WO2018042659A1 - 電子機器 - Google Patents

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WO2018042659A1
WO2018042659A1 PCT/JP2016/076000 JP2016076000W WO2018042659A1 WO 2018042659 A1 WO2018042659 A1 WO 2018042659A1 JP 2016076000 W JP2016076000 W JP 2016076000W WO 2018042659 A1 WO2018042659 A1 WO 2018042659A1
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power module
terminal
module
conductor layer
capacitor
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徹 引頭
悦宏 神山
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新電元工業株式会社
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    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
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    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device.
  • the present invention proposes to use only one power module in an electronic device in order to reduce the size of the substrate in the planar direction and facilitate the design of the substrate.
  • an electronic device that can solve the problem of heat generation that can be a problem when using one power module as described above is provided.
  • the electronic device is A sealing part, a plurality of power devices provided in the sealing part, a main body part connected to the plurality of power devices and exposed at least partially on the back surface of the sealing part, and connected to the main body part
  • the terminal and the main body are integrally formed, The entire back surface of the main body exposed from the sealing portion may be in contact with the heat dissipation insulating film.
  • the electronic device is A connector arranged side by side with the power module; A capacitor connected to the connector and the power module; and The terminal is provided along a first side surface of the sealing portion and a second side surface opposite to the first side surface, The capacitor may be provided on a side of a side surface different from the first side surface and the second side surface of the sealing portion.
  • Only the capacitor as an electronic component connected to the control unit may be present on the side of the sealing portion of the power module in the power module side region in the housing.
  • Only the capacitor as an electronic component connected to the control unit may be present on the side of the sealing unit of the power module in the housing.
  • the power module may be connected to a three-phase motor.
  • the size in the planar direction can be reduced. Moreover, since only one power module is used, it can be expected to facilitate the design and consequently reduce the manufacturing cost. Further, according to the present invention, since only one power module having the main body exposed at the back surface is provided to the metal housing via the heat dissipation insulating film, high heat dissipation can be realized. For this reason, the subject of the heat_generation
  • FIG. 1 is a perspective view of an electronic device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of a part of the electronic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an upper plan view showing the appearance of the front side of the power module used in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 4 is an upper plan view showing the internal structure of the power module used in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of the power module used in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a lower plan view showing the appearance of the back side of the power module used in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a side view showing the appearance of the side of the power module used in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electronic device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of a part of the electronic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a layer structure of a substrate (control substrate) having a control unit used in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic plan view for explaining the arrangement of electronic devices according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic plan view for explaining the arrangement of electronic devices in a modification of the embodiment according to the present invention.
  • the electronic apparatus includes a power module 100 and one or more control units 250 (see FIG. 1) that are arranged on the front surface side of the power module 100 and control the power module 100. 9) and a metal casing 80 in which the power module 100 is disposed via a heat dissipation insulating film 70 (see FIG. 7). ing.
  • the inner bottom surface of the housing 80 means an area inside the housing 80 and surrounded by the side surfaces.
  • the power module 100 is fixed to the housing 80 by two screws (fastening members) 75.
  • the power module 100 is connected to the sealing unit 60, the plurality of power devices 15 and 25 provided in the sealing unit 60, and the plurality of power devices 15 and 25.
  • the conductor part 10 which has the some terminal 11, 21, 31, 41, 42 connected to the main-body parts 12, 22, 32 and the main-body parts 12, 22, 32 which at least one part exposed on the back surface of the sealing part 60. , 20, 30 (see also FIG. 6).
  • the terminals 11, 21, 31, 41, 42 and the main body parts 12, 22, 32 may be integrally formed.
  • the entire back surfaces of the main body portions 12, 22, and 32 exposed from the sealing portion 60 may be in contact with the heat dissipation insulating film 70.
  • the “back surface” means the side shown in FIG. 6, and the “front surface” means the side opposite to the “back surface”.
  • the electronic device may include an input / output connector 300 arranged in line with the power module 100, and an input / output connector 300 and a capacitor 500 connected to the power module 100.
  • the input / output connector 300 and the capacitor 500 are connected to the control board 200, and the input / output connector 300 is attached to the side surface of the housing 80.
  • the input / output connector 300 and the capacitor 500 are not in contact with the inner bottom surface of the housing 80, and only the back surface of the power module 100 described above (the heat radiation insulating film 70 is in contact with the inner bottom surface of the housing 80. Through the back of the power module 100 only).
  • the terminals 11, 21, 31, 41, and 42 of the power module 100 include a first side surface (right side surface in FIG. 2) of the sealing portion 60 and a second side surface opposite to the first side surface (left side surface in FIG. 2). ).
  • condenser 500 may be provided in the side of the side surface (upper side surface in FIG. 2) different from the 1st side surface and 2nd side surface of the sealing part 60.
  • FIG. In the present embodiment, the plurality of terminals 11, 41, 42 provided along the first side surface of the sealing portion 60 have the first module terminal 11 and are provided along the second side surface of the sealing portion 60.
  • the plurality of terminals 21, 31 may have the second module terminal 21.
  • region on the side of the power module 100 in the housing 80 refers to the power module 100 having an inner bottom surface of the housing 80 having the same area as the first region including the power module 100 and the first region. It means the first area when it is divided in half into the second area that does not contain.
  • the region above the center line is the first region, and the region below the center line is the second region.
  • capacitor 500 may be present as an electronic component connected to the control unit 250 on the side of the sealing unit 60 of the power module 100 in the housing 80.
  • the connectors 300 and 400 do not correspond to “electronic components”, this is also the case in FIG.
  • one input / output connector 300 connected to the control board 200 is provided in the first area, and one control connector 400 connected to the control board 200 is provided in the second area. Is provided.
  • the “input / output connector 300” corresponds to the “connector” described in the claims at the beginning of the application.
  • the input / output connector 300 may include a plurality of first connector terminals 310.
