JP2006086296A - Electronic control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic control device which can be miniaturized and can simplify a component mounting step in a circuit board. <P>SOLUTION: Circuit forming elements including a resistance element are mounted on a circuit board 33, and one surface of the board 33 is bonded to one surface of a base plate 31. A thick-film resistor 39 as a circuit component element is formed on the surface of the board 33 bonded to the base plate 31, and all electronic components 41 to be mounted without using welding are mounted also on the plate-bonded side of the board. The other all electronic components (35, 36) including a chip resistor 36 are mounted by welding 37 on the other surface of the board 33. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子制御装置に関するものである。   The present invention relates to an electronic control device.

電子制御装置（ＥＣＵ）において熱的に厳しい環境に配置される場合がある。例えば、車載用等の搭載環境の特に厳しい環境に配置される場合、あるいは、発熱量の大きな素子を回路基板に搭載する場合等である。このような環境で使用される電子制御装置として、図１３に示すように、回路基板１００における厚膜抵抗体１０１を配した面を金属筐体（放熱プレート）１０２に接着する構造が知られている。詳しくは、図１３において、回路基板１００の上面には電子部品１０３が半田１０４で電気的機械的に接合されている。また、回路基板１００の上面において、電子部品（半導体チップ）１０５が回路基板１００側のボンディングパッド１０６とボンディングワイヤー１０７で電気的に接続した状態で搭載されている（ベアチップ実装されている）。さらに、回路基板１００の上面に設けられた入出力用ボンディングパッド１０８と金属筐体１０２に絶縁かつ機械的に固定された入出力ピン１０９とがボンディングワイヤー１１０で電気的に接続されている。一方、回路基板１００の下面には、厚膜抵抗体１０１が印刷にて配置され、絶縁膜１１１にて被覆されている。回路基板１００は、フラットな下面全面が金属筐体１０２に熱伝導のよい接着剤１１２で固着され、効率の良い放熱が行われる。   There are cases where the electronic control unit (ECU) is placed in a thermally severe environment. For example, it is arranged in a particularly harsh environment such as a vehicle-mounted environment, or when an element with a large amount of heat generation is mounted on a circuit board. As an electronic control device used in such an environment, as shown in FIG. 13, a structure in which a surface of a circuit board 100 on which a thick film resistor 101 is disposed is bonded to a metal housing (heat radiation plate) 102 is known. Yes. Specifically, in FIG. 13, an electronic component 103 is electrically and mechanically joined to the upper surface of the circuit board 100 with solder 104. On the upper surface of the circuit board 100, an electronic component (semiconductor chip) 105 is mounted in a state of being electrically connected by a bonding pad 106 and a bonding wire 107 on the circuit board 100 side (bare chip mounting). Further, an input / output bonding pad 108 provided on the upper surface of the circuit board 100 and an input / output pin 109 insulated and mechanically fixed to the metal housing 102 are electrically connected by a bonding wire 110. On the other hand, a thick film resistor 101 is disposed on the lower surface of the circuit board 100 by printing and covered with an insulating film 111. The entire flat bottom surface of the circuit board 100 is fixed to the metal casing 102 with an adhesive 112 having good thermal conductivity, so that efficient heat dissipation is performed.

しかし、上記構造は、回路基板１００の下面における厚膜抵抗体１０１の面積と、回路基板１００の上面における電子部品１０３，１０５の面積とは同等でなく、基板サイズはどちらかの面の面積に制約され、基板１００の効率的な小型化の障害になっている。具体的には、上記従来構造においては、厚膜抵抗体１０１の形成面積の方が電子部品１０３，１０５の実装面積に比べ小さい。よって、回路基板１００の面積は基板上面に制約されており、厚膜抵抗体１０１の形成面には無駄なスペースが発生する。より具体的には、例えば車載用電子制御装置においては、エンジンに直接搭載したり、自動変速機に内蔵したりする要求が増えており、その場合には、搭載性を向上させるためのサイズの小型化や高放熱性が必要となり、従来構成ではサイズ、放熱性ともに構成上の限界から大きな改善は望めない。   However, in the above structure, the area of the thick film resistor 101 on the lower surface of the circuit board 100 is not equal to the area of the electronic components 103 and 105 on the upper surface of the circuit board 100, and the board size is equal to the area of either surface. This is an obstacle to efficient miniaturization of the substrate 100. Specifically, in the above conventional structure, the formation area of the thick film resistor 101 is smaller than the mounting area of the electronic components 103 and 105. Therefore, the area of the circuit board 100 is limited to the upper surface of the substrate, and a useless space is generated on the surface on which the thick film resistor 101 is formed. More specifically, for example, in an in-vehicle electronic control device, there is an increasing demand for mounting directly on an engine or built in an automatic transmission. Miniaturization and high heat dissipation are required, and with the conventional configuration, no significant improvement can be expected in terms of size and heat dissipation due to limitations in the configuration.

また、上記構造は、回路基板１００の上面の電子部品１０３，１０５に関しては、半田による実装と半田によらない実装が混在となっており、次のような不具合が発生する。半田による部品実装後の半田飛散（半田ボール）やフラックス残渣により電子部品１０５のワイヤーボンディング時の接合不良を避けるために、半田による実装時にワイヤーボンディングされる部位にマスキングテープを貼り、実装後にマスキングテープを剥がし、さらに、ウエット洗浄やプラズマ洗浄を施す必要があった。このように、半田による実装と半田によらない実装とが同一面内に混在することによって工程が非常に複雑化している。   In the above structure, the electronic components 103 and 105 on the upper surface of the circuit board 100 are mixed with solder mounting and non-solder mounting, and the following problems occur. In order to avoid bonding failure during wire bonding of the electronic component 105 due to solder scattering (solder balls) or flux residue after mounting the component with solder, a masking tape is applied to the portion where wire bonding is performed when mounting with solder, and the masking tape is mounted after mounting Then, it was necessary to perform wet cleaning and plasma cleaning. Thus, the process is very complicated because the mounting by solder and the mounting not by solder are mixed in the same plane.

本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、その目的は、小型化を図るとともに、回路基板における部品実装工程を簡素化することができる電子制御装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide an electronic control device capable of downsizing and simplifying a component mounting process on a circuit board.

請求項１に記載の電子制御装置は、回路基板における放熱プレートに接着される側の面に、回路構成素子としての厚膜抵抗体を形成するとともに、半田によらずに実装される全ての電子部品を実装し、また、回路基板におけるもう一方の面に、回路構成素子としてのチップ抵抗器を含む他の全ての電子部品を半田により表面実装したことを特徴としている。   In the electronic control device according to claim 1, a thick film resistor as a circuit constituent element is formed on the surface of the circuit board that is bonded to the heat dissipation plate, and all the electronic devices that are mounted without using solder are also provided. A component is mounted, and all other electronic components including a chip resistor as a circuit constituent element are surface-mounted by solder on the other surface of the circuit board.

よって、回路基板における放熱プレートに接着される側の面において、厚膜抵抗体に加えて電子部品を実装することにより小型化を図ることができる。また、回路基板における一方の面に、半田によらずに実装される全ての電子部品を実装し、また、回路基板における他方の面に、チップ抵抗器を含む他の全ての電子部品を半田により表面実装することにより、回路基板における同一面内の半田による部品実装と半田によらない部品実装の混在による工程の複雑化を招かずに、回路基板における部品実装工程を簡素化することができる。   Therefore, it is possible to reduce the size by mounting the electronic component in addition to the thick film resistor on the surface of the circuit board that is bonded to the heat dissipation plate. Also, all the electronic components that are mounted without soldering are mounted on one surface of the circuit board, and all the other electronic components including the chip resistor are soldered on the other surface of the circuit board. By surface mounting, the component mounting process on the circuit board can be simplified without complicating the process due to a mixture of component mounting by solder and non-solder component mounting in the same plane on the circuit board.

請求項２に記載のように、請求項１に記載の電子制御装置において、回路基板には外部接続用の電極が形成され、この電極の占有面積と回路構成素子としての各部品の占有面積との総和が回路基板の両面において均等に分割されるように、抵抗成分を厚膜抵抗体とチップ抵抗器とに割り振ると、効率的に回路基板を小型化することができる。   As described in claim 2, in the electronic control device according to claim 1, an electrode for external connection is formed on the circuit board, and an occupied area of this electrode and an occupied area of each component as a circuit component If the resistance component is allocated to the thick film resistor and the chip resistor so that the sum of the two is evenly divided on both sides of the circuit board, the circuit board can be efficiently downsized.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子制御装置において、回路を構成する複数の抵抗成分のうちの精度が要求される抵抗成分を構成する部品にはチップ抵抗器を用いるとともに、複数の抵抗成分のうちの精度が要求されない抵抗成分を構成する部品には厚膜抵抗体を用いたことを特徴としている。これにより以下の効果を奏する。   According to a third aspect of the present invention, in the electronic control device according to the first or second aspect, a chip resistor is provided for a component constituting a resistance component requiring accuracy among a plurality of resistance components constituting the circuit. In addition, a thick film resistor is used as a component constituting a resistance component that does not require accuracy among a plurality of resistance components. This produces the following effects.

