JP2008166383A - 電子制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】パワー基板等の部品を廃止することにより、装置の小型化およびコストの低減を図ることのできる電子制御装置を提供する。
【解決手段】電子制御装置１は、ハウジング３と、このハウジング３一方の端部に取り付けられたヒートシンク５と、このヒートシンク５に搭載された半導体スイッチング素子２と、ヒートシンク５と対向して設けられている回路基板４と、回路基板４と半導体スイッチング素子２とを電気的に接続した複数個の導電板とを備え、ヒートシンク５は、ヒートシンク本体４０と、このヒートシンク本体４０の半導体スイッチング素子２が搭載される側の面の表面に少なくとも形成されたアルマイト膜２５膜とから構成され、ヒートシンク本体４０の外周端面と前記開口部の内壁面３ｄとが対向している。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば電動モータの回転力によって車両のステアリング装置に補助付勢する電動式パワーステアリング装置に使用する電子制御装置に関するものである。
従来、パワーデバイスである半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）が金属基板上に実装されているとともに、金属基板と金属基板外の部品とを電気的に接続する接続部材が金属基板上に取付けられている電子制御装置が知られている。
例えば、特許文献１に記載の電子制御装置では、電動モータの電流を切り換えるための半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路が搭載されたパワー基板と、導電板等が絶縁性樹脂にインサート成形されているとともに大電流部品が搭載されたハウジングと、マイクロコンピュータ等の小電流部品が搭載された制御基板と、パワー基板と上記ハウジング及び上記制御基板とを電気的に接続した接続部材と、パワー基板に密着されたヒートシンクと、パワー基板、ハウジング及び制御基板を覆い金属板でプレス成形されているとともにヒートシンクに取り付けられたケースとを備えている。
特許第３６４４８３５号明細書
上記特許文献１に記載の電子制御装置では、半導体スイッチング素子を搭載するパワー基板が必要になる。
また、半田付け時に接続部材が浮遊しないようにするため、接続部材をパワー基板上に固定しているが、接続部材をパワー基板上に固定するときに発生する衝撃力が、パワー基板上の半田付け前の半導体スイッチング素子等の部品に伝達され、各部品の位置ズレが生じる。
その結果、部品点数が増加して電子制御装置が大型化するとともにコストが高くなり、またパワー基板上に実装される部品の半田接合の信頼性が低下するという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、パワー基板等の部品を廃止することにより、小型化されるとともにコストが低減され、また電気的接続の信頼性が向上する等の電子制御装置を提供することを目的とする。
この発明に係る電子制御装置は、両端部にそれぞれ開口部を有する絶縁性樹脂製のハウジングと、このハウジングの一方の前記端部に取り付けられたヒートシンクと、このヒートシンクに搭載されたパワーデバイスと、前記ヒートシンクと対向して設けられているとともに、前記パワーデバイスを制御する制御回路を含む電子回路が形成された回路基板と、基礎部が前記ハウジングに保持されているとともに、前記回路基板と前記パワーデバイスとを電気的に接続した複数個の導電板とを備え、前記ヒートシンクは、ヒートシンク本体と、このヒートシンク本体の前記パワーデバイスが搭載される側の面の表面に少なくとも形成された絶縁皮膜とから構成され、前記ヒートシンク本体の外周端面と前記開口部の内壁面とが対向している。
この発明の電子制御装置によれば、小型化されるとともにコストが低減され、また電気的接続の信頼性が向上する等の効果がある。
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
この実施の形態では、電動モータの回転力によって車両のステアリング装置に補助付勢する電動式パワーステアリング装置に使用する電子制御装置１を例に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る電子制御装置１を示す断面図、図２は図１の切断断面に対して直角方向に沿って切断したときの断面図、図３は図１の電子制御装置１を示す分解斜視図、図４は図１の電動式パワーステアリング装置のブロック図、図５は図１の電子制御装置１の要部を示す斜視図である。
