント基板 3 2 1のリード部 3 2 2を被覆するようにモールド材を設けることが可能である。また、ベアチップ部品 3 1 1， 3 1 2を一律の厚みのモールド材で覆い、プリント基板 3 2 1の周辺のみを覆うモールド材をさらに設けるように構成できる。この場合、プリント基板 3 2 1の周辺のみを覆うモールド材は、ベアチップ部品 3 1 1， 3 1 2を覆うモールド材よりも粘 1·生の高いもので構成することが好ましい。

また、図 3に示すようにプリント基板 3 2 1がアルミ基板 3 0 1の実装面に対して平行に配置されている場合には、すべての回路部品を被覆するようにモールド材を設けることが可能である。また、ベアチップ部品 3 1 1， 3 1 2と、プリント基板 3 2 1に設けたリード部 3 2 2のみを覆うようにモールド材を設けることも可能である。さらに、ベアチップ部品 3 1 1 , 3 1 2を一律の厚みのモールド材で覆い、プリント基板 3 2 1の周辺のみを覆うモールド材をさらに設けるように構成できる。この場合も、プリント基板 3 2 1の周辺のみを覆うモールド材は、ベアチップ部品 3 1 1， 3 1 2を覆うモールド材よりも粘性の高いもので構成することが好ましい。

モールド材は絶縁性の合成樹脂で構成され、たとえば、シリコン系樹脂ゃェポキシ系の樹脂を採用することが可能である。

モールド材は、アルミ基板 3 0 1に実装されている各回路部品を被覆するように塗布することも可能であるが、より確実な絶縁性を実現するために、アルミ基板 3 0 1の上面をケース構造としこのケース内部にモールド材を充填するように構成することができる。この場合の一例を図 4に示す。

図 4に示すように、アルミ基板 3 0 1の側縁には、実装面側に立設される側壁 3 5 1， 3 5 2， 3 5 3， 3 5 4が立設されている。側壁 3 5 1〜 3 5 4は、それぞれアルミ基板 3 0 1と同様に窒化アルミニウムで構成することが可能であり、絶縁性の合成樹脂材料で構成することも可能である。また、側壁 3 5 1〜 3 5 4は、それぞれアルミ基板 3 0 1の側縁に熱溶着または接着などによって固着されており、側壁 3 5 1〜 3 5 4の互いに隣接する部分は熱溶着や接着などに固着され間隙がないように構成されている。なお、側壁 3 5 1〜3 5 4を一体成型により作成することも可能である。

アルミ基板 3 0 1および側壁 3 5 1〜3 5 4で構成されるアルミ基板 3 0 1の実装面側の空間に前述したようなモールド材 3 4 1を充填する。モールド材 3 4 1は、アルミ基板 3 0 1に実装されるベアチップ部品 3 1 1 , 3 1 2 · · ·およびその配線部分を被覆するように設けられる。

このことにより、腐蝕物質、ほこり、小動物などの侵入を防止し、断線や短絡事故などを防止することができる。また、側壁 3 5 1〜 3 5 4を一体成型または一面ずつを組み合わせることにより、アルミ基板 3 0 1を囲む枠構造とし、アルミ基板と隙間のないように密着させることによって、モールド充填時のケースとすることができる。したがって、ベアチップ部品 3 1 1， 3 1 2 · · 'およびその配線部分の全面を覆うことが容易であるとともに、信頼性を向上させることができる。さらに、側壁 3 5 1〜3 5 4およびアルミ基板 3 0 1によってケース構造を実現しており、各回路部品を覆うのに必要な十分なモールド厚みを自由に調整することができる。即ち、アルミ基板 3 0 1の周囲を囲む側壁 3 5 1〜3 5 4 により、充填するモールド材の流出を抑えることによって、充填材の厚みを自在に調節することが可能となる。

図 4に示す側壁 3 5 1〜3 5 4の代えて、図 5に示すように、内部に鲖による導体パターンが埋め込まれた合成樹脂製の側壁 3 6 1〜3 6 4を用いることが可能である。

側壁 3 6 1〜3 6 4は、銅板による導体パターンを金型内に挿入し、絶縁性合成樹脂による一体成型を行つたものであり、側壁 3 6 1〜 3 6 4をそれぞれ別々に成型することも可能であり、全てを一体成型で作成することも可能である。このようにした側壁 3 6 1〜3 6 4は、熱溶着、接着またはネジ止めなどによってアルミ基板 3 0 1に固定される。このとき、アルミ基板 3 0 1と側壁 3 6 1〜3 6 4の間おょぴ側壁 3 6 1〜 3 6 4の互いに隣接する部分は間隙がないように構成することが好ましい。

アルミ基板 3 0 1および側壁 3 6 1〜3 6 4で構成されるアルミ基板 3 0 1の実装面側の空間にモールド材 3 4 1が充填される。モールド材 3 4 1は、アルミ基板 3 0 1に実装されるベアチップ部品 3 1 1 , 3 1 2 · · ·およびその配線部分を被覆するように設けられる。

