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Die Offenbarung der
japanischen Patentschrift Nr. 2009-262202 , eingereicht am 17. Nov. 2009, die eine Beschreibung, Zeichnungen und Ansprüche enthält, ist hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Vorgehensweise für den Aufbau einer elektronischen Steuervorrichtung.
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1 zeigt einen MOS-Feldeffekttransistor, genauer gesagt ein elektronisches Bauteil, das den Namen Leistungs-MOSFET trägt. Ein Transistor wird beispielsweise zum Steuern eines Motors verwendet, der ein Steuerungsobjekt darstellt. Ein Leistungs-MOSFET kann einen hohen Strom ausgeben (beispielsweise 45 A), und er kann durch eine Schaltfunktion die PWM-Steuerung (PWM = Pulsbreitenmodulation) eines Motors vornehmen, der ein hohes Drehmoment abgeben kann.
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In dem Leistungs-MOSFET, siehe 1, ist ein Transistorchip 5, d. h. ein elektronisches Bauteil, in einem Gehäuse 2 eingeschlossen. Von den drei Elektroden des Transistorchips 5 sind die Sourceelektrode und die Gateelektrode elektrisch an die Anschlüsse 3 und 4 angeschlossen. Diese Anschlüsse sind außerhalb des Gehäuses 2 zugänglich. Zudem, siehe 2, die die Rückseite des Leistungs-MOSFETs 1 zeigt, ist von den drei Elektroden des Transistorchips 5 die Drainelektrode elektrisch mit einer Anschlussplatte 6 verbunden und an der Unterseite des Gehäuses zugänglich. Der Grund dafür, dass wie beschrieben nur die Drainelektrode an der Unterseite des Gehäuses angeordnet ist, besteht darin, dass man eine hohe Integration und eine große Leistung erzielen will. Der Leistungs-MOSFET 1 mit diesem Aufbau eignet sich zum Erzielen einer Größenverringerung eines Steuersubstrats und der PWM-Steuerung eines Motors, der ein hohes Drehmoment abgibt.
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Wird eine Spannung zwischen der Gateelektrode und der Drainelektrode des Leistungs-MOSFETs 1 angelegt, wenn man eine PWM-Steuerung des Motors vornimmt und die Schaltfunktion mit dem Leistungs-MOSFET 1 verwirklicht, so nimmt der Durchlasswiderstand zu, und es wird Wärme erzeugt. Aus diesem Grund hat die Anschlussplatte 6, die an der Unterseite des Gehäuses 2 des Leistungs-MOSFETs 1 zugänglich ist, siehe 2, auch die Funktion, in dem Gehäuse erzeugte Wärme abzuführen.
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3 zeigt eine elektronische Steuervorrichtung 7, in der elektronische Komponenten, beispielsweise der Leistungs-MOSFET 1, auf der Oberfläche eines elektronischen Substrats 8 montiert sind. Wird der Leistungs-MOSFET 1 auf der Oberfläche des elektronischen Substrats 8 gemäß 3 befestigt, so berührt die Oberfläche der Anschlussplatte 6 die Oberfläche des elektronischen Substrats 8. Damit wird die Wärme der Anschlussplatte 6 auf das elektronische Substrat 8 übertragen, und man erreicht einen vorbestimmten Wärmeabfuhreffekt. Da das Material des elektronischen Substrats 8 ein Kunststoff ist, der keine gute thermische Leitfähigkeit aufweist, ist die Wärmeabfuhrwirkung des elektronischen Substrats beschränkt. Ist die Wärmeabfuhrwirkung des elektronischen Substrats unzureichend, so steht zu befürchten, dass dies zur Beeinträchtigung oder zum Ausfall des Leistungs-MOSFETs 1 führt oder zur Beeinträchtigung oder zum Ausfall benachbarter Komponenten.
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Als Vorgehensweise zum Verstärken der Wärmeabfuhrwirkung kennt man das Erzeugen eines Wärmeabfuhreffekts durch das Ausbilden von Durchgangslöchern an Positionen, an denen die Anschlussplatte 6 des Leistungs-MOSFETs 1 die Oberfläche des elektronischen Substrats 8 berührt. Eine weitergehende Wärmeabfuhrwirkung kann man erreichen, indem man Metallstäbe an den genannten Positionen einbettet. Die Metallstäbe durchlaufen das elektronische Substrat 8 und liegen frei an der Berührfläche des elektronischen Substrats sowie der Oberfläche des elektronischen Substrats, die der Berührfläche gegenüberliegt. Die freiliegenden Teile der Metallstäbe sind in das elektronische Substrat eingebettet und sind bündig mit beiden Oberflächen des elektronischen Substrats 8. Damit nimmt Metall mit einer hohen Wärmeabfuhrwirkung die im Leistungs-MOSFET 1 erzeugte Wärme auf und gibt die aufgenommene Wärme an der Oberfläche des elektronischen Substrats ab, die der Oberfläche des elektronischen Substrats 8 gegenüberliegt, auf der der Leistungs-MOSFET 1 montiert ist. Durch das Ausbilden von Durchgangslöchern kann man also einen stärkeren Wärmeabfuhreffekt erzielen. Diese Vorgehensweisen sind beispielsweise im Patentdokument 1 offenbart.