電子制御装置１は、両端部にそれぞれ開口部を有する絶縁性樹脂製のハウジング３と、このハウジング３の一方の端部に取り付けられたアルミニウム製のヒートシンク５と、このヒートシンク５に搭載されたパワーデバイスである半導体スイッチング素子２と、ヒートシンク５と対向して設けられているとともに、半導体スイッチング素子２を制御する制御回路を含む電子回路が形成された回路基板４と、基礎部が絶縁性樹脂３ａによるインサート成形でハウジング３と一体化されているとともに回路基板４と半導体スイッチング素子２とを電気的に接続した、パワー用導電板６ａ、出力用導電板６ｂ及び信号用導電板６ｃと、ハウジング３の他方の端部に取り付けられ、ヒートシンク５と協同して半導体スイッチング素子２及び回路基板４を格納したカバー７とを備えている。
また、電子制御装置１は、ハウジング３の一側面に設けられ、車両の配線と電気的に接続される車両コネクタ８及び電動モータ２２と電気的に接続されるモータコネクタ９と、ハウジング３の他側面に設けられ、トルクセンサ２３と電気的に接続されるセンサコネクタ１０とを備えている。
車両コネクタ８は、車両のバッテリ２４と電気的に接続される電源コネクタ端子１１、及び車両の配線を介して信号が入出力されるセンサコネクタ端子１２を備えている。センサコネクタ１０は、車両コネクタ８と同一のセンサコネクタ端子１２を備えている。
車両コネクタ８、モータコネクタ９及びセンサコネクタ１０は、それぞれハウジング３がインサート成形により形成される際に、それぞれ同時に電源コネクタ端子１１、出力用導電板６ｂのモータコネクタ端子部６ｂｍ及びセンサコネクタ端子１２と一体化されて形成されている。
また、ハウジング３の他方の端部、即ちヒートシンク５が取り付けられる開口部と反対側の開口部の近傍には、電子制御装置１を被取付体である車両に取り付けるための取付脚部３Ｌが形成されている。
ヒートシンク５は、ヒートシンク本体４０と、このヒートシンク本体４０の表面に形成された絶縁皮膜であるアルマイト皮膜２５とから構成されている。このヒートシンク５は、アルミニウムまたはアルミニウム合金をダイスから押し出して形成された長尺の押出形材の全面に予めアルマイト膜２５を形成したヒートシンク素材を製造し、このヒートシンク素材を切断機で所望の長さに切断して形成される。切断機で切断されて形成された、ヒートシンク５の一方の両側外周端面は、外部に露出した切断面５ａであり、他方の両側外周端面５ｂは、アルマイト膜２５が形成されている。半導体スイッチング素子２が搭載される面、その裏面もアルマイト膜２５が形成されている。
切断面５ａは、図２に示すようにハウジング３の内壁面３ｄと対向している。
ここでは、ヒートシンク５は押出形材を用いて製造したが、熱間または冷間圧延された板材を用いて製造してもよい。
また、この実施の形態では、絶縁皮膜をアルマイト膜２５としたが、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に絶縁性樹脂がプレコートされた絶縁性プレコートアルミニウム材を、ヒートシンク素材としてもよい。この場合には、絶縁性樹脂がプレコートされていない面、例えば外周端面の四面がそれぞれ内壁面３ｄと対向している。
また、絶縁皮膜がアルマイト膜２５の場合でも、ヒートシンク本体４０の外周端面の四面が外部に露出し、この露出面が内壁面３ｄと対向してよい。
半導体スイッチング素子２の放熱部であるヒートスプレッダｈｓは、ヒートシンク５のアルマイト膜２５が形成された面に、弾性体である板バネ２１を介して、固定手段であるネジ２０でヒートシンク５に密着させて固定されている。このとき、板バネ２１は、半導体スイッチング素子２の樹脂パッケージ面を押し付けている。
半導体スイッチング素子２のヒートスプレッダｈｓは、ブリッジ出力端子ＯＵＴと電気的に繋がっているが、アルマイト膜２５でヒートシンク５とは電気的に絶縁される。
ヒートスプレッダｈｓの表面は、小さな凹凸を有している。板バネ２１で半導体スイッチング素子２のヒートスプレッダｈｓをヒートシンク５に密着させても僅かな隙間が発生するが、この隙間には高熱伝導のグリース（図示せず）が介在している。
なお、半導体スイッチング素子２のヒートスプレッダｈｓをヒートシンク５に密着、固定する手段として、高熱伝導性の第１の接着性樹脂を用いて密着、固定してもよい。
この場合には、ヒートスプレッタｈｓとヒートシンク５との隙間に介在した上記グリースは不要となる。
半導体スイッチング素子２は、図４に示すように、ハイサイドＭＯＳＦＥＴ２ＨとローサイドＭＯＳＦＥＴ２Ｌが集積されてハーフブリッジが形成されている。そして、半導体スイッチング素子２は、ハーフブリッジが１つのパッケージに収納されているとともに、２個１組となって電動モータ２２の電流を切り替えるためのブリッジ回路を構成している。