側壁 3 6 1〜3 6 4の内部に埋め込まれた導体パターンは、電解コンデンサなどの大型の外付回路部品 3 7 1〜3 7 3を取り付けるための配線パターンを構成している。したがって、このような外付回路部品 3 7 1〜3 7 3が側壁 3 6 1〜 3 6 4の適所に半田付けなどで取り付けられる。図 5では、側壁 3 6 1の外面側に外付回路部品 3 7 1〜 3 7 3を取り付けた例を示しているが、モールド材 3 4 1の上面に空間が存在する場合には、外付回路部品を側壁 3 6 1〜3 6 4の内面側に取り付けるように構成することも可能である。

このような構成とすることによって、モジュールのケース側面に回路部品を実装することで部品の 3次元実装が可能となり、集積率を高めることが可能となる。また、大型電解コンデンサなどの大きな回路部品の取付保持部を兼用させることが可能となり、集積率を高くできるとともに装置の小型化を図ることができるこの実施形態においては、アルミ基板 3 0 1に代えてセラミック基板などを用いることも可能である。

〈アルミ基板〉

ベアチップ部品 3 1 1 , 3 1 2やプリント基板 3 2 1などが実装されている実装基板としてアルミ基板を用いる場合、その裏面側に放熱用の凹 ώ部を形成して放熱面を構成することができる。この放熱用の凹凸部が形成された放熱面の構成例を図 6〜図 1 0に示す。

図 6に示すアルミ基板 4 0 1は、前述したような合成樹脂によりモールドされたパワーモジュール 3 0 0を実装するものであり、下面には、互いに平行に形成された断面長方形状の突条部 4 0 2と、醉接する突条部 4 0 2間に形成される溝部 4 0 3とで構成される凹凸部 4 0 4が形成されている。

このように構成される凹凸部 4 0 4は、断面長方形状の突条部 4 0 2と、隣接する突条部 4 0 2間に形成される溝部 4 0 3とによって、表面積が大きくなつており、放熱効率が大幅に向上する。

図 7に示すアルミ基板 4 1 1は、前述したような合成樹脂によりモールドされたパワーモジュール 3 0 0を実装するものであり、下面には、互いに平行に形成された断面三角形状の突条部 4 1 2と、隣接する突条部 4 1 2間に形成される溝部 4 1 3とで構成される凹凸部 4 1 4が形成されている。

このように構成される凹凸部 4 1 4は、断面三角形状の突条部 4 1 2と、隣接する突条部 4 1 2間に形成される溝部 4 1 3とによって、表面積が大きくなつており、放熱効率が大幅に向上する。

図 8に示すアルミ基板 4 2 1は、前述したような合成樹脂によりモールドされたパワーモジュール 3 0 0を実装するものであり、下面には、互いに平行に形成された断面台形状の突条部 4 2 2と、隣接する突条部 4 2 2間に形成される溝部 4 2 3とで構成される凹凸部 4 2 4が形成されている。

このように構成される凹凸部 4 2 4は、断面台形形状の突条部 4 2 2と、隣接する突条部 4 2 2間に形成される溝部 4 2 3とによって、表面積が大きくなつており、放熱効率が大幅に向上する。

図 9に示すアルミ基板 4 3 1は、前述したような合成樹脂によりモールドされたパワーモジュール 3 0 0を実装するものであり、下面には、互いに平行に形成された断面半円形状の突条部 4 3 2と、隣接する突条部 4 3 2間に形成される溝部 4 3 3とで構成される凹凸部 4 3 4が形成されている。

このように構成される凹凸部 4 3 4は、断面半円形状の突条部 4 3 2と、隣接する突条部 4 3 2間に形成される溝部 4 3 3とによって、表面積が大きくなつており、放熱効率が大幅に向上する。

図 1 0に示すアルミ基板 4 4 1は、前述したような合成樹脂によりモールドされたパワーモジュール 3 0 0を実装するものであり、下面には、先端が半球状に形成される複数の突起 4 4 2で構成される凹凸部 4 4 4が形成されている。

このように構成される凹凸部 4 4 4は、突起 4 4 2によって、表面積が大きくなっており、放熱効率が大幅に向上する。

〈放熱フィン〉

アルミ基板の下面に設けられた凹凸部と密着するような接合面を備え、複数の板状のフィン部材が立設された放熱フィンが、アルミ基板の下面に取り付けられた構成とすることができる。このような放熱フィンの構成例を図 1 1〜図 1 5に示す。

図 1 1に示す放熱フィン 5 0 1は、図 6に示すアルミ基板 4 0 1に取り付けられるものであり、一方の面は、アルミ基板 4 0 1の凹凸部 4 0 4に接合する接合面 5 0 4を構成している。この接合面 5 0 4は、アルミ基板 4 0 1の溝部 4 0 3 に嵌合する断面長方形状の突条部 5 0 2と、アルミ基板 4 0 1の突条部 4 0 2を受け容れる溝部 5 0 3とで構成されており、アルミ基板 4 0 1の凹 ώ部 4 0 4と密着状態で接合することが可能となっている。放熱フィン 5 0 1は、接合面 5 0 4と反対側に突設される板状のフィン部材 5 0 5が複数形成されている。フィン部材 5 0 5は、表面積を大きくするための薄板状に形成されており、さらに放熱効果を高めるために所定間隔離間されて配置されている。

