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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-03-25
(45)【発行日】2022-04-04
(54)【発明の名称】車両用電力モジュール
(51)【国際特許分類】
H05K 1/11 20060101AFI20220328BHJP
H05K 3/28 20060101ALI20220328BHJP
H05K 3/40 20060101ALI20220328BHJP
H02M 1/00 20070101ALI20220328BHJP
H01L 23/12 20060101ALI20220328BHJP
H01L 25/07 20060101ALI20220328BHJP
H01L 25/18 20060101ALI20220328BHJP
B60K 6/26 20071001ALI20220328BHJP
B60K 6/48 20071001ALI20220328BHJP
B60K 6/54 20071001ALI20220328BHJP
B60R 16/03 20060101ALI20220328BHJP
B60L 9/18 20060101ALI20220328BHJP
【ＦＩ】
H05K1/11 C
H05K3/28 G ZHV
H05K3/40 C
H02M1/00 Z
H01L23/12 K
H01L23/12 Q
H01L25/04 C
B60K6/26
B60K6/48
B60K6/54
B60R16/03 Z
B60L9/18 J
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2017234479
(22)【出願日】2017-12-06
(65)【公開番号】P2019068025
(43)【公開日】2019-04-25
【審査請求日】2020-10-06
(31)【優先権主張番号】10-2017-0127344
(32)【優先日】2017-09-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】591251636
【氏名又は名称】現代自動車株式会社
【氏名又は名称原語表記】ＨＹＵＮＤＡＩ ＭＯＴＯＲ ＣＯＭＰＡＮＹ
【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(73)【特許権者】
【識別番号】500518050
【氏名又は名称】起亞株式会社
【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100127465
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 幸裕
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100124372
【弁理士】
【氏名又は名称】山ノ井 傑
(72)【発明者】
【氏名】ホン、キョン－クク
(72)【発明者】
【氏名】キム、ヨンソク
【審査官】黒田 久美子
(56)【参考文献】
【文献】特開平０６－３３４０５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０１７２０４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｋ １／１１
Ｈ０５Ｋ ３／２８
Ｈ０５Ｋ ３／４０
Ｈ０２Ｍ １／００
Ｈ０１Ｌ ２３／１２
Ｈ０１Ｌ ２５／０７
Ｂ６０Ｋ ６／２６
Ｂ６０Ｋ ６／４８
Ｂ６０Ｋ ６／５４
Ｂ６０Ｒ １６／０３
Ｂ６０Ｌ ９／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部から電力の入力を受けるか外部に電力を出力するように構成されるリードフレーム；および前記リードフレームと接合するように構成される基板；を含み、
前記基板は、
前記リードフレームと電気的に連結するように配置されるパターン層、
前記パターン層と離隔して配置され電気的に接地するように構成される電導層、および
前記パターン層を前記電導層から絶縁させるように前記電導層と前記パターン層との間に配置される絶縁層を含み、
前記絶縁層は、前記パターン層に前記リードフレームの連結される位置を回避して設けられ、
前記パターン層は、前記リードフレームに向かって前記絶縁層よりも突出する、車両用電力モジュール。
【請求項2】
前記パターン層は、前記絶縁層と接する第１パターン部、および前記リードフレームと接する第２パターン部を含む、請求項１に記載の車両用電力モジュール。
【請求項3】
前記パターン層は、前記第１パターン部と前記第２パターン部が離隔するように前記第１パターン部および前記第２パターン部の間に設けられる第３パターン部をさらに含む、請求項２に記載の車両用電力モジュール。
【請求項4】
