WO2025142383A1 - Exciter module and method for manufacturing exciter module - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to an exciter module and a method for manufacturing an exciter module.
- the motor includes a stator fixed to a housing and a rotor that rotates relative to the stator.
- the rotor includes a rotor core and a field winding.
- DC power is supplied to the field winding from a control board.
- the control board is equipped with field switching elements and the like.
- An object of the present disclosure is to provide an exciter module that is an improvement over conventional exciter modules.
- an object of the present disclosure is to provide an exciter module that modularizes an exciter that passes an excitation current through a field winding of a rotor of a wound-field-type synchronous motor.
- the switching element 11 has an element principal surface 11a and an element rear surface 11b.
- the element principal surface 11a and the element rear surface 11b face in opposite directions in the thickness direction z.
- the element principal surface 11a faces the second side z2.
- the element rear surface 11b faces the first side z1.
- the element rear surface 11b faces the support member 2.
- the output terminal 32a is one of the terminals for outputting the excitation current and is a positive terminal.
- the output terminal 32a is conductively joined to the conductor layer 223 via a conductive bonding material. The joining method is not limited.
- the output terminal 32a is conductive to the cathode electrode 132 of the diode 13 via the conductor layer 223.
- the output terminal 32a is partially covered by the resin member 5 and partially protrudes from the resin member 5 to the second side x2 in the first direction x, extending in the first direction x.
- the output terminal 32b is the other terminal for outputting the excitation current and is a negative terminal.
- the output terminal 32b is conductively joined to the conductor layer 224 via a conductive bonding material. The joining method is not limited.
- the output terminal 32b is conductively connected to the third electrode 123 (collector electrode) of the switching element 12 and the cathode electrode 162 of the diode 16 via the conductor layer 224.
- the output terminal 32b is partially covered by the resin member 5 and partially protrudes from the resin member 5 to the second side x2 in the first direction x, extending in the first direction x.
- the signal terminal 33a is a terminal to which a drive signal for driving the switching element 11 is input.
- the signal terminal 33a is electrically connected to the second electrode 112 (gate electrode) of the switching element 11 via the conductive layer 225a and the connection member 4 (connection member 41a described later).
- a drive signal for controlling the on/off of the switching element 11 is input to the signal terminal 33a.
- a drive circuit is connected to the signal terminal 33a.
- the drive circuit generates a drive signal that controls the switching operation of the switching element 11.
- a drive signal is input from the drive circuit to the signal terminal 33a.
- the signal terminal 33b is a terminal to which a drive signal for driving the switching element 12 is input.
- the signal terminal 33b is electrically connected to the second electrode 122 (gate electrode) of the switching element 12 via the conductive layer 226b and the connection member 4 (connection member 41b described later).
- a drive signal for controlling the on/off of the switching element 12 is input to the signal terminal 33b.
- a drive circuit is connected to the signal terminal 33b.
- the drive circuit generates a drive signal that controls the switching operation of the switching element 12.
- the drive signal is input to the signal terminal 33b from the drive circuit.
- the drive signal input to the signal terminal 33b may be the same as the drive signal input to the signal terminal 33a, or may be different. For example, drive signals with a phase shift between them may be input to the signal terminals 33a and 33b.
- the detection terminal 34a is an emitter sense terminal of the switching element 11.
- the detection terminal 34a is electrically connected to the first electrode 111 (emitter electrode) of the switching element 11 via the conductive layer 225b and the connection member 4 (connection member 42a described later).
- a drive circuit for example, is connected to the detection terminal 34a. The voltage applied to the detection terminal 34a is input to the drive circuit as a feedback signal.
- the detection terminal 34b is an emitter sense terminal of the switching element 12.
- the detection terminal 34b is electrically connected to the first electrode 121 (emitter electrode) of the switching element 12 via the conductive layer 226a and the connection member 4 (connection member 42b described later).
- a drive circuit for example, is connected to the detection terminal 34b. The voltage applied to the detection terminal 34b is input to the drive circuit as a feedback signal.
- Detection terminals 35a and 35b are temperature detection terminals of the exciter module A10. Detection terminal 35a is electrically connected to one electrode of thermistor 10 via conductive layer 227a. Detection terminal 35b is electrically connected to the other electrode of thermistor 10 via conductive layer 227b.
- a drive circuit for example, is connected to detection terminals 35a and 35b. The drive circuit detects overheating abnormality based on the potential difference between detection terminals 35a and 35b, i.e., the potential difference between the two electrodes of thermistor 10, which is a potential difference corresponding to the ambient temperature of thermistor 10. When the detected potential difference becomes equal to or greater than the potential difference corresponding to the threshold temperature, the drive circuit stops outputting the drive signal, thereby stopping the drive of exciter module A10.
- the signal terminal 33a and the detection terminal 34a are arranged side by side in the first direction x.
- the signal terminal 33b and the detection terminal 34b are arranged side by side in the first direction x.
- the detection terminals 35a and 35b are arranged side by side in the first direction x.
- the arrangement of the signal terminals 33a and 33b and the detection terminals 34a, 34b, 35a and 35b is not limited.
- Each of the multiple connection members 4 provides electrical continuity between two separated portions.
- Each connection member 4 is a so-called bonding wire.
- the constituent material of each connection member 4 is, for example, Al, Au, Cu, or an alloy containing any of these.
- the multiple connection members 4 include connection members 41a, 41b, 42a, 42b, 43a, 43b, and 44 to 46.
- connection member 41a has one end joined to the second electrode 112 (gate electrode) of the switching element 11, and the other end joined to the conductive layer 225a.
- the connection member 41a provides electrical continuity between the second electrode 112 and the conductive layer 225a.
- the connection member 41b has one end joined to the second electrode 122 (gate electrode) of the switching element 12, and the other end joined to the conductive layer 226b.
- the connection member 41b provides electrical continuity between the second electrode 122 and the conductive layer 226b.
- connection member 42a has one end joined to the first electrode 111 (emitter electrode) of the switching element 11, and the other end joined to the conductive layer 225b.
- the connection member 42a provides electrical continuity between the first electrode 111 and the conductive layer 225b.
- the connection member 42b has one end joined to the first electrode 121 (emitter electrode) of the switching element 12, and the other end joined to the conductive layer 226a.
- the connection member 42b provides electrical continuity between the first electrode 121 and the conductive layer 226a.
- connection member 43a has one end joined to the first electrode 111 (emitter electrode) of the switching element 11, and the other end joined to the anode electrode 151 of the diode 15.
- the connection member 43a provides electrical continuity between the first electrode 111 and the anode electrode 151.
- the connection member 43b has one end joined to the first electrode 121 (emitter electrode) of the switching element 12, and the other end joined to the anode electrode 161 of the diode 16.
- the connection member 43b provides electrical continuity between the first electrode 121 and the anode electrode 161.
- connection member 44 One end of the connection member 44 is joined to the first electrode 111 (emitter electrode) of the switching element 11, and the other end is joined to the conductive layer 223.
- the connection member 44 provides electrical continuity between the first electrode 111 and the conductive layer 223.
- connection member 45 One end of the connection member 45 is joined to the first electrode 121 (emitter electrode) of the switching element 12, and the other end is joined to the conductive layer 222.
- the connection member 45 provides electrical continuity between the first electrode 121 and the conductive layer 222.
- connection member 46 One end of the connection member 46 is joined to the first electrode 121 (emitter electrode) of the switching element 12, and the other end is joined to the anode electrode 131 of the diode 13.
- the connection member 46 provides electrical continuity between the first electrode 121 and the anode electrode 131.
- connection member 47 One end of the connection member 47 is joined to the anode electrode 141 of the diode 14, and the other end is joined to the conductive layer 224.
- the connection member 47 provides electrical continuity between the anode electrode 141 and the conductive layer 224.
- the resin member 5 is an electrically insulating semiconductor encapsulant.
- the resin member 5 covers the entire semiconductor elements 11-16, insulating substrate 21, conductive layer 22, and multiple connection members 4, as well as a portion of each terminal 3.
- the constituent material of the resin member 5 is, for example, epoxy resin. Note that there are no limitations on the constituent material of the resin member 5.
- the resin member 5 is formed, for example, by transfer molding using a mold. Note that there are no limitations on the method of forming the resin member 5.
- the resin member 5 has a resin main surface 51, a resin back surface 52, and multiple resin side surfaces 531-534.
- the resin main surface 51 and the resin back surface 52 face opposite each other in the thickness direction z.
- the resin main surface 51 faces the second side z2, and the resin back surface 52 faces the first side z1.
- the back surface metal layer 23 is exposed from the resin back surface 52, and the resin back surface 52 and the surface of the back surface metal layer 23 facing the first side z1 in the thickness direction z are flush with each other.
- Each of the multiple resin side surfaces 531 to 534 is connected to both the resin main surface 51 and the resin back surface 52 and is sandwiched between them. As shown in FIG. 2, the two resin side surfaces 531, 532 face opposite each other in the first direction x.
- the resin side surface 531 is a surface that is arranged on the first side x1 in the first direction x and faces the first side x1.
- the resin side surface 532 is a surface that is arranged on the second side x2 in the first direction x and faces the second side x2.
- the two resin side surfaces 533, 534 face in opposite directions in the second direction y.
- the resin side surface 533 is a surface that is disposed on a first side y1 in the second direction y and faces the first side y1.
- the resin side surface 534 is a surface that is disposed on a second side y2 in the second direction y and faces the second side y2.
- the resin side surfaces 531 to 534 are each connected to the resin main surface 51 and have surfaces that are inclined so as to approach each other toward the resin main surface 51.
- the portion of the resin member 5 that is surrounded by the inclined surfaces that are connected to these resin main surfaces 51 has a tapered shape in which the cross-sectional area in the xy plane decreases toward the resin main surface 51.
- the resin side surfaces 531 to 534 are each connected to the resin back surface 52 and have surfaces that are inclined so as to approach each other toward the resin back surface 52.
- the portion of the resin member 5 that is surrounded by the inclined surfaces that are connected to these resin back surfaces 52 has a tapered shape in which the cross-sectional area in the xy plane decreases toward the resin back surface 52.
- the shapes of the resin member 5 shown in Figures 1 to 8 are examples.
- the shape of the resin member 5 is not limited to the exemplified shapes.
- the circuit configuration of the exciter module A10 is as shown in the circuit diagram in Figure 9.
- the first electrode 111 (emitter electrode) of the switching element 11 and the cathode electrode 132 of the diode 13 are electrically connected via the connection member 44 and the conductive layer 222.
- the third electrode 123 (collector electrode) of the switching element 12 and the anode electrode 141 of the diode 14 are electrically connected via the conductive layer 224 and the connection member 47.
- the third electrode 113 (collector electrode) of the switching element 11 and the cathode electrode 142 of the diode 14 are electrically connected via the conductive layer 221.
- the anode electrode 131 of the diode 13 and the first electrode 121 (emitter electrode) of the switching element 12 are electrically connected via the connection member 46.
- the diode 15 is connected in reverse parallel to the switching element 11 by the connection member 43a and the conductive layer 221.
- the diode 16 is connected in reverse parallel to the switching element 12 by the connection member 43b and the conductive layer 224.
- a power terminal 31a is joined to the conductor layer 221, which electrically connects the third electrode 113 (collector electrode) of the switching element 11 and the cathode electrode 142 of the diode 14.
- the first electrode 121 (emitter electrode) of the switching element 12, which electrically connects the anode electrode 131 of the diode 13, is electrically connected to the conductor layer 222 via a connecting member 45, and a power terminal 31b is joined to the conductor layer 222.
- An output terminal 32a is joined to the conductor layer 223, which electrically connects the first electrode 111 (emitter electrode) of the switching element 11 and the cathode electrode 132 of the diode 13.
- An output terminal 32b is joined to the conductor layer 224, which electrically connects the third electrode 123 (collector electrode) of the switching element 12 and the anode electrode 141 of the diode 14.
- the second electrode 112 (gate electrode) of the switching element 11 is conductively connected to the signal terminal 33a via the connection member 41a and the conductive layer 225a.
- the second electrode 122 (gate electrode) of the switching element 12 is conductively connected to the signal terminal 33b via the connection member 41b and the conductive layer 226b.
- the first electrode 111 (emitter electrode) of the switching element 11 is conductively connected to the detection terminal 34a via the connection member 42a and the conductive layer 225b.
- the first electrode 121 (emitter electrode) of the switching element 12 is conductively connected to the detection terminal 34b via the connection member 42b and the conductive layer 226a.
- a DC voltage is applied from the outside between the power terminals 31a and 31b, and a voltage is output between the output terminals 32a and 32b.
- the drive circuit receives a feedback signal from the detection terminals 34a and 34b, and outputs a drive signal to the signal terminals 33a and 33b.
- the exciter module A10 outputs a DC current controlled according to the drive signal input from the drive circuit as an excitation current to the field winding of the rotor C2 of the wound magnetic field type synchronous motor C, which is connected between the output terminals 32a and 32b.
- one electrode of the thermistor 10 is conductively connected to the detection terminal 35a via the conductive layer 227a.
- the other electrode of the thermistor 10 is conductively connected to the detection terminal 35b via the conductive layer 227b.
- the drive circuit detects an overheating abnormality based on the potential difference between the detection terminals 35a and 35b.
- Figure 11 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the exciter module A10.
- Figures 12 to 17 are diagrams showing steps in an example of a method for manufacturing the exciter module A10.
- Figures 12 to 17 are cross-sectional views, and correspond to Figure 6. Note that the first direction x, second direction y, and thickness direction z shown in Figures 12 to 17 indicate the same directions as Figures 1 to 8.
- the support member forming process (S1) is a process for forming the support member 2.
- the Cu foil on one side of the DBC substrate which has Cu foil bonded to both sides of the insulating substrate 91, is patterned to form a conductor layer 22 on the insulating substrate 91.
- the Cu foil on the other side of the DBC substrate is patterned to form a back metal layer 23 on the insulating substrate 91.