- Patentdokument 1: JP-A-5-304223
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Wendet man diese Vorgehensweise bei einem elektronischen Mehrschichtsubstrat an, das durch Schichten von Substraten ausgebildet wird, auf denen Muster vorhanden sind, so kann es leicht geschehen, dass Brüche zwischen den jeweiligen Lagen erzeugt werden. Durch die erzeugten Brüche ist zu befürchten, dass Leitungsfehler auf Stromwegen des elektronischen Substrats 8 auftreten.
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Die Einzelheiten der Leitungsfehler werden nun beschrieben. 4 zeigt eine Querschnittsansicht der elektronischen Steuervorrichtung 1 in 3 entlang der Linie III-III in Richtung der X-Achse. Das elektronische Substrat 8X ist ein Mehrschichtsubstrat, das durch Schichten von vier Substraten 15X ausgebildet wird, auf denen Muster 11X vorhanden sind. Das elektronische Substrat 8X enthält Durchgangslöcher 12X, durch die die in den jeweiligen Schichten ausgebildeten Muster 11X elektrisch miteinander verbunden werden. Jedes Durchgangsloch 12X ist ein Loch, das in dem elektronischen Substrat 8X ausgebildet ist. Die Ränder der Löcher sind mit Metall bedeckt, das leitfähig ist, und sie sind elektrisch mit den Mustern 11X der jeweiligen Schichten verbunden.
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Zudem sind die genannten Metallstäbe 13X für die Wärmeabfuhr in das elektronische Substrat 8X eingebettet. Wie bei den Durchgangslöchern 12X sind die Ränder 14X der Löcher (im Weiteren als Metallstab-Löcher bezeichnet) des elektronischen Substrats 8X, in das die Metallstäbe 13X eingebettet sind, mit einem leitfähigen Metall bedeckt und elektrisch mit den Mustern 11X der jeweiligen Schichten verbunden.
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Wird diese Wärmeableitvorrichtung in der elektronischen Steuervorrichtung eingesetzt, die das elektronische Mehrschichtsubstrat enthält, siehe 4, so verläuft ein Strompfad AX, der gebildet wird von dem elektrischen Strom, der von der mit der Drainelektrode verbundenen Anschlussplatte 6X eingegeben wird, von dem elektrischen Strom, der an den Anschluss 4X ausgegeben wird, der mit der Gateelektrode verbunden ist, und dem elektrischen Strom des Musters 11X, durch die Metallstäbe 13X und die Ränder 14X der Metallstab-Löcher im elektronischen Substrat 8X. D. h., ein Abführweg CX für Wärme, die von der Anschlussplatte 6X des Leistungs-MOSFETs 1X in die Metallstäbe 13X geleitet und zur gegenüberliegenden Seite abgeführt wird, überlappt sich teilweise mit dem Strompfad AX.
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Damit fließt ein großer Anteil des Stroms (beispielhafter Stromwert: 45 A), der hinter der Anschlussplatte 6X des Leistungs-MOSFETs 1 auf dem Strompfad AX verläuft, in den Metallstäben 13X, die die Wärme aufnehmen, die der Leistungs-MOSFET 1 erzeugt. Damit ist es wahrscheinlich, dass sich die Metallstäbe 13X oder die Ränder 14X der Metallstab-Löcher thermisch ausdehnen. Dehnen sich die Metallstäbe 13X oder die Ränder 14X der Metallstab-Löcher thermisch aus, so werden Brüche B an den Rändern 14X der Metallstab-Löcher erzeugt. Aus diesem Grund ist zu befürchten, dass ein Leitungsfehler an den Rändern 14X der Metallstab-Löcher auftritt, die einen Teil des Strompfads AX bilden.
