(57)【要約】【課題】パワーモジュールに伝達された振動によるリード線の接合部の劣化を抑制しつつパワーモジュールを小型化する。【解決手段】リード線（12）の一端部は、絶縁基板（11）の回路パターン（101）に接合されている。樹脂ケース（13）は、リード線（12）の他端部が制御基板（20）に接合可能となるようにリード線（12）の他端部を突出させるとともに絶縁基板（11）の他方面がヒートシンク（30）に熱的に接触可能となるように絶縁基板（11）の他方面を露出させた状態で、絶縁基板（11）を内部に収容している。固定部材（14）は、制御基板（20）に固定される一端部（401）およびヒートシンク（30）に固定される他端部（402）が樹脂ケース（13）から突出するように、樹脂ケース（13）に埋め込まれている。【選択図】図１
2014120592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御基板（20）およびヒートシンク（30）に取り付けられるパワーモジュール（10）であって、
回路パターン（101）が一方面に形成された絶縁基板（11）と、
上記絶縁基板（11）の回路パターン（101）に一端部が接合されたリード線（12）と、
上記リード線（12）の他端部が上記制御基板（20）に接合可能となるように該リード線（12）の他端部を突出させるとともに上記絶縁基板（11）の他方面が上記ヒートシンク（30）に熱的に接触可能となるように該絶縁基板（11）の他方面を露出させた状態で、該絶縁基板（11）を内部に収容する樹脂ケース（13）と、
上記制御基板（20）に固定可能な一端部（401）および上記ヒートシンク（30）に固定可能な他端部（402）が上記樹脂ケース（13）から突出するように、該樹脂ケース（13）に埋め込まれた１つまたは複数の固定部材（14）とを備えている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】
請求項１において、
上記リード線（12）の他端部および上記固定部材（14）の一端部（401）は、上記制御基板（20）に設けられたスルーホール（200a,200b）にそれぞれ挿通されて半田接合される
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項３】
請求項２において、
上記固定部材（14）の一端部（401）は、上記リード線（12）よりも太くなっている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項４】
請求項２または３において、
上記制御基板（20）には、接地パターン（GP）を含む金属パターン（201）が形成され、
上記固定部材（14）の一端部（401）は、上記制御基板（20）のうち上記接地パターン（GP）が形成された領域または上記金属パターン（201）が形成されていない領域に設けられたスルーホール（200b）に挿通されて半田接合される
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項において、
上記固定部材（14）の一端部（401）は、該固定部材（14）の他端部（402）よりも細くなっている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項６】
請求項２〜４のいずれか１項において、
上記固定部材（14）の一端部（401）は、複数の枝部（411）によって構成され、
上記複数の枝部（411）は、上記制御基板（20）に設けられた複数のスルーホール（200b）にそれぞれ挿通されて半田接合される
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項７】
請求項１において、
上記固定部材（14）の一端部（401）は、上記制御基板（20）にネジ止めされ、該固定部材（14）の他端部（402）は、上記ヒートシンク（30）にネジ止めされる
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、
上記樹脂ケース（13）は、上記絶縁基板（11）の外縁を囲む矩形筒状に形成され、
上記複数の固定部材（14）のうち少なくとも２つの固定部材（14）は、上記樹脂ケース（13）の４つの壁部のうち上記絶縁基板（11）を挟んで互いに対向する２つの壁部にそれぞれ埋め込まれている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項において、
上記樹脂ケース（13）は、上記絶縁基板（11）の外縁を囲む矩形筒状に形成され、
上記複数の固定部材（14）のうち少なくとも４つの固定部材（14）は、上記樹脂ケース（13）の４つの壁部にそれぞれ埋め込まれている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項において、
上記絶縁基板（11）の他方面と上記ヒートシンク（30）との間に介設された放熱板（16）をさらに備えている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パワーモジュールに関し、特に、パワーモジュールを小型化するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来のパワーモジュール（90）の構成を示している。このパワーモジュール（90）は、制御基板（70）およびヒートシンク（80）に取り付けられるものであり、絶縁基板（91）と、リード線（92）と、樹脂ケース（93）と、放熱板（94）とを備えている。
【０００３】
