JP2017054988A - 電子部品実装基板 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ駆動用など大電力回路を形成するパワー回路基板において、放熱のための熱伝導性の改良と電気絶縁性との両立を図り、パワー回路基板の構成層を少なくすることで薄型化と低コスト化を図る。【解決手段】電子部品ＥＣを実装するための基板３００であって、前記基板３００を前記電子部品等が収納される筐体の内面に形成し、前記電子部品ＥＣの実装面側の絶縁層としてアルマイト層３３０を設け、前記電子部品ＥＣが実装される配線層３０５と前記アルマイト層３３０とを接着層３０３により接着した。【選択図】図３

Description

本発明は、部品実装面側の絶縁層として熱伝導性の高いアルマイト層を形成した電子部品実装基板に関するものである。

一般的に自動車のような高度の技術産業が発展するにつれて、これに用いられる電子部品や各種制御基板には、小型化の要請が高まっており、それに伴い、高集積化・高容量化が要求されている。

またさらに、モータ駆動用など大電力回路を形成するパワー回路基板においては、放熱のための熱伝導性の改良と、電気絶縁性との両立がきわめて重要であるが、上記のような各種制御基板には上記高集積化・高容量化において、基板上に高集積化・高容量化された電子部品からは、高い熱が発生し、当該高い熱は、各電子部品の機能を低下させる原因（例：セラミック基板の割れ→絶縁不良、半田接合面のクラック発生→素子の動作不能）となっている。

一方、上記自動車などに用いられる、モータ駆動用など大電力回路を形成するパワー回路基板は、安全性の確保などの点から高い信頼性が求められるが、例えば振動が多く温度が高いというような家電品などと比べて過酷な環境に長時間さらされるため、上記高い信頼性を確保するためには、十分な電気絶縁性を確保しつつ、前記高集積化・高容量化された各電子部品から発生する熱を外部に迅速かつ円滑に放出できるようにする高い放熱技術の開発が要求されている。

そのため、上記従来からの要求を解決するために、例えば、特開２０１２−１８２４１３号公報（特許文献１）、特開２００７−１６５７１号公報（特許文献２）及び、特開２０１３−７３９５７号公報（特許文献３）等に記載された技術が開示されている。

上記特許文献１に開示された技術では、発熱素子を備える回路基板と、この回路基板が取り付けられる放熱部材からなる制御回路構造において、放熱部材の回路基板の取り付け面に、アルマイト処理層を形成し、その上にＳｉ処理層を形成し、このＳｉ処理層の上にＤＬＣ処理層を形成している。

そして、上記の構成によれば、アルマイト処理層、Ｓｉ処理層、ＤＬＣ処理層を積層して膜を形成しているので、単層膜に較べて絶縁性を向上でき、金属酸化物であるアルマイトの上に単一物質のＳｉ膜を形成することで、アルマイトの剥離、脱落を防止し、更にＤＬＣ処理層により絶縁性を向上できる旨が記載されている。

また、上記特許文献２に記載された技術は、基板表面の絶縁性と、配線板の放熱性とを十分に実現する配線板を提供することを課題としている。

そして、上記課題を解決するために、金属基板の表面に金属酸化物絶縁層が形成され、上記金属酸化物絶縁層の上記金属基板と反対側の表面に熱伝導性樹脂絶縁層が形成され、上記熱伝導性樹脂絶縁層の上記金属酸化物絶縁層と反対側の表面に配線部が形成される配線板において、上記金属酸化物絶縁層は、その表面に空孔およびクラックの少なくともいずれか一種類の凹部を有し、上記熱伝導性樹脂絶縁層は、上記凹部内に入り込んだ状態で形成されている。

また、上記特許文献３に記載された技術は、車両のステアリングの操舵力をモータでアシストする電動パワーステアリング装置において、モータ電流値はモータの出力の上昇に応じて大きくなり、モータ電流値が大きくなればモータを駆動させるパワー基板に備えられた半導体モジュールの温度が上昇し、過熱状態が続くと半導体モジュールが熱破壊を起こしてしまう、という課題を前提としている。

