JP4934558B2 - 回路装置 - Google Patents
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Description
本発明は回路装置に関し、特に、回路基板の上面に形成された混成集積回路がケース材により封止される回路装置に関するものである。
図６を参照して、ケース材１１１が採用された構成集積回路装置１５０の構成を説明する。混成集積回路装置１５０は、アルミニウム等の金属から成る基板１０１と、基板１０１の上面を被覆するように形成された絶縁層１０２と、絶縁層１０２の上面に形成された導電パターン１０３と、導電パターン１０３に電気的に接続されたトランジスタ等の回路素子１１０を備えている。そして、ケース材１１１および封止樹脂１０８により、回路素子１１０が封止された構成となっている。
具体的には、ケース材１１１は、略額縁形状を有して基板１０１の側面に当接している。更に、基板１０１の上面に封止するための空間を確保するために、ケース材１１１の上端部は、基板１０１の上面よりも上方に位置している。そして、基板１０１の上方にてケース材１１１により囲まれる空間には封止樹脂１０８が充填され、この封止樹脂１０８により半導体素子等の回路素子１１０が被覆されている。この構成により、基板１０１が比較的大きいものであっても、ケース材１１１等により囲まれる空間に封止樹脂１０８を充填させることで、基板１０１の上面を組み込まれた回路素子を樹脂封止することができる。
特開２００７−０３６０１４号公報
上述した混成集積回路装置１５０では、基板１０１の上面にはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワートランジスタや、このパワートランジスタを駆動させるドライバＩＣが実装されていた。そして、このドライバＩＣを制御するマイコン等の制御素子は、混成集積回路装置１５０が実装される実装基板側に実装されていた。従って、実装基板側に於いて、モーター等の負荷の駆動を制御する回路の実装に必要とされる面積が大きい問題があった。
上記問題を解決するためには、例えば、基板１０１の上面に、上記したパワートランジスタやドライバＩＣと共に、マイコンを固着させる方法がある。この様にすれば、１つの混成集積回路装置にパワートランジスタおよびマイコンが内蔵され、制御回路の実装に必要とされる面積が小さくなる。しかしながら、パワートランジスタとマイコンとを同一の基板１０１の上面に固着すると、アルミニウム等の金属から成る基板１０１を経由して、パワートランジスタから発生した熱がマイコンに伝わる。更には、全体を封止する封止樹脂１０８を経由してパワートランジスタから発生した熱がマイコンに伝導する。結果的に、パワートランジスタにより加熱されたマイコンが誤動作してしまう恐れがあった。
本発明は上述した問題を鑑みてなされ、本発明の主な目的は、実装密度が高められると共に、内蔵される回路素子同士の熱的な干渉が抑制された回路装置を提供することにある。
本願発明の回路装置は、ケース材と、前記ケース材に組み込まれた第１回路基板と、前記ケース材に前記第１回路基板と重畳して組み込まれ、平面視で前記第１回路基板よりも大きい第２回路基板と、前記第１回路基板の主面に固着された第１回路素子と、前記第２回路基板の主面に固着され、前記第１回路素子よりも動作温度が低い第２回路素子と、前記ケース材の内部空間と外部とを連通させる連通口と、を具備し、前記連通口を、前記第１回路基板の側方で前記第２回路基板と重畳する位置に設けることを特徴とする。
本発明では、ケース材の内部に第１回路基板および第２回路基板を設け、ケース材の内部空間と外部とを連通させる連通口をケース材に設けている。このことにより、連通口を経由して、ケース材の内部に位置する空気が容易に外部に放出されるので、第１回路基板に固着された第１回路素子と、第２回路基板に固着された第２回路素子とが熱的に絶縁される。即ち、例えばパワートランジスタである第１回路素子から大量の熱が発生することにより、ケース材の内部空間に収納された空気が加熱されても、加熱された空気はケース材に設けられた連通口から外部に放出される。従って、例えば動作温度が低いマイコンである第２回路素子が、第１回路素子から発生した熱が伝導して過熱されることが防止される。
