(57)【要約】【課題】冷却重要度の高い素子を選択的に放熱させることができる半導体モジュールを用いた電動装置を提供する。【解決手段】電動装置の電動機を駆動する２系統のインバータ回路を備えるパワーモジュール４０において、パワートランジスタおよびシャント抵抗を搭載した配線板は、板状のモールド部４２に埋設される。複数のランド７１０〜７２９は、モールド部４２から露出する放熱面５９を有する。ランド７１０〜７１９が構成する第１ランド列７１の放熱面５９、及び、ランド７２０〜７２９が構成する第２ランド列７２の放熱面５９は、それぞれ、同一平面上かつ同一直線上に設けられ、絶縁放熱シート６９を介してヒートシンクに面接触し、パワーモジュール４０が発生する熱を放出する。これにより、絶縁放熱シート６９を単純形状とすることができ、また、冷却重要度の高い素子を選択的に放熱させることができる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動に係る巻線への通電を切り換える半導体チップと、
前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップを経由する通電経路が設けられる配線板と、
樹脂で板状に形成され、前記半導体チップおよび前記配線板を埋設するモールド部と、
前記配線板から前記モールド部の外部へ延設され、前記巻線に接続される巻線用端子と、
前記配線板から前記モールド部の外部へ延設され、前記巻線への通電を制御する制御基板に接続される制御用端子と、
前記配線板の前記半導体チップと反対側に設けられ前記モールド部から露出する放熱面を有し、前記放熱面が放熱部材に面接触することで前記半導体チップが発生する熱を放出可能な複数のランドと、
を備え、
前記複数のランドは、前記放熱面が同一平面上かつ直線上に配置されるランド列を構成することを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記放熱面は、同一平面上に設けられることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記複数のランドは、前記配線板の辺部に沿って配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記巻線用端子は、前記配線板の辺部から前記モールド部の側面の外側へ延設されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
モータの駆動に係る巻線への通電を切り換える半導体チップと、
前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップを経由する通電経路が設けられる配線板と、
樹脂で板状に形成され、前記半導体チップおよび前記配線板を埋設するモールド部と、
前記配線板から前記モールド部の外部へ延設され、前記巻線に接続される巻線用端子と、
前記配線板から前記モールド部の外部へ延設され、前記巻線への通電を制御する制御基板に接続される制御用端子と、
前記配線板の前記半導体チップと反対側に設けられ前記モールド部から露出する放熱面を有し、前記放熱面が放熱部材に面接触することで前記半導体チップが発生する熱を放出可能な複数のランドと、
を備え、
前記複数のランドは、前記放熱面が同一平面上かつ円弧上に配置されるランド列を構成することを特徴とする半導体モジュール。
【請求項６】
前記放熱面は、同一平面上に設けられることを特徴とする請求項５に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記配線板に搭載されて前記モールド部に埋設され前記巻線に流れる電流を検出するシャント抵抗を備え、
前記複数のランドは、さらに前記配線板の前記シャント抵抗と反対側に設けられ、前記シャント抵抗が発生する熱を放出可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
複数相を構成するよう巻線が巻回されるステータと、
前記ステータの径内方向に該ステータに対し相対回転可能に配置されるロータと、
前記ロータの軸方向の一方の側に該軸と直交する平面に沿って設けられ、前記巻線への通電を制御する制御基板と、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体モジュールと、
絶縁性材料で形成され、前記半導体モジュールの複数のランドの放熱面に面接触するシート状の放熱部材と、
熱伝導性材料で前記放熱部材の前記半導体モジュールと反対側に面接触して形成され、前記半導体モジュールが発生する熱を受容可能なヒートシンクと、
を備えることを特徴とする電動装置。
【請求項９】
前記ヒートシンクは、