絶縁基板（91）の一方面（制御基板（70）に対向する面）には、回路パターン（901）が形成され、絶縁基板（91）の他方面（ヒートシンク（80）に対向する面）には、放熱パターン（902）が形成されている。回路パターン（901）には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）やダイオードなどのパワー半導体素子（911）が半田接合され、放熱パターン（902）は、放熱板（94）に半田接合されている。放熱板（94）は、グリスを介してヒートシンク（80）に接触している。
【０００４】
樹脂ケース（93）は、矩形枠状に形成された台座部（93a）と、台座部（93a）の内縁部から垂直に延びる矩形筒部（93b）とを有し、絶縁基板（91）を内部に収容している。樹脂ケース（93）の台座部（93a）は、放熱板（94）の外縁部に接着されている。リード線（92）は、Ｌ字状に湾曲し、樹脂ケース（93）の矩形筒部（93b）に埋め込まれている。リード線（92）の一端部は、樹脂ケース（93）内の絶縁基板（91）へ向けて突出し、ボンディングワイヤ（900）で絶縁基板（91）の回路パターン（901）に接続されている。リード線（92）の他端部は、制御基板（70）へ向けて突出し、制御基板（70）に設けられたスルーホールに挿通されて半田接合されている。また、樹脂ケース（93）の台座部（93b）は、台座部（93a）および放熱板（94）に設けられた挿通穴にネジを挿通させてヒートシンク（80）に設けられたネジ穴に締結させることにより、放熱板（94）を介してヒートシンク（80）にネジ止めされている。
【０００５】
図９に示したパワーモジュール（90）では、リード線（92）の一端部と絶縁基板（91）の回路パターン（901）とを接続するボンディングワイヤ（900）を配置するための空間を樹脂ケース（93）内に確保しなければならないので、パワーモジュール（90）を小型化することが困難である。
【０００６】
そこで、図１０のように、リード線（92）を樹脂ケース（93）に埋め込まずに、リード線（92）の一端部を絶縁基板（91）の回路パターン（901）に半田接合することが考えられている。このように構成することにより、リード線（92）の一端部と絶縁基板（91）の回路パターン（901）とを接続するためのボンディングワイヤ（900）を設けなくても良くなるので、パワーモジュール（90）を小型化することができる。さらに、ボンディングワイヤ（900）の取り付け工程を省略することができるので、パワーモジュール（90）の製造時間を短縮することができる。
【０００７】
なお、図１０に示したパワーモジュール（90）では、絶縁基板（91）の放熱パターン（902）とヒートシンク（80）との間から放熱板（94）が取り除かれ、放熱パターン（902）が、グリスを介してヒートシンク（80）に接触している。また、図１０では、樹脂ケース（93）のネジ止めの図示を省略している。なお、樹脂ケース（93）は、樹脂ケース（93）をヒートシンク（80）に向けて付勢する板バネ（図示を省略）などによってヒートシンク（80）に取り付けられていても良い。
【０００８】
しかしながら、図１０のようにパワーモジュール（90）を構成した場合、パワーモジュール（90）に伝達された振動によってリード線（92）の接合部（特に、回路パターン（901）との接合部）が劣化してしまう可能性がある。例えば、パワーモジュール（90）の輸送の際に発生した振動や、パワーモジュール（90）の周辺装置の稼働により発生した振動がパワーモジュール（90）に伝達されると、その振動によってリード線（92）の接合部（この例では、半田接合部）に応力が加えられて、リード線（92）の接合部にクラックが発生してしまう可能性がある。また、パワーモジュール（10）の定格電流が低くなるほど、リード線（92）が細くなるので、リード線（92）と回路パターン（901）との接合面積が小さくなる。そして、リード線（92）と回路パターン（901）との接合面積が小さくなるほど、リード線（901）の接合部の接合強度が低下し、パワーモジュール（10）に伝達された振動によってリード線（901）の接合部が劣化しやすくなる。
【０００９】
なお、特許文献１には、リード線（92）の接合部の劣化を抑制する手法として、外部電極端子（リード線（92））の一部をＵベンド状に形成してバネ効果を持たせて、外部電極端子（リード線（92））とプリント基板（制御基板（70））との半田接合部に加えられる応力を軽減することが記載されている。また、特許文献１の半導体装置（パワーモジュール）には、プリント基板（制御基板（70））と放熱板（ヒートシンク（80））とを固定する固定棒（固定部材）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−２５９３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、特許文献１のように、制御基板とヒートシンクとを固定する固定部材を設けることにより、パワーモジュールに伝達された振動によってリード線に加えられる応力を軽減することが可能ではあるが、パワーモジュールの樹脂ケースの外側に固定部材が配置されていることになるので、パワーモジュール（絶縁基板，リード線，樹脂ケース，および固定部材を含むパワーモジュール）を小型化することが困難である。
【００１２】
そこで、この発明は、外部から伝達された振動によってリード線の接合部が劣化してしまうことを抑制しつつ小型化することが可能なパワーモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の発明は、制御基板（20）およびヒートシンク（30）に取り付けられるパワーモジュール（10）であって、回路パターン（101）が一方面に形成された絶縁基板（11）と、上記絶縁基板（11）の回路パターン（101）に一端部が接合されたリード線（12）と、上記リード線（12）の他端部が上記制御基板（20）に接合可能となるように該リード線（12）の他端部を突出させるとともに上記絶縁基板（11）の他方面が上記ヒートシンク（30）に熱的に接触可能となるように該絶縁基板（11）の他方面を露出させた状態で、該絶縁基板（11）を内部に収容する樹脂ケース（13）と、上記制御基板（20）に固定可能な一端部（401）および上記ヒートシンク（30）に固定可能な他端部（402）が上記樹脂ケース（13）から突出するように、該樹脂ケース（13）に埋め込まれた１つまたは複数の固定部材（14）とを備えていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００１４】
