(57)【要約】  インバータモジュール自身の搭載性・放熱性能、およびモジュールの形状にまつわり考慮されるべき基板等の周囲の搭載物の搭載性を改善することができるモールドモジュールを得る。大電力の通電・制御に用いられる半導体素子を内蔵したパワーエレクトロニクス用のモールドモジュールであって、モジュール内に設けられた少なくとも１個以上の半導体スイッチング素子と、スイッチング素子を放熱させるとともに、モジュールに搭載された素子と外部回路とを電気的に接続するリードフレームと、を備え、少なくともモジュールの一端は、曲線形状または多角形形状にモールド成形されている。
2015155831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大電力の通電・制御に用いられる半導体素子を内蔵したパワーエレクトロニクス用のモールドモジュールであって、
モジュール内に設けられた少なくとも１個以上の半導体スイッチング素子と、
前記スイッチング素子を放熱させるとともに、前記モジュールに搭載された素子と外部回路とを電気的に接続するリードフレームと、を備え、
少なくとも前記モジュールの一端は、曲線形状または多角形形状にモールド成形されている
モールドモジュール。
【請求項２】
前記モジュールが曲線形状または多角形形状にモールド成形されたモールド外周部から引き出された複数の電極端子を有し、
各電極端子の折り曲げ点の曲げ処理は、モジュール平面内にあらかじめ設定された軸とそれぞれ直交する線に沿ってなされ、
折り曲げられた前記各電極端子の先端部が、前記外部回路との接続に供される
請求項１に記載のモールドモジュール。
【請求項３】
前記モジュールの、前記モジュールが曲線形状または多角形形状にモールド成形されたモールド外周部に隣接する少なくとも１辺には、前記モジュールの内側に向かって、曲線状または多角形状の窪みが形成される
請求項１または請求項２に記載のモールドモジュール。
【請求項４】
前記リードフレームと熱伝導および絶縁の機能を有する放熱シートとを、樹脂で一体成形した
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載のモールドモジュール。
【請求項５】
回転電機のシャフトに近接する内周部に電源、ＧＮＤ端子が引き出し配置され、
前記回転電機に対向する、前記モジュールが曲線形状または多角形形状にモールド成形されたモールド外周部に、インバータ端子が引き出し配置され、
前記モジュール内に、相補インバータ動作をさせる少なくとも１つのスイッチング素子対を内蔵した
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載のモールドモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大電力の通電・制御に用いられる半導体素子を内蔵したパワーエレクトロニクス用のモールドモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータやオルタネータ等の回転電機分野の製品においては、製品の単位体積・重量当たりの出力の向上、高効率化の市場要求に応えるために、パワーエレクトロニクスの活用が進んでいる。また、近年においては、とりわけ機電一体構造により、製品の小型化を加速する動きがある。【０００３】
具体的には、モータを駆動するインバータ回路を複数個のモールドモジュールにより構成し、このモールドモジュールを、モータの端部に設けたアルミ等の熱伝導性に優れた素材により構成されたフレーム上に、シャフトを中心とした放射状に配置した構造を有する電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
この電動パワーステアリング装置の構成によれば、大電流を制御するインバータ回路を、効率よく小型かつコンパクトに、モータに近接して配置しつつ、放熱およびモジュールの固定も合理的に達成することができる。【０００５】
また、モジュールの形状を台形とし、複数のモジュールを近接して、全体として円環状に配置することにより、実装効率を向上させるインバータモジュールが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２３９５７４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８８０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