- the conductor layer 22 and the back metal layer 23 may be formed on both sides of the insulating substrate 91 by plating or the like.
- the DBC substrate is cut to form the support member 2 in which the conductor layer 22 is disposed on the main surface 211 of the insulating substrate 21 and the back metal layer 23 is disposed on the back surface 212 (see FIG. 12).
- a lead frame 94 that will become the power terminals 31a, 31b and the output terminals 32a, 32b is prepared.
- the lead frame 94 includes the parts that will become the power terminals 31a, 31b and the output terminals 32a, 32b, and further has a frame to which the power terminals 31a, 31b and the output terminals 32a, 32b are connected.
- the shape of the lead frame 94 is not limited in any way.
- a conductive bonding paste is placed at the positions of the conductor layer 22 where the power terminals 31a, 31b and the output terminals 32a, 32b are bonded, and the parts of the lead frame 94 that will become the power terminals 31a, 31b and the output terminals 32a, 32b are bonded to the conductor layer 22 as shown in FIG. 13.
- the parts of the lead frame 94 that will become the power terminals 31a are bonded to the conductor layer 221, and the parts of the lead frame 94 that will become the output terminals 32a are bonded to the conductor layer 223.
- the method for joining the lead frame 94 is not limited.
- a conductive bonding paste is placed in the area of the conductor layer 22 where the semiconductor elements 11 to 16 are to be placed.
- the semiconductor elements 11 to 16 are attached to the conductive bonding paste, heated, and then cooled.
- the semiconductor elements 11 to 16 are bonded to the conductor layer 22 via the conductive bonding material.
- the semiconductor elements 11, 14, and 15 are bonded to the conductor layer 221.
- the holders 3a of the signal terminals 33a and 33b and the detection terminals 34a, 34b, 35a, and 35b are also bonded to the conductor layer 22 via the conductive bonding material.
- connection member 43a is formed to connect the first electrode 111 of the switching element 11 and the anode electrode 151 of the diode 15.
- each metal pin 3b of the signal terminals 33a, 33b and the detection terminals 34a, 34b, 35a, 35b is individually inserted into the corresponding holder 3a.
- the lead frame 94 is cut at appropriate locations of the portions exposed from the resin member 5. This separates the power terminals 31a, 31b and the output terminals 32a, 32b from each other. In this manner, the exciter module A10 described above is obtained.
- the exciter module A10 includes two switching elements 11, 12, four diodes 13 to 16, a thermistor 10, a support member 2, multiple terminals 3, multiple connection members 4, and a resin member 5.
- the exciter module A10 configures an exciter circuit in which the two switching elements 11, 12 and the four diodes 13 to 16 are connected as shown in the circuit diagram in FIG. 9, with the conductive layer 22 arranged on the main surface 211 of the insulating substrate 21 and the multiple connection members 4 serving as conduction paths.
- the exciter module A10 is a modularized exciter, and is smaller in size than conventional exciters.
- the case where the power terminals 31a, 31b and the output terminals 32a, 32b are all joined to the conductive layer 22 has been described, but this is not limited to the case.
- Either the power terminals 31a, 31b or the output terminals 32a, 32b may be joined to the insulating substrate 21 at a distance from the conductive layer 22.
- the terminal is conductively connected to the conductive layer 22 by a connecting member such as a bonding wire.
- the exciter module A30 has a configuration common to the exciter module A10, and thus provides the same effects as the exciter module A10.
- the output terminals 36c are lined up in the first direction x and conductively joined to the conductive layer 223.
- the output terminals 36d are lined up in the second direction y and conductively joined to the conductive layer 224. In this embodiment, there are three output terminals 36c and three output terminals 36d. The number of output terminals 36c and three output terminals 36d is not limited.
- the detection terminal 34b, the signal terminal 33b, the signal terminal 33a, and the detection terminal 34a are lined up in a row in this order from the first side x1 to the second side x2 in the first direction x near the end of the second side y2 in the second direction y of the resin main surface 51.
- the output terminals 36c are lined up in a row in the first direction x near the end of the first side y1 in the second direction y of the resin main surface 51.
- the detection terminals 35a and 35b are arranged in a row in the second direction y near the end of the resin main surface 51 on the second side x2 in the first direction x.
- the multiple output terminals 36d are arranged in a row in the second direction y near the end of the resin main surface 51 on the first side x1 in the first direction x.
- Fig. 28 is a diagram for explaining an exciter module A40 according to a fourth embodiment of the present disclosure.
- Fig. 28 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the exciter module A40, and is a diagram corresponding to Fig. 9.
- the exciter module A40 according to this embodiment differs from the exciter module A10 according to the first embodiment in that it further includes a switching element 17 and diodes 18 and 19.
- the configuration and operation of other parts of this embodiment are similar to those of the first embodiment. Note that the respective parts of the above first to third embodiments and the modified examples may be combined in any desired manner.
- the exciter module A40 in this embodiment further includes a switching element 17 and diodes 18 and 19.
- Switching element 17 has the same configuration as switching elements 11 and 12.
- Diodes 18 and 19 have the same configuration as diodes 13 to 16.
- Diode 18 is connected in series to switching element 17 in the forward direction, and the anode electrode is conductively connected to the emitter electrode of switching element 17.
- Diode 19 is connected in inverse parallel to switching element 17, and the anode electrode is conductively connected to the emitter electrode of switching element 17, and the cathode electrode is conductively connected to the collector electrode of switching element 17.
- the collector electrode of switching element 17 is conductively connected to the conductive path between the first electrode 111 (emitter electrode) of switching element 11 and the cathode electrode 132 of diode 13.
- the cathode electrode of the diode 18 is conductively connected to the conductive path between the third electrode 123 (collector electrode) of the switching element 12 and the anode electrode 141 of the diode 14.
- the exciter module A40 is a circuit consisting of the switching element 17 and the diodes 18 and 19 connected in parallel between the output terminals 32a and 32b, i.e., the load connected to the output terminals 32a and 32b.
- the load can be short-circuited by turning on the drive signal input to the signal terminal 33b connected to the gate electrode of the switching element 17.
- the exciter module A40 configures an exciter circuit in which three switching elements 11, 12, 17 and six diodes 13-16, 18, 19 are connected as shown in the circuit diagram in FIG. 28, with the conductive layer 22 arranged on the main surface 211 of the insulating substrate 21 and multiple connection members 4 as the conductive paths.
- the exciter module A40 is a modularized exciter, and is smaller than conventional exciters.
- the exciter module A40 has a common configuration with the exciter module A10, and thus exerts the same effect as the exciter module A10. Furthermore, the exciter module A40 has a circuit consisting of a switching element 17 and diodes 18 and 19 connected between the output terminals 32a and 32b, i.e., in parallel with the load connected to the output terminals 32a and 32b. The exciter module A40 can short-circuit the load when the drive signal input to the signal terminal 33b connected to the gate electrode of the switching element 17 is turned on.
- FIG. 29 to 30 are diagrams for explaining an exciter module A50 according to a fifth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 29 is a perspective view showing the exciter module A50, and corresponds to FIG. 1.
- FIG. 30 is a plan view showing the exciter module A50, seen through the resin member 5.
- FIG. 30 corresponds to FIG. 3.
- the exciter module A50 according to this embodiment differs from the exciter module A10 according to the first embodiment in that a part of the signal terminals and the detection terminals is made of a lead frame.
- the configuration and operation of the other parts of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Note that the parts of the first to fourth embodiments and the modified examples may be combined in any combination.
- the exciter module A50 of this embodiment has signal terminals 33a', 33b' instead of the signal terminals 33a, 33b, and has detection terminals 34a', 34b' instead of the detection terminals 34a, 34b.
- the signal terminals 33a', 33b' and the detection terminals 34a', 34b' are all rod-shaped members and are formed from the same lead frame as the power terminals 31a, 31b and the output terminals 32a, 32b.
- the signal terminal 33a' is conductively joined to the conductor layer 225a via a conductive bonding material.
- the signal terminal 33b' is conductively joined to the conductor layer 226b via a conductive bonding material.
- the detection terminal 34a' is conductively joined to the conductor layer 225b via a conductive bonding material.
- the detection terminal 34b' is conductively joined to the conductor layer 226a via a conductive bonding material.
- the joining method is not limited.
- the signal terminals 33a', 33b' and the detection terminals 34a', 34b' all protrude from the resin member 5 in the second direction y, bend to the second side z2 in the thickness direction z, and extend in the thickness direction z.
- the exciter module A50 also constitutes an exciter circuit in which two switching elements 11, 12 and four diodes 13 to 16 are connected as shown in the circuit diagram in FIG. 9, with the conductive layer 22 arranged on the main surface 211 of the insulating substrate 21 and multiple connection members 4 as the conductive paths.
- the exciter module A50 is a modularized exciter, and is smaller than conventional exciters.
- the power terminals 31a, 31b, the output terminals 32a, 32b, the signal terminals 33a', 33b', and the detection terminals 34a', 34b' are joined as part of the same lead frame in the lead frame joining step (S2) in the manufacturing process. Therefore, the exciter module A50 is easy to handle during manufacturing. Also, since multiple exciter modules A50 can be manufactured using a common lead frame, manufacturing efficiency is improved.
- the exciter module A50 has a configuration in common with the exciter module A10, and thereby achieves the same effects as the exciter module A10. Note that, in this embodiment, a case has been described in which some of the signal terminals and detection terminals are configured from lead frames, but this is not limited to this.
- the exciter module A50 may have all of the signal terminals and detection terminals (i.e., all terminals 3) configured from lead frames.
- a support member (2) having an insulating substrate (21) and a conductive layer (22) disposed on one side (z1) in a thickness direction (z) of the insulating substrate;
- a plurality of semiconductor elements (11 to 16) bonded to the conductive layer;
- a resin member (5) covering the semiconductor elements and the conductive layer;
- first terminals (31a, 31b, 32a, 32b, 37a, 37b, 38a, 38b, 39) protruding from the resin member in a first direction (x) perpendicular to the thickness direction; Equipped with
- the plurality of semiconductor elements include a first switching element (11), a second switching element (12), a first diode (13), and a second diode (14).
- the terminal further includes a second terminal (32a) protruding from the resin member on a side opposite to a direction in which the first terminal protrudes in the first direction.
- the conductive layers include a first conductive layer (221), a second conductive layer (224), and a third conductive layer (223) that are spaced apart from each other; the first switching element and the second diode are joined to the first conductive layer, the second switching element is bonded to the second conductive layer; the first diode is bonded to the third conductive layer; 3.
- Appendix 4. The first terminal (31a) is bonded to the first conductive layer. 4.
- the exciter module of claim 3. Appendix 5.
- the first terminal (32b) is bonded to the second conductive layer. 4.
- the exciter module of claim 3. Appendix 6.
- the first terminal (32a) is bonded to the third conductive layer. 4.
- the exciter module of claim 3. Appendix 7.
- the conductive layer further includes a fourth conductive layer (222) that is electrically connected to the second switching element,
- the first terminal (31b) is bonded to the fourth conductive layer.
- the exciter module of claim 3. Supplementary Note 8. (FIG. 21, second embodiment)
- the conductive layer further includes a fifth conductive layer (228a) that is not electrically connected to any of the plurality of semiconductor elements;
- the first terminal (37a) is bonded to the fifth conductive layer. 4.
- the exciter module of claim 3. Supplementary Note 9. (FIG. 23, First Modification of Second Embodiment)
- the first terminal (37a) is bonded to the insulating substrate. 4.
- the exciter module of claim 3. Appendix 10. (Figure 9)
- the first switching element has a first input electrode (111) to which a current is input and a first output electrode (112) to which a current is output
- the second switching element has a second input electrode (121) to which a current is input and a second output electrode (122) to which a current is output
- the first diode has a first anode electrode (131) to which a current is input and a first cathode electrode (132) to which a current is output
- the second diode has a second anode electrode (141) to which a current is input and a second cathode electrode (142) to which a current is output, the first output electrode and the first cathode electrode are conductively connected, the second input electrode and the second an
- the semiconductor device further includes fourth terminals (33a', 33b', 34a', 34b') protruding from the resin member in a second direction perpendicular to the thickness direction and the first direction.
- fourth terminals 33a', 33b', 34a', 34b'
- the support member further has a back surface facing the other side in the thickness direction, The back surface is exposed from the resin member.
- FIG. 11 A step (S1) of forming a conductive layer on an insulating substrate; A step (S2) of bonding a lead frame to the conductive layer; A step (S3) of bonding a plurality of semiconductor elements to the conductive layer; a step (S5) of forming a resin member covering the plurality of semiconductor elements and the conductive layer; A step (S7) of cutting the lead frame; Equipped with A method for manufacturing an exciter module.
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Abstract
Description
本開示は、エキサイタモジュール、および、エキサイタモジュールの製造方法に関する。 This disclosure relates to an exciter module and a method for manufacturing an exciter module.
従来、電気自動車向けのモータとしては、主に、永久磁石型同期モータが用いられている。しかし、永久磁石に使用されるレアアースは、供給が安定していないという問題がある。今後は、レアアースを使用しない巻線磁界型同期モータが普及する可能性がある。巻線磁界型同期モータは、固定子の巻線に三相交流電流を流すことで回転磁界を発生させ、回転子の巻線に励磁電流を流すことで回転子に磁束を発生させる。励磁電流を制御することで、回転子に発生させる磁束を直接制御できる。特許文献1には、モータと制御装置とを備えた回転電機が開示されている。モータはハウジングに固定された固定子と固定子に対して回転する回転子とを備えている。回転子は回転子コアと、界磁巻線とを備えている。界磁巻線には制御基板から直流電力が供給される。制御基板には、界磁用スイッチング素子などが搭載されている。電気自動車に搭載される部品は小型化が要求され、回転子の界磁巻線に励磁電流を流すエキサイタ(励磁器)も小型化が望まれている。
Traditionally, permanent magnet synchronous motors have been mainly used as motors for electric vehicles. However, there is a problem that the supply of rare earths used in permanent magnets is unstable. In the future, there is a possibility that wound magnetic field type synchronous motors that do not use rare earths will become more widespread. A wound magnetic field type synchronous motor generates a rotating magnetic field by passing a three-phase AC current through the stator winding, and generates magnetic flux in the rotor by passing an excitation current through the rotor winding. The magnetic flux generated in the rotor can be directly controlled by controlling the excitation current.