上記第１の発明では、固定部材（14）の一端部（401）および他端部（402）が制御基板（20）およびヒートシンク（30）にそれぞれ固定されているので、パワーモジュール（10）に伝達された振動は、リード線（12）だけでなく固定部材（14）にも分散されることになる。したがって、パワーモジュール（10）に伝達された振動によってリード線（12）の接合部に加えられる応力を軽減することができる。また、固定部材（14）は、樹脂ケース（13）に埋め込まれている。
【００１５】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記リード線（12）の他端部および上記固定部材（14）の一端部（401）が、上記制御基板（20）に設けられたスルーホール（200a,200b）にそれぞれ挿通されて半田接合されることを特徴とするパワーモジュールである。
【００１６】
上記第２の発明では、固定部材（14）の一端部（401）をリード線（12）の他端部と同一の工程（スルーホール半田接合工程）で固定することができる。
【００１７】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記固定部材（14）の一端部（401）が、上記リード線（12）よりも太くなっていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００１８】
上記第３の発明では、固定部材（14）の一端部（401）をリード線（12）よりも太くすることにより、固定部材（14）の振動耐久性を向上させることができる。
【００１９】
第４の発明は、上記第２または第３の発明において、上記制御基板（20）に、接地パターン（GP）を含む金属パターン（201）が形成され、上記固定部材（14）の一端部（401）が、上記制御基板（20）のうち上記接地パターン（GP）が形成された領域または上記金属パターン（201）が形成されていない領域に設けられたスルーホール（200b）に挿通されて半田接合されることを特徴とするパワーモジュールである。
【００２０】
上記第４の発明では、接地パターン（GP）を除く金属パターン（201）が形成された領域において固定部材（14）の半田接合が行われていない。
【００２１】
第５の発明は、上記第２〜第４の発明のいずれか１つにおいて、上記固定部材（14）の一端部（401）が、該固定部材（14）の他端部（402）よりも細くなっていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００２２】
上記第５の発明では、固定部材（14）の一端部（401）を固定部材（14）の他端部（402）よりも細くすることにより、制御基板（20）のスルーホール（200b）の面積を小さくすることができる。これにより、スルーホール（200b）の形成による制御基板（20）の有効面積（金属パターン（201）や電気部品を配置可能な領域の面積）の減少を抑制することができる。
【００２３】
第６の発明は、上記第２〜第４の発明のいずれか１つにおいて、上記固定部材（14）の一端部（401）が、複数の枝部（411）によって構成され、上記複数の枝部（411）が、上記制御基板（20）に設けられた複数のスルーホール（200b）にそれぞれ挿通されて半田接合されることを特徴とするパワーモジュールである。
【００２４】
上記第６の発明では、制御基板（20）と固定部材（14）の一端部（401）との接合面積を増加させることができるので、制御基板（20）と固定部材（14）の一端部（401）との接合強度を向上させることができ、固定部材（14）の振動耐久性を向上させることができる。
【００２５】
第７の発明は、上記第１の発明において、上記固定部材（14）の一端部（401）が、上記制御基板（20）にネジ止めされ、該固定部材（14）の他端部（402）が、上記ヒートシンク（30）にネジ止めされることを特徴とするパワーモジュールである。
【００２６】
上記第７の発明では、固定部材（14）の一端部（401）および他端部（402）を同一の工程（ネジ止め工程）で固定することができる。
【００２７】
第８の発明は、上記第１〜第６の発明のいずれか１つにおいて、上記樹脂ケース（13）が、上記絶縁基板（11）の外縁を囲む矩形筒状に形成され、上記複数の固定部材（14）のうち少なくとも２つの固定部材（14）が、上記樹脂ケース（13）の４つの壁部のうち上記絶縁基板（11）を挟んで互いに対向する２つの壁部にそれぞれ埋め込まれていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００２８】
上記第８の発明では、樹脂ケース（13）の４つの壁部のうち２つの壁部が互いに対向する方向（例えば、絶縁基板（11）の幅方向または長さ方向）においてリード線（12）の振動を抑制することができる。
【００２９】
第９の発明は、上記第１〜第６の発明のいずれか１つにおいて、上記樹脂ケース（13）が、上記絶縁基板（11）の外縁を囲む矩形筒状に形成され、上記複数の固定部材（14）のうち少なくとも４つの固定部材（14）は、上記樹脂ケース（13）の４つの壁部にそれぞれ埋め込まれていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００３０】
