WO2006030606A1 - モータ制御装置およびモータ制御装置の組立方法 - Google Patents

Abstract

　装置の小型化が容易にできるとともに、パワー半導体モジュールと基板の位置合わせ作業をなくし、組立性を向上させることができるモータ制御装置を提供する。 　ヒートシンクに密着するパワー半導体モジュールを１枚目の基板に実装してなるモータ制御装置において、ヒートシンクと基板との間に、スペーサを介在し、スペーサ内に、パワー半導体モジュールを配置させる。また、穴の縁部が、パワー半導体モジュールの側部から突出する端子とヒートシンクとの間の空間を遮断する構成とする。

Description

モータ制御装置およびモータ制御装置の組立方法

技術分野

[0001] 本発明は、インバータ装置やサーボアンプなどのモータ制御装置とその組立方法 に関するもので、特に、基板に対するパワー半導体モジュールの位置決め'取付け 構造に関するものである。

背景技術

[0002] モータ制御装置、例えばインバータ装置は、高熱を発するパワー半導体モジユー ルを用いているため、パワー半導体モジュールをヒートシンクに密着させて冷却効果 をあげている (たとえば特許文献 1参照)。

従来のモータ制御装置、例えばインバータ装置は、図 5および図 6に示すように構 成されている。

図 5および図 6において、 11はヒートシンクで、例えば四隅にスタッド 12を取り付け、 前記スタッド 12上に基板 15を載置し、ネジ 16で取り付けられている。前記基板 15に は、下面に IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor )などのパワー半導体モジユー ル 13、および温度センサ 14が実装されている。なお、前記パワー半導体モジュール 13は、ネジ 17でヒートシンク 11の上面に密着して取り付けられている。前記温度セン サ 14は、パワー半導体モジュール 13の温度を検出し、異常発熱等が生じた際にモ ータ制御装置を保護するための検出素子であり、ネジ 18でヒートシンク 11に密着し、 なおかつ前記パワー半導体モジュール 13の近傍に取り付けられており、電線 14aに て前記基板 15に接続されて!ヽる。

このような構成におけるパワー半導体モジュール 13の基板 15への位置決め'取付 けは、次のようにして行う。

まず、ヒートシンク 11の上面に、パワー半導体モジュール 13をネジ 17にて仮固定 する。

次に、パワー半導体モジュール 13の端子を基板 15のスルーホール（図示せず）に 合わせつつ、基板 15のネジ通し穴 15aとスタッド 12の位置が合致するかどうかを確 認する。合致していなければ、パワー半導体モジュール 13の位置をずらせて位置修 正をする。合致していれば、あるいはパワー半導体モジュール 13の位置修正をして 基板 15の取り付け穴とスタッド 12の位置が合致すれば、基板 15を、ネジ 16を用いて 、スタッド 12に締め付け固定する。その後、基板 15に設けたネジ締め用の穴 15bに ドライバ一等を通してネジ 17を本締めし、ヒートシンク 11の上面にパワー半導体モジ ユール 13を確実に固定する。

前記基板 15をスタッド 12に締め付け固定した後、パワー半導体モジュール 13の端 子を基板 15に半田付けする。

特許文献 1 :特開平 10— 225138号公報（図 2)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、このような構成の従来技術においては、次のような問題があった。

(1)モータ制御装置は AC200Vや AC400V等の高圧交流電源で動作するため、ヒ ートシンクと基板、およびヒートシンクとパワー半導体モジュールの絶縁距離を十分に 確保する必要があり、これらの間の絶縁距離を短くしてモータ制御装置の小型化を 実現するのには限界がある。

(2)パワー半導体モジュールをヒートシンクに仮固定し、パワー半導体モジュールの 端子を基板のスルーホールに合わせたのち基板をネジ締めして固定するようにして いるため、パワー半導体モジュールの端子と基板のスルーホールを合わせるのに時 間がかかる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、装置の小型化が容易 にできるとともに、パワー半導体モジュールと基板の位置合わせ作業をなくし、組立 性を向上させることができるモータ制御装置を提供することを目的とするものである。 課題を解決するための手段