半導体スイッチング素子２の各端子は、図５において左側から供給電源端子ＶＳ、ハイサイドＭＯＳＦＥＴ２Ｈのゲート端子ＧＴ１、ブリッジ出力端子ＯＵＴ、ローサイドＭＯＳＦＥＴ２Ｌのゲート端子ＧＴ２及びグランド端子ＧＮＤの順に並んで配置されている。
ここで、供給電圧端子ＶＳ、ブリッジ出力端子ＯＵＴ、グランド端子ＧＮＤは、電動モータ２２の大電流が流れる大電流用端子、ゲート端子ＧＴ１、ゲート端子ＧＴ２は、信号用の小さな電流が流れる小電流用端子であり、大電流用端子と小電流用端子とが交互に配置されている。
また、半導体スイッチング素子２の各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤは、ともに中間部の２箇所で直角に起立、倒伏した同一形状で、同一方向にそれぞれ導出している。
回路基板４上の配線パターンには、マイクロコンピュータ１３が、半田付けで実装されている。図３において図示されていないが、回路基板４上の配線パターンには、半導体スイッチング素子２のスイッチング動作時に発生する電磁ノイズを外部へ流出するのを防止するコイル、モータ電流のリップルを吸収するコンデンサ、シャント抵抗器を含むモータ電流検出回路及び周辺回路素子等が半田付けで実装されている。
また、回路基板４には、内面に銅メッキがなされて配線パターンと電気的に接続される複数のスルーホール４ａが形成されている。
パワー用導電板６ａの基端部は、半導体スイッチング素子２の供給電源端子ＶＳ、グランド端子ＧＮＤの先端部にそれぞれ接続されている。出力用導電板６ｂの基端部は、ブリッジ出力端子ＯＵＴの先端部に接続されている。信号用導電板６ｃの基端部は、ゲート端子ＧＴ１，ＧＴ２の先端部にそれぞれ接続されている。
これらの導電板６ａ，６ｂ，６ｃは、半導体スイッチング素子２の端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤが導出する導出方向に延びて重なって配置され、レーザ溶接により接合されている。
これらの導電板６ａ，６ｂ，６ｃには、それぞれプレスフィット端子部６ａｐ，６ｂｐ，６ｃｐが形成されており、プレスフィット端子部６ａｐ，６ｂｐ，６ｃｐが回路基板４のそれぞれのスルーホール４ａに圧入されて、半導体スイッチング素子２の端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤと回路基板４の配線パターンとが電気的に接続されている。
導電板６ａ，６ｂ，６ｃは、大電流を通電するための導電率と、プレスフィット端子部６ａｐ，６ｂｐ，６ｃｐを形成するための機械的強度を考慮して、高強度の高導電銅合金またはりん青銅で構成されている。リン青銅は、モータ電流が例えば３０Ａ以下の電流で使用される。
また、出力用導電板６ｂの先端部には、モータコネクタ端子部６ｂｍが形成されており、半導体スイッチング素子２のブリッジ出力端子ＯＵＴからのモータ電流は、回路基板４を経由せず、直接モータコネクタ端子部６ｂｍを経由して電動モータ２２に流れるように構成されている。出力用導電板６ｂの中間部には、回路基板４に向かって延びたプレスフィット端子部６ｂｐが形成されており、モータコネクタ端子部６ｂｍの電圧をモニタするための信号が回路基板４へ出力される。
半導体スイッチング素子２の端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤは、幅が０．８ｍｍ、厚さが０．５ｍｍ、端子の間隔が１．７ｍｍで形成されている。大電流が流れる端子ＶＳ、ＯＵＴ、ＧＮＤは、長さが長くなると電気抵抗が大きくなり、発熱が生じる。
この実施の形態では、発熱を抑制するために、供給電源端子ＶＳとパワー用導電板６ａ、グランド端子ＧＮＤとパワー用導電板６ａ、ブリッジ出力端子ＯＵＴと出力用導電板６ｂは、それぞれ半導体スイッチング素子２に近接した位置で溶接されている。
また、各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤ間の間隔が狭い。
そのため、端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤ間の短絡を防止するために、ゲート端子ＧＴ１と信号用導電板６ｃ、ゲート端子ＧＴ２と信号用導電板６ｃとの溶接位置は、供給電源端子ＶＳとパワー用導電板６ａ、グランド端子ＧＮＤとパワー用導電板６ａ、ブリッジ出力端子ＯＵＴと出力用導電板６ｂとのそれぞれの溶接位置と近接せず、また端子ＧＴ１，ＧＴ２に流れる電流が小電流のため、半導体スイッチング素子２から離れた位置にある。
これらの溶接位置は、図５中に黒丸で示している。