  • the input / output connector 300 and the first side surface may be arranged to face each other, and the plurality of first connector terminals 310 may be provided side by side corresponding to the plurality of first module terminals 11.
  • “opposite” means that at least a part is facing each other, and means that the connector 300 is located on the side of the first side surface as shown in FIG.
  • “the plurality of first connector terminals 310” is “provided side by side corresponding to the plurality of first module terminals 11” means that the first connector terminals 310 and the first module terminals 11 are electrically connected. It means that the connected objects are provided side by side in a one-to-one correspondence.
  • the first connector terminal 310 located on the uppermost side in FIG. 2 is connected to the first module terminal 11 located on the uppermost side in FIG. 2, and the first connector terminal 310 located on the lowermost side in FIG.
  • a first connector terminal 310 connected to the first module terminal 11 located on the lower side and located in the middle in the vertical direction in FIG. 2 is connected to the first module terminal 11 located in the middle in the vertical direction in FIG.
  • the input / output connector 300 may include a second connector terminal 320 that is provided side by side with respect to the plurality of first connector terminals 310 and connected to the capacitor 500.
  • the second connector terminal 320 may be provided closer to the capacitor 500 than the first connector terminal 310.
  • the input / output connector 300 may include a third connector terminal 330 that is provided side by side with respect to the plurality of first connector terminals 310 and connected to the third module terminal 31 including a ground terminal or the like.
  • the power module 100 includes a first conductor portion 10 having at least a front surface and a side surface covered with a sealing portion 60, and at least a front surface and a side surface covered with a sealing portion 60.
  • the second conductor portion 20 may be included.
  • the first conductor portion 10 may include the first module terminal 11 described above and the first main body portion 12 integrated with the first module terminal 11.
  • the second conductor portion 20 may include the second module terminal 21 described above and the second main body portion 22 integrated with the second module terminal 21.
  • the first power device 15 may be provided in the first main body 12 and the second power device 25 may be provided in the second main body 22.
  • the second main body 22 and a plurality (three in the embodiment shown in FIG. 4) of second module terminals 21 may be integrated.
  • the 1st main-body part 12 and the 2nd main-body part 22 consist of copper alloys etc., for example, and the tin plating process, the nickel plating process, etc. may be given to the whole surface or part.
  • An epoxy resin or the like may be used as the sealing unit 60.
  • the first module terminal 11 may be a first power terminal through which a relatively large current flows, and the second module terminal 21 may also be a second power terminal through which a relatively large current flows.
  • the first module terminal 11 may be an output terminal, and the second module terminal 21 may be a power supply terminal.
  • the power module 100 of the present embodiment further includes a third conductor portion 30 having a third module terminal 31 and a third main body portion 32 integrated with the third module terminal 31. You may have.
  • the third conductor portion 30 may be directly connected to the first power device 15.
  • the third module terminal 31 may be a ground terminal.
  • a plurality of control terminals 41 and 42 may be provided on the first side surface, and a plurality of third module terminals 31 may be provided on the second side surface.
  • two control terminals 41 and 42 may be provided between the pair of first module terminals 11, and a third module terminal 31 may be provided between the second module terminals 21.
  • the control terminals 41 and 42 may be connected to the power devices 15 and 25.
  • the first control terminal 41 may be connected to the first power device 15 with a wire 61 and used to control the first power device 15.
  • the second control terminal 42 is connected to the second power device 25 with a wire 61 and may be used to control the second power device 25.
  • the terminals 11, 21, 31, 41, 42 are bent to the front surface side and placed on the front surface side. It is connected to the control board 200 to be operated.
  • the first power device 15 and the second power device 25 for example, a MOSFET may be used.
  • a circuit diagram of the power module 100 according to the present embodiment may be as shown in FIG. 5, for example.
  • the first power device 15 and the second power device 25 are MOSFETs, and the drain of the MOSFET that is the first power device 15 is located on the first main body 12 side (the back side in FIG. 4).
  • the source of the MOSFET is located on the side opposite to the first main body 12 (the front side in FIG. 4), and the drain of the MOSFET serving as the second power device 25 is on the second main body 22 side (the paper in FIG. 4).
  • the source of the MOSFET is located on the side opposite to the second main body portion 22 (the front side in FIG. 4).
  • the first conductor portion 10 and the second conductor portion 20 may be connected.
  • the first conductor portion 10 and the second conductor portion 20 may be connected by a wire 61 or may be connected by a connector.
  • the second power device 25 and the first main body 12 may be connected by a wire 61
  • the second power device 25 and the third main body 32 may be connected by a wire 61.
  • the connector for example, a copper clip can be used, and as the wire 61, for example, an aluminum wire can be used. Incidentally, the amount of current that flows can be increased by using a connector.
  • each of the terminals 11, 21, 31, 41, 42 may be bent to the front surface side (sealing portion 60 side).
  • the height H of the terminals 11, 21, 31, 41, 42 when bent is, for example, 5 to 15 mm (typically about 10 mm), and the thickness D1 of the sealing portion 60 is, for example, 2 to 5 mm (typical).
  • the thickness D2 of each of the terminals 11, 21, 31, 41, 42 is, for example, 0.3 to 0.9 mm (typically about 0.6 mm).
  • the length L1 (see FIG. 7) in the longitudinal direction of the power module 100 is 40 mm to 50 mm (typically 44 mm), and the length in the short direction of the power module 100 (terminals 11, 21, 31, 41, 42).
  • L2 is a length between 15 mm and 25 mm (typically 20 mm).
  • the power module 100 of the present embodiment may be a three-phase bridge circuit.
  • One of the three output terminals may be connected to the U-phase coil, another one may be connected to the V-phase coil, and the remaining one may be connected to the W-phase coil.
  • the drain of the MOSFET that is the second power device 25 is connected to the power supply line side
  • the source is connected to the drain of the MOSFET that is the first power device 15, and the source of this MOSFET is the ground. It is connected to the.