図１を参照して、回路装置の一例として混成集積回路装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は混成集積回路装置１０の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図である。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、混成集積回路装置１０には、ケース材１２に第１回路基板１８および第２回路基板２０が重畳して組み込まれている。そして、第１回路基板１８の上面には第１回路素子２２（例えばパワートランジスタ）が配置され、第２回路基板２０の上面には第２回路素子（例えばマイコン）が配置されている。更に、ケース材１２の内部には、封止樹脂が充填されない中空部２６（内部空間）が設けられ、この中空部２６と外部とは、ケース材１２を部分的に開口して設けた連通口１５Ａ、１５Ｂを経由して連通された構成となっている。
ケース材１２は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂を射出成形することにより形成されており、概略的に額縁状の形状を呈している。図１（Ｂ）を参照すると、ケース材１２の上面および下面は開口部と成っており、上面の開口部は第２回路基板２０により塞がれ、下面の開口部は第１回路基板１８により塞がれている。また、ケース材１２の左右端部には、ビス止めのための孔部が設けられている。
更に本実施の形態では、ケース材１２の側壁部に、ケース材１２の内部空間と外部とを連通させる連通口１５Ａを設けている。具体的には、図１（Ａ）を参照して、ケース材１２は、第１側壁部１２Ａ、第２側壁部１２Ｂ、第３側壁部１２Ｃおよび第４側壁部１２Ｄから構成されている。そして、図１（Ｂ）を参照すると、紙面上にて右側の第１側壁部１２Ａを部分的に開口して連通口１５Ａが設けられ、第１側壁部１２Ａに対向する第２側壁部１２Ｂにも同様に連通口１５Ｂが設けられている。ここで、例えば連通口１５Ａは、第１側壁部１２Ａに一つが設けられても良いし、複数個の連通口が離散的に設けられても良い。
更には、上記した構成の連通口は、ケース材１２の１つの側壁部のみに設けられても良いし、３つまたは４つの側壁部に設けられても良い。
第１回路基板１８は、ケース材１２の下部の開口部に組み込まれており、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）あるいはこれらの金属を主材料とする合金から構成されている。ここでは、アルミニウムから成る２枚の金属基板が第１回路基板１８として採用されているが、１枚の金属基板から第１回路基板１８が構成されても良い。第１回路基板１８の詳細は、図２（Ｂ）を参照して説明する。
第２回路基板２０は、ケース材１２の上部の開口部に組み込まれており、プリント基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）が採用される。具体的には、紙フェノール基板、ガラスエポキシ基板等が、第２回路基板２０として採用される。また、第２回路基板２０として、セラミックから成る基板が採用されても良い。更に、第２回路基板２０には、上面のみに導電パターン２１が形成されても良いし、両面に導電パターン２１が設けられても良い。更には、３層以上に積層された導電パターン２１が第２回路基板２０に構成されても良い。
第２回路基板２０に実装される第２回路素子２４としては、第１回路基板１８に実装される第１回路素子２２よりも発熱量が小さいマイコン等が実装される。従って、第２回路基板２０としては、熱伝導性に劣るが安価なプリント基板を採用することができる。また、プリント基板は設計変更や製造に係るコストが安いので、第２回路素子２４として採用されるマイコン等の仕様が変更されても、第２回路基板２０の導電パターンの形状を変更することで容易に対応することができる。更にまた、エポキシ樹脂等の絶縁材料から成る第２回路基板２０は、金属から成る第１回路基板１８よりも熱伝導率が低い。従って、第２回路基板２０により熱の伝導が抑制されることにより、パワートランジスタである第１回路素子２２から発生した熱が、マイコンである第２回路素子２４に伝導することが抑制される。