前記リードフレームは、外部に向かう第１リード端部、および前記第１リード端部と対向する第２リード端部を含み、前記絶縁層は、前記リードフレームと隣接する第１絶縁端部、および前記第１絶縁端部と対向する第２絶縁端部を含み、
前記第１リード端部および第２リード端部の間の水平距離は、前記第１リード端部および前記第１絶縁端部の間の水平距離より短い、請求項１に記載の車両用電力モジュール。
【請求項5】
前記パターン層は、前記リードフレームと隣接する第１パターン端部、および前記第１パターン端部と対向する第２パターン端部を含み、前記リードフレームは、前記第１パターン端部および前記第１絶縁端部の間に対応する前記パターン層に接合する、請求項４に記載の車両用電力モジュール。
【請求項6】
前記第１パターン端部および前記第１絶縁端部の間の面積は、前記パターン層に接合する前記リードフレームの面積より大きい、請求項５に記載の車両用電力モジュール。
【請求項7】
前記リードフレームが前記パターン層の一側面に接合するとき、前記パターン層が曲がることを防止するように前記パターン層の他側面に配置され得る支持部材をさらに含む、請求項１に記載の車両用電力モジュール。
【請求項8】
前記絶縁層は、アルミナセラミック材質を含む、請求項１に記載の車両用電力モジュール。
【請求項9】
前記リードフレームと前記パターン層の接合を補強するように、前記基板を取り囲むモールディング部材をさらに含む、請求項１に記載の車両用電力モジュール。
【請求項10】
前記パターン層の厚さは、０．１５ｍｍ以上である、請求項１に記載の車両用電力モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電力を変換し、改善された基板を含む車両用電力モジュールに関するものである。
【背景技術】
【0002】
車両は車輪を駆動させて道路を移動する機械である。
【0003】
このような車両は、ガソリン、軽油のような石油燃料を燃焼させて機械的な動力を発生させ、この機械的な動力を利用して走行する内燃機関の車両（一般のエンジン車両）と、燃費および有害ガス排出量を減らすために電気を動力にして走行する環境負荷が小さい車両を含む。
【0004】
ここで、環境負荷が小さい車両は充電可能な電源部であるバッテリーとモーターを含み、バッテリーに蓄積された電気でモーターを回転させ、モーターの回転を利用して車輪を駆動させる電気車両およびエンジン、バッテリーおよびモーターを含み、エンジンの機械的な動力とモーターの電気的な動力を制御して走行するハイブリッド車両または水素燃料電池車両を含む。
【0005】
このうちバッテリーとモーターを利用して走行する車両は、バッテリーの電力をモーターの駆動のための電力に変換し、ジェネレーターで発生した電力をバッテリーの充電のための電力に変換するインバータおよびコンバータのような電力モジュールを含む。
【0006】
このような電力モジュールは、外部との絶縁のための絶縁層および絶縁層を中心に上部と下部にパターン層および電導層が付着する絶縁回路基板を含むことができる。
【0007】
一般に、絶縁回路基板はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックからなる絶縁層と銅（Ｃｕ）からなるパターン層および電導層を酸化接合したＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｏｎｄｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ）基板を含むことができる。
【0008】
一方、一般的に絶縁回路基板のパターン層とリードフレームは半田付け（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）方式を通じて接合するが、半田付け方式は使用温度および寿命に限界がある。
【0009】
最近、パターン層とリードフレームの接合に超音波溶接（ＵＷ、Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）が試みられているが、超音波溶接時に絶縁回路基板に印加される過度な力と振動によって絶縁回路基板の絶縁層が破損する恐れがある。
【0010】
絶縁層の機械的強度を向上させるために、アルミナセラミック対比高強度の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）セラミックを適用することができるが、費用が上昇し、窒化ケイ素セラミックも機械的な衝撃を完全に防止することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明は、リードフレームを基板に超音波溶接方式で接合する過程で発生するセラミックからなる絶縁層の破損を低減させるように改善された車両用電力モジュールを提供する。
【0012】