上記第９の発明では、樹脂ケース（13）の４つの壁部のうち２つの壁部が互いに対向する方向（例えば、絶縁基板（11）の幅方向）だけでなく別の２つの壁部が互いに対向する方向（例えば、絶縁基板（11）の長さ方向）においてもリード線（12）の振動を抑制することができる。
【００３１】
第１０の発明は、上記第１〜第７の発明のいずれか１つにおいて、上記絶縁基板（11）の他方面と上記ヒートシンク（30）との間に介設された放熱板（16）をさらに備えていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００３２】
上記第１０の発明では、絶縁基板（11）からヒートシンク（30）への熱伝達を促進することができる。
【発明の効果】
【００３３】
第１の発明によれば、パワーモジュール（10）に伝達された振動によってリード線（12）に加えられる応力を軽減することができるので、リード線（12）に伝達された振動によってリード線（12）の接合部が劣化してしまうことを抑制することができる。また、固定部材（14）が樹脂ケース（13）に埋め込まれているので、固定部材（14）が樹脂ケース（13）の外側に設けられている場合よりも、パワーモジュール（10）を小型化することができる。
【００３４】
第２の発明によれば、固定部材（14）の一端部（401）をリード線（12）の他端部と同一の工程（スルーホール半田接合工程）で固定することができるので、固定部材（14）の固定工程の追加に伴う製造コストの増加を抑制することができる。
【００３５】
第３の発明によれば、固定部材（14）の振動耐久性を向上させることができるので、パワーモジュール（10）に伝達された振動によるリード線（12）の接合部の劣化をさらに抑制することができる。
【００３６】
第４の発明によれば、接地パターン（GP）を除く金属パターン（201）が形成された領域において固定部材（14）の半田接合が行われていないので、固定部材（14）の半田接合によって制御基板（20）の金属パターン（201）が短絡してしまうことを防止することができる。
【００３７】
第５の発明によれば、スルーホール（200b）の形成による制御基板（20）の有効面積の減少を抑制することができるので、制御基板（20）における金属パターン（201）や電気部品の配置自由度を向上させることができる。
【００３８】
第６の発明によれば、固定部材（14）の振動耐久性を向上させることができるので、パワーモジュール（10）に伝達された振動によるリード線（12）の接合部の劣化をさらに抑制することができる。
【００３９】
第７の発明によれば、固定部材（14）の一端部（401）および他端部（402）を同一の工程（ネジ止め工程）で固定することができるので、固定部材（14）の固定工程の追加に伴う製造コストの増加を抑制することができる。
【００４０】
第８の発明によれば、樹脂ケース（13）の４つの壁部のうち２つの壁部が互いに対向する方向においてリード線（12）の振動を抑制することができるので、パワーモジュール（10）に伝達された振動によるリード線（12）の接合部の劣化をさらに抑制することができる。
【００４１】
第９の発明によれば、樹脂ケース（13）の４つの壁部のうち２つの壁部が互いに対向する方向だけでなく別の２つの壁部が互いに対向する方向においてもリード線（12）の振動を抑制することができるので、パワーモジュール（10）に伝達された振動によるリード線（12）の接合部の劣化をさらに抑制することができる。
【００４２】
第１０の発明によれば、絶縁基板（11）からヒートシンク（30）への熱伝達を促進することができるので、パワーモジュール（10）の放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態１のパワーモジュールの構成例について説明するための断面図。
【図２】実施形態１のパワーモジュールの構成例について説明するための平面図。
【図３】実施形態１のパワーモジュールの構成例について説明するための側面図。
【図４】固定部材の変形例１について説明するための側面図。
【図５】固定部材の変形例２について説明するための断面図。
【図６】固定部材の変形例３について説明するための側面図。
【図７】固定部材の変形例４について説明するための側面図。
【図８】実施形態２のパワーモジュールの構成例について説明するための断面図。
【図９】パワーモジュールの従来例１について説明するための断面図。
【図１０】パワーモジュールの従来例２について説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。
【００４５】
〔実施形態１〕
図１，図２，図３は、実施形態１によるパワーモジュール（10）の構成を示している。図１は、図２のA-A線における断面図に相当する。パワーモジュール（10）は、制御基板（20）およびヒートシンク（30）に取り付けられる。
【００４６】
〈制御基板〉
制御基板（20）には、例えば、電力変換装置（図示を省略）の動作を制御する制御装置（図示を省略）を構成するための電気部品が搭載されている。制御基板（20）の一方面には、接地パターン（GP）（接地電圧が印加されるパターン）を含む金属パターン（201）が形成され、制御基板（20）の他方面（以下、取付面と表記）には、パワーモジュール（10）が取り付けられる。金属パターン（201）には、制御装置を構成するための電気部品（図示を省略）が接合されている。
【００４７】
また、制御基板（20）には、複数（この例では、６つ）のスルーホール（200a,…,200a）と、１つまたは複数（この例では、２つ）のスルーホール（200b,200b）とが設けられている。詳しく説明すると、この例では、６つのスルーホール（200a,…,200a）は、円形穴状に形成され、制御基板（20）のうち金属パターン（201）が形成されている領域に設けられている。２つのスルーホール（200b,200b）は、矩形穴状に形成され、制御基板（20）のうち接地パターン（GP）が形成されている領域、または、金属パターン（201）が形成されていない領域に設けられている。