抵抗には、一般に抵抗値の精度が±０．５％、±１％、±５％といった高精度が要求されるものがある。厚膜抵抗体の抵抗値保証値は一般に±３０％程度である。従って、図１３の従来構造において、高精度の厚膜抵抗体は、回路基板１００に厚膜抵抗体を形成した後に、抵抗値を測定しながらレーザー等のトリミングによって、一つ一つ抵抗値の合わせ込みが行なわれる。この工程によって基板コストは大きく上昇する。これに対し、請求項３に記載の発明によれば、抵抗値精度を上げるための厚膜抵抗体のトリミング工程を削減し、基板コストを低く抑えることができる。   Some resistors generally require high accuracy such as ± 0.5%, ± 1%, and ± 5%. The resistance value guarantee value of the thick film resistor is generally about ± 30%. Therefore, in the conventional structure shown in FIG. 13, the high-precision thick film resistor has a resistance value one by one by trimming with a laser or the like while measuring the resistance value after forming the thick film resistor on the circuit board 100. Matching is performed. This process greatly increases the substrate cost. On the other hand, according to the third aspect of the invention, the trimming process of the thick film resistor for increasing the resistance value accuracy can be reduced, and the substrate cost can be kept low.

請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子制御装置において、自動変速機制御用の電子制御装置であって、油温センサからの信号入力ラインに設けるプルアップ用抵抗およびソレノイド駆動回路でのソレノイド通電電流検出用抵抗としてチップ抵抗器を用い、変速位置検出スイッチからの信号入力ラインに設けるプルアップ・プルダウン用抵抗および当該信号入力ラインに設ける保護用抵抗として厚膜抵抗体を用いると、抵抗値精度を上げるための厚膜抵抗体のトリミング工程を削減し、基板コストを低く抑えることができる。   The electronic control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the electronic control device is for controlling an automatic transmission, and is provided in a signal input line from an oil temperature sensor. A chip resistor is used as an up resistor and a solenoid energizing current detection resistor in the solenoid drive circuit, and a pull-up / pull-down resistor provided on the signal input line from the shift position detection switch and a protective resistor provided on the signal input line When a thick film resistor is used, the trimming process of the thick film resistor for increasing the resistance value accuracy can be reduced, and the substrate cost can be kept low.

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子制御装置において、半田によらずに実装される全ての電子部品をフリップチップ実装したことを特徴としている。これにより以下の効果を奏する。   According to a fifth aspect of the present invention, in the electronic control device according to any one of the first to fourth aspects, all electronic components mounted without using solder are flip-chip mounted. This produces the following effects.

図１３の従来構造において、電子部品１０５との電気的接続のために回路基板１００に設けるボンディングパッド１０６は必ず電子部品１０５の外側に配置する必要があり、小型化の阻害要因となっている。これに対し、請求項５に記載の発明によれば、電子部品の実装面積の縮小化を図ることができる。   In the conventional structure of FIG. 13, the bonding pad 106 provided on the circuit board 100 for electrical connection with the electronic component 105 must be disposed outside the electronic component 105, which is an obstacle to downsizing. On the other hand, according to the invention described in claim 5, the mounting area of the electronic component can be reduced.

請求項６に記載のように、請求項５に記載の電子制御装置において、フリップチップ実装による電子部品は超音波振動によりバンプが基板側電極に接合されているものであると、プロセス時間短縮によるコスト低下と、電子部品間の隙間の縮小による小型化を図ることができる。   As described in claim 6, in the electronic control device according to claim 5, when the electronic component by flip chip mounting has the bump bonded to the substrate side electrode by ultrasonic vibration, the process time is shortened. The size can be reduced by reducing the cost and reducing the gap between the electronic components.

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子制御装置において、放熱プレートでの回路基板が接着される面における、回路基板に実装された電子部品に対応する部位に凹部を設けるとともに、当該凹部の底面と回路基板に実装された電子部品との間に、放熱ゲルまたは高熱伝導の接着剤を配したことを特徴としている。これにより以下の効果を奏する。   Invention of Claim 7 respond | corresponds to the electronic component mounted in the circuit board in the surface where the circuit board in a heat sink plate adhere | attaches in the electronic control apparatus of any one of Claims 1-6. In addition, a recess is provided at a portion to be performed, and a heat dissipating gel or a highly heat conductive adhesive is disposed between the bottom surface of the recess and the electronic component mounted on the circuit board. This produces the following effects.

図１３の従来構造において、回路基板１００の上面に配した電子部品１０５について放熱を必要とする場合には回路基板１００への放熱に因るしかなく、高放熱化には限界がある。これに対し、請求項７に記載の発明によれば、電子部品の背面から放熱ゲルまたは高熱伝導の接着剤を介して直接放熱プレートに放熱することができ、電子部品の冷却能力を向上させることができる。   In the conventional structure of FIG. 13, when heat dissipation is required for the electronic component 105 disposed on the upper surface of the circuit board 100, it can only be due to heat dissipation to the circuit board 100, and there is a limit to increasing the heat dissipation. On the other hand, according to the invention described in claim 7, heat can be radiated directly from the back surface of the electronic component to the heat radiating plate via the heat radiating gel or the high thermal conductive adhesive, thereby improving the cooling ability of the electronic component. Can do.

請求項８に記載のように、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置において、回路基板としてセラミック基板を用いると、樹脂基板（１Ｗ／ｍｋ）に比べ熱伝導率の高いセラミック基板（１５Ｗ／ｍｋ）を用いることによって、基板を介しての放熱も加味され、より電子部品の冷却能力を向上させることができる。   As described in claim 8, when the ceramic substrate is used as the circuit board in the electronic control device according to any one of claims 1 to 7, the thermal conductivity is higher than that of the resin substrate (1 W / mk). By using a ceramic substrate (15 W / mk), heat dissipation through the substrate is taken into account, and the cooling capacity of the electronic component can be further improved.

請求項９に記載のように、請求項８に記載の電子制御装置において、放熱プレートとして、線膨張係数が９ｐｐｍ／℃〜１２ｐｐｍ／℃のものを用いると、線膨張係数が２３ｐｐｍ／℃程度のアルミ材を用いた場合に比べ次の効果を奏する。セラミック基板（線膨張係数５〜８ｐｐｍ／℃）の線膨張係数に近い、線膨張係数が１０〜１２ｐｐｍ／℃の例えば鉄材を使用することで、温度変化が繰り返し印加された場合の熱応力を抑制し、回路基板と放熱プレートとを固着している接着剤の信頼性を向上させることができる。   As described in claim 9, in the electronic control device according to claim 8, when a heat dissipation plate having a linear expansion coefficient of 9 ppm / ° C to 12 ppm / ° C is used, the linear expansion coefficient is about 23 ppm / ° C. The following effects are achieved as compared with the case of using an aluminum material. By using, for example, an iron material having a linear expansion coefficient of 10 to 12 ppm / ° C. that is close to the linear expansion coefficient of a ceramic substrate (linear expansion coefficient of 5 to 8 ppm / ° C.), thermal stress is suppressed when temperature changes are repeatedly applied. In addition, the reliability of the adhesive fixing the circuit board and the heat dissipation plate can be improved.

請求項１０に記載のように、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子制御装置において、放熱プレートに絶縁された状態で固定された外部接続用のピンと、回路基板の一方の面に設けた外部接続用の電極とを、半田または銀ペーストによって電気的に接続すると、ワイヤーを張る距離が省略でき、電子制御装置のサイズを回路基板のサイズに近づけることができ、電子制御装置を小型化できる。   The electronic control device according to any one of claims 1 to 9, as defined in claim 10, wherein an external connection pin fixed in an insulated state to the heat radiating plate and one surface of the circuit board If the electrodes for external connection provided in are electrically connected with solder or silver paste, the distance to stretch the wire can be omitted, the size of the electronic control device can be brought close to the size of the circuit board, and the electronic control device can be Can be downsized.

請求項１１に記載のように、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子制御装置において、放熱プレートに絶縁された状態で固定された外部接続ピンと、回路基板の一方の面に設けた外部接続用の電極とをボンディングワイヤーにより電気的に接続すると、ピンと基板の膨張係数差によって生じる変位をワイヤーによって吸収し、信頼性の高い接続が得られる。   The electronic control device according to any one of claims 1 to 9, wherein an external connection pin fixed in an insulated state to the heat radiating plate and one surface of the circuit board are provided. When the external connection electrode is electrically connected by the bonding wire, the displacement caused by the difference in expansion coefficient between the pin and the substrate is absorbed by the wire, and a highly reliable connection is obtained.

請求項１２に記載のように、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子制御装置において、回路基板の一方の面に設けた外部接続用の電極と、リードフレームとを溶接によって電気的に接続するとともに、放熱プレートが外部に露出する状態で回路基板を樹脂でモールドすると、材料費、加工費とも安価にすることができる。   As described in claim 12, in the electronic control device according to any one of claims 1 to 9, an external connection electrode provided on one surface of the circuit board and the lead frame are electrically connected by welding. In addition, when the circuit board is molded with resin in a state where the heat dissipation plate is exposed to the outside, both material cost and processing cost can be reduced.

