JP3951210B2 - control unit - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両における電動パワーステアリング装置のコントロールユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動パワーステアリング装置は、ハンドル操作によりステアリングシャフトに発生する操舵トルクをトルクセンサにより検出し、それに応じてステアリングシャフト等に取り付けられたアシストモータ（以下、場合により単にモータという）に車両のバッテリーから電流を流して操舵補助トルクを発生させるものである。この電動パワーステアリング装置は、油圧式のものに比べ、大きな操舵補助トルクを発生させることが困難なため、従来では主に軽自動車に使用されてきたが、電子制御が容易である、或いは油圧ポンプや油配管が不要で構造が簡素になるなどの各種利点があり、近年では排気量が１８００ＣＣレベルの小型車両にも適用が検討されており、将来はさらに大型な車両にも適用される可能性がある。
なお、この電動パワーステアリング装置におけるアシストモータの電流制御には、通常四つ（又は四組）のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で構成されるＨブリッジ回路よりなる駆動回路を用い、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）を含む制御回路の制御で、この駆動回路を介してアシストモータをＰＷＭ（パルス幅変調）方式で駆動する。
また一般的に、この種の装置では、車両のバッテリーから前記駆動回路に電力供給する高電位電源ラインには、電源バックアップ用コンデンサ（通常は、電解コンデンサ）やチョークコイルが接続され、リップル電流の問題や、大電流時の配線抵抗による一時的な電源電圧降下の問題、或いはノイズの問題を解消するようにしている。また、モータ電流を検出するために、例えば低電位電源ラインにシャント抵抗が接続される。また場合により、電源ライン或いはモータの通電ラインを開閉するパワーリレーも設けられる。
そして、上記駆動回路や制御回路、或いは上記電源バックアップ用コンデンサなどの大電流回路部品は、コントロールユニットなどと呼ばれる一つのユニット内の回路基板に実装されて設けられ、このコントロールユニット（以下、場合により単にユニットという）は、例えば車室内の搭乗者からは見えない隙間などに配置されていた。
【０００３】
ところで、従来の電動パワーステアリング装置のコントロールユニットは、一枚の回路基板を金属製のケース内に収納してなる構造であり、その回路基板は、例えば図９に示すような構成となっていた。即ち、基本構造は、いわゆるプリント基板と同様であり、絶縁性を有する樹脂製の基板上に、印刷配線技術よりなる導体パターンによって回路導体や受動素子などを形成し、前述のＦＥＴや電源バックアップ用コンデンサ等、或いは前述の制御回路を構成するＩＣチップやパワーリレーなどの部品を実装してなるものである。
ちなみに、図９に示した回路基板１では、符号２で示すものが樹脂でモールドされたＦＥＴのチップであり、符号３で示すものが電源バックアップ用コンデンサであり、符号４で示すものが前述の制御回路を構成するマイコンのＩＣチップ（以下、マイコンチップという）である。また、符号５で示すものは、モータの通電ライン等の大電流が流れる回路導体を構成するブスバ（導電板）であり、符号６で示すものは主にＦＥＴ２で発生する熱を放熱する放熱器であり、符号７で示すものはマイコンチップ４の制御でモータの通電ラインを開閉するパワーリレーである。
【０００４】
なお、アシストモータには、軽自動車の場合でも最大３５Ａ程度の電流が流れるので、厚さに限界のある回路基板１上の導体パターンによってアシストモータの通電ライン等を構成するのは、発熱や基板上スペース等の面から実用上不可能であった。このため、回路基板１上の導体パターンに比較して幅及び厚さが格段に大きな上述のブスバ５が回路基板１上に取り付けられることにより、前記通電ライン等が構成されていた。また、ＦＥＴ２で発生する熱量は、稼働状態によっては非常に大きく、仮に放置すれば短時間で数百℃程度にまで昇温してしまう。そのため、上記放熱器６は、熱導電性の高いアルミなどより製作され、ＦＥＴ２の裏面に接合された状態で、回路基板１の端に各ＦＥＴ２と並列状態に設置されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の電動パワーステアリング装置のコントロールユニットは、特に比較的大型な車両（アシストモータの電流を例えば６０〜８０Ａとする必要があるもの）への適用性や搭載性などに関して、以下のような問題を有していた。
（イ）即ち従来の構成では、比較的大型な車両への適用によってモータ電流が増大すると、自己発熱によるプリント基板の温度上昇に加え、シャント抵抗などの自己発熱部品の半田接続部への熱ストレスが大きく自己発熱による熱衝撃性の点で十分な耐性が得られなくなる。さらに、大電流の連続通電では、半田が溶融し部品（例えば前述したシャント抵抗など）の接続不良を引き起こす可能性がある。
（ロ）また、Ｈブリッジ回路パターンが長いため、大電流化によりラジオノイズ特性が悪化し許容範囲を越える可能性がある。
（ハ）また、一枚のプリント基板上に平面的に部品を配置する構成であったため、特に回路基板の面方向の大きさが大型になり、重量も重くなる。特に、例えば小型自動車などの比較的大型な車両の場合には、アシストモータの電流が例えば最大８０Ａとなるので、放熱器や前述したブスバが極めて大型化し、その分がそのままユニット全体の大きさや重量に反映して、ユニット全体が極めて大きくかつ重くなってしまう。そして、小型自動車等の場合には、アシストモータの電流の増大により、ユニットとモータ間などの配線抵抗による電圧降下の問題が無視できなくなり、配線をコスト面等から太くできない状況では実用上コントロールユニットをアシストモータ近く（即ち、エンジンルーム内）に配置せざるを得ないが、上述したようにユニットが大型化するとエンジンルーム内の隙間への配置が極めて困難になり、小型自動車等への装置の適用自体がコスト面やスペースの面などから困難になる。
【０００６】
なお、図８に示すコントロールユニットは、上述した大電流化に対応するため、出願人が提案したものである。このユニット１０は、ベース基板１１の下面に金属基板１２を取り付け、次いでこの中間組立品を、放熱板１５（ヒートシンク）を予め取り付けた樹脂ケース１３に対して組み付け、その後絶縁基板１４（プリント基板）をベース基板１１の上面に取り付けた後、カバー部材１６をベース基板１１及び絶縁基板１４の上面を覆うように樹脂ケース１３に取り付けてなるものである。
ベース基板１１は、金属基板１２や絶縁基板１４が重ねて取り付けられる支持部材であるとともに、前述の電源バックアップ用コンデンサやパワーリレーなどの大電流が流れる回路部品（大電流部品）を実装するための回路基板でもある。このベース基板１１は、金属製の複数の金具よりなる回路導体構成部材が、インサート成形により樹脂製の基材と一体化されてなる。
【０００７】
金属基板１２は、ＦＥＴを含むＨブリッジ回路とシャント抵抗を実装したアルミ製の基板であり、ベース基板１１の下面側に接着等により取り付けられ、ベース基板１１との回路接続はワイヤボンディングで実現される。この金属基板１２の裏面（下面）は放熱板１５に接合し、Ｈブリッジ回路等で発生した熱が効率良く放熱される構成となっている。
樹脂ケース１３は、ベース基板１１等が収納可能な大きさの全体として枠状の形状のもので、ユニット１０の側面の外壁を構成する部材であるとともに、外部配線のためのコネクタ１７，１８，１９が一体的に設けられた部材である。
絶縁基板１４（プリント基板）は、マイコンチップなどの小電流部品を実装したものである。
この絶縁基板１４とベース基板１１又は樹脂ケース１３との間の回路接続は、ベース基板１１又は樹脂ケース１３に設けられたリード端子２０，２１（プレスフィット端子）を、組立時に絶縁基板１４のスルーホール２２，２３に圧入することで実現されている。
【０００８】
この図８に示すコントロールユニットの構成であれば、各回路部品が機能毎に最適な基板に実装され、しかも各基板がベース基板１１を中心に積層配置されているため、電流増による熱衝撃性の問題を解消できるとともに、ユニットの小型化が可能となり、車両への搭載性が向上する。
しかしこの構成でも、ベース基板１１におけるパワーパターン（モータの電源ラインや通電ラインを構成する導体パターン）のパターン形状が複雑で長くなるため、ラジオノイズ特性の悪化の問題が残る。
また、ユニット内部は三つの基板が積層配置された３ピース構造となるため、組立工数や部品点数が増えることによって、相当のコストアップが避けられないという問題が新たに発生する。
そこで本発明は、上述した課題が解決されて、特にモータ電流が増大する比較的大型な車両への適用性や搭載性などが格段に向上するとともに、ラジオノイズ特性やコスト面でも優れた電動パワーステアリング装置のコントロールユニットを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願の第１発明による電動パワーステアリング装置のコントロールユニットは、車両の操舵系に連結されたアシストモータにより操舵補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置のコントロールユニットであって、
前記アシストモータの各コイル端子を高電位電源ライン又は低電位電源ラインに切り替え可能に接続するスイッチング素子を含む駆動回路と、
この駆動回路のスイッチング素子の動作を制御することにより前記アシストモータの動作を制御する制御回路と、
基材が金属よりなり、前記駆動回路が実装された金属基板と、
基材が絶縁性材料よりなり、前記制御回路が実装されるとともに、外部接続用のコネクタが実装された絶縁基板と、
ユニットの外壁を構成する金属製の放熱ケースとを備え、
前記金属基板と絶縁基板が、前記放熱ケースに対して相互に重なるように取り付けられ、前記金属基板と絶縁基板との間の信号及び電源の接続が、各基板に設けられ各基板を相対的に取り付ける際に相互に接合する信号接続部とパワー接続部によりそれぞれ実現され、
前記信号接続部又は／及び前記パワー接続部は、前記絶縁基板に設けられた凹状端子と、前記金属基板に設けられ前記凹状端子内に嵌合する凸状端子とよりなり、
前記凸状端子は、前記金属基板の所定の導体パターンにクリーム半田によって表面実装されるバラ端子よりなり、
前記金属基板の所定の導体パターンにおける前記バラ端子の座面が半田付けされる所定領域の四隅位置には、前記導体パターンを構成する導体層が存在しないパターン抜き部が設けられ、かつ、前記導体パターンの表面を覆うレジストパターンは、前記所定領域の周縁まで形成され、前記所定領域の周縁には前記レジストパターンの厚さ分の段部が形成されているものである。
【００１０】
ここで、金属基板に実装される「駆動回路」としては、アシストモータをＰＷＭ駆動する場合のブリッジ回路を含む回路があり得る。また、「スイッチング素子」には、アシストモータをＰＷＭ駆動する場合のブリッジ回路を構成するＦＥＴが含まれる。また、絶縁基板に実装される「制御回路」とは、例えばマイコンやその周辺回路（大電流が流れない周辺回路）を含む回路である。なお、電源バックアップ用コンデンサ（通常は、電解コンデンサ）、ノイズ対策用のチョークコイル、モータ通電ライン等を開閉するパワーリレー、或いは電流検出用のシャント抵抗などの大電流部品は、絶縁基板又は金属基板の何れかに実装すればよい。但し、放熱性を考慮すれば、これら大電流部品のうち発熱が特に問題となる部品（例えば、シャント抵抗）は金属基板に実装すべきである。
また、「信号接続部」や「パワー接続部」は、金属基板と絶縁基板との間の電気的接続を実現する部位を意味する。このうち、「信号接続部」は、金属基板と絶縁基板との間の信号の接続を実現する部位である。また「パワー接続部」は、金属基板と絶縁基板との間の電源関係の接続（アシストモータを駆動するための大電流が流れる回路導体の接続）を実現する部位である。この「パワー接続部」によって上記基板間の接続部分が構成されるライン（回路を構成する導電路）には、例えば後述する形態例のように大電流が流れる電源ラインとモータ通電用の通電ラインとがある。
また「バラ端子」とは、基板の導体と別個の部材によって構成された単独の端子を意味し、基板にモールドされた導体やコネクタの電極は含まない。
また「レジストパターン」とは、基板表面を保護する絶縁層を意味する。
【００１１】
この第１発明によれば、次のような基本的効果が得られる。即ち、ユニット内部の構成が、二つの基板（金属基板と絶縁基板）が積層配置された２ピース構造となるため、組立工数や部品点数が少なくなり、生産性が向上してコストアップが回避される。
しかも、各回路部品が機能毎に最適な基板に実装され、各基板が積層配置されている。このため、ユニットの大幅な小型化が可能となり、車両への搭載性が格段に向上する。
即ち、まずアシストモータの通電状態を切り替えるスイッチング素子を含み発生熱量の多い駆動回路は、熱伝導性の良い金属基板に実装されて高い放熱性が確保される。これにより、この駆動回路の回路導体を構成する金属基板上の導体パターンの幅や間隔を従来よりも狭く設定可能となり、駆動回路実装部分の面積、ひいては金属基板全体の面積が縮小できる。
また、流れる電流が少ない制御回路は、通常の絶縁基板に実装され必要最小限の面積内に配設できる。このため、金属基板上の実装部品と絶縁基板上の実装部品の干渉を避けて、二つの基板間距離を小さくし、各基板とその実装部品の配置スペースを厚さ方向に小さくすることが可能となる。
しかも、金属基板と絶縁基板が積層配置されることにより、全体として面方向の大きさが大幅に縮小される。
したがって、ユニットの面方向の大きさが大幅に縮小されるとともに、ユニットの厚さ方向の大きさも従来と同程度とすることができ、それにともなって重量も軽減できる。そのため、アシストモータの電流量が多い比較的大型な車両についても、ユニットの高い適用性や搭載性が得られる。
【００１２】
なお、この第１発明や後述する第２発明においては、ユニットの外壁を構成する放熱ケースの内面に前記金属基板の裏面が接合されている態様が望ましい。
このような構成であると、部品点数の増加を回避しつつ、金属基板で発生する熱の放熱性を高く確保できる。というのは、放熱部材である放熱ケースが外壁を構成する構造であるので、放熱部材が設けられる部分の外壁を構成する部材（カバー部材）が不要になり、さらに金属基板に接合した放熱部材の外面が外気にさらされることになるので、高い放熱性が得られる。
【００１３】
またこの第１発明では、前記信号接続部又は／及び前記パワー接続部が、前記絶縁基板に設けられた凹状端子（例えば、スルーホール）と、前記金属基板に設けられ前記凹状端子内に嵌合する凸状端子とよりなり、前記凸状端子が、前記金属基板の所定の導体パターンにクリーム半田によって表面実装されるバラ端子よりなるものである。
このため、前記信号接続部又は／及び前記パワー接続部が、バラ端子の表面実装やスルーホール等の形成によって容易に実現でき、生産性がより高まる。
【００１４】
またこの第１発明では、前記金属基板の所定の導体パターンにおける前記バラ端子の座面が半田付けされる所定領域の四隅位置には、前記導体パターンを構成する導体層が存在しないパターン抜き部が設けられ、かつ、前記導体パターンの表面を覆うレジストパターンは、前記所定領域の周縁まで形成され、前記所定領域の周縁には前記レジストパターンの厚さ分の段部が形成されている。