第１回路素子２２は、第１回路基板１８の上面に形成された導電パターン３８に電気的に接続される素子である。第１回路素子２２としては、例えば１アンペア以上の電流のスイッチングを行うパワートランジスタが採用される。ここで、パワートランジスタとしては、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）が採用される。更に、第１回路素子２２としては、トランジスタ以外の素子も全般的に採用可能であり、例えばＬＳＩやダイオード等の能動素子や、チップコンデンサやチップ抵抗等の受動素子が採用される。
また、第１回路素子２２がパワートランジスタ等の半導体素子である場合は、その裏面が半田等の導電性接着材を介して固着される。更には、第１回路素子２２と導電パターン３８との間に、銅などの金属から成るヒートシンクが設けられても良い。そして、第１回路素子２２の上面に形成された電極は、金属細線４２を経由して導電パターン３８に接続される。
更に、第１回路素子２２としては、整流回路を構成するダイオード、平滑回路を構成するコイルやコンデンサ、上記したパワートランジスタの制御電極に制御信号を印加するドライバＩＣ、サーミスタ等が採用される。
第２回路素子２４は第２回路基板２０の表面に形成された導電パターン２１に電気的に接続される素子であり、一般的には上記した第１回路素子２２よりも動作温度が低い回路素子が採用される。具体例としては、例えば、マイクロコンピュータ（マイコン）やアルミ電解コンデンサ等が、第２回路素子２４として第２回路基板２０に実装される。更に、第２回路素子２４としては、第１回路素子２２と同様に、能動素子および受動素子が全般的に採用される。また、第２回路素子２４としては、水晶発振器や半導体メモリが採用されても良い。更に、第２回路素子２４は、第２回路基板２０の上面のみに固着されても良いし、下面のみに固着されても良いし、両面に固着されても良い。
また、図１（Ｂ）を参照すると、マイコンとしてのＬＳＩは樹脂封止されたパッケージの状態で第２回路基板２０の上面に実装されている。しかしながら、マイコンは、ベアチップの状態で第２回路基板２０の表面に形成された導電パターン２１に固着されても良い。
第１封止樹脂１４は、第１回路素子２２および第１回路基板１８の上面全域が覆われるように形成されている。第１封止樹脂１４は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーが混入されたエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る。この様に、第１回路素子２２が第１封止樹脂１４により封止されることで、第１回路素子２２の耐湿性が向上される。更には、第１回路素子２２と導電パターン３８との接続箇所（半田等の接合材から成る）が、第１封止樹脂１４により被覆されるので、この接続箇所の耐振動性が向上される。更に、フィラーが混入された樹脂から成る第１封止樹脂１４は、光を透過させない遮光性の性質を有する。従って、遮光性の第１封止樹脂１４により第１回路基板１８の上面に形成された導電パターン３８および第１回路素子２２を被覆することで、導電パターン３８の形状および第１回路素子２２の位置を隠蔽することもできる。ここで、図１（Ｂ）を参照すると、第１回路素子２２およびその接続に使用される金属細線４２が被覆されるように第１封止樹脂１４が形成されている。しかしながら、第１封止樹脂１４により第１回路素子２２が完全に被覆される必要はない。即ち、第１回路素子２２と導電パターン３８との接続部が第１封止樹脂１４により被覆されて、第１回路素子２２の上端部が第１封止樹脂１４の上面から上方に突出しても良い。
