JP4642804B2 - Ｐｗｍモジュール - Google Patents

Description

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。

従来、この種のＰＷＭモジュールとしては、電子部品を実装する樹脂製のインナ基板をハウジングに収納し、該ハウジング内にポッティング材を充填したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図５に示すように、このようなＰＷＭモジュール１のハウジング２は、ハウジング本体３と、このハウジング本体３を上方から覆うハウジング上カバー４ａと、ハウジング本体３を下方から覆うハウジング下カバー４ｂと、を有している。

そして、ＰＷＭモジュール１は、ＭＯＳ型ＦＥＴ５ａとコンデンサ５ｂとを有しており、このＭＯＳ型ＦＥＴ５ａ、コンデンサ５ｂ等の電子部品５がハウジング本体３に一体に形成された基板３ａに配設されている。

また、ＰＷＭモジュール１では、基板３ａに実装された電子部品５の放熱のため、ハウジング２に充填するポッティング材６には、熱伝導性の高いものが用いられている。

更に、ＰＷＭモジュール１は、ＭＯＳ型ＦＥＴ５ａを覆うように基板３ａに設けられた金属製の放熱部材７を有している。

そして、ＰＷＭモジュール１では、この放熱部材７のフィン部７ａをハウジング２の外部に臨ませて、発熱量の大きいＭＯＳ型ＦＥＴ５ａの放熱の促進を図っている。

また、このようなＰＷＭモジュールの他のものとして、図６に示すようなＰＷＭモジュール８のようなものもある。

このＰＷＭモジュール８では、基板３ａ上にコンデンサ５ｂ、５ｂが配置されており、このコンデンサ５ｂの背面側に、フィン９ａを有する放熱部材９がハウジング本体３に設けられたものである。
特開２００１−４３９８６号公報（第３頁、第６−８頁、図２、図３、図１１）

しかしながら、ハウジング２内には熱伝導性の高いポッティング材６が充填されるため、従来のＰＷＭモジュール１では、コンデンサ５ｂの発した熱のハウジング２外部への放散が促進される一方で、発熱量の大きなＭＯＳ型ＦＥＴ５ａの熱がコンデンサ５ｂに伝達され易くなっている。

従って、ＰＷＭモジュール１では、高温に耐えうる規格のコンデンサを採用しなければならず、製造コストが増大してしまうという問題があった。

また、ＰＷＭモジュール１では、ポッティング材６によりコンデンサ５ｂの発する熱はハウジング本体３外部に伝達されやすくなっているが、ポッティング材６を多量に必要とするため製造コストの増大を招いているという問題があった。

更に、コンデンサ５ｂからハウジング２外部までの距離が大きいため、コンデンサ５ｂが発した熱が迅速にハウジング２外部に放出されず、ハウジング２内の温度が上昇してしまうという問題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、定格温度の低いコンデンサを用いることができ、使用するポッティング材を少なくして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。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、スイッチング素子と、通電すると発熱する電解コンデンサと、その他の電子部品を実装する基板と、前記基板を収納するハウジングと、を有し、前記ハウジング内に空気よりも熱伝導性の高いポッティング材が充填されたＰＷＭモジュールであって、前記基板を前記ハウジングと一体に形成すると共に該基板を前記電解コンデンサの一部分を埋設可能な厚みに形成し、前記電解コンデンサの一部を、前記基板に埋設して該基板に密着させたことを特徴としている。

また、請求項２に記載のＰＷＭモジュールは、前記ハウジングは、ハウジング本体部と該ハウジング本体部の開口を閉塞するハウジングカバーとを有し、前記ハウジングカバーは、前記基板及び前記電解コンデンサに沿うように近接することを特徴としている。

本願請求項１記載のものでは、電子部品である熱の影響を受け易い電解コンデンサの一部を前記基板に埋設して該基板に密着させたため、該電解コンデンサが発する熱を直接に該基板へ伝達させることができる。

しかも、前記基板が前記ハウジングと一体に形成されているため、前記伝達された熱は、前記ハウジング外部へ放出されやすく、前記ハウジング内の温度上昇の低減を図ることができ、定格温度の低い電解コンデンサを採用することができる。

更に、前記基板を前記電解コンデンサの一部を埋設可能な厚みに形成したため、前記ハウジング内に充填するポッティング材の量を削減することができる。

本願請求項２記載のものでは、前記ハウジングカバーが、前記基板及び前記電解コンデンサに沿うように近接するため、前記ハウジングの体積が削減され、前記ポッティング材の量を更に削減することができる。

また、前記ハウジングと前記電解コンデンサとを近接させたため、該電解コンデンサの発する熱はハウジング外部へ放出され易く、前記ハウジング内の温度上昇の低減を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（基本構成）
図１及び図２に示すＰＷＭモジュール１０は、本発明の基本構成を示したものである。

