(57)【要約】【課題】ＰＷＭモジュールにおいて金属基板を廃止して小型化しても放熱性を低下させず、製造コストの低減を図る。【解決手段】発熱量の大きな発熱本体部１１ａを有する第一の電子部品１１と、発熱本体部１１ａの発する熱の影響を受けやすい第二の電子部品１２と、第一の電子部品１１の電極部１１ｂが接続されるインサートパターン１４ａを備えたインサート基板１４と、をハウジング１５内に有し、ハウジング１５内の熱をハウジング１５外に伝達する放熱部材１６が設けられたＰＷＭモジュール１０において、インサート基板１４と別体の絶縁性基板１７を設け、この絶縁性基板１７の両面に第二の電子部品１２を実装すると共に、第一の電子部品１１の発熱本体部１１ａを、インサート基板１４から離間させて放熱部材１６に保持させた。更に、放熱部材１６の伝熱脚部１６ｄをインサートパターン１４ａに直接接触させた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱量の大きな発熱本体部を有する第一の電子部品と、
前記発熱本体部の発する熱の影響を受けやすい第二の電子部品と、
前記第一の電子部品の電極部が接続されるインサートパターンを備えたインサート基板と、をハウジング内に有し、
前記ハウジング内の熱を該ハウジング外に伝達する放熱部材が設けられたＰＷＭモジュールであって、
前記インサート基板と別体の絶縁性基板を設け、該絶縁性基板に前記第二の電子部品を実装すると共に、
前記第一の電子部品の発熱本体部を、前記インサート基板から離間させて前記放熱部材に保持させたことを特徴とするＰＷＭモジュール。
【請求項２】
前記絶縁性基板の両面に前記第二の電子部品を実装したことを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭモジュール。
【請求項３】
前記放熱部材は、前記インサートパターンに直接接触する伝熱脚部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＰＷＭモジュール。
【請求項４】
前記第一の電子部品は、ＭＯＳ型ＦＥＴであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＰＷＭモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばモータのコイル電圧をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するために自動車等に用いられるＰＷＭモジュールに関するものであり、特にスイッチング素子に入力抵抗が大きく発熱量が大きなＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたＰＷＭモジュールに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のＰＷＭモジュールとしては、従来から、金属基板に電子部品を配設したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図４に示すように、従来のＰＷＭモジュール１では、表面に絶縁層２ａを有する金属基板２と、金属基板２上に絶縁層２ａを介してパターンニングされたプリントパターン（導電路）３、３・・・と、金属基板２に実装されたＭＯＳ型ＦＥＴ等の発熱量の大きな第一電子部品４、４・・・と、金属基板２に実装された第二電子部品５と、を有している。
【０００４】
この金属基板２は、第一電子部品４、４・・・が発した熱を放熱するため、熱伝導率の高いアルミニウム等から成形されている。
【０００５】
そして、第二電子部品５は電圧変換回路が集積されたいわゆるプリドライバＩＣであり、この第二電子部品５により第一電子部品４が駆動制御されるようになっている。
【０００６】
また、ＰＷＭモジュール１では、第一電子部品４、４・・・及び第二電子部品５は、所望の回路接続が得られるように、プリントパターン（導電路）３、３・・・上に接続されており、更に、ワイヤ６、６・・・によっても接続されている。
【０００７】
このように構成されたＰＷＭモジュール１は、ＰＷＭモジュール１の組み付け部位に応じて、別途に製造されたハウジング内に適宜収納されて用いられている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平３−２１８０６０号公報（第３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＰＷＭモジュール１では、第一電子部品４、４・・・が熱伝導性の高い金属基板２に実装されて放熱は促進されるものの、アルミニウム等の金属基板２は高価であり、製造コストが増大してしまうという問題があった。