前記放熱部材に面接触する受熱部が、前記半導体モジュールの板厚よりも厚肉に形成されることを特徴とする請求項８に記載の電動装置。
【請求項１０】
前記ヒートシンクの前記巻線用端子側の外壁は、
前記巻線用端子と前記巻線の取出線との接続部に対して前記配線板側に設けられることを特徴とする請求項８または９に記載の電動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュール、及び、それが含まれるコントローラを電動機のシャフト軸の一方に設けた電動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者による操舵をアシストする電動式パワーステアリング装置が公知である。この電動式パワーステアリング装置において電動機の駆動を制御するコントローラには、一般に、直流電力から交流電力を生成するインバータ回路が用いられる。インバータ回路は、トランジスタ等の半導体素子、抵抗器、コンデンサ等の電子部品が基板に搭載されて構成されている。例えば、特許文献１には、電動式パワーステアリング制御装置に適用され、半導体スイッチング素子等を搭載したパワー基板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１２７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の従来技術では、パワー基板に面接触してヒートシンクが設けられ、パワー基板上の大電流部品及び配線パターンの発熱がヒートシンクを介して放熱される。
しかし、パワー基板全体がヒートシンクに接触しており、冷却重要度の比較的高い素子と、冷却重要度の比較的低い素子とは、ほぼ同等に放熱される。そのため、冷却重要度の高い素子からの放熱効果が充分に得られるようにすると、ヒートシンクの体格が大きくなり、重量が重くなるという問題がある。ここで、「冷却重要度」とは、冷却を必要とする度合をいう。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、冷却重要度の高い素子を選択的に放熱させることができる半導体モジュール、及び、それを用いることで小型化および軽量化できる電動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１〜７に記載の発明は、半導体モジュールに係る発明である。
請求項１に記載の発明によると、半導体モジュールは、半導体チップ、配線板、モールド部、巻線用端子、制御用端子、及び、複数のランドを備える。
半導体チップは、モータの駆動に係る巻線への通電を切り換えるスイッチング素子を構成する。配線板は、半導体チップを搭載し、半導体チップを経由する通電経路が設けられる。モールド部は、樹脂で板状に形成され、半導体チップおよび配線板を埋設する。
巻線用端子は、配線板からモールド部の外部へ延設され、巻線に接続される。制御用端子は、配線板からモールド部の外部へ延設され、巻線への通電を制御する制御基板に接続される。
【０００７】
複数のランドは、配線板の半導体チップと反対側に設けられモールド部から露出する放熱面を有し、放熱面が放熱部材に面接触することで半導体チップが発生する熱を放出可能である。
複数のランドは、放熱面が同一平面上かつ直線上に配置されるランド列を構成する。ランド列の数は、１組以上の何組であってもよい。
【０００８】
これにより、複数のランドの放熱面は、発熱量が大きく冷却重要度の高い素子を選択的に放熱させることができる。
また、ランド列の外郭が単純形状となり、複数のランドの放熱面に面接触する放熱部材として、所定幅の長方形のシート材を各ランド列に対応する長さにカットして使用することで製造コストを低減できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、放熱面は、同一平面上に設けられる。すなわち、ランド列が複数組ある場合、すべてのランド列の放熱面が同一平面上に設けられる。
これにより、例えばモールド部の厚み、及び、モールド部から突設する複数のランドの高さを均一にすることができるため、製造効率が向上する。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、複数のランドは、配線板の辺部に沿って配置される。例えば、配線板の外形が略長方形状に形成され、複数のランドは、配線板の長辺部に沿って配置されて２組のランド列を構成する。
これにより、例えば２系統の三相交流モータの駆動に用いられる半導体モジュールの場合、１系統に１組のランド列を対応させ、２組のランド列を相対する辺部に沿って配置することで、系統毎に一見して配置の把握が容易であり、視認性に優れる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、巻線用端子は、配線板の辺部からモールド部の側面の外側へ延設される。例えば、配線板およびモールド部の外形が略長方形状に形成され、巻線用端子は、配線板の長辺部からモールド部の側面の外側へ延設される。