【００４８】
なお、図２では、制御基板（20）の図示を省略している。
【００４９】
〈ヒートシンク〉
ヒートシンク（30）は、伝熱性材料（例えば、銅やアルミニウムなど）によって構成された部品であり、パワーモジュール（10）を冷却するために用いられる。ヒートシンク（30）には、パワーモジュール（10）を取り付けるための取付面が形成されている。
【００５０】
〈パワーモジュール〉
パワーモジュール（10）には、例えば、電力変換装置を構成するための電気部品（絶縁ゲートバイポーラトランジスタやダイオードなど）が収容されている。この電力変換装置は、例えば、空気調和機の圧縮機を駆動するモータ（図示を省略）に交流電力を供給するために用いられる。
【００５１】
パワーモジュール（10）は、絶縁基板（11）と、複数（この例では、６つ）のリード線（12,…,12）と、樹脂ケース（13）と、１つまたは複数（この例では、２つ）の固定部材（14,14）とを備えている。
【００５２】
《絶縁基板》
絶縁基板（11）は、絶縁材料（例えば、セラミックス）によって構成され、矩形板状に形成されている。絶縁基板（11）の一方面には、回路パターン（101）が形成され、絶縁基板（11）の他方面には、放熱パターン（102）が形成されている。回路パターン（101）および放熱パターン（102）は、導電性材料（例えば、銅やアルミニウムなど）によって構成された金属層である。回路パターン（101）には、１つまたは複数（この例では、３つ）のパワー半導体素子（111,…,111）が半田（100）で接合されている。パワー半導体素子（111）は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）やダイオードなどである。また、パワー半導体素子（111,…,111）は、ボンディングワイヤ（112,…,112）で回路パターン（101）に接続されている。ボンディングワイヤ（112）は、２つのパワー半導体素子（111,111）の間を接続するように配置されていて良いし、回路パターン（101）間を接続するように配置されていても良い。
【００５３】
なお、以下では、説明の便宜上、図２の左右方向および上下方向を、それぞれ、「絶縁基板（11）の幅方向」および「絶縁基板（11）の長さ方向」として説明する。
【００５４】
《リード線》
リード線（12）は、導電性材料によって構成されている。リード線（12）の一端部は、絶縁基板（11）の回路パターン（101）に半田（100）で接合されている。また、リード線（12）の他端部は、制御基板（20）に接合可能に構成されている。
【００５５】
この例では、リード線（12）は、ピン状（断面円形の細線状）に形成され、絶縁基板（11）に対して垂直に延びるように、絶縁基板（11）の回路パターン（101）に半田（100）で接合されている。また、リード線（12）の他端部は、制御基板（20）のスルーホール（200a）に挿通されて半田接合される。
【００５６】
《樹脂ケース》
樹脂ケース（13）は、絶縁樹脂によって構成されている。また、樹脂ケース（13）は、リード線（12,…,12）の他端部が制御基板（20）に接合可能となるように、リード線（12,…,12）の他端部を樹脂ケース（13）から突出させるとともに、絶縁基板（11）の他方面（放熱パターン（102）が形成された面）がヒートシンク（30）に熱的に接触可能となるように、絶縁基板（11）の他方面を樹脂ケース（13）から露出させた状態で、絶縁基板（11）を内部に収容している。
【００５７】
この例では、樹脂ケース（13）は、絶縁基板（11）の外縁を囲む矩形筒状に形成されている。そして、樹脂ケース（13）は、絶縁基板（11）の一方面（回路パターン（101）が形成された面）が制御基板（20）の取付面に対向するとともに、絶縁基板（11）の他方面（放熱パターン（102）が形成された面）がヒートシンク（30）の取付面に対向するように、制御基板（20）の取付面とヒートシンク（30）の取付面との間に配置されている。なお、絶縁基板（11）の他方面は、グリス（110）を介してヒートシンク（30）の取付面に接触している。また、絶縁基板（11）の外縁部は、樹脂ケース（13）の内面に接着されている。
【００５８】
さらに、この例では、絶縁基板（11）の回路パターン（101），パワー半導体素子（111），およびボンディングワイヤ（112）を絶縁封止するために、絶縁基板（11）および樹脂ケース（13）に囲まれた空間に、絶縁性の封止材（15）が充填されている。
【００５９】
なお、図２では、封止材（15）の図示を省略している。
【００６０】
《固定部材》
固定部材（14）は、金属（例えば、銅やアルミニウムなど）によって構成されている。また、固定部材（14）は、一端部（401）および他端部（402）が樹脂ケース（13）から突出するように、樹脂ケース（13）に埋め込まれている。この例では、固定部材（14）は、縦長の矩形板状に形成され、Ｌ字状に湾曲している。具体的に説明すると、固定部材（14）の本体部（400）は、樹脂ケース（13）に埋め込まれて樹脂ケース（13）の高さ方向（絶縁基板（11）に対して垂直な方向）に延びている。固定部材（14）の一端部（401）は、樹脂ケース（13）の一端部（制御基板（20）の取付面に対向する端部）から樹脂ケース（13）の高さ方向に延出している。固定部材（14）の他端部（402）は、樹脂ケース（13）の他端部（ヒートシンク（30）の取付面に対向する端部）から樹脂ケース（13）の高さ方向に対して垂直な方向（例えば、絶縁基板（11）の幅方向）に延出している。
【００６１】
