(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ケースと、
前記筒状ケースの一端の開口端縁に外周縁が固着された導電性ベース板と、
前記導電性ベース板の上主面に裏主面が接着された電力用絶縁基板と、
前記電力用絶縁基板の表主面に形成された回路パターン上に実装された電力用スイッチング半導体素子と、
前記電力用スイッチング半導体素子を制御する制御用半導体素子等の制御部品を実装し、前記筒状ケース内に前記電力用絶縁基板と間隔をおいて対向配設された制御用基板と、
前記制御用基板に対する電磁波を遮蔽する電磁遮蔽体と、
を備えたパワーモジュールにおいて、
前記制御用基板と前記電磁遮蔽体とを支持し剛性を有する導電性接続体をさらに備え、前記導電性接続体は前記電磁遮蔽体を前記導電性ベース板に電気的に接続したことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】
前記制御用基板の表主面と裏主面とを前記電磁遮蔽体で覆ったことを特徴とする請求項１記載のパワーモジュール。
【請求項３】
前記制御用基板の表主面と裏主面との両主面に制御用部品を実装したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のパワーモジュール。
【請求項４】
前記導電性接続体を前記筒状ケースにインサートしたことを特徴とする請求項１記載のパワーモジュール。
【請求項５】
前記制御用基板の主表面に制御部品を実装し、前記電力用絶縁基板と対向する裏主面に板状の電磁遮蔽体を一体的に配設したことを特徴とする請求項１記載のパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状のケースの一端の開口端縁に外周縁が固着されたベース板の上主面に裏主面が接着された電力用絶縁基板の表主面に形成された回路パターン上に電力用スイッチング半導体素子を実装すると共に、前記ケース内に、前記電力用スイッチング半導体素子を制御する制御用半導体素子等の制御部品を実装した制御用基板を、前記電力用絶縁基板と間隔を置いて対向配設したパワーモジュールに関し、特に制御用基板に対する電磁遮蔽の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のパワーモジュールとして、自動車用のパワーモジュールを図４に基づき説明する。
【０００３】
図において１は両端に開口を有する筒状のケース、２は銅板からなる導電性ベース板でケース１の下端開口を塞ぐようにケース１の下端に外周縁が固着されてなるものである。３は表主面に回路パターン３ａを有し、裏主面が導電性ベース板２の上主面に接着された電力用絶縁基板、４は回路パターン３ａ上に実装された電力用スイッチング半導体素子、５はケース１にインサートされた電力用外部接続端子で、その一端がケース１の下端部内側に露出面５ａを形成してなるものである。６は電力用スイッチング半導体素子４の電極（図示せず）を、回路パターン３ａを介する等して電力用外部接続端子５の露出面５ａに電気的に接続するボンディングワイヤである。
【０００４】
７は電力用スイッチング半導体素子４を制御する制御用半導体素子等の制御部品８が表主面に実装された制御用基板で、裏主面に電磁遮蔽板９が一体的に形成され、電力用スイッチング半導体素子４から放出される電磁波が制御部品８へ到達しないように遮蔽するものである。
【０００５】
１０は制御用基板７の制御信号を電力用スイッチング半導体素子４へ伝達する中継端子である。
【０００６】
１１は電磁遮蔽板９を、自動車のフレームグランドへ電気的に接続するグランド用ワイヤ（図示せず）と、制御用基板の入出力信号用ワイヤ（図示せず）とからなるワイヤハーネスである。
【０００７】
１２は電力用絶縁基板の表主面、電力用スイッチング半導体素子４、ボンディングワイヤ６を覆うようにケース１内に充填されたゲル状樹脂、１３はケース１の他端開口を覆う樹脂製のカバーである。
【０００８】
１４は導電性ベース板２の下主面に装着されたヒートシンクで、接地されてなるものである。
【０００９】
次に、このように構成された従来のパワーモジュールの動作について説明する。
ワイヤハーネス１１から制御基板７に対し制御用の入力信号がオン、オフされると電力用スイッチング半導体素子４もオン、オフし電力用外部接続端子５を介し負荷へ供給される電力の供給がオン、オフされ、例えば、ＰＷＭ制御され、また、ワイヤハーネス１１から所定の制御用出力信号が出力される。
【００１０】
そして、電力用スイッチング半導体素子４がオン、オフすると電磁波が発生するが、電磁遮蔽板９及びワイヤハーネス１１を介し自動車のフレームグランドに逃がされ、従って、電力用スイッチング半導体素子４から発生する電磁波によって、制御用基板７に実装された制御用半導体素子等の制御部品８の誤動作が防止される。
【００１１】
ところが、制御用基板７の表主面は制御部品８が実装されているため、裏主面のように電磁遮蔽板を設けることが出来ず、外部電磁波で制御用基板７に実装された制御用半導体等の制御部品８が誤動作することがあった。
【００１２】