このため、クリーム半田のリフロー工程において、半田の表面張力が前記バラ端子を前記所定領域の中心に向かわせるように作用し、前記バラ端子を自動的に適正位置に位置決めるセルフアライメントの機能が実現され、組立性がさらに向上する。即ち、バラ端子を単純に表面実装するだけで、高精度に位置決めされた前記凸状端子が構成でき、ひいては前記信号接続部又は／及び前記パワー接続部が、簡単な工程で（即ち、低コストで）高精度に製作できることになる。
【００１５】
また、この第１発明のより好ましい構成は、前記バラ端子の座面に、前記クリーム半田が入り込む穴が形成されているものである。
このような構成であると、前記バラ端子の座面において半田のフィレットが形成される縁面距離が長くなり、前記バラ端子が構成する接続部（前記信号接続部又は／及び前記パワー接続部）の耐熱衝撃性が向上する。
【００１６】
また、この第１発明のより好ましい構成は、前記バラ端子が、帯状材の曲げ加工よりなり、その座面から前記凹状端子内に嵌合する先端部に向かって、略直角に屈曲する屈曲部が複数（好ましくは、第１屈曲部から第５屈曲部まで合計５箇所）設けられているものである。
なお、上記屈曲部が第１屈曲部から第５屈曲部まで合計５箇所設けられた場合、第２屈曲部から第３屈曲部までの部分の大きさが、第４屈曲部から第５屈曲部までの部分よりも大きくなっていることが望ましい。
このような構成であると、バラ端子の重心が低くなりバラ端子の自立安定性が高まるため、バラ端子の実装作業がより楽になる。
また、例えば熱変形によって絶縁基板からバラ端子の先端側（嵌合部）に力が加わっても、バラ端子が柔軟に変形することで、この力がバラ端子の座面（即ち、金属基板に対する半田付け部分）まで伝達することを十分緩和できるようになり、これにより発熱による半田付け部の接続不良発生を回避できる（即ち、発熱時の応力を緩和して耐熱衝撃性を向上させることができる）。というのは、バラ端子が帯状材よりなるため、その板厚方向の外力に対しては、その板厚を薄く設定することで十分な柔軟性を持たせることができる。また、上述したように複数の屈曲部を有する構造であると、板厚方向に直交する横方向の外力に対しても相当な可撓性を持たせられるからである。なお、５箇所で屈曲し、第２屈曲部から第３屈曲部までの部分が比較的大きく設定されている構成であると、板厚方向に直交する横方向の外力に対してより十分撓むように構成できる。
【００１７】
また、この第１発明のより好ましい構成は、前記パワー接続部と、これに対応する前記コネクタの端子とを接続する前記絶縁基板のパワーパターンが、前記絶縁基板の厚さ方向に複数形成された導体層を同一パターンとしてスルーホールで接続してなる多層構造となっており、さらに、前記パワー接続部から前記コネクタの端子まで、略直線的かつ平行に配置されているものである。
このような構成であると、従来のように基板表面側に位置する単一の導体層やブスバーによって複雑かつ長尺な形状のパワーパターンを設ける場合に比較して、パワーパターンを格段にコンパクト化でき、しかも十分大きな導体断面積が得られる。したがって、ラジオノイズ特性を改善できるとともに、パワーパターンの仕様において大電流化にも対応可能となる（いいかえると、電流増大時のパターン抵抗による発熱を抑制できる）。
次に、本願の第２発明による電動パワーステアリング装置のコントロールユニットについて説明する。この第２発明は、前述した第１発明の基本構成と、上述したパワーパターンの特徴とを、併せ持つものである。
即ち、車両の操舵系に連結されたアシストモータにより操舵補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置のコントロールユニットであって、
前記アシストモータの各コイル端子を高電位電源ライン又は低電位電源ラインに切り替え可能に接続するスイッチング素子を含む駆動回路と、
この駆動回路のスイッチング素子の動作を制御することにより前記アシストモータの動作を制御する制御回路と、
基材が金属よりなり、前記駆動回路が実装された金属基板と、
基材が絶縁性材料よりなり、前記制御回路が実装されるとともに、外部接続用のコネクタが実装された絶縁基板と、
ユニットの外壁を構成する金属製の放熱ケースとを備え、
前記金属基板と絶縁基板が、前記放熱ケースに対して相互に重なるように取り付けられ、前記金属基板と絶縁基板との間の信号及び電源の接続が、各基板に設けられ各基板を相対的に取り付ける際に相互に接合する信号接続部とパワー接続部によりそれぞれ実現され、
前記パワー接続部とこれに対応する前記コネクタの端子とを接続する前記絶縁基板のパワーパターンが、前記絶縁基板の厚さ方向に複数形成された導体層を同一パターンとしてスルーホールで接続してなる多層構造となっており、さらに、前記パワー接続部から前記コネクタの端子まで、略直線的かつ平行に配置されていることを特徴とする。
このため、この第２発明によれば、前述した第１発明の基本的効果に加えて、前述したパワーパターンの特徴に基く効果が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、電動パワーステアリング装置の回路構成の一形態例を、図６により説明する。本装置は、車両の操舵系に連結されて操舵補助トルクを発生するアシストモータ３１（以下、場合により単にモータ３１という）と、このモータ３１を駆動回路３２（Ｈブリッジ回路）を介して制御する制御回路３３と、車両の電源（バッテリー）３４の出力をもとにこの制御回路３３に所定電力を供給する電源回路３５と、前記操舵系の操舵トルクを検出するトルクセンサ３６とを備える。なお図６において、符号３０で示すものが、電動パワーステアリング装置のコントロールユニット（以下、場合により単にユニット３０という）である。
【００１９】
また図６において、符号３７で示すものは、車両のイグニションスイッチであり、本装置においては制御回路３３の起動スイッチとして機能する。
また、符号３８で示すものは、モータ３１の電流（以下、場合により単にモータ電流という）が増大したときに電源をバックアップする電解コンデンサである。
また、符号３８ａ，３８ｂで示すものは、電磁リレー（正確には電磁リレーの接点）であり、図示省略した回路を介してこれら電磁リレー（パワーリレー）のコイルが制御回路３３によって駆動制御される構成となっている。
電磁リレー３８ａは、ユニット３０の通電ラインＬ１（高電位電源ライン）と電源の正極間を開閉する電源リレーであり、電磁リレー３８ｂは、駆動回路３２とモータ３１間の通電ラインＬ３を開閉するモータリレーである。
これら電磁リレーは、装置の非稼働状態において開状態に維持されて、例えばバッテリー逆接（車両のバッテリーを反対の極性で接続すること）による大電流の発生等を回避している。また、装置の稼働時に地絡故障などが起きた場合には、この故障に起因する大電流の発生やモータの誤動作、或いは回生ロックの回避のために、上記リレーをやはり開状態に切り換えて各通電ラインを遮断する構成となっている。
なお、ここでいう回生ロックとは、駆動回路３２（Ｈブリッジ回路）を構成する後述のＦＥＴの短絡故障（オン故障）などによって、モータのコイルの両端子が接続された状態となり、モータにいわゆる回生制動力が発生して、モータに連結されたハンドルが回転操作困難になるか又は回転操作不能になる現象をいう。そして、このような回生ロックの問題をリレーによって解決しようとすれば、上記電磁リレー３８ｂのように、Ｈブリッジ回路とモータ間の通電ラインにリレーを設ける必要がある。
【００２０】
また、符号３９で示すものは、駆動回路３２のグランド側に接続された抵抗であり、この抵抗３９の電圧降下分に相当する電圧が入力ライン４０によって制御回路３３に入力されている。なお、この入力ライン４０から入力される電圧値は、当然にモータ電流に比例するため、制御回路３３ではこの電圧値からモータ電流値を検知可能であり、抵抗３９や入力ライン４０は、モータ電流の電流検出手段を実質的に構成している。
また、符号４１で示すものは、ノイズ発生を抑制するためのチョークコイルであり、通電ラインＬ１に直列に接続されている。また、符号４２で示すものは、駆動回路３２やシャント抵抗３９などの発熱部の温度を検出するためのサーミスタである。
なお、駆動回路３２、制御回路３３、電源回路３５、電解コンデンサ３８、電磁リレー３８ｂ、シャント抵抗３９、チョークコイル４１、サーミスタ４２などは、ユニット３０内に設けられるユニット部品である。電磁リレー３８ａは、この場合ユニット３０外（即ち、車両側）に設けられているが、ユニット３０内に設けられる場合もある。
【００２１】
ここで、駆動回路３２は、この場合４個の電界効果トランジスタＳＷ１〜ＳＷ４（以下、ＦＥＴＳＷ１〜ＳＷ４という）をモータ３１に対してＨブリッジ形に接続してなるＨブリッジ回路よりなり、このＨブリッジ回路を構成するスイッチング素子である各ＦＥＴＳＷ１〜ＳＷ４は、制御回路３３から出力されるＰＷＭ駆動信号によって動作する。各ＦＥＴＳＷ１〜ＳＷ４のこの動作により、モータ３１の各コイル端子は、前記ＰＷＭ駆動信号に応じたデューティ比で、通電ラインＬ１（高電位電源ライン）又は通電ラインＬ２（低電位電源ライン）に断続的に接続される。
なお、各ＦＥＴＳＷ１〜ＳＷ４は、この場合、Ｎチャンネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴであり、その構造上ダイオードＤ１〜Ｄ４（寄生ダイオード）がドレイン・ソース間に作り込まれている。
【００２２】
また、制御回路１３は、マイコンを含む回路で構成され、トルクセンサ３６の検出信号から検知される操舵トルクの値に応じた操舵補助トルクを発生させるべく、前記操舵トルクに応じたモータ電流の目標値（目標電流値）を実現するデューティ比のＰＷＭ駆動信号を生成して駆動回路３２を制御する通常状態（異常状態でない正常な運転状態）での制御機能の他、例えば地絡故障を検出して、故障対応制御（ＦＥＴＳＷ１〜ＳＷ４を全てオフにしたり、電磁リレー３８ａ又は３８ｂを開状態とする処理）を実行して過電流によるＦＥＴの焼損等を回避するフェールセーフ機能も実現する。また、制御回路３３は、サーミスタ４２や入力ライン４０からの信号を読み取ることによって、ユニット３０内の温度状態を監視し、必要に応じて上記目標電流値よりもモータ電流を強制的に低下させることで、ユニット３０内の過熱を防止するフェールセーフ機能（過熱防止機能）も実現する。
なお、目標電流値は、操舵トルクに応じた（例えば、比例した）目標の操舵補助トルクを発生させるためのモータ電流値であるが、操舵トルク以外のパラメータ（例えば、車速）も考慮してこの目標電流値を求めるようにしてもよい。例えば、操舵トルクが同じでも、車速によって目標電流値を異ならせ、車速に応じて操舵補助トルクを若干異ならせるような構成が一般的となっている。
【００２３】
また、電源回路３５は、バッテリー３４の電圧（通常、１２Ｖ〜１４Ｖ）を所定電圧（例えば、５Ｖ）に変換して制御回路３３に供給するものである。
なお、電磁リレー３８ａは、駆動回路１２と電源３４の負極（即ち、グランド）との間の通電ラインＬ２に設けられていてもよく、また、電磁リレー３８ｂは、駆動回路１２とモータ３１間の他方の通電ラインＬ４に設けられていてもよい。
また、図示省略しているが、制御回路３３内又はその周辺には、駆動回路１２の各スイッチング素子（ＦＥＴＳＷ１〜ＳＷ４）を制御回路３３内のＣＰＵの指令で駆動するためのトランジスタよりなるＦＥＴ駆動回路や、入力ライン４０などから入力される信号を平滑化するフィルタ回路、或いは、入力ライン４０やサーミスタ４２などからの入力信号（アナログ信号）をデジタル化するＡ／Ｄコンバータ（図示省略）などが必要に応じて設けられる。また通常は、ＰＷＭ駆動信号の設定に使用される車速検出信号が、車両に設けられた車速センサから制御回路３３に入力される。
【００２４】
次に、ユニット３０の構造の一形態例について説明する。
図１は、ユニット３０の要部分解斜視図である。また、図２（ａ）はユニット３０の斜視図（カバー取り外し状態）であり、図２（ｂ）はユニット３０の斜視図（完成状態）である。図１及び図２（ａ）に示すように、本形態例のユニット３０は、大きく分けて、放熱ケース５０と、金属基板６０と、絶縁基板７０と、カバー８０（図２（ａ）に示す）とよりなる。また、その組立手順は、次のとおり極めて簡単である。即ち、まず図１の如く、放熱ケース５０に金属基板６０と絶縁基板７０をネジ９１，９２によって順次取り付け、次いで図２（ａ）のように、カバー８０をネジ９３によって放熱ケース５０に取り付けて完成となる。
【００２５】
以下、各構成要素を説明する。
まず、放熱ケース５０は、上面が開口した箱形のもので、例えばアルミ（アルミ合金含む）のダイカストよりなり、金属基板６０や絶縁基板７０が重ねて取り付けられる支持部材であるとともに、ユニット３０の一面側を覆うカバー部材、さらには放熱用のヒートシンクとしても機能する部材である。図１に示すように、この放熱ケース５０内には、金属基板６０の下面（裏面）が接合する接合面５１が設けられ、この接合面５１の四隅の位置には、前述のネジ９１をねじ込むためのネジ穴５２が形成されている。また、この放熱ケース５０内の四隅位置には、絶縁基板７０の四隅に当接して絶縁基板７０を支持する支持部５３が形成され、この支持部５３の上面には、前述のネジ９２をねじ込むためのネジ穴５４が形成されている。また、この放熱ケース５０の一側端部には、後述するコネクタ７１〜７４をユニット外に露出状態に配置するための切り欠き部５５が形成されている。
【００２６】
次に、金属基板６０について説明する。金属基板６０は、基材であるアルミ板の表面（実装面側）に絶縁層を形成し、さらにその上に回路導体としての導体パターンを印刷配線技術により形成し、この導体パターンの所定の部位に対して駆動回路３２を構成するスイッチング素子等の部品を実装したものである。なお、図１においては、上面側がこの金属基板６０の実装面となっている。またこの場合、金属基板６０に実装される回路要素としては、図６において一点鎖線で囲まれたもの、即ち、スイッチング素子（ＦＥＴＳＷ１〜ＳＷ４）と、シャント抵抗３９と、サーミスタ４２が含まれる。なお図１において、符号６１で示すものが、スイッチング素子（ＦＥＴＳＷ１〜ＳＷ４）に相当するＦＥＴチップであり、この場合２個ずつ並んで表面実装されている。シャント抵抗３９とサーミスタ４２については、煩雑を避けるため、図１では図示省略している。
この金属基板６０の上面には、図１に示すように、本発明の凸状端子に相当するパワー端子６２と信号端子６３（バラ端子）が、クリーム半田による表面実装によって各々一列に並んで取り付けられている。
【００２７】
このうちパワー端子６２は、金属基板６０と絶縁基板７０との間の四つのパワーライン（前述した電源ラインＬ１，Ｌ２及び通電ラインＬ３，Ｌ４）の接続を実現するパワー接続部を構成するものである。このパワー端子６２は、図３（図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は下面図、図３（ｃ）は正面図、図３（ｄ）は斜視図）に示すように、金属製の帯状材の曲げ加工よりなる。そして図３（ａ），（ｄ）に示すように、その座面６２ａから先端部６２ｂに向かって、略直角に屈曲する屈曲部が第１屈曲部Ｋ１から第５屈曲部Ｋ５まで合計５箇所設けられており、第２屈曲部Ｋ２から第３屈曲部Ｋ３までの部分の長さＬ１が、第４屈曲部から第５屈曲部までの部分の長さＬ２よりも長くなっており、重心位置が図３（ａ）の符号Ｇ１に示すように低い位置に設定されている。また、このパワー端子６２の座面６２ａには、図３（ｂ），（ｄ）に示すように、表面実装用のクリーム半田が入り込む円形の穴６２ｃ（貫通孔）が形成されている。