[0004] 上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。

請求項 1に記載の発明は、ヒートシンクに密着するパワー半導体モジュールを基板 に実装してなるモータ制御装置において、前記ヒートシンクと前記基板との間に、ス ぺーサを介在させるとともに、前記スぺーサ内に、前記パワー半導体モジュールを配 置させ、前記ヒートシンク側面に、スぺーサ取り付け用の係合部を設け、かつ前記ス ぺーサ側面に、前記ヒートシンク側面の係合部に対応する係合部を設け、前記スぺ ーサ側面の係合部と、前記ヒートシンク側面の係合部を互いに係合させて、前記スぺ ーサを前記ヒートシンクに取り付けたことを特徴とするものである。

請求項 2に記載の発明は前記ヒートシンク側面に、スぺーサ取り付け用の係合凹部 を設け、かつ前記スぺーサ側面に、前記ヒートシンク側面の係合凹部に対応する係 合凸部を設けたことを特徴とするものである。

請求項 3に記載の発明は、前記スぺーサは、断熱性の樹脂で製作され、ヒートシン ク表面を覆うとともに、ヒートシンク表面との接触面の少なくとも一部に、空気層形成 用凹部を形成したことを特徴とするものである。

請求項 4に記載の発明は、前記スぺーサ内に、前記パワー半導体モジュールを配 置させるための係合部を形成したことを特徴とするものである。

請求項 5に記載の発明は、前記パワー半導体モジュールが、側面から突出する端子 を備えたものであることを特徴とするものである。

請求項 6に記載の発明は、前記スぺーサの係合部の縁部を、前記パワー半導体モ ジュールの端子の下部に配置したことを特徴とするものである。

請求項 7に記載の発明は、前記ヒートシンクの、少なくとも、前記パワー半導体モジュ ールの端子の下に位置する表面部分に絶縁用凹部を形成したことを特徴とするもの である。請求項 8に記載の発明は、前記ヒートシンクの、前記絶縁用凹部の裏面側部 分を厚くしたことを特徴とするものである。

請求項 9に記載の発明は、前記スぺーサの係合部の縁部を下方に延ばし、前記絶 縁用凹部に挿入したことを特徴とするものである。

請求項 10に記載の発明は、前記絶縁用凹部を、パワー半導体モジュールの下部ま で広げるとともに、前記スぺーサの係合部の縁部を、パワー半導体モジュールの下 部まで延ばしてヒートシンクとパワー半導体モジュールの端子との間の空間を遮断し たことを特徴とするものである。

請求項 11に記載の発明は、前記基板に温度センサを設けたことを特徴とするもので ある。 請求項 12に記載の発明は、前記温度センサを、前記基板の反パワー半導体モジュ ール側の面に設けるとともに、前記基板の温度センサの近傍の位置に空気穴を設け たことを特徴とするものである。

請求項 13に記載のパワー半導体モジュール端子を半田付け接続する基板は、パヮ 一半導体モジュール端子の半田面側の接続位置周辺部に所定の高さを有する部品 実装を排除した基板であることを特徴とするものである。

請求項 14に記載の発明は、パワー半導体モジュール端子を半田付け接続する基板 は、パワー半導体モジュール端子の接続位置を基板の周辺部に配置したことを特徴 とするちのである。

請求項 15に記載の発明は、前記基板を、上下に複数枚に分割し、前記サポート〖こ 設けた高さの異なるボスに載置したことを特徴とするものである。

請求項 16に記載の発明は、ヒートシンクに密着するパワー半導体モジュールを基板 に実装し、かつ前記ヒートシンクと前記基板との間に、スぺーサを介在させるモータ制 御装置の組立方法にぉ 、て、前記パワー半導体モジュールを前記基板に仮置きし た後に、前記パワー半導体モジュールと前記基板をまとめて前記スぺーサおよび前 記ヒートシンクに取り付けることを特徴とするものである。 発明の効果