本発明は、リードフレームを基板に超音波溶接方式で接合する過程で加えられる力が絶縁層に印加されないように、リードフレームが接合するパターン層の下部の絶縁層を削除するように改善された車両用電力モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の思想によると、車両用電力モジュールは外部から電力の入力を受けるか外部に電力を出力するように構成されるリードフレームおよび前記リードフレームと接合するように構成される基板を含み、前記基板は、前記リードフレームと電気的に連結するように配置されるパターン層、前記パターン層と離隔して配置され電気的に接地するように構成される電導層、および前記パターン層を前記電導層から絶縁させるように前記電導層と前記パターン層との間に配置される絶縁層を含み、前記パターン層は、前記リードフレームに向かって前記絶縁層よりも突出され得る。
【0014】
前記パターン層は、前記絶縁層と接する第１パターン部、および前記リードフレームと接する第２パターン部を含むことができる。
【0015】
前記パターン層は、前記第１パターン部と前記第２パターン部が離隔するように前記第１パターン部および前記第２パターン部の間に設けられる第３パターン部をさらに含むことができる。
【0016】
前記リードフレームは、外部に向かう第１リード端部、および前記第１リード端部と対向する第２リード端部を含み、前記絶縁層は、前記リードフレームと隣接する第１絶縁端部、および前記第１絶縁端部と対向する第２絶縁端部を含み、前記第１リード端部および第２リード端部の間の水平距離は、前記第１リード端部および前記第１絶縁端部の間の水平距離より短くてもよい。
【0017】
前記パターン層は、前記リードフレームと隣接する第１パターン端部、および前記第１パターン端部と対向する第２パターン端部を含み、前記リードフレームは、前記第１パターン端部および前記第１絶縁端部の間に対応する前記パターン層に接合され得る。
【0018】
前記第１パターン端部および前記第１絶縁端部の間の面積は、前記パターン層に接合する前記リードフレームの面積より大きくてもよい。
【0019】
前記リードフレームは、前記パターン層と超音波溶接によって接合され得る。
【0020】
前記リードフレームが前記パターン層の一側面に接合するとき、前記パターン層が曲がることを防止するように、前記パターン層の他側面に配置され得る支持部材をさらに含むことができる。
【0021】
前記絶縁層は、アルミナセラミック材質を含むことができる。
【0022】
前記リードフレームと前記パターン層の接合を補強するように、前記基板を取り囲むモールディング部材をさらに含むことができる。
【0023】
前記パターン層の厚さは、０．１５ｍｍ以上であり得る。
【発明の効果】
【0024】
本発明はリードフレームを基板に超音波溶接時、セラミックからなる絶縁層の破損を防止することによって、製品の不良率発生を最小化することができ、商品性を向上させることができる。
【0025】
本発明は絶縁層を構成する高価のセラミックの適用を減らすことによって、製品の原価を低減させることができる。
【0026】
本発明はパターン層を薄型で適用することによって、パターン層と絶縁層の間の剥離現象を防止することができ、電力モジュールの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明に係る車両用電力モジュールを含む車両の外観を図示した図面。
【図2】本発明に係る車両用電力モジュールを含む車両の内部構成を図式化した図面。
【図3】本発明に係る車両用電力モジュールにおいて、基板の斜視図。
【図5】本発明に係る車両用電力モジュールの斜視図。
【図8】本発明に係る車両用電力モジュールにおいて、モールディング部材を図示した図面。
【発明を実施するための形態】
【0028】
本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は、開示された発明の好ましい一実施例に過ぎず、本出願の出願時点において本明細書の実施例と図面を代替できる多様な変形実施例があり得る。
【0029】
また、本明細書の各図面で提示された同じ参照番号または符号は、実質的に同じ機能を発揮する部品または構成要素を示す。また、本明細書で使った用語は実施例を説明するために使われたものであり、開示された発明を制限および／または限定しようとする意図ではない。
【0030】
単数の表現は文脈上明白に異なることを意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書で、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものである。
【0031】
したがって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除するものではない。
【0032】