放熱フィン 5 0 1は、アルミ基板 4 0 1の基材と同様に、窒化アルミニウムなどの熱伝導率が高く、絶縁性の良好な材料で構成されており、引き抜き加工や打ち抜き加工などの加工方法で作成することができる。

放熱フィン 5 0 1は、接合面 5 0 4がアルミ基板 4 0 1の凹凸部 4 0 4と密着するように接合され、ビス止め、熱溶着、樹脂材料による接着などの方法で固着される。

このように構成した場合には、アルミ基板 4 0 1の凹凸部 4 0 4と放熱フィン 5 0 1の接合面 5 0 4との接合面積が大きいため、アルミ基板 4 0 1から放熱フイン 5 0 1への熱伝達効率が良好となり、パワーモジュール 3 0 0で発生した熱を放熱フィン 5 0 1のフィン部材 5 0 5より効率良く放熱させることができる。図 1 2に示す放熱フィン 5 1 1は、図 7に示すアルミ基板 4 1 1に取り付けられるものであり、一方の面は、アルミ基板 4 1 1の凹凸部 4 1 4に接合する接合面 5 1 4を構成している。この接合面 5 1 4は、アルミ基板 4 1 1の溝部 4 1 3 に嵌合する断面三角形状の突条部 5 1 2と、アルミ基板 4 1 1の突条部 4 1 2を受け容れる溝部 5 1 3とで構成されており、アルミ基板 4 1 1の凹凸部 4 1 4と密着状態で接合することが可能となっている。

放熱フィン 5 1 1は、接合面 5 1 4と反対側に突設される板状のフィン部材 5 1 5が複数形成されている。フィン部材 5 1 5は、表面積を大きくするための薄板状に形成されており、さらに放熱効果を高めるために所定間隔離間されて配置されている。

放熱フィン 5 1 1は、前述の放熱フィン 5 0 1と同様に、窒化アルミニウムなどの熱伝導率が高く、絶縁性の良好な材料で構成されており、接合面 5 1 4がァルミ基板 4 1 1の凹凸部 4 1 4と密着するように接合され、ビス止め、熱溶着、樹脂材料による接着などの方法で固着される。

このように構成した場合には、アルミ基板 4 1 1の凹凸部 4 1 4と放熱フィン 5 1 1の接合面 5 1 4との接合面積が大きいため、アルミ基板 4 1 1から放熱フイン 5 1 1への熱伝達効率が良好となり、パワーモジュール 3 0 0で発生した熱を放熱フィン 5 1 1のフィン部材 5 1 5より効率良く放熱させることができる。図 1 3に示す放熱フイン 5 2 1は、図 8に示すアルミ基板 4 2 1に取り付けられるものであり、一方の面は、アルミ基板 4 2 1の凹凸部 4 2 4に接合する接合面 5 2 4を構成している。この接合面 5 2 4は、アルミ基板 4 2 1の溝部 4 2 3 に嵌合する断面台形形状の突条部 5 2 2と、アルミ基板 4 2 1の突条部 4 2 2を受け容れる溝部 5 2 3とで構成されており、アルミ基板 4 2 1の凹凸部 4 2 4と密着状態で接合することが可能となっている。

放熱フィン 5 2 1は、接合面 5 2 4と反対側に突設される板状のフィン部材 5

2 5が複数形成されている。フィン部材 5 2 5は、表面積を大きくするための薄板状に形成されており、さらに放熱効果を高めるために ^定間隔離間されて配置されている。

放熱フィン 5 2 1は、前述の放熱フィン 5 0 1と同様に、窒化アルミニウムなどの熱伝導率が高く、絶縁性の良好な材料で構成されており、接合面 5 2 4がァルミ基板 4 2 1の凹凸部 4 2 4と密着するように接合され、ビス止め、熱溶着、樹脂材料による接着などの方法で固着される。

このように構成した場合には、アルミ基板 4 2 1の凹凸部 4 2 4と放熱フィン 5 2 1の接合面 5 2 4との接合面積が大きいため、アルミ基板 4 2 1から放熱フイン 5 2 1への熱伝達効率が良好となり、パワーモジュール 3 0 0で発生した熱を放熱フィン 5 2 1のフィン部材 5 2 5より効率良く放熱させることができる。図 1 4に示す放熱フィン 5 3 1は、図 9に示すアルミ基板 4 3 1に取り付けられるものであり、一方の面は、アルミ基板 4 3 1の凹凸部 4 3 4に接合する接合面 5 3 4を構成している。この接合面 5 3 4は、アルミ基板 4 3 1の溝部 4 3 3 に嵌合する断面半円形状の突条部 5 3 2と、アルミ基板 4 3 1の突条部 4 3 2を受け容れる溝部 5 3 3とで構成されており、アルミ基板 4 3 1の凹凸部 4 3 4と密着状態で接合することが可能となっている。

