【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱のために金属板を接合した回路体、及び該回路体をヒートシンクに取着した電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輌用の電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用モータ（以下、モータという）の回転軸の回転力を伝導機構を介して舵取機構へ伝達して舵取補助を行う。電動パワーステアリング装置では、モータがロックしてトルクのみ発生している場合、例えば、ハンドル端当て時、縁石乗り上げ時（特に、失敗した場合）、又は轍から抜けるためにハンドルを切ったとき等に、モータ電流を制御しているＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御装置）の電子回路が急激に発熱する。
【０００３】
ＥＣＵに限らず、大電流・高電圧を制御する電子装置は一般に、電子回路の急激な発熱を一旦蓄熱してから拡散して熱放出を効果的に行うためにヒートシンクを備える。電子回路が形成された回路基板からヒートシンクへ熱を良好に伝達するために、前記回路基板に絶縁基板と放熱用の金属板とを設けて回路体を構成し、該回路体をヒートシンクに取着した構成の電子装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図３は従来の電子装置の概略構成を示す断面図である。図３に示す電子装置では、回路体２０は、モータ電流制御用の電子回路が形成された回路基板１１、セラミックからなる絶縁基板１２、及び銅からなる金属板１３がこの順に接合された構成となっている。金属板１３は、絶縁基板１２よりも小さく、絶縁基板１２の割れ及び反りを防止するために回路基板１１と同程度の厚さを有する。
【０００５】
金属板１３は半田１４を介して放熱効果を有する取付板１５に接合されている。取付板１５としては低熱膨張材料のＡｌＳｉＣ及びＣｕＯ、又は銅が用いられる。取付板１５は、熱伝導性のグリース１７を介して螺子１６，１６…でヒートシンク１８に取着されている。取付板１５は、螺子１６，１６…の頭、及び回路体２０を内包するようにして絶縁材料製のカバー１９で覆われている。
【０００６】
以上のような構造とすることにより、従来の電子装置では、電子回路が発した熱は、回路基板１１から絶縁基板１２、金属板１３、取付板１５、及びグリース１７を介してヒートシンク１８へ伝達され、電子回路の加熱による装置の故障を防止している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１４８４５１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示す電子装置では、回路体２０をヒートシンク１８に取着するために取付板１５を介している。しかし、取付板１５に低熱膨張材料のＡｌＳｉＣ及びＣｕＯを用いた場合、ＡｌＳｉＣ及びＣｕＯは高価であるため、製造コストが増大するという問題がある。
【０００９】
また、取付板１５は半田１４を介して金属板１３と接合されており、電子回路の加熱及び冷却に伴って、取付板１５が膨張及び収縮するため、半田１４に内部応力が作用する。内部応力は特に半田１４の角部に集中するため、半田１４は角部に割れが生じるという問題がある。
【００１０】
取付板１５が膨張及び収縮する割合は、取付板１５に低熱膨張材料のＡｌＳｉＣ及びＣｕＯを用いた場合よりも、銅を用いた場合の方が大きい。したがって、取付板１５に低価な銅を用いた場合、高価なＡｌＳｉＣ及びＣｕＯを用いた場合に比べて製造コストを低減することはできるが、半田１４の角部に割れがより生じやすくなるという問題がある。半田１４の割れは故障の原因となる虞があり、電子装置の品質及び信頼性の低下につながる。
【００１１】
本発明は斯かる問題に鑑みてなされものであり、その目的とするところは、絶縁基板に接合される放熱用の金属板を絶縁基板よりも大きくし、金属板に螺子を挿通するための穴を形成することにより、取付板を用いずにヒートシンクに直接的に取着することができる回路体を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、前記回路体を、金属板に形成された穴に螺子を挿通してヒートシンクに取着することにより、製造コストを低減し、生産性を向上することができる電子装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る回路体は、電子回路が形成された回路基板、絶縁基板、及び金属板が接合された回路体において、前記金属板は、前記絶縁基板よりも大きく、螺子を挿通するための穴が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
第２発明に係る電子装置は、第１発明に係る回路体と、ヒートシンクとを備え、前記回路体は、前記穴に螺子を挿通して前記ヒートシンクに取着されていることを特徴とする。
【００１５】
第１発明にあっては、金属板は絶縁基板よりも大きいため、絶縁基板と接合しない部分に螺子を挿通するための穴を形成することができる。これにより、取付板を用いることなく、金属板に形成された穴に螺子を挿通して、回路体をヒートシンクに直接的に取着することができる。
しかも、取付板が不要であることから半田付け工程も不要となるため、コストを低減することができるだけでなく、ヒートシンクへの取着に係る工数を減少することができる。
【００１６】
第２発明にあっては、金属板に形成された穴に螺子を挿通して回路体をヒートシンクに取着することにより、従来の電子装置のように、回路体のヒートシンクへの取着に取付板を必要としないため、製造コストを低減することができる。
【００１７】
また、取付板が不要であることから半田付け工程が不要となり、装置の故障を招く虞のある要因を１つ減少することができ、更に、製造に係る工数が１つ減少することから、装置の生産効率を向上することができる。
