(57)【要約】【課題】回路基板に両面実装される、シャント抵抗を含む発熱部品の冷却性能を向上させたモータの制御装置を提供する。【解決手段】モータの軸方向において前記モータに順次結合された熱伝導性の第１及び第２のフレームの間に形成された空間に回路基板を保持する。この回路基板の一方の表面には、パワー半導体素子及びシャント抵抗が搭載され、シャント抵抗は、パワー半導体素子よりも、回路基板の部品が搭載されない外周部分に近い位置に配置されるとともに、前記回路基板の外周部分の表層に形成された回路パターンを介して前記回路基板の外周部分の表層で熱的に前記第１のフレームに繋がっている金属パターンに接続されている。【選択図】図１
2017184294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの軸方向において前記モータに順次結合された熱伝導性の第１及び第２のフレームと、
前記第１及び第２のフレームの間に形成された空間に保持された回路基板とを備え、
前記回路基板の一方の表面には、パワー半導体素子及びシャント抵抗が搭載され、
前記シャント抵抗は、前記パワー半導体素子よりも、前記回路基板の部品が搭載されない外周部分に近い位置に配置されるとともに、前記回路基板の外周部分の表層に形成された回路パターンを介して前記回路基板の外周部分の表層で熱的に前記第１及び第２のフレームのいずれかに繋がっている金属パターンに接続されている
モータの制御装置。
【請求項２】
前記金属パターンが形成された前記回路基板の表層から前記第１及び第２のフレームによって挟み込まれる前記回路基板の外周部分を経由して前記回路基板の反対側の表層までスルーホールが形成されており、
前記スルーホールによって、前記金属パターンと前記回路基板の内部の厚い金属層とが接続されている、
請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項３】
前記回路パターンと前記金属パターンとの間には熱伝導性の樹脂が挿入されている
請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項４】
前記回路パターンがジグザグ形状を有する
請求項１から３のいずれか一項に記載のモータの制御装置。
【請求項５】
前記回路パターンと前記金属パターンとが直接接続されているとともに、前記金属パターンに導通遮断部を設けた
請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項６】
前記シャント抵抗と前記金属パターンは、前記回路基板の表面で電気的に接続されておらず、
前記第１のフレームと前記金属パターンとの間に電気絶縁性の熱伝導性樹脂が挿入されている
請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項７】
前記パワー半導体素子が、上面と下面に熱を逃がす金属電極を配置した両面放熱パッケージに封止されており、
前記金属電極の一方の面が熱伝導性樹脂を介して前記第１のフレームに押し当てられ、
前記金属電極の他方の面が半田で前記回路パターンに接続されている
請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項８】
前記熱伝導性樹脂の硬度は、前記回路基板と前記第１のフレームとの間に設置された熱伝導性樹脂の硬度より低い
請求項７に記載のモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御装置に関し、特に車両の電動パワーステアリング装置に用いられるモータの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなモータの制御装置の従来技術としては、モータを格納するモータケースと、このモータを制御する制御ユニット、すなわち制御装置を格納する制御ユニットケースとが、モータの回転軸方向において一体に結合されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１のモータの制御装置では、制御ユニットケースが、パワー部などで生じた熱を外気によって冷却するヒートシンクを兼ねている。制御ユニットケース、すなわちヒートシンクは内部に平面部を有し、その平面部で間接的にパワー部と接触することによって、その熱を吸収する。また、制御ユニットにおける制御基板の発熱部品も熱伝達部材を介してヒートシンクに熱が伝えられる構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１３４５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、電動パワーステアリング装置等に用いられるモータの制御装置にあっては、複数のパワー半導体素子、複数の制御素子、及び電流センサであるシャント抵抗を、回路基板の両面に実装することで、装置を小型化する要請が有る。
