JP2005108899A - Power supply device, structure, and heat-dissipating assembly structure of the power semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力供給装置、構造体、及び電力半導体素子の放熱組立て構造に関するものである。 The present invention relates to a power supply device, a structure, and a heat dissipation assembly structure for a power semiconductor element.
パワーMOSFET等の電力半導体素子を用いた通電制御により、モータ等の車載負荷に駆動電力を供給する電力供給装置においては、電力半導体素子の発熱に伴うケース内温度の上昇により、電力供給回路(駆動回路)を構成するその他の半導体素子に発生する作動不具合を防止すべく、その発熱対策が重要な課題となっている。 In a power supply device that supplies drive power to a vehicle-mounted load such as a motor by energization control using a power semiconductor element such as a power MOSFET, the power supply circuit (drive) In order to prevent malfunctions occurring in other semiconductor elements constituting the circuit), countermeasures against heat generation are an important issue.
従来、このような電力半導体素子の発熱対策として、電力半導体素子をその他の半導体素子が実装される駆動回路基板の表面(実装面)から離れた場所に配置するとともに、その一部を放熱部材と伝熱可能に接続することにより、電力半導体素子が発する熱をケース外部に放出する組立構造を採用する電力供給装置がある。 Conventionally, as a countermeasure against heat generation of such a power semiconductor element, the power semiconductor element is disposed at a location away from the surface (mounting surface) of the drive circuit board on which the other semiconductor elements are mounted, and a part of the power semiconductor element is used as a heat dissipation member. There is a power supply device that employs an assembly structure in which heat generated by a power semiconductor element is released to the outside of the case by being connected so that heat can be transferred.
例えば、図5に示す従来の電力供給装置60は、車載電源に接続される入力端子とモータ等の車載負荷に接続される出力端子との間に介在される複数のパワーMOSFET(以下、単にFET)と、各FET61の作動を制御する制御IC62等の駆動回路を構成するその他の半導体素子が実装された駆動回路基板63と、放熱板64とを備えている。
For example, a conventional
各FET61は、その放熱面61aが放熱(絶縁)シート65を介して密着するよう放熱板64に螺子止めされ、その各接続端子(リード線)66が駆動回路基板63に形成された各取付孔67に、制御IC62やその他の半導体素子が実装される実装面63aの反対側から挿入された後、ハンダ付けにて駆動回路に接続される。そして、各FET61は、駆動回路基板63が支柱68を介して放熱板64に螺子止めされることにより、駆動回路基板63に覆われるように同駆動回路基板63から離間した位置に組み付けられている。
Each FET 61 is screwed to the
このような組立構造を採用すれば、電力半導体素子としての各FET61が発する熱を直接駆動回路基板63に伝えることなく、効果的にケース外部に放出することができる。そして、例えば、特許文献1に示す電力供給装置のように、駆動回路基板63の各FET61と対向する面に伝熱層を形成し、この伝熱層を駆動回路基板63を固定する伝熱部材としての金属螺子69と接続する構成とすれば、各FET61により加熱されたケース内部エアの放熱が可能になり、更に効果的に放熱を行うことができる。
しかし、上記のような従来の組立構造では、放熱板64の螺子孔70と放熱シート65の貫通孔71とが一致するよう位置決めしつつ各FET61を一つづつ螺子止めしなけらばならない上に、駆動回路基板63への各FET61の接続時には、駆動回路基板63の取付孔67に各FET61の各接続端子66を一括で挿入する必要がある。
However, in the conventional assembly structure as described above, each FET 61 must be screwed one by one while being positioned so that the
そのため、組み付け時には、治具等を用いて、各FET61、放熱板64、放熱シート65、及び駆動回路基板63間の相互の位置調整を繰り返す必要があるため、多大な時間と労力を要するという問題がある。
Therefore, when assembling, it is necessary to repeat the mutual position adjustment between each FET 61, the
更には、例えば、組立て完了後に一部のFET61に不具合を発見した場合等には、各接続端子66に施された全てのハンダを一度除去しなければ各FET61を取り外すことができないという問題があり、その結果、メンテナンス時においても多大な時間と労力を要するという問題がある。
Furthermore, for example, when a defect is found in some FETs 61 after assembly, there is a problem that each FET 61 cannot be removed unless all the solder applied to each
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、容易に組立てができる電力供給装置、構造体、及び電力半導体素子の放熱組立て構造を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a power supply device, a structure, and a heat dissipation assembly structure for a power semiconductor element that can be easily assembled.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、複数の電力半導体素子と、該各電力半導体素子の通電制御を行う駆動回路が実装される駆動回路基板と、前記各電力半導体素子の発熱を外部に放出するための放熱部材とを備えた電力供給装置であって、前記駆動回路基板と前記各電力半導体素子との間に介在され、前記各電力半導体素子を前記放熱部材に押し付ける押圧部と前記各電力半導体素子を保持する複数の保持部とを有する構造部材を備え、前記駆動回路基板は前記放熱部材に固定され、前記各電力半導体素子は、前記放熱部材と伝熱可能に接続されることを要旨とする。
In order to solve the above-described problems, the invention described in
請求項2に記載の発明は、前記押圧部は、前記各電力半導体素子を押圧する押圧面を有する押圧板と、前記駆動回路基板に対して前記押圧板を支持する支持部とを備え、
前記押圧部は、前記駆動回路基板との当接面から前記押圧面までの距離と前記各電力半導体素子の厚みの和が、固定状態における前記駆動回路基板と前記放熱部材との距離よりも大きく設定されていることを要旨とする。
The invention according to claim 2 includes the pressing portion having a pressing plate having a pressing surface that presses each power semiconductor element, and a support portion that supports the pressing plate with respect to the drive circuit board,
In the pressing portion, the sum of the distance from the contact surface with the driving circuit board to the pressing surface and the thickness of each power semiconductor element is larger than the distance between the driving circuit board and the heat dissipation member in a fixed state. The gist is that it is set.