更に、取付板が不要であることから、取付板分の熱抵抗が減少するため、放熱効果を向上することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る電子装置の概略構成を示す平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【００１９】
図において、１０は回路体であり、エッチング法により銅箔の配線パターンが形成されて電動パワーステアリング装置のモータ電流を制御する電子回路が形成された回路基板１の裏面に、セラミックからなる絶縁基板２が設けられており、絶縁基板２の裏面に、銅からなる金属板３が設けられている。絶縁基板２は回路基板１よりも大きく、金属板３は絶縁基板２よりも大きい。
【００２０】
金属板３の４つの角部の近傍にはそれぞれ、螺子６，６…を１本ずつ挿通するための穴３ａ，３ａ…が１つずつ形成されている。穴３ａ，３ａ…の直径は、螺子６，６…の挿通部の直径よりも大きく、螺子６，６…の頭の直径よりも小さい。回路基板１、絶縁基板２、及び金属板３は、各面の中心が同一になるようにして、回路基板１及び絶縁基板２、並びに絶縁基板２及び金属板３が、直接貼付法又は活性金属法により接合されている。
【００２１】
回路体１０は、熱伝導性のグリース７を介して螺子６，６…によりヒートシンク８に取着されている。なお、穴３ａ，３ａ…の直径は、螺子６，６…の挿通部の直径よりも大きいため、穴３ａ，３ａ…と螺子６，６…との間には空隙が存在する。
【００２２】
また、金属板３は、螺子６，６…の頭、回路基板１、及び絶縁基板２を内包するようにして絶縁材料製のカバー９が接着剤により接合されている。これにより、電子回路を外部から防塵し、絶縁している。
【００２３】
以上の如き構造の電動パワーステアリング装置のモータ電流を制御する電子装置において、前述したようにモータがロックしてトルクのみ発生している場合に、モータ電流を制御している電子回路は、通常の動作時に比べて急激に発熱する。しかし、電子回路が発した熱は、回路基板１から絶縁基板２、金属板３、及びグリース７を介してヒートシンク８へ伝達して一旦蓄熱されてから放熱される。これにより、電子回路の加熱による装置の故障を防止している。
【００２４】
また、金属板３は銅からなるため熱膨張係数は約１６．５×１０−６／℃と金属の中でも低い（例えば、アルミニウムの熱膨張係数は約２５．０×１０−６／℃）が、前述したような放熱過程において金属板３が熱を吸収して熱膨張しても、穴３ａ，３ａ…と螺子６，６…との間には空隙が存在するため、穴３ａ，３ａ…の部分で金属板３の面方向に対する熱膨張を解放し、金属板３に作用する内部応力を緩和することができる。
【００２５】
なお、前述の実施の形態に記載した回路体１０の金属板３は、従来の回路体２０の金属板１３とは異なり、螺子６，６…によりヒートシンクに直接的に取着されるため、強度を持たせるために金属板１３よりも厚い方が好ましい。
【００２６】
また、前述の実施の形態に記載した電子装置は、電動パワーステアリング装置のモータ電流を制御するための電子装置としたが、これに限らず、大電流・高電圧を制御するための電子装置であってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、第１発明によれば、金属板は絶縁基板よりも大きく、螺子を挿通するための穴が形成されているため、取付板を用いることなく、金属板に形成された穴に螺子を挿通して、回路体をヒートシンクに直接的に取着することができ、しかも、取付板が不要であることから半田付け工程も不要となるため、コストを低減することができるだけでなく、ヒートシンクへの取着に係る工数を減少することができる。
【００２８】
また、第２発明によれば、取付板を用いず、半田付け工程なしに回路体がヒートシンクに取着されるため、製造コストを低減することができ、装置の故障を招く虞のある要因を１つ減少することができ、更に装置の生産効率を向上することができる。また、取付板が不要であることから、取付板分の熱抵抗が減少するため、放熱効果を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】従来の電子装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 回路基板
２ 絶縁基板
３ 金属板
３ａ 穴
６ 螺子
７ グリース
８ ヒートシンク
９ カバー
１０ 回路体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit body in which a metal plate is joined for heat dissipation, and an electronic device in which the circuit body is attached to a heat sink.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an electric power steering device for a vehicle, steering assist is performed by transmitting the rotational force of a rotating shaft of a steering assist motor (hereinafter, referred to as a motor) to a steering mechanism via a transmission mechanism. In the electric power steering device, when the motor is locked and only torque is generated, for example, when hitting the steering wheel end, riding on a curb (especially, when failing), or turning the steering wheel to get out of a rut, etc. The electronic circuit of the ECU (Electronic Control Unit) that controls the motor current rapidly generates heat.