請求項１３に記載のように、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電子制御装置において、放熱プレートに対し、回路基板を覆うカバーを溶接にてその内部が気密封止された状態で取り付けると、溶接による気密封止によって気密信頼性が高いという利点を得ることができる。   As described in claim 13, in the electronic control device according to any one of claims 1 to 11, the inside of the heat dissipation plate is hermetically sealed by welding a cover that covers the circuit board. If it attaches by, the advantage that airtight reliability is high by the airtight sealing by welding can be acquired.

（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施形態における車載用電子制御装置１の縦断面図を示す。図２（ａ）には、筐体内に配置される回路基板および部品を示すとともに、図２（ｂ）には筐体を構成するベースプレートを示す。図３には回路基板における平面図を、図４には回路基板における下面図を示す。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, the longitudinal cross-sectional view of the vehicle-mounted electronic control apparatus 1 in this embodiment is shown. FIG. 2A shows a circuit board and components arranged in the housing, and FIG. 2B shows a base plate constituting the housing. 3 is a plan view of the circuit board, and FIG. 4 is a bottom view of the circuit board.

本実施形態における車載用電子制御装置１は、自動変速機制御用の電子制御装置である。図７に示すように、自動変速機１０のオイルパン１１の内部にバルブボディ１２が配置されている。このバルブボディ１２には、変速用のソレノイドバルブ１６と電子制御装置１とトランスミッションインプット回転センサ１３と油温センサ１４と変速位置検出スイッチ１５とが一体化して取り付けられている。電子制御装置１は、トランスミッションインプット回転センサ１３からの信号、油温センサ１４からの信号、変速位置検出スイッチ１５からの信号、シフトレバースイッチ１７からの信号、車速センサ１８からの信号等を入力して、変速用のソレノイドバルブ１６を制御する。バルブボディ１２に一体化された電子制御装置１はオイルに晒される環境にある。   The on-vehicle electronic control device 1 in this embodiment is an electronic control device for automatic transmission control. As shown in FIG. 7, the valve body 12 is disposed inside the oil pan 11 of the automatic transmission 10. The valve body 12 is integrally provided with a solenoid valve 16 for shifting, the electronic control unit 1, a transmission input rotation sensor 13, an oil temperature sensor 14, and a shift position detecting switch 15. The electronic control unit 1 inputs a signal from the transmission input rotation sensor 13, a signal from the oil temperature sensor 14, a signal from the shift position detection switch 15, a signal from the shift lever switch 17, a signal from the vehicle speed sensor 18, and the like. Thus, the solenoid valve 16 for shifting is controlled. The electronic control unit 1 integrated with the valve body 12 is in an environment where it is exposed to oil.

図８には、電子制御装置１における回路図を示す。本電子制御装置における回路は抵抗成分を含んでいる。図８に示すように、電子制御装置１はマイコン２０、ソレノイド駆動回路２１等を具備している。マイコン２０は各種センサやスイッチからの信号を入力するが、図８においては油温センサ１４および変速位置検出スイッチ１５の信号入力ラインを示しており、油温センサ１４の接続端子Ｐ１とマイコン２０との間においてはプルアップ用抵抗２３が設けられている。また、変速位置検出スイッチ１５の接続端子Ｐ２とマイコン２０との間においては保護用抵抗２４とプルアップ用抵抗２５とプルダウン用抵抗２６が設けられている。さらに、電子制御装置１には未使用端子が設けられ、未使用端子とマイコン２０との間においては電位固定用抵抗２７，２８が設けられている。ソレノイド駆動回路２１においてはゲート駆動回路２１ａとパワートランジスタ２１ｂとソレノイド通電電流検出用抵抗（フィードバック制御用抵抗）２１ｃを具備しており、マイコン２０はゲート駆動回路２１ａを介してパワートランジスタ２１ｂをオン・オフ制御する。このパワートランジスタ２１ｂのオン・オフによりソレノイドバルブ１６のソレノイド１６ａが通電・非通電状態となる。ソレノイド１６ａの通電時においてソレノイド通電電流検出用抵抗２１ｃを通して通電電流が流れ、ソレノイド通電電流検出用抵抗２１ｃの両端子間の電位差がマイコン２０にて検知される。ソレノイド通電電流検出用抵抗２１ｃの両端子間の電位差は通電電流に比例しており、これによりソレノイド１６ａの通電電流値がモニターされ、所望の電流値となるようにパワートランジスタ２１ｂがオン・オフ制御される（フィードバック制御される）。   FIG. 8 shows a circuit diagram of the electronic control device 1. The circuit in the electronic control device includes a resistance component. As shown in FIG. 8, the electronic control device 1 includes a microcomputer 20, a solenoid drive circuit 21 and the like. The microcomputer 20 inputs signals from various sensors and switches. FIG. 8 shows signal input lines for the oil temperature sensor 14 and the shift position detection switch 15, and the connection terminal P1 of the oil temperature sensor 14 and the microcomputer 20 Between them, a pull-up resistor 23 is provided. A protective resistor 24, a pull-up resistor 25, and a pull-down resistor 26 are provided between the connection terminal P2 of the shift position detection switch 15 and the microcomputer 20. Furthermore, the electronic control device 1 is provided with unused terminals, and potential fixing resistors 27 and 28 are provided between the unused terminals and the microcomputer 20. The solenoid drive circuit 21 includes a gate drive circuit 21a, a power transistor 21b, and a solenoid energization current detection resistor (feedback control resistor) 21c. The microcomputer 20 turns on the power transistor 21b via the gate drive circuit 21a. Control off. As the power transistor 21b is turned on / off, the solenoid 16a of the solenoid valve 16 is turned on / off. When the solenoid 16a is energized, an energization current flows through the solenoid energization current detection resistor 21c, and a potential difference between both terminals of the solenoid energization current detection resistor 21c is detected by the microcomputer 20. The potential difference between the two terminals of the solenoid energization current detection resistor 21c is proportional to the energization current, whereby the energization current value of the solenoid 16a is monitored, and the power transistor 21b is controlled to be on / off so as to be a desired current value. (Feedback controlled).

図１において、電子制御装置１は、筐体３０が、放熱プレートとしてのベースプレート３１とカバー３２により構成されている。ベースプレート３１は平板状の金属プレートよりなる。詳しくは、筐体３０（ベースプレート３１およびカバー３２）の材料として、線膨張係数が９ｐｐｍ／℃〜１２ｐｐｍ／℃の鉄材を用いている。カバー３２は下面が開口する箱状をなしている。ベースプレート３１の上にカバー３２が開口部を下にした状態で回路基板３３を覆うように配置されている。ベースプレート３１に対しカバー３２が溶接にてその内部が気密封止された状態で取り付けられている。つまり、電子制御装置１が自動変速機内部に搭載されるのでオイルが内部に侵入しないように気密封止されている。溶接による気密封止は気密信頼性が高い。   In FIG. 1, in the electronic control device 1, a housing 30 is constituted by a base plate 31 as a heat radiating plate and a cover 32. The base plate 31 is made of a flat metal plate. Specifically, an iron material having a linear expansion coefficient of 9 ppm / ° C. to 12 ppm / ° C. is used as a material of the housing 30 (base plate 31 and cover 32). The cover 32 has a box shape with an open bottom surface. A cover 32 is disposed on the base plate 31 so as to cover the circuit board 33 with the opening portion down. A cover 32 is attached to the base plate 31 in a state where the inside thereof is hermetically sealed by welding. That is, since the electronic control unit 1 is mounted inside the automatic transmission, it is hermetically sealed so that oil does not enter the inside. Hermetic sealing by welding has high hermetic reliability.

筐体３０の内面、即ち、図１のベースプレート３１の上面（一方の面）には、回路基板３３の下面（一方の面）が熱伝導性の良い接着剤３４によって固着されている。回路基板３３として熱伝導性に優れたセラミック多層基板（広義にはセラミック基板）を用いている。回路基板３３には回路を構成する素子が次のように搭載されている。   The lower surface (one surface) of the circuit board 33 is fixed to the inner surface of the housing 30, that is, the upper surface (one surface) of the base plate 31 of FIG. A ceramic multilayer substrate (a ceramic substrate in a broad sense) having excellent thermal conductivity is used as the circuit substrate 33. On the circuit board 33, elements constituting the circuit are mounted as follows.

図２（ａ）および図３に示すように、回路基板３３の上面（一方の面）には、表面実装型の電子部品３５および表面実装型のチップ抵抗器３６が半田３７で電気的かつ機械的に接合されている。また、回路基板３３の上面には、図３に示すように、マイコンを構成する電子部品（ＩＣチップ）３８が半田により表面実装されている。   As shown in FIGS. 2A and 3, a surface-mounted electronic component 35 and a surface-mounted chip resistor 36 are electrically and mechanically mounted on the upper surface (one surface) of the circuit board 33 with solder 37. Are joined together. Further, as shown in FIG. 3, an electronic component (IC chip) 38 constituting a microcomputer is surface-mounted by solder on the upper surface of the circuit board 33.