請求項3に記載の発明は、前記駆動回路基板には、前記各電力半導体素子を前記駆動回路に接続するための複数の取付孔が形成され、前記各保持部は、前記各取付孔に接続端子が挿入された前記各電力半導体素子の位置に対応して形成されることを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, the drive circuit board is formed with a plurality of attachment holes for connecting the power semiconductor elements to the drive circuit, and the holding portions are connected to the attachment holes. The gist is that the terminal is formed corresponding to the position of each power semiconductor element in which the terminal is inserted.
請求項4に記載の発明は、前記駆動回路基板と前記放熱部材と固定するための固定部材を備え、前記構造部材及び固定部材は、熱伝材料にて形成され、前記構造部材は、前記固定部材を介して伝熱可能に前記放熱部材と接続されることを要旨とする。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、複数の電力半導体素子と該各電力半導体素子の通電制御を行う駆動回路が実装される駆動回路基板との間に介在される構造体であって、前記各電力半導体素子を前記各電力半導体素子の発熱を外部に放出するための放熱部材に押し付ける押圧部と、前記各電力半導体素子を保持する複数の保持部とを備え、前記駆動回路基板と前記放熱部材とが固定されることにより、前記各電力半導体素子を前記放熱部材と伝熱可能に接続することを要旨とする。
The invention according to
請求項6に記載の発明は、前記押圧部は、前記各電力半導体素子を押圧する押圧面を有する押圧板と、前記駆動回路基板に対して前記押圧板を支持する支持部とを備え、前記押圧部は、前記駆動回路基板との当接面から前記押圧面までの距離と前記各電力半導体素子の厚みの和が、固定状態における前記駆動回路基板と前記放熱部材との距離よりも大きく設定されていることを要旨とする。 The invention according to claim 6 is characterized in that the pressing portion includes a pressing plate having a pressing surface that presses each of the power semiconductor elements, and a support portion that supports the pressing plate with respect to the drive circuit board, The pressing portion is set such that the sum of the distance from the contact surface with the driving circuit board to the pressing surface and the thickness of each power semiconductor element is larger than the distance between the driving circuit board and the heat dissipation member in a fixed state. It is a summary.
請求項7に記載の発明は、前記各保持部は、前記駆動回路基板に形成された前記各電力半導体素子を前記駆動回路に接続するための複数の取付孔に接続端子が挿入された前記各電力半導体素子の位置に対応して形成されることを要旨とする。 According to a seventh aspect of the present invention, each of the holding portions has the connection terminals inserted in a plurality of mounting holes for connecting the power semiconductor elements formed on the drive circuit board to the drive circuit. The gist is that the power semiconductor element is formed corresponding to the position of the power semiconductor element.
請求項8に記載の発明は、前記各接続端子が挿通される複数の挿通孔と、前記固定するための螺子が挿通される複数の貫通孔と、前記駆動回路基板に形成された位置決め孔に挿入される位置決め突起とを備え、前記位置決め突起が挿入された場合に、前記各挿通孔と前記各取付孔との位置、及び前記各貫通孔と前記駆動回路基板に形成された複数の貫通孔との位置が一致するように形成されることを要旨とする。
The invention according to
請求項9に記載の発明は、複数の電力半導体素子を、該各電力半導体素子の通電制御を行う駆動回路が実装される駆動回路基板から離間した位置に配置するとともに、前記各電力半導体素子の発熱を外部に放出するための放熱部材に伝熱可能に接続する電力半導体素子の放熱組立て構造であって、前記駆動回路基板と前記各電力半導体素子との間に介在され、前記各電力半導体素子を前記放熱部材に押し付ける押圧部と前記各電力半導体素子を保持する複数の保持部とを有する構造部材を備え、前記駆動回路基板は前記放熱部材に固定され、前記各電力半導体素子は、前記放熱部材と伝熱可能に接続されることを要旨とする。 According to the ninth aspect of the present invention, the plurality of power semiconductor elements are arranged at positions separated from the drive circuit board on which the drive circuit that controls energization of each power semiconductor element is mounted. A heat radiation assembly structure of a power semiconductor element connected to a heat radiation member for releasing heat to the outside so as to be able to conduct heat, and interposed between the drive circuit board and each power semiconductor element, and each power semiconductor element A structural member having a pressing portion that presses against the heat dissipation member and a plurality of holding portions that hold the power semiconductor elements, the drive circuit board is fixed to the heat dissipation member, and the power semiconductor elements are The gist is to be connected to the member so that heat can be transferred.