モータやオルタネータ等の回転電機のフレームやハウジング等といった回転構造体の外形器は、回転機能を実現するために、一般的に円形を基本に設計されている。そのため、機電一体構造として、コンパクトな構造を模索した場合、インバータ回路等の電気電子回路部も、体積占有構造としては、円筒形の内部空間に収まるように設計することが望ましい。すなわち、各機能部品は、それ自身が円筒形に近いほど効率よく許容空間内に収容できることとなる。【０００８】
ここで、特許文献１の例においては、インバータモジュールおよび電源モジュール計４個を、モータのシャフトと垂直な平面をなし、ヒートシンク機能を有するフレーム上に、シャフトを中心とした４方に放射状に配置することで目的を達成している。しかしながら、モジュールの形状が矩形であるために、円盤形状に近いヒートシンク面において、モジュールと接することのできない部分が残っており、熱伝導に寄与する有効面積の観点で改善の余地を残した設計となっている。【０００９】
また、特許文献２の例においては、台形のモジュールが提案されており、説明図によれば、９個のモジュールを同一面内に円環状に並べることが提案されている。しかしながら、一般に広く用いられている三相モータのシングルインバータのような、単純な構成の場合には、上下アーム対が内蔵された単位インバータモジュールを採用したとしても、僅か３個のモジュールでインバータ回路が構成可能である、【００１０】
そのため、この提案に基づけば、台形のモジュールを、モータのシャフトに対し放射状に３個並べる構成となる。この場合には、モータフレーム内径の円弧に対して、台形の辺が沿わずに残ってしまうので、矩形のモジュールに比べて、ヒートシンク平面へのモジュールの配置効率が大きくは改善しない。【００１１】
また、製品の小型化設計においては、モールドモジュールから引き出された制御信号端子の、基板への接続位置を最適化することにより、基板の部品実装に寄与する有効面積を最大化することが重要である。【００１２】
ここで、特許文献１の例においては、モジュールの制御信号端子引き出し位置は、矩形モジュールにおけるモータシャフト側（内周側）に配置されており、かつモータのシャフト円周を取り囲むように端子を整列配置して、基板に接続するピン位置が設けられている。このように、ピンを直線状に整列配置することで、基板中央部で部品実装に利用可能な面積が減ってしまっている。【００１３】
また、特許文献２の例においては、制御信号端子は、外周側に配置されている。この構成において、基板に接続するために、モジュールから引き出された制御信号端子を、モジュールに沿って均一な軸で一様に曲げれば、基板の端に直線状に並んだ端子として接続される形態となるので、基板の外周部が多角形の接続端子配置領域で取り囲まれる。したがって、本来は、回転電機のハウジングとして円形の基板およびその部品実装面が期待されるところ、最外周部が有効に活用できない結果となる。【００１４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、インバータモジュール自身の搭載性・放熱性能、およびモジュールの形状にまつわり考慮されるべき基板等の周囲の搭載物の搭載性を改善することができるモールドモジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に係るモールドモジュールは、大電力の通電・制御に用いられる半導体素子を内蔵したパワーエレクトロニクス用のモールドモジュールであって、モジュール内に設けられた少なくとも１個以上の半導体スイッチング素子と、スイッチング素子を放熱させるとともに、モジュールに搭載された素子と外部回路とを電気的に接続するリードフレームとを備え、少なくともモジュールの一端は、曲線形状または多角形形状にモールド成形されているものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係るモールドモジュールによれば、モジュール内に設けられた少なくとも１個以上の半導体スイッチング素子と、スイッチング素子を放熱させるとともに、モジュールに搭載された素子と外部回路とを電気的に接続するリードフレームとを備え、少なくともモジュールの一端は、曲線形状または多角形形状にモールド成形されている。