  • the connection point of the 1st power device 15 and the 2nd power device 25 is connected to the U phase coil of the motor, the V phase coil, or the W phase coil.
  • the control board 200 includes a first conductor layer 210 provided on the front surface, a second conductor layer 220 provided on the back surface, and a third conductor layer embedded in the substrate 200. 230 may be included.
  • the thickness of the third conductor layer 230 may be a thickness corresponding to the thickness of the first conductor layer 210 or the second conductor layer 220.
  • the corresponding thickness means a thickness within a range of ⁇ 10% with respect to the thickness of the reference first conductor layer 210 or the second conductor layer 220.
  • a fourth conductor layer 240 may be provided in addition to the third conductor layer 230, or more conductor layers (the nth conductor layer, “n” is an integer of four or more). May be embedded in the control board 200.
  • the thickness of the nth conductor layer may also be a thickness corresponding to the thickness of the first conductor layer 210 or the second conductor layer 220.
  • An insulating layer 250 may be provided between the conductor layers.
  • the third conductor layer 230 and the fourth conductor layer are provided between the first conductor layer 210 and the third conductor layer 230.
  • An insulating layer 250 is provided between the second conductor layer 240 and the fourth conductor layer 240 and the second conductor layer 220.
  • a first conductor layer 210, a second conductor layer 220, a third conductor layer 230, and a fourth conductor layer 240 are provided, and the third conductor layer 230 and the fourth conductor layer 240 are provided.
  • the thickness may be within a range of ⁇ 10% with respect to the thickness of the first conductor layer 210 or the second conductor layer 220.
  • each of the first conductor layer 210, the second conductor layer 220, the third conductor layer 230, and the fourth conductor layer 240 has the same thickness or the thinnest layer or the thickest layer. It may be within a range of ⁇ 10%.
  • the input / output connector 300, the power module 100, and the capacitor 500 are electrically connected to each other by a first conductor layer 210, a second conductor layer 220, a third conductor layer 230, and a fourth conductor layer 240 provided on the control board 200. ,... Are performed by the nth conductor layer.
  • the size in the plane direction (the in-plane direction of FIG. 2) can be reduced.
  • design can be facilitated, and as a result, it can be expected to reduce the manufacturing cost, and heat generated from the power module 100 can be efficiently released to the housing 80.
  • only one power module 100 having the main body portions 12, 22, and 32 exposed on the back surface is provided to the metal casing 80 via the heat dissipation insulating film 70. High heat dissipation can be realized. Therefore, the problem of heat generation from the power module 100 can be solved in advance.
  • the capacitor 500 When the capacitor 500 is provided on the side of the power module 100 and is provided on the side of the side surface (upper side surface in FIG. 2) different from the first side surface and the second side surface, It is advantageous in that the capacitor 500 can be positioned at a close position, and the current and the current can be provided to the second module terminal 21, for example, while suppressing the impedance and inductance with respect to the current that has passed through the capacitor 500.
  • the second module terminal 21 that is a power supply terminal and the third module terminal 31 that is a ground terminal are It is advantageous that the second module terminal 21 is positioned closer to the capacitor 500 side than the third module terminal 31 (when arranged along the second side surface).
  • the second module terminals 21 and the third module terminals 31 are alternately arranged, but the second module terminal 21 is provided at the end of the capacitor 500 side, and the second module terminal 21 is positioned closer to the capacitor 500 than the third module terminal 31 as a whole (when viewed on average).
  • a capacitor 500 exists as an electronic component electrically connected to the control unit 250 of the control board 200 on the side of the sealing unit 60 of the power module 100 in the housing 80.
  • only the capacitor 500 is disposed as an electronic component that may generate heat on the side of the power module 100, so that heat generated from the power module 100 can be more efficiently released to the housing 80. Useful in terms.
  • the electronic component since the electronic component is arranged in the second region, the influence on the effect of releasing the heat generated from the power module 100 can be reduced, so that the power module in the region (first region) on the power module 100 side in the housing 80 can be reduced.
  • a mode in which only the capacitor 500 exists as an electronic component electrically connected to the control unit 250 of the control board 200 may be employed on the side of the sealing unit 60 of 100.
  • the capacitor 500 may be disposed away from the power module 100. For this reason, when it is selected to increase heat dissipation at the expense of some increase in impedance and inductance with respect to the current that has passed through the capacitor 500, a mode in which the capacitor 500 is arranged in the second region can also be adopted. (See FIG. 10).
  • the first side surface on which the first module terminal 11 is provided and the input / output connector 300 are arranged to face each other, and each of the first module terminals 11 corresponds to the first connector terminal 310.
  • the wiring path between the first module terminal 11 and the first connector terminal 310 can be shortened, and impedance and inductance can be suppressed.
  • the second module terminal 21 when adopting a mode in which a plurality of second module terminals 21 are provided on the second side surface (the left side surface in FIG. 2) opposite to the first side surface of the sealing portion 60.
  • the current input to the power supply terminal needs to pass through the capacitor 500.
  • the power supply terminals into which the current that has passed through the capacitor 500 flows can be arranged on the second side. It is beneficial in that it can be done.
  • the third module terminal 31 that is a plurality of ground terminals is provided on the second side surface (left side surface in FIG. 2) of the sealing portion 60
  • the third module terminal 31 is connected to the capacitor 500.
  • the third module terminal 31 can be positioned at a position where it can be easily connected via the capacitor 500 or the like.
  • a plurality of control terminals 41 and 42 are provided on the first side surface (the right side surface in FIG. 2) of the sealing portion 60, a plurality of control terminals are provided between the first module terminals 11. 41 and 42 can be positioned, which is advantageous in that it is possible to realize a terminal arrangement without waste.
  • the nth conductor layer, and the third conductor layer 230, the fourth conductor layer 240,..., The nth conductor layer have a thickness of the first conductor layer 210 or the second conductor layer.