また、本明細書で使った「第１」、「第２」等のように、序数を含む用語は多様な構成要素の説明に使われ得るが、前記構成要素は前記用語によって限定されず、前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使われる。
【0033】
例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく第１構成要素は第２構成要素と命名され得、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名され得る。
【0034】
「および／または」という用語は、複数の関連した項目の組み合わせまたは複数の関連した項目中のいずれかの項目を含む。
【0035】
一方、下記の説明で使われた、「前方」、「後方」、「上部」および「下部」等の用語は図面を基準として定義したものであって、この用語によって各構成要素の形状および位置が制限されるものではない。
【0036】
以下では本発明に係る好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【0037】
【0038】
車両１は、人間、物または動物などのような被運送体を出発地から目的地に移動させる多様な装置を意味し得る。車両１は道路または線路を走行する自動車、海や川の上で移動する船舶および空気の作用を利用して上空を飛ぶ飛行機などを含むことができる。
【0039】
道路または線路を走行する車両１は、少なくとも一つの車輪１２の回転により所定の方向に移動することができ、例えば、三輪または四輪自動車、建設機械、二輪自動車、原動機装置、自転車および線路を走行する列車を含むことができる。
【0040】
車体１０は、エンジンなどのように車両１の駆動に必要な各種装置を保護するフード１１ａ、室内空間を形成するルーフパネル１１ｂ、収納空間が設けられるトランクリッド１１ｃ、車両１の側面に設けられるフロントフェンダー１１ｄおよびクォーターパネル１１ｅを含むことができる。
【0041】
また、車体１０の側面には、車体１０とヒンジ結合した複数のドア９０が設けられ得る。ドア９０はドア９０を構成する金属やプラスチックで加工した板であるドアパネル９１を含むことができる。ドアパネル９１は車両１の外観を形成するドアアウターパネル９３を含むことができる。
【0042】
ドア９０の上側には、側面の視野を提供するサイドウインドウ１６ｃが設けられ得る。フード１１ａとルーフパネル１１ｂの間には車両１の前方の視野を提供するフロントウインドウ１６ａが設けられ得、ルーフパネル１１ｂとトランクリッド１１ｃの間には後方の視野を提供するリアウィンドー１６ｂが設けられ得る。
【0043】
ドア９０は、後方を監視するためのサイドミラー１９を含むことができる。
【0044】
車両１の前方には、車両１の進行方向に照明を照射するヘッドランプ（Ｈｅａｄ ｌａｍｐ、１３）が設けられ得る。車両１の前方または後方には、車両１の進行方向を指示するための方向指示ランプ（Ｔｕｒｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｌａｍｐ、１４）が設けられ得る。
【0045】
車両１の後方には、車両１のギアの変速状態、ブレーキの動作状態などを表示できるテールランプ１５が設けられ得る。
【0046】
車体１０は、フロントバンパー（ｆｒｏｎｔ ｂｕｍｐｅｒ、１７）およびラジエーターグリル（ｒａｄｉａｔｏｒ ｇｒｉｌｌｅ、１８）等を含むことができる。
【0047】
車両１の内部には、車両１の動作に関連した電子的な制御を遂行できる少なくとも一つの車両制御部２０が設けられ得る。
【0048】
図２は、本発明に係る車両用電力モジュールを含む車両の内部構成を図式化した図面である。図２に図示された通り、車両１は、前後左右に各配置された車輪１２に駆動力を印加するための動力装置（図示せず）、操向装置（図示せず）、車輪１２に制動（ブレーキ）力を印加するための制動（ブレーキ）装置（図示せず）および懸架装置（図示せず）を含むことができる。
【0049】
動力装置（図示せず）は、車両１の走行に必要な駆動力を発生させ、発生した駆動力を調節する装置であって、動力発生装置（図示せず）と動力伝達装置（図示せず）を含むことができる。
【0050】
動力発生装置（図示せず）は、エンジン４１、燃料装置（図示せず）、冷却装置（図示せず）、給油装置（図示せず）、バッテリー４２、モーター４３、ジェネレーター４４および電力変換器４５を含むことができる。
【0051】
動力伝達装置（図示せず）は、クラッチ５１、変速機５２、終減速装置（図示せず）、差動装置５３等を含むことができる。
【0052】
エンジン４１は、ガソリン、軽油のような石油燃料を燃焼させて機械的な動力を発生させることができる。バッテリー４２は、高圧の電流を通じて電力を生成し、生成された電力をモーター４３に供給することができる。バッテリー４２はジェネレーター４４から供給された電力の供給を受けて充電を遂行できる。
【0053】