[概要]
本開示は従来より改良が施されたエキサイタモジュールを提供することを一の課題とする。特に本開示は、上記事情に鑑み、巻線磁界型同期モータの回転子の界磁巻線に励磁電流を流すエキサイタをモジュール化したエキサイタモジュールを提供することを一の課題とする。
[overview]
An object of the present disclosure is to provide an exciter module that is an improvement over conventional exciter modules. In particular, in view of the above circumstances, an object of the present disclosure is to provide an exciter module that modularizes an exciter that passes an excitation current through a field winding of a rotor of a wound-field-type synchronous motor.
本開示の第1の側面によって提供されるエキサイタモジュールは、絶縁基板、および、前記絶縁基板の厚さ方向における一方側に配置された導電体層を有する支持部材と、前記導電体層に接合された複数の半導体素子と、前記複数の半導体素子および前記導電体層を覆う樹脂部材と、前記樹脂部材から、前記厚さ方向に直交する第1方向に突出する第1端子と、を備える。前記複数の半導体素子は、第1スイッチング素子、第2スイッチング素子、第1ダイオード、および第2ダイオードを含む。 The exciter module provided by the first aspect of the present disclosure includes an insulating substrate, a support member having a conductive layer disposed on one side of the insulating substrate in the thickness direction, a plurality of semiconductor elements bonded to the conductive layer, a resin member covering the semiconductor elements and the conductive layer, and a first terminal protruding from the resin member in a first direction perpendicular to the thickness direction. The plurality of semiconductor elements include a first switching element, a second switching element, a first diode, and a second diode.
本開示の第2の側面によって提供されるエキサイタモジュールの製造方法は、絶縁基板に導電体層を形成する工程と、前記導電体層にリードフレームを接合する工程と、複数の半導体素子を前記導電体層に接合する工程と、前記複数の半導体素子および前記導電体層を覆う樹脂部材を形成する工程と、前記リードフレームを切断する工程と、を備えている。 The method for manufacturing an exciter module provided by the second aspect of the present disclosure includes the steps of forming a conductive layer on an insulating substrate, joining a lead frame to the conductive layer, joining a plurality of semiconductor elements to the conductive layer, forming a resin member that covers the plurality of semiconductor elements and the conductive layer, and cutting the lead frame.
本開示のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
[詳細な説明]
本開示のエキサイタモジュールの好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。以下では、同一あるいは類似の構成要素に、同じ符号を付して、重複する説 明を省略する。本開示における「第1」、「第2」、「第3」等の用語は、単にラベルとして用いたものであり、必ずしもそれらの対象物に順列を付することを意図していない。
Detailed Description
A preferred embodiment of the exciter module of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In the following, identical or similar components are given the same reference numerals and repeated explanations will be omitted. Terms such as "first", "second", "third" and the like in this disclosure are used merely as labels and are not necessarily intended to assign any order to their objects.
本開示において、「ある物Aがある物Bに形成されている」および「ある物Aがある物B(の)上に形成されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに直接形成されていること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物を介在させつつ、ある物Aがある物Bに形成されていること」を含む。同様に、「ある物Aがある物Bに配置されている」および「ある物Aがある物B(の)上に配置されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに直接配置されていること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物を介在させつつ、ある物Aがある物Bに配置されていること」を含む。同様に、「ある物Aがある物B(の)上に位置している」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに接して、ある物Aがある物B(の)上に位置していること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物が介在しつつ、ある物Aがある物B(の)上に位置していること」を含む。また、「ある方向に見てある物Aがある物Bに重なる」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bのすべてに重なること」、および、「ある物Aがある物Bの一部に重なること」を含む。また、「ある物A(の材料)がある材料Cを含む」とは、「ある物A(の材料)がある材料Cからなる場合」、および、「ある物A(の材料)の主成分がある材料Cである場合」を含む。また、「ある面Aがある方向B(の一方側または他方側)を向く」とは、特段の断りのない限り、面Aの方向Bに対する角度が90°である場合に限定されず、面Aが方向Bに対して傾いている場合を含む。また、「ある面Aがある面Bに直交する」とは、特段の断りのない限り、面Aの面Bに対する角度が90°である場合に限定されず、面Aが面Bに対して傾いている場合を含む。 In this disclosure, "an object A is formed on an object B" and "an object A is formed on (an object B)" include "an object A is formed directly on an object B" and "an object A is formed on an object B with another object interposed between the object A and the object B" unless otherwise specified. Similarly, "an object A is disposed on an object B" and "an object A is disposed on (an object B)" include "an object A is disposed directly on an object B" and "an object A is disposed on (an object B) with another object interposed between the object A and the object B" unless otherwise specified. Similarly, "an object A is located on (an object B)" includes "an object A is in contact with an object B and is located on (an object B)" and "an object A is located on (an object B) with another object interposed between the object A and the object B". In addition, "when viewed in a certain direction, an object A overlaps an object B" includes "an object A overlaps the entire object B" and "an object A overlaps a part of an object B" unless otherwise specified. In addition, "an object A (its material) contains a certain material C" includes "an object A (its material) is made of a certain material C" and "an object A (its material) is mainly composed of a certain material C." In addition, "a certain surface A faces a certain direction B (one side or the other side)" includes, unless otherwise specified, the angle of surface A with respect to direction B is not limited to 90°, and includes the case where surface A is inclined with respect to direction B. In addition, "a certain surface A is perpendicular to a certain surface B" includes, unless otherwise specified, the angle of surface A with respect to surface B is not limited to 90°, and includes the case where surface A is inclined with respect to surface B.
第1実施形態:
図1~図10に基づき、本開示の第1実施形態にかかるエキサイタモジュールA10について説明する。エキサイタモジュールA10は、2個のスイッチング素子11,12、4個のダイオード13~16、サーミスタ10、支持部材2、複数の端子3、複数の接続部材4、および樹脂部材5を備えている。複数の端子3は、電力端子31a,31b、出力端子32a,32b、信号端子33a,33b、および検出端子34a,34b,35a,35bを含んでいる。なお、スイッチング素子11,12およびダイオード13~16はそれぞれ、半導体素子11~16と記載する場合がある。
First embodiment:
1 to 10, an exciter module A10 according to a first embodiment of the present disclosure will be described. The exciter module A10 includes two
図1は、エキサイタモジュールA10を示す斜視図である。図2は、エキサイタモジュールA10の平面図である。図3は、図2に対応する平面図であり、理解の便宜上、樹脂部材5を透過して、樹脂部材5の外形を想像線(二点鎖線)で示している。図4は、エキサイタモジュールA10を示す右側面図である。図5は、エキサイタモジュールA10を示す底面図である。図6は、図3のVI-VI線に沿う断面図である。図7は、図3のVII-VII線に沿う断面図である。図8は、図3のVIII-VIII線に沿う断面図である。図9は、エキサイタモジュールA10の回路構成を示す回路図である。図10は、図1に示すエキサイタモジュールの使用例を説明するためのブロック図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the exciter module A10. FIG. 2 is a plan view of the exciter module A10. FIG. 3 is a plan view corresponding to FIG. 2, and for ease of understanding, the outer shape of the
エキサイタモジュールA10の樹脂部材5に覆われた部分の厚さ方向に視た形状は矩形状である。説明の便宜上、エキサイタモジュールA10の厚さ方向(平面視方向)を厚さ方向zとし、厚さ方向zに直交するエキサイタモジュールA10の電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bの突出する方向(図2における上下方向)を第1方向x、厚さ方向zおよび第1方向xに直交する方向(図2における左右方向)を第2方向yとする。また、厚さ方向zの一方側(図4における右側)を第1側z1とし、他方側(図4における左側)を第2側z2とする。第1方向xの一方側(図2および図3における上側)を第1側x1とし、他方側(図2および図3における下側)を第2側x2とする。第2 方向yの一方側(図2および図3における右側)を第1側y1とし、他方側(図2および図3における左側)を第2側y2とする。なお、エキサイタモジュールA10の形状および各寸法は限定されない。
The shape of the part of the exciter module A10 covered with the
エキサイタモジュールA10は、巻線磁界型同期モータにおいて、回転子の界磁巻線に直流電流を通電して励磁するためのモジュールである。図10に示すように、巻線磁界型同期モータCは、固定子C1および回転子C2を備えている。巻線磁界型同期モータCは、三相インバータモジュールBから供給される三相交流電流を、固定子C1の図示しない巻線に流すことで、回転磁界を発生させる。また、巻線磁界型同期モータCは、エキサイタモジュールA10から供給される直流電流を、回転子C2の図示しない界磁巻線に流すことで、磁束を発生させる。エキサイタモジュールA10は、図示しないドライブ回路から入力される駆動信号に応じて、出力する直流電流(励磁電流)を制御することで、回転子C2に発生させる磁束を制御する。三相インバータモジュールBおよびエキサイタモジュールA10は、バッテリDからの直流電力が、図示しない変圧手段によって適切な電圧に変換されて入力される。 The exciter module A10 is a module for exciting the rotor's field winding by passing a DC current through it in a winding magnetic field type synchronous motor. As shown in FIG. 10, the winding magnetic field type synchronous motor C includes a stator C1 and a rotor C2. The winding magnetic field type synchronous motor C generates a rotating magnetic field by passing three-phase AC current supplied from the three-phase inverter module B through the winding (not shown) of the stator C1. The winding magnetic field type synchronous motor C also generates magnetic flux by passing DC current supplied from the exciter module A10 through the field winding (not shown) of the rotor C2. The exciter module A10 controls the magnetic flux generated in the rotor C2 by controlling the DC current (excitation current) output in response to a drive signal input from a drive circuit (not shown). The three-phase inverter module B and the exciter module A10 receive DC power from the battery D, which is converted to an appropriate voltage by a transformer (not shown) and input to them.