巻線用端子は、大電流用の接続端子でありサイズが大きいため、モールド部の側面の外側へ延設されることで組立作業性が向上する。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の半導体モジュールに対し、複数のランドは、放熱面が同一平面上かつ円弧上に配置されるランド列を構成する。ランド列は、１組以上の何組あってもよい。
この場合、例えば、配線板が円形状に形成され、放熱部材は、配線板と同心円の円弧状に形成される。半導体モジュールが円形モータの軸方向に重ねて配置される場合、外郭形状を合わせることができ、実装しやすい。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、請求項２に記載の発明と同様に、放熱面は、同一平面上に設けられる。すなわち、ランド列が複数組ある場合、すべてのランド列の放熱面が同一平面上に設けられる。
これにより、例えばモールド部の厚み、及び、モールド部から突設する複数のランドの高さを均一にすることができるため、製造効率が向上する。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、半導体モジュールは、配線板に搭載されてモールド部に埋設され巻線に流れる電流を検出するシャント抵抗を備え、複数のランドは、さらに、配線板のシャント抵抗と反対側に設けられ、シャント抵抗が発生する熱を放出可能である。
シャント抵抗は、モータの駆動制御において、巻線に流れる電流を検出してフィードバック制御するために用いられる。したがって、半導体チップに加え、シャント抵抗からの発熱を選択的に放熱させることができる。
【００１５】
請求項８〜１０に記載の発明は、電動装置に係る発明である。
請求項８に記載の発明によると、電動装置は、複数相を構成するよう巻線が巻回されるステータ、ステータの径内方向に該ステータに対し相対回転可能に配置されるロータ、ロータの軸方向の一方の側に該軸と直交する平面に沿って設けられ、巻線への通電を制御する制御基板、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体モジュール、放熱部材、及び、ヒートシンクを備える。
放熱部材は、絶縁性材料でシート状に形成され、半導体モジュールの複数のランドの放熱面に面接触する。ヒートシンクは、熱伝導性材料で放熱部材の半導体モジュールと反対側に面接触して形成され、半導体モジュールが発生する熱を受容可能である。半導体モジュールの素子は、ヒートシンクにより、温度上昇による故障や誤動作が防止される。
【００１６】
半導体モジュールの放熱面は、発熱量の大きい半導体チップやシャント抵抗が搭載される配線部に設けられているため、冷却重要度の高い素子を選択的に放熱させることができる。したがって、基板全体が一様に放熱される場合に比べて放熱効率が向上し、ヒートシンクを小型化、軽量化できる。
さらに、放熱部材は絶縁性材料で形成されるため、ヒートシンクを導通することによる複数のランド間の短絡を防止することができる。
【００１７】
請求項９に記載の発明では、ヒートシンクは、放熱部材に面接触する受熱部が半導体モジュールの板厚よりも厚肉に形成される。
放熱部材を介して複数のランドに接触する部分が厚肉であるため、熱を受容するために必要な体積を効率的に確保できる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明では、ヒートシンクの巻線用端子側の外壁は、巻線用端子と巻線との接続部に対して配線板側に設けられる。
これにより、巻線用端子と巻線の取出線との接続作業をヒートシンク側から行う場合、ヒートシンクの外壁によって視界が遮られることや作業工具等が干渉することがないため、組立作業性が向上する。
【００１９】
なお、ヒートシンクは、受熱部以外の部分に、半導体モジュールに面して開口する凹部を有する。半導体モジュールが、アルミ電解コンデンサやチョークコイルなどの体格の大きい部品を備える場合、当該部品が凹部に収容されることにより、スペースを有効に利用でき、電動装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態による電動装置の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による電動装置の側面図である。
【図３】図２のＩＩＩ方向の矢視図である。
【図４】図２のＩＶ方向の矢視図である。
【図５】図２のＶ方向の矢視図である。
【図６】本発明の第１実施形態による電動装置の回路図である。
【図７】本発明の第１実施形態による電動装置の分解斜視図である。