請求項10に記載の発明は、前記押圧部は、前記各電力半導体素子を押圧する押圧面を有する押圧板と、前記駆動回路基板に対して前記押圧板を支持する支持部とを備え、前記押圧部は、前記駆動回路基板との当接面から前記押圧面までの距離と前記各電力半導体素子の厚みの和が、固定状態における前記駆動回路基板と前記放熱部材との距離よりも大きく設定されていることを要旨とする。
The invention according to
請求項11に記載の発明は、前記駆動回路基板には、前記各電力半導体素子を前記駆動回路に接続するための複数の取付孔が形成され、前記各保持部は、前記各取付孔に接続端子が挿入された前記各電力半導体素子の位置に対応して形成されることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, a plurality of mounting holes for connecting the power semiconductor elements to the driving circuit are formed in the driving circuit board, and the holding portions are connected to the mounting holes. It is formed corresponding to the position of each power semiconductor element in which a terminal is inserted.
請求項12に記載の発明は、前記駆動回路基板と前記放熱部材と固定するための固定部材を備え、前記構造部材及び固定部材は、熱伝材料にて形成され、前記構造部材は、前記固定部材を介して伝熱可能に前記放熱部材と接続されることを要旨とする。
The invention according to
(作用)
請求項1,5,9に記載の発明によれば、各電力半導体素子を放熱部材に直接固定しないので、従来のような各電力半導体素子を一つづつ放熱部材に螺子止めする工程を省略することが可能になり、更に各電力半導体素子の全て接続部を駆動回路基板側の接続部に一括で合わせる必要がなくなる。従って、組立てが容易になる。
(Function)
According to the first, fifth, and ninth aspects of the present invention, since each power semiconductor element is not directly fixed to the heat radiating member, the conventional step of screwing each power semiconductor element to the heat radiating member one by one is omitted. Furthermore, it is not necessary to match all the connection portions of the power semiconductor elements to the connection portions on the drive circuit board side at once. Therefore, assembly becomes easy.
また、従来のような各電力半導体素子の螺子止め工程を省略することにより、放熱部材への各電力半導体素子固定用の螺子穴形成工程が不要となるので、加工コストが低減される。加えて、特に、各電力半導体素子と放熱部材との間に放熱(絶縁)シートを介在させる構成を採用する場合には、放熱シートに螺子用孔を形成する工程が不要になるので、更に加工コストが低減されるとともに、放熱部材の各螺子穴と放熱シートの螺子用孔との位置決め工程が不要になるので、更に組立てが容易になる。 Further, by omitting the conventional screwing step for each power semiconductor element, the step of forming a screw hole for fixing each power semiconductor element to the heat radiating member becomes unnecessary, so that the processing cost is reduced. In addition, in particular, when adopting a configuration in which a heat dissipation (insulation) sheet is interposed between each power semiconductor element and the heat dissipation member, a process of forming screw holes in the heat dissipation sheet becomes unnecessary, and further processing is performed. The cost is reduced and the positioning step of each screw hole of the heat radiating member and the screw hole of the heat radiating sheet is not necessary, so that the assembly is further facilitated.
更に、各電力半導体素子が放熱部材に固定されていないので、各電力半導体素子と駆動回路との接続部を開放(一般的にはハンダ付けの除去)することなく、駆動回路基板を放熱部材から外すことが可能になる。従って、組立て後のメンテナンス性が向上する。 Furthermore, since each power semiconductor element is not fixed to the heat radiating member, the drive circuit board can be removed from the heat radiating member without opening the connection portion between each power semiconductor element and the drive circuit (generally, removal of soldering). It becomes possible to remove. Therefore, maintainability after assembly is improved.
請求項2,6,10に記載の発明によれば、押圧部は、駆動回路基板との当接面から押圧面までの距離と各電力半導体素子の厚みの和が、固定状態における駆動回路基板と放熱部材との距離よりも大きく設定されている。従って、各電力半導体素子は、駆動回路基板と放熱部材とが固定されることにより、押圧部材に押圧され放熱部材と密着する。 According to the second, sixth, and tenth aspects of the present invention, the pressing portion is configured so that the distance from the contact surface to the pressing surface to the driving circuit board and the sum of the thicknesses of the respective power semiconductor elements are fixed. It is set to be larger than the distance between and the heat dissipating member. Therefore, each power semiconductor element is pressed by the pressing member and is in close contact with the heat radiating member when the drive circuit board and the heat radiating member are fixed.