本発明によれば、次のような効果がある。

(1)請求項 1, 2に記載の発明によれば、基板取り付けネジ本数を削減することがで き、部品点数および組立工数を削減することができる。

(2)請求項 3に記載の発明によれば、断熱性の榭脂からなるスぺーサでヒートシンク 表面を覆うことにより、ヒートシンク力もの熱輻射を低減することができ、さらに、装置 内部へのヒートシンク力 の放熱面に意図的に熱抵抗が大きい空気層を作ることによ り、装置の内部容積を減少させることができ、装置を小型化することができる。

(3)請求項 4に記載の発明によれば、基板に対するパワー半導体モジュールの位置 決めが簡単にでき、パワー半導体モジュールの端子と基板の穴合わせの作業をなく すことができる。また、位置決めのための部品をスぺーサのみで行えるため部品点数 を削減することができる。 (4)請求項 5〜9に記載の発明によれば、ヒートシンクと基板、およびヒートシンクとパ ヮー半導体モジュールの絶縁距離を確保することができ、装置を小形ィ匕することがで きる。

(5)請求項 10に記載の発明によれば、ヒートシンクとパワー半導体モジュールの端子 との間の空間を確実に遮断することができるので、ヒートシンクと基板、およびヒートシ ンクとパワー半導体モジュールの絶縁距離の確保が確実に行われ絶縁の信頼性を より高めることができる。

(6)請求項 11に記載の発明によれば、温度センサの取り付けネジを削除することが でき、部品点数および組立工数を削減することができる。

(7)請求項 12に記載の発明によれば、温度センサの基板への取り付けにおいてス ペースの有効活用ができる。

(8)請求項 13〜15に記載の発明によれば、スポット半田、あるいはマルチポイントソ ルダと通常呼ばれている自動半田装置を用いて半田付け作業が行うことができ、手 動での半田付け回数を削減して、組立工数を削減することができる。

(9)請求項 16に記載の発明によれば、基板に対するパワー半導体モジュールの位 置決めが簡単にでき、素子の端子と基板の穴合わせの作業をなくすことができるため 、組立工数を削減することができる。

図面の簡単な説明

[0006] [図 1]本発明のモータ制御装置を示す斜視図である。

[図 2]図 1におけるモータ制御装置の分解斜視図である。

[図 3]図 1におけるスぺーサを示す図で、（a)は平面図、（b)は正面図である。

[図 4]図 1におけるモータ制御装置の簡略断面図である。

[図 5]従来技術におけるモータ制御装置を示す斜視図である。

[図 6]図 5におけるモータ制御装置の分解斜視図である。

符号の説明

[0007] 1 ヒートシンク

la フィン

lb 絶縁用凹部 lc ネジ穴

Id 係合凹部

2 スぺーサ

2a 係合凸部

2b 第 1のボス

2c 第 2のボス

2d 第 1の支持部

2e 第 2の支持部

2f 第 1の係止部

2g 第 2の係止部

2h 係合部

¾ 下面凸部

2k 下面凹部

2m 空気層

3 パワー半導体モジュール

4 第 1の基板

4a ネジ通し穴

b 切欠き

c 温度センサ

d 空気穴

e 端子通し穴

f ネジ締め用穴

5 第 2の基板

5a ネジ通し穴

第 1の基板固定用のネジ

7 第 2の基板固定用のネジ パワー半導体モジュール固定

11 ヒートシンク 12 スタッド

13 パワー半導体モジュール

14 温度センサ

14a 電線

15 基板

15a ネジ通し穴

15b ネジ締め用穴

16 基板固定用のネジ

17 パワー半導体モジュール固定用のネジ

18 温度センサ固定用のネジ

発明を実施するための最良の形態

[0008] 以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

実施例 1

[0009] 図 1は、本発明のモータ制御装置を示す斜視図である。図 2は、図 1におけるモー タ制御装置の分解斜視図である。図 3は、図 1におけるスぺーサを示す図で、（a)は 平面図、（b)は正面図である。図 4は、図 1におけるモータ制御装置の簡略断面図で ある。