モーター４３は、バッテリー４２の電気エネルギーを車両１に設けられた各種装置を動作させるための力学的エネルギーに変換させることができる。
【0054】
ジェネレーター４４は、始動発電機であって、エンジン４１のクランク軸４１ａとベルト４１ｂに連結され得、エンジン４１のクランク軸４１ａと連動してエンジン４１を始動するときにはモーター４３として動作することができ、エンジン４１が車輪１２の駆動に使われていないときはバッテリー４２を充電することができる。
【0055】
すなわち、ジェネレーター４４はエンジン４１の自らの動力によって発電機として動作するか、制動（ブレーキ）、スローダウンまたは低速走行によるエネルギー回生条件でエンジン４１を通じて伝えられる動力によって発電機として動作してバッテリー４２が充電するようにすることができる。
【0056】
車両１は、駐車場または充電所に配置された充電器から電力の供給を受け、供給された電力を利用してバッテリー４２を充電することができる。
【0057】
電力変換器４５は、バッテリー４２の電力をモーター４３の駆動電力に変換するか、ジェネレーター４４で発生した電力をバッテリー４２に充電可能な電力に変換することができる。電力変換器４５は、バッテリー４２の電力をジェネレーター４４の駆動電力に変換することができる。
【0058】
電力変換器４５は、インバータとコンバータを含むことができ、少なくとも一つの車両用電力モジュール１００を含むことができる。車両用電力モジュール１００に対する詳しい説明は後述する。電力変換器４５はモーター４３とバッテリー４２の間で電流の方向と出力を変換することができる。
【0059】
クラッチ５１は、エンジン４１のみを利用して駆動力を発生させるときに閉鎖され得、バッテリー４２の電力を利用して駆動力を発生させるときに開放され得る。
【0060】
例えば、クラッチ５１は、モーター４３を利用してスローダウン走行や低速走行をするときに開放（Ｏｐｅｎ）され得、制動（ブレーキ）を遂行するときにも開放され得、加速走行および一定速度以上の定速走行を遂行するときに閉鎖（Ｃｌｏｓｅ）され得る。
【0061】
変速機５２は、エンジン４１とモーター４３の回転運動を車輪１２に伝達することができる。
【0062】
差動装置５３は、変速機５２と車輪１２の間に設けられ得、変速機５２の変速比を調節して駆動力をそれぞれ発生させ、発生した駆動力を左右の車輪１２にそれぞれ伝達することができる。
【0063】
車両１は、低圧の電流を生成し、オーディオ機器、室内ランプ、その他の電子装置に電気的に連結されて、生成された低圧の電流を駆動電力として供給する補助バッテリー（図示せず）を含むことができる。補助バッテリー（図示せず）はバッテリー４２によって充電され得る。
【0064】
図３は、本発明に係る車両用電力モジュールにおいて、基板の斜視図である。図４は、図３に図示された本発明に係る車両用電力モジュールにおいて、基板の断面図である。図３および図４に図示された通り、車両用電力モジュール１００は基板２００を含むことができる。
【0065】
本発明に係る一実施例は、車両１に設けられた車両用電力モジュール１００を例にして説明しているが、車両用電力モジュール１００は車両１だけでなく各種電子装置に設けられ得る。
【0066】
ここで、電子装置は、入力される電力と駆動に利用される電力とが異なる構成部を有する装置であり得る。電子装置はモーター（４３、図２参照）を含む装置であり得、充電可能なバッテリー（４２、図２参照）を含む装置であり得、モーター４３とバッテリー４２をすべて含む装置であり得る。
【0067】
例えば、モーター４３を含む電子装置は、冷蔵庫、空気調和機、洗濯機、掃除機およびパーソナルモビリティーなどを含むことができ、バッテリー４２を含む電子装置はモバイル機器などを含むことができる。
【0068】
バッテリー４２とモーター４３をすべて含む電子装置は、ロボット、パーソナルモビリティーおよびトロンのような遠隔操縦機などを含むことができる。
【0069】
電子装置は、低電圧が印加されて小電流を制御する低電力素子と高電圧が印加されて大電流を制御する電力素子を含むことができる。本発明に係る車両用電力モジュール１００は、高電圧が印加されるか大電流が流れることができる電力素子を含むことができる。
【0070】
基板２００は、印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）を含むことができる。
【0071】
基板２００は、パターン層２１０、パターン層２１０と離隔して配置され電気的に接地するように構成される電導層２３０、およびパターン層２１０を電導層２３０から絶縁させるように電導層２３０とパターン層２１０の間に配置される絶縁層２２０を含むことができる。
【0072】
基板２００は、絶縁層２２０を含む絶縁回路基板を含むことができる。
【0073】
パターン層２１０、絶縁層２２０、および電導層２３０は、四角の形状を含むことができる。ただし、これに限定されるものではない。