上記の特許文献１では、パワー部と制御基板とが分離されており、それぞれの発熱部品がヒートシンクに伝えられる構造になっているため、上記のように装置を小型化した場合、発熱部品直近にヒートシンクを設置できず、制御基板の発熱部品の温度が上昇してしまうという課題があった。これは特に、部品の実装密度の高い両面実装回路基板を使用する際に顕著に現れる。
【０００６】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、回路基板に両面実装される、シャント抵抗を含む発熱部品の冷却性能を向上させたモータの制御装置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】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明に係るモータの制御装置は、モータの軸方向において前記モータに順次結合された熱伝導性の第１及び第２のフレームと、前記第１及び第２のフレームの間に形成された空間に保持された回路基板とを備え、前記回路基板の一方の表面には、パワー半導体素子及びシャント抵抗が搭載され、前記シャント抵抗は、前記パワー半導体素子よりも、前記回路基板の部品が搭載されない外周部分に近い位置に配置されるとともに、前記回路基板の外周部分の表層に形成された回路パターンを介して前記回路基板の外周部分の表層で熱的に前記第１及び第２のフレームのいずれかに繋がっている金属パターンに接続されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シャント抵抗は、パワー半導体素子よりも回路基板の外周部分に近い位置に配置されるとともに、前記回路基板の外周部分の表層に形成された回路パターンを介して同じく回路基板の外周部分の表層に形成された金属パターンに熱的に接続され、この金属パターンが、熱的に第１のフレームに繋がっているように構成したので、パワー半導体素子は回路基板のより中心に近いところから放熱し、他方、シャント抵抗は回路基板の外周部分に近いところから放熱できるので、パワー半導体素子とシャント抵抗を別々に冷却し、以てその性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１によるモータの制御装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるモータの制御装置の回路基板とその周辺をより詳細に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるパワー半導体素子とシャント抵抗とフレームの配置の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１によるシャント抵抗と、回路基板の外周部分に設けられた回路パターン及び金属パターンとの配置を示す拡大図である。
【図５】図４と異なる回路パターンと金属パターンの配置例を示す拡大図である。
【図６】図４及び図５と異なる回路パターンと金属パターンの配置例を示す拡大図である。
【図７】本発明の実施の形態１によるモータの制御装置に用いられるパワー半導体素子の部品の高さのばらつきを示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２によるモータの制御装置の回路基板とその周辺をより詳細に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るモータの制御装置を、その実施の形態により、図面を参照して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１によるモータの制御装置は、図１に示すように、モータ３０と制御装置３１とが連結されて一体となった構造を備えている。