一方、図２（ａ）および図４に示すように、回路基板３３の下面（他方の面）には、厚膜抵抗体３９が印刷にて形成され、この厚膜抵抗体３９は絶縁膜４０にて被覆されている。また、回路基板３３の下面には表面実装型電子部品４１がフリップチップ実装されている。詳しくは、回路基板３３に設けた電極（パッド）４２と、電子部品４１の半導体チップ４１ａの能動面側に設けたバンプ（金属突起電極）４１ｂとが接合され、回路基板３３と半導体チップ４１ａとが電気的に接続されている（半導体チップがベアチップされている）。さらに、電子部品４１（半導体チップ４１ａ）と回路基板３３との間には、機械的および電気的接合を補強するためのアンダーフィル材４３が充填されている。   On the other hand, as shown in FIGS. 2A and 4, a thick film resistor 39 is formed on the lower surface (the other surface) of the circuit board 33 by printing, and the thick film resistor 39 is formed of the insulating film 40. It is covered with. Further, a surface mount type electronic component 41 is flip-chip mounted on the lower surface of the circuit board 33. Specifically, the electrodes (pads) 42 provided on the circuit board 33 and the bumps (metal protrusion electrodes) 41b provided on the active surface side of the semiconductor chip 41a of the electronic component 41 are joined, and the circuit board 33 and the semiconductor chip 41a are joined. Are electrically connected (the semiconductor chip is a bare chip). Further, an underfill material 43 for reinforcing mechanical and electrical joining is filled between the electronic component 41 (semiconductor chip 41a) and the circuit board 33.

このように、回路基板３３におけるベースプレート（放熱プレート）３１に接着される側の面に、回路構成素子としての厚膜抵抗体３９が形成されるとともに、半田によらずに実装される全ての電子部品４１が実装されている。また、回路基板３３におけるもう一方の面に、回路構成素子としてのチップ抵抗器３６を含む他の全ての電子部品（３５，３６，３８）が半田により表面実装されている。   In this way, the thick film resistor 39 as a circuit component is formed on the surface of the circuit board 33 that is bonded to the base plate (heat radiating plate) 31, and all the electrons that are mounted without using solder. A component 41 is mounted. Further, all other electronic components (35, 36, 38) including a chip resistor 36 as a circuit constituent element are surface-mounted by solder on the other surface of the circuit board 33.

なお、回路基板３３の上面および下面の回路パターンは、回路基板３３の各層に設けられたビアホールにメッキや導電ペーストを埋め込むことによって電気的に接続されている。   The circuit patterns on the upper and lower surfaces of the circuit board 33 are electrically connected by embedding plating or conductive paste in via holes provided in each layer of the circuit board 33.

図２（ｂ）に示すように、筐体３０のベースプレート３１の上面、即ち、ベースプレート３１での回路基板３３が接着される面において、回路基板３３に実装された電子部品４１に対応する部位には、電子部品４１（半導体チップ４１ａ）の高さを吸収するための凹部４４が設けられている。図１に示すように、電子部品４１（半導体チップ４１ａ）の背面とベースプレート３１の凹部４４の底面との間には放熱ゲル４５が配置されている。放熱ゲル４５の代わりに高熱伝導の接着剤を用いてもよい。   As shown in FIG. 2B, the upper surface of the base plate 31 of the housing 30, that is, the surface to which the circuit board 33 is bonded on the base plate 31, the part corresponding to the electronic component 41 mounted on the circuit board 33. Is provided with a recess 44 for absorbing the height of the electronic component 41 (semiconductor chip 41a). As shown in FIG. 1, a heat radiation gel 45 is disposed between the back surface of the electronic component 41 (semiconductor chip 41 a) and the bottom surface of the recess 44 of the base plate 31. Instead of the heat dissipating gel 45, an adhesive having high thermal conductivity may be used.

また、図２（ｂ）に示すように、筐体３０のベースプレート３１には貫通孔４６が形成され、この貫通孔４６には外部接続ピン（入出力ピン）４７が貫通する状態で、かつ、ガラス４８により支持された状態で配置され、これにより絶縁された状態で機械的に固定されている。このピン４７は、回路基板３３の投影面内に配置されている。回路基板３３の下面（一方の面）におけるピン４７に対応する位置には外部接続用の電極４９（図２（ａ）および図４参照）が設けられている。この外部接続用電極４９とピン４７の上端とは、図１に示すように、半田（または銀ペースト）５０によって電気的に接続されている。   Further, as shown in FIG. 2B, a through hole 46 is formed in the base plate 31 of the housing 30, and an external connection pin (input / output pin) 47 passes through the through hole 46, and It arrange | positions in the state supported by the glass 48, and is fixed mechanically in the state insulated by this. The pin 47 is disposed in the projection plane of the circuit board 33. An external connection electrode 49 (see FIGS. 2A and 4) is provided at a position corresponding to the pin 47 on the lower surface (one surface) of the circuit board 33. The external connection electrode 49 and the upper end of the pin 47 are electrically connected by solder (or silver paste) 50 as shown in FIG.

ここで、回路基板３３の上面・下面の部品実装占有面積のバランスを考慮して、回路基板３３の上面に配するチップ抵抗器３６と、回路基板３３の下面に配する厚膜抵抗体３９の個数（占有面積）として、基板の小型化を図るべく次のように割り振っている。回路基板３３に形成した外部接続用の電極４９の占有面積と回路構成素子としての各部品（３５，３６，３８，３９，４１）の占有面積との総和が回路基板３３の両面において均等に分割されるように、抵抗成分を厚膜抵抗体３９とチップ抵抗器３６とに割り振っている。   Here, in consideration of the balance of component mounting occupation areas on the upper and lower surfaces of the circuit board 33, the chip resistor 36 disposed on the upper surface of the circuit board 33 and the thick film resistor 39 disposed on the lower surface of the circuit board 33. The number (occupied area) is allocated as follows in order to reduce the size of the substrate. The sum of the occupied area of the external connection electrode 49 formed on the circuit board 33 and the occupied area of each component (35, 36, 38, 39, 41) as a circuit component is equally divided on both surfaces of the circuit board 33. As shown, the resistance component is assigned to the thick film resistor 39 and the chip resistor 36.

次に、電子制御装置１の組み立て工程について説明する。
図５（ａ）に示すように、回路基板３３の一方の面に電極４２，４９を形成するとともに厚膜抵抗体３９および絶縁膜４０を配する。そして、図５（ｂ）に示すように、回路基板３３の一方の面に電子部品４１をフリップチップ実装する。即ち、半田によらずに実装される全ての電子部品をフリップチップ実装する。このフリップチップ実装する際に、超音波振動により回路基板３３側の電極４２と電子部品４１のバンプ４１ｂとを接合する。さらに、図５（ｃ）に示すように、電子部品４１と回路基板３３との間にアンダーフィル材４３を注入する。 Next, an assembly process of the electronic control device 1 will be described.
As shown in FIG. 5A, electrodes 42 and 49 are formed on one surface of the circuit board 33, and a thick film resistor 39 and an insulating film 40 are disposed. Then, as shown in FIG. 5B, the electronic component 41 is flip-chip mounted on one surface of the circuit board 33. That is, all electronic components that are mounted without using solder are flip-chip mounted. When the flip chip mounting is performed, the electrodes 42 on the circuit board 33 side and the bumps 41b of the electronic component 41 are joined by ultrasonic vibration. Further, as shown in FIG. 5C, an underfill material 43 is injected between the electronic component 41 and the circuit board 33.

引き続き、図２（ａ）に示すように、回路基板３３のもう一方の面に表面実装型電子部品（３５，３６，３８）を半田付けする。
一方、図２（ｂ）に示すように、ベースプレート３１の貫通孔４６にピン４７を挿入しガラス４８にて支持したものを用意する。そして、図６に示すように、ベースプレート３１における凹部４４の底面部に放熱ゲル４５（または熱伝導性に優れた接着剤）を配するとともに、ベースプレート３１における厚膜抵抗体３９の配置予定領域に熱伝導性に優れた接着剤３４を配する。 Subsequently, as shown in FIG. 2A, the surface mount type electronic components (35, 36, 38) are soldered to the other surface of the circuit board 33.
On the other hand, as shown in FIG. 2B, a pin 47 inserted into the through hole 46 of the base plate 31 and supported by a glass 48 is prepared. Then, as shown in FIG. 6, the heat dissipating gel 45 (or adhesive having excellent thermal conductivity) is disposed on the bottom surface of the recess 44 in the base plate 31, and the thick film resistor 39 in the base plate 31 is disposed in the region where the thick film resistor 39 is to be disposed. An adhesive 34 having excellent thermal conductivity is provided.

引き続き、図６に示すように、半田（または銀ペースト）５０を配した回路基板３３を、ベースプレート３１の上に搭載し、硬化させる。その後、図１に示すように、ベースプレート３１の上に回路基板３３を囲うようにカバー３２を取り付ける。これにより、電子制御装置１の組み立てが完了する。   Subsequently, as shown in FIG. 6, the circuit board 33 provided with the solder (or silver paste) 50 is mounted on the base plate 31 and cured. Thereafter, as shown in FIG. 1, a cover 32 is attached on the base plate 31 so as to surround the circuit board 33. Thereby, the assembly of the electronic control unit 1 is completed.