【００２８】
また、信号端子６３は、金属基板６０と絶縁基板７０との間の複数の信号ライン（各ＦＥＴＳＷ１〜ＳＷ４の駆動ラインや、前述の電流検出信号の入力ライン４０やサーミスタ４２からの温度信号入力ラインなど）の接続を実現する信号接続部を構成するものである。この信号端子６３も、図４（図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は下面図、図４（ｃ）は正面図、図４（ｄ）は斜視図）に示すように、金属製の帯状材の曲げ加工よりなる。そして図４（ａ），（ｄ）に示すように、その座面６３ａから先端部６３ｂに向かって、略直角に屈曲する屈曲部が第１屈曲部Ｋ６から第３屈曲部Ｋ８まで合計３箇所設けられており、やはり重心Ｇ２の位置が図４（ａ）に示す如く低い位置に設定された低重心構造となっている。また、この信号端子６３の座面にも、図４（ｂ），（ｄ）に示すように、表面実装用のクリーム半田が入り込む円形の穴６３ｃ（貫通孔）が形成されている。
なお、パワー端子６２や信号端子６３が、このような低重心構造であると、これら端子が安定して真っ直ぐに起立した適正姿勢に維持される自立安定性が得られる。
【００２９】
そして、金属基板６０において、パワー接続部の凸状端子（パワー端子６２）が表面実装される部分の構成は、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すような構成となっている。即ち、パワー端子６２がクリーム半田によって接続される所定の導体パターン６４において、パワー端子６２の座面６２ａが半田付けされる四角形状の所定領域６５の四隅位置には、導体パターン６４を構成する導体層が存在しないパターン抜き部６６が設けられ、かつ、導体パターン６４の表面を覆うレジストパターン６７（図５（ｂ）に示す）は、前記所定領域６５の周縁まで形成され、前記所定領域６５の周縁にはレジストパターン６７の厚さ分の段部が形成されている。なお、上記所定領域６５は、パワー端子６２の座面６２ａの形状に対応した形状となっており、座面６２ａよりも僅かに大きな寸法となっている。
この構成であると、クリーム半田のリフロー工程において、半田の表面張力が、例えば図５（ｂ）の矢印に示すように、パワー端子６２（バラ端子）を前記所定領域６５の中心に向かわせるように作用し、パワー端子６２を自動的に適正位置に位置決めるセルフアライメントの機能が実現されることを、発明者らは実験で確認している。
【００３０】
次に、絶縁基板７０について説明する。
絶縁基板７０は、例えば合成樹脂製の基板に印刷配線技術により所定の導体パターンを形成し、制御回路３３を構成する回路部品（例えばマイコンチップや、その入出力回路を構成するトランジスタなど）や、金属基板６０に実装されないその他の回路要素（例えば、図６に示す電源回路３５、電解コンデンサ３８、電磁リレー３８ｂ、及びチョークコイル４１）、さらには外部配線のためのコネクタ７１，７２，７３，７４（図１及び図２に示す）を実装してなるもので、基本的には一般のプリント基板と同様の構成である。
コネクタ７１，７２，７３，７４は、基板とは別部品のコネクタ部材が絶縁基板７０の一端縁にネジ止めされてなる。ここで、コネクタ７１は、モータ３１の各コイル端子に接続された通電ラインの配線が接続されるコネクタであり、コネクタ７２は、バッテリー３４の正極又はグランドに接続された電源配線が接続されるコネクタであり、コネクタ７３，７４は、イグニションスイッチ（起動スイッチ３７）やトルクセンサ３６などの各種信号線（制御回路３３のユニット外部に対する入出力信号の信号線）が接続されるコネクタである。なお、これらコネクタ７１〜７４の配列方向は、組立状態において前述した金属基板６０の凸状端子（パワー端子６２及び信号端子６３）の配列方向と平行になっている。
【００３１】
この絶縁基板７０において、前述の金属基板６０の凸状端子（パワー端子６２及び信号端子６３）に対向する位置には、図１に示すように、前記凸状端子が嵌合する凹状端子に相当するスルーホール７５，７６が各々一列に並んで形成され、図１に示すように絶縁基板７０を放熱ケース５０（金属基板６０が取り付けられたもの）に取り付ける際の平行移動によって、前記凸状端子の先端部６２ｂ，６３ｂがこれら凹状端子内にいっせいに嵌合する構成となっている。即ち、前記凸状端子の凹状端子への挿入作業は、絶縁基板７０を取り付ける際の通常の動作（図１では、絶縁基板７０を位置決めて水平に保ちつつ下降させて放熱ケース５０等に対して押し付ける動作）で全て実現でき、この動作で絶縁基板７０の取り付け（ネジ９２のねじ込み作業除く）と電気的接続のための端子接合が完了する。
なお、前記凸状端子（パワー端子６２及び信号端子６３）とこれら凹状端子（スルーホール７５，７６）は、本発明のパワー接続部と信号接続部をそれぞれ構成している。
ここで、スルーホール７６は、信号端子６３に対応する個数（この場合、７個）設けられ、各信号端子６３の先端部６３ｂが上記取付時に容易に挿入可能な形状寸法となっている。
また、スルーホール７５は、パワー端子６２に対応する個数（即ち、４個）設けられ、各パワー端子６２の先端部６２ｂが上記取付時に容易に挿入可能な形状寸法となっている。
【００３２】
また、図５（ｃ）の拡大図（絶縁基板７０の要部パターン形状等を示す拡大平面図）に示すように、４個のスルーホール７５のうち、モータ３１の通電ラインＬ４（図６参照）を構成するスルーホール７５ａは、絶縁基板７０の最も側縁部（図５（ｃ）における最下方）に配置され、モータ３１の通電ラインＬ３（図６参照）を構成するスルーホール７５ｂは、上記スルーホール７５ａの内側に隣接して形成されている。また、低電位電源ラインＬ２（図６参照）を構成するスルーホール７５ｃは、上記スルーホール７５ｂの内側に隣接して形成され、高電位電源ラインＬ１（図６参照）を構成するスルーホール７５ｄは、上記スルーホール７５ｃの内側に隣接して形成されている。
また、絶縁基板７０のコネクタ７１，７２が設けられる端縁部には、図５（ｃ）に示すように、これらコネクタ７１，７２の端子がそれぞれ接続されるスルーホール７１ａ，７１ｂ，７２ｃ，７２ｄが、前述のスルーホール７５（７５ａ〜７５ｄ）と平行に一列に並んで配置されて形成されている。ここで、スルーホール７１ａは、コネクタ７１の通電ラインＬ４に対応する端子（モータ３１の一方の端子に結線される端子）に接続されるものであり、スルーホール７１ｂは、コネクタ７１の通電ラインＬ３に対応する端子（モータ３１の他方の端子に結線される端子）に接続されるものである。また、スルーホール７２ｃは、コネクタ７２の電源ラインＬ２に対応する端子（グランドに結線される端子）に接続されるものであり、スルーホール７２ｄは、コネクタ７２の電源ラインＬ１に対応する端子（電源リレー３８ａを介して電源３４の正極に結線される端子）に接続されるものである。
【００３３】
そして、絶縁基板７０において、パワー接続部を構成する凹状端子（スルーホール７５ａ〜７５ｄ）と、これに対応する前記コネクタ７１，７２の端子（スルーホール７１ａ，７１ｂ，７２ｃ，７２ｄ）とを接続する絶縁基板７０の導体パターン（即ち、パワーパターン）は、絶縁基板７０の厚さ方向に複数形成された導体層を同一パターンとしてスルーホールで接続してなる多層構造となっており、さらに、前記凹状端子から前記コネクタの端子まで、略直線的かつ平行に配置されている。
即ち、図５（ｃ）に示すように、スルーホール７５ａとスルーホール７１ａは、絶縁基板７０に設けられた全体として横長帯状のパワーパターンＰ１によって導通しており、スルーホール７５ｂとスルーホール７１ｂは、パワーパターンＰ１に隣接して平行に設けられた全体として横長帯状のパワーパターンＰ２，Ｐ３によって導通している。また、スルーホール７５ｃとスルーホール７２ｃは、パワーパターンＰ２，Ｐ３に隣接して平行に設けられた全体として横長帯状のパワーパターンＰ４によって導通しており、スルーホール７５ｄとスルーホール７２ｄは、パワーパターンＰ４に隣接して平行に設けられた全体として横長帯状のパワーパターンＰ５，Ｐ６によって導通している。
【００３４】
ここで、各パワーパターンＰ１〜Ｐ６は、絶縁基板７０の厚さ方向に四つ形成された導体層を同一パターンとしてスルーホール（例えば、スルーホール７５ａ〜７５ｄやスルーホール７１ａ，７１ｂ，７２ｃ，７２ｄ）で接続してなる多層構造となっている。一般的なプリント基板の場合、厚さ方向に四つの導体層が形成され、このうち最も表面側の導体層は、表面に形成される回路用として単独で用いられ、最も裏面側の導体層は裏面に形成される回路用として単独で用いられ、残った内側の二つの導体層は、電源用又はグランド用として別個に用いられるのが一般的である。ところが、この絶縁基板７０の場合には、これら四つの導体層を全て同一パターン形状としてスルーホールで接続し、上記パワーパターンＰ１〜Ｐ６を構成している。
なお、図５においては、絶縁基板７０に実装される前述の電解コンデンサ３８、モータリレー３８ｂ、チョークコイル４１、及びコネクタ７１，７２を一点鎖線で示しており、このうち電解コンデンサ３８はパワーパターンＰ４，Ｐ５間（即ち、高電位電源ラインＬ１とグランド間）に接続され、モータリレー３８ｂはパワーパターンＰ２，Ｐ３間（即ち、モータ通電ラインＬ３上）に接続され、チョークコイル４１はパワーパターンＰ５，Ｐ６間（即ち、高電位電源ラインＬ１上）に接続されている。
【００３５】
なお、絶縁基板７０の回路部品の実装面は、組み付け状態において、この場合ユニット内側の面（図１では下面）とされ、この絶縁基板７０上の回路部品は、金属基板６０上の回路部品と略同一平面上に配置されている。このため、金属基板６０、及び絶縁基板７０の何れかに実装される全ての回路部品が、結局、ユニット３０の厚さ方向において必要最小限のスペース内（一枚基板の場合と同程度の厚さ内）に全て収まっている。さらにいえば、ユニット３０全体の厚さ方向（図１及び図２では上下方向）の大きさは、各基板に実装される大型部品（例えば、電解コンデンサ３８等）の厚さ寸法に、放熱ケース５０の比較的少ない厚さとカバー８０の僅かな厚さを加えた程度のものとなっている。
【００３６】
次に、カバー８０について説明する。
カバー８０は、例えば鋼製の板材のプレス加工等よりなるもので、図２に示すように、放熱ケース５０の開口側（絶縁基板７０の裏面側）を覆うカバー本体部８１に、車体への固定用の脚部材８２，８３を例えばスポット溶接等によって固定してなるものである。このカバー本体部８１の周縁は、放熱ケース５０の開口側の周縁（コネクタ７１〜７４の配置部分を除く）に、取付状態において接合しており、この接合部分には必要に応じて接着剤が塗布されて、いわゆる接着シールが施される。
【００３７】
次に、上記ユニット３０の出荷までの生産工程について説明する。
上記ユニット３０は、例えば図７に示すような比較的簡単な流れで容易に生産可能である。
即ち、所定の導体パターンやレジストパターンが形成されたアルミ基板（金属基板６０の部品未実装品）やプリント基板（絶縁基板７０の部品未実装品）を製作し、これに前述のＦＥＴチップ６１やパワー端子６２等、或いはマイコンチップなどの回路部品を表面実装する。
ここでの表面実装は、金属基板６０の場合、例えば次のように行う。まず、クリーム半田塗布用の型枠（マスク）を使用して、上記アルミ基板の所定領域にクリーム半田を塗布する半田印刷工程を実行する。例えば、前述したパワー端子６２を実装する所定領域６５（図５に示す）内に、過不足無くクリーム半田を塗布する。次に、前述のＦＥＴチップ６１などを例えばチップマウンターなどの自動機を使用してアルミ基板上に位置決めして載置するチップマウント工程を実行する。次いで、前述のパワー端子６２や信号端子６３を、やはり自動機を使用してアルミ基板上に位置決めして載置する端子自動実装工程を実行する。その後、アルミ基板を加熱槽に入れてクリーム半田を一時的に溶融させた後、冷却してクリーム半田を硬化させるリフロー工程を実行する。このリフロー工程においては、前述したパワー端子６２等のセルフアライメント機能や自立安定性の特性が働くため、このように単純かつ容易な表面実装工程を実行するだけで、パワー端子６２等が適正位置に適正姿勢で実装される。
【００３８】
次に、アルミ基板（金属基板６０）については、図７に示すように、上記表面実装工程終了後、特性検査を行った後、放熱グリス印刷工程を実施する。放熱グリス印刷工程は、アルミ基板の裏面（放熱ケース５０との接合面）に熱伝達性を高めるグリスを塗布するものである。一方、プリント基板（絶縁基板７０）については、表面実装工程終了後、クリーム半田で接続できない異形部品の半田付け（異形部品半田付け）を行い、その後、ＩＣＴや基板コーティング工程を実行する。ここでＩＣＴとは、インサーキットテストである。
そして、こうして完成したアルミ基板（金属基板６０）とプリント基板（絶縁基板７０）を、アルミダイカストによって製作された放熱ケース５０に対して前述したように順次組み付ける工程（アルミ基板組付、プリント基板組付）を実行する。
次いで、基板組み付け後に必要な半田付け、例えばパワー端子６２や信号端子６３の嵌合部を絶縁基板７０の裏面（図１では上面）から必要に応じて半田付けする工程を行った後、調整（例えば、半田付け修正）や検査（例えば、外観検査）を実行する。
その後、カバー８０を取り付けるカバーＡｓｓｙ組付工程を経て、最終特性検査を行い、出荷となる。
【００３９】
以上説明したユニット３０の構成によれば、以下のような実用上優れた各種の効果が得られる。
（１）即ちユニット３０は、ユニット内部の構成が、二つの基板（金属基板６０と絶縁基板７０）が積層配置された２ピース構造となるため、組立工数や部品点数が少なくなり、生産性が向上してコストアップが回避される（図８に示した構成に比較すれば、大幅にコスト低減できる）。
しかも、各回路部品が機能毎に最適な基板に実装され、各基板が積層配置されている。このため、ユニットの大幅な小型化が可能となり、車両への搭載性が格段に向上する。
【００４０】
即ち、まず発生熱量の多い駆動回路３２やシャント抵抗３９は、熱伝導性の良い金属基板６０に実装されて高い放熱性が確保される。これにより、この駆動回路３２の回路導体を構成する金属基板６０上の導体パターンの幅や間隔を従来よりも狭く設定可能となり、駆動回路実装部分の面積、ひいては金属基板６０全体の面積が縮小できる。
また、流れる電流が少ない制御回路３３は、通常のプリント基板である絶縁基板７０に実装され必要最小限の面積内に配設できる。このため、金属基板６０上の実装部品と絶縁基板７０上の実装部品の干渉を避けて、二つの基板間距離（積層距離）を小さくし、各基板６０，７０とその実装部品の配置スペースを厚さ方向に小さくすることが可能となる（この場合、一枚基板の場合と同程度の厚さ寸法となっている）。
しかも、金属基板６０と絶縁基板７０が積層配置されることにより、全体として面方向の大きさが大幅に縮小される。
したがって、ユニットの面方向の大きさが大幅に縮小されるとともに、ユニットの厚さ方向の大きさも従来と同程度とすることができ、それにともなって重量も軽減できる。そのため、モータ３１の電流量が多い比較的大型な車両についても、ユニットの高い適用性や搭載性が得られる。
【００４１】
（２）またユニット３０は、この場合図１における下面側の外壁を構成するように配置された放熱ケース５０を備え、この放熱ケース５０の内面に金属基板６０の裏面が接合されている。
このため、部品点数の増加を回避しつつ、駆動回路３２等で発生する熱の高い放熱性を確保できる。というのは、放熱部材である放熱ケース５０が外壁を構成する構造であるので、放熱部材が設けられる部分の外壁を構成する部材（カバー部材）が不要になり、さらに金属基板６０に接合した放熱部材の外面が外気にさらされることになるので、高い放熱性が得られる。