複数の半導体素子11~16は、エキサイタモジュールA10の電気的機能を発揮する要素である。各半導体素子11~16は、たとえばSi(シリコン)を主とする半導体材料を用いて構成されている。なお、当該半導体材料は、Siに限定されず、SiC(炭化ケイ素)、GaAs(ヒ化ガリウム)、GaN(窒化ガリウム)などであってよい。複数の半導体素子11~16は、支持部材2の後述する導電体層22に、図示しない導電性接合材によって、接合されている。導電性接合材は、たとえばはんだ、銀ペースト、または焼結金属などである。
The multiple semiconductor elements 11-16 are elements that perform the electrical functions of the exciter module A10. Each of the semiconductor elements 11-16 is constructed using a semiconductor material that is primarily made of, for example, Si (silicon). Note that the semiconductor material is not limited to Si, and may be SiC (silicon carbide), GaAs (gallium arsenide), GaN (gallium nitride), etc. The multiple semiconductor elements 11-16 are bonded to the conductor layer 22 (described below) of the
スイッチング素子11,12は、本実施形態では、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。なお、スイッチング素子11,12は、IGBTに限定されず、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor FET)を含む電界効果トランジスタなどであってよい。
In this embodiment, the switching
スイッチング素子11は、素子主面11aおよび素子裏面11bを有している。素子主面11aおよび素子裏面11bは、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向いている。素子主面11aは、第2側z2を向いている。素子裏面11bは、第1側z1を向いている。素子裏面11bは、支持部材2に対向する。
The switching
また、スイッチング素子11は、第1電極111、第2電極112、および第3電極113を有している。第1電極111および第2電極112は、素子主面11aに配置されている。第1電極111は、平面視において、第2電極112より大きい。第3電極113は、素子裏面11bに配置されている。第3電極113は、素子裏面11bの略全面にわたっている。IGBTであるスイッチング素子11において、第1電極111は電流が出力されるエミッタ電極であり、第2電極112は駆動信号が入力されるゲート電極であり、第3電極113は電流が入力されるコレクタ電極である。第3電極113は、導電性接合材を介して、支持部材2の導電体層22の一部(後述する導電体層221)に導通接合されている。
The switching
スイッチング素子12は、素子主面12aおよび素子裏面12bを有している。素子主面12aおよび素子裏面12bは、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向いている。素子主面12aは、第2側z2を向いている。素子裏面12bは、第1側z1を向いている。素子裏面12bは、支持部材2に対向する。
The switching
また、スイッチング素子12は、第1電極121、第2電極122、および第3電極123を有している。第1電極121および第2電極122は、素子主面12aに配置されている。第1電極121は、平面視において、第2電極122より大きい。第3電極123は、素子裏面12bに配置されている。第3電極113は、素子裏面12bの略全面にわたっている。IGBTであるスイッチング素子12において、第1電極121はエミッタ電極であり、第2電極122はゲート電極であり、第3電極123はコレクタ電極である。第3電極123は、導電性接合材を介して、支持部材2の導電体層22の一部(後述する導電体層224)に導通接合されている。
The switching
ダイオード13~16は、ダイオードである。ダイオード13,14はそれぞれ、スイッチング素子11,12に逆方向に直列接続される。ダイオード13,14は、スイッチング素子11,12がオフになったときに、負荷であるモータのコイルに発生するフライバック電圧による電流を循環させるためのフリーホイールダイオードである。ダイオード15,16はそれぞれ、スイッチング素子11,12に逆並列に接続される。ダイオード15,16はそれぞれ、スイッチング素子11,12がオフになったときに、スイッチング素子11,12に逆電圧がかかるのを防ぐためのフリーホイールダイオードである。
ダイオード13は、素子主面13aおよび素子裏面13bを有している。素子主面13aおよび素子裏面13bは、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向いている。素子主面13aは、第2側z2を向いている。素子裏面13bは、第1側z1を向いている。素子裏面13bは、支持部材2に対向する。ダイオード13は、電流が入力されるアノード電極131および電流が出力されるカソード電極132を有している。アノード電極131は、素子主面13aに配置されている。カソード電極132は、素子裏面13bに配置されている。カソード電極132は、導電性接合材を介して、支持部材2の導電体層22の一部(後述する導電体層223)に導通接合されている。
The
ダイオード14は、素子主面14aおよび素子裏面14bを有している。素子主面14aおよび素子裏面14bは、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向いている。素子主面14aは、第2側z2を向いている。素子裏面14bは、第1側z1を向いている。素子裏面14bは、支持部材2に対向する。ダイオード14は、アノード電極141およびカソード電極142を有している。アノード電極141は、素子主面14aに配置されている。カソード電極142は、素子裏面14bに配置されている。カソード電極142は、導電性接合材を介して、支持部材2の導電体層22の一部(後述する導電体層221)に導通接合されている。
The
ダイオード15は、素子主面15aおよび素子裏面15bを有している。素子主面15aおよび素子裏面15bは、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向いている。素子主面15aは、第2側z2を向いている。素子裏面15bは第1側z1を向いている。素子裏面15bは、支持部材2に対向する。ダイオード15は、アノード電極151およびカソード電極152を有している。アノード電極151は、素子主面15aに配置されている。カソード電極152は、素子裏面15bに配置されている。カソード電極152は、導電性接合材を介して、支持部材2の導電体層22の一部(後述する導電体層221)に導通接合されている。
The
ダイオード16は、素子主面16aおよび素子裏面16bを有している。素子主面16aおよび素子裏面16bは、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向いている。素子主面16aは、第2側z2を向いている。素子裏面16bは、第1側z1を向いている。素子裏面16bは、支持部材2に対向する。ダイオード16は、アノード電極161およびカソード電極162を有している。アノード電極161は、素子主面16aに配置されている。カソード電極162は、素子裏面16bに配置されている。カソード電極162は、導 電性接合材を介して、支持部材2の導電体層22の一部(後述する導電体層224)に導通接合されている。
The
サーミスタ10は、厚さ方向zに視て支持部材2の中央に配置され、エキサイタモジュールA10の温度検出用センサとして用いられる。サーミスタ10は、一方の電極が、導電性接合材を介して支持部材2の導電体層22の一部(後述する導電体層227a)に導通接合され、他方の電極が、導電性接合材を介して支持部材2の導電体層22の一部(後述する導電体層227b)に導通接合されている。なお、エキサイタモジュールA10は、サーミスタ10を備えなくてよい。
The
支持部材2は、複数の半導体素子11~16を支持する部材であるとともに、各半導体素子11~16と複数の端子3との導通経路をなす。本実施形態では、支持部材2は、DBC(Direct Bonded Copper)基板から構成される。支持部材2は、絶縁基板21、導電体層22、および裏面金属層23を含んでいる。
The
絶縁基板21は、たとえば平板状であり、電気絶縁性を有する。絶縁基板21の構成材料は、たとえば熱伝導性に優れたセラミックスであり、本実施形態では、Al2O3(酸化アルミニウム)である。なお、絶縁基板21の構成材料は、限定されず、たとえばAlN(窒化アルミニウム)、SiN(窒化ケイ素)などの他のセラミックスであってよい。また、絶縁基板21の構成材料は、セラミックスに限定されず、Siであってよいし、合成樹脂であってよい。絶縁基板21の構成材料は、絶縁性を有し、半導体素子11~16が発する熱に耐えられるものであればよい。
The insulating
絶縁基板21は、主面211および裏面212を有する。主面211および裏面212は、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向いている。主面211は、第2側z2を向いている。裏面212は、第1側z1を向いている。
The insulating
導電体層22は、絶縁基板21の主面211に配置されている。導電体層22の構成材料は、たとえばCuを含む金属である。なお、当該構成材料は限定されない。導電体層22は、厚さ方向zに視て絶縁基板21からはみ出しておらず、厚さ方向zに視て絶縁基板21に内包されている。また、導電体層22は、全体が樹脂部材5に覆われており、樹脂部材5から露出しない。
The
導電体層22は、導電体層221~224,225a,225b,226a,226b,227a,227bを含んでいる。図3に示すように、導電体層221~224,225a,225b,226a,226b,227a,227bは、互いに離間して配置されている。なお、図3においては、理解の便宜上、導電体層22にハッチングを付している。
The
導電体層221は、絶縁基板21の主面211上において、第1方向xの第1側x1の第2方向yの第2側y2に配置され、第1方向xに延びている。導電体層221には、スイッチング素子11およびダイオード14,15が接合され、電力端子31aの一部が接合されている。導電体層221は、第2方向yの第2側y2から第1側y1に凹む凹部を有している。導電体層221は、図6に示すように、スイッチング素子11の第3電極113(コレクタ電極)、ダイオード14のカソード電極142、およびダイオード15のカソード電極152に導通する。つまり、スイッチング素子11の第3電極113(コレクタ電極)、ダイオード14のカソード電極142、およびダイオード15のカソード電極152は、導電体層221を介して導通している。
The
導電体層222は、絶縁基板21の主面211上において、第1方向xの第1側x1の第2方向yの第1側y1に配置されている。導電体層222には、電力端子31bの一部が接合されている。
The
導電体層223は、絶縁基板21の主面211上において、第1方向xの第2側x2の第2方向yの第2側y2に配置されている。導電体層223には、ダイオード13が接合され、出力端子32aの一部が接合されている。導電体層223は、図7に示すように、ダイオード13のカソード電極132に導通する。
The
導電体層224は、絶縁基板21の主面211上において、第1方向xの第2側x2の第2方向yの第1側y1に配置され、第1方向xに延びている。導電体層224には、スイッチング素子12およびダイオード16が接合され、出力端子32bの一部が接合されている。導電体層224は、第2方向yの第1側y1から第2側y2に凹む凹部を有している。導電体層224は、図7および図8に示すように、スイッチング素子12の第3電極123(コレクタ電極)、および、ダイオード16のカソード電極162に導通する。つまり、スイッチング素子12の第3電極123(コレクタ電極)とダイオード16のカソード電極162とは、導電体層224を介して導通している。
The
導電体層225a,225bは、絶縁基板21の主面211上において、導電体層221の凹部に、第1方向xに並んで配置されている。導電体層225aには、信号端子33aが接合されている。導電体層225bには、検出端子34aが接合されている。
The
導電体層226a,226bは、絶縁基板21の主面211上において、導電体層224の凹部に、第1方向xに並んで配置されている。導電体層226aには、検出端子34bが接合されている。導電体層226bには、信号端子33bが接合されている。
The
導電体層227a,227bは、絶縁基板21の主面211上における略中央で、導電体層221、223,224に囲まれて、第1方向xに並んで配置されている。導電体層227aには、検出端子35aが接合されている。導電体層227bには、検出端子35bが接合されている。導電体層227aと導電体層227bとには、それぞれサーミスタ10の異なる電極が接合されている。つまり、サーミスタ10は、導電体層227aと導電体層227bとに跨って配置されている。
The
なお、各導電体層221~224,225a,225b,226a,226b,227a,227bの配置および形状は、上記したものに限定されず、各端子3の配置位置などに応じて、適宜設計される。 The arrangement and shape of each of the conductive layers 221-224, 225a, 225b, 226a, 226b, 227a, and 227b are not limited to those described above, but are designed appropriately depending on the arrangement position of each terminal 3, etc.
裏面金属層23は、絶縁基板21の裏面212に配置されている。裏面金属層23の構成材料は、たとえばCuを含む金属である。なお、当該構成材料は限定されない。裏面金属層23は、厚さ方向zに視て絶縁基板21からはみ出しておらず、厚さ方向zに視て絶縁基板21に内包されている。裏面金属層23は、図5~図7に示すように、厚さ方向zの第1側z1を向く面が、樹脂部材5から露出している。
The
なお、支持部材2は、DBC基板から構成される場合に限定されず、支持部材2の形成方法は限定されない。支持部材2は、絶縁基板21に、たとえばめっき処理により導電体層22および裏面金属層23を形成したものであってよい。
The
各端子3はそれぞれ、樹脂部材5の内部において、導電体層22に接合されている。各端子3はそれぞれ、一部が樹脂部材5から露出している。各端子3は、エキサイタモジュールA10の入出力電流または入出力信号の導通経路になる。
Each
電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bはそれぞれ、厚さ方向zに視て絶縁基板21からはみ出しており、樹脂部材5から第1方向xに突出している。電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bは、それぞれが板状の部材であり、同一のリードフレームから構成される。リードフレームは、金属からなり、好ましくはCuおよびNiのいずれか、またはこれらの合金や42アロイなどからなる。電力端子31a,31bは、エキサイタモジュールA10に直流電圧を印加するための端子である。出力端子32a,32bは、エキサイタモジュールA10から直流電圧を出力するための端子である。
The
電力端子31aは、直流電圧を印加するための一方の端子であり、正極側の端子である。電力端子31aは、導電性接合材を介して導電体層221に導通接合されている。なお、接合方法は限定されず、レーザ接合または超音波接合などであってよい。電力端子31aは、導電体層221を介して、スイッチング素子11の第3電極113(コレクタ電極)、ダイオード14のカソード電極142、およびダイオード15のカソード電極152に導通している。電力端子31aは、一部が樹脂部材5に覆われており、一部が樹脂部材5から第1方向xの第1側x1に突出して、第1方向xに延びている。
The
電力端子31bは、直流電圧を印加するための他方の端子であり、負極側の端子である。電力端子31bは、導電性接合材を介して導電体層222に導通接合されている。なお、接合方法は限定されない。電力端子31bは、導電体層222および接続部材4(後述する接続部材45)を介して、スイッチング素子12の第1電極121(エミッタ電極)に導通している。電力端子31bは、一部が樹脂部材5に覆われており、一部が樹脂部材5から第1方向xの第1側x1に突出して、第1方向xに延びている。
The
出力端子32aは、励磁電流を出力するための一方の端子であり、正極側の端子である。出力端子32aは、導電性接合材を介して導電体層223に導通接合されている。なお、接合方法は限定されない。出力端子32aは、導電体層223を介して、ダイオード13のカソード電極132に導通している。出力端子32aは、一部が樹脂部材5に覆われており、一部が樹脂部材5から第1方向xの第2側x2に突出して、第1方向xに延びている。
The
出力端子32bは、励磁電流を出力するための他方の端子であり、負極側の端子である。出力端子32bは、導電性接合材を介して導電体層224に導通接合されている。なお、接合方法は限定されない。出力端子32bは、導電体層224を介して、スイッチング素子12の第3電極123(コレクタ電極)、および、ダイオード16のカソード電極162に導通している。出力端子32bは、一部が樹脂部材5に覆われており、一部が樹脂部材5から第1方向xの第2側x2に突出して、第1方向xに延びている。
The
信号端子33a,33b、および検出端子34a,34b,35a,35bはいずれも、プレスフィット端子であり、樹脂部材5から厚さ方向zの第2側z2に突出している。信号端子33a,33b、および検出端子34a,34b,35a,35bはそれぞれ、図8に示すように、ホルダ3aおよび金属ピン3bを含む。ホルダ3aは、導電性材料からなり、厚さ方向zに延びる筒形状である。ホルダ3aは、導電性接合材を介して、導電体層22に接合されている。なお、接合方法は限定されない。金属ピン3bは、導電性材料からなり、厚さ方向zに延びる棒状部材である。金属ピン3bは、ホルダ3aの内周面に沿って圧入されて支持されている。金属ピン3bは、ホルダ3aおよび導電性接合材を介して、導電体層22に導通する。
The
信号端子33aは、スイッチング素子11を駆動させるための駆動信号が入力される端子である。信号端子33aは、導電体層225aおよび接続部材4(後述する接続部材41a)を介して、スイッチング素子11の第2電極112(ゲート電極)に導通する。信号端子33aには、スイッチング素子11のオンオフ制御をするための駆動信号が入力される。信号端子33aには、たとえばドライブ回路が接続される。ドライブ回路は、スイッチング素子11のスイッチング動作を制御する駆動信号を生成する。信号端子33aには、ドライブ回路から駆動信号が入力される。
The
