(57)【要約】  本発明は、放熱部（１４）の上に直接搭載されるように設計されたスタンド（３０）に関する。スタンド（３０）は、電気的絶縁プレート（３６）と、放熱部（１４）に向かって熱を伝導するプレート（３８）とを備える。特に、熱導体プレート（３８）は、電気的絶縁プレート（３６）に近接している。熱導体プレート（３８）は、放熱部（１４）に隣接する層（４０）すなわち下層と、熱導体プレート（３８）を補強する層すなわち中間層とを備える。より詳細には、補強層（４２）は、下層（４０）の材料よりも高い硬度を有する材料から作られている。
2009532892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱部（１４）の上に取り付けられるように設計され、電気的絶縁プレート（３６）と、放熱部（１４）へ熱を伝導して電気的絶縁プレート（３６）と接触する熱導体プレート（３８）とを備えるタイプのものである、熱を放出しやすい傾向がある素子用の、特にパワーエレクトロニクス部品（２４）用の支持部材（３０）であって、熱導体プレート（３８）が、放熱部（１４）との接合部を形成する、最下層と称される層（４０）と、熱導体プレート（３８）を補強する、中間層と称される層（４２）とを備え、前記中間層（４２）が、最下層（４０）の材料よりも高い硬度を示す材料から作られていることを特徴とする、支持部材（３０）。
【請求項２】
熱導体プレート（３８）が、電気的絶縁プレート（３６）との接合部を形成する、最上層と称される層（４４）を含み、前記最上層（４４）が、最下層（４０）の材料と同様の熱膨張特性を有する材料から作られている、請求項１に記載の支持部材（３０）。
【請求項３】
最上層（４４）が、最下層（４０）と略同一の厚さである、請求項２に記載の支持部材（３０）。
【請求項４】
最上層（４４）が、最下層（４０）の材料と同一の材料から作られている、請求項２又は３に記載の支持部材（３０）。
【請求項５】
最下層（４０）が、本質的に銅を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の支持部材（３０）。
【請求項６】
最下層（４０）と放熱部（１４）との間に介在する接合形成部（４６）を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の支持部材（３０）。
【請求項７】
接合形成部（４６）が、エポキシ樹脂含浸ガラス繊維ファブリック、相変化熱塑性樹脂、ガラスビーズを含む熱伝導性接着剤、及び両面接着テープから選択される材料を含む、請求項６に記載の支持部材（３０）。
【請求項８】
電気的絶縁プレート（３６）が、エポキシ樹脂含浸ガラス繊維ファブリック、相変化熱塑性樹脂、ガラスビーズを含む熱伝導性接着剤、及び両面接着テープから選択される材料を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の支持部材（３０）。
【請求項９】
中間層（４２）が、本質的にニッケルを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の支持部材（３０）。
【請求項１０】
上にパワーエレクトロニクス部品（２４）が取り付けられた導電性トラック（２６）を含むタイプのものであって支持部材（３０）によって支えられる電力モジュール（２２）であって、支持部材が、請求項１から９のいずれか一項に記載のものであり、導電性トラック（２６）が、絶縁プレート（３６）と接触していることを特徴とする、モジュール（２２）。
【請求項１１】
ボディ（１４）が設けられた電気部材（１２）と、電気部材（１２）を制御する電気装置を形成する電力モジュール（２２）とを備えるアセンブリ（１０）であって、モジュール（２２）が、請求項１０記載のものであり、電気部材（１２）のボディ（１４）が、支持部材（３０）が上に取り付けられた放熱部（１４）を形成していることを特徴とする、アセンブリ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱を放出しやすい傾向がある素子用の、特にパワーエレクトロニクス部品用の支持部材と、そのような支持部材を含む電力モジュールと、電力モジュール及びモジュールによって制御される電気部材を備えるアセンブリとに関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、例えばオルタネータやモータ等の自動車用の電気部材を制御する装置を形成する電力モジュールに適用される。
【背景技術】
【０００３】