図 1〜図 4において、 1はヒートシンク、 2は例えば熱伝導率の悪い断熱性の樹脂で 一体化されて構成されたスぺーサ、 3は IGBTやダイオードなどのパワー半導体モジ ユールで、複数本の端子が、例えば側面力 真横に突出し、かつ途中から上方に向 力つて伸びて構成されている。 4は第 1の基板、 5は第 2の基板である。

[0010] 前記ヒートシンク 1は、例えば直方体をしており、上面は平面状に形成され、下面に はフィン laが形成されている。上面には、スぺーサ 2をパワー半導体モジュール 3の 下にもぐりこませるための絶縁用凹部 lb、およびスぺーサ 2とパワー半導体モジユー ル 3とをヒートシンク 1に取付けるためのネジ穴 lcが複数個形成されている。側面には 、スぺーサ 2を取付けるための係合凹部 Idが形成されている。

[0011] 前記スぺーサ 2は、前記ヒートシンク 1の上面に載置されるもので、前記ヒートシンク 1と同等かある 、は小さ!/、例えば直方体で構成されて 、る (本実施例ではヒートシンク 1よりも小さく構成されている）。前記スぺーサ 2は、前記ヒートシンク 1の係合凹部 Id に対応する位置に、係合凸部 2aを設けている。また、上面においては、係合凸部 2a の反対側の 2箇所に、同一高さの平面を有する第 1のボス 2bを形成するとともに、第 1のボス 2bの近傍あるいは反対側 (本実施例では近傍)の 2箇所に、第 1のボス 2bの 上面よりも高い高さの平面を有する第 2のボス 2cを形成している。前記第 1のボス 2b は、第 1の基板 4をネジ 6で締付固定するためのもので、第 2のボス 2cは、第 2の基板 5をネジ 7で締付固定するためのものである。さら〖こ、前記第 1のボス 2bの反対側に、 第 1のボス 2bと同じ高さの平面を有する第 1の支持部 2d、前記第 2のボス 2cの反対 側に、第 2のボス 2cと同じ高さの平面を有する第 2の支持部 2eを形成しており、第 1の 支持部 2dの近傍に第 1の係止部 2f、第 2の支持部 2eの近傍に第 2の係止部 2gを形 成している。第 1の支持部 2dと第 1の係止部 2fは、第 1の基板 4を係止するためのもの であり、第 2の支持部 2eと第 2の係止部 2gは第 2の基板 5を係止するためのものであ る。

また、前記スぺーサ 2は、内部に各パワー半導体モジュール 3を位置決め配置する ための係合部 2hを設けている。前記係合部 2hは、例えばスぺーサ 2に形成された穴 あるいは切欠きで構成されて ヽる（実施例では穴)。

また、下面においては、前記ヒートシンク 1の絶縁用凹部 lbに対応する位置に凸部 ¾を形成し、断熱性の榭脂からなるスぺーサで、ヒートシンク表面を覆い、ヒートシンク 力もの熱輻射を低減している。さらに、全面に (少なくとも一部に)空気層形成用凹部 2kを形成して、前記ヒートシンク 1とスぺーサ 2との間に、熱抵抗が大きい空気層 2m を意図的に作り、ヒートシンク 1から装置内部へ熱が伝達されに《している。これによ り、装置の内部容積を減少させて、装置を小型化している。

