JP2017224761A - 回路モジュールおよび機電一体型モータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の温度上昇を抑制できる回路モジュールおよび当該回路モジュールを備えた機電一体型モータユニットを提供する。【解決手段】回路モジュール４は、基板３４を含む。基板３４の一方表面３４ａには、半導体チップＣＨが実装されている。半導体チップＣＨは、複数の電極３５が形成された電極面３６と、放熱面３７とを有しており、電極面３６を基板３４の一方表面３４ａに対向させた状態で基板３４の一方表面３４ａに実装されている。基板３４の一方表面３４ａには、半導体チップＣＨの放熱面３７と対向するように第１放熱器４０が配置されており、基板３４の他方表面３４ｂ側には、第２放熱器４１が配置されている。半導体チップＣＨと第１放熱器４０との間には、これらと熱的に接続される第１熱伝達部材４２が配置されており、第１熱伝達部材４２と第２放熱器４１との間には、これらと熱的に接続される第２熱伝達部材４３が配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、回路モジュールおよび当該回路モジュールを備えた機電一体型モータユニットに関する。

特許文献１には、回路モジュールの一例としての半導体モジュールが開示されている。この半導体モジュールは、一方表面に半導体素子（電子部品）が実装された基板を含む。基板の一方表面側には、半導体素子と対向し、かつ当該半導体素子に熱的に接続されるように金属製の遮蔽板が配置されており、基板の他方表面側には、当該基板に熱的に接続されるように金属製の放熱板（放熱器）が配置されている。

特開２００４−２２１５１６号公報

回路モジュールにおける主たる熱の発生源は、電子部品であるが、特許文献１の回路モジュールでは、電子部品と放熱器とが基板を挟んで対向配置された構成とされているため、電子部品で生じた熱を放熱器に良好に伝達させることができない。そのため、電子部品の温度上昇を良好に抑制できないという課題がある。
そこで、本発明は、電子部品の温度上昇を抑制できる回路モジュールおよび当該回路モジュールを備えた機電一体型モータユニットを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、一方表面（３４ａ）および他方表面（３４ｂ）を有する基板（３４）と、複数の電極（３５）が形成された電極面（３６）と、その反対面である放熱面（３７）とを有し、前記電極面を前記基板の前記一方表面に対向させた状態で前記基板の前記一方表面に実装された電子部品（ＣＨ）と、前記電子部品の前記放熱面と対向するように前記基板の前記一方表面側に配置された金属製の第１放熱器（４０）と、前記基板の前記他方表面側に配置された金属製の第２放熱器（４１）と、前記電子部品と前記第１放熱器とを熱的に接続させるように、これらの間に配置された第１熱伝達部材（４２）と、前記第１熱伝達部材と前記第２放熱器とを熱的に接続させるように、これらの間に配置された第２熱伝達部材（４３）とを含む、回路モジュール（４）である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。

請求項２に記載の発明は、前記第１熱伝達部材は、平面視において、前記基板の内側で前記電子部品の前記放熱面に接合された第１端部（５１）と、前記基板の外側に位置する第２端部（５２）とを有しており、前記第２熱伝達部材は、前記基板の外側において前記第１放熱器と前記第２放熱器との間に配置されており、前記第１熱伝達部材の前記第２端部に接合された第３端部（５５）と、前記第２放熱器に接合された第４端部（５６）とを有している、請求項１に記載の回路モジュールである。

請求項３に記載の発明は、前記第２熱伝達部材の前記第３端部は、前記第１熱伝達部材の前記第２端部に加えて、前記第１放熱器に接合されている、請求項２に記載の回路モジュールである。
請求項４に記載の発明は、前記基板の前記他方表面側に実装された第２電子部品（Ｒ１〜Ｒ３，Ｓｗｖ（Ｔｒ７，Ｔｒ８），Ｓｗｍ１〜Ｓｗｍ３（Ｔｒ９〜Ｔｒ１１））と、前記第２電子部品と前記第２放熱器とを熱的に接続させるための第３熱伝達部材（７０）とをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路モジュールである。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路モジュールと、モータ（２）が収容される金属製のモータハウジング（３）であって、前記第２放熱器に連結されたモータハウジング（３）とを含み、前記電子部品は、前記モータを駆動制御するための駆動回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ）の一部を構成している、機電一体型モータユニット（１）である。

本発明の回路モジュールでは、電子部品が、第１熱伝達部材を介して第１放熱器に熱的に接続されていると同時に、第１熱伝達部材および第２熱伝達部材を介して第２放熱器に熱的に接続されている。これにより、電子部品で生じた熱を第１放熱器および第２放熱器に良好に伝達させることができる。よって、電子部品の温度上昇を良好に抑制できる回路モジュールを提供できる。

