(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用半導体素子と制御用ＩＣとが実装された基板がケース内に収納され、電源用配線と信号用配線とを含む複数の配線を束ねたものを被覆材で被覆して構成されたハーネスが前記ケース内に差し込まれ、前記複数の配線は前記基板上に形成された端子にそれぞれ接続されるパワーモジュールであって、
前記被覆材は、前記基板上に形成されたＧＮＤ端子に接続される導電層を有するパワーモジュール。
【請求項２】
電力用半導体素子と制御用ＩＣとが実装された基板がケース内に収納され、電源用配線と信号用配線とを含む複数の配線を束ねたものを被覆材で被覆して構成されたハーネスが前記ケース内に差し込まれ、前記複数の配線は前記基板上に形成された端子にそれぞれ接続されるパワーモジュールであって、
前記基板上に形成され、ＧＮＤ電位が与えられる、導電性の部材を備え、
前記被覆材は、前記部材に当接する導電層を有するパワーモジュール。
【請求項３】
前記導電層は、導電性の剛体によって構成されている、請求項１又は２に記載のパワーモジュール。
【請求項４】
前記ケースと前記ハーネスとを互いに固定するためのクランプをさらに備える、請求項１又は２に記載のパワーモジュール。
【請求項５】
電力用半導体素子と制御用ＩＣとが実装された基板がケース内に収納され、その各々が電源用配線より成る複数の第１配線を束ねたものを第１被覆材で被覆して構成された電源用ハーネスが前記ケース内に差し込まれ、その各々が信号用配線より成る複数の第２配線を束ねたものを第２被覆材で被覆して構成された信号用ハーネスも前記電源用ハーネスとは別個に前記ケース内に差し込まれ、前記複数の第１配線の各々は前記基板上に形成された対応する端子に接続され、前記複数の第２配線の各々は前記基板上に形成された対応する端子に接続されるパワーモジュールであって、
前記第１被覆材は、前記基板上に形成された第１ＧＮＤ端子に接続されることによりＧＮＤ電位が印加されている第１導電層を有しており、
前記第２被覆材は、前記基板上に形成された第２ＧＮＤ端子に接続されることにより前記ＧＮＤ電位が印加されている第２導電層を有していることを特徴とする、
パワーモジュール。
【請求項６】
電力用半導体素子と制御用ＩＣとが実装された基板がケース内に収納され、その各々が電源用配線より成る複数の第１配線を束ねたものを第１被覆材で被覆して構成された電源用ハーネスが前記ケース内に差し込まれ、その各々が信号用配線より成る複数の第２配線を束ねたものを第２被覆材で被覆して構成された信号用ハーネスも前記電源用ハーネスとは別個に前記ケース内に差し込まれ、前記複数の第１配線の各々は前記基板上に形成された対応する端子に接続され、前記複数の第２配線の各々は前記基板上に形成された対応する端子に接続されるパワーモジュールであって、
前記基板上に形成されており、ＧＮＤ電位が与えられる第１導電性の部材と、
前記基板上に前記第１導電性の部材とは別個の位置に形成されており、前記ＧＮＤ電位が与えられる第２導電性の部材とを更に備えており、
前記第１被覆材は、前記第１導電性の部材に当接する第１導電層を有しており、
前記第２被覆材は、前記第２導電性の部材に当接する第２導電層を有していることを特徴とする、
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】
この発明は、ハーネスを備えるパワーモジュールの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来のパワーモジュールの構造を模式的に示す斜視図であり、図９は、図８に示したハーネス１０２の構造を示す断面図である。図８，９を参照して、ケース１０１は、ケース本体１０１ａ及びケース蓋１０１ｂを有している。ケース１０１内には、電力用半導体素子と制御用ＩＣとが実装された基板（図示しない）が収納されている。ハーネス１０２は、電源用配線１０８ａと信号用配線１０８ｂとを含む複数の配線を束ねたものを、樹脂等の絶縁性の被覆材１０９で被覆することによって構成されている。各電源用配線１０８ａ及び各信号用配線１０８ｂは、絶縁性の被覆材１５０によって被覆されている。また、ハーネス１０２の一端は、ケース蓋１０１ｂに設けられた所定の開口を介してケース１０１内に差し込まれており、電源用配線１０８ａ及び信号用配線１０８ｂは、上記基板上に形成された端子（図示しない）にそれぞれ接続されている。