図５に示すように、半導体スイッチング素子２の各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤと導電板６ａ，６ｂ，６ｃとの位置決めを行なう位置決め部３ｂがハウジング３に形成されている。位置決め部３ｂは、半導体スイッチング素子２の各隣接した端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤ間に突出しており、先端部にはテーパが形成されている。このテーパ部で半導体スイッチング素子２の各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤの先端部がそれぞれ案内されて位置決めされ、各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤと導電板６ａ，６ｂ，６ｃとが溶接される。
また、パワー用導電板６ａ、出力用導電板６ｂは、圧延された銅、または銅合金で形成されているが、導電板６ａ、６ｂのロール面（表面）と半導体スイッチング素子２の端子ＶＳ，ＯＵＴ，ＧＮＤとを溶接する場合しようとした場合には、大電流が流れるため板厚を厚くする必要がある。
しかし、プレスフィット端子部の形成及びプレス加工の点からは、板厚を厚くすることが困難である。
この実施の形態では、パワー用導電板である導電板６ａ，６ｂの板厚を、端子ＶＳ，ＯＵＴ，ＧＮＤの幅と同じ０．８ｍｍとし、板厚より板幅を広く形成してロール面と直角方向の端面と半導体スイッチング素子２の端子ＶＳ，ＯＵＴ，ＧＮＤとを溶接している。
即ち、導電板６ａ，６ｂは、端子ＶＳ，ＯＵＴ，ＧＮＤとの接合方向の寸法が接合方向に対して直角方向（幅方向）の寸法よりも大きく形成されている。
なお、信号用導電板６ｃは、小電流が流れるので、電気抵抗の低減化について考慮する必要性はないが、パワー用導電板６ａ、出力用導電板６ｂと同様の板材で形成されている。
また、レーザ溶接は、板厚の薄い半導体スイッチング素子２の端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤ側からレーザ光が照射されている。
パワー用導電板６ａにはプレスフィット端子部６ａｐが２個、出力用導電板６ｂにはプレスフィット端子部６ｂｐが１個、信号用導電板６ｃにはプレスフィット端子部６ｃｐが１個それぞれ形成されており、1つの半導体スイッチング素子２について７個のプレスフィット端子部６ａｐ，６ｂｐ，６ｃｐが配置されている。
半導体スイッチング素子２の端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤの間の距離は、前述のように１．７ｍｍであり、プレスフィット端子部６ａｐ，６ｂｐ，６ｃｐが圧入される回路基板４のスルーホール４ａの穴径は１．４５ｍｍに形成されている。
この実施の形態では、隣接する導電板６ａ，６ｂ，６ｃのプレスフィット端子部６ａｐ，６ｂｐ，６ｃｐを千鳥状に配置して、半導体スイッチング素子２の端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤの間の距離より、プレスフィット端子部６ａｐ，６ｂｐ，６ｃｐの間の距離を長くしてある。
また、パワー用導電板６ａ、出力用導電板６ｂ、信号用導電板６ｃと、ヒートシンク５との間には、ハウジング３の絶縁性樹脂３ａが介在している。
また、車両コネクタ８の電源コネクタ端子１１は、導電板６ａ，６ｂ，６ｃと同様に板厚０．８ｍｍの銅、または銅合金で形成され、プレスフィット端子部１１ｐが２個形成されている。また、電源コネクタ端子１１は、プレスフィット端子部１１ｐの個数以外は出力用導電板６ｂと同一である。
モータコネクタ９及び車両コネクタ８は、図３に示すように並列に配設されており、図６に示すように、出力用導電板６ｂ及び電源コネクタ端子１１は、各々左右対称にそれぞれ２個配置されている。
図６において右側の出力用導電板６ｂＲと左側の出力用導電板６ｂＬとは、展開時の形状が同一であるが、折り曲げの方向を変えて形成されている。
同様に、右側の電源コネクタ端子１１Ｒ及び左側の電源コネクタ端子１１Ｌも、展開時の形状が同一であるが、折り曲げの方向を変えて形成されている。
板厚が０．８ｍｍの板材で形成される導電板６ａ，６ｂ，６ｃ及び電源コネクタ端子１１は、パワー用導電板６ａ、右の出力用導電板６ｂＲ、左の出力用導電板６ｂＬ、信号用導電板６ｃ、右の電源コネクタ端子１１Ｒ及び左の電源コネクタ端子１１Ｌの６種類である。
車両コネクタ８に対向して設けられたセンサコネクタ１０のセンタコネクタ端子１２は、厚さ０．６４ｍｍのりん青銅板から形成され、一端にプレスフィット端子部１２ｐが形成されている。