【0074】
パターン層２１０は、電気伝導率が高く、熱を放出するために熱伝導率が高い物質で構成され得る。例えば、パターン層２１０は、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）等の金属で構成され得る。
【0075】
パターン層２１０は、選択的エッチング（Ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を通じて複数のパターン層を構成することができる。
【0076】
絶縁層２２０は、パターン層２１０を電導層２３０および外部から絶縁させることができる。絶縁層２２０は、電気伝導率が低く、熱伝導率が高い物質で構成され得る。例えば、絶縁層２２０はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミック材料で構成され得る。
【0077】
電導層２３０は電気的に接地できる。電導層２３０は、電気伝導率が高く、熱伝導率が高い物質で構成され得る。例えば、電導層２３０は、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）等の金属で構成され得る。
【0078】
パターン層２１０は、素子部２１４および電導部２１５を含むことができる。素子部２１４および電導部２１５は複数設けられ得る。複数の素子部２１４および複数の電導部２１５は、パターン層２１０のエッチング工程によってそれぞれ離隔して配置され得る。ただし、これに限定されるものではない。
【0079】
パターン層２１０は、フレーム端子（図示せず）を含むことができ、フレーム端子（図示せず）を通じて外部制御器（図示せず）に連結され得、外部制御器（図示せず）の制御信号を素子部２１４に伝達することができる。
【0080】
電導部２１５は電力が入力され、電力が出力されるときに発生した熱を外部に放出し、素子部２１４の駆動によって発生した熱を外部に放出することができる。
【0081】
電導部２１５は、熱と電気が移動する通路であって、電力を素子部２１４のような他の電導性物体に伝達することができる。電導部２１５は電導性物体を含むことができる。
【0082】
パターン層２１０は、一端部を構成する第１パターン端部２１６、および第１パターン端部２１６と対向する他端部を構成する第２パターン端部２１７を含むことができる。
【0083】
絶縁層２２０は、第１パターン端部２１６と隣接するように一端部を構成する第１絶縁端部２２１、および第２パターン端部２１７と隣接するように第１絶縁端部２２１と対向する他端部を構成する第２絶縁端部２２２を含むことができる。
【0084】
図５は、本発明に係る車両用電力モジュールの斜視図である。図６は、図５に図示された本発明に係る車両用電力モジュールの断面図である。図５および図６に図示された通り、車両用電力モジュール１００はリードフレーム１１０を含むことができる。
【0085】
【0086】
リードフレーム１１０は外部から電力の入力を受けるか外部に電力を出力するように構成され得る。リードフレーム１１０は外部装置（図示せず）と連結され得る。
【0087】
リードフレーム１１０は、外部装置（図示せず）から電力の供給を受け、基板２００で変換して他の外部装置（図示せず）に電力を再び出力することができる。
【0088】
ここで、外部装置（図示せず）は、常用電源などの電力供給源であり得、バッテリー４２やモーター４３を含むことができる。リードフレーム１１０は直流電力が入力されるか出力される直流端子または交流電力が入力されるか出力される交流端子を含むことができる。
【0089】
リードフレーム１１０は、基板（２００、図３参照）と接合するように構成され得る。リードフレーム１１０はパターン層２１０と超音波溶接によって接合され得る。パターン層２１０はリードフレーム１１０と電気的に連結するように配置され得る。
【0090】
車両用電力モジュール１００は、素子部２１４に配置され得る素子１２０を含むことができる。素子１２０は電力を変換するように素子部２１４に配置され得る。素子１２０は複数で設けられ得、半導体素子を含むことができる。ただし、これに限定されるものではない。
【0091】
素子１２０は、パターン層２１０と電気的に連結され得、電導部２１５を通じてリードフレーム１１０と電気的に連結され得る。
【0092】
電導部２１５は、リードフレーム１１０を通じて入力された電力を素子部２１４に伝達することができ、変換された電力をリードフレーム１１０に伝達することができる。
【0093】
パターン層２１０は、素子１２０とリードフレーム１１０の間を電気的に連結し、素子１２０によって発生した熱を外部に放出することができる。パターン層２１０は、表面に素子１２０の接合のために銀（Ａｇ）等のメッキを含むことができる。ただし、これに限定されるものではない。
【0094】
絶縁層２２０は、素子１２０によって発生した熱を外部に放出することができる。電導層２３０は、素子１２０によって発生した熱を外部に放出することができる。