そのため、インバータモジュール自身の搭載性・放熱性能、およびモジュールの形状にまつわり考慮されるべき基板等の周囲の搭載物の搭載性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、この発明の実施の形態１に係るモールドモジュールを示す構成図である。
【図２】図１に示したモールドモジュールに内蔵された回路を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るモールドモジュールを搭載した機電一体構造モータのコントローラ（ＥＣＵ）部分を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るモールドモジュールを搭載した機電一体構造モータの全体構造を展開して示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るモールドモジュールが適用された電動パワーステアリング装置を示すブロック構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るモールドモジュールにおける信号端子の曲げ構造を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るモールドモジュールの外形形状を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るモールドモジュールの絶縁構造を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明に係るモールドモジュールの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。なお、この発明に係るモールドモジュールは、モータやオルタネータ等の回転電機と組み合わせるパワー回路として利用され、機電一体構造により製品の機能を小型かつコンパクト、高効率に構成することを意図して使用されるパワーエレクトロニクス回路に適用され、とりわけ半導体スイッチング素子を内蔵したものである。
【００１９】
実施の形態１．
図１（ａ）、（ｂ）は、この発明の実施の形態１に係るモールドモジュールを示す構成図である。図１（ａ）、（ｂ）において、モールドモジュール内には、大電流の通電の通電制御をおこなうために必要な半導体スイッチング素子１０１（ＭＯＳＦＥＴ）、電流検出用のシャント抵抗器１０２およびノイズ対策用のコンデンサ１０３を、回路機能の構成をすべく内蔵している。
【００２０】
また、これら搭載素子間の接続を行い、回路を構成すると同時に、搭載素子からの熱を外部に放熱させるために、各素子間を分離すべくアイランド状に加工した銅または銅合金等で構成され、高導電性および熱伝導性を有するリードフレーム１０４が設けられている。
【００２１】
また、リードフレーム１０４と素子との間を、半田または導電性ペーストを用いて電気的・機械的に接続実装するとともに、素子上面の電極からの電気的接続として、クリップリード１０５による半田実装、またはワイヤーボンディング１０６によって、他のアイランド、素子との接続を行い、モジュール内に素子の実装を行っている。
【００２２】
さらに、リードフレーム１０４上に搭載された素子、接続構造の機械的な変形の防止や絶縁防湿保護を実現するために、リードフレーム１０４上の素子実装面に対して、樹脂１０８によりモールド成形を行い、モジュールとしてのアセンブリを行っている。
【００２３】
ここで、リード端子引き出し部１０７の存在する端は、樹脂１０８によるモールド成形により、保護すべきモジュール内部回路と外界とを隔てているが、リードフレーム１０４上の各素子搭載アイランドのレイアウトを適切に配列し、かつ端子の引き出し位置を、リードフレームアイランドの端に沿って配列した。その結果、モジュール成形部１０９は、回転電機の内周に沿った高効率な配置を可能とすべく、曲面状または多角形に形作られることを特徴としている。
【００２４】
図２は、図１に示したモールドモジュールに内蔵（構成）された回路を示す回路図である。図２において、樹脂モールド２０８にて保護されたリードフレーム２０４上に、回路を構成する電子部品一式、すなわちＭＯＳＦＥＴ２０１、シャント抵抗２０２およびコンデンサ２０３を搭載している。
【００２５】