請求項3,7,11に記載の発明によれば、各電力半導体素子の接続端子にハンダ付けを行うことなく、各接続端子が駆動回路基板の取付孔に挿入された状態で駆動回路基板と放熱部材とを固定することが可能になり、ハンダ付け前に各電力半導体素子と放熱部材と伝熱可能に接続する、即ち各電力半導体素子を放熱部材に押し付けることが可能になる。従って、ハンダ付け後に各電力半導体素子を放熱部材に押し付ける構成のように、ハンダ付け部位に押し付け力が加わることがないので、ハンダの剥離、或いは駆動回路基板の変形や歪み等が防止される。その結果、組立て工程に起因する不具合の発生が低減される。 According to the third, seventh, and eleventh aspects of the present invention, the drive circuit board and the connection terminal of each power semiconductor element are inserted into the mounting hole of the drive circuit board without soldering to the connection terminal of each power semiconductor element. It becomes possible to fix the heat dissipating member, and to connect each power semiconductor element and the heat dissipating member in a heat transferable manner before soldering, that is, it is possible to press each power semiconductor element against the heat dissipating member. Therefore, unlike the configuration in which each power semiconductor element is pressed against the heat radiating member after soldering, no pressing force is applied to the soldering portion, so that peeling of the solder or deformation or distortion of the drive circuit board is prevented. As a result, the occurrence of problems due to the assembly process is reduced.
請求項4,12に記載の発明によれば、各電力半導体素子が発する熱は、構造部材及び固定部材を介して放熱部材に伝達される。その結果、放熱性能が向上する。
請求項8に記載の発明によれば、位置決め突起を駆動回路基板に形成された位置決め孔に挿入するだけで、駆動回路基板に対する位置決めがなされ、各挿通孔と各取付孔との位置、及び各貫通孔と駆動回路基板の各貫通孔との位置が一致する。従って、駆動回路基板への組み付け及び各電力半導体素子の組み付けが容易になるので、更に組立てが容易になる。
According to invention of
According to the eighth aspect of the present invention, the positioning with respect to the driving circuit board is performed simply by inserting the positioning protrusions into the positioning holes formed in the driving circuit board, the positions of the insertion holes and the mounting holes, The positions of the through holes and the through holes of the drive circuit board coincide with each other. Therefore, the assembly to the drive circuit board and the assembly of each power semiconductor element are facilitated, and the assembly is further facilitated.
本発明によれば、容易に組立てができる電力供給装置、構造体、及び電力半導体素子の放熱組立て構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power supply device that can be easily assembled, a structure, and a heat dissipation assembly structure for a power semiconductor element.
以下、本発明をブラシレスモータを駆動源とするウォータポンプの電力供給装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のウォータポンプ1は、駆動源としてのモータ3と、モータ3に駆動電力を供給する電力供給装置4と、モータ3の回転軸5の一端(出力軸)に固定され同モータ3の回転により液体を圧送するインペラ6とを備えている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a water pump power supply device using a brushless motor as a drive source will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a
本実施形態のモータ3は、コイル7が巻回される複数のティース(図示せず)を備えたステータ8と、回転軸5に固定されステータ8に囲まれるよう軸支されるマグネットロータ9とを備えたDCブラシレスモータであり、電力供給装置4は、モータ3に供給する電力を制御すること(通電制御)によりモータ3の回転を制御する。
The
図2は、本実施形態の電力供給装置の回路構成図であり、同図に示すように、電力供給装置4は、車載電源10とモータ3との間に介在される複数(6個)のパワーMOSFET(以下、単にFET)から構成される出力回路11と、各FET12(12a〜12f)の作動を制御する制御IC13を備えた駆動回路14とを備えている。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the power supply apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the
本実施形態では、各FET12a〜12cはPチャネル型FETであり、それらのソースは車載電源10の正極に接続され、それぞれのドレインは、モータ3の接続端子16a〜16cに接続されている。一方、各FET12d〜12fはNチャネル型FETであり、それらのソースは車載電源10の負極に接続され、それぞれのドレインはモータ3の接続端子16a〜16cに接続されている。そして、各FET12d〜12fのゲートには、制御IC13の各制御出力端子13a〜13fが抵抗R1〜R6を介してそれぞれ接続されている。
In the present embodiment, each of the