[0003]
Not only the ECU but also an electronic device that controls a large current and a high voltage generally includes a heat sink for temporarily storing and then diffusing rapid heat generation of the electronic circuit to effectively release heat. In order to satisfactorily transfer heat from the circuit board on which the electronic circuit is formed to the heat sink, the circuit board is provided with an insulating substrate and a metal plate for heat dissipation to form a circuit body, and the circuit body is attached to the heat sink. There is an electronic device having such a configuration (for example, see Patent Document 1).
[0004]
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional electronic device. In the electronic device shown in FIG. 3, the circuit body 20 has a configuration in which a circuit board 11 on which an electronic circuit for motor current control is formed, an insulating substrate 12 made of ceramic, and a metal plate 13 made of copper are joined in this order. Has become. The metal plate 13 is smaller than the insulating substrate 12 and has a thickness similar to that of the circuit board 11 in order to prevent the insulating substrate 12 from cracking and warping.
[0005]
The metal plate 13 is joined via a solder 14 to a mounting plate 15 having a heat radiation effect. As the mounting plate 15, a low thermal expansion material such as AlSiC and CuO, or copper is used. The mounting plate 15 is attached to a heat sink 18 with screws 16, 16... Via a thermally conductive grease 17. The mounting plate 15 is covered with a cover 19 made of an insulating material so as to include the heads of the screws 16, 16... And the circuit body 20.
[0006]
With the above structure, in the conventional electronic device, the heat generated by the electronic circuit is transmitted from the circuit board 11 to the heat sink 18 via the insulating substrate 12, the metal plate 13, the mounting plate 15, and the grease 17. Thus, the failure of the device due to the heating of the electronic circuit is prevented.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-148451 A
[Problems to be solved by the invention]
In the electronic device shown in FIG. 3, the circuit body 20 is attached to the heat sink 18 via the mounting plate 15. However, when AlSiC and CuO, which are low thermal expansion materials, are used for the mounting plate 15, AlSiC and CuO are expensive, so that there is a problem that the manufacturing cost increases.
[0009]
Further, the mounting plate 15 is joined to the metal plate 13 via the solder 14, and the mounting plate 15 expands and contracts with heating and cooling of the electronic circuit, so that an internal stress acts on the solder 14. Since the internal stress is particularly concentrated on the corners of the solder 14, there is a problem that the solder 14 is cracked at the corners.
[0010]
The rate at which the mounting plate 15 expands and contracts is greater when copper is used than when the low thermal expansion materials AlSiC and CuO are used for the mounting plate 15. Therefore, when low-cost copper is used for the mounting plate 15, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where expensive AlSiC and CuO are used, but cracks are more easily generated at the corners of the solder 14. There's a problem. The cracks in the solder 14 may cause a failure, leading to a decrease in the quality and reliability of the electronic device.
[0011]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to make a heat-dissipating metal plate to be bonded to an insulating substrate larger than the insulating substrate and to insert a screw through the metal plate. Is to provide a circuit body that can be directly attached to a heat sink without using a mounting plate.
[0012]
Another object of the present invention is to reduce the manufacturing cost and improve the productivity by inserting the screw into a hole formed in a metal plate and attaching the circuit body to a heat sink. An electronic device is provided.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A circuit body according to a first aspect of the present invention is a circuit body in which an electronic circuit is formed, an insulating substrate, and a circuit body in which a metal plate is joined, wherein the metal plate is larger than the insulating substrate, and is used for inserting a screw. It is characterized in that a hole is formed.
[0014]
An electronic device according to a second invention includes the circuit body according to the first invention and a heat sink, wherein the circuit body is attached to the heat sink by inserting a screw into the hole.
[0015]
In the first invention, since the metal plate is larger than the insulating substrate, a hole for inserting a screw can be formed in a portion not joined to the insulating substrate. Thus, the circuit body can be directly attached to the heat sink by inserting the screw into the hole formed in the metal plate without using the mounting plate.
In addition, since a mounting plate is not required, a soldering step is not required, so that not only the cost can be reduced, but also the number of steps required for attaching to a heat sink can be reduced.