車速等の車両情報がコネクタ４５ｂ及び４５ｃから制御装置３１に入力される。制御装置３１は、入力した車両情報に基づき、必要なアシストトルクを演算し、モータ３０を適切なトルクで駆動させるために必要な電流をモータ３０に供給する。モータ３０は、シャフト５４の一方の先端部に圧入したプーリー５１を回転させることで、プーリー５１を介して、図示しないハンドルにアシストトルクを与える。
【００１２】
モータ３０は、固定子及び回転子並びにこれらを固定させるフレームで構成される。
固定子は、電磁鋼板を積層して構成される固定子鉄心３３と、絶縁材を介して固定子鉄心３３に巻かれた電機子巻線３４とを含んでおり、フレーム２１に固定されている。電機子巻線３４は配線５２を介して制御装置３１に接続されている。
【００１３】
回転子は、回転子鉄心３５と、回転子鉄心３５の中に埋め込まれた永久磁石３６とを含んでいる。回転子鉄心３５の内部には、シャフト５４が圧入されている。シャフト５４はベアリング５０ａ及び５０ｂをそれぞれ介してハウジング５５及びシャフト保持板５３に保持されて回転が可能になっている。
【００１４】
制御装置３１には、回路基板２０が設置されており、この回路基板２０のモータ３０とは反対側の面に、コネクタ４５ａから入出力される電流を平滑化するコンデンサ３７、ノイズ低減用コイル３８、及び制御素子６が搭載され、モータ３０の側の面に、シャント抵抗２、パワー半導体素子１、及びモータ３０の回転数を検出する回転センサ３９が搭載されている。回転センサ３９はシャフト５４のプーリー５１とは反対側の先端部に取り付けられたセンサ用永久磁石４０の磁束の変化で、モータ３０の回転数をモニタしている。
【００１５】
回路基板２０は、熱伝導性を有するフレーム１０、１１及び樹脂カバー２２で覆い、フレーム２１と一緒にネジ穴５６を設けて、ネジで固定することで、筐体内部と外気の空気を交換しない密閉型の装置（この場合は、電動パワーステアリング装置）を実現している。また、密閉性を確実にするために、フレーム１０とフレーム１１との間、フレーム１１と樹脂カバー２２との間、フレーム１０とフレーム２１との間、及びハウジング５５とフレーム２１との間は、接着材で隙間が埋められている。
【００１６】
フレーム１０、１１は回路基板２０を囲んで保持する部材であり、これらがモータ３０を囲むフレーム２１に連なることでモータ３０とその制御装置３１とが一体構造になっている。フレーム１０、１１は、外部に露出した部分を有し、これにより、制御装置３１から発生する熱を放熱する機能を果たしている。フレーム１０、１１は、例えば、アルミニウムなどの熱伝導の良好な金属を含んで形成される。
【００１７】
フレーム１０は、シャフト５４の保持板５３を中心としてモータ３０の反対側に配置されている。そして、回路基板２０もフレーム１０を中心としてモータ３０の反対側にある。回路基板２０からモータ３０に電流を供給するため、フレーム１０に配線５２が通る貫通穴が形成されている。また、フレーム１０には、シャフト５４に接続されたセンサ用永久磁石４０が回転するための中心孔も設けられているが、モータ３０の右側全体をほぼ覆う板状の形状を有している。
【００１８】
回路基板２０は、フレーム１０の中央付近の板状部分に対して一定の距離を有するように設置される。すなわち、フレーム１０の外周部分１０−１と中央部分１０−２との間には段差が設けられており、中央部分１０−２は、外周部分１０−１に対して窪んだ状態になっている。このフレーム１０の出っ張った外周部分１０−１に、回路基板２０の外周部分が、図示のように対峙している。この回路基板２０の外周部分は、フレーム１１に設けた出っ張り部分１１−１とフレーム１０の外周部分１０−１とによって形成された溝部分１１−２に熱伝導性樹脂８を介して保持される。
【００１９】
従って、回路基板２０の外周部を除く中央部分と、フレーム１０の窪んだ中央部分１０−２との間には隙間（空間）が形成され、この隙間に、回路基板２０に実装される部品が収容されることになる。
【００２０】
すなわち、フレーム１１は、フレーム１０を中心としてモータ３０の反対側にあり、中空の筒状の部品になっている。フレーム１１の外周側には、中央側に向けた出っ張り部分１１−１が形成され、これにより、フレーム１０の外周部分１０−１とともに溝部分１１−２が形成されている。回路基板２０が円形でフレーム１１が円筒型であれば、出っ張り部分１１−１はドーナツ形状にすればよい。
【００２１】