従来の方法において、パワーエレクトロニクス部品によって放出された熱を除去するために、電力モジュールの支持部材が放熱部上に取り付けられるように設計されている。一般に、放熱部は、例えばアルミニウムや銅等から作られているラジエータであり、支持部材は、放熱部に熱を伝導しながらも、導電性トラックを上記放熱部から電気的に絶縁する必要がある。
【０００４】
したがって、先行技術においては、熱を放出しやすい傾向がある素子用の、特にパワーエレクトロニクス部品用の支持部材であって、放熱部上に取り付けられるように設計され、電気的絶縁プレートと、放熱部に熱を伝導するとともに電気的絶縁プレートに接触する熱導体プレートとを備えるタイプの支持部材が提案されている。
【０００５】
一例として、そのような支持部材は、国際公開第２００４／００６４２３号パンフレットに記載されている。
【０００６】
したがって、当該文献は、パワーエレクトロニクス部品を支える支持部材を備える電力モジュールを記載している。より正確には、熱導体プレートは、熱導電性金属材料から作られており、特に支持部材を補強するように設計されている。支持部材は、放熱部を形成する従来の冷却ラジエータの上にネジ留めされている。
【０００７】
当該文献は、ラジエータと接触する金属プレートの面を軽く屈曲させることによって金属プレートとラジエータとの間の接触面積の最適化をすることを提案している。概して、支持部材がラジエータにネジ留めされる際に曲面が変形してラジエータを押圧するように、ラジエータの表面は比較的に平面であり凹凸がないので、ラジエータと支持部材との間の良好な接触をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それにもかかわらず、スパイク、粒子、及び窪み等の比較的はっきりと識別できる表面の凹凸を含む放熱部上に支持部材を取り付けることが望まれているため、当該文献において示唆されているように、銅等の比較的に延性である材料から金属プレートを作ることが奨励されている。
【０００９】
残念なことに、延性材料から金属プレートを作ることは、放熱部の表面の凹凸が熱導体プレートに孔を開け、電気的絶縁プレートを引き裂くというリスクがある。
【００１０】
その結果、電気的絶縁プレートを保護するために、比較的厚い熱導体プレートを設ける必要があり、それに応じて支持部材の大きさ、ひいては電力モジュールの大きさが増大する。
【００１１】
本発明の特定の目的は、支持部材についての比較的良好な電気的絶縁と支持部材から放熱部への比較的良好な熱伝達とを保証しながらも、より小型で、放熱部の比較的凸凹のある表面上に取り付けるのに適した支持部材を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために、本発明は、熱を放出しやすい傾向がある少なくとも１つの素子を支える支持部材であって、上述したタイプのものであり、熱導体プレートが、放熱部との接合部を形成する、最下層と称される層と、熱導体プレートを補強する、中間層と称される層とを備え、上記中間層は、最下層の材料よりも高い硬度を示す材料から作られていることを特徴とする支持部材を提供する。
【００１３】
したがって、熱導体プレートは、絶縁プレートと放熱部との間に介在する比較的硬い少なくとも１つの中間層を有して作られていることから、絶縁プレートは、放熱部の表面の凸凹によって引き裂かれるといういかなるリスクにも達しない。
【００１４】
さらに、最下層は、比較的に延性の材料から作られていることから、熱導体プレートと放熱部との間の接触面積が最適化される。最下層及び中間層は、比較的薄くてもよい。その結果、支持部材は小型となる。
【００１５】
そのような支持部材は、放熱部への比較的良好な熱伝導性を、比較的良好な電気的絶縁性とともに保証することができる。
【００１６】
本発明の支持部材はまた、以下の１つ以上の特徴を含む：
熱導体プレートが、電気的絶縁プレートとの接合部を形成する、最上層と称される層を含み、上記最上層が、最下層の材料と同様の熱膨張特性を有する材料から作られている、
最上層が、最下層と略同一の厚さである、
最上層が、最下層の材料と同一の材料から作られている、
最下層が、本質的に銅を含む、
支持部材が、最下層と放熱部との間に介在する接合形成部を備える、
接合形成部が、エポキシ樹脂含浸ガラス繊維ファブリック、相変化熱塑性樹脂、ガラスビーズを含む熱伝導性接着剤、及び両面接着テープから選択される材料を含む、
電気的絶縁プレートが、エポキシ樹脂含浸ガラス繊維ファブリック、相変化熱塑性樹脂、ガラスビーズを含む熱伝導性接着剤、及び両面接着テープから選択される材料を含む、