更に、第１封止樹脂１４は、ケース材１２の側壁の内部、第１回路基板１８および第２回路基板２０に囲まれる空間に形成されるが、この空間に完全に充填される程度には形成されていない。従って、ケース材１２の内部空間には、第１封止樹脂１４が充填されていない中空部２６が設けられている。換言すると、第１封止樹脂１４は第１回路基板１８および第１回路素子２２には接触しているが、第２回路基板２０および第２回路素子２４には接触していない。更に、第１回路基板１８の上面は、周辺部の領域がケース材１２に接触しており、その他の領域が第１封止樹脂１４により被覆されている。
第２封止樹脂１６は、第２回路素子２４および第２回路基板２０の上面全域が被覆されるように形成され、第１封止樹脂１４と同様にフィラーが混入された樹脂材料から成る。第２回路素子２４および第２回路基板２０を第２封止樹脂１６により被覆することにより、第２回路素子２４の耐湿性および耐振動性が向上されると共に、第２回路基板２０の上面に設けた導電パターン２１の形状および第２回路素子２４の配置が隠蔽される。ここで、第２封止樹脂１６は、必ずしも第２回路素子２４が完全に覆われるように形成される必要はなく、第２回路素子２４と導電パターン２１との接続部が被覆され、第２回路素子２４の上部が第２封止樹脂１６の上面から上方に突出されるように形成されても良い。
図１（Ａ）を参照して、ケース材１２の手前側の開口部は、全面的に第２封止樹脂１６により覆われており、この第２封止樹脂１６の表面から外部に第１リード２８および第２リード３０が導出している。第１リード２８および第２リード３０の詳細は図２（Ａ）を参照して説明する。第１リード２８および第２リード３０は、混成集積回路装置１０の内部に設けられた回路と外部とを接続させる接続手段として機能する。更には、図１（Ｂ）を参照して、第１回路基板１８に実装された第１回路素子２２と、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４とを電気的に接続させる接続手段としても機能する。
図１（Ｂ）を参照して、本実施の形態では、第１回路素子２２が被覆されるように第１封止樹脂１４を設けると共に、ケース材１２の内部に中空部２６（内部空間）を設け、この中空部２６と外部とを、連通口１５Ａを経由して連通させている。
この様に連通口１５Ａを設けることにより、第１回路素子２２から発生した熱が第２回路素子２４に伝導して、動作温度が低いマイコンである第２回路素子２４が誤作動することが防止される。
具体的には、本実施の形態では、２枚の重畳した回路基板（第１回路基板１８および第２回路基板２０）を設けて、それぞれの回路基板に回路素子を組み込むことで、パワートランジスタから構成されるパワーブロックと、このパワーブロックを制御する制御ブロックとを、１つのパッケージである混成集積回路装置１０に内蔵させている。また、実装される素子の耐湿性や耐振動性を向上させるためには、各回路基板に実装された回路素子を封止樹脂で封止する必要がある。例えば、図１（Ｂ）を参照すると、第１回路基板１８に配置された第１回路素子２２が被覆される様にケース材１２の内部に第１封止樹脂１４が形成され、更に、第２回路基板２０の上面に固着された第２回路素子２４が被覆されるように第２封止樹脂１６が形成されている。
ここで、例えば、第１回路素子２２としてパワートランジスタが採用され、第２回路素子としてマイコンが採用された場合を考えると、パワートランジスタから発生した熱によりマイコンが誤動作してしまう恐れがある。具体的には、混成集積回路装置１０の動作時に於いて、装置外部の温度Ｔｃは１００℃以下となるように補償されており、装置に内蔵される第１回路素子２２の温度（Ｔｊ）は１５０℃以下となるように補償されている。一方、第２回路素子２４であるマイコンの動作温度は、ＩＧＢＴ等のパワートランジスタよりも低く、例えば８５℃以下である。従って、ケース材１２の内部空間が完全に充填されるように第１封止樹脂１４を形成すると、第１回路素子２２から発生した熱が、第１封止樹脂１４を経由して、マイコンである第２回路素子２４に伝導する。結果的に、マイコンである第２回路素子２４が８５℃以上に加熱され、その動作が不安定になる恐れがある。