  • the thickness corresponding to the thickness of 220 is adopted, the thickness of the third conductor layer 230, the fourth conductor layer 240,..., The nth conductor layer is set to the first conductor layer 210 and / or This is advantageous in that it is not necessary to make it particularly thicker than the second conductor layer 220. In this respect, it is advantageous in that the manufacturing cost of the substrate 200 can be reduced by not increasing the thickness of the third conductor layer 230, the fourth conductor layer 240,...
  • the thickness of the conductor layer connecting the input / output connector 300 and the output terminal has been increased. Since this conductor layer is generally embedded in the control board, the thickness of the conductor layer in the control board is increased. However, in the case where the thickness of the conductor layer in the control board is increased in this way, when a generally employed manufacturing process is employed, the role other than the role of connecting the input / output connector 300 and the output terminal. It was necessary to increase the thickness of the entire conductor layer in the control board. For this reason, the thickness of the whole conductor layer in the control board is unnecessarily thick, and as a result, the manufacturing cost is increased.
  • the first side surface (the right side surface in FIG. 2) on which the first module terminal 11 that is an output terminal is provided and the input / output connector 300 are arranged to face each other.
  • the thickness of the third conductor layer 230, the fourth conductor layer 240, the fourth conductor layer 240 By positioning each of the first module terminals 11 at a position corresponding to the first connector terminal 310, the thickness of the third conductor layer 230, the fourth conductor layer 240, the fourth conductor layer 240,. Impedance and inductance can be suppressed without any problems. For this reason, it is beneficial in that the manufacturing cost can be kept low.

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Abstract

電子機器は、封止部６０の裏面において少なくとも一部が露出した本体部１２，２２，３２及び前記本体部１２，２２，３２に接続された複数の端子１１，２１，３１，４１，４２を有する導体部１０，２０を有するパワーモジュール１００と、前記端子１１，２１，３１，４１，４２に接続され、前記パワーモジュール１００を制御する制御部２５０を有する基板２００と、放熱絶縁膜７０を介して前記パワーモジュール１００が配置される金属製の筐体８０と、を有している。前記筐体８０の内底面には、前記制御部２５０に接続される電子部品としては、１つの前記パワーモジュール１００だけが前記放熱絶縁膜７０を介して配置されている。

Description

電子機器
　本発明は、電子機器に関する。
　従来から、プリント配線板にMOSFETを実装する電子機器が知られている（特開平１０－１７３１８２号公報等）。従来の構成では、複数のパワーデバイスと制御部が同一平面に設けられていることから、基板面積が大きくなり小型化の妨げとなっていた。
　また、複数の半導体装置を筐体に放熱絶縁膜を介して配置させることも知られている。しかしながら、複数の半導体装置を配置させる場合には半導体装置の各々に対応した配線を基板のおもて面、裏面及び／又は内部に設ける必要があり、基板の設計が煩雑になるという不都合もある。
　これらの観点から、複数のパワーデバイスによる機能を１つのパワーモジュールで実現させることも考えられる。他方、このようにパワーモジュールを用いると単位体積あたりの電子部品の密度が高くなることから、高い放熱性を要求されることになる。
　このような点に鑑み、本発明は、電子機器において、平面方向における基板の大きさを小さくするとともに基板の設計を容易にするために、１つのパワーモジュールだけを用いることを提案する。その上で、このように１つのパワーモジュールを用いた場合に問題となりうる発熱の課題を解決できる電子機器を提供する。