各部品は、さらにクリップリード２０５、ワイヤーボンド２０６の接続手段を介して、リードフレーム２０４と接続されている。リードフレーム２０４は、樹脂モールド外部接続端子２０７に引き出され、全体としてインバータ回路およびインバータの相遮断スイッチ機能が、１パッケージにまとめられたものとなっている。
【００２６】
各ＭＯＳＦＥＴ２０１のコントロールおよびインバータ相電流の検出を行うための信号端子は、一辺２０９側、すなわち図１のモジュール成形部１０９側に集めて引き出され、制御回路との接続を実現している。
【００２７】
図３は、この発明の実施の形態１に係るモールドモジュールを搭載した機電一体構造モータのコントローラ（ＥＣＵ）部分を示す構成図である。なお、ここでは、インバータコントロールユニットの構造の一例を示している。
【００２８】
図３において、このインバータユニットは、ブラシレスＤＣモータを駆動するための３相インバータ駆動回路を備え、モータと同軸一体構造によってコンパクトなパワーパックモジュールとしての構造体をなす設計となっている。
【００２９】
この同軸一体構造を実現するために、インバータコントロールユニットを収容するハウジング３０２は、中央部に貫通穴を有し、モータの出力軸を支えるためのベアリングを保持すると同時に、出力軸に取り付けられたロータの磁気結合強度に比例した電気信号から、モータの電気角を検出する回転角センサ（レゾルバ）を、同軸上に配列した形状を有する。
【００３０】
また、このハウジング３０２は、モールドモジュール３０１のインバータスイッチング動作時の熱損失に対してヒートシンクとしての機能を得る必要があることから、高放熱性と上述した機械的な剛性とを兼ね備えたアルミダイカスト合金等の素材によって作られている。
【００３１】
ハウジング３０２に対し、モールドモジュール３０１は、樹脂により成形されたフレームＡｓｓｙ３０３のねじ締めよって、挟み込むように固定されている。このとき、モールドモジュール３０１の放熱面とヒートシンクとの間の熱伝導および電気的な絶縁を保つために、放熱シートとグリス等が介在されている。
【００３２】
また、フレームＡｓｓｙ３０３には、モールドモジュール３０１に対して電源供給するバスバー３０５が設けられており、コネクタＡｓｓｙ３０４により外部から電力を受電している。
【００３３】
ここで、バスバー３０５には、モールドモジュール３０１のインバータ動作に伴うスイッチングノイズの外部への漏洩を防止するためのコイル、および電源供給を安定化させるためのリプルコンデンサが、モールドモジュール３０１とともに接続され、インバータ動作時の大電流の供給経路を形作っている。
【００３４】
また、モールドモジュール３０１の信号ピンは、フレームＡｓｓｙ３０３に設けられた貫通穴を介して制御基板３０６に接続されている。このとき、コネクタＡｓｓｙ３０４の信号コネクタ部からの信号ピンも、制御基板３０６に接続されている。
【００３５】
このように配列することによって、モールドモジュール３０１は、モータ等の回転電機のシャフトに沿って放射状に配列され、シャフトに近接する内周部に電源、ＧＮＤ端子を引き出し、リング上のバスバー３０５と接続を容易にする。この大電流の電源供給経路は、最短のループを構成可能であり、電力損失の低減、スイッチングノイズの低減を実現している。一方、対向する曲線形状または多角形形状にモールド成形されたモールド外周部に、インバータ端子を引き出し配置することによって、回転電機の巻線への接続に最適な配置を実現している。
【００３６】
図４は、この発明の実施の形態１に係るモールドモジュールを搭載した機電一体構造モータの全体構造を展開して示す構成図である。なお、ここでは、図３のインバータユニットにモータ部をアセンブリし、パワーパックモジュールとして完成させた例を示している。
【００３７】
図４において、モータ４０１への電力供給のために、モールドモジュール４０２から引き出された出力端子４１２が、フレームＡｓｓｙ４０３、および制御基板４０４のカバー４０５の上に固定された中継端子４０６と溶接され、中継端子４０６を介して、モータ４０１側から引き出された端子４０７と圧接されることにより、相互の電気的な接続を実現している。
【００３８】
ここで、コアにまかれたモータ４０１の巻線は、モータフレーム４０８に圧入され、またモータフレーム４０８の端部４１０の内部には、ロータシャフト４０９の受け側のベアリングが保持されている。ロータは、モータ４０１の巻線と作用する永久磁石４１１がシャフト上に固定されており、インバータモジュールから供給された駆動電流により、回転トルクを発生する。