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Da die Ränder 14X der Metallstab-Löcher und die Metallstäbe 13X auch als Strompfad dienen, steht zu befürchten, dass sich der Wärmeableiteffekt der Metallstäbe 13X verschlechtert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist daher eine Aufgabe mindestens einer Ausführungsform der Erfindung, eine elektronische Steuervorrichtung bereitzustellen, die ein elektronisches Substrat enthält, bei dem Leitungsfehler verhindert werden, die durch das Entstehen von Brüchen auf einem Strompfad verursacht werden, wobei die Wärmeableitfunktion eines elektronischen Bauteils erhalten bleibt.
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Um mindestens eine der beschriebenen Aufgaben zu erfüllen wird gemäß einem ersten Aspekt der Ausführungsformen der Erfindung eine elektronische Steuervorrichtung bereitgestellt, die ein Steuerobjekt steuert, wobei die elektronische Steuervorrichtung umfasst:
ein elektronisches Substrat, auf dem eine elektronische Komponente montiert ist, die dafür konfiguriert ist, das Steuerobjekt zu steuern;
eine elektrische Signalleitung, die auf dem elektronischen Substrat ausgebildet ist, wobei die elektrische Signalleitung ein elektrisches Signal überträgt;
ein Metall, das in das elektronische Substrat eingepresst ist und durch das elektronische Substrat hindurchgeht und das an beiden Oberflächen des elektronischen Substrats frei zugänglich ist; und
ein elektronisches Bauteil (bzw. Element), das einen Kontaktoberflächenabschnitt besitzt, der eine Oberfläche des elektronischen Substrats berührt, wenn das elektronische Bauteil auf dem elektronischen Substrat montiert ist, wobei das elektronische Bauteil mit der elektrischen Signalleitung verbunden ist, und das elektronische Bauteil so auf dem elektronischen Substrat befestigt ist, dass der Kontaktoberflächenabschnitt das Metall berührt, das auf beiden Oberflächen des elektronischen Substrats zugänglich ist, und die elektrische Signalleitung, die mit dem Kontaktoberflächenabschnitt verbunden ist, das Metall nicht berührt.
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In der elektronischen Steuervorrichtung kann das elektronische Substrat ein elektronisches Mehrschicht-Substrat sein, das durch Schichten mehrerer Substrate ausgebildet wird, auf denen sich elektrische Signalleitungen befinden.
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In der elektronischen Steuervorrichtung kann eine innere Oberfläche eines Durchgangslochs des elektronischen Substrats, durch das das Metall verläuft, mit einem Muster versehen sein, das sich hin zu einer inneren Schicht des elektronischen Mehrschicht-Substrats erstreckt, und es kann sein, dass das Muster elektrisch nicht mit einer elektronischen Komponente verbunden ist, die nicht das elektronische Bauteil ist.
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Die elektronische Steuervorrichtung kann so gestaltet sein, dass eine elektrische Signalleitung, die elektrisch mit einer elektronischen Komponente verbunden ist, die nicht das elektronische Bauteil ist, das Metall nicht berührt.
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In der elektronischen Steuervorrichtung kann das Steuerobjekt ein Motor sein, das elektronische Bauteil kann ein Transistor sein, der von einem Gehäuse eingeschlossen ist, das einen Kontaktoberflächenabschnitt hat, der die Oberfläche des elektronischen Substrats berührt, wenn der Transistor auf dem elektronischen Substrat montiert ist, und der Transistor kann dafür konfiguriert sein, einen Strom zu erzeugen, der zum Steuern des Motors dient.
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In der elektronischen Steuervorrichtung kann das elektronische Bauteil ein Shuntwiderstand sein, der der Strommessung dient.
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Die elektronische Steuervorrichtung kann in ein Fahrzeug eingebaut sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt von Ausführungsformen der Erfindung wird eine elektronische Steuervorrichtung bereitgestellt, die ein Steuerobjekt steuert, wobei die elektronische Steuervorrichtung umfasst:
ein elektronisches Substrat, auf dem eine elektronische Komponente montiert ist, die dafür konfiguriert ist, das Steuerobjekt zu steuern;
eine elektrische Signalleitung, die auf dem elektronischen Substrat ausgebildet ist, wobei die elektrische Signalleitung ein elektrisches Signal überträgt;
ein Metall, das in das elektronische Substrat eingepresst ist und durch das elektronische Substrat hindurchgeht und das an beiden Oberflächen des elektronischen Substrats frei zugänglich ist; und
ein elektronisches Bauteil, das einen Kontaktoberflächenabschnitt besitzt, der eine Oberfläche des elektronischen Substrats berührt, wenn das elektronische Bauteil auf dem elektronischen Substrat montiert ist, wobei das elektronische Bauteil mit der elektrischen Signalleitung verbunden ist, und das elektronische Substrat mit der elektrischen Signalleitung so ausgebildet ist, dass ein Strompfad, der die elektrische Signalleitung enthält, die mit dem Kontaktoberflächenabschnitt des elektronischen Bauteils verbunden ist, sich nicht mit einem Wärmeabführweg überlappt, wenn das elektronische Bauteil so montiert ist, dass der Kontaktoberflächenabschnitt das Metall berührt, das auf beiden Oberflächen des elektronischen Substrats zugänglich ist.