【図８】（ａ）：本発明の第１実施形態による電動装置のパワーモジュール及び電子部品の平面図である。（ｂ）：(ａ)に適用される絶縁放熱シートの平面図である。
【図９】図８のＩＸ方向の矢視図である。
【図１０】図９のＸ方向の矢視図である。
【図１１】図９のＸＩ方向の矢視図である。
【図１２】図１１のＸＩＩの部分拡大図である。
【図１３】本発明の第１実施形態による電動装置のパワーモジュール及び電子部品の樹脂モールドを除いた斜視図である。
【図１４】本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクの底面図である。
【図１５】本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクの斜視図である。
【図１６】本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクにパワーモジュールを取り付けた状態の底面図である。
【図１７】本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクにパワーモジュールを取り付けた状態の斜視図である。
【図１８】本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクにパワーモジュール及び制御基板を取り付けた状態の底面図である。
【図１９】本発明の第１実施形態による電動装置のヒートシンクにパワーモジュール及び制御基板を取り付けた状態の斜視図である。
【図２０】（ａ）：本発明の第２実施形態による電動装置のパワーモジュール及び電子部品の平面図である。（ｂ）：(ａ)に適用される絶縁放熱シートの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態による電動装置を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電動装置を図１〜図１９に示す。本実施形態の電動装置１０は、電動パワーステアリング装置に用いられるブラシレスモータである。電動装置１０は、図６に示すように、コラム軸１のギヤ２と噛み合い、ＣＡＮ等により伝送される車速信号及びステアリング３の操舵トルクを検出するトルクセンサ４から出力されるトルク信号に基づいて正逆回転することで、操舵のアシスト力を発生する。
【００２２】
図１に電動装置１０の断面図を示し、図２〜図５に電動装置１０の外観図を示す。図７に電動装置１０の分解斜視図を示す。
電動装置１０は、モータケース１１、ステータ１５、ロータ２１、及び、シャフト２５等から構成される電動機と、制御基板３０、パワーモジュール４０、及び、ヒートシンク８０等から構成されるコントローラとを備えている。
以下、電動装置１０のカバー９１側（図１〜図４の上側）を「頂面側」、フレームエンド１４側（図１〜図４の下側）を「底面側」と表す。
【００２３】
まず、電動機について説明する。
モータケース１１は、例えば鉄等から形成されている。モータケース１１は、有底筒状の第１モータケース１２と、この第１モータケース１２のコントローラ側の開口を塞ぐ第２モータケース１３とから構成されている。第１モータケース１２の底部の外壁にはアルミニウムで形成されたフレームエンド１４が固定されている。
第１モータケース１２の径内方向にステータ１５が収容されている。ステータ１５は、突極１６および図示しないスロットを周方向に交互に有している。ステータ１５のスロットにインシュレータ１７を挟んで２系統三相の巻線１８が収容されている。この巻線１８は突極１６に巻回される。巻線１８から取り出される取出線１９は、第２モータケース１３の板厚方向に形成された孔２０を通り、コントローラ側へ延びている。
【００２４】
ロータ２１は、ステータ１５の径内方向に回転可能に設けられている。ロータ２１のロータコア２２の径外方向には、異種の磁極が周方向に交互に着磁された永久磁石２３が設けられている。
シャフト２５は、ロータ２１の回転中心に形成された軸孔２４に固定されている。シャフト２５は、軸方向の一端が第２モータケース１３に設けられた軸受２６に嵌合し、他端が第１モータケース１２の底部に設けられた軸受２７に嵌合している。
この構成により、巻線１８に通電されると回転磁界が形成され、ロータ２１及びシャフト２５はステータ１５及びモータケース１１に対し正逆回転する。そして、シャフト２５のフレームエンド１４側の出力端２８からコラム軸１のギヤ２に駆動力が出力される。
【００２５】
次に、電動機の駆動を制御するコントローラについて説明する。
コントローラは、図７に示すように、電動機のシャフト２５の軸方向の一方に、制御基板３０、パワーモジュール４０、ヒートシンク８０、カバー９１の順に設けられる。制御基板３０およびパワーモジュール４０は、それぞれヒートシンク８０にねじ３１、４１により固定される。