また、ハーネス１０２の他端は、外部装置に接続するためのコネクタ１０３に接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のパワーモジュールによると、図９に示したように、電源用配線１０８ａ及び信号用配線１０８ｂは、樹脂等の絶縁性の被覆材１０９によって被覆されている。従って、電源用配線１０８ａ及び信号用配線１０８ｂは外部からのノイズ（磁気ノイズ等）による影響を受けやすく、結果として、パワーモジュール全体としてのノイズ耐量が低いという問題があった。
【０００４】
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、外部からのノイズに対するノイズ耐量が向上されたパワーモジュールを得ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のうち請求項１に記載のパワーモジュールは、電力用半導体素子と制御用ＩＣとが実装された基板がケース内に収納され、電源用配線と信号用配線とを含む複数の配線を束ねたものを被覆材で被覆して構成されたハーネスがケース内に差し込まれ、複数の配線は基板上に形成された端子にそれぞれ接続されるパワーモジュールであって、被覆材は、基板上に形成されたＧＮＤ端子に接続される導電層を有するものである。
【０００６】
また、この発明のうち請求項２に記載のパワーモジュールは、電力用半導体素子と制御用ＩＣとが実装された基板がケース内に収納され、電源用配線と信号用配線とを含む複数の配線を束ねたものを被覆材で被覆して構成されたハーネスがケース内に差し込まれ、複数の配線は基板上に形成された端子にそれぞれ接続されるパワーモジュールであって、基板上に形成され、ＧＮＤ電位が与えられる、導電性の部材を備え、被覆材は、部材に当接する導電層を有するものである。
【０００７】
また、この発明のうち請求項３に記載のパワーモジュールは、請求項１又は２に記載のパワーモジュールであって、導電層は、導電性の剛体によって構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明のうち請求項４に記載のパワーモジュールは、請求項１又は２に記載のパワーモジュールであって、ケースとハーネスとを互いに固定するためのクランプをさらに備えることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るパワーモジュールの構造を模式的に示す斜視図である。ケース１は、ケース本体１ａ及びケース蓋１ｂを有している。ハーネス２の一端は、ケース蓋１ｂに設けられた所定の開口を介してケース１内に差し込まれている。また、ハーネス２の他端は、外部装置に接続するためのコネクタ３に接続されている。
【００１１】
図２は、ケース１とハーネス２との接続部分を拡大して示す、側面方向から眺めた断面図であり、図３は、ケース１とハーネス２との接続部分を拡大して示す、上面方向から眺めた断面図である。図２を参照して、ケース１内には、電力用半導体素子５と制御用ＩＣ６とが実装された基板４が収納されている。基板４上には、ＧＮＤ端子７ａを含む複数の端子７が形成されている。電力用半導体素子５、制御用ＩＣ６、及び端子７は、基板４上に形成された配線（図示しない）を介して、相互に電気的に接続されている。
【００１２】
図２，３を参照して、ハーネス２は、制御電源用配線８ａと入出力信号用配線８ｂとを含む複数の配線を束ねたものを、被覆材９で被覆することによって構成されている。制御電源用配線８ａ及び入出力信号用配線８ｂは、端子７にそれぞれ接続されている。被覆材９は、内側の導電層９ａと、外側の絶縁層９ｂとの２層構造を成している。導電層９ａの材質は銅やアルミニウム等の金属であり、絶縁層９ｂの材質は樹脂等である。導電層９ａは、配線１０によってＧＮＤ端子７ａに接続されており、これにより、導電層９ａにＧＮＤ電位が印加されている。図２，３には、円筒状の導電層９ａが示されている。導電層９ａの厚みは数ｍｍ（例えば１ｍｍ）であり、ある程度の剛性を有している。但し、導電層９ａはメッシュ状に編み込まれた金属細線によって構成されていてもよく、この場合は、導電層９ａは剛性を有さない。
【００１３】