+ 放熱フィン 5 3 1は、接合面 5 3 4と反対側に突設される板状のフィン部材 5

3 5が複数形成されている。フィン部材 5 3 5は、表面積を大きくするための薄板状に形成されており、さらに放熱効果を高めるために所定間隔離間されて配置されている。

放熱フィン 5 3 1は、前述の放熱フィン 5 0 1と同様に、窒化アルミニウムなどの熱伝導率が高く、絶縁性の良好な材料で構成されており、接合面 5 3 4がァルミ基板 4 3 1の凹凸部 4 3 4と密着するように接合され、ビス止め、熱溶着、樹脂材料による接着などの方法で固着される。

このように構成した場合には、アルミ基板 4 3 1の凹凸部 4 3 4と放熱フィン 5 3 1の接合面 5 3 4との接合面積が大きいため、アルミ基板 4 3 1から放熱フイン 5 3 1への熱伝達効率が良好となり、パワーモジュール 3 0 0で発生した熱を放熱フィン 5 3 1のフィン部材 5 3 5より効率良く放熱させることができる。図 1 5に示す放熱フイン 5 4 1は、図 1 0に示すアルミ基板 4 4 1に取り付けられるものであり、一方の面は、アルミ基板 4 4 1の凹凸面 4 4 4に接合する接合面 5 4 4を構成している。この接合面 5 4 4は、アルミ基板 4 4 1の突起 4 4 2が嵌合する複数の凹部 5 4 3が形成されており、アルミ基板 4 4 1の凹凸部 4 4 4と密着状態で接合することが可能となっている。

放熱フィン 5 4 1は、接合面 5 4 4と反対側に突設される板状のフィン部材 5 4 5が複数形成されている。フィン部材 5 4 5は、表面積を大きくするための薄板状に形成されており、さらに放熱効果を高めるために所定間隔離間されて配置されている。

放熱フィン 5 4 1は、前述の放熱フィン 5 0 1と同様に、窒化アルミニウムなどの熱伝導率が高く、絶縁性の良好な材料で構成されており、接合面 5 4 4がァルミ基板 4 3 1の凹凸部 4 4 4と密着するように接合され、ビス止め、熱溶着、樹脂材料による接着などの方法で固着される。

このように構成した場合には、アルミ基板 4 4 1の凹凸部 4 4 4と放熱フィン 5 4 1の接合面 5 4 4との接合面積が大きいため、アルミ基板 4 4 1から放熱フイン 5 4 1への熱伝達効率が良好となり、パワーモジュール 3 0 0で発生した熱を放熱フィン 5 4 1のフィン部材 5 4 5より効率良く放熱させることができる。

〈アルミ基板と放熱フィンの接合構造〉

アルミ基板の放熱面側に放熱フィンを取り付ける際の接合構造は、前述した実施形態以外のものを想定することが可能である。たとえば、アルミ基板の放熱面に設けられる突条部を基端部に対して先端部が側方に膨出した断面形状とし、各突条部間に位置する溝部の形状を放熱フィン側に設けられる突条部を受け容れる形状とする。放熱フィンの接合面に設けられる突条部についても、同様に基端部に対して先端部が側方に膨出した断面形状とし、突条部間に位置する溝部の形状をアルミ基板側の突条部を受け容れる形状とする。このことにより、アルミ基板と放熱フィンは、ビス止めなしでも密着状態を維持することができる。このような実施形態を図 1 6〜図 1 8を用いて説明する。

図 1 6に示すアルミ基板 4 5 1は、前述したような合成樹脂によりモールドされたパワーモジュール 3 0 0を実装するものであり、下面には、互いに平行に形成された突条部 4 5 4と、隣接する突条部 4 5 4間に形成される溝部 4 5 5とで構成される凹凸部 4 5 6が形成されている。突条部 4 5 4は、基端部 4 5 2と、基端部 4 5 2よりも側方に膨出した先端部 4 5 3とで構成されており、断面丁字形状となっている。

放熱フィン 5 5 1は、一方の面は、アルミ基板 4 5 1の凹凸部 4 5 6に接合する接合面 5 5 6を構成している。この接合面 5 5 6は、アルミ基板 4 5 1の溝部

4 5 5に嵌合する突条部 5 5 4と、アルミ基板 4 5 1の突条部 4 5 4を受け容れる溝部 5 5 5とで構成されており、アルミ基板 4 5 1の凹凸部 4 5 6と密着状態で接合することが可能となっている。突条部 5 5 4は、基端部 5 5 2と、基端部 5 5 2よりも側方に膨出した先端部 5 5 3とで構成されており、断面 T字形状となっている。

放熱フィン 5 5 1は、接合面 5 5 6と反対側に突設される板状のフィン部材 5

5 7が複数形成されている。フィン部材 5 5 7は、表面積を大きくするための薄板状に形成されており、さらに放熱効果を高めるために所定間隔離間されて配置されている。

