JP2004327693A

JP2004327693A - モータ駆動装置

Info

Publication number: JP2004327693A
Application number: JP2003119995A
Authority: JP
Inventors: Akinobu Tomita; 明展富田; Minoru Matsushima; 稔松嶋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】パワー素子の振動耐久性と放熱性を確保した小形で安価なモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】多層配線基板１上にパワー素子２と回路部品３を実装した回路基板４を取り付けて熱放散する放熱器６と、前記回路基板４と放熱器６の間を絶縁する伝熱絶縁シートと５を備え、少なくとも両面に配線パターンを有する多層配線基板１は、パワー素子２の実装面にそのリード端子２ａと接続する第１パターンを形成、パワー素子２本体の投影面積と同等以上のベタパターン（第２パターン）を実装反対面に形成し、第１パターンと第２パターンとをスルーホールで接続し、パワー素子２の実装反対面と放熱器６間に伝熱絶縁シート５を配置する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータ駆動装置におけるパワー回路の放熱構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ駆動装置や電源装置は、パワートランジスタに代表されるスイッチング素子で電力変換を行う構成が主流である。その配線基板に実装されたスイッチング素子はアルミニウムを素材にした放熱器の伝熱箇所にシリコングリースを塗布あるいは伝熱絶縁シートをはさんで放熱させたものが一般的である。
【０００３】
特に、発熱量の大きなパワートランジスタおよび周辺回路を、アルミ製の金属配線基板の片面に搭載してパワーモジュールを構成し、その裏面を放熱器に密着させて放熱する。
【０００４】
一方、高密度実装された回路基板で放熱性を確保するため、回路基板の放熱構造および電源制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１６３４７６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の高密度実装の回路基板の放熱構造では、発熱部品リードのフォーミングが必要となり、また、配線基板に少なくとも一層の熱伝導パターンを設けるため、配線基板の熱容量が大きくなり、小形部品と大形部品が混在する回路基板では、均一なはんだ付けを確保するのが困難であった。
【０００７】
また、この熱伝導パターンから金属筐体へ放熱する構成のため、熱伝導パターンの外周全体あるいは一部を露出させる必要があり、配線パターンと部品配置に制限があった。
【０００８】
このように、熱伝導パターンを設けた特殊な構成であり、はんだ付け作業と放熱板への取り付け作業が煩雑となり、コスト面で課題があった。
【０００９】
近年、制御盤内に設置するのが一般的であったモータ駆動装置の電源部をより小形化し、モータの近くに設置して配線距離を短くする要望が増えており、モータ駆動装置には、さらなる小形化と振動耐久性が求められている。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、パワー素子の振動耐久性と放熱性を確保した小形で安価なモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、少なくとも両面に配線パターンを有する多層配線基板と、前記多層配線基板上に実装するパワー素子および回路部品と、前記部品を実装した回路基板を取り付けて熱放散する放熱器と、前記回路基板と放熱器の間を絶縁する伝熱絶縁シートとを備え、前記多層配線基板は、パワー素子の実装面にそのリード端子と接続する第１パターンを形成、前記パワー素子本体の投影面積と同等以上のベタパターン（第２パターン）を実装反対面に形成し、前記第１パターンと第２パターンとをスルーホールで接続し、パワー素子の実装反対面と放熱器間に伝熱絶縁シートを配置したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するため請求項１に記載のモータ駆動装置の多層配線基板は、パワー素子の実装面にそのリード端子と接続する第１パターンを形成、前記パワー素子本体の投影面積と同等以上のベタパターン（第２パターン）を実装反対面に形成し、前記第１パターンと第２パターンとをスルーホールで接続し、パワー素子の実装反対面と放熱器間に伝熱絶縁シートを配置したもので、面実装したパワー素子の発生する熱を、リード端子から第１パターンへ、そして順次、スルーホール、第２パターン、伝熱シート、放熱器に熱伝導して放熱する。