図３を参照して、各制御電源用配線８ａ及び各入出力信号用配線８ｂは、絶縁性の被覆材５０によって被覆されており、これにより、各配線間の電気的絶縁が確保されている。
【００１４】
このように本実施の形態１に係るパワーモジュールによれば、ハーネス２は、制御電源用配線８ａと入出力信号用配線８ｂとを含む複数の配線を束ねたものを、被覆材９で被覆することによって構成されており、被覆材９は、基板４上に形成されたＧＮＤ端子７ａに接続される導電層９ａを有している。従って、導電層９ａが外部からの磁気ノイズに対するシールドとしての機能を果たすため、パワーモジュール全体として、ノイズ耐量を向上することができる。その結果、外部ノイズに起因する誤動作が少なく、信頼性の高いパワーモジュールを得ることができる。
【００１５】
また、導電層９ａを剛体によって構成することにより、ハーネス２に対して外部から応力が加わった場合であっても、その応力が制御電源用配線８ａ及び入出力信号用配線８ｂに及ぶことを回避できる。その結果、導電層９ａを剛体によって構成するという比較的簡単な構造によって、制御電源用配線８ａ及び入出力信号用配線８ｂの断線を効果的に防止することができる。
【００１６】
実施の形態２．
図４は、図２に対応させて、本発明の実施の形態２に係るパワーモジュールの構造を示す断面図である。基板４上には、導電層９ａに当接する、円環状の導電性リング１１が形成されている。導電性リング１１の材質は金属等であり、導電性リング１１にはＧＮＤ電位が与えられている。導電層９ａが導電性リング１１に接触することにより、導電層９ａにもＧＮＤ電位が与えられている。本実施の形態２に係るパワーモジュールのその他の構造は、上記実施の形態１と同様である。なお、図４に示した例では、絶縁層９ｂの内面が導電性リング１１の外面に接触することにより、被覆材９と導電性リング１１とが互いに嵌合する例について示したが、導電層９ａの内面が導電性リング１１の外面に接触することにより、被覆材９と導電性リング１１とが互いに嵌合する構成としてもよい。
【００１７】
このように本実施の形態２に係るパワーモジュールによれば、ＧＮＤ電位が与えられた導電性リング１１が基板４上に形成されており、被覆材９は、導電性リング１１に当接する導電層９ａを有している。従って、上記実施の形態１と同様の効果が得られることに加えて、導電層９ａとＧＮＤ端子７ａとを配線１０によって接続する必要がないため、上記実施の形態１よりも組み立てが容易で、生産性に優れたパワーモジュールを得ることができる。
【００１８】
実施の形態３．
図５及び図６は、それぞれ図２及び図３に対応させて、本発明の実施の形態３に係るパワーモジュールの構造を示す断面図である。ケース１とハーネス２とを互いに固定するためのクランプ１２が、ケース蓋１ｂに固定されて配設されている。ケース１内に差し込まれたハーネス２は、クランプ１２によって挟み込まれ、これにより、ケース１とハーネス２とが互いに固定される。本実施の形態３に係るパワーモジュールのその他の構造は、上記実施の形態１，２と同様である。
【００１９】
このように本実施の形態３に係るパワーモジュールによれば、クランプ１２によってケース１とハーネス２とを互いに固定できるため、制御電源用配線８ａ及び入出力信号用配線８ｂと端子７との間の確実な電気的接続を確保することができる。また、ケース１内に差し込まれたハーネス２を引き抜く方向に外部から応力が加わった場合であっても、ハーネス２がケース１から引き抜かれることを防止することができる。
【００２０】
実施の形態４．
図７は、図１に対応させて、本発明の実施の形態４に係るパワーモジュールの構造を示す斜視図である。本実施の形態４においては、制御電源用配線８ａを束ねた制御電源用ハーネス２ａと、入出力信号用配線８ｂを束ねた入出力信号用ハーネス２ｂとが、別個に設けられている。制御電源用ハーネス２ａ及び入出力信号用ハーネス２ｂの各一端は、ケース蓋１ｂに設けられた所定の開口をそれぞれ介して、ケース１内に差し込まれている。また、各他端は、外部装置に接続するためのコネクタ３にそれぞれ接続されている。制御電源用ハーネス２ａ及び入出力信号用ハーネス２ｂの各構造は、制御電源用配線８ａと入出力信号用配線８ｂとが混在しない点を除いて、上記実施の形態１〜３のハーネス２の構造と同様である。また、本実施の形態４に係るパワーモジュールのその他の構造は、上記実施の形態１〜３と同様である。
【００２１】