【００４２】
（３）またユニット３０では、金属基板６０と絶縁基板７０間の信号接続部及びパワー接続部が、絶縁基板７０に設けられた凹状端子（スルーホール７５，７６）と、金属基板６０に設けられ前記凹状端子内に嵌合する凸状端子（信号端子６３、パワー端子６２）とよりなり、前記凸状端子が、金属基板６０にクリーム半田によって表面実装されるバラ端子よりなる。このため、前記信号接続部及び前記パワー接続部が、バラ端子の表面実装やスルーホールの形成によって容易に実現でき、生産性がより高まる。
【００４３】
（４）またユニット３０では、金属基板５０の導体パターン６４におけるパワー端子６２（バラ端子）の座面が半田付けされる所定領域６５の四隅位置には、導体パターン６４を構成する導体層が存在しないパターン抜き部６６が設けられ、かつ、前記導体パターン６４の表面を覆うレジストパターン６７は、前記所定領域６５の周縁まで形成され、前記所定領域６５の周縁には前記レジストパターン６７の厚さ分の段部が形成されている。
このため既述したように、クリーム半田のリフロー工程において、半田の表面張力がパワー端子６２を前記所定領域６５の中心に向かわせるように作用し、パワー端子６２を自動的に適正位置に位置決めるセルフアライメントの機能が実現され、組立性がさらに向上する。即ち、パワー端子６２となるバラ端子を単純に表面実装するだけで、高精度に位置決めされたパワー端子６２（凸状端子）が構成でき、ひいては金属基板６０と絶縁基板７０間のパワー接続部が、簡単な工程で（即ち、低コストで）高精度に製作できる。
【００４４】
（５）またユニット３０では、パワー端子６２や信号端子６３（バラ端子）の座面に、クリーム半田が入り込む穴６２ｃ，６３ｃが形成されている。
このため、これらバラ端子の座面において半田のフィレットが形成される縁面距離が長くなり、これらバラ端子が構成する接続部（金属基板６０と絶縁基板７０間の信号接続部及びパワー接続部）の耐熱衝撃性が向上する。
【００４５】
（６）またユニット３０では、パワー端子６２や信号端子６３（バラ端子）が、帯状材の曲げ加工よりなり、その座面から前記凹状端子内に嵌合する先端部に向かって、略直角に屈曲する屈曲部が複数設けられており、この屈曲部が５箇所設けられたパワー端子６２では、第２屈曲部から第３屈曲部までの部分の大きさが、第４屈曲部から第５屈曲部までの部分よりも大きくなっている。
このため、パワー端子６２や信号端子６３の重心が低くなり自立安定性が高まるため、これらバラ端子の実装作業がより楽になる。
また、例えば熱変形によって絶縁基板７０からこれらバラ端子の先端側（嵌合部）に力が加わっても、これらバラ端子が柔軟に変形することで、この力がその座面６２ｃ，６３ｃ（即ち、半田付け部分）まで伝達することを十分緩和できるようになり、これにより発熱による半田付け部の接続不良発生を回避できる（即ち、発熱時の応力を緩和して耐熱衝撃性を向上させることができる）。というのは、パワー端子６２や信号端子６３が帯状材よりなるため、その板厚方向の外力に対しては、その板厚を薄く設定することで十分な柔軟性を持たせることができる。また、上述したように複数の屈曲部を有する構造であると、板厚方向に直交する横方向の外力に対しても相当な可撓性を持たせられるからである。なお、特に上述したパワー端子６２は、５箇所で屈曲し、第２屈曲部から第３屈曲部までの部分の長さＬ１が比較的大きく設定されているため、板厚方向に直交する横方向の外力に対してより十分に撓むことができる。
【００４６】
（７）またユニット３０では、金属基板６０と絶縁基板７０間のパワー接続部（スルーホール７５；７５ａ〜７５ｄ）と、これに対応するコネクタ７１，７２の端子（スルーホール７１ａ，７１ｂ，７２ｃ，７２ｄ）とを接続する絶縁基板７０のパワーパターンＰ１〜Ｐ６が、絶縁基板７０の厚さ方向に複数形成された導体層を同一パターンとしてスルーホールで接続してなる多層構造となっており、さらに、前記パワー接続部からコネクタ７１，７２の端子まで、略直線的かつ平行に配置されている。
このため、従来のように基板表面に位置する単一の導体層やブスバーによって複雑かつ長尺な形状のパワーパターンを設ける場合に比較して、パワーパターンを格段にコンパクト化でき、しかも十分大きな導体断面積が得られる。したがって、ラジオノイズ特性を改善できるとともに、パワーパターンの仕様において大電流化にも対応可能となる（いいかえると、電流増大時のパターン抵抗による発熱を抑制できる）。
【００４７】
以上を総括すると、本形態例のユニット３０は、大電流化に対応でき、しかも小型かつ軽量で車両への搭載性が高く、さらに構成が簡素で生産性が高く比較的安価となる。なお発明者らは、少なくとも前述したサーミスタ４２の検出信号に基づく電流制限（過熱防止）機能を併せて実施することで、モータ電流が例えば最大６０Ａ程度となる比較的大型な車両に対しても、上述したようなユニット３０の構造が実用可能であり、小型化等の点で図９に示した従来の構成（或いは、図８に示した構成）に対して優位性があることを試作品の試験等で確認している。
【００４８】
なお、本発明は以上説明した形態例に限定されないことはいうまでもない。例えば、上記形態例における信号端子６３について、パワー端子６２と同様の構成（５箇所の屈曲部を有する構成）を採用することができる。また、金属基板６０における信号端子６３の実装部分について、パワー端子６２の実装部分と同様の構成（図５（ａ），（ｂ）に示すような構成）を採用することもできる。
また、電磁リレー３８ｂのようなモータリレーは必ずしも必要ではなく、前述した回生ロックが問題とならない場合（例えば、モータ３１と操舵系との間にクラッチが設けられ、モータ３１と操舵系の連結が適宜解除できる場合等）には、不要である。
【００４９】
【発明の効果】
この発明によれば、ユニット内部の構成が、二つの基板（金属基板と絶縁基板）が積層配置された２ピース構造となるため、組立工数や部品点数が少なくなり、生産性が向上してコストアップが回避される。
しかも、各回路部品が機能毎に最適な基板に実装され、各基板が積層配置されている。このため、ユニットの大幅な小型化が可能となり、車両への搭載性が格段に向上する。
即ち、まずアシストモータの通電状態を切り替えるスイッチング素子を含み発生熱量の多い駆動回路は、熱伝導性の良い金属基板に実装されて高い放熱性が確保される。これにより、この駆動回路の回路導体を構成する金属基板上の導体パターンの幅や間隔を従来よりも狭く設定可能となり、駆動回路実装部分の面積、ひいては金属基板全体の面積が縮小できる。
また、流れる電流が少ない制御回路は、通常の絶縁基板に実装され必要最小限の面積内に配設できる。このため、金属基板上の実装部品と絶縁基板上の実装部品の干渉を避けて、二つの基板間距離を小さくし、各基板とその実装部品の配置スペースを厚さ方向に小さくすることが可能となる。
しかも、金属基板と絶縁基板が積層配置されることにより、全体として面方向の大きさが大幅に縮小される。
したがって、ユニットの面方向の大きさが大幅に縮小されるとともに、ユニットの厚さ方向の大きさも従来と同程度とすることができ、それにともなって重量も軽減できる。そのため、アシストモータの電流量が多い比較的大型な車両についても、ユニットの高い適用性や搭載性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コントロールユニットの要部分解斜視図である。
【図２】コントロールユニットの斜視図（カバー外し状態及び完成状態）である。
【図３】凸状端子（パワー端子）を示す図である。
【図４】凸状端子（信号端子）を示す図である。
【図５】金属基板や絶縁基板の要部構成を示す図である。
【図６】コントロールユニットの回路構成を示す図である。
【図７】コントロールユニットの生産工程を説明する図である。
【図８】コントロールユニットの比較例を示す図である。
【図９】コントロールユニットの従来例を示す図である。
【符号の説明】
３０ コントロールユニット
３１ アシストモータ
３２ 駆動回路
３３ 制御回路
５０ 放熱ケース
６０ 金属基板
６２ パワー端子（パワー接続部、凸状端子、バラ端子）
６３ 信号端子（信号接続部、凸状端子、バラ端子）
６４ 導体パターン
６５ 所定領域
６６ パターン抜き部
６７ レジストパターン
７０ 絶縁基板
７１〜７４ コネクタ
７１ａ，７１ｂ，７２ｃ，７２ｄ コネクタの端子
７５（７５ａ〜７５ｄ） スルーホール（パワー接続部、凹状端子）
７６ スルーホール（信号接続部、凹状端子）
Ｐ１〜Ｐ６ パワーパターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control unit for an electric power steering apparatus in a vehicle.
[0002]
[Prior art]
In general, an electric power steering apparatus detects a steering torque generated in a steering shaft by a steering operation using a torque sensor, and in response thereto, an assist motor (hereinafter, simply referred to as a motor) attached to the steering shaft or the like is connected to a vehicle battery. The steering assist torque is generated by supplying a current from the motor. Since this electric power steering device is difficult to generate a large steering assist torque as compared with a hydraulic type, it has been conventionally used mainly in light vehicles, but it is easy to electronically control or a hydraulic pump. There are various advantages such as no need for oil pipes and simplified structure, and in recent years, application to a small vehicle with a displacement of 1800 CC level has been studied, and there is a possibility that it will be applied to larger vehicles in the future. There is.
In addition, for the current control of the assist motor in this electric power steering apparatus, a drive circuit consisting of an H bridge circuit, which is normally composed of four (or four) FETs (field effect transistors), is used. Under the control of a control circuit including a microcomputer), the assist motor is driven by a PWM (pulse width modulation) system via this drive circuit.
In general, in this type of device, a power backup capacitor (usually an electrolytic capacitor) and a choke coil are connected to a high potential power line that supplies power to the drive circuit from a vehicle battery, and ripple current is reduced. The problem, the problem of temporary power supply voltage drop due to wiring resistance at a large current, or the problem of noise are solved. In order to detect the motor current, for example, a shunt resistor is connected to the low potential power supply line. In some cases, a power relay for opening and closing the power supply line or the energization line of the motor is also provided.
A large current circuit component such as the drive circuit, the control circuit, or the power backup capacitor is mounted on a circuit board in a single unit called a control unit, and this control unit (hereinafter, depending on the case) For example, the unit is simply disposed in a gap that is not visible to the passenger in the passenger compartment.
[0003]
By the way, the control unit of the conventional electric power steering apparatus has a structure in which one circuit board is housed in a metal case, and the circuit board has a structure as shown in FIG. 9, for example. . In other words, the basic structure is the same as that of a so-called printed circuit board, and circuit conductors, passive elements, etc. are formed on a resin-made substrate having insulating properties by a conductive pattern made of printed wiring technology. A capacitor or the like, or a component such as an IC chip or a power relay constituting the control circuit described above is mounted.