信号端子33bは、スイッチング素子12を駆動させるための駆動信号が入力される端子である。信号端子33bは、導電体層226bおよび接続部材4(後述する接続部材41b)を介して、スイッチング素子12の第2電極122(ゲート電極)に導通する。信号端子33bには、スイッチング素子12のオンオフ制御をするための駆動信号が入力される。信号端子33bには、たとえばドライブ回路が接続される。ドライブ回路は、スイッチング素子12のスイッチング動作を制御する駆動信号を生成する。信号端子33bには、ドライブ回路から駆動信号が入力される。なお、信号端子33bに入力される駆動信号は、信号端子33aに入力される駆動信号と同じであってよいし、異なってよい。例えば、信号端子33aと信号端子33bとで、位相をずらした駆動信号を入力してよい。
The
検出端子34aは、スイッチング素子11のエミッタセンス端子である。検出端子34aは、導電体層225bおよび接続部材4(後述する接続部材42a)を介して、スイッチング素子11の第1電極111(エミッタ電極)に導通する。検出端子34aには、たとえばドライブ回路が接続される。検出端子34aに印加される電圧は、帰還信号としてドライブ回路に入力される。
The
検出端子34bは、スイッチング素子12のエミッタセンス端子である。検出端子34bは、導電体層226aおよび接続部材4(後述する接続部材42b)を介して、スイッチング素子12の第1電極121(エミッタ電極)に導通する。検出端子34bには、たとえばドライブ回路が接続される。検出端子34bに印加される電圧は、帰還信号としてドライブ回路に入力される。
The
検出端子35a,35bは、エキサイタモジュールA10の温度検出端子である。検出端子35aは、導電体層227aを介して、サーミスタ10の一方の電極に導通する。検出端子35bは、導電体層227bを介して、サーミスタ10の他方の電極に導通する。検出端子35a,35bには、たとえばドライブ回路が接続される。ドライブ回路は、検出端子35aと検出端子35bとの間の電位差、すなわちサーミスタ10の2個の電極間の電位差であり、サーミスタ10の周囲温度に応じた電位差に基づいて、過熱異常を検知する。ドライブ回路は、検出した電位差が閾値温度に応じた電位差以上になった場合に、駆動信号の出力を停止することで、エキサイタモジュールA10の駆動を停止させる。
信号端子33aおよび検出端子34aは、第1方向xに並んで配置されている。信号端子33bおよび検出端子34bは、第1方向xに並んで配置されている。検出端子35a,35bは、第1方向xに並んで配置されている。なお、信号端子33a,33b、および検出端子34a,34b,35a,35bの配置は限定されない。
The
複数の接続部材4はそれぞれ、離間した2つの部位間を導通させる。各接続部材4は、いわゆるボンディングワイヤである。各接続部材4の構成材料は、たとえばAl、Au、Cu、または、これらのいずれかを含む合金などである。複数の接続部材4は、接続部材41a,41b,42a,42b,43a,43b,44~46を含んでいる。
Each of the
接続部材41aは、一端がスイッチング素子11の第2電極112(ゲート電極)に接合され、他端が導電体層225aに接合されている。接続部材41aは、第2電極112と導電体層225aとを導通させる。接続部材41bは、一端がスイッチング素子12の第2電極122(ゲート電極)に接合され、他端が導電体層226bに接合されている。接続部材41bは、第2電極122と導電体層226bとを導通させる。
The
接続部材42aは、一端がスイッチング素子11の第1電極111(エミッタ電極)に接合され、他端が導電体層225bに接合されている。接続部材42aは、第1電極111と導電体層225bとを導通させる。接続部材42bは、一端がスイッチング素子12の第1電極121(エミッタ電極)に接合され、他端が導電体層226aに接合されている。接続部材42bは、第1電極121と導電体層226aとを導通させる。
The
接続部材43aは、一端がスイッチング素子11の第1電極111(エミッタ電極)に接合され、他端がダイオード15のアノード電極151に接合されている。接続部材43aは、第1電極111とアノード電極151とを導通させる。接続部材43bは、一端がスイッチング素子12の第1電極121(エミッタ電極)に接合され、他端がダイオード16のアノード電極161に接合されている。接続部材43bは、第1電極121とアノード電極161とを導通させる。
The
接続部材44は、一端がスイッチング素子11の第1電極111(エミッタ電極)に接合され、他端が導電体層223に接合されている。接続部材44は、第1電極111と導電体層223とを導通させる。
One end of the
接続部材45は、一端がスイッチング素子12の第1電極121(エミッタ電極)に接合され、他端が導電体層222に接合されている。接続部材45は、第1電極121と導電体層222とを導通させる。
One end of the
接続部材46は、一端がスイッチング素子12の第1電極121(エミッタ電極)に接合され、他端がダイオード13のアノード電極131に接合されている。接続部材46は、第1電極121とアノード電極131とを導通させる。
One end of the
接続部材47は、一端がダイオード14のアノード電極141に接合され、他端が導電体層224に接合されている。接続部材47は、アノード電極141と導電体層224とを導通させる。
One end of the
樹脂部材5は、電気絶縁性の半導体封止材である。樹脂部材5は、半導体素子11~16、絶縁基板21、導電体層22、および複数の接続部材4の全体と、各端子3の一部ずつとを覆っている。樹脂部材5の構成材料は、たとえばエポキシ樹脂である。なお、樹脂部材5の構成材料は限定されない。樹脂部材5は、たとえば金型を用いたトランスファ成形により形成される。なお、樹脂部材5の形成方法は限定されない。樹脂部材5は、樹脂主面51、樹脂裏面52および複数の樹脂側面531~534を有している。
The
樹脂主面51および樹脂裏面52は、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向いている。樹脂主面51は第2側z2を向いており、樹脂裏面52は、第1側z1を向いている。裏面金属層23は樹脂裏面52から露出しており、樹脂裏面52と裏面金属層23の厚さ方向zの第1側z1を向く面とは互いに面一になっている。複数の樹脂側面531~534の各々は、樹脂主面51および樹脂裏面52の双方につながり、かつ、これらに挟まれている。図2に示すように、2つの樹脂側面531,532は、第1方向xにおいて互いに反対側を向いている。樹脂側面531は、第1方向xの第1側x1に配置されて第1側x1を向く面である。樹脂側面532は、第1方向xの第2側x2に配置されて第2側x2を向く面である。2つの樹脂側面533,534は、第2方向yにおいて互いに反対側を向いている。樹脂側面533は、第2方向yの第1側y1に配置されて第1側y1を向く面である。樹脂側面534は、第2方向yの第2側y2に配置されて第2側y2を向く面である。
The resin
樹脂側面531~534は、それぞれ、樹脂主面51につながり、樹脂主面51に向かうほど互いに近づくように傾斜する面を備えている。つまり、樹脂部材5のうち、これらの樹脂主面51につながり傾斜する面に囲まれる部分は、xy平面での断面積が樹脂主面51に向かうほど小さくなるテーパ形状である。また、樹脂側面531~534は、それぞれ、樹脂裏面52につながり、樹脂裏面52に向かうほど互いに近づくように傾斜する面を備えている。つまり、樹脂部材5のうち、これらの樹脂裏面52につながり傾斜する面に囲まれる部分は、xy平面での断面積が樹脂裏面52に向かうほど小さくなるテーパ形状である。なお、図1~図8に示す樹脂部材5の形状は一例である。樹脂部材5の形状は、例示された形状に限定されない。
The resin side surfaces 531 to 534 are each connected to the resin
エキサイタモジュールA10の回路構成は、図9に示す回路図のようになる。 The circuit configuration of the exciter module A10 is as shown in the circuit diagram in Figure 9.
スイッチング素子11の第1電極111(エミッタ電極)とダイオード13のカソード電極132とは、接続部材44および導電体層222を介して導通接続されている。スイッチング素子12の第3電極123(コレクタ電極)とダイオード14のアノード電極141とは、導電体層224および接続部材47を介して導通接続されている。スイッチング素子11の第3電極113(コレクタ電極)とダイオード14のカソード電極142とは、導電体層221を介して導通接続されている。ダイオード13のアノード電極131とスイッチング素子12の第1電極121(エミッタ電極)とは、接続部材46を介して導通接続されている。ダイオード15は、接続部材43aと導電体層221とによって、スイッチング素子11に逆並列接続している。ダイオード16は、接続部材43bと導電体層224とによって、スイッチング素子12に逆並列接続している。
The first electrode 111 (emitter electrode) of the switching
スイッチング素子11の第3電極113(コレクタ電極)とダイオード14のカソード電極142とが導通接続された導電体層221には、電力端子31aが接合されている。ダイオード13のアノード電極131が導通するスイッチング素子12の第1電極121(エミッタ電極)は、接続部材45を介して導電体層222に導通接続され、導電体層222には、電力端子31bが接合されている。スイッチング素子11の第1電極111(エミッタ電極)とダイオード13のカソード電極132とが導通接続された導電体層223には、出力端子32aが接合されている。スイッチング素子12の第3電極123(コレクタ電極)とダイオード14のアノード電極141とが導通接続された導電体層224には、出力端子32bが接合されている。
A
スイッチング素子11の第2電極112(ゲート電極)は、接続部材41aおよび導電体層225aを介して、信号端子33aに導通接続している。スイッチング素子12の第2電極122(ゲート電極)は、接続部材41bおよび導電体層226bを介して、信号端子33bに導通接続している。スイッチング素子11の第1電極111(エミッタ電極)は、接続部材42aおよび導電体層225bを介して、検出端子34aに導通接続している。スイッチング素子12の第1電極121(エミッタ電極)は、接続部材42bおよび導電体層226aを介して、検出端子34bに導通接続している。
The second electrode 112 (gate electrode) of the switching
エキサイタモジュールA10は、電力端子31aと電力端子31bとの間に外部から直流電圧が印加され、出力端子32aと出力端子32bとの間の電圧が出力される。ドライブ回路は、検出端子34a,34bから帰還信号を入力され、信号端子33a,33bに駆動信号を出力する。エキサイタモジュールA10は、ドライブ回路から入力される駆動信号に応じて制御された直流電流を、励磁電流として、出力端子32aと出力端子32bとの間に接続された、巻線磁界型同期モータCの回転子C2の界磁巻線に出力する。
In the exciter module A10, a DC voltage is applied from the outside between the
また、サーミスタ10の一方の電極は、導電体層227aを介して、検出端子35aに導通接続している。サーミスタ10の他方の電極は、導電体層227bを介して、検出端子35bに導通接続している。ドライブ回路は、検出端子35aと検出端子35bとの間の電位差に基づいて、過熱異常を検知する。
Furthermore, one electrode of the
次に、エキサイタモジュールA10の製造方法の一例について、図11~図17を参照して以下に説明する。なお、以下に説明する製造方法は、エキサイタモジュールA10を実現するための一手段であり、これに限定されない。図11は、エキサイタモジュールA10の製造方法の一例を示すフローチャートである。図12~図17は、エキサイタモジュールA10の製造方法の一例にかかる工程を示す図である。図12~図17は断面図であり、図6に対応する図である。なお、図12~図17に示す第1方向x、第2方向y、および厚さ方向zは、図1~図8と同じ方向を示している。 Next, an example of a method for manufacturing the exciter module A10 will be described below with reference to Figures 11 to 17. Note that the manufacturing method described below is one means for realizing the exciter module A10, and is not limited to this. Figure 11 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the exciter module A10. Figures 12 to 17 are diagrams showing steps in an example of a method for manufacturing the exciter module A10. Figures 12 to 17 are cross-sectional views, and correspond to Figure 6. Note that the first direction x, second direction y, and thickness direction z shown in Figures 12 to 17 indicate the same directions as Figures 1 to 8.
図11に示すように、エキサイタモジュールA10の製造方法は、支持部材形成工程(S1)、リードフレーム接合工程(S2)、半導体素子実装工程(S3)、ワイヤ接続工程(S4)、樹脂形成工程(S5)、金属ピン挿入工程(S6)、およびフレーム切断工程(S7)を有する。 As shown in FIG. 11, the manufacturing method for the exciter module A10 includes a support member forming process (S1), a lead frame joining process (S2), a semiconductor element mounting process (S3), a wire connection process (S4), a resin forming process (S5), a metal pin insertion process (S6), and a frame cutting process (S7).
支持部材形成工程(S1)は、支持部材2を形成する工程である。支持部材形成工程では、絶縁基板91の両面にCu箔が接合されたDBC基板の一方の面のCu箔をパターニングすることで、絶縁基板91に導電体層22を形成する。また、DBC基板の他方の面のCu箔をパターニングすることで、絶縁基板91に裏面金属層23を形成する。なお、絶縁基板91の両面に、めっき処理などにより導電体層22および裏面金属層23を形成してよい。次いで、DBC基板を切断することで、絶縁基板21の主面211に導電体層22が配置され、裏面212に裏面金属層23が配置された支持部材2が形成される(図12参照)。
The support member forming process (S1) is a process for forming the
リードフレーム接合工程(S2)では、まず、電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bになるリードフレーム94を準備する。リードフレーム94は、電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bになる部分を含んでおり、さらに電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bがつながるフレームを有する。なお、リードフレーム94の形状等は、何ら限定されない。次いで導電体層22の電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bが接合される位置に導電性の接合ペーストを配置し、図13に示すように、リードフレーム94の電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bになる部分を導電体層22に接合する。たとえば、リードフレーム94の電力端子31aになる部分は導電体層221に接合され、リードフレーム94の出力端子32aになる部分は導電体層223に接合される。なお、リードフレーム94の接合方法は限定されない。
In the lead frame bonding process (S2), first, a
半導体素子実装工程(S3)では、まず、導電体層22の半導体素子11~16が配置される領域に、導電性の接合ペーストを配置する。次いで、図14に示すように、導電性接合ペーストに、半導体素子11~16を付着させ、加熱した後に冷却する。これにより、半導体素子11~16が導電性接合材を介して導電体層22に接合される。たとえば、半導体素子11,14,15は、導電体層221に接合される。また、このとき、信号端子33a,33b、および検出端子34a,34b,35a,35bの各ホルダ3aも、導電性接合材を介して導電体層22に接合される。
In the semiconductor element mounting process (S3), first, a conductive bonding paste is placed in the area of the
ワイヤ接続工程(S4)では、複数の接続部材4を接続する。例えば、図15に示すように、接続部材43aは、スイッチング素子11の第1電極111と、ダイオード15のアノード電極151とを接続するように形成される。
In the wire connection step (S4),
樹脂形成工程(S5)では、リードフレーム94の一部、支持部材2の一部、半導体素子11~16、および複数の接続部材4を金型によって囲む。次いで、金型によって規定された空間に液状の樹脂材料を注入する。次いで、この樹脂材料を硬化させることにより、樹脂部材5が得られる(図16参照)。
In the resin forming process (S5), a part of the
金属ピン挿入工程(S6)では、図17に示すように、信号端子33a,33b、および検出端子34a,34b,35a,35bの各金属ピン3bを、対応するホルダ3aに個別に挿入する。
In the metal pin insertion process (S6), as shown in FIG. 17, each
フレーム切断工程(S7)では、図17に示すように、リードフレーム94のうち樹脂部材5から露出した部位の適所を切断する。これにより、電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bが互いに分割される。以上により、上述したエキサイタモジュールA10が得られる。
In the frame cutting process (S7), as shown in FIG. 17, the
次に、エキサイタモジュールA10の作用効果について説明する。 Next, we will explain the effects of the exciter module A10.