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Gemäß den obigen Aspekten der Ausführungsform der Erfindung berührt ein elektronisches Bauteil, das von einem Gehäuse eingeschlossen ist und die elektrischen Signalleitungen mit der Oberfläche des Gehäuses verbindet, die die Oberfläche des elektronischen Substrats berührt, wenn das elektronische Bauteil auf dem elektronischen Substrat montiert ist, das Metall des elektronischen Substrats, das Metall umfasst, das durch die Oberfläche des Gehäuses verläuft und frei zugänglich ist. Das elektronische Bauteil ist auf dem elektronischen Substrat montiert, und die elektrischen Signalleitungen des elektronischen Substrats, die mit der Oberfläche des Gehäuses des elektronischen Bauteils verbunden sind, sind so ausgebildet, dass die elektrischen Signalleitungen das Metall nicht berühren. Damit ist es in der elektronischen Steuervorrichtung, die das elektronische Substrat enthält, möglich, Leitungsfehler zu verhindern, die durch das Erzeugen von Brüchen verursacht werden, die in einem Strompfad auftreten, und zugleich die Wärmeableitfunktion eines elektronischen Bauteils beizubehalten.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den beiliegenden Zeichnungen zeigt:
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1 eine Darstellung eines elektronischen Bauteils;
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2 eine Darstellung des elektronischen Bauteils;
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3 eine Ansicht einer elektronischen Steuervorrichtung;
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4 eine Querschnittsansicht der elektronischen Steuervorrichtung;
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5 eine Querschnittsansicht der elektronischen Steuervorrichtung;
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6 eine Querschnittsansicht der elektronischen Steuervorrichtung;
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7 eine Darstellung des elektronischen Bauteils; und
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8 eine Darstellung des elektronischen Bauteils.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Erfindung betrifft eine Vorgehensweise für eine elektronische Steuervorrichtung, die ein Steuerobjekt steuert, und wird auf allen Gebieten der Technik bei elektronischen Steuervorrichtungen angewendet. Zur Vereinfachung wird jedoch eine elektronische Lenkungs-Steuervorrichtung, die einen Lenkungs-Elektromotor eines Fahrzeugs steuert, als Ausführungsform anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Charakteristische Ausführungsform (elektronisches Bauteil)
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1 zeigt einen MOS-Feldeffekttransistor, genauer gesagt ein elektronisches Bauteil, das den Namen Leistungs-MOSFET trägt. Ein Transistor wird beispielsweise zum Steuern eines Lenkungs-Elektromotors verwendet, der ein Steuerungsobjekt darstellt und dazu dient, ein Fahrzeug zu steuern. Da der Motor ein Steuerobjekt ist, das eine hohe Leistung benötigt, braucht man zum Steuern des Motors insbesondere einen Leistungs-MOSFET.
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In dem Leistungs-MOSFET, siehe 1, ist ein Transistorchip 5, d. h. ein elektronisches Bauteil, in einem Gehäuse 2 eingeschlossen. Von den drei Elektroden des Transistorchips 5 sind die Sourceelektrode und die Gateelektrode elektrisch an die Anschlüsse 3 und 4 angeschlossen. Diese Anschlüsse sind außerhalb des Gehäuses 2 zugänglich. Zudem, siehe 2, die die Rückseite des Leistungs-MOSFETs 1 zeigt, ist von den drei Elektroden des Transistorchips 5 die Drainelektrode elektrisch mit einer Anschlussplatte 6 verbunden und an der Unterseite des Gehäuses zugänglich. Der Grund dafür, dass wie beschrieben nur die Drainelektrode an der Unterseite des Gehäuses angeordnet ist, besteht darin, dass man eine hohe Integration und eine große Leistung erzielen will. Der Leistungs-MOSFET 1 mit diesem Aufbau eignet sich zum Erzielen einer Größen- und Gewichtsverringerung eines Fahrzeugs und zum Steuern eines Lenkungs-Elektromotors, der in ein Fahrzeug eingebaut ist und eine hohe Leistung erfordert.