また、図３に示すように、ハウジング３の側面付近に回路基板４を保持する保持部材Ｈが配置されている。この保持部材Ｈは、パワー用導電板６ａがそのまま流用されており、パワー用導電板６ａと保持部材Ｈとは同一であり、先端部にプレスフィット端子部Ｈｐが形成されている。
なお、この保持部材Ｈは、回路基板４の保持機能のみで、回路基板４と電気的には接続されていない。
回路基板４は、スルーホール４ａにプレスフィット端子部６ａｐ，６ｂｐ，６ｃｐ，１１ｐ，１２ｐ，Ｈｐが圧入されて、機械的に保持されている。
カバー７は、ハウジング３と同様の絶縁性樹脂で成形され、超音波溶着機でハウジング３の開口部に形成されたフランジ部３ｃに溶着されている。
なお、カバー７とハウジング３との溶着は、振動溶着機による振動溶着であってもよい。振動溶着は、カバー７とハウジング３との接合面の面方向に沿って、カバー７を往復振動させ、摩擦熱によりカバー７とハウジング３との樹脂を互いに溶融させて接合している。振動溶着は、カバー７とハウジング３との接合面が大きい場合に適用される。
また、超音波溶着機の代わりに、レーザ溶着機によるレーザ溶着であってもよい。
レーザ溶着は、カバー７がレーザ透過率の大きい材料で構成されているとともに、ハウジング３がレーザ吸収率の高い材料で構成されている。そして、レーザ光をカバー７側から照射すると、レーザ光がカバー７を透過して、ハウジング３の接合面でレーザ光が吸収され、発熱する。その熱がカバー７側にも伝導され、カバー７も発熱してカバー７とハウジング３との接合面で相互に溶融し、溶着される。
レーザ溶着は、ソリやヒケが大きい樹脂成形では、接合面にレーザの焦点を合わせることが困難となり用いることはできないが、ソリやヒケが小さな樹脂成形の場合には、溶着自体はバリの発生が無く、振動の発生が無いので、内部部品への振動伝達がないという利点がある。
また、上述した超音波溶着、振動溶着のように、ハウジング３にフランジ部３ｃを形成する必要が無く、電子制御装置１の小型化が図られる。
次に、上記のように構成された電子制御装置１の組立手順について説明する。
先ず、回路基板４上にクリーム半田を塗布し、マイクロコンピュータ１３及びその周辺回路素子等の部品を配置し、リフロ装置を用いて、クリーム半田を溶かして各部品を半田付けする。
次に、図１、図２に示すように、ハウジング３をヒートシンク５上に配置し、ネジ２０により固定する。その後、半導体スイッチング素子２をヒートシンク５上に配置する。その際、半導体スイッチング素子２の各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤは、位置決め部３ｂで案内、位置決めされ、導電板６ａ，６ｂ，６ｃ上に重ね合わされる。
その後、板バネ２１及びネジ２０を用いて、半導体スイッチング素子２をヒートシンク５に密着して固定する。
そして、半導体スイッチング素子２の端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤ側よりレーザ光を照射し、端子ＶＳとパワー用導電板６ａ、端子ＧＴ１と信号用導電板６ｃ、ブリッジ出力端子ＯＵＴと出力用導電板６ｂ、端子ＧＴ２と信号用導電板６ｃ、端子ＧＮＤとパワー用導電板６ａを各々レーザ溶接する。
次に、プレスフィット端子部６ａｐ，６ｂｐ，６ｃｐ，１１ｐ，１２ｐ，Ｈｐの先端部を、回路基板４のスルーホール４ａに挿入した状態で回路基板４をハウジング３の上部に装着する。その後、プレス機でスルーホール４ａにプレスフィット端子部６ａｐ，６ｂｐ，６ｃｐ，１１ｐ，１２ｐ，Ｈｐを圧入する。
次に、ハウジング３の開口面にカバー７を配置し、超音波溶着機でハウジング３とカバー７とを溶着して、電子制御装置１の組立が完了する。
以上説明したように、この実施の形態１の電子制御装置１によれば、両端部にそれぞれ開口部を有するハウジング３と、このハウジング３一方の前記端部に取り付けられたヒートシンク５と、このヒートシンク５に搭載された半導体スイッチング素子２と、ヒートシンク５と対向して設けられているとともに、半導体スイッチング素子２を制御する制御回路を含む電子回路が形成された回路基板４と、基礎部がハウジング３と一体化されて保持されているとともに、回路基板４と半導体スイッチング素子２とを電気的に接続した複数個の導電板６ａ，６ｂ，６ｃとを備えたので、電子制御装置１は、従来必要とした半導体スイッチング素子２を搭載した金属基板等が不要となり、小型化されるとともにコストが低減される。
また、ヒートシンク５は、ヒートシンク本体４０と、切断面５ａを除いてヒートシンク本体４０の全面を覆ったアルマイト膜２５とから構成され、ヒートシンク５の切断面５ａは、絶縁性樹脂製のハウジング３の開口部の内壁面３ｄと対向しているので、半導体スイッチング素子２が取り付けられる部位のアルマイト膜２５が破壊等により絶縁不良となる不具合が生じても、電子制御装置１の外側から半導体スイッチング素子２と電気的に短絡されることが無く、絶縁性能の向上した電子制御装置１を得ることができる。