なお、この出っ張り部分１１−１は、回路基板２０の外周部分の全体に亘って形成することが望ましいが、部分的に形成してもよい。特に発熱部品が配置された部位の近傍の外縁部には出っ張り部分１１−１が形成されていることが望ましい。この出っ張り部分１１−１とフレーム１０の出っ張った部分１０−１との空間には、回路基板２０の外周部分が配置され、熱伝導性樹脂８が挟み込まれて保持されている。この外周部分には部品は搭載されない。
【００２２】
本実施の形態では、回路基板２０に円形の基板を用いており、基板中に実装する部品の実装面積を可能な限り広くするため、回路基板２０の外周２ｍｍ幅を、フレーム１０及び１１で挟み込んでいる。フレーム１１と回路基板２０の外周部分との距離は実装時に必要なクリアランスとして、１．０ｍｍの隙間が確保されている。
また、回路基板２０の外周部分が熱伝導性樹脂８で挟み込まれ、その熱伝導性樹脂８からの熱がフレーム１０及び１１にも伝達される構造となっている。
【００２３】
制御装置３１では、制御素子６で必要なアシストトルクを演算し、パワー半導体素子１を駆動させることで、必要な電流波形を生じさせ、配線５２を通じて、モータ３０に供給する。従って、モータ３０内の電機子巻線３４、固定子鉄心３３、及び制御装置３１内の回路基板２０に搭載された部品は発熱する。
【００２４】
本実施の形態は、筐体内部と外気の空気とを交換しない密閉型の装置であるため、内部で発生した熱は、伝導、輻射、対流等で様々な経路を通じて、外気と接触するハウジング５５、フレーム２１、１０、及び１１、樹脂カバー２２等、外気と接触する部材に伝わり、外気に放熱される。
【００２５】
なお、フレーム１０、１１は、熱伝導性が良好な複数の部材を組み合わせて構成してもよい。例えば、フレーム１０の出っ張り部分１０−１と窪んだ中央部分１０−２、フレーム１１の外周の出っ張り部分１１−１と、樹脂カバー２２に繋がったフランジ部分１１−３とは、それぞれ別部材で構成してもよい。
【００２６】
また、フレーム１１が回路基板２０の外周部分の外側に位置することは必須ではなく、その代わりに、フレーム１０の一部が回路基板２０の外周部分の外側に位置するようにしてもよい。
さらに、本実施の形態では、実装を容易にするため、フレーム１０及び２１、シャフト保持板５３を別部材で作製しているが、一体の形状にして、フレーム１１を挟み込む構造にしても良い。
【００２７】
ここで、図２に示す制御装置３１の回路基板２０の周辺をより詳しく説明する。なお、この図２は、図１の状態を９０度左に回転させてフレーム１１が上面に位置し、フレーム１０が下面に位置するように示したものである。
【００２８】
上面と下面に熱を逃がす金属電極を配置した両面放熱パッケージに封止されたパワー半導体素子１を用いている。半導体素子１で発生した熱を、素子１の両面から効率的に放熱させるためである。複数のパワー半導体素子１の一方の面を、絶縁性の熱伝導性樹脂９を介してフレーム１０に押し当てることで冷却している。パワー半導体素子１の他方の面は、半田で回路基板２０の表層に設けたパワー回路パターン４に接続されている。
【００２９】
パワー回路パターン４には大きな電流が流れる。このパワー回路パターン４の発熱を抑制するため、すなわち電気抵抗を減少させるため、回路基板２０の表層以外に、パワー半導体素子１の下面に、表層とほぼ同一の複数本のパワー回路パターン４を並列に設置し、スルーホール１４で互いに接続している。パワー半導体素子１の動作を制御する制御素子６は、回路基板２０において複数のパワー半導体素子１が設置された面とは反対側の面に設置され、制御回路パターン７に接続されている。制御回路パターン７には大電流を流さないため、パワー回路パターン４より厚みは薄くて良い。
【００３０】
コンデンサ３７の端子３７−１は、回路基板２０に穴を開けた後、表層のパワー回路パターン４に半田で接合されたＬ字の部品１３にスポット溶接されている。図１に示すノイズ低減用コイル３８も、図示されていないが、同様に表層のパワー回路パターン４上に半田で接合されたＬ字の部品にスポット溶接することで、導通状態を確保している。
【００３１】
パワー回路パターン４と制御回路パターン７との間には、金属層５が挿入されている。本実施の形態の金属層５は、パワー回路パターン４よりも厚く、金属層５の素材を銅で構成しており、以後、厚銅５と称する。その材料としては、アルミニウム等、熱伝導性の良い材料であれば良い。
【００３２】
パワー回路パターン４及び制御回路パターン７はそれぞれの絶縁層３及び回路パターン配線の厚みが異なる。回路基板２０の厚さ方向に対して厚みが互いに非対称であるため、応力による回路基板２０の反りが課題となるが、本実施の形態の様に、厚銅５を挿入することで、回路基板２０の反りの抑制が可能になる。