固定部材（14）の一端部（401）は、制御基板（20）に固定可能に構成され、固定部材（14）の他端部（402）は、ヒートシンク（30）に固定可能に構成されている。この例では、固定部材（14）の一端部（401）は、制御基板（20）のスルーホール（200b）に挿通可能に構成され、固定部材（14）の他端部（402）は、ヒートシンク（30）にネジ止め可能に構成されている。具体的に説明すると、固定部材（14）の他端部（402）には、ネジ（403）が挿通される挿通穴が設けられ、ヒートシンク（30）の取付面には、ネジ（403）を締結するためのネジ穴が設けられている。固定部材（14）の一端部（401）は、制御基板（20）のスルーホール（200b）に挿通されて半田接合され、固定部材（14）の他端部（402）は、他端部（402）の挿通穴にネジ（403）を挿通させてヒートシンク（30）のネジ穴に締結することによりヒートシンク（30）にネジ止めされる。
【００６２】
−固定部材の太さ−
また、固定部材（14）の一端部（401）は、リード線（12）よりも太くなっている。この例では、固定部材（14）の断面積（矩形）は、リード線（12）の断面積（円形）よりも広くなっている。すなわち、固定部材（14）の一端部（401）が挿通されるスルーホール（200b）の断面積（矩形穴）は、リード線（12）の他端部が挿通されるスルーホール（200a）の断面積（円形穴）よりも広くなっている。
【００６３】
−固定部材の配置−
また、２つの固定部材（14,14）は、矩形筒状に形成された樹脂ケース（13）を構成する４つの壁部のうち絶縁基板（11）を挟んで互いに対向する２つの壁部（この例では、絶縁基板（11）の幅方向において互いに対向する２つの壁部）にそれぞれ埋め込まれている。この例では、２つの固定部材（14,14）は、絶縁基板（11）を挟んで線対称に配置されている。
【００６４】
〈パワーモジュールの取り付け手順〉
次に、パワーモジュール（10）を制御基板（20）に取り付ける手順について説明する。まず、リード線（12,…,12）の他端部および固定部材（14,14）の一端部（401,401）が制御基板（20）の取付面に対向するように、パワーモジュール（10）を配置する。次に、リード線（12,…,12）の他端部および固定部材（14,14）の一端部（401,401）が制御基板（20）に設けられたスルーホール（200a,…,200a）およびスルーホール（200b,200b）にそれぞれ挿通されるように、パワーモジュール（10）と制御基板（20）とを組み合わせる。そして、スルーホール（200a,…,200a）およびスルーホール（200b,200b）に溶融半田を流し込む。これにより、リード線（12,…,12）の他端部および固定部材（14,14）の一端部（401,401）が制御基板（20）のスルーホール（200a,…,200a）およびスルーホール（200b,200b）にそれぞれ半田接合される。
【００６５】
次に、パワーモジュール（10）をヒートシンク（30）に取り付ける手順について説明する。まず、絶縁基板（11）の放熱パターン（102）（または、ヒートシンク（30）の取付面）にグリス（110）を塗布し、絶縁基板（11）の放熱パターン（102）がヒートシンク（30）の取付面に対向するように、パワーモジュール（10）を配置する。次に、絶縁基板（11）の放熱パターン（102）がグリス（110）を介してヒートシンク（30）の取付面に接触するように、パワーモジュール（10）とヒートシンク（30）とを組み合わせ、固定部材（14,14）の他端部（402,402）に設けられた挿通穴をヒートシンク（30）に設けられたネジ穴に連通させる。そして、固定部材（14,14）の他端部（402,402）の挿通穴にネジ（403,403）を挿通させてヒートシンク（30）のネジ穴に締結させる。これにより、固定部材（14,14）の他端部（402,402）がヒートシンク（30）にネジ止めされる。
【００６６】
〈実施形態１による効果〉
以上のように、固定部材（14,14）の一端部（401,401）および他端部（402,402）が制御基板（20）およびヒートシンク（30）にそれぞれ固定されているので、パワーモジュール（10）に伝達された振動は、リード線（12,…,12）だけでなく固定部材（14,14）にも分散されることになる。したがって、パワーモジュール（10）に伝達された振動によってリード線（12,…,12）の接合部に加えられる応力を軽減することができるので、リード線（12,…,12）に伝達された振動によってリード線（12,…,12）の接合部（特に、回路パターン（101）との半田（100）による接合部）が劣化してしまうことを抑制することができる。さらに、固定部材（14,14）が樹脂ケース（13）に埋め込まれているので、固定部材（14,14）が樹脂ケース（13）の外側に設けられている場合よりも、パワーモジュール（10）を小型化することができる。
【００６７】
また、リード線（12）の他端部をスルーホール（200a）に挿通可能に構成し、固定部材（14）の一端部（401）をスルーホール（200b）に挿通可能に構成することにより、固定部材（14,14）の一端部（401,401）をリード線（12）の他端部と同一の工程（スルーホール半田接合工程）で固定することができる。これにより、固定部材（14）の固定工程の追加に伴う製造コストの増加を抑制することができる。
【００６８】
また、固定部材（14）の一端部（401）をリード線（12）よりも太くすることにより、固定部材（14）の振動耐久性を向上させることができる。これにより、パワーモジュール（10）に伝達された振動によるリード線（12,…,12）の接合部の劣化をさらに抑制することができる。
【００６９】
また、固定部材（14）の一端部（401）がスルーホール（200b）（すなわち、制御基板（20）のうち接地パターン（GP）が形成された領域、または、金属パターン（201）が形成されていない領域に設けられたスルーホール（200b））に挿通されて半田接合されているので、接地パターン（GP）を除く金属パターン（201）が形成された領域では、固定部材（14）の半田接合が行われていない。そのため、固定部材（14）の半田接合によって制御基板（20）の金属パターン（201）が短絡してしまうことを防止することができる。