【００３９】
このようにして、この発明の実施の形態１に係るモールドモジュールを使用することによって、同軸形状の限られた空間に、インバータ回路を効率的に構成し、機電一体同軸構造のパワーパックモジュールをコンパクトに構成することができる。
【００４０】
また、パワーパックモジュール５０１の具体的な適用例として、自動車のハンドル操舵力を軽減するために、ステアリングギアに取り付けられて使用される電動パワーステアリング装置に利用する場合の、外部インターフェースも含めた電気的な機能ブロック図を図５に示す。
【００４１】
図５において、パワーパックモジュール５０１は、モータ５０２、モータ５０２の回転電気角を検出する回転角センサ５０３からなるトランスデューサ部と、モールドモジュール（パワーモジュール５０４、リレーモジュール５０５、コンデンサ５０６、コイル５０７）をバスバーにより接続し、主回路を構成したフレームＡｓｓｙ部５０８と、主回路の動作を制御するためのマイコン５０９、センサ等のインターフェース回路５１０、主回路の駆動を行うＰＷＭプリドライバ５１１等を搭載した制御基板５１２とを備えている。
【００４２】
また、パワーパックモジュール５０１の電源は、車のバッテリ５１３から電源を得て、コネクタ端子５１４を経てフレームＡｓｓｙ５０８のバスバーへ引き込んでいる。制御基板上の電源回路５１５は、バッテリ電源とイグニションスイッチ信号とにより基板内部電源の供給遮断を司っており、基板内部電源の供給開始により、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）が起動する。
【００４３】
この電動パワーステアリング装置において、システムの立ち上がり時に、ＭＰＵは、各インターフェース回路５１０、主回路の初期チェックを行い、異常がなければ全回路を通電し動作可能状態とする。
【００４４】
その後、ＭＰＵは、ドライバのハンドル操舵力の検出値を、トルクセンサＩＦをへて周期的に取り込み、同時に通信インターフェースより車速、操舵角等の情報を取り込むことによって、モータが発生すべきトルク値、すなわちハンドルアシストトルクを演算、更新する。この値に基づき、モータ通電目標電流が決定される。
【００４５】
また、ＭＰＵは、回転角センサ５０３、回転角信号ＩＦ５１０を経て取り込んだモータ電気角に応じて、モータ巻線各相の駆動ＤＵＴＹを決定し、ＰＷＭプリドライバ５１１に各相のインバータ駆動ＤＵＴＹ信号を出力する。プリドライバ回路により、パワーモジュール５０４が駆動され、主回路はインバータ動作を行う。その結果、モータ各端子の平均電圧は、ＭＰＵからの指示に応じたＰＷＭ変調電圧によるものとなる。
【００４６】
ここで、モータ電流は、モータの端子間のＰＷＭ平均電圧差に応じて決定され、各相のモータ電流値は、電流検出用のシャント抵抗器により検出され、電流検出信号増幅器５１６を経てＭＰＵにてＡ／Ｄ変換手段を介して取り込まれることにより、モータ電流がモータ通電目標電流に対してフィードバック制御される。その結果、トルクセンサの検出した操舵トルク、車速、舵角等の車両挙動に応じた最適なアシストトルクをモータに発生せしめ、パワーステアリングとしての動作が可能となる。
【００４７】
以上のように、実施の形態１によれば、モジュール内に設けられた少なくとも１個以上の半導体スイッチング素子と、スイッチング素子を放熱させるとともに、モジュールに搭載された素子と外部回路とを電気的に接続するリードフレームとを備え、少なくともモジュールの一端は、曲線形状または多角形形状にモールド成形されている。
そのため、インバータモジュール自身の搭載性・放熱性能、およびモジュールの形状にまつわり考慮されるべき基板等の周囲の搭載物の搭載性を改善することができる。
【００４８】
具体的には、この発明の実施の形態１に係るモールドモジュールは、円筒形またはそれに類する回転電機の外形器内に収容され、回転電機のシャフトと垂直な面にシャフト部から放射状に配列されるパワーエレクトロニクス用のモールドモジュールであって、そのモジュール内には、少なくとも１個以上の半導体スイッチング素子と、そのスイッチング素子の放熱、および外部回路と素子とを電気的に接続し動作させる機能をなすリードフレームを備えた構造を有し、少なくともモジュールの一端は、回転電機ハウジング端部の円周形状内に沿って効率的に収容されるべく、曲線形状または多角形形状のモールド成形により、モールド外周部を形作るように構成されている。