【００２６】
パワーモジュール４０について図６および図８〜図１３に基づいて説明する。パワーモジュール４０は、２系統の三相交流モータを駆動するインバータ回路を構成する。パワーモジュール４０は、特許請求の範囲に記載の「半導体モジュール」に相当する。
パワーモジュール４０は、配線板７０を樹脂インサート成形することにより、配線板７０がモールド部４２に埋設されて形成される。配線板７０は、図１３に示すように略長方形状に形成される。モールド部４２は、角丸めされた略長方形の平板状に形成される。なお、図１３ではモールド部４２を破線で示している。
【００２７】
図１３を参照して、配線板７０の底面側の構成を説明する。配線板７０の長手方向の一方に、バッテリ５に接続されるパワーコネクタ４５が設けられる。また、長手方向の対称軸に沿って電源ライン７５０が設けられ、パワーコネクタ４５と反対側の短手側に電源ライン７５１が設けられる。また、対称軸に対して電源ライン７５０の外側に高電位ライン７５２、７５３が設けられ、高電位ライン７５２、７５３の外側にグランドライン７５４が設けられる。パワーコネクタ４５の一方の端子は電源ライン７５０に接続され、パワーコネクタ４５の他方の端子はグランドライン７５４に接続される。
【００２８】
グランドライン７５４の外側には、長辺部に沿って、各素子を搭載する搭載部７３が設けられる。図１３の右下方向の長辺部には第１系統の素子が搭載され、図１３の左上方向の長辺部には第２系統の素子が搭載される。
【００２９】
これらの素子は、１６個のパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８、及び、６個のシャント抵抗７６である。第１系統のパワートランジスタ５１〜５６は三相インバータ回路を構成し、パワートランジスタ５７、５８は回路を保護する。第２系統のパワートランジスタ６１〜６６は三相インバータ回路を構成し、パワートランジスタ６７、６８は回路を保護する。また、パワートランジスタ５１、５３、５５、６１、６３、６５は電源側パワートランジスタであり、パワートランジスタ５２、５４、５６、６２、６４、６６はグランド側パワートランジスタである。パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８は、特許請求の範囲に記載の「半導体チップ」に相当する。シャント抵抗７６は、各系統の各相電流を検出するために用いられる。
なお、図６に示す回路図では、第２系統のインバータ回路の図示を省略している。
【００３０】
電源ライン７５１は、第１系統のパワートランジスタ５７、５８を経由して高電位ライン７５２に接続される。また、電源ライン７５１は、第２系統のパワートランジスタ６７、６８を経由して高電位ライン７５３に接続される。
ジャンパ配線７７は、高電位ライン７５２、７５３と、電源側パワートランジスタ５１、５３、５５、６１、６３、６５の各搭載部７３とを接続する。
シャント抵抗７６は、グランド側パワートランジスタ５２、５４、５６、６２、６４、６６の各搭載部７３とグランドライン７５４とを接続する。
【００３１】
グランド側パワートランジスタ５２、５４、５６、６２、６４、６６の搭載部７３からは、巻線用端子７８がモールド部４２の外部へ延設されている。巻線用端子７８には孔７８１が設けられ、巻線１８の取出線１９を孔７８１に通し、溶接またははんだ付けして電気的に接続される。巻線用端子７９からは、巻線１８に三相交流電力が供給される。
また、制御用端子７９が、長辺部からモールド部４２の外部へ延設されている。制御用端子７９は、制御基板３０と電気的に接続される。
【００３２】
パワーモジュール４０の頂面側には、図８、図９等に示すように、１個のアルミ電解コンデンサ４３０、４個のアルミ電解コンデンサ４３１、及び、１個のチョークコイル４４が短手方向の中央寄りに配置され、穴４６を通して配線板７０に実装されている。
アルミ電解コンデンサ４３０は、電源ライン７５０とグランドライン７５４の間に接続され、電源ノイズを平滑化する。アルミ電解コンデンサ４３１は、高電位ライン７５２、７５３とグランドライン７５４の間に接続され、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８の動作により生ずるリップル電流を吸収する。チョークコイル４４は、電源ライン７５０と電源ライン７５１の間に接続され、電源変動を減衰する。
【００３３】
パワーモジュール４０の長辺部には、図８の下方側に沿って、第１ランド列７１が配置され、図８の上方側に沿って、第２ランド列７２が配置される。
第１ランド列７１は、第１系統のパワートランジスタ５７、５８が搭載される搭載部７３の反対側に設けられるランド７１０、パワートランジスタ５１〜５６が搭載される搭載部７３の反対側に設けられるランド７１１〜７１６、及び、シャント抵抗７６が搭載される搭載部７３の反対側に設けられるランド７１７〜７１９から構成されている。