このように本実施の形態４に係るパワーモジュールによれば、制御電源用配線８ａを束ねた制御電源用ハーネス２ａと、入出力信号用配線８ｂを束ねた入出力信号用ハーネス２ｂとが、別個に設けられている。そのため、電源電圧が変動した場合にその電圧変動（ｄＶ／ｄｔ）の影響を受けて入出力信号が変動するという事態を回避することができ、より誤動作の少ないパワーモジュールを得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明のうち請求項１に係るものによれば、導電層が外部からの磁気ノイズに対するシールドとしての機能を果たすため、パワーモジュール全体として、ノイズ耐量を向上することができる。その結果、外部ノイズに起因する誤動作が少なく、信頼性の高いパワーモジュールを得ることができる。
【００２３】
また、この発明のうち請求項２に係るものによれば、導電層が外部からの磁気ノイズに対するシールドとしての機能を果たすため、パワーモジュール全体として、ノイズ耐量を向上することができる。その結果、外部ノイズに起因する誤動作が少なく、信頼性の高いパワーモジュールを得ることができる。
【００２４】
しかも、導電層とＧＮＤ端子とを配線によって接続する必要がないため、請求項１に係るパワーモジュールよりも組み立てが容易で、生産性に優れたパワーモジュールを得ることができる。
【００２５】
また、この発明のうち請求項３に係るものによれば、ハーネスに対して外部から応力が加わった場合であっても、その応力が電源用配線及び信号用配線に及ぶことを回避できる。その結果、導電層を剛体によって構成するという比較的簡単な構造によって、電源用配線及び信号用配線の断線を効果的に防止することができる。
【００２６】
また、この発明のうち請求項４に係るものによれば、クランプによってケースとハーネスとを互いに固定できるため、電源用配線及び信号用配線と端子との間の確実な電気的接続を確保することができる。また、ケース内に差し込まれたハーネスを引き抜く方向に外部から応力が加わった場合であっても、ハーネスがケースから引き抜かれることを防止することができる。
【００２７】
又、請求項５及び６の各々に係る発明によれば、電源電圧が変動した場合にその電圧変動（ｄＶ／ｄｔ）の影響を受けて入出力信号が変動するという事態を回避することができ、より誤動作の少ないパワーモジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に係るパワーモジュールの構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】  本発明の実施の形態１に係るパワーモジュールに関して、ケースとハーネスとの接続部分を拡大して示す断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態１に係るパワーモジュールに関して、ケースとハーネスとの接続部分を拡大して示す断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態２に係るパワーモジュールに関して、ケースとハーネスとの接続部分を拡大して示す断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態３に係るパワーモジュールに関して、ケースとハーネスとの接続部分を拡大して示す断面図である。
【図６】  本発明の実施の形態３に係るパワーモジュールに関して、ケースとハーネスとの接続部分を拡大して示す断面図である。
【図７】  本発明の実施の形態４に係るパワーモジュールの構造を模式的に示す斜視図である。
【図８】  従来のパワーモジュールの構造を模式的に示す斜視図である。
【図９】  従来のハーネスの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ケース、２  ハーネス、２ａ  制御電源用ハーネス、２ｂ  入出力信号用ハーネス、４  基板、５  電力用半導体素子、６  制御用ＩＣ、７  端子、７ａＧＮＤ端子、８ａ  制御電源用配線、８ｂ  入出力信号用配線、９  被覆材、９ａ  導電層、１１  導電性リング。
【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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