そして、上記の課題を解決するために、上記特許文献３の技術では、パワー基板及び制御基板を収容するケース内に金属製のＧＮＤプレーンを備え、当該ＧＮＤプレーンはパワー基板接続部及び制御基板接続部、トルクセンサアンプ基板接続部、掛部のカバーとの接続部、ヒートシンク接触面を除く表面にアルマイト加工を施し、アルマイト皮膜を備え、パワー基板の半導体モジュール対向面とパワー基板接触面のアルマイト皮膜が接触する構造を有している。

特開２０１２−１８２４１３号公報 特開２００７−１６５７１号公報 特開２０１３−７３９５７号公報

しかし、上記特許文献１に記載された技術では、アルマイト処理層、Ｓｉ処理層は上記基板の絶縁層に一般的に用いられる樹脂よりも高い熱伝導率を持つので、課題である絶縁性と熱伝導性が両立できる、と記載されているものの、上記回路基板に多くの層を製作する必要が有り、それに伴いコストが高くついてしまうという課題があった。

また、上記特許文献２に記載された技術では、予め、アルマイト層の表面に空孔およびクラックの少なくともいずれか一種類の凹部を有することを想定しており、上記凹部に樹脂等を浸透乃至圧入させた上で、配線用銅箔により構成される配線部の一部をなすプロファイルが上記樹脂等を通過してアルマイト層に接触させる過程を経て構成されている。そのため、製造工程が複雑化するという課題が有り、また、上記基板は、電子部品等が収納される筐体などに形成されるものでもないため、上記筐体の放熱器として直接機能するように形成されたものでも無かった。

また、更に、上記特許文献３に記載された技術では、アルマイト処理を施した部分が半導体モジュールの対面に接触する構造のため、電動パワーステアリング装置の電子コントロールユニット（ＥＣＵ）に用いた場合には、当該ＥＣＵを薄型に作ることが困難になるという問題が有り、車両に搭載した場合に場所を取ることから搭載性が悪化するという課題があった。

そこで、本発明は、上記問題と課題の解決を目的とするものであり、モータ駆動用などの大電力回路を形成するパワー回路基板に実装される電子部品について、放熱のための熱伝導性の改良と電気絶縁性との両立を図り、また、上記パワー回路基板を電子部品等を収容する筐体に一体として形成することで、別途パワー基板を設けることを不要とするパワー回路基板レス化が可能な、電子部品実装用放熱基板を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、電子部品を実装するための基板であって、前記基板の前記電子部品の実装面側の絶縁層としてアルマイト層を設けた事を特徴とする、電子部品実装基板を提供する。

また、上記課題の解決は、前記基板は、前記電子部品等を収納するための筐体の内面に形成される基板であって、前記筐体の内面は少なくとも一部がアルミニウム又はアルミダイキャストから形成されており、前記アルマイト層は、前記筐体の前記アルミニウム又はアルミダイキャストから形成される内面側をアルマイト処理して形成されることにより、或いは、前記少なくとも一部がアルミニウム又はアルミダイキャストから形成される筐体の内面は、前記筐体の底面を構成することにより、或いは、前記アルマイト層の上面側には配線層が設けられており、前記配線層と前記アルマイト層とは、接着層で接続されることにより、或いは、前記アルマイト層は３０μｍから１００μｍの厚みを有することにより、或いは、前記接着層は絶縁性を有する素材とすることにより、或いは、前記接着層は、絶縁性の樹脂材料に窒化アルミニウム粒を混入させることにより電気的絶縁性を向上させることにより、或いは、前記アルマイト層の上面側に設けられた配線層の上面は、前記アルマイト層の上面と同一の平面上に形成されることにより、更に効果的に達成される。

また、前記電子部品実装基板には、インバータ回路を搭載したことにより、或いは、前記電子部品実装基板を用いた電動パワーステアリング装置により、或いは、前記電子部品実装基板又は前記電子部品実装基板が形成された筐体を用いた放熱ケースにより、或いは、前記電子部品実装基板の部品実装面の裏面側の全部または一部、又は前記筐体の内面に前記アルミニウム又はアルミダイキャストが形成された部分の外面側の全部又は一部には、前記アルミニウム又はアルミダイキャストを素材とした放熱フィンが形成され又は別途前記放熱フィンが接続されることにより、或いは、上記放熱ケースを用いた電動パワーステアリング装置により、前記電子部品実装基板の課題の達成をより効果的に行い、活用することが可能である。