放熱フィン 5 5 1は、アルミ基板 4 5 1の基材と同様に、窒化アルミニウムなどの熱伝導率が高く、絶縁性の良好な材料で構成されており、引き抜き加工や打ち抜き加工などの加工方法で作成することができる。

アルミ基板 4 5 1の突条部 4 5 4を放熱フィン 5 5 1の溝部 5 5 5に揷入し、放熱フィン 5 5 1の突条部 5 5 4をアルミ基板 4 5 1の溝部 4 5 5に揷入するようにして、各突条部 4 5 4 , 5 5 4と平行にスラィドさせることにより、放熱フイン 5 5 1の接合面 5 5 6がアルミ基板 4 5 1の凹凸部 4 5 6と密着するように接合させることができる。

このようにした場合には、アルミ基板 4 5 1の突条部 4 5 4、溝部 4 5 5およぴ放熱フイン 5 5 1の突条部 5 5 4、溝部 5 5 5がそれぞれ係合することで、ァルミ基板 4 5 1と放熱フィン 5 5 1とが離間する方向への移動を規制し、密着状態を維持させることが可能となる。このことにより、アルミ基板 4 5 1と放熱フイン 5 5 1との間の熱伝達効率を高く維持することが可能であり、また、取付用のビスなどを省略することも可能となる。

図 1 7に示すアルミ基板 4 6 1は、前述したような合成樹脂によりモールドされたパワーモジュール 3 0 0を実装するものであり、下面には、互いに平行に形成された突条部 4 6 4と、隣接する突条部 4 6 4間に形成される溝部 4 6 5とで構成される凹凸部 4 6 6が形成されている。突条部 4 6 4は、 '基端部 4 6 2と、基端部 4 6 2よりも側方に膨出した先端部 4 6 3とで構成されている。この突条部 4 6 4およぴ溝部 4 6 5の形状は、凹凸部 4 6 6の断面形状が円または楕円などの曲線を組み合わせた形状となるように構成されている。

放熱フィン 5 6 1は、一方の面は、アルミ基板 4 6 1の凹凸部 4 6 6に接合する接合面 5 6 6を構成している。この接合面 5 6 6は、アルミ基板 4 6 1の溝部 4 6 5に嵌合する突条部 5 6 4と、アルミ基板 4 6 1の突条部 4 6 4を受け容れる溝部 5 6 5とで構成されており、アルミ基板 4 6 1の凹凸部 4 6 6と密着状態で接合することが可能となっている。突条部 5 6 4は、基端部 5 6 2と、基端部

5 6 2よりも側方に膨出した先端部 5 6 3とで構成されており、接合面 5 6 6の断面形状が円または楕円などの曲線の組み合わせた形状となるように構成されている。

放熱フィン 5 6 1は、接合面 5 6 6と反対側に突設される板状のフィン部材 5

6 7が複数形成されている。フィン部材 5 6 7は、表面積を大きくするための薄板状に形成されており、さらに放熱効果を高めるために所定間隔離間されて配置されている。放熱フィン 5 6 1は、アルミ基板 4 6 1の基材と同様に、窒化アルミニウムなどの熱伝導率が高く、絶縁性の良好な材料で構成されており、引き抜き加工や打ち抜き加工などの加工方法で作成することができる。

前述の実施形態と同様に、アルミ基板 4 6 1の突条部 4 6 4を放熱フィン 5 6 1の溝部 5 6 5に挿入し、放熱フィン 5 6 1の突条部 5 6 4をアルミ基板 4 6 1 の溝部 4 6 5に挿入するようにして、各突条部 4 6 4， 5 6 4と平行にスライドさせることにより、放熱フィン 5 6 1の接合面 5 6 6がアルミ基板 4 6 1の凹凸部 4 6 6と密着するように接合させることができる。

このようにした場合には、アルミ基板 4 6 1の突条部 4 6 4、溝部 4 6 5およぴ放熱フィン 5 6 1の突条部 5 6 4、溝部 5 6 5がそれぞれ係合することで、ァルミ基板 4 6 1と放熱フィン 5 6 1とが離間する方向への移動を規制し、密着状態を維持させることが可能となる。このことにより、アルミ基板 4 6 1と放熱フイン 5 6 1との間の熱伝達効率を高く維持することが可であり、また、取付用のビスなどを省略することも可能となる。

図 1 8に示すアルミ基板 4 7 1は、前述したような合成樹脂によりモールドされたパワーモジュール 3 0 0を実装するものであり、下面には、互いに平行に形成された突条部 4 7 2と、隣接する突条部 4 7 2間に形成される溝部 4 7 3とで構成される凹凸部 4 7 4が形成されている。突条部 4 7 2は、基端部よりも先端部が側方に膨出した断面逆台形形状に形成されている。

放熱フィン 5 6 1は、一方の面は、アルミ基板 4 7 1の凹凸部 4 7 6に接合する接合面 5 7 4を構成している。この接合面 5 7 4は、アルミ基板 4 7 1の溝部 4 7 3に嵌合する突条部 5 7 2と、アルミ基板 4 7 1の突条部 4 7 2を受け容れる溝部 5 7 3とで構成されており、アルミ基板 4 7 1の凹凸部 4 7 4と密着状態で接合することが可能となっている。突条部 5 7 2は、基端部よりも先端部が側方に膨出した断面逆台形形状で形成されている。