そして、電力供給装置4は、制御IC13にて各FET12a〜12fの通電制御を行うことにより、モータ3の各接続端子16a〜16cに三相(U,V,W)の駆動電力を供給し、これら三相のコイル電流の方向を順次切り換えることによりモータ3の回転を制御する。
And the electric
図3に示すように、本実施形態の電力供給装置4は、駆動回路14が実装される駆動回路基板21と、駆動回路基板21と各FET12との間に介在される構造部材としての押え板23とを備え、各FET12は、押え板23に保持されることにより、駆動回路14が実装された実装面21aの反対側に配置される。そして、各FET12は、複数の支柱25を介して駆動回路基板21と放熱板27とが固定されることにより、押え板23に押し付けられて放熱板27と伝熱可能に接続される。
As shown in FIG. 3, the
詳述すると、押え板23は、各FET12を放熱板27に押し付けるための押え板本体31と、押え板本体31を支持するための複数の支持部33と、各FET12を保持するための複数の保持部35とを備え、押え板本体31には、各FET12の接続端子16が挿通される複数の挿通孔37が形成されている。尚、本実施形態では、押え板23は金属にて形成され、各支持部33及び各保持部35は、押え板本体31と一体的に形成されている。そして、押え板本体31が押圧板を構成し、押え板本体31及び支持部33が押圧部を構成する。
Specifically, the
各支持部33は、押え板本体31端部から駆動回路基板21側に向かって延設された支持板38を備え、支持板38の先端には固定板39が設けられている。そして、各固定板39には、駆動回路基板21側に向かって立設された位置決め突起40、又は螺子用孔42の少なくとも一方が形成されている。
Each
本実施形態では、駆動回路基板21には、各FET12を駆動回路14に接続するための取付孔45、駆動回路基板21と放熱板27とを固定するための螺子用孔46、及び複数の位置決め孔47が形成されており、押え板23の各位置決め突起40は、対応する各位置決め孔47に挿入される。
In the present embodiment, the
尚、本実施形態の押え板23は4つの支持部33a〜33dを有しており、押え板本体31の対角位置に配設された2つの支持部33a,33bは螺子用孔42a,42bを備え、その他の支持部33c,33dは位置決め突起40c,40dを備えている。そして、駆動回路基板21は、支持部33a,33bに対応する螺子用孔46a,46b、及び支持部33c,33dに対応する位置決め孔47c,47dを備え、各位置決め突起40c,40dは、それぞれ対応する位置決め孔47c,47dに挿入される。
The
そして、押え板23は、押え板本体31が各支持部33に支持されることにより、同押え板本体31が駆動回路基板21と離間した位置に配置された状態で駆動回路基板21に組み付けられる。
The
また、押え板23は、その各位置決め突起40が駆動回路基板21の各位置決め孔47に挿入された場合に、その各挿通孔37と駆動回路基板21の各取付孔45との位置、及びその各螺子用孔42と駆動回路基板21の各螺子用孔46との位置が一致するように形成されている。そして、各FET12は、その接続端子16が挿通孔37を介して駆動回路基板21の取付孔45に挿入されることにより駆動回路基板21に組み付けられる。
In addition, when the
本実施形態では、各保持部35は、押え板本体31から駆動回路基板21の反対側に向かって立設された一対の保持突起35a,35bにより構成され、各保持突起35a,35bは、各FET12の接続端子16を取付孔45に挿入した際にFET本体48が配置される位置に対応して形成されている。そして、各FET12は、FET本体48が各保持突起35a,35bに挟持されることにより、その接続端子16が取付孔45に挿入された状態で押え板23に保持される。
In the present embodiment, each holding
そして、駆動回路基板21は、その各螺子用孔46、押え板23の各螺子用孔42、及び支柱25に形成された貫通孔50に螺子51を挿通し、放熱板27に形成された螺子穴52にこの螺子51を螺合することにより、各FET12が押え板23に保持された状態で放熱板27に固定される。尚、本実施形態では、各支柱25及び螺子51が固定部材を構成する。
Then, the
ここで、図4に示すように、押え板23は、各支持部33の駆動回路基板21との当接面39aから押え板本体31の各FET側の面、即ち押圧面31aまでの距離D1とFET本体48の厚みD2との和が、各固定板39の厚みD3と支柱25の固定軸方向の長さD4との和よりも大きくなるように形成されている。
Here, as shown in FIG. 4, the
つまり、押え板23は、その当接面39aから押圧面31aまでの距離D1とFET本体48の厚みD2の和が、駆動回路基板21と放熱板27とが固定された状態における駆動回路基板21と放熱板27との距離D0(各支持板38との接触面からFET本体48との接触面までの距離)よりも大きくなるように形成されている。
In other words, the holding
従って、各FET12は、駆動回路基板21と放熱板27とが固定されることにより、FET本体48が押え板本体31に押し付けられ(押圧面31aに押圧され)、その放熱面48aが放熱板27と密着することにより放熱板27と伝熱可能に接続される。そして、各FET12は、駆動回路基板21の取付孔45に挿入された接続端子16がハンダ付けされることにより、駆動回路14に接続される。
Therefore, each
尚、本実施形態では、図3に示すように、各FET12と放熱板27の間には、絶縁部材を兼ねる放熱シート53が配設されており、各FET12は、この放熱シート53を介して放熱板27と伝熱可能に接続されている。また、各支柱25及び螺子51は、金属にて形成されており、各FET12が発する熱は、FET本体48の押え板本体31に押圧される側の被押圧面48bからも押え板23、各支柱25及び螺子51を介して放熱板27に伝達される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a
また、図1に示すように、本実施形態のウォータポンプ1においては、電力供給装置4は、その放熱板27の放熱面27aが、ポンプケーシング55内に形成された冷却流路56内に面するよう同ポンプケーシング55に装着される。そして、各FET12が発する熱は、放熱面27aに接触する液体を冷媒として、電力供給装置4が配設されるポンプカバー58の外部に放出される構成となっている。
As shown in FIG. 1, in the
以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
(1)電力供給装置4は、駆動回路基板21と各FET12との間に介在される押え板23とを備える。押え板23は、駆動回路基板21側に向かって突設された複数の支持部33と、各FET12を保持するための複数の保持部35とを備え、各支持部33に支持されることにより押え板本体31が駆動回路基板21と離間した位置に配置された状態で駆動回路基板21に組み付けられる。そして、押え板23に各FET12が保持された状態で、駆動回路基板21と放熱板27とが固定されることにより、各FET12は、押え板23に押し付けられて放熱板27と密着し伝熱可能に接続される。
As described above, according to the present embodiment, the following features can be obtained.