また、回路基板４のスルーホール４ａに、プレスフィット端子部６ａｐ，６ｂｐ，６ｃｐ、１１ｐ、１２ｐ，Ｈｐが圧入されて圧接により電気的に接続されているので、熱応力に対する耐力が向上る。
また、導電板６ａ，６ｂ，６ｃ及びコネクタ端子１１，１２と回路基板４との電気的接続が圧入のみで行なわれるので、組み立ての時間が短縮されるとともに、組立設備が簡単になり、組立性が向上する。
また、各導電板６ａ，６ｂ，６ｃは、半導体スイッチング素子２の各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤが導出する導出方向に沿って配置されて、各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤと接合されているので、細長く薄板で電気抵抗の大である各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤを短くすることができ、端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤと回路基板４との間における電気抵抗を小さくすることが可能となり、電気抵抗による発熱を抑制することができる。即ち、大電流を制御できる電子制御装置１を得ることができる。
また、導電板６ａ，６ｂ，６ｃは、一体成形されたハウジング３の絶縁性樹脂３ａで保持されているので、導電板６ａ，６ｂ，６ｃと半導体スイッチング素子２の各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤとの溶接の作業性が向上する。
また、ヒートシンク５は、長尺の押出形材に予め表面にアルマイト膜２５が形成されたヒートシンク素材を用いて形成されているので、切断後の個々のヒートシンク５毎にアルマイト膜を形成する必要が無く、製造コストが低減される。
なお、予め長尺の熱間または冷間圧延された板材の表面にアルマイト膜２５が形成されたヒートシンク素材を用いた場合にも、同様に製造コストが低減される。
また、ヒートシンク本体４０は、高熱伝導のアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されているので、半導体スイッチング素子２の発熱がヒートシンク５で効率良く放熱され、電子制御装置１の放熱性が向上する。
また、ヒートシンク本体４０の表面に形成された絶縁皮膜は、アルマイト膜２５であるので、絶縁皮膜を薄く形成することができ、電子制御装置１の放熱性が向上する。
また、ヒートシンク本体４０の表面がアルマイト処理が施されているので、放射率が高くなり、電子制御装置１の放射性が向上する。
なお、絶縁皮膜として、プレコートされた絶縁性樹脂を用いた場合でも絶縁皮膜を薄く形成することができ、電子制御装置１の放熱性が向上する。
また、２個の半導体スイッチング素子２は、ヒートシンク５に板バネ２１を介してネジ２０で一纏めにして固定されているので、半導体スイッチング素子２の固定が容易になり、電子制御装置１の組立性が向上する。
また、半導体スイッチング素子２のヒートスプレッダｈｓとヒートシンク５のアルマイト膜２５との間に高熱伝導のグリースが介在しているので、半導体スイッチング素子２からヒートシンク５への放熱経路の熱抵抗が小さくなり、電子制御装置１の放熱性が向上する。
なお、半導体スイッチング素子２のヒートスプレッダｈｓは、ヒートシンク５に高熱伝導の第１の接着性樹脂で固定された場合にも、半導体スイッチング素子２の固定が容易になり、電子制御装置１の組立性が向上するとともに、半導体スイッチング素子２からヒートシンク５への放熱経路の熱抵抗が小さくなり、電子制御装置１の放熱性が向上する。
また、前記ハウジング３の取付脚部３Ｌは、ヒートシンク５が取り付けられた側と反対側に形成されているので、電子制御装置１を被取付体である車両に取り付けた場合、ヒートシンク５は、車両の取付面と反対側に位置し、ヒートシンク５からの放熱性が向上する。
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２に係る電子制御装置１を示す断面図、図８は図７の電子制御装置１の切断断面に対して直角方向に沿って切断したときの断面図である。
この実施の形態では、ヒートシンク５の外周端面とハウジング３の開口部の内壁面３ｄとの間には、溝部３０が形成されており、この溝部３０に第２の接着性樹脂であるシリコン接着剤３１が充填されている。