そこで本形態では、図１（Ｂ）を参照して、第１回路素子２２を封止する第１封止樹脂１４でケース材１２の内部を完全に充填せずに、第１封止樹脂１４が充填されない未充填領域である中空部２６をケース材１２の内部空間に設けている。更に、この中空部２６と外部とを、ケース材１２を部分的に開口して設けた連通口１５Ａ、１５Ｂにより連通させている。従って、パワートランジスタである第１回路素子２２が動作して発熱することにより、ケース材１２の内部の空気が加熱されて高温となっても、加熱された空気は連通口１５Ａ、１５Ｂを経由して外部に放出される。結果的に、第１回路素子２２から発生した熱の第２回路素子２４（マイコン）への伝導は抑制される。従って、マイコンである第２回路素子２４の温度が、動作温度（例えば８５度）以上に加熱されることが抑止され、安定した状態でマイコンが動作する。
更に、第２回路素子２４として、加熱により劣化しやすいアルミ電解コンデンサが採用されても、上記した本形態の構成により、アルミ電解コンデンサの温度上昇を抑制して劣化を防止することができる。
更にまた、本実施の形態では、第１回路素子２２を被覆する第１封止樹脂１４は、ケース材１２の内部空間に完全に充填されるのではなく、樹脂が充填されない領域である中空部２６がケース材１２の内部に設けられている。このことによっても、空気が存在する中空部２６が熱を絶縁する層として機能し、第１回路素子２２から発生した熱の第２回路素子２４への伝導が抑制される。また、上記したように、第１封止樹脂１４はフィラーが混入された樹脂から成り熱抵抗が低いので、第１回路素子２２から発生した熱は、第１封止樹脂１４を経由して他の構成要素に伝導しやすい状態となっている。しかしながら、本形態では、上記したようにケース材１２に中空部２６を設けて熱の移動を制限しているので、第１回路素子２２から発生した熱により第２回路素子２４が誤動作する不具合を回避している。
図２を参照して、上述した混成集積回路装置１０の構成を更に説明する。図２（Ａ）はリードの構成を示す混成集積回路装置１０の断面図であり、図２（Ｂ）は第１回路基板１８の構成を説明するための断面図である。
図２（Ａ）を参照して、混成集積回路装置１０には、第１リード２８と第２リード３０が設けられている。
第１リード２８は、第１回路基板１８の上面に形成された導電パターン３８から成るパッドに下端が固着されている。パッド状の導電パターン３８と第１リード２８の下端とは、半田等の導電性接着材を介して接着される。そして、第１リード２８は、第１封止樹脂１４、第２回路基板２０および第２封止樹脂１６を貫通して、上端が外部に導出されている。ここで、第１リード２８は、第１リード２８が第２回路基板２０を貫通する箇所に於いて、第２回路基板２０の上面に形成された第２回路素子２４に接続される場合と、接続されない場合とがある。第１リード２８が第２回路素子２４に接続される場合としては、第１リード２８を経由して、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４と、第１回路基板１８に実装された第１回路素子２２とを電気的に接続する場合がある。また、第１リード２８と第２回路素子２４とが接続されない場合としては、例えば、外部から供給される電源電流または、第１回路基板１８に設けられたインバーター回路により変換された電流が第１リード２８を通過する場合が考えられる。
第２リード３０は、第２回路基板２０の上面に設けられた導電パターン２１に下端が接続され、上端が第２封止樹脂１６を貫通して上方に突出している。第２リード３０の下端付近は、第２回路基板２０を貫通して設けた孔部に挿入されて固定されており、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４に入出力される電気信号を通過させる働きを有する。ここで、第２回路基板２０の上面に形成された導電パターン２１と第２リード３０とは、半田等の導電性接着材を介して接続される。
図２（Ｂ）を参照して、本実施の形態では、実装基板３２と絶縁基板３４とを積層させて、第１回路基板１８が構成されている。