Incidentally, in the circuit board 1 shown in FIG. 9, the reference numeral 2 is a resin-molded FET chip, the reference numeral 3 is a power backup capacitor, and the reference numeral 4 is the above-described one. It is an IC chip (hereinafter referred to as a microcomputer chip) of a microcomputer that constitutes a control circuit. Reference numeral 5 denotes a bus bar (conductive plate) constituting a circuit conductor through which a large current flows, such as a motor energization line, and reference numeral 6 denotes a radiator that mainly dissipates heat generated by the FET 2. What is denoted by reference numeral 7 is a power relay that opens and closes the energization line of the motor under the control of the microcomputer chip 4.
[0004]
In addition, since a current of about 35 A at the maximum flows through the assist motor even in the case of a light vehicle, a conductive pattern on the circuit board 1 having a limited thickness constitutes an assist motor energization line, etc. It was practically impossible from the viewpoint of the upper space. For this reason, the above-mentioned bus bar 5 having a width and thickness that are remarkably larger than the conductor pattern on the circuit board 1 is mounted on the circuit board 1, thereby configuring the energization line and the like. Further, the amount of heat generated in the FET 2 is very large depending on the operating state, and if it is left unattended, the temperature rises to about several hundred degrees Celsius in a short time. Therefore, the radiator 6 is made of aluminum having high thermal conductivity, and is installed in parallel with each FET 2 at the end of the circuit board 1 while being joined to the back surface of the FET 2.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The control unit of the above-described conventional electric power steering apparatus has the following problems with respect to applicability and mountability particularly to a relatively large vehicle (the assist motor needs to have a current of 60 to 80 A, for example). Had.
(I) That is, in the conventional configuration, when the motor current increases due to application to a relatively large vehicle, in addition to the temperature rise of the printed circuit board due to self-heating, thermal stress on the solder connection portion of the self-heating components such as shunt resistance However, sufficient resistance cannot be obtained in terms of thermal shock due to self-heating. Further, in continuous energization with a large current, the solder may melt and cause a connection failure of a component (for example, the shunt resistor described above).
(B) Since the H-bridge circuit pattern is long, radio noise characteristics may deteriorate due to the increase in current, and the allowable range may be exceeded.
(C) Since the components are arranged in a plane on a single printed board, the size in the surface direction of the circuit board is particularly large and the weight is also heavy. In particular, in the case of a relatively large vehicle such as a small automobile, the current of the assist motor is, for example, 80 A at the maximum, so that the radiator and the above-mentioned bus bar become extremely large, and the corresponding amount is the size and weight of the entire unit. As a result, the entire unit becomes extremely large and heavy. In the case of small cars, the problem of voltage drop due to wiring resistance between the unit and the motor cannot be ignored due to the increase in the current of the assist motor. Must be placed near the assist motor (that is, in the engine room). However, as described above, when the unit is enlarged, it is very difficult to place the unit in the gap in the engine room. Application itself becomes difficult in terms of cost and space.
[0006]
Note that the control unit shown in FIG. 8 has been proposed by the applicant in order to cope with the large current described above. In this unit 10, a metal substrate 12 is attached to the lower surface of a base substrate 11, and then this intermediate assembly is assembled to a resin case 13 to which a heat sink 15 (heat sink) is previously attached, and then an insulating substrate 14 (printed substrate). Is attached to the resin case 13 so as to cover the upper surfaces of the base substrate 11 and the insulating substrate 14.
The base substrate 11 is a support member to which the metal substrate 12 and the insulating substrate 14 are attached in an overlapping manner, and for mounting circuit components (large current components) through which a large current flows, such as the power backup capacitor and the power relay described above. It is also a circuit board. The base substrate 11 is formed by integrating a circuit conductor constituting member made of a plurality of metal fittings with a resin base material by insert molding.
[0007]
The metal substrate 12 is an aluminum substrate on which an H bridge circuit including an FET and a shunt resistor are mounted. The metal substrate 12 is attached to the lower surface side of the base substrate 11 by bonding or the like, and circuit connection with the base substrate 11 is realized by wire bonding. The The back surface (lower surface) of the metal substrate 12 is joined to the heat radiating plate 15 so that heat generated by the H bridge circuit or the like is efficiently radiated.
The resin case 13 has a frame-like shape as a whole so that the base substrate 11 and the like can be accommodated. The resin case 13 is a member constituting the outer wall of the side surface of the unit 10 and includes connectors 17, 18, Reference numeral 19 denotes a member provided integrally.
The insulating substrate 14 (printed substrate) is mounted with a small current component such as a microcomputer chip.
The circuit connection between the insulating substrate 14 and the base substrate 11 or the resin case 13 is achieved by connecting the lead terminals 20 and 21 (press-fit terminals) provided on the base substrate 11 or the resin case 13 through the insulating substrate 14 during assembly. This is realized by press-fitting into the holes 22 and 23.
[0008]
With the configuration of the control unit shown in FIG. 8, each circuit component is mounted on an optimal board for each function, and each board is laminated with the base board 11 as the center. In addition to eliminating this problem, the unit can be miniaturized, and mounting on a vehicle is improved.
However, even with this configuration, the pattern shape of the power pattern on the base substrate 11 (the conductor pattern constituting the motor power supply line and the energization line) is complicated and long, so that the problem of deterioration in radio noise characteristics remains.
Further, since the inside of the unit has a three-piece structure in which three substrates are stacked and arranged, a problem that a considerable increase in cost is unavoidably caused by an increase in the number of assembly steps and the number of parts occurs.
Therefore, the present invention solves the above-described problems, and particularly improves the applicability and mountability of a relatively large vehicle in which the motor current increases, and also has excellent electric power in terms of radio noise characteristics and cost. It aims at providing the control unit of a steering device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first invention of the present applicationThe control unit of the electric power steering apparatus is a control unit of the electric power steering apparatus that generates a steering assist torque by an assist motor connected to a steering system of the vehicle,
  A drive circuit including a switching element that connects each coil terminal of the assist motor to a high-potential power line or a low-potential power line in a switchable manner;
  A control circuit for controlling the operation of the assist motor by controlling the operation of the switching element of the drive circuit;
  A base material made of metal, and a metal substrate on which the drive circuit is mounted;
  The base material is made of an insulating material, the control circuit is mounted, and an insulating substrate on which a connector for external connection is mounted;
  With a metal heat dissipating case constituting the outer wall of the unit,
  The metal substrate and the insulating substrate are attached so as to overlap each other with respect to the heat dissipation case, and between the metal substrate and the insulating substrate.Signals and powerConnection is realized by the signal connection part and the power connection part that are provided on each board and bonded to each other when the boards are relatively mounted.And
The signal connection part or / and the power connection part are composed of a concave terminal provided on the insulating substrate and a convex terminal provided on the metal substrate and fitted into the concave terminal,
The convex terminal comprises a loose terminal surface-mounted by cream solder on a predetermined conductor pattern of the metal substrate,
In the predetermined conductor pattern of the metal substrate, pattern-extracted portions where the conductor layer constituting the conductor pattern does not exist are provided at the four corner positions of the predetermined region where the seating surface of the loose terminal is soldered, and the conductor A resist pattern covering the surface of the pattern is formed up to the periphery of the predetermined region, and a step portion corresponding to the thickness of the resist pattern is formed at the periphery of the predetermined region.It is what.
[0010]
  Here, as the “drive circuit” mounted on the metal substrate, there may be a circuit including a bridge circuit when the assist motor is PWM-driven. Further, the “switching element” includes an FET that forms a bridge circuit when the assist motor is PWM-driven. The “control circuit” mounted on the insulating substrate is a circuit including, for example, a microcomputer and its peripheral circuit (peripheral circuit through which a large current does not flow). Large current components such as power backup capacitors (usually electrolytic capacitors), choke coils for noise countermeasures, power relays that open and close motor energization lines, and shunt resistors for current detection are insulated substrates or metal substrates. It may be mounted on either. However, if heat dissipation is taken into consideration, a component (for example, shunt resistor) in which heat generation is particularly problematic among these large current components should be mounted on a metal substrate.
  Further, the “signal connection portion” and the “power connection portion” mean a portion that realizes electrical connection between the metal substrate and the insulating substrate. Among these, the “signal connection portion” is a part that realizes signal connection between the metal substrate and the insulating substrate. The “power connection unit” is a part that realizes a power-related connection (connection of a circuit conductor through which a large current for driving the assist motor) flows between the metal substrate and the insulating substrate. A line (conducting path constituting a circuit) in which a connection portion between the substrates is formed by the “power connection portion” includes a power supply line through which a large current flows and a power supply line for energizing a motor as in an embodiment described later, for example. There is.
The “separate terminal” means a single terminal constituted by a member separate from the conductor of the substrate, and does not include a conductor molded on the substrate or an electrode of a connector.
The “resist pattern” means an insulating layer that protects the substrate surface.
[0011]
  This first inventionAccording toThe following basic effects can be obtained. That is,Since the internal configuration of the unit is a two-piece structure in which two substrates (metal substrate and insulating substrate) are stacked and arranged, the number of assembly steps and the number of parts are reduced, productivity is improved, and cost increase is avoided.
  In addition, each circuit component is mounted on an optimum substrate for each function, and the respective substrates are stacked. For this reason, the unit can be significantly reduced in size, and the mounting property on the vehicle is remarkably improved.
  That is, first, a drive circuit that includes a switching element that switches the energization state of the assist motor and generates a large amount of heat is mounted on a metal substrate having good thermal conductivity, and high heat dissipation is ensured. As a result, the width and interval of the conductor pattern on the metal substrate constituting the circuit conductor of the drive circuit can be set narrower than before, and the area of the drive circuit mounting portion and hence the entire area of the metal substrate can be reduced.
  In addition, a control circuit with a small amount of flowing current can be mounted on a normal insulating substrate and disposed within a minimum necessary area. For this reason, it is possible to avoid interference between the mounting parts on the metal board and the mounting parts on the insulating board, reduce the distance between the two boards, and reduce the placement space between each board and its mounting parts in the thickness direction. It becomes.
  In addition, since the metal substrate and the insulating substrate are stacked, the overall size in the plane direction is greatly reduced.
  Therefore, the size in the surface direction of the unit is greatly reduced, and the size in the thickness direction of the unit can be made comparable to the conventional one, and the weight can be reduced accordingly. Therefore, high applicability and mountability of the unit can be obtained even for a relatively large vehicle having a large amount of current of the assist motor.
[0012]
  In addition,In the first invention and the second invention described later,The back surface of the metal substrate is bonded to the inner surface of the heat radiating case constituting the outer wall of the unit.Embodiments are desirable.
  With such a configuration, it is possible to ensure high heat dissipation of heat generated in the metal substrate while avoiding an increase in the number of components. This is because the heat radiating case, which is a heat radiating member, has a structure that constitutes the outer wall, so that a member (cover member) that constitutes the outer wall of the portion where the heat radiating member is provided becomes unnecessary, and further, the heat radiating member bonded to the metal substrate Since the outer surface is exposed to the outside air, high heat dissipation is obtained.
[0013]
  AlsoIn this first invention,The signal connection part or / and the power connection part are composed of a concave terminal (for example, a through hole) provided on the insulating substrate and a convex terminal provided on the metal substrate and fitted into the concave terminal. The convex terminal is a loose terminal that is surface-mounted by cream solder on a predetermined conductor pattern of the metal substrate.
  For this reasonThe signal connection part and / or the power connection part can be easily realized by surface mounting of a loose terminal, formation of a through hole or the like, and the productivity is further increased.
[0014]
  AlsoIn this first invention,In the predetermined conductor pattern of the metal substrate, pattern-extracted portions where the conductor layer constituting the conductor pattern does not exist are provided at the four corner positions of the predetermined region where the seating surface of the loose terminal is soldered, and the conductor A resist pattern covering the surface of the pattern is formed up to the periphery of the predetermined region, and a step portion corresponding to the thickness of the resist pattern is formed at the periphery of the predetermined region.ing.
For this reason,In the reflow process of the cream solder, the surface tension of the solder acts so that the loose terminal is directed toward the center of the predetermined area, and the self-alignment function for automatically positioning the loose terminal at an appropriate position is realized. The nature is further improved. That is, the convex terminal positioned with high accuracy can be configured by simply surface mounting the loose terminal, and the signal connection portion and / or the power connection portion can be formed in a simple process (that is, low cost). It can be manufactured with high accuracy.
[0015]
  Also,This first inventionIn a more preferable configuration, a hole into which the cream solder enters is formed in the seating surface of the loose terminal.
  With such a configuration, the edge surface distance at which the solder fillet is formed on the seating surface of the loose terminal is increased, and the connecting portion (the signal connecting portion or / and the power connecting portion) formed by the loose terminal. Improved thermal shock resistance.
[0016]
  Also,This first inventionMore preferably, the loose terminal is formed by bending a strip-shaped material, and a plurality of bent portions (preferably, bent at substantially right angles from the seating surface toward the tip portion fitted in the concave terminal) 5 points in total from the first bent portion to the fifth bent portion).
  In addition, when the said bending part is provided in total five places from the 1st bending part to the 5th bending part, the magnitude | size of the part from the 2nd bending part to the 3rd bending part is the 4th bending part to the 5th bending part. It is desirable that it is larger than the portion up to.
  With such a configuration, the center of gravity of the loose terminal is lowered and the self-standing stability of the loose terminal is increased, so that the loose terminal mounting work becomes easier.
  Further, for example, even when a force is applied from the insulating substrate to the distal end side (fitting portion) of the loose terminal due to thermal deformation, the loose terminal is flexibly deformed, and this force is applied to the seating surface of the loose terminal (that is, against the metal substrate). It is possible to sufficiently relax the transmission to the soldering part), thereby avoiding the occurrence of poor connection of the soldering part due to heat generation (that is, the thermal shock resistance can be improved by relaxing the stress during the heat generation). ). This is because, since the loose terminal is made of a strip-like material, a sufficient flexibility can be given to the external force in the plate thickness direction by setting the plate thickness thin. In addition, as described above, a structure having a plurality of bent portions can provide considerable flexibility against an external force in a lateral direction perpendicular to the thickness direction. In addition, it is bent at five places, and the portion from the second bent portion to the third bent portion is set to be relatively large so that it is more sufficiently bent with respect to the lateral external force orthogonal to the plate thickness direction. Can be configured.
[0017]
  Also,This first inventionMore preferably, the power pattern of the insulating substrate that connects the power connection portion and the terminal of the connector corresponding to the power connection portion is formed by using a plurality of conductor layers formed in the thickness direction of the insulating substrate as the same pattern. It has a multi-layer structure formed by connecting through holes, and is arranged substantially linearly and in parallel from the power connection portion to the connector terminal.