【００１０】
そして、負荷を増加させて、より大きな電圧を第一電子部品４、４・・・に印加する場合には、金属基板２の面積を増加させて放熱を促進させる必要が生じ、ＰＷＭモジュール１が大型化してしまうと共に、更に製造コストが増大してしまうという問題があった。
【００１１】
また、このような金属基板２を用いる場合には、金属基板２の電子部品を実装しない面は絶縁層２ａで覆わずにヒートシンクを密着させ放熱効率を向上させている。
【００１２】
このため、金属基板２は両面実装が困難であり、実装スペースが制限されてしまう。
【００１３】
従って、従来のＰＷＭモジュール１では、３端子レギュレータやトランジスタ、抵抗、コンデンサ等の安価なディスクリート部品を金属基板２上で組み合わせることができなかった。
【００１４】
すなわち、電圧変換回路が集積された第二電子部品５を組み込まなければならず、製造コストの低減を図ることができない、という問題があった。
【００１５】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、小型化しても放熱性を低下させず、また、製造コストの低減を図ることのできるＰＷＭモジュールの提供を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、発熱量の大きな発熱本体部を有する第一の電子部品と、前記発熱本体部の発する熱の影響を受けやすい第二の電子部品と、前記第一の電子部品の電極部が接続されるインサートパターンを備えたインサート基板と、をハウジング内に有し、前記ハウジング内の熱を該ハウジング外に伝達する放熱部材が設けられたＰＷＭモジュールであって、前記インサート基板と別体の絶縁性基板を設け、該絶縁性基板に前記第二の電子部品を実装すると共に、前記第一の電子部品の発熱本体部を、前記インサート基板から離間させて前記放熱部材に保持させたことを特徴とするＰＷＭモジュールである。
【００１７】
このように構成された請求項１記載のものでは、前記第一の電子部品の発熱本体部を、前記インサート基板から離間させて前記放熱部材に保持させたため、前記第一の電子部品の発熱本体部が発した熱を前記放熱部材に直接に伝達することができる。
【００１８】
このため、前記発熱本体部が発した熱は、前記放熱部材を介して前記ハウジング外に伝達し易く、該ハウジング内の温度上昇の抑制を図ることがことができる。
【００１９】
従って、金属基板を用いることなく前記ハウジング内の温度上昇の抑制を図ることができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００２０】
しかも、前記インサート基板と別体の絶縁性基板を設け、該絶縁性基板に前記第二の電子部品を実装するため、高価な集積回路（ＩＣ）を用いずに、該第二の電子部品を複数組み合わせて該絶縁性基板に所望の回路を構成することができ、更に、製造コストの低減を図ることができる。
【００２１】
また、前記絶縁性基板を前記インサート基板と別体としたため、前記インサートパターンの発する熱が前記第二の電子部品に伝わりにくく、該第二の電子部品として安価なものを採用することができ、更に、製造コストの低減を図ることができる。
【００２２】
また、請求項２に記載された発明は、前記絶縁性基板の両面に前記第二の電子部品を実装したことを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭモジュールである。
【００２３】
このように構成された請求項２記載のものでは、前記絶縁性基板の両面に前記第二の電子部品を実装するため、前記第二の電子部品を実装する前記絶縁性基板を小型化することができ、前記ＰＷＭモジュールの小型化を図ることができる。
【００２４】
また、請求項３に記載された発明は、前記放熱部材は、前記インサートパターンに直接接触する伝熱脚部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＰＷＭモジュールである。
【００２５】
このように構成された請求項３記載のものでは、前記伝熱脚部が前記インサートパターンに直接接触し、該インサートパターンの発した熱が該伝熱脚部に直接伝達される。
【００２６】
このため、該インサートパターンの発した熱が、前記放熱部材を介して前記ハウジング外に伝達され易く、更に、該ハウジング内の温度上昇の抑制を図ることがことができる。
【００２７】
また、請求項４に記載された発明は、第一の電子部品は、ＭＯＳ型ＦＥＴであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＰＷＭモジュールである。