本発明の機電一体型モータユニットでは、回路モジュールの第２放熱器にモータハウジングが連結された構成とされている。これにより、第２放熱器を介して電子部品で生じた熱をモータハウジングに伝達させることができる。よって、電子部品の温度上昇を良好に抑制できる機電一体型モータユニットを提供できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る機電一体型モータユニットの模式的な断面図である。 図２は、図１の回路モジュールのみを示す模式的な拡大断面図である。 図３は、図２のIII-III線に沿う横断面図である。 図４は、駆動ユニットの電気的構造を示す電気回路図である。 図５は、回路モジュールの第１変形例を示す模式的な拡大断面図である。 図６は、回路モジュールの第２変形例を示す模式的な拡大断面図である。 図７は、回路モジュールの第３変形例を示す模式的な拡大断面図である。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
＜実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係る機電一体型モータユニット１を示す模式的な断面図である。図２は、回路モジュール４のみを示す模式的な拡大断面図である。図３は、図２のIII-III線に沿う横断面図である。

機電一体型モータユニット１は、たとえば車両用の電動パワーステアリング装置に組み込まれるものであり、図１を参照して、モータ２を収容する金属製（たとえばアルミニウム製）のモータハウジング３と、モータハウジング３の外側で当該モータハウジング３に連結された回路モジュール４とを含む。
モータハウジング３は、円板状の底壁５と、底壁５の周縁から軸方向に立設され、当該底壁５の反対側に開口部６を有する円筒状の側壁７と、開口部６を閉塞するように側壁７の端部に連結された上壁８とを有しており、これら底壁５、側壁７および上壁８によってモータ２が収容される内部空間９が区画されている。モータハウジング３の底壁５の中央部には、当該底壁５の中央部を貫通する第１貫通孔１０が形成されている。また、モータハウジング３の上壁８の中央部には、当該上壁８の中央部を貫通する第２貫通孔１１が形成されている。

モータ２は、本実施形態では、三相ブラシレスモータであり、モータハウジング３の側壁７の内周面に固定された円筒状のステータ１２と、ステータ１２の径方向内側に配置されたロータ１３と、ロータ１３の中央部を貫通するように当該ロータ１３に取り付けられたモータシャフト１４とを含む。
ステータ１２は、モータハウジング３の側壁７の内周面から径方向内側に向って延設された複数のティース１５と、複数のティース１５に巻回された巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗとを有している。巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗは、図４において詳述するように、モータ２のＵ相、Ｖ相およびＷ相に対応するＵ相巻線１６Ｕ、Ｖ相巻線１６ＶおよびＷ相巻線１６Ｗを含む。なお、図１では、各相の巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６ＷのうちのＵ相巻線１６ＵおよびＶ相巻線１６Ｖが示されている。

ロータ１３は、円柱状のロータコア１７と、ロータコア１７の外周に固定され、ロータコア１７の周方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互に着磁されたリング状の永久磁石１８とを含む。軸方向から見て、ロータコア１７の中央部には、モータシャフト１４が挿通される挿通孔１９が形成されている。
モータシャフト１４は、ロータコア１７に形成された挿通孔１９に挿通されて固定されていると共に、モータハウジング３の底壁５に設けられた第１軸受２０と、モータハウジング３の上壁８に設けられた第２軸受２１とによって軸支されている。前述のロータ１３は、モータシャフト１４によってモータハウジング３内で回転自在に支持されている。

モータシャフト１４は、底壁５の第１貫通孔１０を貫通してモータハウジング３の外側に突出する先端部２２と、上壁８の第２貫通孔１１を貫通してモータハウジング３の外側に突出する基端部２３とを有している。モータシャフト１４の先端部２２には、連結部材２４が取り付けられている。連結部材２４は、外部の機構に連結されることによって、モータ２の回転駆動力を当該外部の機構に伝達する。外部の機構としては、電動パワーステアリング装置用の減速機を例示できる。モータシャフト１４の基端部２３には、モータ２の回転角を検出するために用いられる永久磁石２５が取り付けられている。

図１〜図３を参照して、回路モジュール４は、モータ２の軸方向にモータハウジング３と対向するように配置されている。回路モジュール４は、モータ２を駆動制御するための駆動回路３０を含む駆動ユニット３１を含む。駆動ユニット３１は、一方表面３４ａおよび他方表面３４ｂを有する円板状の基板３４を含む。基板３４において、他方表面３４ｂは、モータハウジング３に対向する側の表面である。

基板３４は、たとえば多層配線基板であり、複数の絶縁層と、複数の配線層と、絶縁層を挟んで上下に配置された配線層を電気的に接続するビアとを有している。基板３４の一方表面３４ａおよび他方表面３４ｂのそれぞれには、配線が選択的に引き回されており、駆動回路３０を構成する複数の電子部品が基板３４の一方表面３４ａおよび他方表面３４ｂの両方に実装可能とされている。以下、図４を参照して、駆動ユニット３１の電気的構造について説明する。図４は、駆動ユニット３１の電気的構造を示す電気回路図である。