放熱フィン 5 7 1は、接合面 5 7 4と反対側に突設される板状のフィン部材 5 7 5が複数形成されている。フィン部材 5 7 5は、表面積を大きくするための薄板状に形成されており、さらに放熱効果を高めるために所定間隔離間されて配置されている。放熱フィン 5 7 1は、アルミ基板 4 7 1の基材と同様に、窒化アルミニウムなどの熱伝導率が高く、絶縁性の良好な材料で構成されており、引き抜き加工や打ち抜き加工などの加工方法で作成することができる。

前述の実施形態と同様に、アルミ基板 4 7 1の突条部 4 7 2を放熱フィン 5 7 1の溝部 5 7 3に揷入し、放熱フィン 5 7 1の突条部 5 7 2をアルミ基板 4 7 1 の溝部 4 7 3に揷入するようにして、各突条部 4 7 2， 5 7 2と平行にスライドさせることにより、放熱フィン 5 7 1の接合面 5 7 4がアルミ基板 4 7 1の凹凸部 4 7 4と密着するように接合させることができる。

このようにした場合には、アルミ基板 4 7 1の突条部 4 7 2、溝部 4 7 3およぴ放熱フイン 5 7 1の突条部 5 7 2、溝部 5 7 3がそれぞれ係合することで、ァルミ基板 4 7 1と放熱フィン 5 7 1とが離間する方向への移動を規制し、密着状態を維持させることが可能となる。このことにより、アルミ基板 4 7 1と放熱フイン 5 7 1との間の熱伝達効率を高く維持することが可能であり、また、取付用のビスなどを省略することも可能となる。

アルミ基板の凹凸部の形状おょぴ放熱フィンの接合面の形状は、図示したものに限定されるものではなく、熱伝達効率の良好な形状を適宜選択することが可能である。また、モジュール内の回路構成も図示したものに限定されるものではなく、発熱量が多いと考えられる回路部品を備えた種々のモジュールに対して、ァルミ基板の凹凸部および放熱フィンの構成を適用することが可能である。

図 1 9に示すように、アルミ基板 3 0 1の実装面の裏面側に単に放熱フィン 3 3 1を立設した構造とすることも可能である。この放熱フィン 3 3 1は、アルミ基板 3 0 1を構成する窒化アルミニウム板を作成する際に、同時に一体成型で形成することが可能であり、熱溶着や接着などによりアルミ基板 3 0 1に固着するように構成することも可能である。

アルミ基板 3 0 1のベアチップ部品実装面の裏面側に、放熱フィン 3 0 1を一体成型で設けた場合には、別途放熱フィンを取り付ける必要がなく、アルミ基板 3 0 1の放熱効果を向上させることが可能となる。産業上の利用可能性本発明の請求項 1に係るパワーモジュールでは、ベアチップ部品と実装基板上の配線との接続は、ワイヤボンディングなどで構成することができ、この配線部分はモールド材によつてモールドされるので、配線部を短く構成してノィズの影響を排除することが可能であるとともに、露出部分がなくなるので、腐蝕やほこり、小動物の侵入による影響を防止することが可能となる。

本発明の請求項 2に係るパワーモジュールでは、ベアチップ部品と実装基板上の配線との接続は、ワイヤボンディングなどで構成することができ、配線部分を短く構成することができ、発熱量の多い部品については、アルミ基板を介して放熱するような構成とすることができる。

本発明の請求項 3に係るパワーモジュールでは、比較的発熱量の少ない回路部品をプリント基板上に搭載したハイプリッド形態とすることで、他の発熱量の多い回路部品と断熱することができる。

本発明の請求項 4に係るパワーモジュールでは、比較的発熱量の多い回路部品をベアチップ部品として実装基板上に実装する場合、放熱フィンを介して効率的に放熱することが可能となり、適切な温度を維持することで回路の誤動作を防止できる。

本発明の請求項 5に係るパワーモジュールでは、実装基板と側壁で形成される空間内にモールド材を充填する作業が容易となり、実装基板のベアチップ部品実装面を確実にモールドすることが可能となる。

本発明の請求項 6に係るパワーモジュールでは、側壁の内部に埋め込まれた導体パターンを用いて回路素子を接続することが可能となり、電解コンデンサなどの集積ィヒが困難な回路素子を側壁を介して実装することが可能となる。

本発明の請求項 7に係るパワーモジュールでは、ィンバータ回路とこのィンパータ回路の制御部とをべァチップ部品として実装基板に直接実装してモジュール化することで、各部品の空間的な配置設計や熱設計を改めて考慮する必要がなく、配線距離を短くすることでノイズの影響を極力なくすとともに、腐蝕やほこり、小動物の侵入による影響を防止できる。