前記パワー半導体モジュール 3は、穴で構成された前記スぺーサ 2の係合部 2hの 中に挿入されて配置されるが、前記係合部 2hの縁部は、前記パワー半導体モジユー ル 3の側部力 突出する端子の下に入り込むようになつている。これにより、前記係合 部 2hの縁部力 パワー半導体モジュール 3の端子と前記ヒートシンク 1との間の空間 の大部分を遮断し、前記パワー半導体モジュール 3の端子とヒートシンク 1との絶縁性 が向上する。 さらに、図 4に示すように、前記ヒートシンク 1の、前記パワー半導体モジュール 3の 端子の下に位置する表面部分に絶縁用凹部 lbを形成することにより、前記パワー半 導体モジュール 3の端子とヒートシンク 1との絶縁距離が増して絶縁性が向上する。こ の場合、前記スぺーサ 2の係合部 2hの縁部を下方に延ばし、前記絶縁用凹部 lbに 挿入すれば、前記パワー半導体モジュール 3の端子とヒートシンク 1との間の空間をよ りょく遮断することができる。

さらに、前記絶縁用凹部 lbを、パワー半導体モジュール 3の下部まで広げるととも に、前記スぺーサ 2の係合部 2hの縁部を、パワー半導体モジュール 3の下部まで延 ばすようにすれば、ヒートシンク 1とパワー半導体モジュール 3の端子との間の空間は 完全に遮断され沿面絶縁性が大きく向上する。

前記第 1の基板 4は、前記第 1のボス 2bに対応する位置に、ネジ通し穴 4aが形成さ れており、前記第 1の支持部 2dと前記第 1のボス 2bの上に載置し、前記第 1の係止 部 2fにて係止して、ネジ 6によって前記第 1のボス 2bに締付固定される。前記第 1の 基板 4の高さ方向の位置決めは、前記第 1のボス 2bによってなされる。

前記第 1の基板 4の上方には、間隔をあけて第 2の基板 5が配置されることになるが 、第 2の基板 5を載置するための第 2のボス 2c、および第 2の支持部 2eが、前記スぺ ーサ 2に形成されているので、第 1の基板 4は、前記第 2のボス 2c、および前記第 2の 支持部 2eとの干渉を避けるために、切欠き 4bを設けて 、る。

また、第 1の基板 4の上面あるいは下面 (本実施例では上面）には、温度センサ 4c が取り付けられている。前記温度センサ 4cは、前記パワー半導体モジュール 3の温 度を監視するためのものであり、前記パワー半導体モジュール 3にできるだけ近いほ うが望ま 、が、前記ヒートシンク 1と前記第 1の基板 4との間に前記スぺーサ 2を介在 させることにより、前記ヒートシンク 1と前記第 1の基板 4と絶縁性を確保でき、前記ヒー トシンク 1と前記第 1の基板 4との距離を小さくすることが可能となるため、前記温度セ ンサ 4cを前記パワー半導体モジュール 3に近づけることができる。なお、空きスぺー スを有効活用する狙いも持たせて、前記温度センサ 4cを、前記第 1の基板の反パヮ 一半導体モジュール側の上面に取り付ける場合 (本実施例の場合）は、前記温度セ ンサの近傍に、前記第 1の基板 4上に空気穴 4dを設けることにより、前記パワー半導 体モジュール 3の発熱を前記温度センサ 4cに効率的に伝えることができる。

前記パワー半導体モジュール 3の端子が前記第 1の基板 4には取り付かず、第 2の 基板に半田付けされる場合には、前記パワー半導体モジュール 3の端子に対応する 位置に、前記第 1の基板 4上に端子通し穴 4eを設けておく。前記端子通し穴 4eは、 前記パワー半導体モジュール 3を位置決め配置するためのものである。また、前記パ ヮー半導体モジュール 3を前記ヒートシンク 1に螺合させるためのネジ 8のネジ締め用 穴 4fを設けておく。

[0014] 前記第 2の基板 5は、前記第 2のボス 2cに対応する位置に、ネジ通し穴 5aが形成さ れるとともに、前記第 2の支持部 2eと前記第 2のボス 2cの上に載置し、前記第 2の係 止部 2gにて係止して、ネジ 7によって前記第 2のボス 2cに締付固定される。前記第 2 の基板 5の高さ方向の位置決めは、前記第 2のボス 2cによってなされる。