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Nimmt man eine PWM-Steuerung eines Motors mit Hilfe einer Schaltfunktion des Leistungs-MOSFETs 1 vor, so wird eine Spannung zwischen der Gateelektrode und der Drainelektrode des Leistungs-MOSFETs 1 angelegt, und der Durchlasswiderstand nimmt zu, und es wird Wärme erzeugt. Aus diesem Grund hat die Anschlussplatte 6, die an der Unterseite des Gehäuses 2 des Leistungs-MOSFETs 1 zugänglich ist, siehe 2, auch die Funktion, in dem Gehäuse erzeugte Wärme abzuführen. Der Leistungs-MOSFET 1 ist auf der Oberfläche eines elektronischen Substrats angebracht, das sich in einer elektronischen Steuervorrichtung befindet. (Elektronische Steuervorrichtung)
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3 zeigt eine elektronische Steuervorrichtung 7. Die elektronische Steuervorrichtung 7 hat die Funktion, den Lenkungs-Elektromotor zu steuern, der das Steuerobjekt darstellt, und enthält ein elektronisches Substrat 8, auf dem elektronische Komponenten angebracht sind. Wie im Weiteren beschrieben besteht das elektronische Substrat 8 aus einem elektronischen Mehrschicht-Substrat, das durch Schichten einer vorbestimmten Anzahl (beispielsweise vier) von Substraten ausgebildet wird, auf denen elektrische Signalleitungen zum Übertragen elektrischer Signale an die elektronischen Komponenten, d. h. Muster, vorhanden sind. Zudem umfasst das elektronische Substrat 8: den genannten Leistungs-MOSFET 1; einen Speicher, beispielsweise ein ROM oder RAM, das eine Speicherfunktion ausführt; einen Mikrocomputer 9, der eine CPU enthält, die eine Berechnungsfunktion aufweist; einen Kondensator 10, der die Funktion hat, Ladungen zu sammeln und abzugeben; ein Muster 11; Durchgangslöcher 12, die elektrisch mit Mustern von elektronischen Substraten verbunden sind, die weitere Schichten bilden; usw.
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Die elektronische Steuervorrichtung 7 ist eine elektronische Lenkungs-Steuervorrichtung, die einen Lenkungs-Elektromotor eines Fahrzeugs steuert. Die elektronische Steuervorrichtung steuert den Lenkungsmotor, der das Steuerobjekt ist, abhängig von einem Eingabewert, der von einem Sensor stammt, der eine physikalische Erscheinung erfasst, und von einem Steuerprogramm, das in dem ROM oder einer ähnlichen Vorrichtung gespeichert ist. Damit führt die CPU im Zusammenwirken mit weiteren elektronischen Komponenten eine Lenkungsfunktion aus. (Elektronisches Substrat)
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5 zeigt eine Querschnittsansicht der elektronischen Steuervorrichtung 1 aus 3 entlang der Linie III-III in Richtung der X-Achse. Das elektronische Substrat 8 ist ein elektronisches Mehrschichtsubstrat, das durch Schichten einer vorbestimmten Anzahl (beispielsweise vier) von Substraten 15 ausgebildet wird, auf denen Muster 11 ausgebildet sind. Das elektronische Substrat 8 enthält Durchgangslöcher 12, durch die die in den jeweiligen Schichten ausgebildeten Muster 11 elektrisch miteinander verbunden werden. Jedes Durchgangsloch 12 ist ein Loch, das in dem elektronischen Substrat 8 ausgebildet ist. Die Ränder der Löcher sind mit Metall bedeckt, das leitfähig ist, und sie sind elektrisch mit den Mustern 11 der jeweiligen Schichten verbunden. Die beiden Oberflächen 16 des elektronischen Substrats 8 sind mit Kunststoff oder einem ähnlichen Material beschichtet, das eine Isolierwirkung hat.
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Zudem sind Metallstäbe 13 für die Wärmeabfuhr in das elektronische Substrat 8 eingebettet. Die Metallstab-Löcher des elektronischen Substrats 8, in das die Metallstäbe 13 eingebettet sind, sind an den Rändern nicht mit Metall bedeckt und haben nicht die Leitwirkung wie die Durchgangslöcher 12 in 3. D. h., die Umgebungen der Metallstab-Löcher sind nicht elektrisch mit den Mustern 11 der Schichten verbunden.