実装基板３２は、厚みが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）を主材料とする金属製の基板であり、上面及び下面は陽極酸化膜（Ａｌ２０３から成る膜）により被覆されている。実装基板３２の上面は、フィラーが高充填されたエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る絶縁層３６により被覆されている。絶縁層３６の厚みは例えば５０μｍ程度である。更に、絶縁層３６の上面には厚みが５０μｍ程度の銅から成る導電パターン３８が形成され、この導電パターン３８に第１回路素子２２が実装される。
また、上記した絶縁層３６を部分的に除去して露出部１３が設けられており、この露出部１３から露出する実装基板３２と導電パターン３８とが、金属細線４２を経由して接続されている。この様に、露出部１３を介して実装基板３２と導電パターン３８とを接続することにより、実装基板３２の電位を固定電位（接地電位や電源電位）にすることが可能となり、実装基板３２により外部からのノイズが遮蔽されるシールド効果をより大きくすることができる。更には、導電パターン３８の一部と実装基板３２との電位が同一に成るので、両者の間に発生する寄生容量を低減させることも可能となる。
上記構成の実装基板３２の裏面は、シリコン樹脂から成る接着剤を介して、絶縁基板３４の上面に貼着される。
絶縁基板３４は、実装基板３２と同様にアルミニウム等の金属から成り、平面的な大きさが実装基板３２よりも大きく形成されている。従って、絶縁基板３４の端部と、実装基板３２の端部とは離間して配置されている。また、ポリイミド樹脂等の樹脂材料から成る絶縁層４０により、絶縁基板の上面は被覆されている。更に、絶縁基板３４の下面は、ケース材１２の側壁の下端と同一平面上に位置している。
以上のように、実装基板３２と絶縁基板３４とを積層させて第１回路基板１８を構成することで、第１回路基板１８の放熱性と耐圧性とを高いレベルで両立させることができる。具体的には、上述したように、実装基板３２は導電パターン３８と接続されて例えば接地電位に接続されているので、実装基板３２の裏面を外部に露出させるとショートを引き起こす恐れがある。このショートを防止するために絶縁基板３４が設けられている。絶縁基板３４の上面と実装基板３２の下面とは、絶縁基板３４の上面に設けた絶縁層４０により絶縁されている。更に、実装基板３２の側面および絶縁基板３４の側面は、各々の基板を構成するアルミニウム等の金属材料が露出する面であるが、絶縁基板３４の端部（側面）と実装基板３２の端部（側面）とを離間させることで、お互いの基板の側面がショートすることが防止されている。
更に、実装基板３２および絶縁基板３４の両方が放熱性に優れるアルミニウム等の金属から成るので、第１回路素子２２から発生した熱は、実装基板３２および絶縁基板３４を経由して良好に外部に放出される。
図３（Ａ）を参照して、混成集積回路装置１０の他の形態を説明する。ここでは、第２回路基板２０の上面および下面の両方に第２回路素子２４が実装される。そして、これらの第２回路素子２４および第２回路基板２０の上面および下面の両方が被覆されるように、第２封止樹脂１６が形成されている。
この様に、第２回路基板２０の下面にも第２回路素子２４を設けることで、より多数の回路素子を混成集積回路装置１０に内蔵されることができる。更に、第２回路基板２０の裏面に設けられた第２回路素子２４が第２封止樹脂１６により封止されることにより、これらの素子の耐湿性および耐振動性が向上される。
また、この様な場合に於いても、樹脂が充填されない中空部２６がケース材１２の内部に設けられ、この中空部２６と外部とが、連通口１５Ａ、１５Ｂを経由して連通されている。