また、ワイヤハーネス１１を用いているため、ワイヤハーネス１１のインダクタンスで電磁遮蔽の効果が低減することで、制御用基板７に実装された制御用半導体素子等の制御部品８が誤動作することがあった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種のパワーモジュールは、内臓した電力用スイッチング半導体素子から発生する電磁波で制御用基板に実装された制御用半導体素子等の制御部品の誤動作は防止されるものの、外部からの電磁波を遮蔽出来ていないため、誤動作が発生することがあり、信頼性が低いと言う問題があった。
【００１４】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みてなされたもので、電磁波による誤動作が無い信頼性に高いパワーモジュール提供することを目的とするものである
。
【００１５】
また、外部電磁波による誤動作が無く信頼性が高く、コンパクトなパワーモジュール提供することを目的とするものである。
【００１６】
また、外部電磁波による誤動作が無く信頼性が高いパワーモジュールを安価に提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるパワーモジュールは、制御用基板に対する電磁波を遮蔽する電磁遮蔽体をケース内に設けると共に、導電性ベース板に電気的に接続したことを特徴とするパワーモジュール。
【００１８】
また、制御用基板の表主面と裏主面とを電磁遮蔽体で覆ったものである。
【００１９】
また、制御用基板の表主面と裏主面との両主面に制御用部品を実装したものである。
【００２０】
また、剛性を有す導電性接続体で、導電性ベース板と、電磁遮蔽体とを電気的に接続すると共に、制御用基板と前記電磁遮蔽体とを支持したものである。
【００２１】
また、導電性接続体をケースにインサートしたものである。
【００２２】
また、制御用基板の表主面に制御部品を実装し、電力用絶縁基板と対向する裏主面に板状の電磁遮蔽体を一体的に配設したものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１を図１に基づき説明する。図において１５はケース１にインサートされ、導電性ベース板２と電磁遮蔽板９とを電気的に接続する導電性接続体で、その下端部に形成された雌ネジにビス１６を螺着することで導電性ベース板２と電気的に、機械的に接続されるもので、上端部に形成された雌ネジにビス１７を螺着することで、電磁遮蔽板９を導電性ベース板２に電気的に接続すると共に、制御用基板７を支持するものである。なお、その他に符号の説明は図４の符号の説明と同一につき説明を省略する。
【００２４】
このように構成されたものにおいては、電力用スイッチング半導体素子４のスイッチング時に制御用基板７に向かって発せられた電磁波は電磁遮蔽板で遮蔽され導電性接続体１５を介し接地されているヒートシンク１４へ逃がされ、従って、制御用基板７に実装された制御用スイッチング半導体素子等の制御部品８の誤動作が防止される。
【００２５】
また、従来のようにフレームグランドとの接続にワイヤハーネス１１を用いた構造でないため、ワイヤーハーネス１１のインダクタンスによる電磁波の遮蔽効果が低減すると言う不具合を解消することが出来る。
【００２６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図２に基づき説明する。図において、１８は実施の形態１の制御用基板７に相当する制御用基板で、その表主面と、裏主面との夫々に形成された回路パターンの夫々に制御部品８が実装されてなるものである。
【００２７】
１９は制御用基板１８の裏主面に実装された制御部品８を覆うように配設された凹状をなす導電性の電磁波遮蔽体でビス１７で導電性接続体１５の上端に制御用基板１８と共に固着されると共に、ビス１７、導電性接続導体１５、ビス１６を介し導電性ベース板２及びヒートシンク１４に電気的に接続されてなるものである。
【００２８】
このように構成された実施の形態２において、パワーモジュールとしての動作は実施の形態１と同一につき説明を省略する。電力用スイッチング半導体素子４から制御用基板１８に向かって発された電磁波は、電磁波遮蔽体１９、ビス１７、導電性接続導体１５、ビス１６、導電性ベース板２を介し接地されているヒートシンク１４へ逃がされ、従って、制御用基板１８に実装された制御用半導体素子等の制御部品８の誤動作が防止されることは実施の形態１と同様である。
【００２９】
ところで、この実施の形態２においては、制御用基板１８の表主面と裏主面との両主面に制御部品８を実装しているので、制御用基板１８の平面寸法を小さくすることが出来、結果的に、パワーモジュールの小型化、コスト低減を図ることが出来るものである。
【００３０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３を図３に基づき説明する。図において、２０は実施の形態２の構成に加え、制御用基板１８の表主面に実装された制御部品８を覆うように配設された凹状をなす導電性の電磁波遮蔽体でビス１７で導電性接続体１５の上端に制御用基板１８と共に固着されると共に、ビス１７、導電性接続導体１５、ビス１６を介し導電性ベース板２及びヒートシンク１４に電気的に接続されてなるものである。