このようにして、回路基板３３の上面は、半田による部品実装で対応することができる。これにより、半田によらない実装混在の場合に必要であった洗浄等の特殊工程を削減することができる。詳しくは、回路基板３３における一方の面に、半田によらずに実装される全ての電子部品を実装し、また、回路基板３３における他方の面に、チップ抵抗器３６を含む他の全ての電子部品を半田により表面実装することにより、回路基板３３における同一面内の半田による部品実装と半田によらない部品実装の混在による工程の複雑化を招かずに、回路基板３３における部品実装工程を簡素化することができる。また、回路基板３３におけるベースプレート（放熱プレート）３１に接着される側の面において、厚膜抵抗体３９に加えて電子部品４１を実装することにより小型化を図ることができる。特に、電子部品４１をフリップチップ実装することにより、ボンディングパッドを電子部品の外側に配置する必要がなく、ワイヤーボンディング実装に比べ電子部品の占有面積を小さくできる。   In this way, the upper surface of the circuit board 33 can be dealt with by component mounting with solder. As a result, special processes such as cleaning required in the case of mixed mounting without using solder can be reduced. Specifically, all electronic components mounted without using solder are mounted on one surface of the circuit board 33, and all other electronic components including the chip resistor 36 are mounted on the other surface of the circuit board 33. By surface-mounting the components with solder, the component mounting process on the circuit board 33 is simplified without causing complication of the process due to the mixing of the component mounting with the solder in the same plane on the circuit board 33 and the component mounting without using the solder. Can be In addition, in addition to the thick film resistor 39, the electronic component 41 can be miniaturized on the surface of the circuit board 33 that is bonded to the base plate (heat radiating plate) 31. In particular, by flip-chip mounting the electronic component 41, it is not necessary to arrange bonding pads outside the electronic component, and the area occupied by the electronic component can be reduced compared to wire bonding mounting.

さらに、回路基板３３には外部接続用の電極４９が形成され、この電極４９の占有面積と回路構成素子としての各部品（３５，３６，３８，３９，４１）の占有面積との総和が回路基板３３の両面において均等に分割されるように、抵抗成分を厚膜抵抗体３９とチップ抵抗器３６とに割り振る。このように、回路基板３３の上面と下面の実装占有面積のバランスを抵抗の形態で調整することによって、フリップチップ実装による電子部品４１の実装占有面積の縮小と併せて、回路基板３３の最も小型化を図ることができる。   Further, an electrode 49 for external connection is formed on the circuit board 33, and the sum of the occupied area of this electrode 49 and the occupied area of each component (35, 36, 38, 39, 41) as a circuit component is a circuit. The resistance component is allocated to the thick film resistor 39 and the chip resistor 36 so as to be equally divided on both surfaces of the substrate 33. Thus, by adjusting the balance of the mounting area of the upper and lower surfaces of the circuit board 33 in the form of resistors, the circuit board 33 is the smallest in size, along with the reduction of the mounting area of the electronic component 41 by flip chip mounting. Can be achieved.

また、回路基板３３の上面に実装する表面実装型チップ抵抗器３６として、抵抗精度が要求されるものを選択し、回路基板３３の下面に形成する厚膜抵抗体３９には抵抗精度がそれほど要求されないものを選択する。即ち、回路を構成する複数の抵抗成分のうちの精度が要求される抵抗成分を構成する部品にはチップ抵抗器３６を用いるとともに、複数の抵抗成分のうちの精度が要求されない抵抗成分を構成する部品には厚膜抵抗体３９を用いる。   In addition, as the surface-mounted chip resistor 36 to be mounted on the upper surface of the circuit board 33, one that requires resistance accuracy is selected, and the thick film resistor 39 formed on the lower surface of the circuit board 33 requires so much resistance accuracy. Choose what is not. That is, the chip resistor 36 is used as a component constituting a resistance component that requires accuracy among a plurality of resistance components constituting the circuit, and a resistance component that does not require accuracy among the plurality of resistance components is constituted. A thick film resistor 39 is used for the part.

ここで、厚膜抵抗体３９と表面実装型チップ抵抗器３６との選択基準は、厚膜抵抗体３９におけるトリミングの必要性の可否で決定される。一般にセラミックス基板に形成される厚膜抵抗体３９の抵抗値精度は１０〜３０％程度であり、±０．５％、±１％、±５％等の高精度な抵抗形成には、厚膜抵抗体３９の焼成後にレーザートリミングによってその抵抗値が調整される。厚膜抵抗体３９のトリミングが必要な場合、一つ一つ抵抗値を計測しながらのトリミング工程は、基板コスト高の原因となっている。従って、上記の抵抗形態の選択（厚膜抵抗体３９とチップ抵抗器３６の選択）によって抵抗値精度を上げるための厚膜抵抗体３９のトリミング工程が削減でき（トリミングが不要になり）、基板コストを低く抑えることができる。   Here, the selection criterion between the thick film resistor 39 and the surface mount chip resistor 36 is determined by whether or not the thick film resistor 39 needs to be trimmed. Generally, the resistance value accuracy of the thick film resistor 39 formed on the ceramic substrate is about 10 to 30%. For the high precision resistance formation of ± 0.5%, ± 1%, ± 5%, etc., the thick film resistor 39 is thick film. The resistance value of the resistor 39 is adjusted by laser trimming after firing. When it is necessary to trim the thick film resistor 39, the trimming process while measuring the resistance value one by one causes high substrate cost. Therefore, the trimming process of the thick film resistor 39 for improving the resistance value accuracy can be reduced by the selection of the resistor form (selection of the thick film resistor 39 and the chip resistor 36) (trimming becomes unnecessary), and the substrate Cost can be kept low.

具体的には、図８に示す回路構成とした場合（自動変速機の電子制御装置の場合）、次のようにする。
少なくとも、表面実装型チップ抵抗器（高精度抵抗素子）３６として、
・油温センサ１４からの信号入力ラインに設けるプルアップ用抵抗２３
・ソレノイド駆動回路２１でのソレノイド通電電流検出用抵抗（電流フィードバック制御用抵抗）２１ｃ
とする。 Specifically, when the circuit configuration shown in FIG. 8 is used (in the case of an electronic control unit for an automatic transmission), the following is performed.
At least as a surface-mounted chip resistor (high-precision resistor element) 36,
Pull-up resistor 23 provided on the signal input line from the oil temperature sensor 14
-Solenoid current detection resistor (current feedback control resistor) 21c in the solenoid drive circuit 21
And

また、厚膜抵抗体（低精度抵抗素子）３９として、少なくとも、
・変速位置検出スイッチ１５からの信号入力ラインに設けるプルアップ・プルダウン用抵抗２５，２６（プルアップ用抵抗２５およびプルダウン用抵抗２６）
・同じく変速位置検出スイッチ１５からの信号入力ラインに設ける保護用抵抗２４
・マイコン未使用端子の電位固定用抵抗２７，２８
とする。 Further, as the thick film resistor (low-precision resistor element) 39, at least,
Pull-up / pull-down resistors 25 and 26 provided on the signal input line from the shift position detection switch 15 (pull-up resistor 25 and pull-down resistor 26)
Similarly, a protective resistor 24 provided on the signal input line from the shift position detection switch 15
・ Resistance fixing resistors 27 and 28 for unused terminals of the microcomputer
And

このようにして、抵抗値精度を上げるための厚膜抵抗体のトリミング工程を削減し、基板コストを低く抑えることができる。
さらに、電子部品４１（半導体チップ４１ａ）は、超音波フリップチップ接合を用いている。詳しくは、回路基板３３側の電極４２に電子部品４１のバンプ４１ｂを、温度（１５０℃〜２００℃）と荷重（１バンプあたり、３０ｇｆ〜８０ｇｆ）と超音波振動（周波数４０〜６０ｋＨｚ、振幅１〜４μｍ）によって、金属結合を行う。この工法においては、熱圧着方式（補強用樹脂を先に回路基板上に配置して行う方式）に比べ、次のメリットがある。熱圧着方式においては、補強用樹脂を一括で配置した後に各チップの熱圧着を行うが、隣接する半導体チップの補強用樹脂をそのチップの搭載前に熱硬化させてしまわないように最低限の距離が必要となり、その距離（図５（ｃ）のＬ寸法）はおよそ１〜２ｍｍ程度となってしまう。これに対し超音波フリップチップ接合を用いることにより、電子部品４１間の隙間（図５（ｃ）のＬ寸法）をアンダーフィル材４３のフィレット形成分の０．５ｍｍ程度にすることができる。また、熱圧着工法では、バンプ４１ｂと回路基板側電極４２とは良好な金属結合を形成することは難しく接触しているに過ぎないが、超音波フリップチップ接合を用いることにより回路基板３３の電極４２とバンプ４１ｂとは金属結合とすることができるので高い接続強度を得ることができる。このように、フリップチップ実装による電子部品４１は超音波振動によりバンプ４１ｂが基板側電極４２に接合されているものであると、プロセス時間短縮によるコスト低下と、電子部品間の隙間の縮小による小型化を図ることができる。 Thus, the trimming process of the thick film resistor for increasing the resistance value accuracy can be reduced, and the substrate cost can be kept low.
Furthermore, the electronic component 41 (semiconductor chip 41a) uses ultrasonic flip chip bonding. Specifically, the bump 41b of the electronic component 41 is applied to the electrode 42 on the circuit board 33 side, the temperature (150 ° C. to 200 ° C.), the load (30 gf to 80 gf per bump), and the ultrasonic vibration (frequency 40 to 60 kHz, amplitude 1). ~ 4 μm) to effect metal bonding This method has the following advantages over the thermocompression bonding method (method in which the reinforcing resin is first placed on the circuit board). In the thermocompression bonding method, each chip is thermocompression bonded after placing the reinforcing resin in a lump, but the minimum is to prevent the reinforcing resin of the adjacent semiconductor chip from being thermoset before mounting the chip. A distance is required, and the distance (L dimension in FIG. 5C) is about 1 to 2 mm. On the other hand, by using ultrasonic flip-chip bonding, the gap between the electronic components 41 (L dimension in FIG. 5C) can be reduced to about 0.5 mm for the fillet formation of the underfill material 43. In the thermocompression bonding method, it is difficult to form a good metal bond between the bump 41b and the circuit board side electrode 42, but the electrodes of the circuit board 33 are formed by using ultrasonic flip chip bonding. Since 42 and the bump 41b can be metal-bonded, high connection strength can be obtained. As described above, when the bump 41b is bonded to the substrate side electrode 42 by ultrasonic vibration, the electronic component 41 by flip chip mounting is reduced in cost due to shortening of the process time and small in size due to reduction of the gap between the electronic components. Can be achieved.