　本発明による電子機器は、
　封止部と、前記封止部内に設けられた複数のパワーデバイスと、複数の前記パワーデバイスに接続されるとともに前記封止部の裏面において少なくとも一部が露出した本体部及び前記本体部に接続された複数の端子を有する導体部と、を有するパワーモジュールと、
　前記パワーモジュールのおもて面側に配置され、前記端子に接続されるとともに、前記パワーモジュールを制御する制御部を有する基板と、
　放熱絶縁膜を介して前記パワーモジュールが配置される金属製の筐体と、
　を備え、
　前記筐体の内底面には、前記制御部に接続される電子部品としては、１つの前記パワーモジュールだけが前記放熱絶縁膜を介して配置されている。
　本発明による電子機器において、
　前記端子と前記本体部とは一体に形成され、
　前記封止部から露出した前記本体部の裏面の全体が前記放熱絶縁膜と接触していてもよい。
　本発明による電子機器は、
　前記パワーモジュールに並んで配置されたコネクタと、
　前記コネクタ及び前記パワーモジュールに接続されたコンデンサと、をさらに備え、
　前記端子は、前記封止部の第一側面と、前記第一側面とは反対側の第二側面とに沿って設けられ、
　前記封止部の前記第一側面及び前記第二側面とは異なる側面の側方に前記コンデンサが設けられてもよい。
　本発明による電子機器において、
　前記筐体内の前記パワーモジュール側の領域における前記パワーモジュールの前記封止部の側方には、前記制御部に接続される電子部品として前記コンデンサのみが存在してもよい。
　本発明による電子機器において、
　前記筐体内の前記パワーモジュールの前記封止部の側方には、前記制御部に接続される電子部品として前記コンデンサのみが存在してもよい。
　本発明による電子機器において、
　前記パワーモジュールが３相モータに接続されてもよい。
　本発明によれば、パワーモジュールと制御部を有する基板が積層されるので、平面方向における大きさを小さくすることができる。また、１つのパワーモジュールだけが用いられるので、設計を容易にし、その結果として製造コストを下げることを期待できる。また、本発明によれば、裏面で露出した本体部を有する１つだけのパワーモジュールが金属製の筐体に対して放熱絶縁膜を介して設けられるので、高い放熱性を実現できる。このため、パワーモジュールからの発熱の課題を未然に解決できる。
図１は、本発明による第１の実施の形態における電子機器の斜視図である。 図２は、本発明による第１の実施の形態における電子機器の一部を拡大して平面図である。 図３は、本発明による第１の実施の形態で用いられるパワーモジュールのおもて面側の外観を示した上方平面図である。 図４は、本発明による第１の実施の形態で用いられるパワーモジュールの内部構造を示した上方平面図である。 図５は、本発明による第１の実施の形態で用いられるパワーモジュールの回路図である。 図６は、本発明による第１の実施の形態で用いられるパワーモジュールの裏面側の外観を示した下方平面図である。 図７は、本発明による第１の実施の形態で用いられるパワーモジュールの側方側の外観を示した側方図である。 図８は、本発明による第１の実施の形態で用いられる制御部を有する基板（制御基板）の層構成を示した断面図である。 図９は、本発明による実施の形態における電子機器の配置を説明するための概略平面図である。 図１０は、本発明による実施の形態の変形例における電子機器の配置を説明するための概略平面図である。
実施の形態
《構成》
　図１に示すように、本実施の形態の電子機器は、パワーモジュール１００と、パワーモジュール１００のおもて面側に配置され、パワーモジュール１００を制御する１つ又は複数の制御部２５０（図９参照）を有する基板２００（以下「制御基板２００」ともいう。）と、放熱絶縁膜７０（図７参照）を介してパワーモジュール１００が配置される金属製の筐体８０と、を有している。筐体８０の内底面には、制御部２５０、より具体的には制御基板２００に接続される電子部品としては、１つのパワーモジュール１００だけが放熱絶縁膜７０を介して配置されている。本実施の形態において、「筐体８０の内底面」とは、筐体８０の内側の面であって、側面に取り囲まれた領域を意味する。なお、図１に示す態様では、パワーモジュール１００は筐体８０に対して２つのネジ（締結部材）７５によって固定されている。
　図３又は図４に示すように、パワーモジュール１００は、封止部６０と、封止部６０内に設けられた複数のパワーデバイス１５，２５と、複数のパワーデバイス１５，２５に接続されるとともに封止部６０の裏面において少なくとも一部が露出した本体部１２，２２，３２及び本体部１２，２２，３２に接続された複数の端子１１，２１，３１，４１，４２を有する導体部１０，２０，３０（図６も参照）と、を有している。端子１１，２１，３１，４１，４２と本体部１２，２２，３２とは一体に形成されてもよい。封止部６０から露出した本体部１２，２２，３２の裏面の全体が放熱絶縁膜７０と接触していてもよい。なお、本実施の形態において、「裏面」とは図６に示す側のことを意味し、「おもて面」とは「裏面」と反対側のことを意味する。
　図２に示すように、電子機器は、パワーモジュール１００に並んで配置された入出力コネクタ３００と、入出力コネクタ３００及びパワーモジュール１００に接続されたコンデンサ５００とを有してもよい。これら入出力コネクタ３００とコンデンサ５００は制御基板２００に接続されており、入出力コネクタ３００は筐体８０の側面に取り付けられている。これら入出力コネクタ３００及びコンデンサ５００は筐体８０の内底面には接触しておらず、筐体８０の内底面に接触しているのは、前述したパワーモジュール１００の裏面だけ（放熱絶縁膜７０を介してパワーモジュール１００の裏面だけ）である。
　パワーモジュール１００の端子１１，２１，３１，４１，４２は、封止部６０の第一側面（図２の右側側面）と、第一側面とは反対側の第二側面（図２の左側側面）とに沿って設けられてもよい。そして、封止部６０の第一側面及び第二側面とは異なる側面（図２では上側側面）の側方にコンデンサ５００が設けられてもよい。本実施の形態では、封止部６０の第一側面に沿って設けられた複数の端子１１，４１，４２は第一モジュール端子１１を有し、封止部６０の第二側面に沿って設けられた複数の端子２１，３１は第二モジュール端子２１を有してもよい。
　図９に示すように、筐体８０内のパワーモジュール１００側の領域におけるパワーモジュール１００の封止部６０の側方には、制御部２５０に接続される電子部品としてコンデンサ５００のみが存在してもよい。本実施の形態における「筐体８０内のパワーモジュール１００側の領域」とは、筐体８０の内底面を、パワーモジュール１００を含む第一領域と、第一領域と同じ面積からなるパワーモジュール１００を含まない第二領域とに半分に分けた場合の第一領域のことを意味する。図９に示す態様では、中心線より上側の領域が第一領域であり、中心線より下側の領域が第二領域となっている。