本実施形態によると、エキサイタモジュールA10は、2個のスイッチング素子11,12、4個のダイオード13~16、サーミスタ10、支持部材2、複数の端子3、複数の接続部材4、および樹脂部材5を備えている。エキサイタモジュールA10は、絶縁基板21の主面211に配置された導電体層22、および、複数の接続部材4を導通経路として、2個のスイッチング素子11,12および4個のダイオード13~16を、図9に示す回路図のように接続したエキサイタの回路を構成する。つまり、エキサイタモジュールA10は、エキサイタをモジュール化したものであり、従来のエキサイタと比較して、小型化されている。
In this embodiment, the exciter module A10 includes two switching
また、本実施形態によると、電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bは、製造工程におけるリードフレーム接合工程(S2)で、同じリードフレーム94の一部として接合される。したがって、エキサイタモジュールA10は、製造上のハンドリングが容易である。また、複数のエキサイタモジュールA10を共通のリードフレーム94で製造できるので、製造効率が向上する。
Furthermore, according to this embodiment, the
また、本実施形態によると、電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bは、リードフレームから構成された板状の部材である。したがって、電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bは、リードフレームより断面積が小さいプレスフィット端子で構成された場合と比較して、大きな電流を流すことが可能である。
Furthermore, in this embodiment, the
また、本実施形態によると、支持部材2の裏面金属層23の厚さ方向zの第1側z1を向く面は、樹脂部材5から露出している。これにより、エキサイタモジュールA10は、放熱効率を向上させることができる。また、エキサイタモジュールA10は、裏面金属層23の露出している面に放熱部材または冷却器を取り付けて、さらに放熱効果を高めることができる。
Furthermore, according to this embodiment, the surface of the
なお、本実施形態では、複数の接続部材4がいずれもボンディングワイヤである場合について説明したが、これに限られない。複数の接続部材4のいずれかの代わりに、ボンディングワイヤ以外の接続部材(たとえば金属の板状部材または金属リボンなど)が用いられてよい。
In this embodiment, the case where all of the
また、本実施形態では、電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bがいずれも導電体層22に接合されている場合について説明したが、これに限られない。電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bのいずれかは、導電体層22から離間して絶縁基板21に接合されてよい。この場合、当該端子は、ボンディングワイヤなどの接続部材で導電体層22に導通接続される。
In addition, in this embodiment, the case where the
また、本実施形態では、信号端子33a,33b、および検出端子34a,34b,35a,35bがいずれもプレスフィット端子である場合について説明したが、これに限られない。信号端子33a,33b、および検出端子34a,34b,35a,35bのいずれかは、電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bと同一のリードフレームから構成されてよい。
In addition, in this embodiment, the
図18~図19は、第1実施形態にかかる支持部材2の変形例を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
FIGS. 18 and 19 show modified examples of the
第1変形例:
図18は、第1実施形態の第1変形例にかかるエキサイタモジュールA11を説明するための図である。図18は、エキサイタモジュールA11を示す断面図であり、図6に対応する図である。エキサイタモジュールA11は、支持部材2が全て樹脂部材5に覆われている点で、エキサイタモジュールA10と異なる。
First modified example:
Fig. 18 is a diagram for explaining an exciter module A11 according to a first modified example of the first embodiment. Fig. 18 is a cross-sectional view showing the exciter module A11 and corresponds to Fig. 6. The exciter module A11 differs from the exciter module A10 in that the
第2変形例:
図19は、第1実施形態の第2変形例にかかるエキサイタモジュールA12を説明するための図である。図19は、エキサイタモジュールA12を示す断面図であり、図6に対応する図である。エキサイタモジュールA12は、支持部材2が裏面金属層23を備えていない点で、エキサイタモジュールA10と異なる。なお、絶縁基板21の裏面212が樹脂部材5の樹脂裏面52から露出してよい。
Second Modification:
Fig. 19 is a diagram for explaining an exciter module A12 according to a second modified example of the first embodiment. Fig. 19 is a cross-sectional view showing the exciter module A12, and corresponds to Fig. 6. The exciter module A12 differs from the exciter module A10 in that the
図20~図30は、本開示の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。 FIGS. 20 to 30 show other embodiments of the present disclosure. In these figures, elements that are the same as or similar to those in the above embodiment are given the same reference numerals as in the above embodiment, and duplicated descriptions will be omitted.
第2実施形態:
図20~図22は、本開示の第2実施形態にかかるエキサイタモジュールA20を説明するための図である。図20は、エキサイタモジュールA20を示す斜視図であり、図1に対応する図である。図21は、エキサイタモジュールA20を示す平面図であり、樹脂部材5を透過している。図21は、図3に対応する図である。図22は、図21のXXII―XXII線に沿う断面図である。本実施形態にかかるエキサイタモジュールA20は、電力端子および出力端子がプレスフィット端子として構成されている点で、第1実施形態にかかるエキサイタモジュールA10と異なる。本実施形態の他の部分の構成および動作は、第1実施形態と同様である。なお、上記の第1実施形態および変形例の各部が任意に組み合わせられてよい。
Second embodiment:
20 to 22 are diagrams for explaining the exciter module A20 according to the second embodiment of the present disclosure. FIG. 20 is a perspective view showing the exciter module A20, and corresponds to FIG. 1. FIG. 21 is a plan view showing the exciter module A20, with the
本実施形態にかかるエキサイタモジュールA20は、電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bの代わりに、それぞれが複数の電力端子36a,36bおよび出力端子36c,36dを備えている。電力端子36a,36bおよび出力端子36c,36dはいずれも、プレスフィット端子であり、樹脂部材5から厚さ方向zの第2側z2に突出している。複数の電力端子36aは、直流電圧を印加するための一方の端子であり、正極側の端子である。複数の電力端子36aは、導電体層221に第2方向yに並んで導通接合されている。複数の電力端子36bは、直流電圧を印加するための他方の端子であり、負極側の端子である。複数の電力端子36bは、導電体層222に第2方向yに並んで導通接合されている。複数の出力端子36cは、励磁電流を出力するための一方の端子であり、正極側の端子である。複数の出力端子36cは、導電体層223に第2方向yに並んで導通接合されている。複数の出力端子36dは、励磁電流を出力するための他方の端子であり、負極側の端子である。複数の出力端子36dは、導電体層224に第2方向yに並んで導通接合されている。
The exciter module A20 in this embodiment has a plurality of
巻線磁界型同期モータの回転子の界磁巻線に流す励磁電流は、固定子の巻線に流す三相交流電流と比較して十分に小さい。したがって、リードフレームから構成される電力端子31a,31bおよび出力端子32a,32bより断面積が小さいプレスフィット端子である電力端子36a,36bおよび出力端子36c,36dであっても、それぞれ複数個配置することで、電流を流すことが可能である。本実施形態では、エキサイタモジュールA20は、電力端子36a,36bおよび出力端子36c,36dをそれぞれ4個備えている。なお、電力端子36a,36bおよび出力端子36c,36dの数は限定されない。
The excitation current passed through the field winding of the rotor of a wound magnetic field type synchronous motor is sufficiently small compared to the three-phase AC current passed through the stator winding. Therefore, even if the
本実施形態にかかる導電体層22は、さらに導電体層228a,228b,228c,228dを備えている。導電体層228aは、第1方向xにおいて導電体層221の第1側x1に配置され、第2方向yに延びている。導電体層228bは、第1方向xにおいて導電体層222の第1側x1に配置され、第2方向yに延びている。導電体層228cは、第1方向xにおいて導電体層223の第2側x2に配置され、第2方向yに延びている。導電体層228dは、第1方向xにおいて導電体層224の第2側x2に配置され、第2方向yに延びている。導電体層228a,228b,228c,228dはいずれも、半導体素子11~16およびサーミスタ10のいずれにも導通していない。
The
本実施形態にかかるエキサイタモジュールA20は、さらに、ダミー端子37a,37b,38a,38bを備えている。ダミー端子37a,37b,38a,38bはそれぞれ、厚さ方向zに視て絶縁基板21からはみ出しており、樹脂部材5から第1方向xに突出している。ダミー端子37a,37b,38a,38bは、それぞれが板状の部材であり、同一のリードフレームから構成される。ダミー端子37a,37b,38a,38bはそれぞれ、導電性接合材を介して導電体層228a,228b,228c,228dに導通接合されている。なお、接合方法は限定されない。ダミー端子37a,37b,38a,38bはいずれも、半導体素子11~16およびサーミスタ10のいずれにも導通していない。ダミー端子37a,37b,38a,38bは、リードフレームを用いた製造方法を行って、リードフレームの切断により残った部分である。
The exciter module A20 in this embodiment further includes
本実施形態においても、エキサイタモジュールA20は、絶縁基板21の主面211に配置された導電体層22、および、複数の接続部材4を導通経路として、2個のスイッチング素子11,12および4個のダイオード13~16を、図9に示す回路図のように接続したエキサイタの回路を構成する。つまり、エキサイタモジュールA20は、エキサイタをモジュール化したものであり、従来のエキサイタと比較して、小型化されている。
In this embodiment, the exciter module A20 also comprises an exciter circuit in which two switching
また、本実施形態によると、ダミー端子37a,37b,38a,38bは、製造工程におけるリードフレーム接合工程(S2)で、同じリードフレームの一部として接合される。したがって、エキサイタモジュールA20は、製造上のハンドリングが容易である。また、複数のエキサイタモジュールA20を共通のリードフレームで製造できるので、製造効率が向上する。
Furthermore, according to this embodiment, the
また、エキサイタモジュールA20は、エキサイタモジュールA10と共通する構成を具備することにより、エキサイタモジュールA10と同等の作用効果を奏する。さらに、本実施形態によると、複数の電力端子36a,36bおよび出力端子36c,36dはいずれも、プレスフィット端子であり、樹脂部材5から厚さ方向zの第2側z2に突出している。したがって、エキサイタモジュールA20は、電源の入力および励磁電流の出力もプレスフィット端子だけを用いて行うことが可能である。
In addition, the exciter module A20 has a configuration in common with the exciter module A10, and thus achieves the same effects as the exciter module A10. Furthermore, according to this embodiment, the
第1変形例:
図23は、第2実施形態の第1変形例にかかるエキサイタモジュールA21を説明するための図である。図23は、エキサイタモジュールA21を示す平面図であり、樹脂部材5を透過している。図23は、図21に対応する図である。なお、図23において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。エキサイタモジュールA21は、導電体層22が導電体層228a,228b,228c,228dを備えておらず、ダミー端子37a,37b,38a,38bが支持部材2の絶縁基板21の主面211に直接接合されている点で、エキサイタモジュールA20と異なる。
First modified example:
Fig. 23 is a diagram for explaining an exciter module A21 according to a first modified example of the second embodiment. Fig. 23 is a plan view showing the exciter module A21, and is seen through the
第3実施形態:
図24~図25は、本開示の第3実施形態にかかるエキサイタモジュールA30を説明するための図である。図24は、エキサイタモジュールA30を示す斜視図であり、図1に対応する図である。図25は、エキサイタモジュールA30を示す平面図であり、樹脂部材5を透過している。図25は、図3に対応する図である。本実施形態にかかるエキサイタモジュールA30は、出力端子がプレスフィット端子として構成されている点で、第1実施形態にかかるエキサイタモジュールA10と異なる。本実施形態の他の部分の構成および動作は、第1実施形態と同様である。なお、上記の第1~2実施形態および変形例の各部が任意に組み合わせられてよい。
Third embodiment:
24 and 25 are diagrams for explaining an exciter module A30 according to a third embodiment of the present disclosure. FIG. 24 is a perspective view showing the exciter module A30, and corresponds to FIG. 1. FIG. 25 is a plan view showing the exciter module A30, with the
本実施形態にかかるエキサイタモジュールA30は、出力端子32a,32bの代わりに、それぞれが複数の出力端子36c,36dを備えている。出力端子36c,36dはいずれも、プレスフィット端子であり、樹脂部材5から厚さ方向zの第2側z2に突出している。複数の出力端子36cは、励磁電流を出力するための一方の端子であり、正極側の端子である。複数の出力端子36cは、導電体層223に第2方向yに並んで導通接合されている。複数の出力端子36dは、励磁電流を出力するための他方の端子であり、負極側の端子である。複数の出力端子36dは、導電体層224に第2方向yに並んで導通接合されている。本実施形態では、エキサイタモジュールA30は、出力端子36c,36dをそれぞれ4個備えている。なお、出力端子36c,36dの数は限定されない。
The exciter module A30 according to this embodiment has
本実施形態にかかる導電体層22は、さらに導電体層229を備えている。導電体層22は、第1方向xにおいて導電体層223,224の第2側x2に配置され、第2方向yに延びている。導電体層229は、半導体素子11~16およびサーミスタ10のいずれにも導通していない。
The
本実施形態にかかるエキサイタモジュールA30は、さらに、ダミー端子39を備えている。ダミー端子39は、厚さ方向zに視て絶縁基板21からはみ出しており、樹脂部材5から第1方向xに突出している。ダミー端子39は、板状の部材であり、電力端子31a、31bと同一のリードフレームから構成される。ダミー端子39は、導電性接合材を介して導電体層229に導通接合されている。なお、接合方法は限定されない。ダミー端子39は、半導体素子11~16およびサーミスタ10のいずれにも導通していない。
The exciter module A30 according to this embodiment further includes a
本実施形態においても、エキサイタモジュールA30は、絶縁基板21の主面211に配置された導電体層22、および、複数の接続部材4を導通経路として、2個のスイッチング素子11,12および4個のダイオード13~16を、図9に示す回路図のように接続したエキサイタの回路を構成する。つまり、エキサイタモジュールA30は、エキサイタをモジュール化したものであり、従来のエキサイタと比較して、小型化されている。
In this embodiment, the exciter module A30 also constitutes an exciter circuit in which two switching
また、本実施形態によると、電力端子31a,31bおよびダミー端子39は、製造工程におけるリードフレーム接合工程(S2)で、同じリードフレームの一部として接合される。したがって、エキサイタモジュールA30は、製造上のハンドリングが容易である。また、複数のエキサイタモジュールA30を共通のリードフレームで製造できるので、製造効率が向上する。
Furthermore, according to this embodiment, the
また、エキサイタモジュールA30は、エキサイタモジュールA10と共通する構成を具備することにより、エキサイタモジュールA10と同等の作用効果を奏する。 In addition, the exciter module A30 has a configuration common to the exciter module A10, and thus provides the same effects as the exciter module A10.