本実施形態での構成による小型化の効果を、具体的数値を挙げて説明する。
例えば、図１３の従来構造において、回路基板１００の上面に実装される表面実装型電子部品１０３での実装エリアの総面積が６００ｍｍ2、ワイヤーボンディングされる電子部品（半導体チップ）１０５の総面積が５００ｍｍ2、回路基板１００の下面に形成される厚膜抵抗体１０１が８００ｍｍ2であったとする。この場合の基板サイズは、回路基板１００の上面の部品面積に制約され、少なくとも１１００ｍｍ2となる。 The effect of downsizing according to the configuration of the present embodiment will be described with specific numerical values.
For example, in the conventional structure of FIG. 13, the total area of the mounting area of the surface mount electronic component 103 mounted on the upper surface of the circuit board 100 is 600 mm 2 , and the total area of the electronic component (semiconductor chip) 105 to be wire bonded is 500 mm 2, and the thick film resistor 101 formed on the lower surface of the circuit board 100 was 800 mm 2. The board size in this case is limited by the component area on the upper surface of the circuit board 100 and is at least 1100 mm 2 .

一方、本実施形態における構成（図１等）によれば、回路基板３３の上面に実装される表面実装型電子部品（３５，３６，３８）の実装エリアの総面積が６００ｍｍ2、回路基板３３の下面に実装される電子部品（半導体チップ）４１のフリップチップ総面積が２５０ｍｍ2、回路基板３３の下面に形成される印刷による厚膜抵抗体３９が５００ｍｍ2、厚膜抵抗体（３９）の残りの３００ｍｍ2は、表面実装型チップ抵抗器として基板上面へ実装されその実装面積は、１５０ｍｍ2程度となる。よって、回路基板３３のサイズは７５０ｍｍ2となる。その結果、従来構成に比べ、２／３程度のサイズとなる（電子部品の実装面積の縮小化を図ることができる）。これにより、電子制御装置として自動変速機の内部に配置される本実施形態において、搭載自由度を向上させることができる。 On the other hand, according to the configuration of the present embodiment (FIG. 1 and the like), the total area of the mounting area of the surface mount type electronic components (35, 36, 38) mounted on the upper surface of the circuit board 33 is 600 mm 2 . The flip chip total area of the electronic component (semiconductor chip) 41 mounted on the lower surface of the substrate is 250 mm 2 , the thick film resistor 39 formed by printing formed on the lower surface of the circuit board 33 is 500 mm 2 , and the thick film resistor (39). The remaining 300 mm 2 is mounted on the upper surface of the substrate as a surface-mounted chip resistor, and the mounting area is about 150 mm 2 . Therefore, the size of the circuit board 33 is 750 mm 2 . As a result, the size is about 2/3 of the conventional configuration (the mounting area of the electronic component can be reduced). Thereby, in this embodiment arrange | positioned inside an automatic transmission as an electronic controller, a mounting freedom degree can be improved.

さらに、回路基板３３の下面にフリップチップ実装した電子部品（半導体チップ）４１における背面（裏面）から放熱ゲル４５または高熱伝導の接着剤を介して直接、筐体のベースプレート（放熱プレート）３１に放熱する構造を採用することによって、電子部品４１の放熱性を飛躍的に向上させることができる（電子部品の冷却能力を向上させることができる）。詳しくは、電子部品（半導体チップ）４１の熱抵抗を、５℃／Ｗ程度にすることができる。図１３に示す従来の回路基板の上面に実装した電子部品（半導体チップ）１０５においては、回路基板１００を介して放熱するため熱抵抗は１０℃／Ｗ程度である。電子部品（半導体チップ）１０５の最大消費電力を３Ｗとすると、従来構成では、３０℃の温度上昇が発生する。５℃／Ｗであれば、その温度上昇を１５℃程度に抑えられる。   Furthermore, heat is radiated from the back surface (back surface) of the electronic component (semiconductor chip) 41 flip-chip mounted on the lower surface of the circuit board 33 directly to the base plate (heat radiating plate) 31 of the housing via the heat radiating gel 45 or the high heat conductive adhesive. By adopting such a structure, the heat dissipation of the electronic component 41 can be drastically improved (the cooling capacity of the electronic component can be improved). Specifically, the thermal resistance of the electronic component (semiconductor chip) 41 can be set to about 5 ° C./W. In the electronic component (semiconductor chip) 105 mounted on the upper surface of the conventional circuit board shown in FIG. 13, the heat resistance is about 10 ° C./W because heat is radiated through the circuit board 100. If the maximum power consumption of the electronic component (semiconductor chip) 105 is 3 W, a temperature increase of 30 ° C. occurs in the conventional configuration. If it is 5 degreeC / W, the temperature rise can be suppressed to about 15 degreeC.

自動変速機の内部に電子制御装置を搭載する場合、自動変速機の内部のオイルの温度は、高温時１１０℃〜１３０℃程度となる。
半導体チップのメーカー保証限界温度を１５０℃とすると、従来の構成のものは、油温１２０℃以下の箇所にしか搭載することができないのに対し、本実施形態の構成のものは、油温１３５℃以下であれば熱的に成立し、自動変速機内部（油中）のどこにでも搭載が可能となる。 When the electronic control device is mounted inside the automatic transmission, the temperature of the oil inside the automatic transmission is about 110 ° C. to 130 ° C. when the temperature is high.
If the semiconductor chip manufacturer's guaranteed limit temperature is 150 ° C., the conventional configuration can be mounted only at a location where the oil temperature is 120 ° C. or lower, whereas the configuration of this embodiment has an oil temperature of 135 ° C. If it is below ℃, it is established thermally and can be installed anywhere inside the automatic transmission (in oil).

さらに、回路基板３３としてセラミック基板（線膨張係数５〜８ｐｐｍ／℃）を用いた。これにより、樹脂基板（１Ｗ／ｍｋ）に比べ熱伝導率の高いセラミック基板（１５Ｗ／ｍｋ）を用いることによって、基板を介しての放熱も加味され、より電子部品４１の冷却能力を向上させることができる。ここで、回路基板３３としてセラミック基板（線膨張係数５〜８ｐｐｍ／℃）を用いるとともに筐体のベースプレート３１の材料として鉄材（線膨張係数１０〜１２ｐｐｍ／℃）を使用する。これにより、以下の効果を奏する。   Further, a ceramic substrate (linear expansion coefficient of 5 to 8 ppm / ° C.) was used as the circuit substrate 33. Thus, by using a ceramic substrate (15 W / mk) having a higher thermal conductivity than the resin substrate (1 W / mk), heat dissipation through the substrate is also taken into account, and the cooling capacity of the electronic component 41 is further improved. Can do. Here, a ceramic substrate (linear expansion coefficient 5 to 8 ppm / ° C.) is used as the circuit board 33 and an iron material (linear expansion coefficient 10 to 12 ppm / ° C.) is used as the material of the base plate 31 of the housing. Thereby, the following effects are produced.

ベースプレート３１の材料として鉄材を用いることにより回路基板３３としてのセラミック基板（線膨張係数５〜８ｐｐｍ／℃）の線膨張係数に近くなり、温度変化が繰り返し印加された場合の熱応力を抑制することができる。これにより、回路基板３３と筐体３０とを固着している接着剤３４、および、回路基板３３とピン４７との電気的接続をしている半田５０（または銀ペースト）における接続信頼性を向上させることができる。なお、電子制御装置の筐体には一般的にアルミ材が使用され、アルミ材の線膨張係数は２３ｐｐｍ／℃程度である。   By using an iron material as the material of the base plate 31, it becomes close to the linear expansion coefficient of a ceramic substrate (linear expansion coefficient 5 to 8 ppm / ° C.) as the circuit board 33 and suppresses thermal stress when a temperature change is repeatedly applied. Can do. This improves the connection reliability of the adhesive 34 that fixes the circuit board 33 and the housing 30 and the solder 50 (or silver paste) that electrically connects the circuit board 33 and the pins 47. Can be made. Note that an aluminum material is generally used for the casing of the electronic control device, and the linear expansion coefficient of the aluminum material is about 23 ppm / ° C.