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Das elektronische Substrat 8 enthält die Muster 11, die so ausgebildet sind, dass sie nicht mit den Metallstäben 13 in Berührung kommen. Wird der Leistungs-MOSFET 1 auf der Oberfläche des elektronischen Substrats befestigt, so wird das Muster 11 elektrisch an die Anschlussplatte 6 des Leistungs-MOSFETs 1 angeschlossen, d. h. an einen Kontaktoberflächenabschnitt, der eine Oberfläche des Gehäuses des Leistungs-MOS-FETs 1 bildet, die die Oberfläche des elektronischen Substrats 8 berührt. Anders beschrieben trennt das elektronische Substrat 8 das Muster 11 von den Metallstäben 13 und bewirkt, dass das Muster 11 nicht elektrisch mit den Metallstäben 13 verbunden ist. Wird der Leistungs-MOSFET 1 auf der Oberfläche des elektronischen Substrats befestigt, so wird das Muster 11 elektrisch an die Anschlussplatte 6 des Leistungs-MOSFETs 1 angeschlossen, d. h. an einen Kontaktoberflächenabschnitt, der eine Oberfläche des Gehäuses des Leistungs-MOSFETs 1 bildet, die die Oberfläche des elektronischen Substrats 8 berührt.
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Damit, siehe 5, verläuft ein Strompfad A, der gebildet wird vom Stromfluss, der von der mit der Drainelektrode verbundenen Anschlussplatte 6 eingeben wird, vom Stromfluss, der an den mit der Gateelektrode verbundenen Anschluss 4 ausgegeben wird, und vom Stromfluss im Muster 11, nicht durch die Metallstäbe 13 beim Leistungs-MOSFET 1 und berührt diese auch nicht.
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Damit überlappt sich ein Wärmeabführweg C, der von der Anschlussplatte 6 des Leistungs-MOSFETs 1 zu den Metallstäben 13 führt und die Wärme zur gegenüberliegenden Seite abführt, nicht mit dem Strompfad A. Dadurch fließt kein Strom über die Ränder der Metallstab-Löcher im elektronischen Substrat 8. Somit dehnen sich die Metallstäbe 13 nicht durch Erwärmung aus, und an den Rändern 14 der Metallstab-Löcher werden keine Brüche B erzeugt. D. h., es ist möglich, zu verhindern, dass die Wärmeableitwirkung der Metallstäbe 13 schlechter wird und zugleich Leitungsfehler auf dem Strompfad A zu verhindern, die durch das Entstehen von Brüchen B bewirkt werden.
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Die Muster 11 sind innere Schichten im elektronischen Substrats 8, das die Seitenfläche des Metallstabs 13 einklemmt. Damit ist der Metallstab elektrisch nicht mit den Mustern 11 oder den elektronischen Komponenten verbunden. Daher kann das elektronische Substrat 8 die Metallstäbe 13 festhalten.
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Abwandlungen
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Bis hierher wurde eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebene Ausführungsform eingeschränkt, sondern kann verschiedene Abwandlungen aufweisen. Bei den weiteren Ausführungsformen wird im Folgenden hauptsächlich der Unterschied zur beschriebenen Ausführungsform erläutert.
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Erste Abwandlung
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In der obigen Ausführungsform ist ein elektrischer Lenkungsmotor als Steuerobjekt beschrieben. Das Steuerobjekt kann jedoch auch ein Drosselklappenmotor, ein Getriebeschalt-Elektromagnet, ein Kühlgebläsemotor, ein Motor eines elektrischen Fensterhebers, ein Airbag-Zünder, ein Sitzmotor, ein Klimaanlagenmotor, ein Wischermotor oder ein ähnliches Teil sein.
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Zudem ist in der obigen Ausführungsform eine elektronische Lenkungs-Steuervorrichtung, die einen Lenkungs-Elektromotor steuert, als elektronische Steuervorrichtung beschrieben. Die elektronische Steuervorrichtung kann jedoch auch eine elektronische Motorsteuervorrichtung sein, die einen Drosselklappenmotor steuert, eine elektronische Getriebesteuervorrichtung, die einen Getriebeschalt-Elektromagneten steuert, eine elektronische Kühlgebläse-Steuervorrichtung, die einen Kühlgebläsemotor elektronisch steuert, eine elektronische Steuervorrichtung für einen Fensterheber, die einen Fensterhebermotor steuert, eine elektronische Airbag-Steuervorrichtung, die einen Airbag-Zünder steuert, eine elektronische Sitzsteuervorrichtung, die einen Sitzmotor steuert, eine elektronische Klimaanlagen-Steuervorrichtung, die einen Klimaanlagenmotor steuert, eine elektronische Wischersteuervorrichtung, die einen Wischermotor steuert, oder eine ähnliche Vorrichtung.