(1) The
このような構成とすれば、各FET12を一つづつ放熱板27に螺子止めする工程を省略することができるとともに、各FET12の全ての接続端子16を一括で駆動回路基板21の取付孔45に挿入する必要がなくなるので、容易に組立てができる。
With such a configuration, the step of screwing each
また、各FET12の螺子止め工程を省略することにより、放熱板27への各FET12固定用の螺子穴形成工程、及び放熱シート53への螺子用孔を形成する工程が不要となるので、加工コストの低減を図ることができるとともに、各螺子穴と螺子用孔との位置決め工程が不要になるので、更に容易に組立てができる。
Further, by omitting the screwing process of each
更に、各FET12が放熱板27に固定されていないので、各FET12の接続端子16に施されたハンダを除去しなくとも、駆動回路基板21を放熱板27から外すことができる。従って、組立て後であっても容易にメンテナンスを行うことができる。
Furthermore, since each
(2)押え板23の各支持部33には、駆動回路基板21の各位置決め孔47に挿入される位置決め突起40、又は螺子用孔42の少なくとも一方が形成される。そして、押え板23は、各位置決め突起40が対応する各位置決め孔47に挿入された場合に、その各挿通孔37と駆動回路基板21の各取付孔45との位置、及びその各螺子用孔42と駆動回路基板21の各螺子用孔46との位置が一致するように形成される。
(2) At each
このような構成とすれば、押え板23の各位置決め突起40を駆動回路基板21の各位置決め孔47に挿入するだけで、押え板23と駆動回路基板21との位置決めがなされ、押え板23の各挿通孔37と駆動回路基板21の各取付孔45、及びその各螺子用孔42と駆動回路基板21の各螺子用孔46とが一致する。従って、駆動回路基板21への押え板23の組み付け、及び各FET12の組み付けが容易になり、その結果、容易に組立てができる。
With this configuration, the
(3)各保持部35は、押え板本体31から駆動回路基板21の反対側に向かって立設された一対の保持突起35a,35bにより構成され、各保持突起35a,35bは、各FET12の接続端子16を取付孔45に挿入した際にFET本体48が配置される位置に対応して形成されている。そして、各FET12は、FET本体48が各保持突起35a,35bに挟持されることにより、その接続端子16が取付孔45に挿入された状態で押え板23に保持される。
(3) Each holding
このような構成とすれば、各FET12の接続端子16のハンダ付けを行うことなく、各接続端子16が取付孔45に挿入された状態にて駆動回路基板21と放熱板27とを固定することが可能になるので、接続端子16のハンダ付けよりも先に各FET12と放熱板27とを密着させることができる。従って、ハンダ付け後に各FET12と放熱板27とを密着させる構成のように、各ハンダ付け部に押え板23による押し付け力が加わることがないので、ハンダの剥離、或いは駆動回路基板21の変形や歪み等を防止することができる。その結果、組立て工程に起因する不具合の発生を低減することができる。
With such a configuration, the
(4)押え板23、各支柱25及び螺子51は、金属にて形成される。従って、各FET12が発する熱は、FET本体48の押え板本体31に押圧される側の被押圧面48bからも押え板23、各支柱25及び螺子51を介して放熱板27に伝達される。その結果、放熱性能の向上を図ることができる。
(4) The
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、ウォータポンプ(のブラシレスモータ)の電力供給装置に具体化したが、パワーディストリビュータ等、その他の電力供給装置に具体化してもよい。
In addition, you may change each said embodiment as follows.
In the present embodiment, the power supply device for the water pump (brushless motor) is embodied. However, the power supply device may be embodied in another power supply device such as a power distributor.
・本実施形態では、電力半導体素子としてパワーMOSFETを用いたが、パワートランジスタ等、その他のスイッチング素子を用いてもよい。
・本実施形態では、押え板23の各位置決め突起40を駆動回路基板21の各位置決め孔47に挿入することとしたが、例えば、位置決め孔47に代えて切欠きを形成する等、その他の位置決め手段を採用する構成としてもよい。
In the present embodiment, the power MOSFET is used as the power semiconductor element, but other switching elements such as a power transistor may be used.