本発明では、上記のように、例えば、電動パワーステアリングのパワー基板（主にブラシレスモータへの電流を流す複数のＦＥＴで構成されるインバータ回路基板）に用いられるアルミ基板の絶縁層（部品搭載側の方）に絶縁アルマイトを使用する構成を採用することが可能である。

そのため、従来用いられていた熱伝導率の悪い樹脂系の素材により形成される絶縁層に替わって熱伝導率の良いアルマイト（Ａｌｕｍｉｔｅ）を用いることで、放熱特性が従来の絶縁層比で１０倍程度向上させることが出来る。

また、基板上に実装された発熱部品（ＦＥＴや電源コンデンサ）からの熱を配線層を構成する銅（Ｃｕ）層→接着層→アルマイト絶縁層→アルミ製等の放熱ケース自体へと放熱させることが可能である。

そして、上記アルマイト層は上記放熱ケース等の筐体自体を構成することになるアルミニウム又はアルミダイキャスト等の内側面に直接アルマイト処理を施す、いわば一体製作とする選択も可能となるため放熱性能の面では特に信頼性の高いＥＣＵを提供するものである。

また上記Ｃｕ層直下の接着層については、アルマイトが電気的絶縁性を有する（特性として問題ない）為、厚みを薄く出来るので放熱性が向上する。

また上記の構成により、パワー基板も単純構造（多層化や接触構造体の無いもの）とする選択が可能であり、更に、上記のように、一部がアルミニウム又はアルミダイキャストから形成されている筐体の内面に、上記アルマイト層を形成して上記基板の絶縁層とし、その上に従来のパワー基板に実装される半導体スイッチング処理を行うＦＥＴや大電流部品を実装した場合には、別途パワー基板を設けることを要しないパワー基板レス化を実現する構成とする事も可能である。

そのため、本発明による電子部品実装基板及び電子部品実装基板が形成された筐体を用いた放熱ケースによれば、更に一層の放熱性の向上、小型化・コスト低減等をも実現することが可能である。

本発明に係る放熱基板を備えた電動パワーステアリング装置の一般的な構成を示した図である。 上記電動パワーステアリング装置の制御系の構成の概略を示すブロック図である。 図３（Ａ）は本発明の実施形態に係る電子部品実装基板に電子部品を実装した例を示す側断面図であり、図３（Ｂ）は本発明の更に異なる実施形態に係る電子部品実装基板に電子部品を実装した例を示す側断面図である。 図４（Ａ）は図３（Ａ）に示した基板が筺体の底面として形成されている状態を示す側断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）で円形の点線で囲まれたＢの領域周辺の状態を示した拡大断面図である。 電子部品実装基板の電子部品実装面とは反対側の面に、放熱フィンを形成する構成を採用した例を示す側面図である。 電子部品実装基板が筺体の底面として形成されている状態を示す側断面図である。 図７（Ａ）は筐体の箱体部分の底面の一部を電子部品実装基板により構成する例を示す斜視図であり、図７（Ｂ）は筐体の箱体部分の底面の一部を構成する電子部品実装基板を別途製作した例を示す斜視図である。

以下に、本発明の実施形態を、車両に搭載される電動パワーステアリング装置の制御装置である電子コントロールユニット（ＥＣＵ）に用いた場合を例として説明する。

ここで、上記電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構に電動モータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与するものであり、当該電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機構を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力として付与するようになっている。

そして、このような電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。

かかるフィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）と電動モータ電流検出値との差が小さくなるように電動モータ印加電圧を調整するものであり、電動モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティ（Ｄｕｔｙ）の調整で行っている。

上記の電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速機構３の減速ギア、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｈを検出するトルクセンサ９及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２００が減速機構３の減速ギア（ギア比ｎ）を介してコラム軸２に連結されている。

そして、上記の電動パワーステアリング装置を制御する制御装置であるコントロールユニット（ＥＣＵ）１０は、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）を基幹部品として構成され、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。

このように構成されるコントロールユニット１０では、トルクセンサ９で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって電動モータ２００に供給する電流を制御する。なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、電動モータ２００に連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角を取得することも可能である。

また、上記コントロールユニット１０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１５が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ１５から受信することも可能である。また、コントロールユニット１０には、ＣＡＮ１５以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ１６も接続されている。