中間層が、本質的にニッケルを含む。
【００１７】
本発明はまた、上にパワーエレクトロニクス部品が取り付けられた導電性トラックを含むタイプのものであって支持部材によって支えられる電力モジュールも提供する。モジュールは、支持部材が本発明に係るものであり、導電性トラックが絶縁プレートと接触していることを特徴としている。
【００１８】
本発明はまた、ボディと、電気部材を制御する電気装置を形成する電力モジュールとを有する電気部材を備えるアセンブリを提供する。アセンブリは、モジュールが本発明に係るものであり、電気部材のボディが、支持部材が上に固定された放熱部を形成していることを特徴としている。
【００１９】
本発明は、単に例示として与えられて図面を参照してなされる、以下の記述を読むことにより、より良く理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、全体の参照符号１０が付与されたアセンブリを示している。
【００２１】
アセンブリ１０は、特に、例えばオルタネータやモータ等の自動車用の電気部材１２を備える。
【００２２】
電気部材１２は、ボディ１４を有する。図示される例においては、ボディ１４は、ゾーンＺ１において、例えば、スパイク１６、窪み１８、又はさらに、ボディ１４から分離した粒子２０等の表面の凸凹を有する。
【００２３】
アセンブリ１０はまた、電力モジュール２２を含む。より詳細には、電力モジュール２２は、電気部材１２を制御する装置を形成している。
【００２４】
電力モジュール２２は、半導体チップタイプのパワーエレクトロニクス部品２４を備える。
【００２５】
電力モジュール２２は、さらに、部品２４が上に取り付けられた導電性トラック２６を含む。
【００２６】
導電性トラック２６は、例えば銅を含む金属材料から作られており、場合によってはニッケルを含む材料から作られた金属コーティング（図示せず）を含む。
【００２７】
上述した例において、部品２４は、導電性トラック２６の上にはんだ付けされている。この目的のために、図１は、部品２４と導電性トラック２６との間に介在するはんだ部２８を示している。
【００２８】
はんだ部２８は、導電性トラック２６の上のコーティングによって任意に形成されてもよい。
【００２９】
図１に示された例においては、トラック２６が合成材料から作られた部分ＰＳに隣接していることがわかる。合成材料から作られたこの部分ＰＳは、トラック２６と他の導電性トラック（図示せず）との間の粘着供与部を形成する。この例では、合成材料部分ＰＳは、トラック２６上にオーバーモールドされている。
【００３０】
電力モジュール２２はまた、トラック２６及び合成材料部分ＰＳを支える支持部材３０を含む。上述した例において、導電性トラック２６は、支持部材３０の第１の面Ｆ１の上に延在している。
【００３１】
従来の方法において、パワーエレクトロニクス部品２４には高電流が供給される必要があることから、トラック２６は高電流を伝送し、その結果、特に支持部材３０において、また、合成材料部分ＰＳにおいても、熱を放出しやすい傾向がある。
【００３２】
さらに、部品２４もまた熱を放出しやすい傾向がある。はんだ部２８は、部品２４とトラック２６との間に電気的及び熱的接合部を形成することから、部品２４から放出される熱は、本質的にトラック２６に向かって伝達される。
【００３３】
トラック２６及び部品２４によって放出された熱を除去するために、支持部材３０は、電気部材１２のボディ１４の上に取り付けられ、このボディ１４は、放熱部を形成する。
【００３４】
第１の面Ｆ１とは反対側の支持部材３０の第２の面Ｆ２のゾーンＺ２は、電気部材１２のボディ１４のゾーンＺ１と接触している。
【００３５】
示された例において、モジュール２２の支持部材３０は、ネジ３２によってボディ１４上に組み立てられている。この目的のために、ネジ孔３４が合成材料部分ＰＳ内及び支持部材３０内に形成されており、これらネジ孔３４は、電気部材１２のボディ１４内に延在している。
【００３６】
トラック２６を部品２４から電気的に絶縁するために、支持部材３０は、電気的絶縁プレート３６を含む。
【００３７】
好ましくは、電気的絶縁プレート３６は、エポキシ樹脂含浸ガラス繊維ファブリック、相変化熱塑性樹脂、ガラスビーズを含む熱伝導性接着剤、及び両面接着テープから選択される材料から作られている。
【００３８】
支持部材３０はまた、放熱部１４に向かって熱を伝導し、電気的絶縁プレート３６と接触するプレート３８を含む。
【００３９】