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Zweite Abwandlung
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In der beschriebenen Ausführungsform ist die Drainelektrode von den drei Elektroden des Transistorchips 5, dem Leistungs-MOSFET 1, einem elektronischen Bauteil, elektrisch mit der Anschlussplatte 6 verbunden und an der Unterseite des Gehäuses frei zugänglich, siehe 2. Die an der Unterseite freiliegende Anschlussplatte 6 hat auch die Funktion, in dem Gehäuse erzeugte Wärme abzuführen. In einem Leistungs-MOS-FET 1 kann von den drei Elektroden des Transistorchips die Drainelektrode elektrisch mit zwei Anschlussplatten 6Z verbunden und an der Unterseite eines Gehäuses 2Z zugänglich sein. Eine Wärmeableitplatte 20, die die in dem Gehäuse 2Z erzeugte Wärme abführt, kann getrennt an der Unterseite des Gehäuses 2Z herausgeführt sein, siehe 7.
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Man kann auch mit einem Leistungs-MOSFET 1Z als elektronisches Bauteil die Vorteile der Erfindung erzielen.
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Dritte Abwandlung
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In der beschriebenen Ausführungsform ist der Leistungs-MOSFET 1 nach 1 und 2 als elektronisches Bauteil beschrieben. Man kann jedoch jedes beliebige elektronische Bauteil verwenden, solange: das elektronische Bauteil auf der Oberfläche des elektronischen Substrats montiert ist und beim Ausüben seiner Funktion Wärme erzeugt wie der Leistungs-MOSFET 1; ein Kontaktoberflächenabschnitt des elektronischen Bauteils, der das elektronische Substrat berührt, wenn das elektronische Bauteil auf der Oberfläche des elektronischen Substrats befestigt ist, einen Teil eines Strompfads bildet; und das elektronische Bauteil die erzeugte Wärme über den Kontaktoberflächenabschnitt abführen kann.
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Man kann hier beispielsweise an einen Shuntwiderstand 17, siehe 8, als elektronisches Bauteil denken. Der Shuntwiderstand ist eine Widerstandseinheit, mit der man den Strom in einem Schaltkreis erfasst.
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Der für diesen Zweck verwendete Shuntwiderstand 17 erzeugt bei seiner Stromerfassungsfunktion auch Wärme. Die Anschlüsse 18 und 19, d. h. die Kontaktoberflächenabschnitte des Shuntwiderstands, die das elektronische Substrat berühren, wenn der Shuntwiderstand auf der Oberfläche des elektronischen Substrats befestigt ist, bilden einen Teil eines Strompfads und können die erzeugte Wärme über die Anschlüsse 18 und 19 abführen.
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Man kann auch mit dem Shuntwiderstand 17 als elektronischem Bauteil die Vorteile der Erfindung erzielen.
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Vierte Abwandlung
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Es wird nun ein Strompfad beschrieben, der sich vom Strompfad des elektronischen Substrats in der obigen Ausführungsform unterscheidet. 6 zeigt eine Querschnittsansicht der elektronischen Steuervorrichtung 1 in 3 entlang der Linie III-III in Richtung der X-Achse. Ein elektronisches Substrat 8Y ist ein elektronisches Mehrschichtsubstrat, das durch Schichten einer vorbestimmten Anzahl von (beispielsweise vier) Substraten 15Y ausgebildet wird, auf denen Muster 11Y vorhanden sind. Das elektronische Substrat 8Y enthält Durchgangslöcher 12V, durch die die in den jeweiligen Schichten ausgebildeten Muster 11Y elektrisch miteinander verbunden werden. Jedes Durchgangsloch 12Y ist ein Loch, das in dem elektronischen Substrat 8Y ausgebildet ist. Die Ränder der Löcher sind mit Metall bedeckt, das leitfähig ist, und sie sind elektrisch mit den Mustern 11Y der jeweiligen Schichten verbunden. Die beiden Oberflächen 16Y des elektronischen Substrats 8Y sind mit Kunststoff oder einem ähnlichen Material beschichtet, das eine Isolierwirkung hat.
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Die angesprochenen Metallstäbe 13Y, die Wärme abführen, sind in das elektronische Substrat 8Y eingebettet. Die Ränder 14Y der Metallstab-Löcher des elektronischen Substrats 8Y, in die das Metall eingebettet ist, sind wie bei den Durchgangslöchern 12Y mit Metall bedeckt, das leitfähig ist, sie sind aber nicht elektrisch mit den Mustern 11V der jeweiligen Schichten verbunden.