In the present embodiment, the positioning
・本実施形態では、押え板23、各支柱25及び螺子51は、金属にて形成されることとしたが、金属以外の熱伝材料にて形成してもよい。
・また、本実施形態では、各支柱25及び螺子51により固定部材を構成し、駆動回路基板21と放熱板27と固定は、螺子51により螺子止め固定することとしたが、固定方法は、螺子止め以外でもよく、各支柱25及び螺子51以外の固定部材を使用する構成としてもよい。
In the present embodiment, the
Further, in this embodiment, the fixing members are constituted by the
・本実施形態では、押え板本体31には、各FET12の接続端子16が挿通される複数の挿通孔37が形成され、各FET12は、その接続端子16が挿通孔37を介して駆動回路基板21の取付孔45に挿入されることした。しかし、これに限らず、各挿通孔37に代えて、全ての各接続端子が挿通可能な長孔を形成してもよく、押え板本体31自体を切り欠いてもよい。つまり、各FET12の接続端子16が駆動回路基板21の取付孔45に挿入可能であればどのような構成であってもよい。
In the present embodiment, the
4,60…電力供給装置、12,12a〜12c,61…パワーMOSFET、14…駆動回路、16,16a〜16c,66…接続端子、21,63…駆動回路基板、21a,63a…実装面、23…押え板、25,68…支柱、27,64…放熱板、31…押え板本体、31a…押圧面、33,33a〜33d…支持部、35…保持部、37…挿通孔、38…支持板、39…固定板、39a…当接面、40,40c,40d…位置決め突起、42,42a,42b,46,46a,46b…螺子用孔、45,67…取付孔、47,47c,47d…位置決め孔、51…螺子、69…金属螺子、D0,D1…距離、D2,D3…厚み、D4…長さ。
4, 60 ... power supply device, 12, 12a to 12c, 61 ... power MOSFET, 14 ... drive circuit, 16, 16a-16c, 66 ... connection terminal, 21, 63 ... drive circuit board, 21a, 63a ... mounting surface, DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記駆動回路基板と前記各電力半導体素子との間に介在され、前記各電力半導体素子を前記放熱部材に押し付ける押圧部と前記各電力半導体素子を保持する複数の保持部とを有する構造部材を備え、
前記駆動回路基板は前記放熱部材に固定され、前記各電力半導体素子は、前記放熱部材と伝熱可能に接続されること、を特徴とする電力供給装置。 A power supply comprising a plurality of power semiconductor elements, a drive circuit board on which a drive circuit for controlling energization of each power semiconductor element is mounted, and a heat dissipation member for releasing heat generated by each power semiconductor element to the outside A device,
A structural member that is interposed between the drive circuit board and the power semiconductor elements and includes a pressing portion that presses the power semiconductor elements against the heat dissipation member and a plurality of holding portions that hold the power semiconductor elements; ,
The drive circuit board is fixed to the heat radiating member, and each power semiconductor element is connected to the heat radiating member so as to be able to transfer heat.
前記押圧部は、前記各電力半導体素子を押圧する押圧面を有する押圧板と、前記駆動回路基板に対して前記押圧板を支持する支持部とを備え、
前記押圧部は、前記駆動回路基板との当接面から前記押圧面までの距離と前記各電力半導体素子の厚みの和が、固定状態における前記駆動回路基板と前記放熱部材との距離よりも大きく設定されていること、を特徴とする電力供給装置。 The power supply device according to claim 1,
The pressing portion includes a pressing plate having a pressing surface that presses each of the power semiconductor elements, and a support portion that supports the pressing plate with respect to the drive circuit board,
In the pressing portion, the sum of the distance from the contact surface with the driving circuit board to the pressing surface and the thickness of each power semiconductor element is larger than the distance between the driving circuit board and the heat dissipation member in a fixed state. A power supply device characterized by being set.
前記駆動回路基板には、前記各電力半導体素子を前記駆動回路に接続するための複数の取付孔が形成され、
前記各保持部は、前記各取付孔に接続端子が挿入された前記各電力半導体素子の位置に対応して形成されること、を特徴とする電力供給装置。 In the electric power supply apparatus of Claim 1 or Claim 2,
A plurality of mounting holes for connecting each power semiconductor element to the drive circuit are formed in the drive circuit board,
Each said holding | maintenance part is formed corresponding to the position of each said power semiconductor element by which the connection terminal was inserted in each said attachment hole, The electric power supply apparatus characterized by the above-mentioned.
前記駆動回路基板と前記放熱部材と固定するための固定部材を備え、
前記構造部材及び固定部材は、熱伝材料にて形成され、
前記構造部材は、前記固定部材を介して伝熱可能に前記放熱部材と接続されること、
を特徴とする電力供給装置。 In the electric power supply apparatus as described in any one of Claims 1-3,
A fixing member for fixing the drive circuit board and the heat dissipation member;
The structural member and the fixing member are formed of a heat transfer material,
The structural member is connected to the heat radiating member so as to be capable of transferring heat through the fixing member,
A power supply device characterized by the above.
前記各電力半導体素子を前記各電力半導体素子の発熱を外部に放出するための放熱部材に押し付ける押圧部と、前記各電力半導体素子を保持する複数の保持部とを備え、
前記駆動回路基板と前記放熱部材とが固定されることにより、前記各電力半導体素子を前記放熱部材と伝熱可能に接続すること、を特徴とする構造体。 A structure that is interposed between a plurality of power semiconductor elements and a drive circuit board on which a drive circuit that controls energization of each power semiconductor element is mounted,
A pressing portion that presses each power semiconductor element against a heat dissipating member for releasing heat generated by each power semiconductor element to the outside, and a plurality of holding portions that hold the power semiconductor elements.
The drive circuit board and the heat dissipating member are fixed to connect the power semiconductor elements to the heat dissipating member so that heat can be transferred.