本発明の請求項 8に係るパワーモジュールでは、各部を 1または複数のベアチップ部品で構成し、これをアルミ基板に実装する構成とすることができる。したがって、空間的な配置設計や熱設計を専用設計として改めて考慮する必要がなくなる。

本発明の請求項 9に係るパワーモジュールでは、空気調和機の圧縮機を制御するインバータ回路をモジュール化することによって、装置の小型化を図ることができ、ノイズの影響、腐蝕やほこり、小動物の侵入の影響を排除して信頼性の高い装置を提供できる。また、このパワーモジュールを 1つの部品とみなして構造設計することによって、搭載される圧縮機の機種毎に専用の構造設計をする必要がなく、豊富な機種に対しての構造設計の工数を大幅に削減できる。

本発明の請求項 1 0に係るパワーモジュールでは、ベアチップ部品で構成されるファンモータ制御部を、他の回路部品とともにアルミ基板に実装してモジユール化することで装置を小型化することができ、空間的な配置設計や熱設計を改めて考慮する必要がなくなる。

本発明の請求項 1 1に係る空気調和機では、空気調和機の電源ュニットをモジユール化することによって、装置の小型化を図ることができ、ノイズの影響、腐蝕やほこり、小動物の侵入の影響を排除して信頼性の高い装置を提供できる。本発明の請求項 1 2に係る空気調和機では、空気調和機の圧縮機に供給される電源を制御するための電源ュニットをモジュールィヒすることにより、ノイズの影響を排除することができる。また、小動物やほこりなどの異物が電源ユニットに到達して短絡事故などの故障を引き起こすことを防止できる。

本発明の請求項 1 3に記載の空気調和機では、空気調和機のファンモータの回転制御を行ぅファンモータ制御部を含んでモジュール化することにより、装置の小型化を図ることができ、ノイズの影響、腐蝕やほこり、小動物の侵入の影響を排除して信頼性の高い装置を提供できる。

本発明の請求項 1 4に係るパワーモジュールでは、実装基板の放熱面に形成された凹凸部により、実装面に実装された回路部品からの発熱を効率良く放熱することが可能となる。

本発明の請求項 1 5に係るパヮ一モジュールでは、実装面側を絶縁性合成樹脂などでモールドして密閉型のモジュールとした場合であっても、放熱面から効率良く放熱を行うことが可能となる。本発明の請求項 1 6に係るパワーモジュールでは、熱導電率の高いアルミユウム系金属を実装基板として用いていることから、実装面に実装された回路部品からの熱を効率良く放熱することが可能となる。 '

本発明の請求項 1 7に記載のパワーモジュールでは、放熱フィンの接合面は、実装基板の放熱面と密着するように、凹凸形状となっており、放熱フィンと実装基板との熱伝達効率が向上することとなる。したがって、実装基板に実装されている回路部品から発生した熱が効率良く放熱フィンに伝達し、放熱効率を高めることができる。

本発明の請求項 1 8に係るパワーモジュールでは、断面長方形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とによって、実装基板の放熱面の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。また、放熱フィンを取り付ける際には、実装基板の放熱面と放熱フィンの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。

本発明の請求項 1 9に係るパワーモジュールでは、断面三角形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とによって、実装基板の放熱面の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。また、放熱フィンを取り付ける際には、実装基板の放熱面と放熱フィンの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。

本発明の請求項 2 0に係るパワーモジュールでは、断面台形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とによって、実装基板の放熱面の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。また、放熱フィンを取り付ける際には、実装基板の放熱面と放熱フィンの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。

本発明の請求項 2 1に係るパワーモジュールでは、断面半円形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とによって、実装基板の放熱面の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。また、放熱フィンを取り付ける際には、実装基板の放熱面と放熱フィンの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。

本発明の請求項 2 2に係るパワーモジュールでは、先端が半球状に形成される複数の突起によって、実装基板の放熱面の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。また、放熱フィンを取り付ける際には、実装基板の放熱面と放熱フィンの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。

本発明の請求項 2 3に係るパワーモジュールでは、基端部に対して先端部が側方に膨出した断面形状でなる突条部と、相手側の突条部を受け容れる溝部とによつて、実装基板の放熱面と放熱フィンの接合面との接触面積が大きくなり、互いの熱伝達効率が向上するため、放熱効果を高めることができる。また、実装基板と放熱フィンとが互いの突条部と溝部との係合により、離間する方向に移動することを規制しており、ビス止めなどの固着手段を用いずに密着状態を維持する構造とすることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 電源制御を行うための電源回路を構成するベアチップ部品と、

前記べァチップ部品を実装する実装基板と、

前記実装基板の前記ベアチップ部品を実装する面をモールドする絶縁性樹脂でなるモールド部材と、

を備えるパワーモジュール。

2 . 複数のベアチップ部品がそれぞれ前記実装基板上に実装される、請求項 1に記載のパワーモジュール。

3 . 前記ベアチップ部品は、前記実装基板上に実装されるプリント基板上に搭載された I Cチップを含む、請求項 1または 2に記載のパワーモジュール。

4 . 前記実装基板は、前記ベアチップ部品を実装する面の裏面側に一体的に設けられた放熱用フィンを有する、請求項 1 〜 3のいずれかに記載のパワーモジユール。

5 . 前記実装基板の側縁から前記ベアチップ部品を実装する面側に立設される側壁を備え、前記実装基板と前記側壁で形成される空間内に前記モールド部材が充填されることを特徴とする、請求項 1 〜 4のいずれかに記載のパワーモジュール