また、車両コネクタ８、モータコネクタ９及びセンサコネクタ１０は、防水タイプのコネクタに変更されてハウジング３に一体成形されている。
また、図示されていないが、ハウジング３には、電子制御装置１の内部と外部を連通する呼吸穴が設けられ、この呼吸穴には空気を通すが水を通さない撥水フィルタが取り付けられている。
他の構成は、実施の形態１の電子制御装置１の構成と同じである。
この実施の形態による電子制御装置１の組立手順は、ハウジング３の開口部にカバー７を配置し、超音波溶着機でハウジング３とカバー７とを溶着する溶着工程までは、実施の形態１と同じである。
その次に、ハウジング３に形成された呼吸穴に撥水フィルタを熱溶着で取り付ける。
その後、電子制御装置１を反転して溝部３０を上側にして、溝部３０にシリコン接着剤３１を充填する。そして、シリコン接着剤３１を硬化させて電子制御装置１の組立が完了する。
なお、呼吸穴については、カバー７に設け、この呼吸穴に撥水フィルタを取り付けてもよい。
また、ハウジング３またはカバー７に呼吸穴を設け、この呼吸穴に予め撥水フィルタを取り付けた後、上記溶接工程、上記溶着工程を行ってもよい。
この実施の形態２の電子制御装置１によれば、ハウジング３とヒートシンク５の間には、溝部３０が設けられ、この溝部３０にシリコン接着剤３１が充填されているので、電子制御装置１の内部は外部に対して密封され、外部から電子制御装置１の内部へ水等の浸入が防止でき、電子制御装置１の防水性が向上する。
また、ヒートシンク５の切断面５ａがシリコン接着剤３１で覆われているので、ヒートシンク５の切断面５ａが外部に露出することはなく、半導体スイッチング素子２が取り付けられる部位のアルマイト膜２５が破壊等により絶縁不良となる不具合が生じても、電子制御装置１の外側から切断面５ａを通じて半導体スイッチング素子２と電気的に短絡されることは無く、電子制御装置１の絶縁性能が向上する。
また、ヒートシンク５の切断面５ａは、シリコン接着剤３１で覆われたことにより、ヒートシンク本体４０の全面は、アルマイト膜２５及びシリコン接着剤３１で覆われており、塩水等アルミニウムを腐食させる液体が電子制御装置１に付着しても、ヒートシンク５の腐食は防止され、電子制御装置１の耐食性が向上する。
なお、上記の実施の形態１、２では、半導体スイッチング素子２の各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤと、導電板６ａ，６ｂ，６ｃとの接合はレーザ溶接としたが、抵抗溶接、ＴＩＧ溶接等の他の溶接方法であってもよい。
また、溶接以外の超音波接合であってもよい。
また、半導体スイッチング素子２は、ハイサイドＭＯＳＦＥＴ２ＨとローサイドＭＯＳＦＥＴ２Ｌが集積されたハーフブリッジが１つのパッケージに収納されているとともに、２個１組となって電動モータ２２の電流を切り替えるためのブリッジ回路を構成しているものとしたが、ハイサイドＭＯＳＦＥＴ２ＨとローサイドＭＯＳＦＥＴ２Ｌが別々に構成されて４個の半導体スイッチング素子２でブリッジ回路を構成してもよい。
また、６個の半導体スイッチング素子２でブリッジ回路を構成して３相ブラシレスモータを駆動制御する構成であってもよい。
また、パワーデバイスは半導体スイッチング素子２としたが、ダイオード、サイリスタ等他のパワーデバイスであってもよい。
また、導電板６ａ，６ｂ，６ｃの板厚を０．８ｍｍとしたが、導電板６ａ，６ｂ，６ｃを流れる電流、半導体スイッチング素子２の各端子ＶＳ，ＧＴ１，ＯＵＴ，ＧＴ２，ＧＮＤの間隔等と考慮して、板厚を１．０ｍｍ、１．２ｍｍ等の他の板厚でもよい。
また、自動車の電動式パワーステアリング装置に適用した例について説明したが、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の電子制御装置、エアーコンディショニング関係の電子制御装置等、パワーデバイスを備えた大電流（例えば２５Ａ以上）を扱う電子制御装置に適用が可能である。
この発明の実施の形態１に係る電動式パワーステアリング装置の電子制御装置を示す断面図である。 図１の電子制御装置の切断断面に対して直角方向に沿って切断したときの断面図である。 図１の電子制御装置を示す分解斜視図である。 図１の電動式パワーステアリング装置のブロック図である。 図１の電子制御装置の要部を示す斜視図である。 図１の電子制御装置における各導電板、各コネクタ端子及び保持部材の配置を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る電動式パワーステアリング装置の電子制御装置を示す断面図である。 図７の電子制御装置の切断断面に対して直角方向に沿って切断したときの断面図である。
符号の説明