図４を参照して、駆動ユニット３１は、本実施形態では、電源Ｖｃに並列接続された二系統の駆動回路３０を有している。以下では、二系統の駆動回路３０のうちの一方（図４の紙面上側）の駆動回路３０を第１駆動回路３０Ａといい、他方（図４の紙面下側）の駆動回路３０を第２駆動回路３０Ｂという。第１および第２駆動回路３０Ａ，３０Ｂは、いずれも同様の構成を有している。図４では、第１駆動回路３０Ａの構成について説明し、第２駆動回路３０Ｂにおいて第１駆動回路３０Ａと対応する構成については、当該第１駆動回路３０Ａの構成と同一の参照符号を付して説明を省略する。

第１駆動回路３０Ａは、当該第１駆動回路３０を構成する複数の電子部品として、半導体チップＣＨと、平滑コンデンサＣと、電源リレーＳｗｖと、複数のシャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、複数のモータリレーＳｗｍ１〜Ｓｗｍ３とを含む。半導体チップＣＨは、本発明の「電子部品」の一例として設けられており、電源リレーＳｗｖ、複数のシャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３および複数のモータリレーＳｗｍ１〜Ｓｗｍ３は、本発明の「第２電子部品」の一例として設けられている。

半導体チップＣＨは、スイッチング素子の一例としての複数の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field effect transistor）Ｔｒ１〜Ｔｒ６を含み、電源Ｖｃの両電極間に接続されている。複数の電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６には、Ｕ相用のハイサイドの第１電界効果トランジスタＴｒ１と、それに直列接続されたＵ相用のローサイドの第２電界効果トランジスタＴｒ２と、Ｖ相用のハイサイドの第３電界効果トランジスタＴｒ３と、それに直列接続されたＶ相用のローサイドの第４電界効果トランジスタＴｒ４と、Ｗ相用のハイサイドの第５電界効果トランジスタＴｒ５と、それに直列接続されたＷ相用のローサイドの第６電界効果トランジスタＴｒ６とが含まれる。

各電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ドレイン電極と、ソース電極と、ゲート電極とを有している。各電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６において、ドレイン電極およびソース電極間には、ボディダイオードＤ１〜Ｄ６が逆バイアス接続されている。
第１、第３および第５電界効果トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５のドレイン電極は、電源Ｖｃの正極側電極に接続されている。第１、第３および第５電界効果トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５のソース電極は、それぞれ第２、第４および第６電界効果トランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６のドレイン電極に接続されている。第２、第４および第６電界効果トランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６のソース電極は、電源Ｖｃの負極側電極に接続されている。各電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲート電極は、たとえば図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）に接続されている。

第１電界効果トランジスタＴｒ１と第２電界効果トランジスタＴｒ２との接続点は、モータ２のＵ相巻線１６Ｕに電気的に接続されている。第３電界効果トランジスタＴｒ３と第４電界効果トランジスタＴｒ４との接続点は、モータ２のＶ相巻線１６Ｖに電気的に接続されている。第５電界効果トランジスタＴｒ５と第６電界効果トランジスタＴｒ６との接続点は、モータ２のＷ相巻線１６Ｗに電気的に接続されている。

平滑コンデンサＣは、たとえば電界コンデンサであり、半導体チップＣＨと並列接続されるように電源Ｖｃの両電極間に接続されている。平滑コンデンサＣは、電源Ｖｃから供給される電圧を平滑化して半導体チップＣＨ（半導体チップＣＨに含まれる複数の電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６）に供給する。
電源リレーＳｗｖは、電源Ｖｃと平滑コンデンサＣとの間に接続されており、本実施形態では、第７および第８電界効果トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８によって構成されている。各電界効果トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８は、ドレイン電極と、ソース電極と、ゲート電極とを有している。各電界効果トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８において、ドレイン電極およびソース電極間には、ボディダイオードＤ７，Ｄ８が逆バイアス接続されている。

電源リレーＳｗｖにおいて、各電界効果トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８は、ボディダイオードＤ７，Ｄ８の極性方向が互いに逆向きとなる態様で直列接続されている。本実施形態では、各ボディダイオードＤ７，Ｄ８のカソード同士が接続されるように、各電界効果トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８のドレイン電極同士が接続されている。各電界効果トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８のゲート電極は、たとえば図示しないＥＣＵに接続されている。

複数のシャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、第１および第２電界効果トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２間の接続点とＵ相巻線１６Ｕとの間に接続された第１シャント抵抗Ｒ１と、第３および第４電界効果トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４間の接続点とＶ相巻線１６Ｖとの間に接続された第２シャント抵抗Ｒ２と、第５および第６電界効果トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６間の接続点とＷ相巻線１６Ｗとの間に接続された第３シャント抵抗Ｒ３とを含む。各シャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、たとえば図示しないＥＣＵに接続されている。ＥＣＵは、各シャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３を介して各相の巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗに流れ込む電流を個別的に検出する。