第２ランド列７２は、第２系統のパワートランジスタ６７、６８が搭載される搭載部７３の反対側に設けられるランド７２０、パワートランジスタ６１〜６６が搭載される搭載部７３の反対側に設けられるランド７２１〜７２６、及び、シャント抵抗７６が搭載される搭載部７３の反対側に設けられるランド７２７〜７２９から構成されている。
第１ランド列７１および第２ランド列７２は、特許請求の範囲に記載の「ランド列」に相当する。
【００３４】
ランド７１０〜７２９は、モールド部４２の板厚方向に突設し、モールド部４２の頂面側から露出する放熱面５９を有する（図１２参照）。第１ランド列７１を構成するランド７１０〜７１９の放熱面５９は同一平面上に設けられ、第２ランド列７２を構成するランド７２０〜７２９の放熱面５９は同一平面上に設けられる。
さらに、第１実施形態では、第１ランド列７１の放熱面５９と第２ランド列７２の放熱面とが同一平面上に設けられる。また、第１ランド列７１においてランド７１０〜７１９は同一直線上に配置され、第２ランド列７２においてランド７２０〜７２９は同一直線上に配置される。
【００３５】
絶縁放熱シート６９は、シリコン等の絶縁性材料で長方形状に形成される。絶縁放熱シート６９は、例えば、ランド列７１、７２の幅に対応する所定幅のシート材を、図８に示すように、ランド列７１、７２の長さに対応する長さにカットして成形される。
絶縁放熱シート６９の一方の面は、ランド列７１、７２の放熱面５９に面接触する。絶縁放熱シート６９の他方の面は、図２に示すように、ヒートシンク８０の受熱部８５に面接触する。絶縁放熱シート６９は、特許請求の範囲に記載の「放熱部材」に相当する。
【００３６】
続いて、ヒートシンク８０について図１４、図１５に基づいて説明する。ヒートシンク８０は、アルミニウム等の熱伝導性材料で形成され、パワーモジュール４０が発生する熱を受容可能な体積を有している。
ヒートシンク８０は、長手方向の外側に、パワーモジュール４０の板厚よりも厚肉に形成される２つの柱状体８４を備える。柱状体８４の底面側には受熱部８５が設けられる。受熱部８５は、絶縁放熱シート６９に面接触し、絶縁放熱シート６９を介してパワーモジュール４０が発生する熱を受容する。
【００３７】
ヒートシンク８０は、パワーモジュール４０の長手方向の側面の位置に対応して受圧部８５に略垂直な平面部８３を有している。すなわち、図５に示すように、平面部８３は、巻線用端子７８と、巻線１８の取出線１９との接続部に対して配線板７０側に設けられている。このため、頂面から接続部を視る際、視界が遮られず、また、接続作業のためのスペースが確保される。平面部８３は、特許請求の範囲に記載の「巻線用端子側の外壁」に相当する。
【００３８】
ヒートシンク８０は、柱状体８４に挟まれる中央部分に凹部８２を有している。また、凹部８２の周囲に４箇所のねじ穴８１が設けられる。パワーモジュール４０は、ねじ４１をねじ穴８１に螺合することにより、図１６、図１７に示すように、ヒートシンク８０に組み付けられる。このとき、アルミ電解コンデンサ４３０、４３１およびチョークコイル４４は、凹部８２に収容される。
【００３９】
ヒートシンク８０は、パワーモジュール４０のパワーコネクタ４５、及び、後述する制御基板３０の制御コネクタ３９に対応する位置に開口部８６、８７を設けている。
開口部８６、８７と平面部８３との間に軸方向の電動機側に延びる４本の支持体８８が設けられ、４本の支持体８８の端部には突起８９が設けられる。電動装置１０の組み付けの際、第１モータケース１２の爪１２１を突起８９と突起８９との間に挿入した後、爪１２１を周方向に折り曲げることでヒートシンク８０と第１モータケース１２とを固定する。また、ヒートシンク８０の底面側には、制御基板３０を取り付けるための柱９０が設けられている。
【００４０】
カバー９１は、鉄等の磁性材料で略有底筒状に形成される。カバー９１は、ねじ９２によってヒートシンク８０を覆うように固定される。カバー９１は、パワーモジュール４０によって生ずる電界が外部に漏れることを抑制する。また、コントローラに埃等が入ることを抑制する。
【００４１】
制御基板３０は、図１〜図４、図１８、図１９に示すように、パワーモジュール４０の第２モータケース１３側に、パワーモジュール４０と略平行に設けられている。制御基板３０は、パワーモジュール４０から突出する制御用端子７９と電気的に接続している。
制御基板３０には、パワーモジュール４０のパワーコネクタ４５と反対側に制御コネクタ３９が設けられている。また、制御基板３０には、パワーモジュール４０の巻線用端子７８の孔７８１と軸方向に重なる位置に取出線１９を通す孔３１１が設けられている。
【００４２】