このＰＷＭモジュール１０は、発熱量の大きな第一の電子部品としてのＭＯＳ型ＦＥＴ１１、１１・・・と、前記第一の電子部品が発する熱の影響を受け易い他の電子部品としての電解コンデンサ１２、１２・・・（図１では１つのみ図示）と、その他の電子部品１３、１３・・・と、を実装する基板１４ａを有している。

更に、ＰＷＭモジュール１０は、基板１４ａを収納するハウジング１５を有している。

このハウジング１５は、薄型直方体形状に形成されており、上方及び下方が開口したハウジング本体部１４と、ハウジング本体部１４の上方開口部を覆うハウジング上カバー１６ａと、ハウジング本体部１４の下方開口部を覆うハウジング下カバー１６ｂと、を有している。

そして、ハウジング１５内には、熱伝導性の高いシリコーン系等のポッティング材Ｐが充填されている。

また、基板１４ａは、導電線より形成された配線パターン１４ｃを有しており、基板１４ａに実装された各電子部品が配線パターン１４ｃにより電気的に接続され所定の電気回路を形成している。

更に、基板１４ａはハウジング本体部１４に一体に形成されており、ハウジング本体部１４は、ハウジング側壁１４ｂ、１４ｂと基板１４ａとで断面Ｈ字状を呈するようになっている。

また、ＰＷＭモジュール１０は、金属製のフィン１７ａ、１７ａ・・・を有する放熱部材としてのヒートシンク１７を有している。

このヒートシンク１７は、ＭＯＳ型ＦＥＴ１１、１１・・・を覆う位置に配設されており、基板１４ａとヒートシンク１７との間にＭＯＳ型ＦＥＴ１１、１１・・・が位置するようになっている。

そして、ヒートシンク１７は、図示しない係止爪によって基板１４ａに係止されて、ヒートシンク１７のフィン１７ａ、１７ａ・・・が、ハウジング下カバー１６ｂから下方に突出してハウジング１５の外部に臨むようになっている。

また、電解コンデンサ１２、１２・・・及びその他の電子部品１３、１３・・・は、ＭＯＳ型ＦＥＴ１１、１１・・・と所定の距離を隔てて配置されており、更に、基板１４ａのＭＯＳ型ＦＥＴ１１、１１・・・と同一面上に実装されている。

そして、このＰＷＭモジュール１０では、下方に向けて立設する一対の壁１８、１８が、基板１４ａに一体に形成されている。

この壁１８、１８は、互いに対向する長方形板状で、その先端１８ａ、１８ａはハウジング下カバー１６ｂに近接するようになっている。

更に、図２に示したように、壁１８、１８の側端１８ｂ、１８ｂ・・・は、ハウジング側壁１４ｂ、１４ｂに当接するまで延びてハウジング本体部１４と一体に形成されており、壁１８、１８とハウジング側壁１４ｂ、１４ｂとは、基板１４ａを上底に有し下方に開口部１８ｂを形成した箱体形状となっている。

そして、この壁１８、１８間には、空気層Ａが形成されている。

この空気層Ａは、ＰＷＭモジュール１０の製造工程において、開口部１８ｂを下方に向けた状態でポッティング剤Ｐを注入し、更に、このポッティング剤Ｐが硬化するまで開口部１８ｂを下方に向けた状態を維持して形成する。

そして、空気層Ａは、ハウジング側壁１４ｂ、１４ｂに渡って形成されており、ＭＯＳ型ＦＥＴ１１、１１・・・及びヒートシンク１７と、電解コンデンサ１２、１２・・・及びその他の電子部品１３、１３・・・と、の間に介在するようになっている。

（本発明の実施の形態）
次に、本発明の実施の形態に係るＰＷＭモジュール２１０について説明する。なお、上述のＰＷＭモジュール１０と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して説明する。

図３に示すように、ＰＷＭモジュール２１０は、電子部品としての電解コンデンサ１２、１２・・・（図３では二つのみ図示）と、この電解コンデンサ１２、１２・・・を実装する基板１４ａを有している。

更に、本実施形態では、基板１４ａはハウジング本体部１４に一体に形成されており、基板１４ａは、ハウジング上カバー１６ａによって覆われている。

また、このＰＷＭモジュール２１０は、金属製のフィン１７ａ、１７ａ・・・を有する放熱部材としてのヒートシンク１７を有している。ここで、ヒートシンク１７は、基板１４ａの下面に係止されている。

これにより、このＰＷＭモジュール２１０のハウジング１５（図１参照）は、ハウジング本体部１４と、ハウジング上カバー１６ａと、ヒートシンク１７とにより薄型直方体形状に形成されている。なお、ハウジング１５内には、熱伝導性の高いシリコーン系等のポッティング材Ｐ（図１参照）が充填されている。

そして、電解コンデンサ１２、１２・・・は、基板１４ａの上面（ハウジング上カバー１６ａ側の面）に実装されている。

更に、基板１４ａは、円柱状の電解コンデンサ１２を基板１４ａに沿うようにした状態で、電解コンデンサ１２の中心部Ｃより下側の下方部（一部）Ｌを埋設可能なように、その厚みＨが電解コンデンサ１２の半径Ｒよりも大きく形成されている。