本発明によれば、熱導体プレート３８は、電気部材１２のボディ１４に係合する、最下層と称される接合層４０と、熱導体プレート３８を補強する、中間層と称される補強層４２とを有する。
【００４０】
より正確には、中間層４２は、最下層４０を構成する材料よりも硬い材料から作られている。
【００４１】
好ましくは、最下層４０は、本質的に銅を含み、中間層４２は、本質的にニッケルを含む。
【００４２】
例えば、最下層４０は、０．５ミリメートル（ｍｍ）から１ｍｍの範囲内の厚さとすることができる。中間層４２は、０．２５ｍｍから０．５ｍｍの範囲内の厚さである。
【００４３】
熱導体プレート３８はまた、電気的絶縁プレート３６に係合する、最上層と称される接合層４４を含むのが好ましい。
【００４４】
有利には、最上層４４は、最下層４０の熱膨張特性と同様の熱膨張特性を有する材料から作られている。３つの層４０、４２、４４は、例えば一緒に圧延されることによって一緒に組み立てられる。
【００４５】
中間層４２は、同様の熱膨張特性を有する２つの材料から作られている２つの層４０、４４の間に介在することから、温度変化の影響下において互いの層間での層の相対的変形が制限される。
【００４６】
最上層４４は、最下層４０と同一の厚さであるのが好ましい。
【００４７】
次いで、熱導体プレート３８は、１．２５ｍｍから２．５ｍｍの範囲内の厚さである。
【００４８】
示された例において、最上層４４は、最下層４０の材料と同一の材料から作られている。
【００４９】
任意に、ボディ１４の接触ゾーンＺ１の表面と支持部材３０のゾーンＺ２の表面とを最適化するために、支持部材３０はまた、最下層４０とスパイク状放熱部１４との間に介在する接合形成部４６を含む。
【００５０】
接合形成部４６は、例えば、エポキシ樹脂含浸ガラス繊維ファブリック、相変化熱塑性樹脂、ガラスビーズを含む熱伝導性接着剤、及び両面接着テープから選択される材料から作られている。
【００５１】
モジュール２２が電気部材１２のボディ１４の上に搭載される前に、図２に示されるように、接合形成部４６は、任意に、概してプレート状であってもよい。
【００５２】
電気的絶縁プレート３６は、まず、導電性トラック２６と接触する支持部材３０の第１の面Ｆ１によって、次に、熱導体プレート３８と接触する内面Ｆ１’によって画定される。
【００５３】
さらに、図２において、接合形成部４６は、まず、電気部材１２のボディ１４と接触することになる支持部材３０の第２の面Ｆ２によって、次に、熱導体プレート３８と接触する内面Ｆ２’によって画定されることがわかる。
【００５４】
熱導体プレート３８は、電気的絶縁プレート３６と接合形成部４６との間に介在しているため、まず、絶縁プレート３６の内面Ｆ１’によって、次に、接合形成部４６の内面Ｆ２’によって画定される。
【００５５】
本発明の利点は以下を含むことが観察されるべきである。
【００５６】
熱導体プレート３８の比較的硬い中間層４２のために、電気的絶縁プレート３６は、電気部材１２のボディ１４の表面の凸凹に対して保護される。
【００５７】
したがって、パワーエレクトロニクス部品２４及び導電性トラック２６は、中間層４２によって孔が開けられるといういかなるリスクからも保護された電気的絶縁プレート３６により、効果的に、電気部材１２のボディ１４から電気的に絶縁される。
【００５８】
電気部材１２のボディ１４と接触している最下層４０は、比較的に延性であることから、図からわかるように、熱導体プレート３８は、変形して部材のボディ１４の表面の凹凸に適合することができる。
【００５９】
モジュール２２をボディ１４の上に搭載する前は、支持部材３０の第２の面Ｆ２は、比較的に平滑であるが（図２参照）、モジュール２２がボディ１４の上に搭載された後は、第２の面Ｆ２は、ボディ１４の表面の凸凹によって変形させられる（図１参照）。
【００６０】
これにより、支持部材３０のゾーンＺ１と電気部材１２のボディ１４のゾーンＺ２との間の接触面積は最適化される。その結果、熱導体プレート３８は、導電性トラック２６から電気部材１２のボディ１４への熱伝達に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】電気部材とこの部材を制御する電力モジュールとを含む本発明に係るアセンブリの断面図である。
【図２】上記モジュールが電気部材上に搭載される前の図１の電力モジュールの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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