コントロールユニット１０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵ等も含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。

そこで、図２を参照してコントロールユニット１０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ９で検出された操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ１５からの）車速Ｖｅｌは、電流指令値演算部２１０に入力される。電流指令値演算部２１０は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２００に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部２２０Ａを経て電流制限部２３０に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部２２０Ｂに入力され、モータ２００側からフィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部２５０に入力される。そうすると、ＰＩ制御部２５０で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部２６０に入力され、更にモータ駆動部としてのインバータ回路２７０を介してモータ２００がＰＷＭ駆動される。なおここで、モータ２００の電流値Ｉｍはモータ電流検出器２８０で検出され、減算部２２０Ｂにフィードバックされる。また、インバータ回路２７０は駆動素子としてＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。

また、加算部２２０Ａには補償信号生成部２４０からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部２４０は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）２４３と慣性２４２を加算部２４４で加算し、その加算結果に更に収れん性２４１を加算部２４５で加算し、加算部２４５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。

そして、上記のように構成される電動パワーステアリング装置において、上記電子コントロールユニット１０のケース内部に設けられる本発明の電子部品実装基板は、次のように構成されている。なお、以下の説明では、同一の構成要素については、他の形態を採り得るものについても同一の記号を用い、重複する説明や構成については、一部省略する場合がある。また、本発明の理解を容易にするために、電子部品と電子部品実装基板の大きさ並びに放熱ケース等との比率や図面の縮尺は、実際のものとは適宜変更して表現する場合が有る。また、以下の電子部品ＥＣは各種電子部品の総称として用いるものであり、ＦＥＴや電源用コンデンサ等の高発熱性の電子部品その他の電子部品が含まれる。

図３及び図４は、本発明の電子部品実装基板の実施形態を図示したものであり、図３（Ａ）は上記本発明の電子部品実装基板の実施形態である電子部品実装基板３００に電子部品ＥＣを実装した例を示す側断面図であり、図３（Ｂ）は上記とは異なる実施形態に係る電子部品実装基板３５０に電子部品ＥＣを実装した例を示す側断面図である。また、図４は、本発明の前記電子部品実装基板を上記電子部品等を収納する筐体の内面として形成した例を示した側面図である。

上記のうち図３（Ａ）に示した電子部品実装基板３００は、上記電子部品等を収納する筐体の内面として形成する例を示したものである。ここで、上記基板３００は、上記基板を形成した後で、上記筐体の構成要素として上記筐体に組み入れて上記筐体の一部を形成するものとなっても良いし、当初から上記筐体と一体として形成されるものであっても構わない。

そして、上記基板３００の上面（上記図３中で上側）は上記電子部品ＥＣの実装面として構成されており、上記基板３００のベース３１０部分は、アルミニウム乃至その合金により構成されている。

また、上記ベース３１０部分の厚さは上記基板３００の板面上に実装される各種電子部品ＥＣの発熱量等に応じて選択することが可能であるが、上記基板３００の上記ベース３１０部分の部品実装面側とは反対側の面は、上記筐体の外側面を構成することになる。

また、上記ベース３１０の厚さについては、上記実装される電子部品ＥＣの実装箇所に応じて異なる厚さとすることも可能である。すなわち、上記ベース３１０部分の厚さが厚い場合には当該部分における基板の断面積が高まるため熱伝導性が向上する。そこで、実装される電子部品ＥＣが高発熱性のものであればその部分の板厚を厚くし、低発熱性のものであればその部分の板厚を薄く構成する事も可能である。

なお、このように電子部品ＥＣの実装箇所に応じて上記ベース３１０の厚さを異なるものとした場合であっても、上記基板３００の上面である電子部品実装面とは反対側の面は、上記筐体の外側面を構成するものであるため、必ずしも平面である必要はなく別途自由な形態を選択することが可能である。そのため、後述するように、上記筐体の外側面側に放熱フィンを形成したり、同じく上記筐体の外側面側に上記筐体が組み付けられる場所等に合わせて接続具を構成するなどして、任意の形態を採用することが可能である。