【００３３】
また、厚銅５の挿入により、回路基板２０の温度分布を均一化する効果もある。従って厚銅５は回路基板２０の内部全体に連続して設けられている。
ただし、回路基板２０の回路パターン４，７の表層から厚銅５までは、多数の絶縁層３が挿入されていること、厚銅５−パワー回路パターン４間、及び厚銅５−制御回路パターン７間は厚さ約０．２〜０．３ｍｍで、熱伝導率約０．４Ｗ／ｍＫ程度の絶縁層３−１で絶縁されていること、パワー回路パターン４内の複数のスルーホール１４で熱を伝えることができるが、スルーホール１４の設置により部品の実装面積が減少するために設置数に限界があること、などから、厚銅５と回路基板２０の回路パターン４，７の表層との間の熱抵抗は大きい。
【００３４】
回路基板２０上に実装された部品の熱の一部は、輻射や対流を通じて、空気層を介して回路基板２０のフレーム１０、１１及び樹脂カバー２２を経て放熱される。この場合、大部分の熱は、回路基板２０内の熱伝導率の良い銅で形成された回路パターン４、７や絶縁体３を通じて広がり、回路基板２０とフレーム１０，１１との間に挟み込まれた熱伝導部材である熱伝導性樹脂８を介してフレーム１０、１１に放熱される。
【００３５】
一方、発熱量の大きな部品として、パワー半導体素子１がある。このパワー半導体素子１を設置した場所から、フレーム１０、１１に保持されている回路基板２０の外周部までの距離が長い場合、回路基板２０内の熱伝導率の良い銅で形成された回路パターン４、７や絶縁層３の熱抵抗が大きくなり、発熱による温度上昇が大きくなる。
【００３６】
そのため、本構造の両面実装回路基板２０では、上面と下面に熱を逃がす金属電極を配置した両面放熱パッケージに封止されたパワー半導体素子１を用い、図２に示すように、熱伝導性樹脂９を介してフレーム１０に熱を伝える構造を採用している。その結果、パワー半導体素子１の熱の大部分は、フレーム１０から放熱されることになる。
【００３７】
また、パワー半導体素子１と同程度の発熱量の部品として、シャント抵抗２がある。シャント抵抗２は、パワー半導体素子１とは異なり、回路基板２０の上面と下面に熱を逃がす金属電極を持つ両面放熱パッケージの構造ではないため、パワー半導体素子１と同様の構造を採用しても、発熱体の周囲を覆うパッケージ（樹脂）による熱抵抗の存在により、熱伝導性樹脂９を介してフレーム１０に接続しても放熱され難い。
このように、シャント抵抗２は同様の手法で冷却することができないため、パワー半導体素子１とは異なる方式の冷却強化構造が必要となる。
【００３８】
ここで、シャント抵抗２に対する本発明の実施の形態１について以下に説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に用いる回路基板におけるパワー半導体素子１とシャント抵抗２の配置例を示す。１１個のパワー半導体素子１を使用している一方、シャント抵抗２は、交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相をモニタすればよいため、シャント抵抗２は３個設置すれば良く、パワー半導体素子１より、必要な素子数が少なくなっている。領域２５は、フレーム１０の回路基板２０に対する投影面であり、各実施の形態で言う回路基板２０の部品を搭載しない外周部分に相当し、本例では２ｍｍの幅である。
なお、図示の例では、この領域２５は円形で示されているが、実際には、図４〜６に示すように、回路パターン等により種々の形状を有する。
【００３９】
図４は、図３の領域６０の拡大図を示しており、シャント抵抗２に半田５８を介して接続された回路基板２０の表層の回路パターン５７と、図３の投影面２５と少なくとも一部が重なる回路基板２０の外周部分の表層に、金属パターン１８が設置されている。
なお、これらシャント抵抗２と回路パターン５７と金属パターン１８との間には熱伝導性樹脂が介在している。また、回路パターン５７は、シャント抵抗２と金属パターン１８との間に設けられており、パワー回路パターン４とは回路基板２０の表面において繋がっていない。
【００４０】