第1変形例:
図26および図27は、第3実施形態の第1変形例にかかるエキサイタモジュールA31を説明するための図である。図26は、エキサイタモジュールA31を示す斜視図であり、図24に対応する図である。図27は、エキサイタモジュールA31を示す平面図であり、樹脂部材5を透過している。図27は、図25に対応する図である。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。エキサイタモジュールA31は、導電体層22のレイアウト、および、プレスフィット端子の配置位置が、エキサイタモジュールA30と異なる。
First modified example:
26 and 27 are diagrams for explaining an exciter module A31 according to a first modified example of the third embodiment. FIG. 26 is a perspective view showing the exciter module A31, and corresponds to FIG. 24. FIG. 27 is a plan view showing the exciter module A31, seen through the
第1変形例では、導電体層221は、第1方向xにおいて、絶縁基板21の主面211の第2側x2の端部付近までに延びており、第2方向yの第2側y2から第1側y1に凹む2個の凹部を有している。導電体層225a,225bは、導電体層221の2個の凹部のうち第2側x2の凹部に、第1方向xに並んで配置されている。導電体層226b,226aは、導電体層221の2個の凹部のうち第1側x1の凹部に、第1方向xに並んで配置されている。導電体層223は、導電体層224の第1方向xの第2側x2に配置されている。導電体層227a,227bは、導電体層223の第1方向xの第2側x2で、導電体層221の第2方向yの第1側y1に、第2方向yに並んで配置されている。
In the first modified example, the
複数の出力端子36cは、導電体層223に第1方向xに並んで導通接合されている。複数の出力端子36dは、導電体層224に第2方向yに並んで導通接合されている。本実施形態では、出力端子36cおよび出力端子36dは、3個ずつである。なお、出力端子36cおよび出力端子36dの数は限定されない。検出端子34b、信号端子33b、信号端子33a、および検出端子34aは、樹脂主面51の第2方向yの第2側y2の端部近くで、第1方向xの第1側x1から第2側x2に、この順で一列に並んで配置されている。複数の出力端子36cは、樹脂主面51の第2方向yの第1側y1の端部近くで、第1方向xに一列に並んで配置されている。検出端子35a,35bは、樹脂主面51の第1方向xの第2側x2の端部近くで、第2方向yに一列に並んで配置されている。複数の出力端子36dは、樹脂主面51の第1方向xの第1側x1の端部近くで、第2方向yに一列に並んで配置されている。
The
第4実施形態:
図28は、本開示の第4実施形態にかかるエキサイタモジュールA40を説明するための図である。図28は、エキサイタモジュールA40の回路構成を示す回路図であり、図9に対応する図である。本実施形態にかかるエキサイタモジュールA40は、スイッチング素子17およびダイオード18,19をさらに備えている点で、第1実施形態にかかるエキサイタモジュールA10と異なる。本実施形態の他の部分の構成および動作は、第1実施形態と同様である。なお、上記の第1~3実施形態および変形例の各部が任意に組み合わせられてよい。
Fourth embodiment:
Fig. 28 is a diagram for explaining an exciter module A40 according to a fourth embodiment of the present disclosure. Fig. 28 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the exciter module A40, and is a diagram corresponding to Fig. 9. The exciter module A40 according to this embodiment differs from the exciter module A10 according to the first embodiment in that it further includes a switching
本実施形態にかかるエキサイタモジュールA40は、スイッチング素子17およびダイオード18,19をさらに備えている。スイッチング素子17は、スイッチング素子11,12と同様の構成である。ダイオード18,19は、ダイオード13~16と同様の構成である。ダイオード18は、スイッチング素子17に順方向に直列接続され、アノード電極がスイッチング素子17のエミッタ電極に導通接続されている。ダイオード19は、スイッチング素子17に逆並列に接続され、アノード電極がスイッチング素子17のエミッタ電極に導通接続され、カソード電極がスイッチング素子17のコレクタ電極に導通接続されている。スイッチング素子17のコレクタ電極は、スイッチング素子11の第1電極111(エミッタ電極)とダイオード13のカソード電極132との導通経路に導通接続されている。ダイオード18のカソード電極は、スイッチング素子12の第3電極123(コレクタ電極)とダイオード14のアノード電極141との導通経路に導通接続されている。つまり、エキサイタモジュールA40は、出力端子32aと出力端子32bとの間、すなわち出力端子32aおよび出力端子32bに接続される負荷に並列に、スイッチング素子17およびダイオード18,19からなる回路を接続したものである。スイッチング素子17のゲート電極に接続された信号端子33bに入力される駆動信号がオンになることで、負荷を短絡することができる。
The exciter module A40 in this embodiment further includes a switching
本実施形態によると、エキサイタモジュールA40は、絶縁基板21の主面211に配置された導電体層22、および、複数の接続部材4を導通経路として、3個のスイッチング素子11,12,17および6個のダイオード13~16,18,19を、図28に示す回路図のように接続したエキサイタの回路を構成する。つまり、エキサイタモジュールA40は、エキサイタをモジュール化したものであり、従来のエキサイタと比較して、小型化されている。
In this embodiment, the exciter module A40 configures an exciter circuit in which three switching
また、エキサイタモジュールA40は、エキサイタモジュールA10と共通する構成を具備することにより、エキサイタモジュールA10と同等の作用効果を奏する。さらに、エキサイタモジュールA40は、出力端子32aと出力端子32bとの間、すなわち出力端子32aおよび出力端子32bに接続される負荷に並列に、スイッチング素子17およびダイオード18,19からなる回路が接続されている。エキサイタモジュールA40は、スイッチング素子17のゲート電極に接続された信号端子33bに入力される駆動信号がオンになることで、負荷を短絡することができる。
Also, the exciter module A40 has a common configuration with the exciter module A10, and thus exerts the same effect as the exciter module A10. Furthermore, the exciter module A40 has a circuit consisting of a switching
第5実施形態:
図29~図30は、本開示の第5実施形態にかかるエキサイタモジュールA50を説明するための図である。図29は、エキサイタモジュールA50を示す斜視図であり、図1に対応する図である。図30は、エキサイタモジュールA50を示す平面図であり、樹脂部材5を透過している。図30は、図3に対応する図である。本実施形態にかかるエキサイタモジュールA50は、信号端子および検出端子の一部がリードフレームから構成されている点で、第1実施形態にかかるエキサイタモジュールA10と異なる。本実施形態の他の部分の構成および動作は、第1実施形態と同様である。なお、上記の第1~4実施形態および変形例の各部が任意に組み合わせられてよい。
Fifth embodiment:
29 to 30 are diagrams for explaining an exciter module A50 according to a fifth embodiment of the present disclosure. FIG. 29 is a perspective view showing the exciter module A50, and corresponds to FIG. 1. FIG. 30 is a plan view showing the exciter module A50, seen through the
本実施形態にかかるエキサイタモジュールA50は、信号端子33a,33bの代わりに、信号端子33a’,33b’を備え、検出端子34a,34bの代わりに、検出端子34a’,34b’を備えている。信号端子33a’,33b’および検出端子34a’,34b’はいずれも、棒状部材であり、電力端子31a、31bおよび出力端子32a,32bと同一のリードフレームから構成される。信号端子33a’は、導電性接合材を介して導電体層225aに導通接合されている。信号端子33b’は、導電性接合材を介 して導電体層226bに導通接合されている。検出端子34a’は、導電性接合材を介して導電体層225bに導通接合されている。検出端子34b’は、導電性接合材を介して導電体層226aに導通接合されている。なお、接合方法は限定されない。信号端子33a’,33b’および検出端子34a’,34b’はいずれも、樹脂部材5から第2方向yに突出し、厚さ方向zの第2側z2に屈曲して、厚さ方向zに延びている。
The exciter module A50 of this embodiment has
本実施形態においても、エキサイタモジュールA50は、絶縁基板21の主面211に配置された導電体層22、および、複数の接続部材4を導通経路として、2個のスイッチング素子11,12および4個のダイオード13~16を、図9に示す回路図のように接続したエキサイタの回路を構成する。つまり、エキサイタモジュールA50は、エキサイタをモジュール化したものであり、従来のエキサイタと比較して、小型化されている。
In this embodiment, the exciter module A50 also constitutes an exciter circuit in which two switching
また、本実施形態によると、電力端子31a,31b、出力端子32a,32b、信号端子33a’,33b’、および検出端子34a’,34b’は、製造工程におけるリードフレーム接合工程(S2)で、同じリードフレームの一部として接合される。したがって、エキサイタモジュールA50は、製造上のハンドリングが容易である。また、複数のエキサイタモジュールA50を共通のリードフレームで製造できるので、製造効率が向上する。
Furthermore, according to this embodiment, the
また、エキサイタモジュールA50は、エキサイタモジュールA10と共通する構成を具備することにより、エキサイタモジュールA10と同等の作用効果を奏する。なお、本実施形態では、信号端子および検出端子の一部がリードフレームから構成される場合について説明したが、これに限られない。例えば、エキサイタモジュールA50は、信号端子および検出端子のすべて(つまり、すべての端子3)がリードフレームから構成されてよい。 Furthermore, the exciter module A50 has a configuration in common with the exciter module A10, and thereby achieves the same effects as the exciter module A10. Note that, in this embodiment, a case has been described in which some of the signal terminals and detection terminals are configured from lead frames, but this is not limited to this. For example, the exciter module A50 may have all of the signal terminals and detection terminals (i.e., all terminals 3) configured from lead frames.
本開示は、先述した実施形態に限定されるものではない。本開示の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 This disclosure is not limited to the embodiments described above. The specific configuration of each part of this disclosure can be freely designed in various ways.
本開示は、以下の付記に記載した実施形態を含む。
付記1.
絶縁基板(21)、および、前記絶縁基板の厚さ方向(z)における一方側(z1)に配置された導電体層(22)を有する支持部材(2)と、
前記導電体層に接合された複数の半導体素子(11~16)と、
前記複数の半導体素子および前記導電体層を覆う樹脂部材(5)と、
前記樹脂部材から、前記厚さ方向に直交する第1方向(x)に突出する第1端子(31a,31b,32a,32b,37a,37b,38a,38b,39)と、
を備え、
前記複数の半導体素子は、第1スイッチング素子(11)、第2スイッチング素子(12)、第1ダイオード(13)、および第2ダイオード(14)を含む、
エキサイタモジュール。
付記2.
前記樹脂部材から、前記第1方向における前記第1端子が突出する向きとは反対側に、突出する第2端子(32a)をさらに備えている、
付記1に記載のエキサイタモジュール。
付記3.
前記導電体層は、互いに離間して配置された第1導電体層(221)、第2導電体層(224)、および第3導電体層(223)を含み、
前記第1スイッチング素子および前記第2ダイオードは、前記第1導電体層に接合され 、
前記第2スイッチング素子は、前記第2導電体層に接合され、
前記第1ダイオードは、前記第3導電体層に接合されている、
付記1または2に記載のエキサイタモジュール。
付記4.
前記第1端子(31a)は、前記第1導電体層に接合されている、
付記3に記載のエキサイタモジュール。
付記5.
前記第1端子(32b)は、前記第2導電体層に接合されている、
付記3に記載のエキサイタモジュール。
付記6.
前記第1端子(32a)は、前記第3導電体層に接合されている、
付記3に記載のエキサイタモジュール。
付記7.
前記導電体層は、前記第2スイッチング素子に導通する第4導電体層(222)をさらに含み、
前記第1端子(31b)は、前記第4導電体層に接合されている、
付記3に記載のエキサイタモジュール。
付記8.(図21、第2実施形態)
前記導電体層は、前記複数の半導体素子のいずれにも導通していない第5導電体層(228a)をさらに含み、
前記第1端子(37a)は、前記第5導電体層に接合されている、
付記3に記載のエキサイタモジュール。
付記9.(図23、第2実施形態第1変形例)
前記第1端子(37a)は、前記絶縁基板に接合されている、
付記3に記載のエキサイタモジュール。
付記10.(図9)
前記第1スイッチング素子は、電流が入力される第1入力電極(111)と、電流が出力される第1出力電極(112)とを有し、
前記第2スイッチング素子は、電流が入力される第2入力電極(121)と、電流が出力される第2出力電極(122)とを有し、
前記第1ダイオードは、電流が入力される第1アノード電極(131)と、電流が出力される第1カソード電極(132)とを有し、
前記第2ダイオードは、電流が入力される第2アノード電極(141)と、電流が出力される第2カソード電極(142)とを有し、
前記第1出力電極と前記第1カソード電極とが導通接続され、前記第2入力電極と前記第2アノード電極とが導通接続され、前記第1入力電極と前記第2カソード電極とが導通接続され、前記第1アノード電極と前記第2出力電極とが導通接続されており、
前記第1入力電極と前記第1アノード電極との間に外部から直流電圧が印加されて、前記第1出力電極と前記第2入力電極との間の電圧が出力される、
付記1ないし9のいずれかに記載のエキサイタモジュール。
付記11.(図28、第4実施形態)
前記複数の半導体素子は、第3スイッチング素子(17)および第3ダイオード(18)をさらに含み、
前記第3スイッチング素子は、電流が入力される第3入力電極と、電流が出力される第3出力電極とを有し、
前記第3ダイオードは、電流が入力される第3アノード電極と、電流が出力される第3カソード電極とを有し、
前記第3出力電極と前記第3アノード電極とが導通接続され、前記第1出力電極と前記第3入力電極とが導通接続され、前記第2入力電極と前記第3カソード電極とが導通接続 されている、
付記10に記載のエキサイタモジュール。
付記12.
前記樹脂部材から前記厚さ方向に突出する第3端子(33a,33b,34a,34b,35a,35b,36a,36b,36c,36d)をさらに備えている、
付記1ないし11のいずれかに記載のエキサイタモジュール。
付記13.