また、ベースプレート（放熱プレート）３１に絶縁された状態で固定された外部接続用のピン４７と、回路基板３３の一方の面に設けた外部接続用の電極４９とを、半田または銀ペーストによって電気的に接続したので、ワイヤーを張る距離が省略でき、電子制御装置のサイズを回路基板のサイズに近づけることができ、電子制御装置を小型化できる。   In addition, an external connection pin 47 fixed in an insulated state to the base plate (heat radiating plate) 31 and an external connection electrode 49 provided on one surface of the circuit board 33 are electrically connected by solder or silver paste. Therefore, the distance for extending the wire can be omitted, the size of the electronic control device can be brought close to the size of the circuit board, and the electronic control device can be miniaturized.

また、回路基板３３を覆うカバー３２を溶接にてその内部が気密封止された状態で取り付けたので、溶接による気密封止によって気密信頼性が高いという利点を得ることができる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。 In addition, since the cover 32 covering the circuit board 33 is attached in a state where the inside thereof is hermetically sealed by welding, an advantage that the hermetic reliability is high by hermetic sealing by welding can be obtained.
(Second Embodiment)
Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.

本実施形態においては、図９に示すように、電子スロットル制御システム用の電子制御装置である。
図９において、エンジン６０にはトランスミッション６１が連結されている。また、エンジン６０の吸気系においてスロットルバルブ６２とスロットルモータ６３とスロットル開度センサ６４が一体化されたスロットルボディ６５を具備しており、さらに、スロットルボディ６５には電子制御装置１が収納されている。電子制御装置１には、アクセル開度センサ６６からの信号、車速センサ６７からの信号、スロットル開度センサ６４からの信号、クランク角センサ６８からの信号、エアコンスイッチ６９からの信号を入力する。そして、これらの信号によるアクセルペダルの操作量、車速、スロットルバルブ６２の開度、エンジン回転数、カーエアコンのオン／オフに基づいて電子制御装置１は最適なバルブ開度を演算し、スロットルバルブ６２を駆動するスロットルモータ６３を制御する。詳しくは、電子制御装置１において図１０に示すようにスロットルモータ６３の正逆転駆動のためのＨブリッジ回路を具備している。図１０において、４つのトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４によりＨブリッジ回路が組まれ、さらに、電子制御装置はマイコン７１および駆動回路７０を具備している。マイコン７１は駆動回路７０を介して各トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４をオン・オフすることによりモータ６３を通電制御する。一方、Ｈブリッジ回路における通電電流が流れるラインにはモータ通電電流検出用抵抗（フィードバック制御用抵抗）７２が配置されている。モータ通電電流検出用抵抗７２による通電電流値がマイコン７１にフィードバックされつつモータ制御が行われる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the electronic control device is for an electronic throttle control system.
In FIG. 9, a transmission 61 is connected to the engine 60. In addition, the intake system of the engine 60 includes a throttle body 65 in which a throttle valve 62, a throttle motor 63, and a throttle opening sensor 64 are integrated, and the throttle body 65 stores the electronic control unit 1 therein. Yes. The electronic control device 1 receives a signal from the accelerator opening sensor 66, a signal from the vehicle speed sensor 67, a signal from the throttle opening sensor 64, a signal from the crank angle sensor 68, and a signal from the air conditioner switch 69. The electronic control unit 1 calculates an optimal valve opening based on the amount of operation of the accelerator pedal by these signals, the vehicle speed, the opening of the throttle valve 62, the engine speed, and the on / off of the car air conditioner, and the throttle valve The throttle motor 63 that drives 62 is controlled. Specifically, the electronic control device 1 is provided with an H bridge circuit for forward / reverse drive of the throttle motor 63 as shown in FIG. In FIG. 10, an H bridge circuit is formed by four transistors Q1, Q2, Q3, and Q4, and the electronic control device further includes a microcomputer 71 and a drive circuit. The microcomputer 71 controls energization of the motor 63 by turning on / off the transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 via the drive circuit 70. On the other hand, a motor energization current detection resistor (feedback control resistor) 72 is arranged on a line through which an energization current flows in the H-bridge circuit. The motor control is performed while the energization current value by the motor energization current detection resistor 72 is fed back to the microcomputer 71.

このような構成において、電流フィードバックする際の電流検出用の抵抗７２には図１の表面実装型チップ抵抗器３６とし、エアコンスイッチ６９の信号入力ラインに設けるプルアップ・プルダウン用の抵抗に厚膜抵抗体３９を用いる。   In such a configuration, the current-sensing resistor 72 for current feedback is the surface-mounted chip resistor 36 shown in FIG. 1, and the pull-up / pull-down resistor provided on the signal input line of the air conditioner switch 69 is thick. A resistor 39 is used.

なお、電子スロットル制御システム用の電子制御装置以外にも、例えば、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システム用の電子制御装置において、インジェクタ駆動回路での電流フィードバック制御する際のインジェクタ通電電流検出用抵抗はチップ抵抗器を用い、カーエアコンのオン／オフを示すスイッチの信号入力ラインに設けるプルアップ・プルダウン用の抵抗に厚膜抵抗体を用いるようにしてもよい。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。 In addition to the electronic control device for the electronic throttle control system, for example, in an electronic control device for a common rail fuel injection system of a diesel engine, the resistance for detecting the injector energization current when performing current feedback control in the injector drive circuit is A chip resistor may be used, and a thick film resistor may be used as a pull-up / pull-down resistor provided on a signal input line of a switch indicating on / off of a car air conditioner.
(Third embodiment)
Next, the third embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.

図１１には、図１に代わる本実施形態における電子制御装置の断面を示す。
ベースプレート（放熱プレート）３１に絶縁された状態で固定された外部接続ピン４７と、回路基板３３の一方の面に設けた外部接続用の電極８０とが、ボンディングワイヤー８１によって電気的に接続されている。この場合は、ワイヤー分の面積が必要となるが、ピン４７と回路基板３３の膨張係数差によって生じる変位をワイヤー８１によって吸収し、信頼性の高い接続が得られる。この場合でも、放熱性の利点は損なうことがない。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。 FIG. 11 shows a cross section of an electronic control device according to this embodiment instead of FIG.
An external connection pin 47 fixed in an insulated state to the base plate (heat radiating plate) 31 and an external connection electrode 80 provided on one surface of the circuit board 33 are electrically connected by a bonding wire 81. Yes. In this case, an area corresponding to the wire is required, but the displacement caused by the difference in expansion coefficient between the pin 47 and the circuit board 33 is absorbed by the wire 81, and a highly reliable connection is obtained. Even in this case, the heat dissipation advantage is not impaired.
(Fourth embodiment)
Next, the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.

図１２には、図１に代わる本実施形態における電子制御装置の断面を示す。
回路基板３３の一方の面に設けた外部接続用の電極９０と、リードフレーム９１とが溶接によって電気的に接続されている。また、回路基板３３が樹脂９２で放熱プレート（金属プレート）９３が外部に露出する状態でモールドされている。 FIG. 12 shows a cross section of an electronic control device according to this embodiment that replaces FIG.
An external connection electrode 90 provided on one surface of the circuit board 33 and the lead frame 91 are electrically connected by welding. Further, the circuit board 33 is molded with the resin 92 in a state where the heat radiating plate (metal plate) 93 is exposed to the outside.

このように樹脂モールドすることにより、カバーの溶接に比べ、材料費、加工費とも安価にすることができる。また、放熱プレート９３が外部に露出しており、放熱性に優れている。   By resin molding in this way, both material costs and processing costs can be reduced compared to cover welding. Moreover, the heat radiating plate 93 is exposed to the outside, and is excellent in heat dissipation.

なお、電極（入出力電極）９０とリードフレーム９１の接続は、半田や銀ペーストによってもよいし、ワイヤーボンディングによってもよい。   The connection between the electrode (input / output electrode) 90 and the lead frame 91 may be performed by solder or silver paste, or by wire bonding.

第１の実施形態における車載用電子制御装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the vehicle-mounted electronic control apparatus in 1st Embodiment. （ａ）は筐体内に配置される回路基板および部品を示す縦断面図、（ｂ）は筐体を構成するベースプレートを示す縦断面図。(A) is a longitudinal cross-sectional view which shows the circuit board and components arrange | positioned in a housing | casing, (b) is a longitudinal cross-sectional view which shows the baseplate which comprises a housing | casing. 回路基板における平面図。The top view in a circuit board. 回路基板における下面図。The bottom view in a circuit board. （ａ）〜（ｃ）は組み立て工程を説明するための回路基板の断面図。(A)-(c) is sectional drawing of the circuit board for demonstrating an assembly process. 組み立て工程を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating an assembly process. 全体構成図。FIG. 電子制御装置の回路図。The circuit diagram of an electronic controller. 第２の実施形態における全体構成図。The whole block diagram in 2nd Embodiment. 電子制御装置の回路図。The circuit diagram of an electronic controller. 第３の実施形態における電子制御装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the electronic control apparatus in 3rd Embodiment. 第４の実施形態における電子制御装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the electronic control apparatus in 4th Embodiment. 背景技術を説明するための電子制御装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the electronic controller for demonstrating background art.