【００７０】
また、樹脂ケース（13）の４つの壁部のうち絶縁基板（11）を挟んで互いに対向する２つの壁部に２つの固定部材（14,14）がそれぞれ埋め込まれているので、それらの２つの壁部が互いに対向する方向（この例では、絶縁基板（11）の幅方向）においてリード線（12）の振動を抑制することができる。これにより、パワーモジュール（10）に伝達された振動によるリード線（12）の接合部の劣化をさらに抑制することができる。
【００７１】
なお、パワーモジュール（10）が３つ以上の固定部材（14,…,14）を備えている場合、それらの固定部材（14,…,14）のうち少なくとも２つの固定部材（14,14）を、樹脂ケース（13）の４つの壁部のうち絶縁基板（11）を挟んで互いに対向する２つの壁部にそれぞれ埋め込むことにより、それらの２つの壁部が互いに対向する方向においてリード線（12）の振動を抑制することが可能となる。
【００７２】
〔固定部材の変形例１〕
図４のように、固定部材（14）は、一端部（401）が他端部（402）よりも細くなるように形成されていても良い。この例では、固定部材（14）の一端部（401）の幅は、その固定部材（14）の本体部（400）および他端部（402）の幅よりも狭くなっている。なお、固定部材（14）の一端部（401）は、リード線（12）よりも太くなっている。また、パワーモジュール（10）は、６つの固定部材（14,…,14）を備え、６つの固定部材（14,…,14）は、絶縁基板（11）を挟んで線対称に配置されている。すなわち、樹脂ケース（13）の４つの壁部のうち絶縁基板（11）の幅方向において互いに対向する２つの壁部に、固定部材（14）が３つずつ埋め込まれている。
【００７３】
以上のように構成することにより、制御基板（20）に設けられたスルーホール（200b）（すなわち、固定部材（14）の一端部（401）が挿通されるスルーホール（200b））の面積を小さくすることができる。これにより、スルーホール（200b）の形成による制御基板（20）の有効面積（金属パターン（201）や電気部品を配置可能な領域の面積）の減少を抑制することができるので、制御基板（20）における金属パターン（201）や電気部品の配置自由度を向上させることができる。
【００７４】
〔固定部材の変形例２〕
図５のように、固定部材（14）の一端部（401）は、複数（この例では、２つ）の枝部（411,411）によって構成されていても良い。枝部（411,411）は、制御基板（20）の複数（この例では、２つ）のスルーホール（200b,200b）にそれぞれ挿通されて半田接合される。また、固定部材（14）の枝部（411,411）の各々は、固定部材（14）の他端部（402）よりも細くなっている。この例では、固定部材（14）の枝部（411,411）の各々の幅は、固定部材（14）の本体部（400）および他端部（402）の幅よりも狭くなっている。なお、固定部材（14）の枝部（411,411）の各々は、リード線（12）よりも太くなっている。また、パワーモジュール（10）は、６つの固定部材（14,…,14）を備え、６つの固定部材（14,…,14）は、絶縁基板（11）を挟んで線対称に配置されている。
【００７５】
なお、図５では、リード線（12,…,12）の図示を省略している。
【００７６】
以上のように構成することにより、制御基板（20）と固定部材（14）の一端部（401）との接合面積を増加させることができるので、制御基板（20）と固定部材（14）の一端部（401）との接合強度を向上させることができ、固定部材（14）の振動耐久性を向上させることができる。これにより、パワーモジュール（10）に伝達された振動によるリード線（12）の接合部の劣化をさらに抑制することができる。
【００７７】
〔固定部材の変形例３〕
図６のように、固定部材（14）の一端部（401）は、制御基板（20）にネジ止め可能に構成されていても良い。詳しく説明すると、制御基板（20）には、スルーホール（200b,200b）の代わりに、ネジ（404,400）を挿通可能な挿通穴が設けられ、固定部材（14,14）の一端部（401,401）には、ネジ（404,404）を締結するためのネジ穴がそれぞれ設けられていても良い。
【００７８】
ここで、図６に示したパワーモジュール（10）を制御基板（20）に取り付ける手順について説明する。まず、リード線（12,…,12）の他端部および固定部材（14,14）の一端部（401,401）が制御基板（20）の取付面に対向するように、パワーモジュール（10）を配置する。次に、リード線（12,…,12）の他端部が制御基板（20）に設けられたスルーホール（200a,…,200a）にそれぞれ挿通されるように、パワーモジュール（10）と制御基板（20）とを組み合わせ、固定部材（14,14）の一端部（401,401）に設けられたネジ穴を制御基板（20）に設けられた挿通穴に連通させる。そして、制御基板（20）の挿通穴にネジ（404,404）を挿通させて固定部材（14）の一端部（401,401）のネジ穴に締結させる。これにより、固定部材（14,14）の一端部（401,401）が制御基板（20）にネジ止めされる。
【００７９】
以上のように構成することにより、固定部材（14）の一端部（401）および他端部（402）を同一の工程（ネジ止め工程）で固定することができるので、固定部材（14）の固定工程の追加に伴う製造コストの増加を抑制することができる。例えば、固定部材（14）の一端部（401）および他端部（402）を同一の工具（または、装置）を用いてネジ止めすることができる。
【００８０】
〔固定部材の変形例４〕