  With this configuration, the power pattern can be made much more compact than when a complicated and long-shaped power pattern is provided by a single conductor layer or bus bar located on the substrate surface side as in the past. And a sufficiently large conductor cross-sectional area can be obtained. Therefore, it is possible to improve the radio noise characteristics and to cope with a large current in the power pattern specification (in other words, it is possible to suppress heat generation due to the pattern resistance when the current increases).
  Next, the control unit of the electric power steering apparatus according to the second invention of the present application will be described. The second invention has both the basic configuration of the first invention described above and the characteristics of the power pattern described above.
That is, a control unit of an electric power steering device that generates a steering assist torque by an assist motor coupled to a steering system of a vehicle,
A drive circuit including a switching element that connects each coil terminal of the assist motor to a high-potential power line or a low-potential power line in a switchable manner;
A control circuit for controlling the operation of the assist motor by controlling the operation of the switching element of the drive circuit;
A base material made of metal, and a metal substrate on which the drive circuit is mounted;
The base material is made of an insulating material, the control circuit is mounted, and an insulating substrate on which a connector for external connection is mounted;
With a metal heat dissipating case constituting the outer wall of the unit,
The metal substrate and the insulating substrate are attached to the heat radiating case so as to overlap each other, and signal and power connections between the metal substrate and the insulating substrate are provided on each substrate, and each substrate is relatively It is realized by the signal connection part and the power connection part that are joined to each other when installing,
The power pattern of the insulating substrate that connects the power connection portion and the corresponding terminal of the connector is formed by connecting a plurality of conductor layers formed in the thickness direction of the insulating substrate in the same pattern through holes. It has a multilayer structure, and is further characterized by being arranged substantially linearly and in parallel from the power connection portion to the connector terminal.
Therefore, according to the second invention, in addition to the basic effect of the first invention described above, an effect based on the characteristics of the power pattern described above can be obtained.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, an example of the circuit configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. The apparatus controls an assist motor 31 (hereinafter, simply referred to as a motor 31 in some cases) that is connected to a steering system of a vehicle and generates a steering assist torque, and the motor 31 via a drive circuit 32 (H bridge circuit). A control circuit 33, a power supply circuit 35 that supplies predetermined power to the control circuit 33 based on the output of a power supply (battery) 34 of the vehicle, and a torque sensor 36 that detects the steering torque of the steering system are provided. In FIG. 6, what is indicated by reference numeral 30 is a control unit of the electric power steering apparatus (hereinafter, simply referred to as unit 30 in some cases).
[0019]
In FIG. 6, what is indicated by reference numeral 37 is an ignition switch of the vehicle, and functions as a start switch of the control circuit 33 in this apparatus.
What is indicated by reference numeral 38 is an electrolytic capacitor that backs up the power supply when the current of the motor 31 (hereinafter, simply referred to as “motor current” in some cases) increases.
Reference numerals 38a and 38b denote electromagnetic relays (more precisely, contacts of the electromagnetic relays), and the coils of these electromagnetic relays (power relays) are driven and controlled by the control circuit 33 through a circuit not shown. It has a configuration.
The electromagnetic relay 38a is a power supply relay that opens and closes the energization line L1 (high potential power supply line) of the unit 30 and the positive electrode of the power supply, and the electromagnetic relay 38b is a motor that opens and closes the energization line L3 between the drive circuit 32 and the motor 31. It is a relay.
These electromagnetic relays are maintained in an open state when the apparatus is not in operation, and avoid, for example, generation of a large current due to reverse battery connection (connecting a vehicle battery with the opposite polarity). Also, if a ground fault occurs during the operation of the device, the relay is also switched to the open state in order to avoid the occurrence of a large current due to this failure, malfunction of the motor, or regenerative lock. The power line is cut off.
Here, the regenerative lock is a state in which both terminals of the motor coil are connected by a short circuit failure (ON failure) of an FET, which will be described later, constituting the drive circuit 32 (H bridge circuit), and so-called in the motor. This is a phenomenon in which a regenerative braking force is generated and the handle connected to the motor becomes difficult or impossible to rotate. And if it is going to solve such a problem of regenerative lock with a relay, it is necessary to provide a relay in the energization line between an H bridge circuit and a motor like the above-mentioned electromagnetic relay 38b.
[0020]
Reference numeral 39 denotes a resistor connected to the ground side of the drive circuit 32, and a voltage corresponding to the voltage drop of the resistor 39 is input to the control circuit 33 through the input line 40. Since the voltage value input from the input line 40 is naturally proportional to the motor current, the control circuit 33 can detect the motor current value from the voltage value. The resistor 39 and the input line 40 are connected to the motor current. The current detection means is substantially constituted.
Reference numeral 41 denotes a choke coil for suppressing noise generation, and is connected in series to the energization line L1. Also, what is indicated by reference numeral 42 is a thermistor for detecting the temperature of the heat generating parts such as the drive circuit 32 and the shunt resistor 39.
The drive circuit 32, the control circuit 33, the power supply circuit 35, the electrolytic capacitor 38, the electromagnetic relay 38 b, the shunt resistor 39, the choke coil 41, the thermistor 42, etc. are unit parts provided in the unit 30. In this case, the electromagnetic relay 38 a is provided outside the unit 30 (that is, on the vehicle side), but may be provided inside the unit 30.
[0021]
In this case, the drive circuit 32 includes an H bridge circuit in which four field effect transistors SW1 to SW4 (hereinafter referred to as FET SW1 to SW4) are connected to the motor 31 in an H bridge form. The FETs SW <b> 1 to SW <b> 4 that are switching elements constituting the circuit operate according to the PWM drive signal output from the control circuit 33. By this operation of each FET SW1 to SW4, each coil terminal of the motor 31 is intermittently connected to the energization line L1 (high potential power supply line) or the energization line L2 (low potential power supply line) at a duty ratio according to the PWM drive signal. Connected to.
In this case, each of the FETs SW1 to SW4 is an N-channel enhancement type MOSFET, and diodes D1 to D4 (parasitic diodes) are formed between the drain and the source due to their structure.
[0022]
The control circuit 13 is configured by a circuit including a microcomputer, and a motor current target corresponding to the steering torque is generated in order to generate a steering assist torque corresponding to the value of the steering torque detected from the detection signal of the torque sensor 36. In addition to a control function in a normal state (a normal operation state that is not an abnormal state) that generates a PWM drive signal having a duty ratio that realizes a value (target current value) and controls the drive circuit 32, for example, a ground fault is detected. Thus, a fail-safe function is also realized in which failure handling control (processing for turning off all of the FETSW1 to SW4 or opening the electromagnetic relays 38a or 38b) is performed to avoid burning of the FET due to overcurrent. The control circuit 33 monitors the temperature state in the unit 30 by reading signals from the thermistor 42 and the input line 40, and forcibly lowers the motor current below the target current value as necessary. Thus, a fail-safe function (overheat prevention function) for preventing overheating in the unit 30 is also realized.
Note that the target current value is a motor current value for generating a target steering assist torque corresponding to (for example, proportional to) the steering torque, but this parameter is also considered in consideration of parameters other than the steering torque (for example, vehicle speed). A target current value may be obtained. For example, even when the steering torque is the same, a configuration in which the target current value is made different depending on the vehicle speed and the steering assist torque is made slightly different depending on the vehicle speed is common.
[0023]
The power supply circuit 35 converts the voltage (usually 12V to 14V) of the battery 34 into a predetermined voltage (for example, 5V) and supplies it to the control circuit 33.
The electromagnetic relay 38 a may be provided in the energization line L <b> 2 between the drive circuit 12 and the negative electrode (that is, the ground) of the power supply 34, and the electromagnetic relay 38 b is provided between the drive circuit 12 and the motor 31. You may be provided in the other electricity supply line L4.
Although not shown, in the control circuit 33 or in the vicinity thereof, an FET drive comprising transistors for driving the switching elements (FETSW1 to SW4) of the drive circuit 12 in accordance with a command from the CPU in the control circuit 33. A circuit, a filter circuit that smoothes a signal input from the input line 40, or an A / D converter (not shown) that digitizes an input signal (analog signal) from the input line 40, the thermistor 42, or the like. Provided as needed. Normally, a vehicle speed detection signal used for setting the PWM drive signal is input to the control circuit 33 from a vehicle speed sensor provided in the vehicle.
[0024]
Next, an example of the structure of the unit 30 will be described.
FIG. 1 is an exploded perspective view of the main part of the unit 30. 2A is a perspective view of the unit 30 (with a cover removed), and FIG. 2B is a perspective view of the unit 30 (completed state). As shown in FIGS. 1 and 2A, the unit 30 of this embodiment is roughly divided into a heat dissipation case 50, a metal substrate 60, an insulating substrate 70, and a cover 80 (shown in FIG. 2A). ). The assembly procedure is extremely simple as follows. That is, first, as shown in FIG. 1, the metal substrate 60 and the insulating substrate 70 are sequentially attached to the heat radiating case 50 with screws 91 and 92, and then the cover 80 is attached to the heat radiating case 50 with screws 93 as shown in FIG. Completion.
[0025]
Hereinafter, each component will be described.
First, the heat radiating case 50 has a box shape with an open top surface, and is made of, for example, aluminum (including an aluminum alloy) die-cast, and is a support member to which the metal substrate 60 and the insulating substrate 70 are attached in an overlapping manner. It is a member that also functions as a cover member that covers one surface side, and also as a heat sink for heat dissipation. As shown in FIG. 1, in the heat radiating case 50, a joining surface 51 to which the lower surface (back surface) of the metal substrate 60 is joined is provided, and the above-described screws 91 are screwed into the four corner positions of the joining surface 51. A screw hole 52 is formed. Further, support portions 53 that support the insulating substrate 70 are formed at the four corner positions in the heat radiating case 50 so as to contact the four corners of the insulating substrate 70, and the aforementioned screws 92 are screwed into the upper surface of the support portion 53. A screw hole 54 is formed. Further, a notch portion 55 for arranging connectors 71 to 74 to be described later in an exposed state outside the unit is formed at one end portion of the heat radiating case 50.
[0026]
Next, the metal substrate 60 will be described. In the metal substrate 60, an insulating layer is formed on the surface (mounting surface side) of an aluminum plate as a base material, and a conductor pattern as a circuit conductor is further formed thereon by a printed wiring technique, and a predetermined portion of the conductor pattern is formed. On the other hand, components such as switching elements constituting the drive circuit 32 are mounted. In FIG. 1, the upper surface side is a mounting surface of the metal substrate 60. Further, in this case, circuit elements mounted on the metal substrate 60 include those surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 6, that is, switching elements (FETSW1 to SW4), a shunt resistor 39, and a thermistor. In FIG. 1, what is indicated by reference numeral 61 is an FET chip corresponding to the switching elements (FETSW1 to SW4). In this case, two each are mounted side by side. The shunt resistor 39 and the thermistor 42 are not shown in FIG. 1 to avoid complexity.
As shown in FIG. 1, power terminals 62 and signal terminals 63 (separate terminals) corresponding to the convex terminals of the present invention are mounted on the upper surface of the metal substrate 60 in a line by surface mounting using cream solder. It has been.
[0027]
Among these, the power terminal 62 constitutes a power connection portion that realizes connection of four power lines (the power supply lines L1 and L2 and the energization lines L3 and L4 described above) between the metal substrate 60 and the insulating substrate 70. is there. As shown in FIG. 3 (FIG. 3 (a) is a side view, FIG. 3 (b) is a bottom view, FIG. 3 (c) is a front view, and FIG. 3 (d) is a perspective view), It consists of bending a metal strip. Then, as shown in FIGS. 3A and 3D, there are a total of five bent portions bent from the seat surface 62a toward the tip end portion 62b at substantially right angles from the first bent portion K1 to the fifth bent portion K5. The length L1 of the portion from the second bent portion K2 to the third bent portion K3 is longer than the length L2 of the portion from the fourth bent portion to the fifth bent portion, and the position of the center of gravity Is set at a low position as indicated by reference numeral G1 in FIG. Further, as shown in FIGS. 3B and 3D, a circular hole 62c (through hole) into which cream solder for surface mounting enters is formed in the seating surface 62a of the power terminal 62.
[0028]
The signal terminal 63 includes a plurality of signal lines between the metal substrate 60 and the insulating substrate 70 (the drive lines for the FETs SW1 to SW4, the current detection signal input line 40 and the temperature signal input line from the thermistor 42). Etc.) is formed. As shown in FIG. 4 (FIG. 4A is a side view, FIG. 4B is a bottom view, FIG. 4C is a front view, and FIG. 4D is a perspective view). It consists of bending a metal strip. Then, as shown in FIGS. 4A and 4D, there are a total of three bent portions bent from the seat surface 63a toward the tip end portion 63b at a substantially right angle from the first bent portion K6 to the third bent portion K8. Also, a low center of gravity structure is set in which the position of the center of gravity G2 is set at a low position as shown in FIG. Further, as shown in FIGS. 4B and 4D, a circular hole 63c (through hole) into which cream solder for surface mounting enters is also formed in the seating surface of the signal terminal 63.
In addition, when the power terminal 62 and the signal terminal 63 have such a low center of gravity structure, it is possible to obtain self-supporting stability in which these terminals are stably maintained in an upright posture.
[0029]
And the structure of the part by which the convex terminal (power terminal 62) of a power connection part is surface-mounted in the metal substrate 60 becomes a structure as shown, for example to Fig.5 (a), (b). That is, in the predetermined conductor pattern 64 to which the power terminal 62 is connected by cream solder, the conductors constituting the conductor pattern 64 are arranged at the four corner positions of the rectangular predetermined region 65 to which the seat surface 62a of the power terminal 62 is soldered. A resist pattern 67 (shown in FIG. 5B) that is provided with a pattern-extracted portion 66 that does not have a layer and covers the surface of the conductor pattern 64 is formed up to the periphery of the predetermined region 65, and A step portion corresponding to the thickness of the resist pattern 67 is formed on the periphery. The predetermined area 65 has a shape corresponding to the shape of the seat surface 62a of the power terminal 62, and is slightly larger than the seat surface 62a.
With this configuration, in the cream solder reflow process, the surface tension of the solder is such that the power terminal 62 (separate terminal) is directed toward the center of the predetermined region 65 as indicated by an arrow in FIG. The inventors have confirmed through experiments that a self-alignment function that automatically positions the power terminal 62 at an appropriate position is realized.
[0030]
Next, the insulating substrate 70 will be described.