また、上記基板３００のベース３１０の上面側には、アルマイト層３３０が配設されている。そして、その厚さはアルマイト処理を行う時間に応じて制御することが可能であるが、電気的絶縁性は上記アルマイト層の厚さにより制御が可能であるため、ここでは、３０μｍから８０μｍ又は１００μｍ程度に形成されている。そのため、本発明では、上記ベース３１０の上面に上記アルマイト層３３０を配設する事により、上記アルマイト層３３０を絶縁層として機能させる事と併せて、高熱伝導体として機能させることが可能である。

すなわち、上記アルマイトは電気的絶縁性を有すると共に、従来から同様の基板に絶縁層として用いられていた樹脂等と比較して熱伝導特性が優れている。例えば、上記アルマイトの熱伝導率はアルミニウムの約１／３、また遠赤外の放射量が高いという特性を持っている。そのため、本発明では、上記アルマイト層３３０を上記電子部品実装基板の部品実装面における絶縁層として用いることにより、放熱特性を従来の絶縁層との対比で１０倍程度向上させることが可能である。

そして、上記アルマイト層３３０が設けられる上記ベース３１０の素材については特に限定を設けるものではないが、上記ベース３１０が、上記電子部品等を収容する筐体の一部を構成するようにアルミニウム又はアルミダイキャストから形成されている場合には、上記アルミニウム又はアルミダイキャストからなる筐体の内面に相当する部分をアルマイト処理して、上記基板の絶縁層として上記アルマイト層３３０を形成することが可能である。

そのため、上記ベース３１０が上記電子部品等を収容する筐体の一部を構成するようにアルミニウム又はアルミダイキャストから形成されている場合には上記アルマイト層３３０の形成が容易となることから、本電子部品実装基板及び上記筐体の製作が容易であり、上記電子部品実装基板の形成と上記筐体とが同時に行われることになる結果、製造コストを低下させることも可能である。

また、上記アルマイト層３３０の上面側には電子部品ＥＣを実装するための配線層３０５が配設されており、上記配線層３０５は接着層３０３により上記アルマイト層３３０に接着されている。

ここで、上記配線層３０５は銅や銅を主成分とする導体から構成され、上記電子部品ＥＣからのリードや端子を接続するものであり、上記基板３００の上面から見た場合には上記電子部品ＥＣを実装するための配線パターン状に形成されている。

また、上記接着層３０３は、絶縁性を有する素材（例えば、エポキシ系の接着剤など）から形成されており、上記配線層３０５を上記アルマイト層３３０に保持することを目的として配設されている。

そして、上記接着層３０３は上記配線層３０５を上記アルマイト層３３０に保持することが可能であれば、上記アルマイト層３３０が電気的絶縁性を有することから、極力厚みを薄くしたものを用いることが可能である。したがって、本発明では、上記接着層３０３を薄く形成することにより、上記配線層３０５から上記アルマイト層３３０への熱伝導効率を向上させ、放熱性能を改善させることが可能である。

また、上記接着層３０３は、上記のようにエポキシ系の接着剤などに限られずに、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等を用いることも可能であり、絶縁性の樹脂材料に粒状の窒化アルミニウムを混入させることにより電気的絶縁性を向上させたものであっても構わない。

そして、上記アルマイト層の表面に凹凸が生じている場合には、上記樹脂層を上記アルマイト層表面の凹凸に湿潤させて、上記樹脂層を介して上記配線層と上記アルマイト層との密着性を向上させることも可能であり、また、上記のように樹脂層を上記アルマイト層表面の凹凸に湿潤させることにより、クラック発生の防止にも対応させることが可能である。

また、本発明では、上記アルマイト層３３０の上面側に構成される、電子部品ＥＣを実装するための配線層３０５と接着層３０３とは、上記図３（Ｂ）に示したように、上記配線層３０５の上面が上記アルマイト層３３０の上面と同一の平面上に形成されるように構成する事も可能である。

すなわち、上記図３（Ｂ）に示したように、配線層３５５とそれを上記アルマイト層３３０に接着する接着層３５３とを上記アルマイト層に埋没させるように配設して、上記配線層３５５の上面が上記アルマイト層３３０の上面と同一の平面を形成するように構成する事も可能である。

そのため、本発明では、このように上記配線層３５５の上面が上記アルマイト層３３０の上面と同一の平面を形成するように構成する事により、上記配線層３５５の側面から上記アルマイト層３３０への伝熱を促進することが可能であり、その際には、上記配線層３５５の厚みを増大させることによって、上記配線層３５５の側面から上記アルマイト層３３０への伝熱を更に促進することも可能である。