複数のモータリレーＳｗｍ１〜Ｓｗｍ３は、シャント抵抗Ｒ１とＵ相巻線１６Ｕとの間に接続された第１モータリレーＳｗｍ１と、シャント抵抗Ｒ２とＶ相巻線１６Ｖとの間に接続された第２モータリレーＳｗｍ２と、シャント抵抗Ｒ３とＷ相巻線１６Ｗとの間に接続された第３モータリレーＳｗｍ３とを含む。各モータリレーＳｗｍ１〜Ｓｗｍ３は、本実施形態では、第９〜第１１電界効果トランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１によって構成されており、ドレイン電極と、ソース電極と、ゲート電極とを有している。各電界効果トランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１において、ドレイン電極およびソース電極間には、ボディダイオードＤ９〜Ｄ１１が逆バイアス接続されている。各モータリレーＳｗｍ１〜Ｓｗｍ３のゲート電極は、たとえば図示しないＥＣＵに接続されている。

図１〜図３を参照して、第１および第２駆動回路３０Ａ，３０Ｂ用の各半導体チップＣＨは、いずれも直方体形状に形成されており、基板３４の一方表面３４ａに実装されている。第１および第２駆動回路３０Ａ，３０Ｂ用の各半導体チップＣＨは、各電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を含む複数の電極３５が設けられた電極面３６と、その反対面である放熱面３７とを有している。

放熱面３７は、本実施形態では、いずれの電極も形成されていない非電極面であり、当該半導体チップＣＨの本体を構成する半導体基板によって形成されている。つまり、各半導体チップＣＨは、本実施形態では横型の半導体チップである。各半導体チップＣＨは、電極面３６を基板３４の一方表面３４ａに対向させた状態で、当該基板３４の一方表面３４ａに実装されている。

なお、図１〜図３では図示しないが、前述の第１および第２駆動回路３０Ａ，３０Ｂ用の各平滑コンデンサＣも、基板３４の一方表面３４ａに実装されていてもよい。基板３４の一方表面３４ａに各半導体チップＣＨと共に平滑コンデンサＣを実装することによって、半導体チップＣＨおよび平滑コンデンサＣを結ぶ配線の距離を小さくできるから、当該配線においてインピーダンス成分を良好に低減できる。

図１〜図３を参照して、基板３４の他方表面３４ｂには、第１および第２駆動回路３０Ａ，３０Ｂ用の各シャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３および各モータリレーＳｗｍ１〜Ｓｗｍ３（第９〜第１１電界効果トランジスタＴｒ９〜Ｔｒ１１）が実装されている。図１および図２では、第１および第２駆動回路３０Ａ，３０Ｂ用のシャント抵抗Ｒ１およびモータリレーＳｗｍ１のみを図示している。

なお、図１〜図３では図示しないが、前述の第１および第２駆動回路３０Ａ，３０Ｂ用の各電源リレーＳｗｖ（第７および第８電界効果トランジスタＴｒ７，Ｔｒ８）も、基板３４の他方表面３４ｂに実装されていてもよい。以下では、説明の便宜のため、基板３４の他方表面３４ｂに実装されたシャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３、モータリレーＳｗｍ１〜Ｓｗｍ３および電源リレーＳｗｖを、単に「基板３４の他方表面３４ｂに実装された各電子部品」という。

基板３４の他方表面３４ｂの中央部には、さらに、磁気センサ３８が実装されている。磁気センサ３８は、モータシャフト１４の基端部２３に取り付けられた永久磁石２５と対向する位置に実装されており、モータシャフト１４の回転に伴って変動する永久磁石２５からの磁界（磁束）を検出する。磁気センサ３８は、たとえば図示しないＥＣＵに接続されている。

図１〜図３を参照して、回路モジュール４は、各半導体チップＣＨの放熱面３７と対向するように基板３４の一方表面３４ａ側に配置された第１放熱器４０と、基板３４の他方表面３４ｂ側に配置された第２放熱器４１とを含む。回路モジュール４は、さらに、各半導体チップＣＨと第１放熱器４０とを熱的に接続させるように、これらの間に配置された第１熱伝達部材４２と、第１熱伝達部材４２と第２放熱器４１とを熱的に接続させるように、これらの間に配置された第２熱伝達部材４３とを含む。

第１放熱器４０は、本実施形態では、平面視で基板３４の面積よりも大きい面積を有する円板状の金属製（たとえばアルミニウム製）の部材であり、その周縁の全体が基板３４の周縁よりも外側に位置している。第１放熱器４０は、軸方向に基板３４の一方表面３４ａと対向する内壁面４０ａと、その反対側の外壁面４０ｂとを有している。
第２放熱器４１は、本実施形態では、平面視で基板３４の面積よりも大きい面積を有する円板状の金属製（たとえばアルミニウム製）の部材であり、その周縁の全体が基板３４の周縁よりも外側に位置している。第２放熱器４１は、軸方向に基板３４の他方表面３４ｂと対向する内壁面４１ａと、その反対側の外壁面４１ｂとを有しており、第２放熱器４１の中央部には、モータシャフト１４の基端部２３が貫通する貫通孔４８が形成されている。