前記押圧部は、前記各電力半導体素子を押圧する押圧面を有する押圧板と、前記駆動回路基板に対して前記押圧板を支持する支持部とを備え、
前記押圧部は、前記駆動回路基板との当接面から前記押圧面までの距離と前記各電力半導体素子の厚みの和が、固定状態における前記駆動回路基板と前記放熱部材との距離よりも大きく設定されていること、を特徴とする構造体。 The structure according to claim 5, wherein
The pressing portion includes a pressing plate having a pressing surface that presses each of the power semiconductor elements, and a support portion that supports the pressing plate with respect to the drive circuit board,
In the pressing portion, the sum of the distance from the contact surface with the driving circuit board to the pressing surface and the thickness of each power semiconductor element is larger than the distance between the driving circuit board and the heat dissipation member in a fixed state. A structure characterized by being set.
前記各保持部は、前記駆動回路基板に形成された前記各電力半導体素子を前記駆動回路に接続するための複数の取付孔に接続端子が挿入された前記各電力半導体素子の位置に対応して形成されること、を特徴とする構造体。 In the structure according to claim 5 or 6,
Each holding portion corresponds to the position of each power semiconductor element in which connection terminals are inserted into a plurality of mounting holes for connecting each power semiconductor element formed on the drive circuit board to the drive circuit. A structure characterized by being formed.
前記各接続端子が挿通される複数の挿通孔と、前記固定するための螺子が挿通される複数の貫通孔と、前記駆動回路基板に形成された位置決め孔に挿入される位置決め突起とを備え、
前記位置決め突起が挿入された場合に、前記各挿通孔と前記各取付孔との位置、及び前記各貫通孔と前記駆動回路基板に形成された複数の貫通孔との位置が一致するように形成されること、を特徴とする構造体。 The structure according to claim 7, wherein
A plurality of insertion holes through which the connection terminals are inserted; a plurality of through holes through which the fixing screws are inserted; and positioning protrusions to be inserted into positioning holes formed in the drive circuit board;
When the positioning protrusions are inserted, the positions of the insertion holes and the mounting holes and the positions of the through holes and the plurality of through holes formed in the drive circuit board are matched. A structure characterized by being made.
前記駆動回路基板と前記各電力半導体素子との間に介在され、前記各電力半導体素子を前記放熱部材に押し付ける押圧部と前記各電力半導体素子を保持する複数の保持部とを有する構造部材を備え、
前記駆動回路基板は前記放熱部材に固定され、前記各電力半導体素子は、前記放熱部材と伝熱可能に接続されること、を特徴とする電力半導体素子の放熱組立て構造。 A plurality of power semiconductor elements are arranged at positions separated from a drive circuit board on which a drive circuit for controlling energization of each power semiconductor element is mounted, and heat dissipation for releasing heat generated by each power semiconductor element to the outside A heat dissipating assembly structure of a power semiconductor element connected to a member so that heat can be transferred,
A structural member that is interposed between the drive circuit board and the power semiconductor elements and includes a pressing portion that presses the power semiconductor elements against the heat dissipation member and a plurality of holding portions that hold the power semiconductor elements; ,
The drive circuit board is fixed to the heat dissipating member, and each power semiconductor element is connected to the heat dissipating member so as to be able to transfer heat.
前記押圧部は、前記各電力半導体素子を押圧する押圧面を有する押圧板と、前記駆動回路基板に対して前記押圧板を支持する支持部とを備え、
前記押圧部は、前記駆動回路基板との当接面から前記押圧面までの距離と前記各電力半導体素子の厚みの和が、固定状態における前記駆動回路基板と前記放熱部材との距離よりも大きく設定されていること、を特徴とする電力半導体素子の放熱組立て構造。 In the heat dissipation assembly structure of the power semiconductor element according to claim 9,
The pressing portion includes a pressing plate having a pressing surface that presses each of the power semiconductor elements, and a support portion that supports the pressing plate with respect to the drive circuit board,
In the pressing portion, the sum of the distance from the contact surface with the driving circuit board to the pressing surface and the thickness of each power semiconductor element is larger than the distance between the driving circuit board and the heat dissipation member in a fixed state. A heat dissipating assembly structure of a power semiconductor element, characterized in that it is set.
前記駆動回路基板には、前記各電力半導体素子を前記駆動回路に接続するための複数の取付孔が形成され、
前記各保持部は、前記各取付孔に接続端子が挿入された前記各電力半導体素子の位置に対応して形成されること、を特徴とする電力半導体素子の放熱組立て構造。 In the heat radiation assembly structure of the power semiconductor element according to claim 9 or 10,
The drive circuit board is formed with a plurality of mounting holes for connecting the power semiconductor elements to the drive circuit,
Each holding part is formed corresponding to the position of each power semiconductor element in which a connection terminal is inserted into each mounting hole.
前記駆動回路基板と前記放熱部材と固定するための固定部材を備え、
前記構造部材及び固定部材は、熱伝材料にて形成され、
前記構造部材は、前記固定部材を介して伝熱可能に前記放熱部材と接続されること、
を特徴とする電力半導体素子の放熱組立て構造。 In the heat dissipation assembly structure of the power semiconductor element according to any one of claims 9 to 11,
A fixing member for fixing the drive circuit board and the heat dissipation member;
The structural member and the fixing member are formed of a heat transfer material,
The structural member is connected to the heat radiating member so as to be capable of transferring heat through the fixing member,
A heat-dissipating assembly structure for a power semiconductor element.
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