【００２８】
このように構成された請求項４記載のものでは、第一の電子部品がＭＯＳ型ＦＥＴであるため、高入力抵抗で発熱量の大きなＭＯＳ型ＦＥＴの発する熱が前記ハウジング外に伝達されやすく、該ハウジング内の温度上昇の抑制を図ることがことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
【００３０】
図１、図２に示すように、本実施形態のＰＷＭモジュール１０は、発熱量の大きな発熱本体部１１ａを有する第一の電子部品としてのＭＯＳ型ＦＥＴ１１、１１・・・と、発熱本体部１１ａが発する熱の影響を受け易い第二の電子部品としての制御回路素子１２、１２・・・と、その他の電子部品である電解コンデンサ１３、１３・・・と、インサートパターン１４ａを備えたインサート基板１４と、をハウジング１５内に有している。
【００３１】
また、ＰＷＭモジュール１０には、ハウジング１５内の熱をハウジング１５外に伝達するための放熱部材としてのヒートシンク１６が設けられており、更に、インサート基板１４とは別体で絶縁性基板としての樹脂基板１７が設けられている。
【００３２】
ハウジング１５は、樹脂等により形成されており、図３に示すように上面視四角形状を呈している。
【００３３】
そして、ハウジング１５は、上底及び下底が開口したハウジング本体部１５ａと、ハウジング本体部１５ａの上底を覆うハウジングアッパ１５ｂと、ハウジング本体部１５ａの下底を覆うハウジングロア１５ｃと、を有して薄い箱形状となっている。
【００３４】
更に、ハウジング本体部１５ａには樹脂製のインサート基板１４が一体に設けられて側断面Ｈ字状を呈しており、このインサート基板１４は、図３に示したように、上面視で中央部分に隙間１４ｄを有している。
【００３５】
インサートパターン１４ａは、インサート成形されてインサート基板１４内に挟み込まれており、電気抵抗を小さく抑えるために一定の厚みを有する板状の金属からできている。
【００３６】
そして、インサートパターン１４ａは、ハウジング本体部１５ａと一体に設けられたコネクタ部１８内まで延設されている。
【００３７】
更に、インサート基板１４には、複数の切欠１４ｂ、１４ｂ・・・が設けられており、切欠１４ｂ、１４ｂ・・・からインサートパターン１４ａが露呈するようになっている。
【００３８】
この切欠１４ｂ、１４ｂ・・・は、インサート基板１４に配置される電解コンデンサ１３、１３・・の直下には位置しないようになっている一方、インサートパターン１４ａの露呈する面積が広くなるように、インサート基板１４の強度を確保できる範囲内で多数設けられている。
【００３９】
また、ヒートシンク１６は、例えば押し出し成形されたアルミニウム等の熱伝導性の高い材質からできており、長方形板状のシンク本体１６ａと、このシンク本体１６ａに設けられてハウジングアッパ１５ｂからハウジング１５外に突出したフィン１６ｂと、を有し、ハウジング１５内の熱をフィン１６ｂを介してハウジング１５外に伝達し、ハウジング１５内の温度上昇を抑制するようになっている。
【００４０】
そして、ヒートシンク１６は、シンク本体１６ａの両側縁から下方に延びる伝熱脚部１６ｄを有しており、伝熱脚部１６ｄとシンク本体１６ａとで側面視コ字状を呈している。
【００４１】
この伝熱脚部１６ｄは、シンク本体１６ａと同じ材質でできており、シンク本体１６ａに一体に形成されていると共に、その下端をインサートパターン１４ａに直接接触させている。
【００４２】
更に、ヒートシンク１６にはこの両伝熱脚部１６ｄ間に渡って保持部材１６ｃが設けられている。
【００４３】
そして、この保持部材１６ｃとシンク本体１６ａとの間に、発熱本体部１１ａがシンク本体１６ａと密着状態で嵌め込まれており、発熱本体部１１ａがインサート基板１４から離間してヒートシンク１６に保持されるようになっている。
【００４４】
また、ＭＯＳ型ＦＥＴ１１、１１・・・は、この発熱本体部１１ａから下方に向けて延設する電極部１１ｂを有しており、この電極部１１ｂはインサートパターン１４ａに電気的に接続されている。
【００４５】
更に、樹脂基板１７は、インサート基板１４に、図示しない係止ピンで係止されている。
【００４６】
この樹脂基板１７は、インサート基板１４を介してヒートシンク１６反対側に位置すると共に、図３に示したように、樹脂基板１７の一部を隙間１４ｄと重複させている。
【００４７】
また、樹脂基板１７は、薄い金属膜からなるプリントパターン１７ａを有しており、このプリントパターン１７ａは樹脂基板１７の両面に設けられている。
【００４８】
更に、この樹脂基板１７の両面には、３端子レギュレータやトランジスタ、コンデンサ等から構成される複数の制御回路素子１２、１２・・・が実装されており、プリントパターン１７ａにより電気的に接続されて所定の制御回路を構成している。