【0095】
リードフレーム１１０は段付きで折り曲げられて構成され得る。ただし、これに限定されるものではない。
【0096】
リードフレーム１１０は、外部に向かう第１リード端部１１１、および第１リード端部１１１と対向する第２リード端部１１２を含むことができる。
【0097】
第１パターン端部２１６は、第１リード端部１１１および第２リード端部１１２の間に配置され得る。
【0098】
第２リード端部１１２は、第１パターン端部２１６および第１絶縁端部２２１の間に配置され得る。
【0099】
【0100】
パターン層２１０がリードフレーム１１０に向かって絶縁層２２０よりも突出する部分の大きさは、パターン層２１０に接合するリードフレーム１１０の接合部分の大きさによって多様に構成され得る。
【0101】
第１リード端部１１１および第２リード端部１１２の間の水平距離Ｌ１は、第１リード端部１１１および第１絶縁端部２２１の間の水平距離Ｌ２より短くてもよい。
【0102】
リードフレーム１１０は、第１パターン端部２１６および第１絶縁端部２２１の間のギャップＤ内に対応するパターン層２１０に接合され得る。第１パターン端部２１６および第１絶縁端部２２１の間のギャップＤの面積は、パターン層２１０に接合するリードフレーム１１０の面積より大きくてもよい。
【0103】
リードフレーム１１０の大きさは多様に設けられ得るが、リードフレーム１１０がパターン層２１０に接合する部分の大きさが第１パターン端部２１６および第１絶縁端部２２１の間のギャップＤの面積より大きいと、リードフレーム１１０をパターン層２１０に超音波溶接するとき、リードフレーム１１０が大きく振動し得る。
【0104】
リードフレーム１１０をパターン層２１０に超音波溶接するときに発生するリードフレーム１１０の振動は、リードフレーム１１０とパターン層２１０の溶接接合特性を低減させ得る。
【0105】
したがって、本発明に係る車両用電力モジュール１００は、第１パターン端部２１６および第１絶縁端部２２１の間のギャップＤの面積をパターン層２１０に接合するリードフレーム１１０の面積より大きく構成することができ、安定してリードフレーム１１０をパターン層２１０に溶接することができる。
【0106】
リードフレーム１１０がパターン層２１０に接合する部分の大きさは、リードフレーム１１０の許容電流量を考慮して多様に設けられ得るが、超音波の印加のためのホーン（ｈｏｒｎ）の大きさとリードフレーム１１０とパターン層２１０の接合部分の接合力を考慮して制限的に構成され得る。
【0107】
好ましくは、リードフレーム１１０がパターン層２１０に接合する部分の大きさは５００ｍｍ＊５００ｍｍであり得る。ただし、これに限定されるものではない。
【0108】
パターン層２１０は、絶縁層２２０と接する第１パターン部２１１、およびリードフレーム１１０と接する第２パターン部２１２を含むことができる。パターン層２１０は、第１パターン部２１１と第２パターン部２１２が離隔するように第１パターン部２１１および第２パターン部２１２の間に設けられる第３パターン部２１３を含むことができる。
【0109】
すなわち、第１パターン部２１１は、リードフレーム１１０とのみ接することができ、第２パターン部２１２は、素子１２０および絶縁層２２０とのみ接することができ、第３パターン部２１３は、他の構成要素と接しないこともある。
【0110】
車両用電力モジュール１００は、リードフレーム１１０がパターン層２１０の一側面に接合するとき、パターン層２１０が曲がることを防止するようにパターン層２１０の他側面に配置され得る支持部材１４０を含むことができる。
【0111】
支持部材１４０は、リードフレーム１１０が基板２００と効率的に溶接されるように構成されるジグを含むことができる。
【0112】
支持部材１４０は、リードフレーム１１０を基板２００に超音波溶接時、一時的に使われ得、最終的に完成した車両用電力モジュール１００には含まれなくてもよい。
【0113】
本発明に係る車両用電力モジュール１００のパターン層２１０の厚さＴは、０．１５ｍｍ以上であり得る。リードフレーム１１０をパターン層２１０に超音波溶接するとき、絶縁層２２０に伝えられる衝撃を緩和するためにはパターン層２１０の厚さＴが厚いほど有利であり得る。
【0114】
ただし、厚くなったパターン層２１０は、絶縁層２２０との熱膨張係数の差によって絶縁層２２０とパターン層２１０の剥離現象を誘発する可能性がある。したがって、パターン層２１０と絶縁層２２０の剥離現象を防止するためにはパターン層２１０の厚さＴが薄いほど有利であり得る。
【0115】
本発明に係る車両用電力モジュール１００は、リードフレーム１１０が超音波溶接されるパターン層２１０の下部に絶縁層２２０が配置されないこともあるので、リードフレーム１１０をパターン層２１０に溶接するときに絶縁層２２０に伝えられる衝撃を緩和するためにパターン層２１０の厚さＴを厚く維持しないこともある。