なお、本発明の上記配線層（３０５、３５５）と接着層（３０３、３５３）とは、上記構成を採っていれば、その形成方法については特に限定を設けるものではない。

そのため、上記配線層（３０５、３５５）と接着層（３０３、３５３）とがエッチング等により形成されるものであっても良いし、上記配線層（３０５、３５５）をプレス成型等により形成し、上記接着層（３０３、３５３）により上記アルマイト層３３０に貼り着けるように構成したものであっても構わない。

また、上記のようにして配設された接着層（３０３、３５３）については、上記配線層を導体として利用した誘導加熱により溶融させて、上記配線層（３０５、３５５）と上記アルマイト層３３０とを接着させるものであっても良い。

次に、上記のように構成される本発明の電子部品実装基板を、例えば、上記のような電動パワーステアリング装置の電子コントロールユニットのケースの筐体の一部として形成した放熱ケースの構成例について、図４を参照して説明する。

ここで上記図４は、図３（Ａ）に示した基板３００が放熱ケース４００の筐体の一部として形成されている状態を示す側断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）で円形の点線で囲まれたＢの領域周辺の状態を示した拡大断面図である。

ここで上記放熱ケース４００は、全体的には蓋を有する箱型形状に形成された、樹脂材料乃至アルミニウム材料等から形成されており、上面側を構成する蓋体４０３と下面側を構成する箱体４０５とからなっている。そして上記箱体４０５の底面は、上記電子部品実装基板により構成されており、その側面には図示しないコネクタが形成されていて、上記放熱ケース４００内の回路基板と外部機器との入出力を行っている。

また、上記放熱ケース４００の内部には、比較的発熱量の少ない制御基板４５０が、上記底面側とは離間した、箱体４０５の上方側に配設されている。

このうち、上記電子部品実装基板３００は、上記放熱ケース４００の筐体の底面を構成するように形成されている。そして、上記電子部品実装基板３００の上記電子部品実装面の裏面側は、上記放熱ケース４００の筐体の上記底面の外側面部分を直接構成するようになっている。

そのため、上記のように構成される本発明の電子部品実装基板３００が形成された放熱ケース４００では、次のように熱の伝導が行われ、効率的な放熱を達成することが可能である。

すなわち、上記電子部品実装基板３００上に実装された電子部品ＥＣから発生した熱は、銅などからなる配線層３０５へと伝導され、それが接着層３０３を介して絶縁体と熱伝導体とを兼ねるアルマイト層３３０に伝導する。そして、上記アルマイト層３３０の下方に構成されているアルミニウムやアルミダイキャストなどの高熱伝導性素材は、上記放熱ケース自体の底面を形成していることから、上記電子部品から発生した熱は、上記基板を通って直接外部へ放熱を行うことが可能であるため、高効率に上記筺体の外部へ熱を放出することが可能である。

なお、ここで、上記放熱ケース４００に上記図３（Ｂ）で示したような電子部品実装基板３５０を配設した場合には、上記電子部品ＥＣからの熱の伝導は、上記に加えて、上記配線層３５３から直接上記アルマイト層３３０に対しても行うことが可能である。

したがって、本発明によれば、上記アルマイト層３３０は従来の絶縁層に比較して約１０倍の熱伝導率を有するため放熱性の向上が図れ、上記銅などから構成される配線層（３０５，３５５）と上記アルマイト層３３０との間にエポキシ系等の接着層（３０３，３５３）を設けることで、上記アルマイト層３３０に電気的絶縁性があるために上記接着層（３０３，３５３）の厚みを薄くすることが可能であり、上記接着層（３０３，３５３）の薄膜化を図ることが可能である。

また、上記基板実装面における電気的絶縁性は上記アルマイト処理による上記アルマイト層３３０の厚みの制御により絶縁性の確保が可能であり、上記アルマイト層３３０を設けることから熱伝導率の悪い接着層（絶縁含む）を薄くできる等により基板の薄型化が可能であり、上記アルミ製ベース基板の表面部全体をアルマイト処理とする事により、発熱性の電子部品からの発熱が上記アルマイト層全体へ広がることから発熱の均一化が可能であり、上記アルマイト製ベース基板の素材をアルマイト化することができる為、上記基板全体の軽量化も可能である。