更に、図３（Ｂ）を参照して、他の形態の混成集積回路装置１０の構成を説明する。図１に示した混成集積回路装置１０では、ケース材１２の側壁部のみに連通口１５Ａが設けられていたが、ここではケース材１２の底部を部分的に開口させた連通口１５Ｃ、１５Ｄが設けられている。同図を参照して、第１回路基板１８の面積は第２回路基板２０よりも小さいので、組み込まれた第１回路基板１８の周辺にはマージン領域が形成されている。ここで、このケース材１２のマージン領域を開口して連通口１５Ｃ、１５Ｄが設けられている。この様にすることで、第１回路素子２２が発熱することにより加熱された中空部２６の高温の空気を、より積極的に外部に放出させることが可能となり、装置全体の温度を引き下げることができる。
図４を参照して、次に、上記した混成集積回路装置１０に構築される回路の一例を説明する。ここでは、複数のパワートランジスタから成るスイッチング回路４５を含むインバーター回路が第１回路基板１８に形成され、このインバーター回路を制御する制御回路が構成された第２回路素子２４（マイコン）が第２回路基板２０に実装されている。より具体的には、第１回路基板１８には、整流回路４１、平滑回路４３、スイッチング回路４５およびドライバＩＣ４４が組み込まれている。
混成集積回路装置１０に組み込まれた各回路の動作は次の通りである。先ず、第２回路基板２０に実装された第２回路素子２４（マイコン）には、回転速度に応じた周波数の基準信号が入力され、それぞれ１２０度の位相差を有する３つのパルス幅変調された正弦波の制御信号が生成される。第２回路素子２４にて生成された制御信号は、第１リード２８（図２（Ａ）参照）を経由して、第１回路基板１８に入力される。
第１回路基板１８に入力された制御信号は、ドライバＩＣ４４にて所定の電圧に昇圧された後に、スイッチング回路４５を構成しているパワートランジスタ（例えばＩＧＢＴ）の制御電極に印加される。
一方、外部から入力された交流電力は、整流回路４１により直流電力に変換された後に、平滑回路４３により電圧を一定にされ、スイッチング回路４５に入力される。
そして、スイッチング回路４５からは、それぞれ１２０度の位相差を有する３相のパルス幅変調された正弦波電圧（Ｕ、Ｖ、Ｗ）が生成されてモーター４６に供給される。結果的に、モーター４６には正弦波に近似した負荷電流が流れ、所定の回転数にてモーター４６が回転する。
上記したスイッチング回路４５が動作することにより、スイッチング回路４５に含まれるパワートランジスタから多量の熱が発生する。しかしながら、図１（Ｂ）を参照して、パワートランジスタである第１回路素子２２から発生した熱は、中空部２６の空気に伝導した後に、連通口１５Ａ、１５Ｂを経由して外部に放出される。結果的に、第１回路素子２２から発生した熱に起因した第２回路素子２４の誤作動は抑止されている。
図５を参照して、次に、上記した構成の混成集積回路装置１０が組み込まれた空調機（エア・コンディショナー）の室外機４８の構成を説明する。図５（Ａ）は室外機４８の構成を示す断面図であり、図５（Ｂ）は混成集積回路装置１０が実装される状態を示す断面図である。
室外機４８は、筐体５０の内部に、凝縮機５４と、ファン５６と、圧縮機５２と、混成集積回路装置１０が主に内蔵されて構成されている。
圧縮機５２は、モーターの駆動力を用いて、アンモニア等の冷媒を圧縮させる機能を有する。そして、圧縮機５２により圧縮された冷媒は凝縮機５４に送られ、ファン５６が風を凝縮機５４に吹き付けることにより、凝縮機５４内部の冷媒に含まれる熱が外部に放出される。更に、この冷媒は膨張された後に、室内にある蒸発器に送られて、室内の空気を冷却させる。
本形態の混成集積回路装置１０は、圧縮機５２またはファン５６を駆動させるモーターの回転を制御する働きを有し、室外機４８の内部に設けられた実装基板６０に固着されている。
図５（Ｂ）に混成集積回路装置１０が取り付けられる構造を示す。ここでは、第１リード２８および第２リード３０が、実装基板６０に差込実装されている。そして、パワートランジスタが実装される第１回路基板１８の裏面は、ヒートシンク５８の平滑面に当接している。混成集積回路装置１０のヒートシンク５８への取り付けは、混成集積回路装置１０のケース材１２をヒートシンク５８にビス止めすることにより行うことができる。ここで、ヒートシンク５８は、銅やアルミニウム等の金属を一体的に成型したものであり、混成集積回路装置１０と当接する面は平滑面と成っており、その反対面は凹凸面と成っている。係る構成により、パワートランジスタである第１回路素子２２から発生した熱は、第１回路基板１８およびヒートシンク５８を経由して室外機４８の内部空間に伝導され、最終的にはファンの５６の送風作用により室外機４８の外部に放出される。