【0116】
したがって、本発明に係る車両用電力モジュール１００は、パターン層２１０の厚さＴを最大限薄く維持することができる。
【0117】
ただし、リードフレーム１１０との超音波溶接によって印加される力によるパターン層２１０の変形を防止するように、パターン層２１０の厚さＴは０．１５ｍｍ以上が好ましい。ただし、これに限定されるものではない。
【0118】
一方、リードフレーム１１０をパターン層２１０に超音波溶接するとき、基板２００に印加される力を減らすために、リードフレーム１１０の厚さを減らすこともあるが、リードフレーム１１０の厚さを減らすと外部装置（図示せず）とリードフレーム１１０を結合するとき、リードフレーム１１０が変形または切れる可能性がある。
【0119】
本発明に係る車両用電力モジュール１００は、リードフレーム１１０が超音波溶接されるパターン層２１０の下部に絶縁層２２０が配置されないこともあるので、リードフレーム１１０をパターン層２１０に溶接するときに絶縁層２２０に伝えられる衝撃の緩和とは無関係にリードフレーム１１０の厚さＴを厚く維持することができる。
【0120】
図８は本発明に係る車両用電力モジュールにおいて、モールディング部材を図示した図面である。図８に図示された通り、車両用電力モジュール１００は、リードフレーム１１０と基板２００の接合を補強するようにリードフレーム１１０および基板２００を取り囲むモールディング部材１３０を含むことができる。
【0121】
モールディング部材１３は、リードフレーム１１０とパターン層２１０の接合を補強することができ、パターン層２１０と素子１２０の結合、パターン層２１０と絶縁層２２０の結合および絶縁層２２０と電導層２３０の結合を補強することができる。
【0122】
モールディング部材１３０は、リードフレーム１１０および基板２００の外面にモールディングされることによって、リードフレーム１１０および基板２００を外部と絶縁させ、車両用電力モジュール１００の放熱能力を向上させることができる。
【0123】
モールディング部材１３０は、ＥＭＣ（Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）樹脂材料で構成され得る。モールディング部材１３０は、リードフレーム１１０が超音波溶接されるパターン層２１０の下部に絶縁層２２０および電導層２３０が配置されないことにより誘発される車両用電力モジュール１００の剛性を補強することができる。
【0124】
リードフレーム１１０は、モールディング部材１３０によるモールディング後にトリミングされ得る。
【0125】
以上、特定の実施例によって前記のような本発明の技術的思想を説明したが、本発明の権利範囲はこのような実施例に限定されるものではない。
【0126】
特許請求の範囲に明示された本発明の技術的思想としての要旨を逸脱しない範囲の中で、本発明の技術分野で通常の知識を有する者によって修正または変形可能な多様な実施例も本発明の権利範囲に属すると言える。
【符号の説明】
【0127】
１：車両
１０：車体
１２：車輪
２０：車両制御部
４１：エンジン
４２：バッテリー
４３：モーター
４４：ジェネレーター
４５：電力変換器
５１：クラッチ
５２：変速機
５３：差動装置
１００：車両用電力モジュール
１１０：リードフレーム
１１１：第１リード端部
１１２：第２リブ端部
１２０：素子
１３０：モールディング部材
１４０：支持部材
２００：基板
２１０：パターン層
２１１：第１パターン部
２１２：第２パターン部
２１３：第３パターン部
２１４：素子部
２１５：電導部
２１６：第１パターン端部
２１７：第２パターン端部
２２０：絶縁層
２２１：第１絶縁端部
２２２：第２絶縁端部
２３０：電導層
Ｔ：パターン層の厚さ
Ｄ：第１パターン端部および第１絶縁端部間のギャップ
Ｌ１：第１リード端部および第２リード端部の間の距離
Ｌ２：第１リード端部および第１絶縁端部の間の距離
１０：車体
１２：車輪
２０：車両制御部
４１：エンジン
４２：バッテリー
４３：モーター
４４：ジェネレーター
４５：電力変換器
５１：クラッチ
５２：変速機
５３：差動装置
１００：車両用電力モジュール
１１０：リードフレーム
１１１：第１リード端部
１１２：第２リブ端部
１２０：素子
１３０：モールディング部材
１４０：支持部材
２００：基板
２１０：パターン層
２１１：第１パターン部
２１２：第２パターン部
２１３：第３パターン部
２１４：素子部
２１５：電導部
２１６：第１パターン端部
２１７：第２パターン端部
２２０：絶縁層
２２１：第１絶縁端部
２２２：第２絶縁端部
２３０：電導層
Ｔ：パターン層の厚さ
Ｄ：第１パターン端部および第１絶縁端部間のギャップ
Ｌ１：第１リード端部および第２リード端部の間の距離
Ｌ２：第１リード端部および第１絶縁端部の間の距離
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