この図４では、金属パターン１８は、領域２５の投影領域より回路基板２０の中心側に食み出た構造になっているが、図２から分かるように、パワー回路パターン４や制御回路パターン７とは電気的に導通しない構造となっており、回路パターン５７から０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度、離して設置されている。但し、金属パターン１８と回路パターン４、７との間の距離は小さくするほど好ましい。すなわち、その距離を、具体的には、回路基板２０の表層の回路パターン４，７から厚銅５迄の絶縁層の合計の厚みより、小さくすることにより、シャント抵抗２の熱が厚銅５を経由して広がる際の熱抵抗より小さくできるので、好ましい状態となる。
【００４１】
また、金属パターン１８は、その熱が熱伝導性樹脂８を介してフレーム１０で冷却されるとともに、回路パターン５７の近傍に設置されているため、シャント抵抗２近傍の回路基板２０の表層の回路パターン５７を冷却することができる。回路パターン５７は、半田５８でシャント抵抗２と接続されており、回路パターン５７とシャント抵抗２との間の熱抵抗は小さいため、シャント抵抗２の冷却強化が可能となる。
【００４２】
なお、金属パターン１８は、回路パターン５７の外側で、通常使用しない領域に設けられるため、回路基板２０上の回路パターン４，７に基づく実装面積を低下させない。また、冷却用の金属パターンを別途挿入する訳ではないため、基板２０の厚みを増加させることはない。
【００４３】
＜変形例１＞
図５は、回路基板２０の表層のパワー回路パターン５７の、図４とは異なる櫛形形状の一例を示す。このように櫛形のパターン５７を設置することで、回路パターン５７と金属パターン１８との間の熱抵抗をより一層低下させることができる。
【００４４】
フレーム１０を金属パターン１８と同形状にして、回路基板２０を挟み込むことで、より一層の冷却効果は得られるが、実装時の位置精度を確保すること、及びフレーム１０の形状精度を確保することが必要となる。なお、本例の金属パターン１８は回路パターン形成と同時にリソグラフィ工程で作成するため、近接した配置が可能である。
【００４５】
＜変形例２＞
上記の図４の例では、金属パターン１８は、回路パターン５７と電気的に接続されていないが、図６の例に示す様に、電気的に表層で接続することも可能である。
すなわち、図６では、領域２５に導通遮断部２６を設けて、シャント抵抗２に接続される表層の回路パターン５７を分割している。また、回路基板２０とフレーム１０との間には電気的な絶縁性を有し、熱伝導性の良い樹脂８を挿入している（図１及び図２参照）。
【００４６】
シャント抵抗２で発生した熱は表層の回路パターン５７を経由して広がり、金属パターン１８を経由してフレーム１０の近傍まで流れる。図６に示された例では、回路基板表層の回路パターン５７と金属パターン１８との間の絶縁層が無いため、冷却性能は向上する。
【００４７】
また、上記の図４の例では、回路基板２０の外周部分に対応する領域２５における金属パターン１８を形成した領域にスルーホール１４を形成しており、このスルーホール１４は回路基板２０の内部の厚銅５と電気的に接続されている。スルーホール１４は、図３に示す様に、基板外縁部の全面に設置されている。
【００４８】
電気的に接続された箇所は熱伝導率も良く、熱伝導樹脂を介してであるが、スルーホール１４をフレーム１０で直接挟み込むことで、基板側面も冷却されるため、基板外縁部の冷却強化に繋がる。従って、シャント抵抗２の冷却が強化される。また、厚銅５の冷却も強化されることになる。
【００４９】
すなわち、回路基板２０の表面に実装した部品と厚銅５との間には多数の絶縁層３が存在しており、厚銅５に伝わった熱は、再び多数の絶縁層３を経由して、フレーム１０に熱が伝わって放熱されていたが、厚銅５を直接スルーホール１４で冷却することで、シャント抵抗２に加えてパワー半導体素子１の温度も改善することができる。
【００５０】
なお、図２に示す様に、本実施の形態では、表層の金属パターン及び厚銅５以外に、回路基板２０の内層にも表層の金属パターン１８と概略同形状の金属パターン１９を設けて、基板外縁部の冷却を強化している。当然のことながら、回路基板上の部品を基板厚み方向に投影した領域ではないため、回路パターン設置面積や基板厚みを増やす等といったデメリットが生じない。金属パターン１８は、フレーム１１に熱伝導性樹脂８を介して繋がるようにしてもよい。
【００５１】
なお、本実施の形態では円形の回路基板２０を用いている。図３において、点線２３は、回路基板２０の中心を円の中心として、最も回路基板２０の周辺近くに設置したパワー半導体素子１の重心２４を通過する線を示している。回路基板２０の外周とシャント抵抗２の重心との距離は、回路基板２０の外周とパワー半導体素子１の重心２４との間の距離よりも短い位置、すなわち、点線２３と回路基板２０の外周との間になる。