【００４９】
このような構成により、モジュールの形状の最適化が達成され、その結果、インバータ装置の小型化による製品形状の小型最適化、電気的性能の向上に寄与することができる。特に、モジュールの外形を回転電機のフレーム内径に沿って実装可能な最大外形にフィッティングした曲線または多角形外形を採用することで、モジュールとヒートシンクとの放熱面積の増大を可能とし、接触面の熱抵抗を低減し、放熱性能の改善が可能となる。
【００５０】
また、回転電機の内周に沿って配置された各モールドモジュールにおいて、回転電機のシャフトに近接する内周部に電源、ＧＮＤ端子を引き出し配置し、回転電機に対向する、モジュールが曲線形状または多角形形状にモールド成形されたモールド外周部に、インバータ端子を引き出し配置する構成とした。また、モジュール内に、相補インバータ動作をさせる少なくとも１つのスイッチング素子対を内蔵する構成とした。
【００５１】
このような構成により、インバータに対する電源供給は、回転電機シャフト近傍に配置構成される最短経路の母線ループを介してなされるとともに、回転電機のコイルの接続位置と近い部位にモジュールの出力端子が配置される結果、回転電機のコイルとの接続も最短なものとなり、電気的および構造的に最適な結線を行うことが可能となる。
【００５２】
実施の形態２．
モールドモジュールの曲線形状または多角形形状にモールド成形されたモールド外周部からの、電気的接続に必要な端子の引き出しについては、機器への実装効率を改善するために、端子の曲げ位置を、曲線または多角形の外周形状に沿うように構成することが効果的である。
【００５３】
以下、図６を参照しながら、このような構成を実現する方法について説明する。図６は、この発明の実施の形態２に係るモールドモジュールにおける信号端子の曲げ構造を示す構成図である。
【００５４】
図６において、まず、モールドモジュールの平面内に設定した軸１１０を基準に、この軸と直交した線１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６を設定する。続いて、これらの線１１１〜１１６に沿って、各端子１１７、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４を折り曲げる。
【００５５】
その結果、各端子を構成する母材は、軸１１０の方向に沿って必要な端子長さ分用意し、型で打ち抜くことで構成が可能である。したがって、モールド外周形状を曲面や多角形のように実装性の良い形にし、接続端子の引き出しも外周形状に沿った形にコンパクトに引き出しつつ、端子部材の材料取りの効率も悪化しない設計が可能である。
【００５６】
以上のように、実施の形態２によれば、モールドモジュールが曲線形状または多角形形状にモールド成形されたモールド外周部から引き出された複数の電極端子を有し、各電極端子の折り曲げ点の曲げ処理は、モジュール平面内にあらかじめ設定された軸とそれぞれ直交する線に沿ってなされ、折り曲げられた各電極端子の先端部が、外部回路との接続に供されるように構成されている。
【００５７】
このような構成により、モジュールを制御する電子回路基板へのモジュールからの接続端子の引き出し・曲げについてもモジュール外周で、回転電機の壁面に沿って最大限基板有効面積が大きくなるように配置することを可能とし、基板への部品搭載面積の拡大に寄与することができる。
【００５８】
実施の形態３．
モールドモジュールの配置面において、他部品も含めた実装効率を上げるために、モールドモジュールの電極引き出しに関与しない側面に、窪みをつけるようにしてもよい。以下、図７を参照しながら、このような構成を実現する方法について説明する。図７は、この発明の実施の形態３に係るモールドモジュールの外形形状を示す構成図である。
【００５９】
図７において、モールドモジュール７０１の曲線形状または多角形形状にモールド成形された端子引き出し部７０２に対して、隣接する辺７０３に多角形状または曲線状の窪み７０４を設ける。これによって、コントローラとしてモジュールを配列した際に得られる隙間の空間には、他の部品、例えばコンデンサを収容することができる。
【００６０】