１ 電子制御装置、２ 半導体スイッチング素子（パワーデバイス）、３ ハウジング、３ａ 絶縁性樹脂、３ｄ 内壁面、３Ｌ 取付脚部、４ 回路基板、５ ヒートシンク、５ａ 切断面、６ａ パワー用導電板（大電流用導電板）、６ｂ 出力用導電板（大電流用導電板）、６ｃ 信号用導電板（小電流用導電板）、２０ ネジ（固定手段）、２１ 板バネ（弾性手段）、２５ アルマイト膜（絶縁皮膜）、３０ 溝部、３１ シリコン接着剤（第２の接着性樹脂）、４０ ヒートシンク本体。

Claims (16)

  1. 両端部にそれぞれ開口部を有する絶縁性樹脂製のハウジングと、
    このハウジングの一方の前記端部に取り付けられたヒートシンクと、
    このヒートシンクに搭載されたパワーデバイスと、
    前記ヒートシンクと対向して設けられているとともに、前記パワーデバイスを制御する制御回路を含む電子回路が形成された回路基板と、
    基礎部が前記ハウジングに保持されているとともに、前記回路基板と前記パワーデバイスとを電気的に接続した複数個の導電板とを備え、
    前記ヒートシンクは、ヒートシンク本体と、このヒートシンク本体の前記パワーデバイスが搭載される側の面の表面に少なくとも形成された絶縁皮膜とから構成され、
    前記ヒートシンク本体の外周端面と前記開口部の内壁面とが対向していることを特徴とする電子制御装置。
  2. 前記ヒートシンクは、全面に前記絶縁皮膜が形成された長尺のヒートシンク素材を切断して形成された切断面を有していることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
  3. 前記ヒートシンク本体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されている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。
  4. 前記絶縁皮膜は、アルマイト膜であることを特徴とする請求項３に記載の電子制御装置。
  5. 前記絶縁皮膜は、前記ヒートシンク本体の表面にプレコートされた絶縁性樹脂であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電子制御装置。
  6. 前記ヒートシンクは、板材を用いて形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電子制御装置。
  7. 前記ヒートシンクは、押出形材を用いて形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電子制御装置。
  8. 前記パワーデバイスは、前記ヒートシンクに第１の接着性樹脂で固定されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の電子制御装置。
  9. 前記第１の接着性樹脂は、高熱伝導の材料で構成されていることを特徴とする請求項８に記載の電子制御装置。
  10. 前記パワーデバイスは、前記ヒートシンクに弾性体を介して固定手段で固定されていることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の電子制御装置。
  11. 前記パワーデバイスと前記ヒートシンクとの間には、高熱伝導のグリースが介在していることを特徴とする請求項１０に記載の電子制御装置。
  12. 前記ヒートシンクの前記切断面と前記ハウジングの前記内壁面とが対向していることを特徴とする請求項２〜１１の何れか１項に記載の電子制御装置。
  13. 前記ヒートシンクの外周端面と前記開口部の内壁面との間には、溝部が形成されており、この溝部に第２の接着性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の電子制御装置。
  14. 前記ヒートシンクの前記ヒートシンク本体の前記外周端面と前記内壁面との間の前記溝部に、前記第２の接着性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１３に記載の電子制御装置。
  15. 前記ハウジングの他方の前記端部には、被取付体に取り付けられる取付脚部が形成されていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の電子制御装置。
  16. 前記パワーデバイスは、半導体スイッチング素子であることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の電子制御装置。
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