また、基板１４ａには、電解コンデンサ１２、１２・・・の下方部Ｌを埋没状態で実装するための凹条部１４ｄ、１４ｄ・・・（図４では二つのみ図示）が設けられており、この凹条部１４ｄ、１４ｄ・・・は電解コンデンサ１２、１２・・・の外周壁と略同一形状に形成されている。

そして、電解コンデンサ１２、１２・・・は、この凹条部１４ｄ、１４ｄ・・・に配設されて、その下方部Ｌを埋め込んだ状態で基板１４ａに密着されている。

このように、本実施の形態のＰＷＭモジュール２１０では、電解コンデンサ１２の下方部Ｌを基板１４ａに埋設して、電解コンデンサ１２の下方部Ｌの外周壁を基板１４ａに密着させたため、電解コンデンサ１２、１２・・・が発する熱を基板１４ａに直接に伝達させることができる。

しかも、基板１４ａがハウジング１５のハウジング本体部１４と一体に形成されているため、電解コンデンサ１２、１２・・・が発した熱はハウジング１５の外表面に伝達されやすい。

従って、ＰＷＭモジュール２１０は、電解コンデンサ１２、１２・・・が発した熱がハウジング１５外部へ放出され易く、ハウジング１５内の温度上昇を低減することができる。

このため、電解コンデンサ１２、１２・・・の温度上昇が低減されて、定格温度の低い電解コンデンサ１２、１２・・・を採用することができ、製造コストを低減することができる。

更に、ＰＷＭモジュール２１０では、基板１４ａを電解コンデンサ１２の下方部Ｌを埋設可能な厚みに形成したため、ハウジング１５内に充填するポッティング材Ｐの量を削減することができ、製造コストの低減を図ることができる。

（変形例）
図４は、この発明の実施の形態の変形例を示すものである。

なお、前記実施の形態と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して説明する。

図４に示すように、この変形例のＰＷＭモジュール３１０では、ハウジングのハウジング上カバー（ハウジングカバー）１１６ａが、基板１４ａ（図３参照）及びこの基板１４ａ上に突出した電解コンデンサ１２、１２・・・（図４では二つのみ図示）に沿うような形状を有している。

そして、このような形状を有するハウジング上カバー１１６ａが、基板１４ａ及び電解コンデンサ１２、１２・・・を覆うように配設されて、基板１４ａ及び電解コンデンサ１２、１２・・・に近接されている。

このように構成を有する本変形例のＰＷＭモジュール３１０では、ハウジング１５のハウジング上カバー１１６ａが、基板１４ａ及び電解コンデンサ１２、１２・・・に沿うように近接しているため、ハウジング１５（図１参照）内の体積が小さくなる。

従って、ハウジング１５内に充填するポッティング材Ｐ（図１参照）の量を削減することができ、更に、製造コストの低減を図ることができる。

しかも、電解コンデンサ１２、１２・・・とハウジング上カバー１１６ａとが近接しているため、電解コンデンサ１２、１２・・・の発した熱は速やかにハウジング上カバー１１６ａに伝達する。

このため、ＰＷＭモジュール３１０では、電解コンデンサ１２、１２・・・の発した熱を、ハウジング１５外部に速やかに放出することができ、ハウジング１５内の温度上昇を低減して電解コンデンサ１２、１２・・・の温度上昇を更に低減することができる。

本発明の基本的構成を有するＰＷＭモジュールの図２におけるＳＡ−ＳＡ線に対応する断面図である。 本発明の基本的構成を有するＰＷＭモジュールのハウジング下カバーを外した状態での下面図である。 本発明の実施の形態に係るＰＷＭモジュールの断面図である。 本発明の実施の形態の変形例に係るＰＷＭモジュールの断面図である。 従来のＰＷＭモジュールの断面図である。 従来の他の例のＰＷＭモジュールの断面図である。

符号の説明

２１０・・・ＰＷＭモジュール
１２・・・電解コンデンサ（電子部品）
１４・・・ハウジング本体部（ハウジング）
１４ａ・・・基板
Ｌ・・・電解コンデンサの下方部（電解コンデンサの一部）
Ｐ・・・ポッティング材

Claims (2)

1. スイッチング素子と、通電すると発熱する電解コンデンサと、その他の電子部品を実装する基板と、
   前記基板を収納するハウジングと、を有し、
   前記ハウジング内に空気よりも熱伝導性の高いポッティング材が充填されたＰＷＭモジュールであって、
   前記基板を前記ハウジングと一体に形成すると共に該基板を前記電解コンデンサの一部分を埋設可能な厚みに形成し、
   前記電解コンデンサの一部を、前記基板に埋設して該基板に密着させたことを特徴とするＰＷＭモジュール。
2. 前記ハウジングは、ハウジング本体部と該ハウジング本体部の開口を閉塞するハウジングカバーとを有し、
   前記ハウジングカバーは、前記基板及び前記電解コンデンサに沿うように近接することを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭモジュール。

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