更に、図５（Ｂ）を参照して、混成集積回路装置１０は、第１回路基板１８や第２回路基板２０が垂直な状態となるように配置されるのが好適である。この様にすることで、連通口１５Ａが中空部２６の下端に位置し、連通口１５Ｂが中空部２６の上端に位置するようになる。従って、第１回路素子２２が動作することにより中空部２６の内部に位置する空気が加熱されると、加熱された空気は自然に連通口１５Ｂを経由して上方に放出される。そして、放出された空気の量と同等の量の外気が連通口１５Ａから中空部２６に導入される。結果的に、中空部２６の内部の空気が盛んに換気されるので、第１回路素子２２から発生した熱による第２回路素子２４（マイコン）の加熱が防止される。
１０ 混成集積回路装置
１２ ケース材
１２Ａ 第１側壁部
１２Ｂ 第２側壁部
１２Ｃ 第３側壁部
１２Ｄ 第４側壁部
１３ 露出部
１４ 第１封止樹脂
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ 連通口
１６ 第２封止樹脂
１８ 第１回路基板
２０ 第２回路基板
２１ 導電パターン
２２ 第１回路素子
２４ 第２回路素子
２６ 中空部
２８ 第１リード
３０ 第２リード
３２ 実装基板
３４ 絶縁基板
３６ 絶縁層
３８ 導電パターン
４０ 絶縁層
４１ 整流回路
４２ 金属細線
４３ 平滑回路
４４ ドライバＩＣ
４５ スイッチング回路
４６ モーター
４８ 室外機
５０ 筐体
５２ 圧縮機
５４ 凝縮機
５６ ファン
５８ ヒートシンク
６０ 実装基板
１２ ケース材
１２Ａ 第１側壁部
１２Ｂ 第２側壁部
１２Ｃ 第３側壁部
１２Ｄ 第４側壁部
１３ 露出部
１４ 第１封止樹脂
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ 連通口
１６ 第２封止樹脂
１８ 第１回路基板
２０ 第２回路基板
２１ 導電パターン
２２ 第１回路素子
２４ 第２回路素子
２６ 中空部
２８ 第１リード
３０ 第２リード
３２ 実装基板
３４ 絶縁基板
３６ 絶縁層
３８ 導電パターン
４０ 絶縁層
４１ 整流回路
４２ 金属細線
４３ 平滑回路
４４ ドライバＩＣ
４５ スイッチング回路
４６ モーター
４８ 室外機
５０ 筐体
５２ 圧縮機
５４ 凝縮機
５６ ファン
５８ ヒートシンク
６０ 実装基板
Claims (5)
- ケース材と、
前記ケース材に組み込まれた第１回路基板と、
前記ケース材に前記第１回路基板と重畳して組み込まれ、平面視で前記第１回路基板よりも大きい第２回路基板と、
前記第１回路基板の主面に固着された第１回路素子と、
前記第２回路基板の主面に固着され、前記第１回路素子よりも動作温度が低い第２回路素子と、
前記ケース材の内部空間と外部とを連通させる連通口と、を具備し、
前記連通口を、前記第１回路基板の側方で前記第２回路基板と重畳する位置に設けることを特徴とする回路装置。 - 前記連通口を、前記第１回路基板を挟む位置に複数設けることを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
- 前記連通口は前記ケース材の側壁に囲まれることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路装置。
- 前記ケース材の側壁部を部分的に開口した他の連通口を更に具備することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の回路装置。
- 前記他の連通口は、前記ケース材の対向する２つの側壁に設けられることを特徴とする請求項４に記載の回路装置。
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