【００３１】
このように構成された実施の形態３において、パワーモジュールとしての動作は実施の形態１、実施の形態２と同一につき説明を省略する。電力用スイッチング半導体素子４から制御用基板１８に向かって発された電磁波は、電磁波遮蔽体１９、ビス１７、導電性接続導体１５、ビス１６、導電性ベース板２を介し接地されているヒートシンク１４へ逃がされ、また、制御用基板１８の表主面に向かって発された外部電磁波は電磁遮蔽体２０、ビス１７、導電性接続導体１５、ビス１６、導電性ベース板２を介し接地されているヒートシンク１４へ逃がされ、従って、制御用基板１８に実装された制御用半導体素子等の制御部品８の誤動作が防止される。
【００３２】
ところで、この実施の形態３においては、制御用基板１８の表主面と裏主面との両主面に制御部品８を実装しているので、制御用基板１８の平面寸法を小さくすることが出来、結果的に、パワーモジュールの小型化、コスト低減を図ることが出来ることは実施の形態２と同様であるが、電磁遮蔽体２０を設けたことによって、制御基板１８の両主面に制御部品８を実装しても、該制御部品８に対する電磁波を遮蔽することが出来る。
【００３３】
実施の形態１乃至３において、導電性接続導体１５とビス１６、１７を介し電磁遮蔽体９、１９、２０を導電性ベース板２に電気的に接続したものを例示したが、この構造に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３５】
第１の発明によると、筒状ケースと、前記筒状ケースの一端の開口端縁に外周縁が固着された導電性ベース板と、前記導電性ベース板の上主面に裏主面が接着された電力用絶縁基板と、前記電力用絶縁基板の表主面に形成された回路パターン上に実装された電力用スイッチング半導体素子と、前記電力用スイッチング半導体素子を制御する制御用半導体素子等の制御部品を実装し、前記筒状ケース内に前記電力用絶縁基板と間隔をおいて対向配設された制御用基板と、前記制御用基板に対する電磁波を遮蔽する電磁遮蔽体とを備えたパワーモジュールにおいて、前記制御用基板と前記電磁遮蔽体とを支持し剛性を有する導電性接続体をさらに備え、前記導電性接続体は前記電磁遮蔽体を前記導電性ベース板に電気的に接続するように構成したので、前記電力用スイッチング半導体素子が発する電磁波で、前記制御用基板に実装された前記制御部品の誤動作を防止出来るだけでなく、ワイヤハーネスを用いた従来のパワーモジュールにおいて、前記ワイヤハーネスのインダクタンスによる電磁遮蔽効果が低減する問題を解消出来る効果がある。さらに、前記剛性を有する導電性接続体で、前記導電性ベース板と、前記電磁遮蔽体とを電気的に接続すると共に、前記制御用基板と前記電磁遮蔽体とを支持し構成したので、前記導電性ベース板と前記電磁遮蔽体とを接続する構造、前記制御用基板を支持する構造が簡単、組立性、即ち生産性が良く安価なパワーモジュールを提供出来る効果がある。
【００３６】
また、第２の発明によると、制御用基板の表主面と裏主面と電磁遮蔽体で覆ったので、電力用スイッチング半導体素子が発する電磁波、即ち、内部ノイズだけでなく、前記制御用基板の表主面に向かって発せられた電磁波、即ち、外部ノイズも遮蔽することが出来、耐ノイズ性に優れたパワーモジュールを提供出来る効果がある。
【００３７】
また、第３の発明によると、制御用基板の表主面と裏主面との両主面に制御用部品を実装したので、前記制御用基板の主面面積を小さくすることが出来、結果的、パワーモジュールの小型化を図ることが出来る効果がある。
【００３９】
また、第４の発明によると、導電性接続体をケースにインサートしたので、前記導電性接続体を格別に保持する必要が無く、組立性、即ち生産性が優れたパワーモジュールを提供できる効果がある。
【００４０】
第５の発明よると、制御用基板の表主面に制御部品を実装し、電力用絶縁基板と対向する裏主面に板状の電磁遮蔽体を一体的に配設したので、前記制御用基板と該制御用基板に実装した前記制御部品とが占拠する厚み方向のスペースが少なくてよく、結果的にモジュールの薄型化を図ることが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１を示す縦断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態２を示す縦断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態３を示す縦断面図である。
【図４】  従来例パワーモジュールの縦断面図である。
【符号の説明】
１  ケース、２  導電性ベース板、 ３  電力用絶縁基板、４  電力用スイッチング半導体素子、７  制御用基板、８  制御部品、９  電磁遮蔽板、１４ ヒートシンク、１５  導電性接続体、１８  制御用基板、１９  電磁遮蔽体、２０  電磁遮蔽体
【図１】
0004218193.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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