[0015] このような構成におけるパワー半導体モジュール 3の第 1の基板 4および第 2の基板 5への位置決め ·取付けは、次のようにして行うこともできる。

まず、第 1の基板 4を反転させ、適当な治具にて固定させる。

次に、パワー半導体モジュール 3を反転させ、端子を反転させた第 1の基板 4のス ルーホールあるいは端子通し穴 4eに通し、反転させた第 1の基板 4の上面に仮置き して載置する。次に、スぺーサ 2を反転させ、第 1のボス 2bを反転させた第 1の基板 4 のネジ通し穴 4aに係合させるとともに、第 1の係止部 2fにて係止させ、反転させた第 1の基板 4の上面に載置する。

次に、ヒートシンク 1を反転させ、ネジ穴 lcを反転させたスぺーサ 2の第 1のボス 2b に係合させるとともに、係合凹部 Idを反転させたスぺーサ 2の係合凸部 2aに係止さ せ、反転させたスぺーサ 2の上面に載置する。この状態を保ったまま、第 1の基板 4、 パワー半導体モジュール 3、スぺーサ 2、ヒートシンク 1を反転させて元の状態に戻し た後、ネジ 6を第 1の基板 4のネジ通し穴 4aとスぺーサ 2の第 1のボス 2dのネジ通し穴 に通すとともに、ヒートシンク 1のネジ穴 lcに螺合させて、第 1の基板 4を、スぺーサ 2 を介してヒートシンク 1に締付固定する。

次に、ネジ 8をパワー半導体モジュール 3のネジ通し穴に通すとともに、ヒートシンク 1のネジ穴 lcに螺合させて、パワー半導体モジュール 3を、第 1の基板 4に設けたネ ジ締め用穴 4fにドライバ一等を通してヒートシンク 1に締付固定する。この状態で、第 1の基板 4に半田付けされるパワー半導体モジュール 3 (図 4に示す右側のパワー半 導体モジュール 3)の端子を、第 1の基板 4に半田付けする。

ノ ヮ一半導体モジュール 3を、ヒートシンク 1に締付固定した後、第 2の基板 5を、ネ ジ通し穴 5aをスぺーサ 2の第 2のボス 2cに係合させるとともに、スぺーサ 2の第 2の係 止部 2gにて係止させ、スぺーサ 2の第 2のボス 2c上面に載置する。その後、ネジ 7を 第 2の基板 5のネジ通し穴 5aと第 2のボス 2cのネジ通し穴に通すとともに、ヒートシン ク 1のネジ穴 lcに螺合させて、第 2の基板 5を、スぺーサ 2を介してヒートシンク 1に締 付固定する。なお、このとき、ネジ 7は榭脂製のスぺーサ 2の第 2のボス 2cにより覆わ れているため、第 1の基板 4との絶縁距離が確保できる。この状態で、第 2の基板 5〖こ 半田付けされるパワー半導体モジュール 3の端子を、第 2の基板 5に半田付けする。 ここで、第 2の基板 5に半田付けされるパワー半導体モジュール 3は、パワー半導体 モジュール 3の端子を第 1の基板 4の端子通し穴 4eに通しておくことによって既に位 置決めされているため、パワー半導体モジュール 3を位置合わせするための作業は 必要ない。

なお、前述したパワー半導体モジュール 3の第 1の基板 4および第 2の基板 5への 位置決め'取付けは、ヒートシンク 1を抱えて反転させるものであった力 ヒートシンク 1 を抱えて反転させずとも、第 1の基板 4とスぺーサ 2でパワー半導体モジュール 3を挟 み、挟んだままひっくり返して元に戻し、そのままヒートシンク 1に載せるようにしてもか まわない。ヒートシンク 1が大きな機種の場合や、女性作業者の場合は、こちらの作業 方法がよい。

[0016] パワー半導体モジュール 3の端子は、第 1の基板 4に半田付けする力 半田付け作 業は、端子の数が多いこともありかなり面倒であるため、作業者自らが半田付け作業 をしていたのでは、非常に効率が悪い。そこで、半田付け作業は、 自動半田装置を 使用して行ない、組立工数を削減させる。