制御基板３０には、マイクロコンピュータ３２、プレドライバ３３、カスタムＩＣ３４、及び、位置センサ３５等が実装されている。
位置センサ３５は、制御基板３０の第２モータケース１３側に実装されている。位置センサ３５は、シャフト２５の一方の端部に設けられた磁石２９の生じる磁界の向きに応じた信号を出力する。
【００４３】
図６に示すように、カスタムＩＣ３４は、位置センサ信号増幅部３６、レギュレータ３７及び検出電圧増幅部３８を機能ブロックとして有している。位置センサ３５の出力した信号は、位置センサ信号増幅部３６により増幅され、マイクロコンピュータ３２に入力される。これにより、マイクロコンピュータ３２はシャフト２５に固定されたロータ２１の位置を検出する。
トルクセンサ４から出力されるトルク信号等が制御コネクタ３９を経由し、マイクロコンピュータ３２に入力される。また、シャント抵抗７６により検出したインバータ回路の電流が電流増幅部を経由し、マイクロコンピュータ３２に入力される。
【００４４】
（作用）
電動装置１０の作用を説明する。
制御基板３０上のマイクロコンピュータ３２は、位置センサ３５、トルクセンサ４、シャント抵抗７６等からの信号に基づき、車速に応じてステアリング３の操舵をアシストするように、プレドライバ３３を介してＰＷＭ制御により作られたパルス信号を生成する。
【００４５】
このパルス信号は、制御用端子７９を経由して、パワーモジュール４０の２系統のインバータ回路に出力される。２系統のインバータ回路は、パワートランジスタ５１〜５６、６１〜６６のスイッチング動作により、バッテリ５からチョークコイル４４、及び、回路保護用のパワートランジスタ５７、５８、６７、６８を経由して供給される直流電力を三相交流電力に変換し、巻線用端子７８に接続される取出線１９から巻線１８に供給する。
これにより、電動機が回転し、操舵のアシスト力を発生する。
【００４６】
このスイッチング動作の際、パワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８が発生する熱は、ランド列７１、７２の放熱面５９から絶縁放熱シート６９を介してヒートシンク８０に放出され、素子の温度上昇による故障や誤動作が防止される。
【００４７】
（効果）
上記の構成により、第１実施形態の電動装置１０は以下の効果を奏する。
（１）複数のランドの放熱面５９は、発熱量が大きく冷却重要度の高い素子であるパワートランジスタ５１〜５８、６１〜６８およびシャント抵抗７６を選択的に放熱させることができる。したがって、基板全体が一様に放熱される場合に比べて放熱効率が向上し、ヒートシンク８０を小型化、軽量化できる。
（２）絶縁放熱シート６９は絶縁性材料で形成されるため、ヒートシンク８０を導通することによる複数のランド７１０〜７２９間の短絡を防止することができる。
【００４８】
（３）第１ランド列７１および第２ランド列７２は、それぞれ同一平面上かつ同一直線上に設けられているため外郭が単純形状となり、絶縁放熱シート６９は、所定幅の長方形のシート材をランド列７１、７２に対応する長さにカットして使用することで製造コストを低減できる。
【００４９】
（４）第１ランド列７１と第２ランド列７２とが同一平面上に設けられているため、モールド部４２の厚み、及び、モールド部４２から突設する複数のランド７１０〜７２９の高さを均一にすることができる。また、絶縁放熱シート６９の厚みを同一とし、ヒートシンク８０の受熱部８５の接触面の高さを同一とすることができる。そのため、製造効率が向上する。
【００５０】
（５）長方形状のパワーモジュール４０の一方の長辺部に沿って第１ランド列７１が配置され、他方の長辺部に沿って第２ランド列７２が配置されるため、系統毎に一見して配置の把握が容易であり、視認性に優れる。
（６）ヒートシンク８０の受熱部８５は、パワーモジュール４０の板厚よりも厚肉に形成されるため、熱を受容するために必要な体積を効率的に確保できる。
【００５１】
（７）巻線用端子７８は、大電流用の接続端子でありサイズが大きいため、モールド部４２の側面の外側へ延設されることで組立作業性が向上する。
（８）巻線用端子７８と巻線１８の取出線１９との接続作業は、ヒートシンク８０側から行われる。この際、ヒートシンク８０の外壁によって視界が遮られることや作業工具等が干渉することがないため、組立作業性が向上する。
【００５２】
（９）ヒートシンク８０の中央部に凹部８２が設けられることにより、ヒートシンク８０を軽量化できる。
（１０）体格の大きい電解コンデンサ４３やチョークコイル４４がヒートシンク８０の凹部８２に収容されることにより、スペースを有効に利用でき、電動装置１０を小型化できる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の半導体モジュールについて図面に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態のパワーモジュール４０ｒは、第１実施形態と同様、２系統の三相交流モータを駆動するインバータ回路を構成する。パワーモジュール４０ｒは、特許請求の範囲に記載の「半導体モジュール」に相当する。