そのため、上記の効果を有する本発明の電子部品実装基板により、モータ駆動用など大電力回路を形成するパワー回路基板において、放熱のための熱伝導性の改良と電気絶縁性との両立を図り、パワー回路基板の構成層を少なくすることで薄型化と低コスト化を達成することが可能であり、同時に上記パワー回路基板に実装されるべき発熱性の電子部品等を上記放熱ケースを構成する筐体の内面に直接実装することが可能になることから、上記パワー基板を別途設ける必要ないパワー基板レス化を達成することも可能である。また更に、本発明では、本発明の電子部品実装基板を電子コントロール装置や電動パワーステアリング装置に用いることによって、機器の小型化と信頼性の向上とを図ることも可能である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で他の形態を採ることも可能である。

そのため、例えば、上記電子部品実装基板は、図５に示すように、上記電子部品実装基板の電子部品実装面とは反対側の面に、放熱フィンを形成する構成を採用することも可能である。ここで、上記図５（Ａ）は、本発明の上記とは異なる実施形態に係る電子部品実装基板５００に電子部品ＥＣを実装した例を示す側断面図であり、図５（Ｂ）は本発明の更に異なる実施形態に係る電子部品実装基板５５０に電子部品ＥＣを実装した例を示す側断面図である。

上記電子部品実装基板５００及び５５０の例は、基本的な構成は上記図３に示したものと同様であり、上述した電子部品実装基板３００には上記電子部品実装基板５００が対応しており、同様に電子部品実装基板３５０には上記電子部品実装基板５５０が対応している。

但し、上記電子部品実装基板５００及び５５０の例では、上記電子部品実装基板３００及び３５０の場合とは異なり、上記電子部品実装基板の電子部品実装面とは反対側の面に、放熱フィン５１７を形成する構成を採用している。

上記フィン５１７は、上記基板のベース３１０部分の底面から立設された複数の薄い板状体であり、上記基板上に実装される発熱性の高い電子部品の直下に配置されるように形成される。そして、上記板状体は、上記基板（５００、５５０）のベース部分であるアルミニウムやアルミダイキャスト等を形成する際に同時に形成しても良いし、後から上記基板（５００、５５０）の底面部分に接続して構成されるものであっても構わない。

そのため、本発明では、このような構成を採用することにより、上記電子部品実装基板の放熱性を一層向上させることが可能である。

また、例えば、上記のように構成された電子部品実装基板を、図６に示したように、上記のような電子部品等を収容する筐体の内面に部品実装面が配置されるようにして、上記筐体の底面として構成することも可能である。ここで、上記図６に示した例は、上記図４の場合と同様に、上記図５（Ａ）に示した電子部品実装基板５００が筺体６００の底面として形成されている状態を示す側断面図である。

上記図６に記載された例では、上記電子部品実装基板５００が、上記筐体６００の底面を構成するように形成されており、更に上記電子部品実装基板５００は上記基板の部品実装面とは反対側の面に、放熱用のフィンが設けられている。

そのため、上記図６に記載したような構成例の場合には、上記基板に実装された電子部品ＥＣから発生した熱が、上記基板を介して筐体の外面に直接伝導され、更に上記放熱フィンを介して外部空間への熱放射を積極的に行うことが可能であるため、更に一層の放熱性の向上を図ることが可能である。

また、上記の例では、上記電子部品実装基板は、上記電子部品等を収納するための筐体の底面部全体を構成していた。しかし、上記電子部品実装基板が構成される筐体の内面は、上記底面部全体に限らずに、例えば、図７（Ａ）に記載したように、筐体の箱体部分の底面部の一部を構成するものであっても良い。ここで、図７（Ａ）は、上記電子部品実装基板が、上記電子部品等を収納するための筐体の箱体部分の底面の一部を構成する場合を例示した斜視図である。

この場合、上記図７（Ａ）のように上記筐体の箱体の底面の一部を上記電子部品実装基板により構成する場合には、図７（Ｂ）に示したような電子部品実装基板７００を別途形成してから（なお、ここでは上記基板７００に部品も実装している）、上記筐体の箱体７５０に嵌め込んで上記筐体の底面の一部を構成するように形成しても良いし、或いは、上記筐体を形成しておいてから上記基板にアルマイト処理等を行い上記基板を形成し、電子部品等を実装するものであっても構わない。そのため、上記のような構成によっても、本発明の実現により、上記電子部品からの放熱性の向上を達成することが可能である。