　より限定するならば、筐体８０内のパワーモジュール１００の封止部６０の側方には、制御部２５０に接続される電子部品としてコンデンサ５００のみが存在してもよい。なお、本実施の形態ではコネクタ３００，４００が「電子部品」に該当しないことから、図９でも、この態様になっている。
　図１及び図９に示す態様では、第一領域に制御基板２００に接続された一つの入出力コネクタ３００が設けられており、第二領域に制御基板２００に接続された一つの制御コネクタ４００が設けられている。なお、「入出力コネクタ３００」が出願当初の請求の範囲に記載された「コネクタ」に対応している。
　図２に示すように、入出力コネクタ３００は、複数の第一コネクタ端子３１０を有してもよい。入出力コネクタ３００と第一側面とは対向して配置され、複数の第一コネクタ端子３１０は複数の第一モジュール端子１１に対応して並んで設けられてもよい。
　本実施の形態において「対向」とは少なくとも一部が向かい合っていることを意味し、図２に示すように第一側面の側方にコネクタ３００が位置することを意味している。また、「複数の第一コネクタ端子３１０」が「複数の第一モジュール端子１１に対応して並んで設けられている」とは、第一コネクタ端子３１０と第一モジュール端子１１とが電気的に接続される物同士で一対一で対応して並んで設けられていることを意味する。図２の最も上側に位置する第一コネクタ端子３１０は図２の最も上側に位置する第一モジュール端子１１に接続され、図２の最も下側に位置する第一コネクタ端子３１０は図２の最も下側に位置する第一モジュール端子１１に接続され、図２の上下方向の真ん中に位置する第一コネクタ端子３１０は図２の上下方向の真ん中に位置する第一モジュール端子１１に接続される。
　図２に示すように、入出力コネクタ３００は、複数の第一コネクタ端子３１０に対して並んで設けられ、コンデンサ５００に接続された第二コネクタ端子３２０を有してもよい。この第二コネクタ端子３２０は、第一コネクタ端子３１０よりもコンデンサ５００側に設けられてもよい。入出力コネクタ３００は、複数の第一コネクタ端子３１０に対して並んで設けられ、グランド端子等からなる第三モジュール端子３１に接続される第三コネクタ端子３３０を有してもよい。
　図４に示すように、パワーモジュール１００は、少なくともおもて面及び側面が封止部６０で覆われた第一導体部１０と、少なくともおもて面及び側面が封止部６０で覆われた第二導体部２０と、を有してもよい。第一導体部１０は、前述した第一モジュール端子１１と、第一モジュール端子１１と一体になった第一本体部１２と、を有してもよい。第二導体部２０は、前述した第二モジュール端子２１と、第二モジュール端子２１と一体になった第二本体部２２と、を有してもよい。また、第一本体部１２に第一パワーデバイス１５が設けられ、第二本体部２２に第二パワーデバイス２５が設けられてもよい。第二本体部２２と複数（図４に示す態様では３つ）の第二モジュール端子２１とが一体になってもよい。第一本体部１２及び第二本体部２２は、例えば、銅合金等からなり、全面又は部分的にスズめっき処理やニッケルめっき処理等が施されていてもよい。封止部６０としてはエポキシ樹脂等を用いてもよい。
　第一モジュール端子１１は比較的大きな電流が流れる第一パワー端子であってもよく、また第二モジュール端子２１も比較的大きな電流が流れる第二パワー端子であってもよい。一例として、第一モジュール端子１１は出力端子であり、第二モジュール端子２１は電源端子であってもよい。
　図４に示すように、本実施の形態のパワーモジュール１００は、第三モジュール端子３１と、第三モジュール端子３１と一体になった第三本体部３２と、を有する第三導体部３０をさらに有してもよい。第三導体部３０は、第一パワーデバイス１５と直接接続されてもよい。なお、第三モジュール端子３１はグランド端子であってもよい。
　第一側面には複数の制御端子４１，４２が設けられてもよいし、第二側面には複数の第三モジュール端子３１が設けられてもよい。一例としては、一対の第一モジュール端子１１の間に２つの制御端子４１，４２が設けられてもよいし、第二モジュール端子２１の間に第三モジュール端子３１が設けられてもよい。
　各制御端子４１，４２はパワーデバイス１５，２５に接続されてもよい。一例としては、図４に示すように、第一制御端子４１は第一パワーデバイス１５にワイヤ６１で接続され、第一パワーデバイス１５を制御するために用いられてもよい。第二制御端子４２は第二パワーデバイス２５にワイヤ６１で接続され、第二パワーデバイス２５を制御するために用いられてもよい。なお、本実施の形態のパワーモジュール１００では、図１に示すように、各端子１１，２１，３１，４１，４２がおもて面側に曲げられており、おもて面側に載置される制御基板２００に接続されるようになっている。
　第一パワーデバイス１５及び第二パワーデバイス２５としては、例えばＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。本実施の形態によるパワーモジュール１００の回路図は例えば図５に示すようになってもよい。図５に示す態様では第一パワーデバイス１５及び第二パワーデバイス２５がＭＯＳＦＥＴであり、第一パワーデバイス１５であるＭＯＳＦＥＴのドレインが第一本体部１２側（図４の紙面裏側）に位置し、ＭＯＳＦＥＴのソースが第一本体部１２と反対側（図４の紙面おもて側）に位置し、また、第二パワーデバイス２５であるＭＯＳＦＥＴのドレインが第二本体部２２側（図４の紙面裏側）に位置し、ＭＯＳＦＥＴのソースが第二本体部２２と反対側（図４の紙面おもて側）に位置している。
　第一導体部１０と第二導体部２０とは接続されてもよい。第一導体部１０と第二導体部２０とは、ワイヤ６１によって接続されてもよいし接続子によって接続されてもよい。一例として、図４に示すように、第二パワーデバイス２５と第一本体部１２とがワイヤ６１で接続され、第二パワーデバイス２５と第三本体部３２とがワイヤ６１で接続されてもよい。なお、接続子としては例えば銅クリップを用いることができ、ワイヤ６１としては例えばアルミワイヤを用いることができる。ちなみに、接続子を用いることで流れる電流量を上げることができる。