【００５４】
第２実施形態では、パワーモジュール４０ｒの配線板７０ｒおよびモールド部４２ｒは、図２０に示すように円形状に形成される。モールド部４２ｒには、パワーコネクタ４５を通る対称軸寄りにアルミ電解コンデンサ４３０、４３１およびチョークコイル４４が配置される。
パワーモジュール４０ｒの、図２０の下方側の円弧部に沿って、第１系統用の第１ランド列７１ｒが同一円弧上に配置される。また、パワーモジュール４０ｒの、図２０の上方側の円弧部に沿って、第２系統用の第２ランド列７２ｒが同一円弧上に配置される。
第１ランド列７１ｒおよび第２ランド列７２ｒに含まれる各ランドの構成は、第１実施形態と同様である。
【００５５】
絶縁放熱シート６９ｒは、絶縁性の薄板状で、ランド列７１ｒ、７２ｒの大きさに応じて円弧状に形成される。
絶縁放熱シート６９ｒの一方の面は、ランド列７１ｒ、７２ｒの放熱面５９に面接触する。絶縁放熱シート６９ｒの他方の面は、ヒートシンク８０の受熱部８５に面接触する。絶縁放熱シート６９ｒは、特許請求の範囲に記載の「放熱部材」に相当する。
【００５６】
第２実施形態では、配線板７０ｒおよびモールド部４２ｒが円形状に形成されるため、第１モータケース１２と外郭形状を合わせることができ、実装しやすい。
その他、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００５７】
（その他の実施形態）
（ア）上記の実施形態では、車両の電動パワーステアリング装置に適用される電動装置について説明したが、他の用途に適用されるものであってもよい。
（イ）上記の実施形態では、２系統の三相交流モータの駆動装置に用いられる半導体モジュールについて説明した。しかし、２系統に限らず、１系統、または３系統以上のモータ駆動装置に用いられてもよく、あるいは、三相以外の多相交流電力を生成する装置に用いられてもよい。また、半導体モジュールが搭載する半導体チップは、パワートランジスタに限らず他の半導体素子であってもよい。
【００５８】
（ウ）上記の実施形態では、第１ランド部７１と第２ランド部７２とは同一平面上に形成された。しかし、第１ランド部と第２ランド部とは、それぞれ、高さの異なる平行な平面上に形成されてもよく、あるいは、非平行な平面上に形成されてもよい。いずれの場合も、放熱部材またはヒートシンクの接触面は、各ランドの放熱面に同時に接触可能に設けられる。これにより、例えば、ヒートシンクと半導体モジュールとの組付方向の誤組防止ができる。
【００５９】
（エ）上記の実施形態では、ヒートシンクの「巻線用端子側の外壁」として受熱部８５に略垂直な平面部８３が設けられた。しかし、「巻線用端子側の外壁」は、平面でなく、曲面であってもよい。また、放熱効果を高めるために面に凹凸が設けられてもよい。
【００６０】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０          ・・・電動装置
１１          ・・・モータケース
１５          ・・・ステータ
１８          ・・・巻線
１９          ・・・取出線
２１          ・・・ロータ
３０          ・・・制御基板
３５          ・・・シャフト
４０          ・・・パワーモジュール（半導体モジュール）
４２          ・・・モールド部
５１〜５８    ・・・パワートランジスタ（半導体チップ）
５９          ・・・放熱面
６９          ・・・絶縁放熱シート（放熱部材）
７０          ・・・配線板
７１          ・・・ランド列、第１ランド列
７１０〜７１９・・・ランド
７２          ・・・ランド列、第２ランド列
７２０〜７２９・・・ランド
７３          ・・・アルミ電解コンデンサ
７４          ・・・チョークコイル
７６          ・・・シャント抵抗
７８          ・・・巻線用端子
７９          ・・・制御用端子
８０          ・・・ヒートシンク
８２          ・・・凹部
８３          ・・・平面部（巻線用端子側の外壁）
８５          ・・・受熱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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