6 . 前記側壁は、内部に導体パターンが埋め込まれた合成樹脂製の板状部材で構成される、請求項 5に記載のパワーモジュール。

7. 前記ベアチップ部品は、商用交流電源を任意の周波数の交流に変換するインパータ回路と、前記インバータ回路の出力周波数を制御する制御部とを含む、請求項 1〜 6のいずれかに記載のパワーモジュール。

8 . 前記インパータ回路は、商用交流電源を直流に整流するコンバータ部と、前記コンバータ部の出力を交流に変換するインバータ部と、前記コンバータ部を駆動するコンバータ駆動部と、前記ィンパータを駆動するィンバータ駆動部とを備える、請求項 7に記載のパワーモジュール。

9 . 前記インバータ回路は、冷媒回路内の冷媒循環量を制御する圧縮機を備える空気調和機において前記圧縮機の供給電源を制御する、請求項 7または 8に記載のパワーモジユーノレ。

1 0 . 前記空気調和機は、冷媒回路内に配置される熱交換器内部の冷媒との間で熱交換を行う空気流を生成するファンと、前記ファンを回転駆動するファンモータとを備え、前記ベアチップ部品は前記ファンモータの回転制御を行うファンモータ制御部を含む、請求項 9に記載のパワーモジュール。

1 1 . 導入される空気と冷媒回路内を循環する冷媒との間で熱交換を行って熱交換後の空気を室内に供給する空調ユニットと、前記空調ュニットに供給される電源を制御する電源ュニットとを備える空気調和機であって、

前記電源ュ-ットは、

電源制御を行うための電源回路を構成するベアチップ部品と、

前記べァチップ部品を実装する実装基板と、

前記実装基板の前記ベアチップ部品を実装する面をモールドする絶縁性榭脂でなるモールド部材と、

により構成されるモジュール化されたパワーモジュールであることを特徴とする空気調和機。

1 2 . 前記空調ユニットは冷媒回路内の冷媒循環量を制御する圧縮機を備え、前記ベアチップ部品は、前記圧縮機の供給電源を制御するものであって、商用交流電源を任意の周波数の交流に変換するインバータ回路と、前記インパータ回路の出力周波数を制御する制御部とを含む、請求項 1 1に記載の空気調和機。

1 3 . 前記空気調和機は、冷媒回路内に配置される熱交換器内部の冷媒との間で熱交換を行う空気流を生成するフアンと、前記フ了ンを回転駆動するファンモータとを備え、前記べァチップ部品は前記ファンモータの回転制御を行うファンモータ制御部を含む、請求項 1 1または 1 2に記載の空気調和機。

1 4 . 電源制御を行うための電源回路を実装する実装面と、放熱用の凹凸部が形成された放熱面とを備える熱伝導率の高い部材で形成された実装基板を有するパヮ¹ ~モンュ¹ ~ル。

1 5 . 前記実装面と放熱面は前記実装基板の表裏を構成する、請求項 1 4に記载のパワーモジユーノレ。

1 6 . 前記実装基板は、アルミニウム系金属製の板状部材の一方の面に、銅による配線パタ一ンが形成されたアルミ基板である、請求項 14または 15に記載のノヽ⁰ヮーモジユー/レ。

17. 前記放熱面の囬凸部に密着する接合面と、板状のフィン部材が立設されるフィン形成部とを備える放熱フィンが、前記実装基板の放熱面に取り付けられる、請求項 14〜16のいずれかに記載のパワーモジュール。

18. 前記凹凸部は、互いに平行に形成された断面長方形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とで構成される、請求項 14〜17のいずれかに記載のパワーモジユーノレ。

19. 前記凹凸部は、互いに平行に形成された断面三角形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とで構成される、請求項 14〜17のいずれかに記載のパワーモジユーノレ。

20. 前記凹凸部は、互いに平行に形成された断面台形状の突条部と、隣接する突条部間こ形成される溝部とで構成される、請求項 14〜17のいずれかに記載のパワーモジュール。

21. 前記凹凸部は、互いに平行に形成される断面半円形状の突条部と、隣接する突条部間に形成される溝部とで構成される、請求項 14〜17のいずれかに記載のパワーモジユーノレ。

22. 前記凹凸部は、先端が半球状に形成される複数の突起で構成される、請求項 14〜17のいずれかに記載のパワーモジュール。

23. 前記実装基板の放熱面と前記放熱フィンの接合面とは、基端部に対して先端部が側方に膨出した断面形状でなる突条部と、相手側の突条部を受け容れる溝部とを備える、請求項 17に記載のパワーモジュール。