【００４９】
ここで、図１、図３に示したように、この複数の制御回路素子１２、１２・・・のうち、実装したときの実装高が大きいものは、樹脂基板１７のインサート基板１４側の面（上面）に実装されてインサート基板１４の隙間１４ｄに位置しており、樹脂基板１７とハウジングロア１５ｃとの間隔を小さく保つことができるようになっている。
【００５０】
そして、このように構成されたＰＷＭモジュール１０のハウジング１５内には、熱伝導性の高いポッティング材が充填されている。
【００５１】
次に、ＰＷＭモジュール１０の作用について説明する。
【００５２】
本実施形態のＰＷＭモジュール１０では、いわゆるパワー系電子部品であるＭＯＳ型ＦＥＴ１１での発熱量が大きく、また、このＭＯＳ型ＦＥＴ１１が接続されるインサートパターン１４ａでの発熱量も大きい。
【００５３】
ここで、本実施形態のＰＷＭモジュール１０では、このＭＯＳ型ＦＥＴ１１の発熱本体部１１ａをインサート基板１４から離間させてヒートシンク１６に保持させている。
【００５４】
しかも、発熱本体部１１ａは、押し出し成形されたアルミニウム等の熱伝導性の高いシンク本体１６ａと密着した状態で保持されている。
【００５５】
このため、発熱量の大きな発熱本体部１１ａが発した熱を、ヒートシンク１６のシンク本体１６ａに直接に伝達し、フィン１６ｂを介してハウジング１５外に伝達させることができる。
【００５６】
すなわち、本実施形態のＰＷＭモジュール１０であれば、発熱本体部１１ａが発した熱がヒートシンク１６を介してハウジング１５外に伝達し易く、ハウジング１５内の温度上昇の抑制を図ることができる。
【００５７】
そして、発熱本体部１１ａをインサート基板１４から離間させ、基板に実装せずにヒートシンク１６に保持させるため、発熱量の大きなＭＯＳ型ＦＥＴ１１を実装するための金属基板を省略でき、製造コストの低減を図ることができる。
【００５８】
また、ＰＷＭモジュール１０では、ヒートシンク１６の伝熱脚部１６ｄをインサートパターン１４ａに直接接触させている。
【００５９】
このため、発熱量の大きなインサートパターン１４ａの発した熱を、伝熱脚部１６ｄに直接に伝えることができる。
【００６０】
したがって、インサートパターン１４ａの発した熱が、ヒートシンク１６を介してハウジング１５外に伝達され易く、更に、ハウジング１５内の温度上昇の抑制を図ることができる。
【００６１】
また、ＰＷＭモジュール１０では、プリントパターン１７ａを有する樹脂基板１７を、インサート基板１４と別体で設けたため、樹脂基板１７に複数の制御回路素子１２、１２・・・を実装することができる。
【００６２】
従って、集積回路（ＩＣ）を採用せずに、ディスクリート部品たる制御回路素子１２、１２・・・を組み合わせて制御回路を構築することができるため、製造コストの低減を図ることができる。
【００６３】
しかも、この複数の制御回路素子１２、１２・・・のうち実装高が大きいものを樹脂基板１７のインサート基板１４側の面（上面）に実装し、インサート基板１４の隙間１４ｄに位置させたため、制御回路素子１２、１２・・・を実装するために必要な厚みを小さくすることができ、ＰＷＭモジュール１０の小型化を図ることができる。
【００６４】
また、この樹脂基板１７は、インサート基板１４と別体で設けられているため、インサートパターン１４ａの発した熱が、制御回路素子１２、１２・・・に伝わりにくい。
【００６５】
しかも、樹脂基板１７は、インサート基板１４を介してヒートシンク１６の反対側（インサート基板１４の下方側）に位置しており、ヒートシンク１６に保持されたＭＯＳ型ＦＥＴ１１、１１・・・の発した熱も制御回路素子１２、１２・・・に伝わりにくくなっている。
【００６６】
このため、制御回路素子１２、１２・・・として安価なものを採用することができ、更に、製造コストの低減を図ることができる。
【００６７】
また、ＰＷＭモジュール１０では、樹脂基板１７の両面に制御回路素子１２、１２・・・を実装するため、制御回路素子１２、１２・・・を実装するための樹脂基板１７を小型化することができ、ＰＷＭモジュール１０の小型化を図ることができる。
【００６８】
以上、この発明の実施の形態を図により説明してきたが、具体的な構成はこの実施例に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更があってもこの発明に含まれる。
【００６９】
例えば、前記第一の電子部品は、発熱量の大きな電子部品であれば良く、ＭＯＳ型ＦＥＴに限定されるものではない。
【００７０】