図２および図３を参照して、第１熱伝達部材４２は、本実施形態では、平面視矩形状の板状またはブロック状の金属製（たとえば銅製）の部材であり、軸方向に基板３４の一方表面３４ａに対向する第１面４２ａと、軸方向に第１放熱器４０の内壁面４０ａに対向する第２面４２ｂとを有している。第１熱伝達部材４２の第１面４２ａおよび第２面４２ｂは、本実施形態では、互いに略平行となるように形成されている。また、第１熱伝達部材４２は、平面視で、基板３４の内側に配置された第１端部５１と、基板３４の外側に配置された第２端部５２とを有している。

第１熱伝達部材４２は、第１端部５１側の第１面４２ａにおいて各半導体チップＣＨの放熱面３７と接合されており、第２端部５２側の第１面４２ａにおいて第２熱伝達部材４３と接合されている。そして、第１熱伝達部材４２は、第２面４２ｂにおいて第１放熱器４０の内壁面４０ａと接合されている。本実施形態では、第１熱伝達部材４２の第２面４２ｂの全域が、第１放熱器４０の内壁面４０ａに接合されている。

第１熱伝達部材４２の第１面４２ａは、本実施形態では、金属製の接合材５３（たとえば半田）を介して、各半導体チップＣＨの放熱面３７と接合されている。第１熱伝達部材４２の第２面４２ｂは、たとえば金属またはセラミックスを含む第１放熱シート５４を介して第１放熱器４０の内壁面４０ａと接合されている。
第２熱伝達部材４３は、基板３４の外側において、第１放熱器４０と第２放熱器４１との間に配置されており、基板３４の周縁を取り囲む円筒状に形成されている。第２熱伝達部材４３は、第１熱伝達部材４２の第２端部５２に接合された第３端部５５と、第２放熱器４１に接合された第４端部５６とを有している。本実施形態では、第２放熱器４１の内壁面４１ａと第２熱伝達部材４３の第４端部５６とが一体を成しており、これにより、第２放熱器４１と第２熱伝達部材４３とが一体的に形成された構成とされている。

第２熱伝達部材４３は、第３端部５５側において、第１放熱器４０に対向する平面視円環状の端面４３ａを有している。第２熱伝達部材４３の端面４３ａは、軸方向に関して、第１熱伝達部材４２の第２面４２よりも第２放熱器４１側に配置されている。これにより、第１熱伝達部材４２を、半導体チップＣＨの放熱面３７上の位置から第２熱伝達部材４３の端面４３ａ上の位置まで、直線的な形状で引き出すことができる。

第１熱伝達部材４２の第１面４２ａは、たとえば金属またはセラミックスを含む第２放熱シート５８を介して第２熱伝達部材４３の端面４３ａと接合されている。なお、第２放熱シート５８に代えて、金属またはセラミックスを含む放熱用のグリスやペーストが採用されてもよい。
第２熱伝達部材４３は、第１熱伝達部材４２の第２端部５２に加えて、第１放熱器４０に接合されている。より具体的には、第２熱伝達部材４３の端面４３ａと第１放熱器４０の内壁面４０ａとの間には、これらを熱的および機械的に接合させるための接合部５９が配置されている。本実施形態では、接合部５９は、第２熱伝達部材４３の端面４３ａと一体的に形成されている。接合部５９は、第１熱伝達部材４２の第２端部５２よりも径方向外側に配置されており、かつ第２熱伝達部材４３の外周に沿う円筒状に形成されている。接合部５９において、第２熱伝達部材４３の端面４３ａとは反対側には開口部６０が形成されている。

接合部５９の開口部６０は、第１放熱器４０によって閉塞されている。接合部５９は、第１熱伝達部材４２の厚さに第１放熱シート５４および第２放熱シート５８の各厚さを加えた厚さよりも小さい厚さを有している。したがって、第１熱伝達部材４２の第２端部５２は、第１放熱器４０と第２熱伝達部材４３との間において、第１放熱シート５４および第２放熱シート５８によってこれらが挟み込まれる方向に圧縮されるように挟持されている。

このようにして、第１および第２駆動回路３０Ａ，３０Ｂ用の各半導体チップＣＨは、第１熱伝達部材４２を介して第１放熱器４０に熱的に接続されていると同時に、第１熱伝達部材４２および第２熱伝達部材４３を介して第２放熱器４１に熱的に接続されている。なお、本実施形態では、接合部５９と第２熱伝達部材４３の第３端部５５とが一体的に形成された例について説明した。しかし、接合部５９が第１放熱器４０の周縁と一体的に形成され、当該接合部５９が第２熱伝達部材４３の第３端部５５と接続（当接）される形態が採用されていてもよい。

図１および図２を参照して、基板３４の他方表面３４ｂ側に実装された各電子部品は、いずれも第２放熱器４１に熱的に接続されている。より具体的には、基板３４の他方表面３４ｂと第２放熱器４１の内壁面４１ａとの間には、基板３４の他方表面３４ｂ側に実装された各電子部品と第２放熱器４１とを熱的に接続させるための第３熱伝達部材７０が設けられている。