前記第3端子は、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子に導通する、
付記12に記載のエキサイタモジュール。
付記14.(図8)
前記第3端子は、
前記厚さ方向に延びる筒形状であり、かつ、前記導電体層に接合されたホルダ(3a)と、
前記ホルダの内周面に沿って圧入された金属ピン(3b)と、
を備えている、
付記12または13に記載のエキサイタモジュール。
付記14-1.(図29,第5実施形態)
前記樹脂部材から前記厚さ方向および前記第1方向に直交する第2方向に突出する第4端子(33a’,33b’,34a’,34b’)をさらに備えている、
付記1ないし11のいずれかに記載のエキサイタモジュール。
付記14-2.
前記支持部材は、前記厚さ方向における他方側を向く裏面をさらに有し、
前記裏面は、前記樹脂部材から露出している、
付記1ないし14のいずれかに記載のエキサイタモジュール。
付記15.(図11)
絶縁基板に導電体層を形成する工程(S1)と、
前記導電体層にリードフレームを接合する工程(S2)と、
複数の半導体素子を前記導電体層に接合する工程(S3)と、
前記複数の半導体素子および前記導電体層を覆う樹脂部材を形成する工程(S5)と、
前記リードフレームを切断する工程(S7)と、
を備えている、
エキサイタモジュールの製造方法。
The present disclosure includes the embodiments described in the appended claims below.
A support member (2) having an insulating substrate (21) and a conductive layer (22) disposed on one side (z1) in a thickness direction (z) of the insulating substrate;
A plurality of semiconductor elements (11 to 16) bonded to the conductive layer;
a resin member (5) covering the semiconductor elements and the conductive layer;
first terminals (31a, 31b, 32a, 32b, 37a, 37b, 38a, 38b, 39) protruding from the resin member in a first direction (x) perpendicular to the thickness direction;
Equipped with
The plurality of semiconductor elements include a first switching element (11), a second switching element (12), a first diode (13), and a second diode (14).
Exciter module.
The terminal further includes a second terminal (32a) protruding from the resin member on a side opposite to a direction in which the first terminal protrudes in the first direction.
2. The exciter module of
The conductive layers include a first conductive layer (221), a second conductive layer (224), and a third conductive layer (223) that are spaced apart from each other;
the first switching element and the second diode are joined to the first conductive layer,
the second switching element is bonded to the second conductive layer;
the first diode is bonded to the third conductive layer;
3. The exciter module of
The first terminal (31a) is bonded to the first conductive layer.
4. The exciter module of
The first terminal (32b) is bonded to the second conductive layer.
4. The exciter module of
Appendix 6.
The first terminal (32a) is bonded to the third conductive layer.
4. The exciter module of
Appendix 7.
The conductive layer further includes a fourth conductive layer (222) that is electrically connected to the second switching element,
The first terminal (31b) is bonded to the fourth conductive layer.
4. The exciter module of
Supplementary Note 8. (FIG. 21, second embodiment)
The conductive layer further includes a fifth conductive layer (228a) that is not electrically connected to any of the plurality of semiconductor elements;
The first terminal (37a) is bonded to the fifth conductive layer.
4. The exciter module of
Supplementary Note 9. (FIG. 23, First Modification of Second Embodiment)
The first terminal (37a) is bonded to the insulating substrate.
4. The exciter module of
The first switching element has a first input electrode (111) to which a current is input and a first output electrode (112) to which a current is output,
The second switching element has a second input electrode (121) to which a current is input and a second output electrode (122) to which a current is output,
The first diode has a first anode electrode (131) to which a current is input and a first cathode electrode (132) to which a current is output,
The second diode has a second anode electrode (141) to which a current is input and a second cathode electrode (142) to which a current is output,
the first output electrode and the first cathode electrode are conductively connected, the second input electrode and the second anode electrode are conductively connected, the first input electrode and the second cathode electrode are conductively connected, and the first anode electrode and the second output electrode are conductively connected,
A DC voltage is applied between the first input electrode and the first anode electrode from the outside, and a voltage is output between the first output electrode and the second input electrode.
10. An exciter module according to any one of
Supplementary Note 11 (FIG. 28, fourth embodiment)
The plurality of semiconductor elements further includes a third switching element (17) and a third diode (18);
the third switching element has a third input electrode to which a current is input and a third output electrode from which a current is output,
the third diode has a third anode electrode to which a current is input and a third cathode electrode to which a current is output;
the third output electrode and the third anode electrode are conductively connected, the first output electrode and the third input electrode are conductively connected, and the second input electrode and the third cathode electrode are conductively connected.
11. The exciter module of
The semiconductor device further includes third terminals (33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b, 36a, 36b, 36c, 36d) protruding from the resin member in the thickness direction.
12. An exciter module according to any one of
the third terminal is electrically connected to the first switching element or the second switching element;
13. The exciter module of
The third terminal is
a holder (3a) having a cylindrical shape extending in the thickness direction and joined to the conductive layer;
A metal pin (3b) press-fitted along the inner peripheral surface of the holder;
Equipped with
14. The exciter module of
Supplementary Note 14-1. (FIG. 29, fifth embodiment)
The semiconductor device further includes fourth terminals (33a', 33b', 34a', 34b') protruding from the resin member in a second direction perpendicular to the thickness direction and the first direction.
12. An exciter module according to any one of
Appendix 14-2.
The support member further has a back surface facing the other side in the thickness direction,
The back surface is exposed from the resin member.
15. An exciter module according to any one of
A step (S1) of forming a conductive layer on an insulating substrate;
A step (S2) of bonding a lead frame to the conductive layer;
A step (S3) of bonding a plurality of semiconductor elements to the conductive layer;
a step (S5) of forming a resin member covering the plurality of semiconductor elements and the conductive layer;
A step (S7) of cutting the lead frame;
Equipped with
A method for manufacturing an exciter module.
A10~A12,A20,A21,A30,A31,A40:エキサイタ
11,12,17:スイッチング素子 11a,12a:素子主面
11b,12b:素子裏面 111,121:第1電極
112,122:第2電極 113,123:第3電極
13~16,18,19:ダイオード 13a~16a:素子主面
13b,14b,15b,16b:素子裏面
131,141,151,161:アノード電極
132,142,152,162:カソード電極 10:サーミスタ
2:支持部材 21:絶縁基板 211:主面 212:裏面
22,221~224,225a,225b,226a,226b,227
a,227b,228a,228b,228c,228d,229:導電体
層
23:裏面金属層 3:端子
31a,31b,36a,36b:電力端子
32a,32b,36c,36d:出力端子
33a,33b,33a’,33b’:信号端子
34a,34b,35a,35b,34a’,34b’:検出端子
37a,37b,38a,38b,39:ダミー端子
3a:ホルダ 3b:金属ピン 4:接続部材
41a,41b,42a,42b,43a,43b,44~47:接続部材
5:樹脂部材 51:樹脂主面
52:樹脂裏面 531,532,533,534:樹脂側面
91:絶縁基板 94:リードフレーム
B:三相インバータモジュール C:巻線磁界型同期モータ
C1:固定子 C2:回転子 D:バッテリ
A10 to A12, A20, A21, A30, A31, A40:
a, 227b, 228a, 228b, 228c, 228d, 229: Conductive layer 23: Back metal layer 3:
Claims (15)
前記導電体層に接合された複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子および前記導電体層を覆う樹脂部材と、
前記樹脂部材から、前記厚さ方向に直交する第1方向に突出する第1端子と、
を備え、
前記複数の半導体素子は、第1スイッチング素子、第2スイッチング素子、第1ダイオード、および第2ダイオードを含む、
エキサイタモジュール。 a support member having an insulating substrate and a conductive layer disposed on one side of the insulating substrate in a thickness direction;
a plurality of semiconductor elements bonded to the conductive layer;
a resin member covering the semiconductor elements and the conductor layer;
a first terminal protruding from the resin member in a first direction perpendicular to the thickness direction;
Equipped with
the plurality of semiconductor elements include a first switching element, a second switching element, a first diode, and a second diode;
Exciter module.
請求項1に記載のエキサイタモジュール。 a second terminal protruding from the resin member on a side opposite to a direction in which the first terminal protrudes in the first direction;
2. The exciter module of claim 1.
前記第1スイッチング素子および前記第2ダイオードは、前記第1導電体層に接合され、
前記第2スイッチング素子は、前記第2導電体層に接合され、
前記第1ダイオードは、前記第3導電体層に接合されている、
請求項1または2に記載のエキサイタモジュール。 the conductive layer includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a third conductive layer spaced apart from one another;
the first switching element and the second diode are joined to the first conductive layer;
the second switching element is bonded to the second conductive layer;
the first diode is bonded to the third conductive layer;
3. An exciter module according to claim 1 or 2.
請求項3に記載のエキサイタモジュール。 The first terminal is bonded to the first conductive layer.
4. The exciter module of claim 3.
請求項3に記載のエキサイタモジュール。 The first terminal is bonded to the second conductive layer.
4. The exciter module of claim 3.
請求項3に記載のエキサイタモジュール。 the first terminal is bonded to the third conductive layer;
4. The exciter module of claim 3.
前記第1端子は、前記第4導電体層に接合されている、
請求項3に記載のエキサイタモジュール。 the conductive layer further includes a fourth conductive layer that is electrically connected to the second switching element,
the first terminal is bonded to the fourth conductive layer;
4. The exciter module of claim 3.
前記第1端子は、前記第5導電体層に接合されている、
請求項3に記載のエキサイタモジュール。 the conductive layer further includes a fifth conductive layer not conductive to any of the plurality of semiconductor elements;
the first terminal is bonded to the fifth conductive layer;
4. The exciter module of claim 3.
請求項3に記載のエキサイタモジュール。 The first terminal is bonded to the insulating substrate.
4. The exciter module of claim 3.
前記第2スイッチング素子は、電流が入力される第2入力電極と、電流が出力される第2出力電極とを有し、
前記第1ダイオードは、電流が入力される第1アノード電極と、電流が出力される第1カソード電極とを有し、
前記第2ダイオードは、電流が入力される第2アノード電極と、電流が出力される第2カソード電極とを有し、
前記第1出力電極と前記第1カソード電極とが導通接続され、前記第2入力電極と前記第2アノード電極とが導通接続され、前記第1入力電極と前記第2カソード電極とが導通接続され、前記第1アノード電極と前記第2出力電極とが導通接続されており、
前記第1入力電極と前記第1アノード電極との間に外部から直流電圧が印加されて、前記第1出力電極と前記第2入力電極との間の電圧が出力される、
請求項1ないし9のいずれかに記載のエキサイタモジュール。 The first switching element has a first input electrode to which a current is input and a first output electrode to which a current is output,
the second switching element has a second input electrode to which a current is input and a second output electrode from which a current is output,
the first diode has a first anode electrode to which a current is input and a first cathode electrode to which a current is output;
the second diode has a second anode electrode to which a current is input and a second cathode electrode to which a current is output;
the first output electrode and the first cathode electrode are conductively connected, the second input electrode and the second anode electrode are conductively connected, the first input electrode and the second cathode electrode are conductively connected, and the first anode electrode and the second output electrode are conductively connected,
A DC voltage is applied between the first input electrode and the first anode electrode from the outside, and a voltage is output between the first output electrode and the second input electrode.
10. An exciter module according to any one of claims 1 to 9.
前記第3スイッチング素子は、電流が入力される第3入力電極と、電流が出力される第3出力電極とを有し、
前記第3ダイオードは、電流が入力される第3アノード電極と、電流が出力される第3カソード電極とを有し、
前記第3出力電極と前記第3アノード電極とが導通接続され、前記第1出力電極と前記第3入力電極とが導通接続され、前記第2入力電極と前記第3カソード電極とが導通接続されている、
請求項10に記載のエキサイタモジュール。 the plurality of semiconductor elements further includes a third switching element and a third diode;
the third switching element has a third input electrode to which a current is input and a third output electrode from which a current is output,
the third diode has a third anode electrode to which a current is input and a third cathode electrode to which a current is output;
the third output electrode and the third anode electrode are conductively connected, the first output electrode and the third input electrode are conductively connected, and the second input electrode and the third cathode electrode are conductively connected;
11. The exciter module of claim 10.
請求項1ないし11のいずれかに記載のエキサイタモジュール。 The semiconductor device further includes a third terminal protruding from the resin member in the thickness direction.
12. An exciter module according to any preceding claim.
請求項12に記載のエキサイタモジュール。 the third terminal is electrically connected to the first switching element or the second switching element;
13. The exciter module of claim 12.
前記厚さ方向に延びる筒形状であり、かつ、前記導電体層に接合されたホルダと、
前記ホルダの内周面に沿って圧入された金属ピンと、
を備えている、
請求項12または13に記載のエキサイタモジュール。 The third terminal is
a holder having a cylindrical shape extending in the thickness direction and joined to the conductive layer;
a metal pin press-fitted along an inner peripheral surface of the holder;
Equipped with
14. An exciter module according to claim 12 or 13.
前記導電体層にリードフレームを接合する工程と、
複数の半導体素子を前記導電体層に接合する工程と、
前記複数の半導体素子および前記導電体層を覆う樹脂部材を形成する工程と、
前記リードフレームを切断する工程と、
を備えている、
エキサイタモジュールの製造方法。 forming a conductive layer on an insulating substrate;
bonding a lead frame to the conductive layer;
bonding a plurality of semiconductor elements to the conductive layer;
forming a resin member covering the semiconductor elements and the conductive layer;
cutting the lead frame;
Equipped with
A method for manufacturing an exciter module.
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|---|---|---|---|
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| JP2008543266A (en) * | 2005-05-31 | 2008-11-27 | ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール | Electronic modules for rotating electrical equipment |
| JP2015037357A (en) * | 2013-08-13 | 2015-02-23 | 三菱電機株式会社 | Rotating electric machine |
-
2024
- 2024-12-05 WO PCT/JP2024/043052 patent/WO2025142383A1/en active Pending
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