図７のように、パワーモジュール（10）が４つの固定部材（14,…,14）を備えている場合、それらの４つの固定部材（14,…,14）は、矩形筒状に形成された樹脂ケース（13）を構成する４つの壁部にそれぞれ埋め込まれていても良い。
【００８１】
以上のように構成することにより、樹脂ケース（13）の４つの壁部のうち２つの壁部が互いに対向する方向（例えば、絶縁基板（11）の幅方向）だけでなく別の２つの壁部が互いに対向する方向（例えば、絶縁基板（11）の長さ方向）においてもリード線（12）の振動を抑制することができるので、パワーモジュール（10）に伝達された振動によるリード線（12）の接合部の劣化をさらに抑制することができる。
【００８２】
なお、パワーモジュール（10）が５つ以上の固定部材（14,…,14）を備えている場合、それらの固定部材（14,…,14）のうち少なくとも４つの固定部材（14,14）を、樹脂ケース（13）の４つの壁部にそれぞれ埋め込むことにより、樹脂ケース（13）の４つの壁部のうち２つの壁部が互いに対向する方向だけでなく別の２つの壁部が互いに対向する方向においてもリード線（12）の振動を抑制することが可能となる。
【００８３】
〔実施形態２〕
図８は、実施形態２によるパワーモジュール（10）の構成例を示している。このパワーモジュール（10）は、図１〜図３に示したパワーモジュール（10）の構成に加えて、放熱板（16）を備えている。
【００８４】
〈放熱板〉
放熱板（16）は、伝熱性材料によって構成されて、矩形板状に形成されている。また、放熱板（16）は、絶縁基板（11）の他方面（放熱パターン（102）が形成された面）とヒートシンク（30）との間に介設されている。詳しく説明すると、絶縁基板（11）の放熱パターン（102）は、放熱板（16）の一方面に半田（600）で接合されている。放熱板（16）の他方面は、グリス（110）を介してヒートシンク（30）の取付面に接触している。
【００８５】
また、この例では、放熱板（16）の外縁部には、ネジ（403,403）が挿通される挿通穴が設けられている。すなわち、固定部材（14,14）の他端部（402,402）に設けられた挿通穴，放熱板（16）に設けられた挿通穴，およびヒートシンク（30）に設けられたネジ穴が連通するように、パワーモジュール（10），放熱板（16），およびヒートシンク（30）を組み合わせ、固定部材（14,14）の他端部（402,402）の挿通穴および放熱板（16）の挿通穴にネジ（403,403）を挿通させてヒートシンク（30）のネジ穴に締結させることにより、固定部材（14,14）の他端部（402,402）が放熱板（16）を介してヒートシンク（30）にネジ止めされる。
【００８６】
〈実施形態２による効果〉
以上のように、絶縁基板（11）の他方面とヒートシンク（30）との間に放熱板（16）を介設することにより、絶縁基板（11）からヒートシンク（30）への熱伝達を促進することができる。これにより、パワーモジュール（10）の放熱性を向上させることができる。
【００８７】
〔その他の実施形態〕
以上の説明において、固定部材（14）の他端部（402）や放熱板（15）の外縁部にネジ（403）を挿通させる挿通穴が設けられている場合を例に挙げて説明したが、挿通穴の代わりに切り欠きが設けられていても良い。これと同様に、図６の固定部材（14）の一端部（401）には、ネジ（403）を挿通させる挿通穴の代わりに切り欠きが設けられていても良い。
【００８８】
なお、以上の実施形態を適宜組み合わせて実施しても良い。以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上説明したように、上述のパワーモジュールは、空気調和機において用いられる電力変換装置を構成するための電気部品を収容するパワーモジュールなどとして有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１０                  パワーモジュール
２０                  制御基板
２００ａ，２００ｂ    スルーホール
２０１                金属パターン
ＧＰ                  接地パターン
３０                  ヒートシンク
１１                  絶縁基板
１００，１１０        半田
１０１                回路パターン
１０２                放熱パターン
１１１                パワー半導体素子
１１２                ボンディングワイヤ
１１０                半田
１２                  リード線
１３                  樹脂ケース
１４                  固定部材
４００                本体部
４０１                一端部
４０２                他端部
４０３，４０４        ネジ
４１１                枝部
１５                  封止材
１６                  放熱板
６００                半田
【図１】
2014120592.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014120592.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014120592.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014120592.tif 000011
【図１０】
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