第３熱伝達部材７０は、本実施形態では、基板３４の他方表面３４ｂに実装された各電子部品に対向するように第２放熱器４１の内壁面４１ａから基板３４の他方表面３４ｂ側に向けて突出した凸部７１によって形成されている。
第３熱伝達部材７０（凸部７１）は、たとえば金属またはセラミックスを含む第３放熱シート７２を介して、基板３４の他方表面３４ｂに実装された各電子部品と熱的に接続されている。なお、第３放熱シート７２に代えて、金属またはセラミックスを含む放熱用のグリスやペーストが採用されてもよい。

基板３４は、各半導体チップＣＨに接合された第１放熱シート５４と、基板３４の他方表面３４ｂに実装された各電子部品に接合された第３放熱シート７２とによって挟み込まれる方向に圧縮されている。したがって、基板３４の一方表面３４ａおよび他方表面３４ｂの両側から第１および第３放熱シート５４，７２による圧縮応力を加えることができるから、基板３４に反りが生じるのを良好に抑制できる。

なお、本実施形態では、第３熱伝達部材７０が、第２放熱器４１の一部によって形成された凸部７１によって形成されている例について説明した。しかし、第３熱伝達部材７０は、凸部７１に代えてまたはこれに加えて、板状またはブロック状の金属製（たとえば銅製）の部材を含んでいてもよい。
図１を再度参照して、各相の巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗの一端は、モータハウジング３の上壁８、第２放熱器４１および基板３４のそれぞれに選択的に設けられた貫通孔（図示せず）を介して基板３４の一方表面３４ａ側に引き出されている。各相の巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗの一端は、基板３４の他方表面３４ｂ側または一方表面３４ａ側において第１および第２駆動回路３０Ａ，３０Ｂと電気的に接続されている。

本実施形態では、前述の第１放熱器４０および第２放熱器４１、ならびに、当該第２放熱器４１と一体的に形成された前述の第２熱伝達部材４３および接合部５９によって、前述の駆動ユニット３１が収容されるハウジング７３が構成されている。本実施形態に係る回路モジュール４は、ハウジング７３の一部を構成する第２放熱器４１の外壁面４１ｂが前述のモータハウジング３の上壁８に取り付けられることによって、当該モータハウジング３に連結されている。したがって、本実施形態に係る機電一体型モータユニット１は、各半導体チップＣＨで生じた熱が、第１放熱器４０および第２放熱器４１を介してモータハウジング３側に伝達される構成とされている。

以上、本実施形態に係る回路モジュール４は、主たる熱の発生源である各半導体チップＣＨが、第１熱伝達部材４２を介して第１放熱器４０に熱的に接続されていると共に、第１熱伝達部材４２および第２熱伝達部材４３を介して第２放熱器４１に熱的に接続されている構成とされている。これにより、各半導体チップＣＨで生じた熱を第１放熱器４０および第２放熱器４１に良好に伝達させることができる。よって、各半導体チップＣＨの温度上昇を良好に抑制できる回路モジュール４を提供できる。

また、本実施形態に係る回路モジュール４は、第２放熱器４１を介してモータハウジング３と連結されており、当該モータハウジング３が、各半導体チップＣＨで生じた熱を外部に放散させるための第３の放熱器とされている。これにより、第２放熱器４１を介して各半導体チップＣＨで生じた熱をモータハウジング３に伝達させることができるから、各半導体チップＣＨの温度上昇をより一層良好に抑制できる。よって、各半導体チップＣＨの温度上昇を良好に抑制できる機電一体型モータユニット１を提供できる。

また、本実施形態に係る回路モジュール４では、基板３４の他方表面３４ｂ側に複数の電子部品が実装されており、基板３４の他方表面３４ｂと第２放熱器４１の内壁面４１ａとの間には、基板３４の他方表面３４ｂ側に実装された各電子部品と第２放熱器４１とを熱的に接続させるための第３熱伝達部材７０（凸部７１）が設けられている。
これにより、基板３４の他方表面３４ｂ側に実装された各電子部品で生じた熱を、第３熱伝達部材７０（凸部７１）を介して第２放熱器４１に伝達させることができると共に、半導体チップＣＨで生じた熱も第３熱伝達部材７０（凸部７１）を介して第２放熱器４１に伝達させることができる。また、基板３４の他方表面３４ｂ側の領域を利用して複数の電子部品を実装することにより、半導体チップＣＨ以外の電子部品を実装するために別の基板を使用しなくて済むから、部品点数を削減できる。これにより、回路モジュール４の小型化および機電一体型モータユニット１の小型化を良好に図ることが可能となる。
＜回路モジュール４の第１変形例＞
図５は、図１の回路モジュール４の第１変形例を示す模式的な拡大断面図である。図５において、前述の実施形態において述べた構成と同様の構成については同一の参照符号を付して説明を省略する。