このような形状にモールドモジュール７０１を設計することによって、例えばモールドモジュール７０１のスイッチング動作に伴う電源系の電圧、電流の脈動を抑制するためのコンデンサ７０５の最適配置が可能となる。コンデンサ７０５は、インバータへ給電している電源電圧リップルの抑制のためにモールドモジュールに可能な限り近接して配置することが効果的であり、この形状のモールドモジュール７０１の採用によって、その目的を達することができる。
【００６１】
以上のように、実施の形態３によれば、モジュールが曲線形状または多角形形状にモールド成形されたモールド外周部に隣接する少なくとも１辺には、モジュールの内側に向かって、曲線状または多角形状の窪みが形成されている。
【００６２】
この発明の実施の形態３に係るモールドモジュールは、外周部が曲線または多角形形状とし、回転電機の内周に沿う搭載可能な最大外形を意図した寸法であるのに対し、モジュールの内周部は、回転電機のシャフトに沿うよう外周に比べて短い辺で構成された概略扇形状を前提としている。
【００６３】
このように、モジュール側面に窪みをつけることにより、モジュール側面に形作られた隙間に、周辺素子、または構造物の配置を可能とするように構成することで、モジュールを組み込んだ機電一体製品として高密度なインバータ回路の実装配置が可能となる。
【００６４】
実施の形態４．
上記実施の形態１では、モールドモジュールとヒートシンクとの間の放熱と絶縁を行うために、放熱シートおよびグリスを挟み込み、組み立てることを提案したが、放熱シートは、リードフレームと密着させて樹脂で一体に成形してもよい。
【００６５】
ここで、放熱シートとしては、例えば熱伝導性を有する無機フィラーの充填されたエポキシ樹脂系の絶縁層と、それを保持し、かつ熱をヒートシンク面に伝えるための銅箔シートからなるものを利用することができる。このシートの樹脂面をモールドモジュールのリードフレームに密着し一体で成形すれば、エポキシ樹脂面がリードフレームに接着し熱伝導と絶縁を兼ねた機能を発揮できる。
【００６６】
図８は、この発明の実施の形態４に係るモールドモジュールの絶縁構造を示す構成図である。なお、ここでは、絶縁シートをモールドモジュール内に一体成型した断面図を示している。図８において、素子を搭載、半田付けしたリードフレーム８０１の背面、すなわちヒートシンクと接触する放熱面側に、絶縁シート８０２の絶縁層側を貼り付けた後、エポキシ樹脂８０３にてリードフレーム８０１にモールド処理を行う。
【００６７】
絶縁シート８０２は、素材を任意の形状に作ることができるため、モジュール放熱面全面を覆うように設計すればよい。また、絶縁シートの外周端部は、エポキシ樹脂８０４によりリードフレームの端子間をまたぐ形で表面側の樹脂と一体に成形し、絶縁シート８０２を抑え込むように形作られる。
【００６８】
その結果、絶縁シート８０２のリードフレーム８０１からの捲れ、剥がれの防止の機能を得る。このとき、放熱面は、外周部にエポキシ樹脂の塀をつけた形となるので、ヒートシンク側の接触面を、モジュール放熱面と押し当たるような突起構造とすることで、モジュールの位置決めを容易にすることができる。
【００６９】
このようにして完成したモールドモジュールは、放熱面がヒートシンクと接触する面全体に絶縁シート８０２を重ねて成形できることから、熱伝導が有効に作用するとともに、放熱シート８０２は、モジュールの段階で完成しているので、インバータモジュールへのアセンブリが容易化し、製品製造を容易化することができる。
【００７０】
以上のように、実施の形態４によれば、モールドモジュールのリードフレームと熱伝導および絶縁の機能を有する放熱シートとを、樹脂で一体成形するように構成した。
【００７１】
ここで、放熱シートの形状加工性は良好であり、故にモジュールの外形形状を曲線または多角形等任意の形状に設計しても、放熱シートの形状をそれに合わせて加工してリードフレームに一体成型することは容易である。そのため、モジュール取り付け部（ヒートシンク）に対する絶縁、放熱の機能は維持され、モジュールの形状設計自由度が確保されることによって、製品に対して高密度でのモジュールの実装が可能となる。
【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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【国際調査報告】
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