符号の説明Explanation of symbols

１４…油温センサ、１５…変速位置検出スイッチ、２１…ソレノイド駆動回路、２１ｃ…ソレノイド通電電流検出用抵抗、２３…プルアップ用抵抗、２４…保護用抵抗、２５…プルアップ用抵抗、２６…プルダウン用抵抗、３１…ベースプレート、３２…カバー、３３…回路基板、３５…電子部品、３６…チップ抵抗器、３７…半田、３８…電子部品、３９…厚膜抵抗体、４１…電子部品、４１ｂ…バンプ、４２…電極、４４…凹部、４５…放熱ゲル、４７…ピン、４９…電極、５０…半田、８０…電極、９０…電極、９１…リードフレーム、９２…樹脂、９３…放熱プレート。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... Oil temperature sensor, 15 ... Shift position detection switch, 21 ... Solenoid drive circuit, 21c ... Solenoid current detection resistor, 23 ... Pull-up resistor, 24 ... Protection resistor, 25 ... Pull-up resistor, 26 ... Pull-down resistor, 31 ... base plate, 32 ... cover, 33 ... circuit board, 35 ... electronic component, 36 ... chip resistor, 37 ... solder, 38 ... electronic component, 39 ... thick film resistor, 41 ... electronic component, 41b DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Bump, 42 ... Electrode, 44 ... Recessed part, 45 ... Radiation gel, 47 ... Pin, 49 ... Electrode, 50 ... Solder, 80 ... Electrode, 90 ... Electrode, 91 ... Lead frame, 92 ... Resin, 93 ... Radiation plate.

Claims (13)

抵抗成分を含んだ回路を構成する素子が回路基板（３３）に搭載されるとともに、前記回路基板（３３）の一方の面が放熱プレート（３１）の一方の面に接着された電子制御装置であって、
前記回路基板（３３）における前記放熱プレート（３１）に接着される側の面に、回路構成素子としての厚膜抵抗体（３９）を形成するとともに、半田によらずに実装される全ての電子部品（４１）を実装し、また、前記回路基板（３３）におけるもう一方の面に、回路構成素子としてのチップ抵抗器（３６）を含む他の全ての電子部品（３５，３６，３８）を半田により表面実装したことを特徴とする電子制御装置。 An electronic control device in which an element constituting a circuit including a resistance component is mounted on a circuit board (33) and one surface of the circuit board (33) is bonded to one surface of a heat dissipation plate (31). There,
A thick film resistor (39) as a circuit constituent element is formed on the surface of the circuit board (33) to be bonded to the heat radiating plate (31), and all the electrons mounted without using solder. A component (41) is mounted, and all other electronic components (35, 36, 38) including a chip resistor (36) as a circuit constituent element are mounted on the other surface of the circuit board (33). An electronic control device that is surface-mounted with solder. 前記回路基板（３３）には外部接続用の電極（４９）が形成され、この電極（４９）の占有面積と回路構成素子としての各部品（３５，３６，３８，３９，４１）の占有面積との総和が回路基板（３３）の両面において均等に分割されるように、抵抗成分を前記厚膜抵抗体（３９）と前記チップ抵抗器（３６）とに割り振ったことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。 An electrode (49) for external connection is formed on the circuit board (33). The area occupied by the electrode (49) and the area occupied by each component (35, 36, 38, 39, 41) as a circuit constituent element. The resistance component is allocated to the thick film resistor (39) and the chip resistor (36) so that the sum of the two is evenly divided on both sides of the circuit board (33). The electronic control device according to 1. 前記回路を構成する複数の抵抗成分のうちの精度が要求される抵抗成分を構成する部品には前記チップ抵抗器（３６）を用いるとともに、複数の抵抗成分のうちの精度が要求されない抵抗成分を構成する部品には前記厚膜抵抗体（３９）を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子制御装置。 The chip resistor (36) is used as a component constituting a resistance component that requires accuracy among a plurality of resistance components constituting the circuit, and a resistance component that does not require accuracy among the plurality of resistance components is used. The electronic control device according to claim 1 or 2, wherein the thick film resistor (39) is used as a component. 自動変速機制御用の電子制御装置であって、
油温センサ（１４）からの信号入力ラインに設けるプルアップ用抵抗（２３）およびソレノイド駆動回路（２１）でのソレノイド通電電流検出用抵抗（２１ｃ）としてチップ抵抗器（３６）を用い、
変速位置検出スイッチ（１５）からの信号入力ラインに設けるプルアップ・プルダウン用抵抗（２５，２６）および当該信号入力ラインに設ける保護用抵抗（２４）として厚膜抵抗体（３９）を用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子制御装置。 An electronic control device for automatic transmission control,
A chip resistor (36) is used as a pull-up resistor (23) provided in a signal input line from the oil temperature sensor (14) and a solenoid energization current detection resistor (21c) in the solenoid drive circuit (21).
Thick film resistors (39) are used as pull-up / pull-down resistors (25, 26) provided on the signal input line from the shift position detection switch (15) and protective resistors (24) provided on the signal input line. The electronic control device according to claim 1, wherein 前記半田によらずに実装される全ての電子部品（４１）をフリップチップ実装したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子制御装置。 5. The electronic control device according to claim 1, wherein all electronic components (41) mounted without using solder are flip-chip mounted. 6. 前記フリップチップ実装による電子部品（４１）は超音波振動によりバンプ（４１ｂ）が基板側電極（４２）に接合されていることを特徴とする請求項５に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to claim 5, wherein the flip-chip mounted electronic component (41) has a bump (41b) bonded to the substrate side electrode (42) by ultrasonic vibration. 前記放熱プレート（３１）での回路基板（３３）が接着される面における、回路基板（３３）に実装された電子部品（４１）に対応する部位に凹部（４４）を設けるとともに、当該凹部（４４）の底面と回路基板（３３）に実装された電子部品（４１）との間に、放熱ゲル（４５）または高熱伝導の接着剤を配したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子制御装置。 A recess (44) is provided at a portion corresponding to the electronic component (41) mounted on the circuit board (33) on the surface of the heat dissipation plate (31) to which the circuit board (33) is bonded. 44) A heat-dissipating gel (45) or a highly heat conductive adhesive is disposed between the bottom surface of 44) and the electronic component (41) mounted on the circuit board (33). The electronic control device according to claim 1. 回路基板（３３）としてセラミック基板を用いたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to any one of claims 1 to 7, wherein a ceramic substrate is used as the circuit board (33). 前記放熱プレート（３１）として、線膨張係数が９ｐｐｍ／℃〜１２ｐｐｍ／℃のものを用いたことを特徴とする請求項８に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to claim 8, wherein the heat radiating plate (31) has a linear expansion coefficient of 9 ppm / ° C to 12 ppm / ° C. 放熱プレート（３１）に絶縁された状態で固定された外部接続ピン（４７）と、回路基板（３３）の一方の面に設けた外部接続用の電極（４９）とを、半田（５０）または銀ペーストによって電気的に接続したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子制御装置。 An external connection pin (47) fixed in an insulated state to the heat radiating plate (31) and an external connection electrode (49) provided on one surface of the circuit board (33) are connected to the solder (50) or The electronic control device according to claim 1, wherein the electronic control device is electrically connected by silver paste. 放熱プレート（３１）に絶縁された状態で固定された外部接続ピン（４７）と、回路基板（３３）の一方の面に設けた外部接続用の電極（８０）とをボンディングワイヤー（８１）により電気的に接続したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子制御装置。 An external connection pin (47) fixed in an insulated state to the heat radiating plate (31) and an external connection electrode (80) provided on one surface of the circuit board (33) are connected by a bonding wire (81). The electronic control device according to claim 1, wherein the electronic control device is electrically connected. 回路基板（３３）の一方の面に設けた外部接続用の電極（９０）と、リードフレーム（９１）とを溶接によって電気的に接続するとともに、放熱プレート（９３）が外部に露出する状態で回路基板（３３）を樹脂（９２）でモールドしたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子制御装置。 The electrode for external connection (90) provided on one surface of the circuit board (33) and the lead frame (91) are electrically connected by welding, and the heat radiating plate (93) is exposed to the outside. 10. The electronic control device according to claim 1, wherein the circuit board (33) is molded with a resin (92). 前記放熱プレート（３１）に対し、前記回路基板（３３）を覆うカバー（３２）を溶接にてその内部が気密封止された状態で取り付けたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電子制御装置。 The cover (32) covering the circuit board (33) is attached to the heat radiating plate (31) in a state where the inside thereof is hermetically sealed by welding. The electronic control device according to item 1.
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