図５を参照して、第１変形例に係る回路モジュール４は、一方の半導体チップＣＨに接合された第１熱伝達部材４２の第１端部５１と、他方の半導体チップＣＨに接合された第１熱伝達部材４２の第１端部５１とが互いに一体的に形成されている点を除いて、前述の実施形態に係る回路モジュール４と同一の構成を有している。
以上、本変形例のような構成によっても、前述の実施形態において述べた効果と同様の効果を奏することができる。また、本変形例の構成によれば、第１放熱器４０に対する第１熱伝達部材４２の接触面積を良好に増加させることができるから、各半導体チップＣＨの温度上昇の抑制効果を良好に高めることができる。
＜回路モジュール４の第２変形例＞
図６は、図１の回路モジュール４の第２変形例を示す模式的な拡大断面図である。図６において、前述の実施形態において述べた構成と同様の構成については同一の参照符号を付して説明を省略する。

第２変形例に係る回路モジュール４は、第１放熱器４０の内壁面４０ａの中央部に、基板３４の一方表面３４ａ側に向かって突出した凸部８０が形成されている。この凸部８０によって、第１放熱器４０の内壁面４０ａには、内壁面４０ａの中央部に位置する内側領域８１と、内壁面４０ａの周縁部に位置する外側領域８２と、内側領域８１と外側領域８２とを連結する連結領域８３とが形成されている。

内壁面４０ａの内側領域８１は、基板３４の一方表面３４ａに近接配置されていると共に、当該基板３４の一方表面３４ａと平行な平坦面を有している。内壁面４０ａの内側領域８１は、各半導体チップＣＨの放熱面３７に対向している。内壁面４０ａの外側領域８２は、内側領域８１を取り囲んでおり、軸方向に内側領域８１よりも基板３４の一方表面３４ａから離間した位置に配置されている。内壁面４０ａの外側領域８２は、第２熱伝達部材４３の端面４３ａと平行な平坦面を有している。内壁面４０ａの連結領域８３は、内側領域８１から外側領域８２に向けて、基板３４の一方表面３４ａから軸方向に離れるように傾斜している。

第１熱伝達部材４２は、内壁面４０ａの内側領域８１に沿う第１部分８４と、内壁面４０ａの外側領域８２に沿う第２部分８５と、内壁面４０ａの連結領域８３に沿い、かつ第１部分８４と第２部分８５とを接続する第３部分８６とを含む。第１熱伝達部材４２の第１部分８４は、各半導体チップＣＨの放熱面３７と内壁面４０ａの内側領域８１との間に配置されており、これらと熱的に接続されている。第１熱伝達部材４２の第２部分８５は、第２熱伝達部材４３の端面４３ａと内壁面４０ａの外側領域８２との間に配置されており、これらと熱的に接続されている。第１熱伝達部材４２の第１部分８４、第２部分８５および第３部分８６は、前述の第１放熱シート５４を介して第１放熱器４０に接合されている。

なお、本変形例では、第２熱伝達部材４３の端面４３ａは、軸方向に関して、各半導体チップＣＨの放熱面３７よりも第１放熱器４０側に配置されている。したがって、第１熱伝達部材４２の第２部分８５および第２熱伝達部材４３の端面４３ａは、軸方向に関して基板３４の一方表面３４ａよりも第１放熱器４０側で第２放熱シート５８を介して接合されている。

以上、本変形例のような構成によっても、前述の実施形態において述べた効果と同様の効果を奏することができる。
＜回路モジュール４の第３変形例＞
図７は、図１の回路モジュール４の第３変形例を示す模式的な拡大断面図である。図７において、前述の実施形態において述べた構成と同様の構成については同一の参照符号を付して説明を省略する。

図７を参照して、第３変形例に係る回路モジュール４は、各半導体チップＣＨに接合された第１熱伝達部材４２が基板３４の一方表面３４ａに当接する当接部９０を有している。より具体的には、第１熱伝達部材４２は、半導体チップＣＨと第１放熱器４０との間に配置された第１部分９１と、基板３４の一方表面３４ａに当接された当接部９０を有する第２部分９２と、第１部分９１と第２部分９２とを接続する第３部分９３とを含む。第３変形例に係る第１熱伝達部材４２は、これら第１部分９１、第２部分９２および第３部分９３によってクランク状に形成されている。

第１熱伝達部材４２の第１部分９１は、半導体チップＣＨの放熱面３７に接合された一端部９１ａと、当該一端部９１ａから径方向外側に引き出され、半導体チップＣＨの外側に位置する他端部９１ｂとを有している。第１熱伝達部材４２の第１部分９１は、前述の第１放熱シート５４を介して第１放熱器４０に接合されている。
第１熱伝達部材４２の第２部分９２は、基板３４の一方表面３４ａに接合された一端部９２ａと、当該一端部９２ａから径方向外側に引き出され、第２熱伝達部材４３の第３端部５５に接合された他端部９２ｂとを有している。第２部分の他端部９２ｂは、前述の第２放熱シート５８を介して第２熱伝達部材４３の第３端部５５に接合されている。