このため、前記第一の電子部品は、ジャンクション型ＦＥＴや、コイル、シャント抵抗等の電子部品であっても良い。
【００７１】
このようにしても、発熱量の大きなジャンクション型ＦＥＴ、コイル、シャント抵抗等の発する熱を、ヒートシンク１６を介してハウジング１５外に伝達させ易く、金属基板を省略することができる。
【００７２】
また、前記第二の電子部品は、制御回路素子に限定されず、発熱本体部の発する熱の影響を受けやすいものであれば適用可能である。
【００７３】
更に、本実施形態のＰＷＭモジュール１０では、電解コンデンサ１３、１３・・をインサート基板１４に実装しているが、樹脂基板１７の周囲に電解コンデンサ１３、１３・・の実装空間を確保して樹脂基板１７に実装してもよい。
【００７４】
このようにすれば、ＭＯＳ型ＦＥＴ１１、１１・・・及びインサートパターン１４ａが発する熱が、電解コンデンサ１３、１３・・に伝達されにくくなり、安価な電解コンデンサ１３、１３・・を採用することができ、更に、製造コストの低減を図ることができる。
【００７５】
また、ヒートシンク１６の形状は必ずしも前記実施形態の形状に限られるものではなく、少なくとも、前記第一の電子部品を前記インサート基板から離間させて保持して、前記ハウジング内の熱を外ハウジング外に伝達するものであればよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載されたＰＷＭモジュールによれば、前記第一の電子部品の発熱本体部を、前記インサート基板から離間させて前記放熱部材に保持させたため、前記第一の電子部品の発熱本体部が発した熱を前記放熱部材に直接に伝達することができる。
【００７７】
このため、前記発熱本体部が発した熱は、前記放熱部材を介して前記ハウジング外に伝達し易く、該ハウジング内の温度上昇の抑制を図ることがことができる。
【００７８】
従って、金属基板を用いることなく前記ハウジング内の温度上昇の抑制を図ることができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００７９】
しかも、前記インサート基板と別体の絶縁性基板を設け、該絶縁性基板に前記第二の電子部品を実装するため、集積回路を用いずに、該第二の電子部品を複数組み合わせて該絶縁性基板に所望の回路を構成することができ、更に、製造コストの低減を図ることができる。
【００８０】
また、前記絶縁性基板を前記インサート基板と別体としたため、前記インサートパターンの発する熱が前記第二の電子部品に伝わりにくく、該第二の電子部品として安価なものを採用することができ、更に、製造コストの低減を図ることができる。
【００８１】
また、請求項２に記載されたＰＷＭモジュールによれば、前記絶縁性基板の両面に前記第二の電子部品を実装するため、前記第二の電子部品を実装する前記絶縁性基板を小型化することができ、前記ＰＷＭモジュールの小型化を図ることができる。
【００８２】
また、請求項３に記載されたＰＷＭモジュールによれば、前記伝熱脚部が前記インサートパターンに直接接触し、該インサートパターンの発した熱が該伝熱脚部に直接伝達される。
【００８３】
このため、該インサートパターンの発した熱が、前記放熱部材を介して前記ハウジング外に伝達され易く、更に、該ハウジング内の温度上昇の抑制を図ることができる。
【００８４】
また、請求項４に記載されたＰＷＭモジュールによれば、第一の電子部品がＭＯＳ型ＦＥＴであるため、高入力抵抗で発熱量の大きなＭＯＳ型ＦＥＴの発する熱が前記ハウジング外に伝達されやすく、該ハウジング内の温度上昇の抑制を図ることがことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のＰＷＭモジュールの図３におけるＳＡ−ＳＡ線に沿った断面図である。
【図２】本発明の実施形態のＰＷＭモジュールの図３におけるＳＢ−ＳＢ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施形態のＰＷＭモジュールのハウジングアッパを外した状態での平面図である。
【図４】従来の金属基板を用いたＰＷＭモジュールの平面図である。
【符号の説明】
１０  ＰＷＭモジュール
１１  ＭＯＳ型ＦＥＴ（第一の電子部品）
１１ａ  発熱部
１１ｂ  電極部
１２  制御回路素子（第二の電子部品）
１４  インサート基板
１４ａ  インサートパターン
１５  ハウジング
１６  ヒートシンク（放熱部材）
１６ｄ  伝熱脚部
１７  樹脂基板（絶縁性基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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