The insulating substrate 70 is formed of a predetermined conductor pattern on a synthetic resin substrate by a printed wiring technique, for example, and circuit components constituting the control circuit 33 (for example, a microcomputer chip or a transistor constituting the input / output circuit thereof) Other circuit elements that are not mounted on the metal substrate 60 (for example, the power supply circuit 35, the electrolytic capacitor 38, the electromagnetic relay 38b, and the choke coil 41 shown in FIG. 6), and connectors 71, 72, 73, 74 for external wiring (Shown in FIG. 1 and FIG. 2) is mounted, and basically has the same configuration as a general printed circuit board.
The connectors 71, 72, 73, and 74 are formed by screwing a connector member, which is a separate component from the substrate, to one end edge of the insulating substrate 70. Here, the connector 71 is a connector to which the wiring of the energization line connected to each coil terminal of the motor 31 is connected, and the connector 72 is the connector to which the power supply wiring connected to the positive electrode or the ground of the battery 34 is connected. The connectors 73 and 74 are connectors to which various signal lines (signal lines for input / output signals to the outside of the unit of the control circuit 33) such as an ignition switch (start switch 37) and a torque sensor 36 are connected. The arrangement direction of the connectors 71 to 74 is parallel to the arrangement direction of the convex terminals (the power terminal 62 and the signal terminal 63) of the metal substrate 60 described above in the assembled state.
[0031]
In this insulating substrate 70, the position facing the convex terminals (power terminal 62 and signal terminal 63) of the metal substrate 60 corresponds to a concave terminal into which the convex terminal is fitted, as shown in FIG. Through-holes 75 and 76 are formed in a row, and as shown in FIG. 1, the convex terminals are moved by parallel movement when the insulating substrate 70 is attached to the heat radiating case 50 (with the metal substrate 60 attached). The leading end portions 62b and 63b are configured to be fitted together in these concave terminals. That is, the operation of inserting the convex terminal into the concave terminal is a normal operation when attaching the insulating substrate 70 (in FIG. 1, the insulating substrate 70 is positioned and kept horizontal to be lowered with respect to the heat radiating case 50 and the like. All of this can be realized by the pressing operation), and this operation completes the attachment of the insulating substrate 70 (excluding the screwing operation of the screw 92) and the terminal joining for electrical connection.
The convex terminals (power terminal 62 and signal terminal 63) and the concave terminals (through holes 75 and 76) constitute a power connection portion and a signal connection portion of the present invention, respectively.
Here, the number of through holes 76 corresponding to the signal terminals 63 (seven in this case) is provided, and the tip 63b of each signal terminal 63 has a shape and dimension that can be easily inserted at the time of mounting.
In addition, the number of through holes 75 corresponding to the power terminals 62 (that is, four) is provided, and the end portion 62b of each power terminal 62 has a shape and dimension that can be easily inserted at the time of mounting.
[0032]
Further, as shown in the enlarged view of FIG. 5C (enlarged plan view showing the pattern shape and the like of the main part of the insulating substrate 70), among the four through holes 75, the energization line L4 of the motor 31 (see FIG. 6). The through hole 75a constituting the energization line L3 (see FIG. 6) of the motor 31 is disposed at the most side edge portion (lowermost in FIG. 5C) of the insulating substrate 70. It is formed adjacent to the inside of the through hole 75a. The through hole 75c constituting the low potential power line L2 (see FIG. 6) is formed adjacent to the inside of the through hole 75b, and the through hole 75d constituting the high potential power line L1 (see FIG. 6) Are formed adjacent to the inside of the through hole 75c.
Further, as shown in FIG. 5C, through-holes 71a, 71b, 72c, 72d to which the terminals of the connectors 71, 72 are respectively connected to the edge portions where the connectors 71, 72 of the insulating substrate 70 are provided. Are arranged in a line in parallel with the aforementioned through holes 75 (75a to 75d). Here, the through hole 71a is connected to a terminal corresponding to the energization line L4 of the connector 71 (a terminal connected to one terminal of the motor 31), and the through hole 71b is connected to the energization line L3 of the connector 71. Is connected to a terminal (terminal connected to the other terminal of the motor 31). The through hole 72c is connected to a terminal (terminal connected to the ground) corresponding to the power line L2 of the connector 72, and the through hole 72d is a terminal (power source) corresponding to the power line L1 of the connector 72. The terminal is connected to the positive electrode of the power source 34 via the relay 38a.
[0033]
Then, in the insulating substrate 70, the concave terminals (through holes 75a to 75d) constituting the power connection portion and the corresponding terminals (through holes 71a, 71b, 72c, 72d) of the connectors 71, 72 are connected. The conductor pattern (that is, the power pattern) of the insulating substrate 70 has a multilayer structure in which a plurality of conductor layers formed in the thickness direction of the insulating substrate 70 are connected by through holes as the same pattern. From the terminal to the terminal of the connector, they are arranged substantially linearly and in parallel.
That is, as shown in FIG. 5C, the through-hole 75a and the through-hole 71a are electrically connected by a horizontally long power pattern P1 provided in the insulating substrate 70 as a whole, and the through-hole 75b and the through-hole 71b are As a whole, the power patterns P2 and P3, which are provided in parallel and adjacent to the power pattern P1, are electrically connected. Further, the through hole 75c and the through hole 72c are electrically connected by a power pattern P4 having a horizontally long band provided adjacent to and parallel to the power patterns P2 and P3, and the through hole 75d and the through hole 72d are connected to the power pattern. Conduction is performed by power strips P5 and P6 in the form of horizontally long bands provided in parallel adjacent to P4.
[0034]
Here, each of the power patterns P1 to P6 has through-holes (for example, through-holes 75a to 75d and through-holes 71a, 71b, 72c, and 72d) with four conductor layers formed in the thickness direction of the insulating substrate 70 as the same pattern. ) Are connected in a multilayer structure. In the case of a general printed circuit board, four conductor layers are formed in the thickness direction. Among these, the conductor layer on the most surface side is used alone for a circuit formed on the surface, and the conductor layer on the most back side is In general, it is used alone for a circuit formed on the back surface, and the remaining two inner conductor layers are separately used for power supply or ground. However, in the case of the insulating substrate 70, these four conductor layers are all connected in the same pattern shape by through holes to constitute the power patterns P1 to P6.
In FIG. 5, the above-described electrolytic capacitor 38, motor relay 38b, choke coil 41, and connectors 71 and 72 mounted on the insulating substrate 70 are indicated by a one-dot chain line. Among these, the electrolytic capacitor 38 has a power pattern P4. , P5 (that is, between the high potential power supply line L1 and the ground), the motor relay 38b is connected between the power patterns P2 and P3 (that is, on the motor energization line L3), and the choke coil 41 is connected to the power pattern P5, P5. It is connected between P6 (that is, on the high potential power supply line L1).
[0035]
In the assembled state, the mounting surface of the circuit component on the insulating substrate 70 is the surface inside the unit (the lower surface in FIG. 1), and the circuit component on the insulating substrate 70 is the same as the circuit component on the metal substrate 60. They are arranged on substantially the same plane. For this reason, all the circuit components mounted on either the metal substrate 60 or the insulating substrate 70 are eventually in the minimum necessary space in the thickness direction of the unit 30 (the same thickness as in the case of a single substrate). All of them are within the range. Furthermore, the size of the entire unit 30 in the thickness direction (vertical direction in FIGS. 1 and 2) is equal to the thickness dimension of a large component (for example, electrolytic capacitor 38) mounted on each substrate. The thickness is such that a relatively small thickness of 50 and a slight thickness of the cover 80 are added.
[0036]
Next, the cover 80 will be described.
The cover 80 is formed by, for example, pressing a steel plate material. As shown in FIG. 2, the cover 80 has a cover main body 81 that covers the opening side of the heat radiating case 50 (the back side of the insulating substrate 70). The fixing leg members 82 and 83 are fixed by, for example, spot welding. The peripheral edge of the cover body 81 is joined to the peripheral edge on the opening side of the heat radiating case 50 (excluding the portion where the connectors 71 to 74 are disposed) in an attached state, and an adhesive is attached to the joint as necessary. It is applied and a so-called adhesive seal is applied.
[0037]
Next, the production process until shipment of the unit 30 will be described.
The unit 30 can be easily produced with a relatively simple flow as shown in FIG. 7, for example.
That is, an aluminum substrate (a component not mounted on the metal substrate 60) or a printed circuit board (a component not mounted on the insulating substrate 70) on which a predetermined conductor pattern or resist pattern is formed is manufactured. Surface components such as power terminals 62 or circuit components such as microcomputer chips are surface-mounted.
In the case of the metal substrate 60, the surface mounting here is performed as follows, for example. First, using a cream solder coating form (mask), a solder printing process is performed in which cream solder is applied to a predetermined region of the aluminum substrate. For example, cream solder is applied to the predetermined area 65 (shown in FIG. 5) on which the power terminals 62 are mounted, without excess or deficiency. Next, a chip mounting step is performed in which the FET chip 61 and the like described above are positioned and placed on an aluminum substrate using an automatic machine such as a chip mounter. Next, an automatic terminal mounting process for positioning and placing the power terminals 62 and signal terminals 63 on the aluminum substrate using an automatic machine is also performed. Thereafter, the aluminum substrate is placed in a heating tank to melt the cream solder temporarily, and then a reflow process is performed in which the cream solder is cured by cooling. In this reflow process, since the self-alignment function and the self-standing stability characteristic of the power terminal 62 and the like described above work, the power terminal 62 and the like can be brought into an appropriate position only by executing such a simple and easy surface mounting process. Mounted in a proper posture.
[0038]
Next, as shown in FIG. 7, the aluminum substrate (metal substrate 60) is subjected to a characteristic inspection after the surface mounting step, and then a heat-dissipating grease printing step. In the heat radiation grease printing step, grease that enhances heat transferability is applied to the back surface of the aluminum substrate (joint surface with the heat radiation case 50). On the other hand, with respect to the printed circuit board (insulating substrate 70), after completion of the surface mounting process, soldering of irregularly shaped components that cannot be connected with cream solder (irregular component soldering) is performed, and thereafter, ICT and a substrate coating process are performed. Here, ICT is an in-circuit test.
Then, the step of assembling the aluminum substrate (metal substrate 60) and the printed circuit board (insulating substrate 70) thus completed to the heat radiating case 50 manufactured by aluminum die casting as described above (aluminum substrate assembly, printed circuit board assembly). Append).
Next, necessary soldering after the assembly of the substrate, for example, a step of soldering the fitting portion of the power terminal 62 and the signal terminal 63 from the back surface (upper surface in FIG. For example, soldering correction) and inspection (for example, appearance inspection) are executed.
After that, a cover assembly assembly process for attaching the cover 80 is performed, a final characteristic inspection is performed, and the product is shipped.
[0039]
According to the configuration of the unit 30 described above, the following various effects that are practically excellent can be obtained.
(1) That is, since the unit 30 has a two-piece structure in which two substrates (metal substrate 60 and insulating substrate 70) are stacked and arranged, the number of assembly steps and the number of parts are reduced, and the productivity is increased. As a result, the increase in cost is avoided (compared with the configuration shown in FIG. 8, the cost can be significantly reduced).
In addition, each circuit component is mounted on an optimum substrate for each function, and the respective substrates are stacked. For this reason, the unit can be significantly reduced in size, and the mounting property on the vehicle is remarkably improved.
[0040]
That is, first, the drive circuit 32 and the shunt resistor 39, which generate a large amount of heat, are mounted on the metal substrate 60 having good thermal conductivity to ensure high heat dissipation. As a result, the width and interval of the conductor pattern on the metal substrate 60 constituting the circuit conductor of the drive circuit 32 can be set narrower than before, and the area of the drive circuit mounting portion and hence the entire area of the metal substrate 60 can be reduced. .
In addition, the control circuit 33 with a small amount of flowing current is mounted on the insulating substrate 70 which is a normal printed circuit board and can be disposed within the minimum necessary area. For this reason, interference between the mounting components on the metal substrate 60 and the mounting components on the insulating substrate 70 is avoided, the distance between the two substrates (stacking distance) is reduced, and the arrangement space for each of the substrates 60 and 70 and the mounting components is reduced. It is possible to reduce the thickness in the thickness direction (in this case, the thickness dimension is about the same as that of a single substrate).
In addition, by arranging the metal substrate 60 and the insulating substrate 70 in a stacked manner, the overall size in the surface direction is greatly reduced.
Therefore, the size in the surface direction of the unit is greatly reduced, and the size in the thickness direction of the unit can be made comparable to the conventional one, and the weight can be reduced accordingly. Therefore, high applicability and mountability of the unit can be obtained even for a relatively large vehicle having a large amount of current of the motor 31.
[0041]
(2) In this case, the unit 30 includes a heat radiating case 50 arranged to constitute the outer wall on the lower surface side in FIG. 1, and the back surface of the metal substrate 60 is joined to the inner surface of the heat radiating case 50.
For this reason, it is possible to ensure high heat dissipation of heat generated in the drive circuit 32 and the like while avoiding an increase in the number of components. This is because the heat radiating case 50 which is a heat radiating member has a structure constituting the outer wall, so that a member (cover member) constituting the outer wall of the portion where the heat radiating member is provided becomes unnecessary, and heat radiated bonded to the metal substrate 60. Since the outer surface of the member is exposed to the outside air, high heat dissipation is obtained.
[0042]
(3) In the unit 30, the signal connection portion and the power connection portion between the metal substrate 60 and the insulating substrate 70 are provided in the concave terminals (through holes 75 and 76) provided in the insulating substrate 70 and the metal substrate 60. It consists of convex terminals (signal terminals 63, power terminals 62) that fit into the concave terminals, and the convex terminals consist of loose terminals that are surface-mounted on the metal substrate 60 by cream solder. For this reason, the said signal connection part and the said power connection part can be easily implement | achieved by the surface mounting of a loose terminal, or formation of a through hole, and productivity increases more.
[0043]
(4) In the unit 30, the conductor layers constituting the conductor pattern 64 exist at the four corner positions of the predetermined region 65 where the seating surface of the power terminal 62 (separate terminal) in the conductor pattern 64 of the metal substrate 50 is soldered. A resist pattern 67 provided with a non-patterned portion 66 and covering the surface of the conductor pattern 64 is formed to the periphery of the predetermined region 65, and the periphery of the predetermined region 65 is the thickness of the resist pattern 67. The step portion is formed.
Therefore, as described above, in the reflow process of the cream solder, the surface tension of the solder acts so that the power terminal 62 is directed toward the center of the predetermined region 65, and the power terminal 62 is automatically positioned at an appropriate position. The self-alignment function is realized, and the assemblability is further improved. That is, the power terminal 62 (convex terminal) positioned with high accuracy can be configured by simply surface-mounting the loose terminal to be the power terminal 62, and the power connection portion between the metal substrate 60 and the insulating substrate 70 can be formed. It can be manufactured with high accuracy by a simple process (that is, at low cost).