[0017] ここで、自動半田装置について簡単に説明する。

自動半田装置は、通常、スポット半田、あるいはマルチポイントソルダと呼ばれてお り、その構成は次のようになっている。 装置の底部より半田ノズルが複数個伸びており、基板まで取り付けた状態のュ-ッ トを素子ピン位置と半田ノズル位置が係合するように反転させて固定するようになつ ている。

この状態で自動半田装置を稼動させると、半田ノズルへ半田が一定時間、一定温 度で充てんされ、素子ピンに半田が供給される。これにより、手半田では 1点ずつし か半田を行うことができなかったの力 自動半田装置では、複数点まとめて半田を行 うことができる。したがって、時間短縮 (工数削減)ができるだけでなぐ人手作業の廃 止による工数削減 ·品質安定が可能となる。

しかしながら、自動半田装置には次のような障害となるものがある。

(1)半田ノズルと基板との係合部分には基板に部品を実装できない。

半田ノズルは熱くなるので、部品（コンデンサの被覆など）が半田ノズルに接触した ら溶けてしまう。そのため、半田ノズルに部品が接触しないようにしなければならない ので、ある程度の係合部周囲には部品を実装することができない。

(2)基板実装部品に高さが高い部品（特に障害となるのは電解コンデンサの場合が 多い）があると、半田ノズルの高さが高くなり、温度制御が難しくなり、歩止まりが悪く なる。

本発明は、上述した障害を排除するために、次のような構成としている。

前記（1)の障害に対しては、基板を複数枚 (実施例では 2枚)使用し、充分な基板 実装面積を確保している。また、それとともに、パワー半導体モジュール端子を半田 付け接続する基板は、パワー半導体モジュール端子の接続位置を、周りに部品が少 な 、基板の周辺部に配置するようにして 、る。

また、前記（2)の障害に対しては、高さの高い部品を複数の高さの低い部品に置き 換えるなどして、パワー半導体モジュール端子を半田付け接続する基板の半田面側 の接続位置周辺部において、所定の高さを有する部品実装を排除している。

本発明のモータ制御装置は、ヒートシンクと基板の間に、スぺーサを介在させてい るので、次のような作用効果がある。

(1)基板に対するパワー半導体モジュールの位置決めが簡単にでき、パワー半導体 モジュールの端子と基板の穴合わせの作業をなくすことができる。また、位置決めの ための部品をスぺーサのみで行えるため部品点数を削減することができる。

(2)スぺーサは絶縁材で構成されているので、第 1の基板とパワー半導体モジュール の間隔を大きく取らなくても、スぺーサによって絶縁距離を確実に確保することができ る。それにより、装置を小形ィ匕することができる。また、第 1の基板および第 2の基板の 取り付けのための部品をスぺーサのみで行えるため部品点数を削減することができる

(3)スぺーサは熱伝導率の悪い樹脂で作られているので、ヒートシンクと基板との間 に介在させることによって、ヒートシンク力もの熱放射を防ぐことができる。それにより、 基板とヒートシンクの距離を短くでき、装置を小形ィ匕することができるとともに、簡単な 構成で複数枚の基板をヒートシンク上に載置することができる。

また、パワー半導体モジュールを最初に基板に仮置きして組み立てることにより、従 来非常に面倒であったパワー半導体モジュールの端子と基板の穴合わせの作業を なくすことができるため、組立工数を削減することができる。

産業上の利用可能性

本発明は、インバータ装置やサーボアンプなどのモータ制御装置とその組立方法 に関するもので、特に、基板に対するパワー半導体モジュールの位置決め'取付け 構造に適用して、装置の小型化が容易にできるとともに、パワー半導体モジュールと 基板の位置合わせ作業をなくし、組立性を向上させることができるモータ制御装置を 製造、提供する分野に利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] ヒートシンクに密着するパワー半導体モジュールを基板に実装してなるモータ制御 装置において、