　図７に示すように、端子１１，２１，３１，４１，４２の各々がおもて面側（封止部６０側）に屈曲されてもよい。屈曲された際の端子１１，２１，３１，４１，４２の高さＨは例えば５～１５ｍｍ（典型的には１０ｍｍ程）であり、封止部６０の厚みＤ１は例えば２～５ｍｍ（典型的には３．５ｍｍ程）であり、各端子１１，２１，３１，４１，４２の厚みＤ２は例えば０．３～０．９ｍｍ（典型的には０．６ｍｍ程）である。パワーモジュール１００の長手方向の長さＬ１（図７参照）は４０ｍｍ～５０ｍｍ（典型的には４４ｍｍ）であり、パワーモジュール１００の短手方向の長さ（端子１１，２１，３１，４１，４２の屈曲部間の長さ）Ｌ２は１５ｍｍ～２５ｍｍ（典型的には２０ｍｍ）である。
　図５に示すように、本実施の形態のパワーモジュール１００は３相ブリッジ回路となっていてもよい。３つある出力端子のうちのいずれかがＵ相コイルに接続され、別の１つがＶ相コイルに接続され、残りの１つがＷ相コイルに接続されてもよい。より具体的には、図５において、第二パワーデバイス２５であるＭＯＳＦＥＴのドレインが電源ライン側に接続され、ソースが第一パワーデバイス１５であるＭＯＳＦＥＴのドレインに接続され、このＭＯＳＦＥＴのソースはグランドに接続されている。そして、第一パワーデバイス１５と第二パワーデバイス２５との接続点は、モータのＵ相コイル、Ｖ相コイル又はＷ相コイルに接続されている。
　図８に示すように、制御基板２００は、おもて面に設けられた第一導体層２１０と、裏面に設けられた第二導体層２２０と、基板２００内に埋設された第三導体層２３０と、を有してもよい。そして、第三導体層２３０の厚みは、第一導体層２１０又は第二導体層２２０の厚みと対応した厚さとなっていてもよい。ここで、対応した厚さとは、基準となる第一導体層２１０又は第二導体層２２０の厚みに対して±１０％の範囲内にある厚さを意味する。
　また、制御基板２００内には、第三導体層２３０の他に第四導体層２４０が設けられてもよいし、それ以上の導体層（第ｎ導体層、「ｎ」は四以上の整数である。）が制御基板２００内に埋設されてもよい。第ｎ導体層の厚みも第一導体層２１０又は第二導体層２２０の厚みと対応した厚さとなっていてもよい。なお、導体層の間には絶縁層２５０が設けられてもよく、図８に示す態様では、第一導体層２１０と第三導体層２３０との間、第三導体層２３０と第四導体層２４０との間及び第四導体層２４０と第二導体層２２０との間の各々に絶縁層２５０が設けられている。
　一例としては、図８に示すように、第一導体層２１０、第二導体層２２０、第三導体層２３０及び第四導体層２４０が設けられ、第三導体層２３０及び第四導体層２４０の厚みが、第一導体層２１０又は第二導体層２２０の厚みに対して±１０％の範囲内にあってもよい。また、別の例としては、第一導体層２１０、第二導体層２２０、第三導体層２３０及び第四導体層２４０の各々の厚みが同一又は最も厚みの薄い層若しくは最も厚みの厚い層の±１０％の範囲内になっていてもよい。
　なお、入出力コネクタ３００、パワーモジュール１００及びコンデンサ５００の電気的な接続は、制御基板２００に設けられた第一導体層２１０、第二導体層２２０、第三導体層２３０、第四導体層２４０、・・・、第ｎ導体層によって行われている。
《作用・効果》
　次に、上述した構成からなる本実施の形態による作用・効果であって、まだ説明していない作用・効果について説明する。
　本実施の形態によれば、パワーモジュール１００と制御基板２００が積層されるので、平面方向（図２の紙面内方向）における大きさを小さくすることができる。また、１つのパワーモジュール１００だけが用いられるので、設計を容易にし、その結果として製造コストを下げることを期待できるとともに、パワーモジュール１００から発生する熱を筐体８０に効率よく逃がすことができる。また、本実施の形態によれば、裏面で露出した本体部１２，２２，３２を有する１つだけのパワーモジュール１００が金属製の筐体８０に対して放熱絶縁膜７０を介して設けられるので、高い放熱性を実現できる。このため、パワーモジュール１００からの発熱の課題を未然に解決できる。
　パワーモジュール１００が３相モータに接続される態様では、パワーモジュール１００からの発熱が大きくなる可能性がある。このため、本実施の形態のように、１つのパワーモジュール１００だけを用いて放熱性を高めることは非常に有益である。
　封止部６０の裏面から露出した本体部１２，２２，３２の裏面の全体が放熱絶縁膜７０と接触した態様を採用した場合には、本体部１２，２２，３２から筐体８０へと熱をより効率よく伝えることができ、より高い放熱効果を実現できる。
　コンデンサ５００が、パワーモジュール１００の側方に設けられ、第一側面及び第二側面とは異なる側面（図２では上側側面）の側方に設けられる態様を採用した場合には、パワーモジュール１００に近接した位置にコンデンサ５００を位置づけることができ、コンデンサ５００を通過した電流に対するインピーダンス及びインダクタンスを抑えたうえで、当該電流を例えば第二モジュール端子２１に提供できる点で有益である。なお、コンデンサ５００を通過した電流に対するインピーダンス及び／又はインダクタンスを抑えたうえで電流を提供できるという観点からすると、（電源端子である第二モジュール端子２１とグランド端子である第三モジュール端子３１とが第二側面に沿って配置されている場合には）第二モジュール端子２１の方が第三モジュール端子３１よりも全体を通じてコンデンサ５００側に位置づけられている方が有益である。図２に示す態様では、第二モジュール端子２１と第三モジュール端子３１とが交互に配置されているが、コンデンサ５００側の端には第二モジュール端子２１が設けられており、第二モジュール端子２１の方が第三モジュール端子３１よりも全体を通じて（平均を見ると）コンデンサ５００側に位置づけられている。
　図９に示すように、筐体８０内におけるパワーモジュール１００の封止部６０の側方に、制御基板２００の制御部２５０に電気的に接続される電子部品としてコンデンサ５００のみが存在する態様を採用した場合には、パワーモジュール１００の側方に発熱の可能性がある電子部品としてコンデンサ５００だけが配置されるので、パワーモジュール１００から発生する熱を筐体８０へより効率よく逃がすことができる点で有益である。
　また、第二領域に電子部品を配置することでパワーモジュール１００から発生する熱を逃がす効果に与える影響を小さくできることから、筐体８０内のパワーモジュール１００側の領域（第一領域）におけるパワーモジュール１００の封止部６０の側方に、制御基板２００の制御部２５０に電気的に接続される電子部品としてコンデンサ５００のみが存在する態様を採用してもよい。
　パワーモジュール１００からの放熱効率を高めることを考慮するならば、コンデンサ５００についてはパワーモジュール１００から離隔して配置することも考えられる。このため、コンデンサ５００を通過した電流に対するインピーダンス及びインダクタンスの増加を多少なりとも犠牲にして放熱性を高めることを選択する場合には、コンデンサ５００を第二領域に配置する態様を採用することもできる（図１０参照）。