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Das elektronische Substrat 8Y enthält das Muster 11Y derart, dass das Muster 11Y in einer Richtung weg von den Metallstäben 13Y geführt ist und an den Rändern 14Y der Metallstab-Löcher nicht elektrisch mit den Metallstäben 13Y verbunden ist. Ist ein Leistungs-MOSFET IV auf der Oberfläche des elektronischen Substrats befestigt, so wird das Muster 11Y elektrisch mit der Anschlussplatte 6Y des Leistungs-MOSFETs 1Y verbunden, die ein Kontaktoberflächenabschnitt ist und sich in der Gehäuseoberfläche des Leistungs-MOSFETs 1V befindet und damit die Oberfläche des elektronischen Substrats 8Y berührt.
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D. h., siehe 6, dass für den Leistungs-MOSFET 1 ein Strompfad AY, der von dem Stromfluss gebildet wird, der von der mit der Drainelektrode verbundenen Anschlussplatte 6Y eingegeben wird, dem Stromfluss, der von dem mit der Gateelektrode verbundenen Anschluss 4Y ausgegeben wird, und dem im Muster 11Y fließenden Strom, die Metallstäbe 13Y bzw. die Ränder 14Y der Metallstab-Löcher nicht durchläuft bzw. nicht berührt.
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Damit überlappt sich ein Wärmeabführweg CY, der von der Anschlussplatte 6Y des Leistungs-MOSFETs 1Y zu den Metallstäben 13Y führt und die Wärme zur gegenüberliegenden Seite abführt, nicht mit dem Strompfad AY. Dadurch fließt kein Strom über die Ränder der Metallstab-Löcher im elektronischen Substrat 8Y. Dadurch dehnen sich die Metallstäbe 13Y nicht durch Erwärmung aus, und an den Rändern 14Y der Metallstab-Löcher werden keine Brüche B erzeugt. D. h., es ist möglich, zu verhindern, dass die Wärmeableitwirkung der Metallstäbe 13Y schlechter wird, und zugleich Leitungsfehler auf dem Strompfad AY zu verhindern, die durch das Entstehen von Brüchen BY bewirkt werden.
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Die Ränder 14Y der Metallstab-Löcher sind im elektronischen Substrat 8Y so ausgebildet, dass sie die Seitenflächen der Metallstäbe 13Y einklemmen und nicht elektrisch mit den anderen Mustern 11Y oder elektronischen Komponenten verbunden sind. Dadurch kann das elektronische Substrat 8Y die Metallstäbe 13Y festhalten und die Wärmeableitwirkung verbessern.
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Fünfte Abwandlung
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Es wird nun ein Strompfad beschrieben, der sich vom Strompfad des elektronischen Substrats in der obigen Ausführungsform unterscheidet. In der genannten Ausführungsform enthält das elektronische Substrat 8 das Muster 11 derart, dass das Muster 11 in einer Richtung weg von den Metallstäben 13 geführt ist und die Metallstäbe 13 berührt, wobei die Metallstäbe 13 nicht an Masse angeschlossen sind. Ist ein Leistungs-MOSFET 1 auf der Oberfläche des elektronischen Substrats befestigt, so ist das Muster 11 elektrisch mit einer Anschlussplatte 6 des Leistungs-MOSFETs 1 verbunden, die ein Kontaktoberflächenabschnitt ist, der in einer Gehäuseoberfläche des Leistungs-MOS-FETs 1 vorhanden ist, die die Oberfläche des elektronischen Substrats 8 berührt.
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Da die Metallstäbe 13 nicht an Masse liegen, fließt auch dann kein Strom in den Rändern 14 der Metallstab-Löcher oder den Metallstäben 13, wenn das Muster 11 die Metallstäbe 13 berührt. Dadurch überlappt sich ein Wärmeabführweg C, der von der Anschlussplatte 6 des Leistungs-MOSFETs 1 zu den Metallstäben 13 führt und die Wärme zur gegenüberliegenden Seite abführt, nicht mit dem Strompfad A. Somit fließt kein Strom über die Ränder 14 der Metallstab-Löcher im elektronischen Substrat 8. Dadurch dehnen sich die Metallstäbe 13Y nicht durch Erwärmung aus, und an den Rändern 14 der Metallstab-Löcher werden keine Brüche B erzeugt. D. h., es ist möglich, zu verhindern, dass die Wärmeableitwirkung der Metallstäbe 13 schlechter wird und zugleich Leitungsfehler auf dem Strompfad A zu verhindern, die durch das Entstehen von Brüchen B bewirkt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009-262202 [0001]
- JP 5-304223 A [0007]