前記ヒートシンクと前記基板との間に、スぺーサを介在させるとともに、前記スぺー サ内に、前記パワー半導体モジュールを配置させ、

前記ヒートシンク側面に、スぺーサ取り付け用の係合部を設け、かつ前記スぺーサ 側面に、前記ヒートシンク側面の係合部に対応する係合部を設け、

前記スぺーサ側面の係合部と、前記ヒートシンク側面の係合部を互いに係合させて 、前記スぺーサを前記ヒートシンクに取り付けたことを特徴とするモータ制御装置。

[2] 前記ヒートシンク側面に、スぺーサ取り付け用の係合凹部を設け、かつ前記スぺー サ側面に、前記ヒートシンク側面の係合凹部に対応する係合凸部を設けたことを特 徴とする請求項 1に記載のモータ制御装置。

[3] 前記スぺーサは、断熱性の樹脂で製作され、ヒートシンク表面を覆うとともに、ヒート シンク表面との接触面の少なくとも一部に、空気層形成用凹部を形成したことを特徴 とする請求項 1に記載のモータ制御装置。

[4] 前記スぺーサ内に、前記パワー半導体モジュールを配置させるための係合部を形 成したことを特徴とする請求項 1に記載のモータ制御装置。

[5] 前記パワー半導体モジュールが、側面力 突出する端子を備えたものであることを 特徴とする請求項 1に記載のモータ制御装置。

[6] 前記スぺーサの係合部の縁部を、前記パワー半導体モジュールの端子の下部に 配置したことを特徴とする請求項 5に記載のモータ制御装置。

[7] 前記ヒートシンクは、少なくとも、前記パワー半導体モジュールの端子の下に位置 する表面部分に絶縁用凹部を形成したことを特徴とする請求項 5に記載のモータ制 御装置。

[8] 前記ヒートシンクは、前記絶縁用凹部の裏面側部分を厚くしたことを特徴とする請 求項 7に記載のモータ制御装置。

[9] 前記スぺーサの係合部の縁部を下方に延ばし、前記絶縁用凹部に挿入したことを 特徴とする請求項 7に記載のモータ制御装置。

[10] 前記絶縁用凹部を、パワー半導体モジュールの下部まで広げるとともに、前記スぺ 一サの係合部の縁部を、パワー半導体モジュールの下部まで延ばしてヒートシンクと ノ ヮ一半導体モジュールの端子との間の空間を遮断したことを特徴とする請求項 9に 記載のモータの制御装置。

[11] 前記基板に温度センサを設けたことを特徴とする請求項 1に記載のモータ制御装 置。

[12] 前記温度センサを、前記基板の反パワー半導体モジュール側の面に設けるととも に、前記基板の温度センサの近傍の位置に空気穴を設けたことを特徴とする請求項

11に記載のモータ制御装置。

[13] パワー半導体モジュール端子を半田付け接続する基板は、パワー半導体モジユー ル端子の半田面側の接続位置周辺部に所定の高さを有する部品実装を排除した基 板であることを特徴とする請求項 1に記載のモータ制御装置。

[14] パワー半導体モジュール端子を半田付け接続する基板は、パワー半導体モジユー ル端子の接続位置を基板の周辺部に配置したことを特徴とする請求項 1に記載のモ ータ制御装置。

[15] 前記基板を、上下に複数枚に分割し、前記サポートに設けた高さの異なるボスに載 置したことを特徴とする請求項 1に記載のモータ制御装置。

[16] ヒートシンクに密着するパワー半導体モジュールを基板に実装し、かつ前記ヒートシ ンクと前記基板との間に、スぺーサを介在させるモータ制御装置の組立方法におい て、

前記パワー半導体モジュールを前記基板に仮置きした後に、前記パワー半導体モ ジュールと前記基板をまとめて前記スぺーサおよび前記ヒートシンクに取り付けること を特徴とするモータ制御装置の組立方法。