第１熱伝達部材４２の第３部分９３は、軸方向に沿って延び、第１部分９１の他端部９１ｂと第２部分９２の一端部９２ａとを接続している。
なお、本変形例では、第２熱伝達部材４３の端面４３ａは、軸方向に関して、基板３４の一方表面３４ａよりも第２放熱器４１側に配置されている。これにより、第１熱伝達部材４２の第２部分９２を、直線的な形状で基板３４の一方表面３４ａ上から第２熱伝達部材４３の端面４３ａ上まで引き出すことができる。第１熱伝達部材４２の第２部分９２および第２熱伝達部材４３の端面４３ａは、軸方向に関して基板３４の一方表面３４ａよりも第２放熱器４１側で第２放熱シート５８を介して接合されている。

以上、本変形例のような構成によっても、前述の実施形態において述べた効果と同様の効果を奏することができる。また、本変形例の構成によれば、各半導体チップＣＨに接合された第１熱伝達部材４２が、基板３４の一方表面３４ａに当接する当接部９０を有している。したがって、基板３４の一方表面３４ａに対する第１熱伝達部材４２の軸方向の位置を精確に設定できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の実施形態では、駆動ユニット３１が第１および第２駆動回路３０Ａ，３０Ｂの二系統を含む構成とされた例について説明したが、駆動ユニット３１は一系統からなる駆動回路３０のみを含む構成とされていてもよい。

また、前述の実施形態では、１つの半導体チップＣＨが複数の電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を含む例について説明したが、１つの電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を含む１つの半導体チップＣＨが基板３４の一方表面３４ａに複数実装された構成が採用されてもよい。
また、前述の実施形態では、半導体チップＣＨが複数のスイッチング素子の一例として電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を含む例について説明した。しかし、半導体チップＣＨは、電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に代えて、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）を含んでいてもよいし、バイポーラトランジスタ（ＢＪＴ：Bipolar Junction Transistor）を含んでいてもよい。

また、前述の実施形態において、基板３４の一方表面３４ａまたは他方表面３４ｂに制御回路がさらに実装されることによって、基板３４が制御／パワー一体基板とされていてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…機電一体型モータユニット、２…モータ、３…モータハウジング、４…回路モジュール、３０，３０Ａ，３０Ｂ…駆動回路、３４…基板、３４ａ…基板の一方表面、３４ｂ…基板の他方表面、３５…半導体チップの電極、３６…半導体チップの電極面、３７…半導体チップの放熱面、４０…第１放熱器、４１…第２放熱器、４２…第１熱伝達部材、４３…第２熱伝達部材、５１…第１熱伝達部材の第１端部、５２…第１熱伝達部材の第２端部、５５…第２熱伝達部材の第３端部、５６…第２熱伝達部材の第４端部、７０…第３熱伝達部材、ＣＨ…半導体チップ、Ｒ１〜Ｒ３…シャント抵抗、Ｓｗｍ１〜Ｓｗｍ３…モータリレー、Ｓｗｖ…電源リレー

Claims (5)

1. 一方表面および他方表面を有する基板と、
   複数の電極が形成された電極面と、その反対面である放熱面とを有し、前記電極面を前記基板の前記一方表面に対向させた状態で前記基板の前記一方表面に実装された電子部品と、
   前記電子部品の前記放熱面と対向するように前記基板の前記一方表面側に配置された金属製の第１放熱器と、
   前記基板の前記他方表面側に配置された金属製の第２放熱器と、
   前記電子部品と前記第１放熱器とを熱的に接続させるように、これらの間に配置された第１熱伝達部材と、
   前記第１熱伝達部材と前記第２放熱器とを熱的に接続させるように、これらの間に配置された第２熱伝達部材とを含む、回路モジュール。
2. 前記第１熱伝達部材は、平面視において、前記基板の内側で前記電子部品の前記放熱面に接合された第１端部と、前記基板の外側に位置する第２端部とを有しており、
   前記第２熱伝達部材は、前記基板の外側において前記第１放熱器と前記第２放熱器との間に配置されており、前記第１熱伝達部材の前記第２端部に接合された第３端部と、前記第２放熱器に接合された第４端部とを有している、請求項１に記載の回路モジュール。
3. 前記第２熱伝達部材の前記第３端部は、前記第１熱伝達部材の前記第２端部に加えて、前記第１放熱器に接合されている、請求項２に記載の回路モジュール。
4. 前記基板の前記他方表面側に実装された第２電子部品と、
   前記第２電子部品と前記第２放熱器とを熱的に接続させるための第３熱伝達部材とをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路モジュール。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路モジュールと、
   モータが収容される金属製のモータハウジングであって、前記第２放熱器に連結されたモータハウジングとを含み、
   前記電子部品は、前記モータを駆動制御するための駆動回路の一部を構成している、機電一体型モータユニット。

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