[0016]
According to the second aspect of the present invention, the circuit is attached to the heat sink by inserting a screw into a hole formed in the metal plate, so that the circuit is attached to the heat sink as in a conventional electronic device. Since no plate is required, manufacturing costs can be reduced.
[0017]
Further, since a mounting plate is not required, a soldering step is not required, and a factor that may cause a failure of the device can be reduced by one. Further, since the man-hour related to manufacturing is reduced by one, the device can be reduced. Production efficiency can be improved.
Furthermore, since a mounting plate is not required, the heat resistance of the mounting plate is reduced, so that the heat radiation effect can be improved.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiments.
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an electronic device according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
[0019]
In the figure, reference numeral 10 denotes a circuit body, and an insulating substrate made of ceramic is provided on the back surface of a circuit board 1 on which a wiring pattern of copper foil is formed by an etching method and an electronic circuit for controlling a motor current of the electric power steering apparatus is formed. 2 is provided, and a metal plate 3 made of copper is provided on the back surface of the insulating substrate 2. The insulating substrate 2 is larger than the circuit board 1, and the metal plate 3 is larger than the insulating substrate 2.
[0020]
In the vicinity of the four corners of the metal plate 3, one hole 3a, 3a... For inserting one screw 6, 6,. The diameters of the holes 3a are larger than the diameters of the insertion portions of the screws 6, 6, and are smaller than the diameters of the heads of the screws 6, 6,. The circuit board 1, the insulating board 2, and the metal plate 3 are arranged such that the centers of the respective surfaces are the same. It is joined by the method.
[0021]
The circuit body 10 is attached to the heat sink 8 by screws 6, 6,... Via a thermally conductive grease 7. Since the diameters of the holes 3a, 3a are larger than the diameters of the insertion portions of the screws 6, 6, there are gaps between the holes 3a, 3a, and the screws 6, 6,.
[0022]
Also, the metal plate 3 is joined to the cover 9 made of an insulating material by an adhesive so as to include the heads of the screws 6, 6,..., The circuit board 1 and the insulating board 2. Thereby, the electronic circuit is dust-proofed and insulated from the outside.
[0023]
In the electronic device for controlling the motor current of the electric power steering device having the above-described structure, when the motor is locked and only the torque is generated as described above, the electronic circuit for controlling the motor current includes a normal circuit. Heat is generated more rapidly than during operation. However, the heat generated by the electronic circuit is transmitted from the circuit board 1 to the heat sink 8 via the insulating board 2, the metal plate 3 and the grease 7, temporarily stored, and then radiated. This prevents the failure of the device due to the heating of the electronic circuit.
[0024]
Further, since the metal plate 3 is made of copper, the coefficient of thermal expansion is about 16.5 × 10 −6 / ° C., which is low among metals (for example, the coefficient of thermal expansion of aluminum is about 25.0 × 10 −6 / ° C.). Even if the metal plate 3 absorbs heat and thermally expands in the heat radiation process as described above, there is a gap between the holes 3a, 3a and the screws 6, 6, so that the holes 3a, 3a. The thermal expansion in the plane direction of the metal plate 3 can be released at the portion, and the internal stress acting on the metal plate 3 can be reduced.
[0025]
The metal plate 3 of the circuit body 10 described in the above-described embodiment is different from the metal plate 13 of the conventional circuit body 20, and is directly attached to the heat sink by the screws 6, 6,. It is preferable that the metal plate 13 be thicker than the metal plate 13 in order to have a thickness.
[0026]
Further, the electronic device described in the above embodiment is an electronic device for controlling the motor current of the electric power steering device, but is not limited thereto, and may be an electronic device for controlling a large current and a high voltage. There may be.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect, the metal plate is larger than the insulating substrate, and the hole for inserting the screw is formed, so that the hole formed in the metal plate can be formed without using the mounting plate. By inserting the screws, the circuit body can be directly attached to the heat sink, and since the mounting plate is not required, the soldering step is not required, so that not only can the cost be reduced, The man-hour related to the attachment to the heat sink can be reduced.
[0028]
Further, according to the second aspect, since the circuit body is attached to the heat sink without using a mounting plate and without a soldering step, the manufacturing cost can be reduced, and a factor that may cause a failure of the device can be obtained. One can be reduced, and the production efficiency of the apparatus can be further improved. Further, since the mounting plate is unnecessary, the thermal resistance of the mounting plate is reduced, so that the heat radiation effect can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an electronic device according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional electronic device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Circuit board 2 Insulating board 3 Metal plate 3a Hole 6 Screw 7 Grease 8 Heat sink 9 Cover 10 Circuit body