　図２に示すように、第一モジュール端子１１が設けられている第一側面と入出力コネクタ３００とを対向して配置させ、第一モジュール端子１１の各々を第一コネクタ端子３１０に対応した位置に位置づける態様を採用した場合には、第一モジュール端子１１と第一コネクタ端子３１０との間の配線経路を短くすることができ、インピーダンス及びインダクタンスを抑えることができる点で有益である。
　図２に示すように、複数の第二モジュール端子２１が封止部６０の第一側面とは反対側の第二側面（図２の左側側面）に設けられている態様を採用した場合には、第二モジュール端子２１を例えばコンデンサ５００等を介して接続しやすい位置に位置づけることができる点で有益である。電源端子に入力される電流はコンデンサ５００を通過させる必要があるが、前述したような構成を採用することで、コンデンサ５００を通過した電流が流れ込む電源端子を第二側面にまとめて配置することができる点で有益である。
　封止部６０の第二側面（図２の左側側面）に複数のグランド端子である第三モジュール端子３１が設けられている態様を採用した場合であって第三モジュール端子３１をコンデンサ５００に接続するときには、第三モジュール端子３１を例えばコンデンサ５００等を介して接続しやすい位置に位置づけることができる点で有益である。他方、封止部６０の第一側面（図２の右側側面）に複数の制御端子４１，４２が設けられている態様を採用した場合には、第一モジュール端子１１の間に複数の制御端子４１，４２を位置づけることができ、無駄のない端子の配置を実現できる点で有益である。
　図８に示すように、おもて面に設けられた第一導体層２１０と、裏面に設けられた第二導体層２２０と、基板２００内に埋設された第三導体層２３０、第四導体層２４０、・・・、第ｎ導体層とが設けられ、第三導体層２３０、第四導体層２４０、・・・、第ｎ導体層の厚みが、第一導体層２１０又は第二導体層２２０の厚みと対応した厚さとなっている態様を採用した場合には、第三導体層２３０、第四導体層２４０、・・・、第ｎ導体層の厚みを第一導体層２１０及び／又は第二導体層２２０と比較して特段厚くする必要がなくなる点で有益である。この点、このように第三導体層２３０、第四導体層２４０、・・・、第ｎ導体層の厚みを厚くしないことで、基板２００の製造コストを下げることができる点で有益である。
　従前であれば、インピーダンス及びインダクタンスを抑えるために、入出力コネクタ３００と出力端子とを繋ぐ導体層の厚みを厚くしていた。この導体層は制御基板内に埋設されることが一般的であることから、制御基板内の導体層の厚みを厚くしていた。しかしながら、このように制御基板内の導体層の厚みを厚くする場合には、一般的に採用されている製造工程を採用した場合には、入出力コネクタ３００と出力端子とを繋ぐ役割を果たす以外の制御基板内の導体層全体の厚みを厚くする必要があった。このため、無駄に制御基板内の導体層全体の厚みが厚くなっており、その結果、製造コストが高くなってしまっていた。これに対して、本実施の形態のように、例えば出力端子である第一モジュール端子１１が設けられている第一側面（図２の右側側面）と入出力コネクタ３００とを対向して配置させ、第一モジュール端子１１の各々を第一コネクタ端子３１０に対応した位置に位置づけることで、特段、第三導体層２３０、第四導体層２４０、・・・、第ｎ導体層の厚みを厚くすることなくインピーダンス及びインダクタンスを抑えることができる。このため、製造コストを低く抑えることができる点で有益である。
　最後になったが、上述した各実施の形態の記載、変形例の記載及び図面の開示は、請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。
１０　　　　第一導体部
１１　　　　第一モジュール端子
１２　　　　第一本体部
１５　　　　第一パワーデバイス
２０　　　　第二導体部
２１　　　　第二モジュール端子
２２　　　　第二本体部
２５　　　　第二パワーデバイス
６０　　　　封止部
７０　　　　放熱絶縁膜
１００　　　パワーモジュール
２００　　　基板（制御基板）
３００　　　コネクタ（入出力コネクタ）
５００　　　コンデンサ

Claims (6)

  1. 　封止部と、前記封止部内に設けられた複数のパワーデバイスと、複数の前記パワーデバイスに接続されるとともに前記封止部の裏面において少なくとも一部が露出した本体部及び前記本体部に接続された複数の端子を有する導体部と、を有するパワーモジュールと、
    　前記パワーモジュールのおもて面側に配置され、前記端子に接続されるとともに、前記パワーモジュールを制御する制御部を有する基板と、
    　放熱絶縁膜を介して前記パワーモジュールが配置される金属製の筐体と、
    　を備え、
    　前記筐体の内底面には、前記制御部に接続される電子部品としては、１つの前記パワーモジュールだけが前記放熱絶縁膜を介して配置されていることを特徴とする電子機器。
  2. 　前記端子と前記本体部とは一体に形成され、
    　前記封止部から露出した前記本体部の裏面の全体が前記放熱絶縁膜と接触していることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
  3. 　前記パワーモジュールに並んで配置されたコネクタと、
    　前記コネクタ及び前記パワーモジュールに接続されたコンデンサと、をさらに備え、
    　前記端子は、前記封止部の第一側面と、前記第一側面とは反対側の第二側面とに沿って設けられ、
    　前記封止部の前記第一側面及び前記第二側面とは異なる側面の側方に前記コンデンサが設けられていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の電子機器。
  4. 　前記筐体内の前記パワーモジュール側の領域における前記パワーモジュールの前記封止部の側方には、前記制御部に接続される電子部品として前記コンデンサのみが存在することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子機器。
  5. 　前記筐体内の前記パワーモジュールの前記封止部の側方には、前記制御部に接続される電子部品として前記コンデンサのみが存在することを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
  6. 　前記パワーモジュールが３相モータに接続されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子機器。
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