[0044]
(5) Further, in the unit 30, holes 62c and 63c into which cream solder enters are formed in the seating surfaces of the power terminal 62 and the signal terminal 63 (rose terminal).
For this reason, the edge surface distance in which the solder fillet is formed on the seating surfaces of these loose terminals becomes long, and the connecting portions (the signal connecting portion and the power connecting portion between the metal substrate 60 and the insulating substrate 70) formed by these loose terminals. Improved thermal shock resistance.
[0045]
(6) In the unit 30, the power terminal 62 and the signal terminal 63 (separate terminal) are formed by bending a band-shaped material, and are substantially perpendicular to the front end portion of the unit 30 fitted into the concave terminal. In the power terminal 62 in which a plurality of bent portions are provided and five bent portions are provided, the size of the portion from the second bent portion to the third bent portion is the fourth bent portion to the fifth bent portion. It is larger than the part up to the part.
For this reason, since the gravity center of the power terminal 62 and the signal terminal 63 is lowered and the self-supporting stability is increased, the mounting work of these loose terminals becomes easier.
Further, for example, even when a force is applied from the insulating substrate 70 to the distal end side (fitting portion) of the loose terminals due to thermal deformation, the loose terminals are flexibly deformed, so that this force is applied to the seating surfaces 62c and 63c (that is, , It is possible to sufficiently relax the transmission to the soldering portion), thereby avoiding the occurrence of poor connection of the soldering portion due to heat generation (that is, to reduce thermal stress and improve thermal shock resistance) it can). This is because the power terminal 62 and the signal terminal 63 are made of a belt-like material, and therefore, sufficient flexibility can be provided by setting the plate thickness to be thin with respect to the external force in the plate thickness direction. In addition, as described above, a structure having a plurality of bent portions can provide considerable flexibility against an external force in a lateral direction perpendicular to the thickness direction. In particular, since the power terminal 62 described above is bent at five locations, and the length L1 of the portion from the second bent portion to the third bent portion is set to be relatively large, the transverse direction orthogonal to the plate thickness direction It can bend more sufficiently with respect to the external force.
[0046]
(7) Further, in the unit 30, the power connection portion (through hole 75; 75a to 75d) between the metal substrate 60 and the insulating substrate 70 and the corresponding terminals (through holes 71a, 71b, 72c, 72d) has a multilayer structure in which a plurality of conductor layers formed in the thickness direction of the insulating substrate 70 are connected by through holes as the same pattern, From the power connection portion to the terminals of the connectors 71 and 72, they are arranged substantially linearly and in parallel.
For this reason, the power pattern can be remarkably compact and sufficiently large compared to the conventional case where a power pattern having a complicated and long shape is provided by a single conductor layer or bus bar located on the substrate surface. A cross-sectional area is obtained. Therefore, it is possible to improve the radio noise characteristics and to cope with a large current in the power pattern specification (in other words, it is possible to suppress heat generation due to the pattern resistance when the current increases).
[0047]
Summarizing the above, the unit 30 of the present embodiment can cope with a large current, is small and lightweight, has high mountability on a vehicle, has a simple configuration, has high productivity, and is relatively inexpensive. The inventors have also implemented a current limiting (overheating prevention) function based on at least the detection signal of the thermistor 42 described above, so that even for a relatively large vehicle in which the motor current is, for example, about 60 A at the maximum, The structure of the unit 30 as described above is practical, and the prototype has an advantage over the conventional configuration shown in FIG. 9 (or the configuration shown in FIG. 8) in terms of downsizing and the like. Confirmed by tests.
[0048]
Needless to say, the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the signal terminal 63 in the above-described embodiment can adopt the same configuration as the power terminal 62 (configuration having five bent portions). In addition, a configuration similar to the mounting portion of the power terminal 62 (configuration as shown in FIGS. 5A and 5B) can be adopted for the mounting portion of the signal terminal 63 on the metal substrate 60.
In addition, a motor relay such as the electromagnetic relay 38b is not necessarily required, and the above-described regenerative lock is not a problem (for example, a clutch is provided between the motor 31 and the steering system so that the motor 31 and the steering system are connected). This is not necessary if it can be canceled appropriately.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the internal structure of the unit is a two-piece structure in which two substrates (metal substrate and insulating substrate) are stacked, the number of assembly steps and the number of parts are reduced, productivity is improved, and cost is increased. Up is avoided.
In addition, each circuit component is mounted on an optimum substrate for each function, and the respective substrates are stacked. For this reason, the unit can be significantly reduced in size, and the mounting property on the vehicle is remarkably improved.
That is, first, a drive circuit that includes a switching element that switches the energization state of the assist motor and generates a large amount of heat is mounted on a metal substrate having good thermal conductivity, and high heat dissipation is ensured. As a result, the width and interval of the conductor pattern on the metal substrate constituting the circuit conductor of the drive circuit can be set narrower than before, and the area of the drive circuit mounting portion and hence the entire area of the metal substrate can be reduced.
In addition, a control circuit with a small amount of flowing current can be mounted on a normal insulating substrate and disposed within a minimum necessary area. For this reason, it is possible to avoid interference between the mounting parts on the metal board and the mounting parts on the insulating board, reduce the distance between the two boards, and reduce the placement space between each board and its mounting parts in the thickness direction. It becomes.
In addition, since the metal substrate and the insulating substrate are stacked, the overall size in the plane direction is greatly reduced.
Therefore, the size in the surface direction of the unit is greatly reduced, and the size in the thickness direction of the unit can be made comparable to the conventional one, and the weight can be reduced accordingly. Therefore, high applicability and mountability of the unit can be obtained even for a relatively large vehicle having a large amount of current of the assist motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a control unit.
FIG. 2 is a perspective view of a control unit (a cover removed state and a completed state).
FIG. 3 is a diagram showing a convex terminal (power terminal).
FIG. 4 is a diagram showing a convex terminal (signal terminal).
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a main part of a metal substrate or an insulating substrate.
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of a control unit.
FIG. 7 is a diagram illustrating a production process of a control unit.
FIG. 8 is a diagram showing a comparative example of a control unit.
FIG. 9 is a diagram illustrating a conventional example of a control unit.
[Explanation of symbols]
30 Control unit
31 Assist motor
32 Drive circuit
33 Control circuit
50 Heat dissipation case
60 Metal substrate
62 Power terminal (power connection, convex terminal, loose terminal)
63 Signal terminal (Signal connection, convex terminal, loose terminal)
64 Conductor pattern
65 Predetermined area
66 Pattern removal part
67 resist pattern
70 Insulating substrate
71-74 connector
71a, 71b, 72c, 72d Connector terminals
75 (75a-75d) Through hole (power connection, concave terminal)
76 Through hole (Signal connection, concave terminal)
P1-P6 power pattern

Claims (8)

車両の操舵系に連結されたアシストモータにより操舵補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置のコントロールユニットであって、
前記アシストモータの各コイル端子を高電位電源ライン又は低電位電源ラインに切り替え可能に接続するスイッチング素子を含む駆動回路と、
この駆動回路のスイッチング素子の動作を制御することにより前記アシストモータの動作を制御する制御回路と、
基材が金属よりなり、前記駆動回路が実装された金属基板と、
基材が絶縁性材料よりなり、前記制御回路が実装されるとともに、外部接続用のコネクタが実装された絶縁基板と、
ユニットの外壁を構成する金属製の放熱ケースとを備え、
前記金属基板と絶縁基板が、前記放熱ケースに対して相互に重なるように取り付けられ、前記金属基板と絶縁基板との間の信号及び電源の接続が、各基板に設けられ各基板を相対的に取り付ける際に相互に接合する信号接続部とパワー接続部によりそれぞれ実現され、
前記信号接続部又は／及び前記パワー接続部は、前記絶縁基板に設けられた凹状端子と、前記金属基板に設けられ前記凹状端子内に嵌合する凸状端子とよりなり、
前記凸状端子は、前記金属基板の所定の導体パターンにクリーム半田によって表面実装されるバラ端子よりなり、
前記金属基板の所定の導体パターンにおける前記バラ端子の座面が半田付けされる所定領域の四隅位置には、前記導体パターンを構成する導体層が存在しないパターン抜き部が設けられ、かつ、前記導体パターンの表面を覆うレジストパターンは、前記所定領域の周縁まで形成され、前記所定領域の周縁には前記レジストパターンの厚さ分の段部が形成されていることを特徴とするコントロールユニット。A control unit of an electric power steering device that generates a steering assist torque by an assist motor connected to a steering system of a vehicle,
A drive circuit including a switching element that connects each coil terminal of the assist motor to a high-potential power line or a low-potential power line in a switchable manner;
A control circuit for controlling the operation of the assist motor by controlling the operation of the switching element of the drive circuit;
A base material made of metal, and a metal substrate on which the drive circuit is mounted;
The base material is made of an insulating material, the control circuit is mounted, and an insulating substrate on which a connector for external connection is mounted;
With a metal heat dissipating case constituting the outer wall of the unit,
The metal substrate and the insulating substrate are attached to the heat radiating case so as to overlap each other, and signal and power connections between the metal substrate and the insulating substrate are provided on each substrate, and each substrate is relatively It is realized by the signal connection part and the power connection part that are joined to each other when mounting,
The signal connection part or / and the power connection part are composed of a concave terminal provided on the insulating substrate and a convex terminal provided on the metal substrate and fitted into the concave terminal,
The convex terminal comprises a loose terminal surface-mounted by cream solder on a predetermined conductor pattern of the metal substrate,
In the predetermined conductor pattern of the metal substrate, pattern-extracted portions where the conductor layer constituting the conductor pattern does not exist are provided at the four corner positions of the predetermined region where the seating surface of the loose terminal is soldered, and the conductor The control unit is characterized in that a resist pattern covering a surface of the pattern is formed up to a peripheral edge of the predetermined area, and a step portion corresponding to the thickness of the resist pattern is formed at the peripheral edge of the predetermined area . 前記バラ端子の座面には、前記クリーム半田が入り込む穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコントロールユニット。Wherein the seat surface roses terminal, the control unit according to claim 1, characterized in that the hole where the cream solder enters is formed. 前記バラ端子は、帯状材の曲げ加工よりなり、その座面から前記凹状端子内に嵌合する先端部に向かって、略直角に屈曲する屈曲部が複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコントロールユニット。The said loose terminal consists of bending work of a strip | belt-shaped material, and it is provided with two or more bending parts bent at a substantially right angle toward the front-end | tip part fitted in the said concave terminal from the seat surface. Item 3. The control unit according to Item 1 or 2 . 前記屈曲部が第１屈曲部から第５屈曲部まで合計５箇所設けられており、第２屈曲部から第３屈曲部までの部分の大きさが、第４屈曲部から第５屈曲部までの部分よりも大きくなっていることを特徴とする請求項３に記載のコントロールユニット。There are a total of five bent portions from the first bent portion to the fifth bent portion, and the size of the portion from the second bent portion to the third bent portion is from the fourth bent portion to the fifth bent portion. The control unit according to claim 3 , wherein the control unit is larger than the portion. 前記パワー接続部とこれに対応する前記コネクタの端子とを接続する前記絶縁基板のパワーパターンが、前記絶縁基板の厚さ方向に複数形成された導体層を同一パターンとしてスルーホールで接続してなる多層構造となっており、さらに、前記パワー接続部から前記コネクタの端子まで、略直線的かつ平行に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のコントロールユニット。The power pattern of the insulating substrate that connects the power connection portion and the corresponding terminal of the connector is formed by connecting a plurality of conductor layers formed in the thickness direction of the insulating substrate in the same pattern through holes. 5. The control unit according to claim 1 , wherein the control unit has a multi-layer structure, and is arranged substantially linearly and in parallel from the power connection portion to the terminal of the connector. 車両の操舵系に連結されたアシストモータにより操舵補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置のコントロールユニットであって、A control unit of an electric power steering device that generates a steering assist torque by an assist motor connected to a steering system of a vehicle,
前記アシストモータの各コイル端子を高電位電源ライン又は低電位電源ラインに切り替え可能に接続するスイッチング素子を含む駆動回路と、  A drive circuit including a switching element that connects each coil terminal of the assist motor to a high-potential power line or a low-potential power line in a switchable manner;
この駆動回路のスイッチング素子の動作を制御することにより前記アシストモータの動作を制御する制御回路と、  A control circuit for controlling the operation of the assist motor by controlling the operation of the switching element of the drive circuit;
基材が金属よりなり、前記駆動回路が実装された金属基板と、  A base material made of metal, and a metal substrate on which the drive circuit is mounted;
基材が絶縁性材料よりなり、前記制御回路が実装されるとともに、外部接続用のコネクタが実装された絶縁基板と、  The base material is made of an insulating material, the control circuit is mounted, and an insulating substrate on which a connector for external connection is mounted;
ユニットの外壁を構成する金属製の放熱ケースとを備え、  With a metal heat dissipating case constituting the outer wall of the unit,
前記金属基板と絶縁基板が、前記放熱ケースに対して相互に重なるように取り付けられ、前記金属基板と絶縁基板との間の信号及び電源の接続が、各基板に設けられ各基板を相対的に取り付ける際に相互に接合する信号接続部とパワー接続部によりそれぞれ実現され  The metal substrate and the insulating substrate are attached to the heat radiating case so as to overlap each other, and signal and power connections between the metal substrate and the insulating substrate are provided on each substrate, and each substrate is relatively It is realized by the signal connection part and the power connection part that are joined to each other when mounting. 、,
前記パワー接続部とこれに対応する前記コネクタの端子とを接続する前記絶縁基板のパワーパターンが、前記絶縁基板の厚さ方向に複数形成された導体層を同一パターンとしてスルーホールで接続してなる多層構造となっており、さらに、前記パワー接続部から前記コネクタの端子まで、略直線的かつ平行に配置されていることを特徴とするコントロールユニット。  The power pattern of the insulating substrate that connects the power connection portion and the corresponding terminal of the connector is formed by connecting a plurality of conductor layers formed in the thickness direction of the insulating substrate in the same pattern through holes. The control unit has a multi-layer structure and is arranged substantially linearly and in parallel from the power connection portion to the connector terminal. 前記放熱ケースの内面に前記金属基板の裏面が接合されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のコントロールユニット。Control unit according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the rear surface of the metal substrate on the inner surface of the heat dissipation case is joined. 前記金属基板には、モータの電流を検出するためのシャント抵抗が実装されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のコントロールユニット。Wherein the metal substrate, the control unit according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a shunt resistor for detecting the current of the motor is mounted.
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