また、上記のように筐体の内面に上記電子部品実装基板を形成する場合には、上記筐体の内面は、上記のように筐体の一面、又はその一部に限らずに、筐体を構成する複数の面を構成するように形成することも可能である。

そのため、例えば、上記筐体を構成する複数の面を上記電子部品実装基板が構成するように形成することも可能である。したがって、この場合には、例えば、上述したような電動パワーステアリング装置のインバータ回路を構成するＦＥＴのブリッジ回路をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相ごとに、上記筐体の各面に分散して配置して、上記回路からの放熱箇所を分散させると共に、上記筐体の外部への直接的な熱放出を図ることも可能である。

１ ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
３ 減速機構
４ａ ４ｂ ユニバーサルジョイント
５ ピニオンラック機構
６ａ ６ｂ タイロッド
７ａ ７ｂ ハブユニット
８Ｌ ８Ｒ 操向車輪
９ トルクセンサ
１０ コントロールユニット
１１ イグニションキー
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
１４ 舵角センサ
１５ ＣＡＮ
１６ 非ＣＡＮ
２００ 電動モータ
２１０ 電流指令値演算部
２３０ 電流制御部
２４０ 補償信号生成部
２５０ ＰＩ制御部
２６０ ＰＷＭ制御部
２７０ インバータ回路
２８０ モータ電流検出器

３００ ３５０ ５００ ５５０ ７００ 電子部品実装基板
３０３ ３５３ 接着層
３０５ ３５５ 配線層
３１０ 基板ベース
３３０ アルマイト層

４００ ６００ ７８０ 放熱ケース
４０３ ６０３ 蓋体
４０５ ６０５ ７５０ 箱体
４５０ 制御基板
５１７ 放熱フィン
ＥＣ 電子部品

Claims (13)

1. 電子部品を実装するための基板であって、
   前記基板の前記電子部品の実装面側の絶縁層としてアルマイト層を設けた事を特徴とする、
   電子部品実装基板。
2. 前記基板は、前記電子部品等を収納するための筐体の内面に形成される基板であって、
   前記筐体の内面は少なくとも一部がアルミニウム又はアルミダイキャストから形成されており、
   前記アルマイト層は、前記筐体の前記アルミニウム又はアルミダイキャストから形成される内面側をアルマイト処理して形成される請求項１に記載の電子部品実装基板。
3. 前記少なくとも一部がアルミニウム又はアルミダイキャストから形成される筐体の内面は、前記筐体の底面を構成する請求項２に記載の電子部品実装基板。
4. 前記アルマイト層の上面側には配線層が設けられており、
   前記配線層と前記アルマイト層とは、接着層で接続される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子部品実装基板。
5. 前記アルマイト層は３０μｍから１００μｍの厚みを有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子部品実装基板。
6. 前記接着層は、絶縁性を有する素材とする請求項４又は５に記載の電子部品実装基板。
7. 前記接着層は、絶縁性の樹脂材料に窒化アルミニウム粒を混入させることにより電気的絶縁性を向上させた請求項４乃至６のいずれか１項に記載の電子部品実装基板。
8. 前記アルマイト層の上面側に設けられた配線層の上面は、
   前記アルマイト層の上面と同一の平面上に形成される請求項４乃至７のいずれか１項に記載の電子部品実装基板。
9. 前記電子部品実装基板には、インバータ回路を搭載した請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電子部品実装基板。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電子部品実装基板を用いた電動パワーステアリング装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電子部品実装基板又は前記電子部品実装基板が形成された筐体を用いた放熱ケース。
12. 前記電子部品実装基板の部品実装面の裏面側の全部または一部、又は前記筐体の内面に前記アルミニウム又はアルミダイキャストが形成された部分の外面側の全部又は一部には、前記アルミニウム又はアルミダイキャストを素材とした放熱フィンが形成され又は別途前記放熱フィンが接続される請求項１１に記載の放熱ケース。
13. 請求項１１又は１２に記載の放熱ケースを用いた電動パワーステアリング装置。
    

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