【００５２】
回路基板２０は周辺から冷却されるため、その中心部の回路基板温度は上昇し易い。従って、パワー半導体素子１の熱を回路基板２０と対向した面から、フレーム１０を介して放熱する場合でも、フレーム１０の中心部の温度は周辺より高い。
【００５３】
回路基板２０上の大きな発熱源はパワー半導体素子１とシャント抵抗２である。上面と下面に熱を逃がす金属電極を配置した両面放熱パッケージに封止されたパワー半導体素子１は、冷却性能が良好であり、シャント抵抗２が熱設計のボトルネックとなるため、温度の上昇し易い回路基板２０の中心部に設置し、シャント抵抗２を回路基板２０の周辺に配置することで、回路基板を有効に利用できる。
【００５４】
図７は、図３のＡ−Ａ断面をＢ方向から見た外観図であり、パワー半導体素子１の部品の高さのばらつきを強調して示している。熱伝導性樹脂８の厚みを薄くして熱を伝え易くするためには、熱伝導性樹脂８で吸収すべき寸法公差を極力排除して、樹脂を薄くすることが好ましい。
【００５５】
本実施の形態では、アルミダイキャストで成形されたフレーム１０の熱伝導性樹脂８、９の接触面は研磨されているため、十分な平面度が得られている。回路基板２０は厚銅５が挿入されており面精度が確保できる。従って、フレーム１０と回路基板２０のパワー回路パターン４が設置された表面間の距離の公差は小さい。
一方、パワー半導体素子１は、半田時の実装プロセス、部品の高さに起因するばらつき等の要因があり、公差は大きい。
【００５６】
本発明では、複数のパワー半導体素子１とフレーム１０との間に設置された熱伝導性樹脂９の硬度を、回路基板２０とフレーム１０、１１との間に設置された熱伝導性樹脂８より、低い材料を用い変形させることで、パワー半導体素子１の冷却性能を改善することができる。
【００５７】
なお、当然のことながら、熱伝導性樹脂は熱伝導性の接着材等の利用も含んでいる。
また、熱伝導性樹脂９をフレーム１０で、複数のパワー半導体素子１に押し当てる際に、押し付け圧力によっては、厚銅５が挿入されていても、回路基板２０が変形する可能性がある。従って、本発明により変形の影響は最低限に抑制できる。
【００５８】
実施の形態２．
図８に示す本発明の実施の形態２では、積層した回路基板２０の外周の一部を削り、厚銅５の周辺領域１６を露出させ、熱伝導性樹脂１７を介して、フレーム１０、１１を押し付けている。厚銅５に流れた熱を直接、フレーム１０及びフレーム１１に伝えて放熱するため、パワー半導体素子１の冷却強化も同時に可能となる。
【００５９】
なお、本実施形態でも、フレーム１０と回路基板２０と間の距離を基準としており、熱伝導性樹脂１７及び９の硬度を、熱伝導性樹脂８の硬度より低くして、パワー半導体素子１の冷却性能を改善している。
【符号の説明】
【００６０】
１  パワー半導体素子
２  シャント抵抗
２−１  シャント抵抗重心
３  絶縁層
３−１  厚銅５とパワー回路パターン間の絶縁層
４  パワー回路パターン
５  厚銅
６  制御素子
７  制御回路パターン
８、９  熱伝導性樹脂
１０、１１、２１  フレーム
１３  Ｌ字部品
１４  回路基板外周のスルーホール
１６  回路基板周辺の厚銅露出面
１７  熱伝導性樹脂
１８  回路基板外周の表層の金属パターン
１９  回路基板外周の内層の金属パターン
２０  回路基板
２２  樹脂カバー
２３  回路基板中心からの距離
２４  最も回路基板周辺近くに設置したパワー半導体素子の重心
２５  フレームの回路基板に対する投影面
２６  導通遮断部
３０  モータ
３１  制御装置
３３  固定子鉄心
３４  電機子巻線
３５  回転子鉄心
３６  永久磁石
３７  コンデンサ
３７−１  コンデンサ端子
３８  ノイズ低減用コイル
３９  回転センサ
４０  センサ用永久磁石
４５ａ〜４５ｃ  コネクタ
５０ａ、５０ｂ  ベアリング
５１  プーリー
５２  モータと制御装置を接続する配線
５３  シャフト保持板
５４  シャフト
５５  ハウジング
５６  ネジ穴
５７  表層のパワー回路パターン（シャント近傍）
５８  半田（シャントと表層のパワー回路パターン５７の接続部）
【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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