【００１３】
また、請求項２に記載のモータ駆動装置は、回路部品を多層配線基板の両面に実装し、放熱器と伝熱絶縁シートの両方に干渉を防止する孔部または切欠部を設けたもので、モータ駆動回路を小形・薄形化できる。
【００１４】
さらに、面実装タイプのパワースイッチング素子を用いることで、パワー素子の振動耐久性を確保できる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明のモータ駆動装置を、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１において、ガラスエポキシ基材の両面に銅箔パターンを有した両面配線基板１に、パワー素子２であるＩＧＢＴなどのパワースイッチング素子を片面に実装、回路部品３を両面に実装し、はんだ接続して回路基板４を構成する。この回路部品３には、コネクタ、コンデンサ、抵抗器、ダイオード、ＩＣなどが含まれる。
【００１７】
この両面配線基板１は、パワー素子２の実装面にそのリード端子２ａと接続する第１パターンを形成し、パワー素子２本体の投影面積と同等以上のベタパターン（第２パターン）を実装反対面でパワー素子２本体下に形成し、パワー素子２のドレイン端子（あるいはソース端子）と接続する第１パターンと第２パターンとを接続している（配線パターンは図示せず）。
【００１８】
パワー素子２および回路部品３を実装した回路基板４とアルミ製の放熱器６の間にシリコン製の伝熱絶縁シート５を介在させ、ネジ７により密着させて熱放散する（図２参照）。
【００１９】
伝熱絶縁シート５および放熱器６には孔部をそれぞれ設けており、パワー素子２の実装反対面の回路部品３などとの干渉を回避して薄型化する。伝熱絶縁シート５の孔部５ａは、放熱器６の孔部６ａに比べて一回り小さく設定しており、放熱器６と両面配線基板１の配線パターンとの沿面距離を確保する（図３参照）。
【００２０】
これによって、発熱部品であるパワー素子２から発生する熱は、リード端子２ａから順次、第一パターン→スルーホール→第二パターン→伝熱絶縁シート５→放熱器６へと伝熱され放熱される。また、放熱器６に設けた孔部６ａは、パワー素子２の反対実装面の回路部品３に余計な熱を伝えない役割も果たす。
【００２１】
一方、回路基板４は放熱器６に固定するため機械的に補強され、小形で放熱性と振動耐久性に優れたモータ駆動装置となる。
【００２２】
また、駆動モータの出力容量によりパワー素子の放熱が不充分なときは、放熱効果の高い放熱器で対応できる。
【００２３】
なお、両面配線基板で説明したが４層配線基板でも同様に実施でき、さらに密度の高い配線と実装が可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように本発明によれば、少なくとも両面に配線パターンを有する多層配線基板を用いた回路構成により、振動耐久性および放熱性の高い小形で安価なモータ駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の両面実装した回路基板の側面図
【図２】本発明の一実施例におけるモータ駆動装置の側面図
【図３】本発明の一実施例におけるモータ駆動装置の底面図
【符号の説明】
１多層配線基板（両面配線基板）
２パワー素子（パワースイッチング素子）
２ａリード端子
３回路部品
４回路基板
５伝熱絶縁シート
５ａ、６ａ孔部
６放熱器

Claims

少なくとも両面に配線パターンを有する多層配線基板と、前記多層配線基板上に実装するパワー素子および回路部品と、前記回路部品を実装した回路基板を取り付けて熱放散する放熱器と、前記回路基板と前記放熱器の間を絶縁する伝熱絶縁シートとを備え、前記多層配線基板は、前記パワー素子の実装面にそのリード端子と接続する第１パターンを形成、前記パワー素子本体の投影面積と同等以上のベタパターン（第２パターン）を実装反対面に形成し、前記第１パターンと第２パターンとをスルーホールで接続し、前記パワー素子の実装反対面と前記放熱器間に前記伝熱絶縁シートを配置したモータ駆動装置。
多層配線基板の両面に回路部品を実装し、この回路部品との干渉を防止する孔部または切欠部を放熱器と伝熱絶縁シートの両方に設けた請求項１に記載のモータ駆動装置。
パワー素子が面実装タイプのパワースイッチング素子である請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。