JP4038099B2 - 大電流制御ユニットの電子部品実装構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、大電流を扱う電動機の駆動系等に適用される大電流制御ユニットの電子部品実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
制御ユニットを構成するプリント配線基板に実装される電子部品が小電流を扱う制御系の場合は、配線パターンの幅は細くてもかまわないが、電動機等のように大電流を扱う駆動系の場合は、配線パターンの幅も電流値に応じて広くする必要があるため、駆動系の電子部品と制御系の電子部品とを単一のプリント配線基板に実装しようとした場合、大電流配線部分がプリント配線基板の表面積を大きく占有することで、効率的な回路配置ができなかったり、プリント配線基板が大型化するという問題点がある。
【０００３】
そこで、このような問題点を解決する手段としては、大電流配線部分を断面積の大きい複数のバスバーで構成し、この複数のバスバーをそれぞれ個別にプリント配線基板上に門型に這わせることにより、従来よりはプリント配線基板の小型化を可能にすると共に、このバスバーをプリント配線基板に実装された駆動系の発熱性電子部品と接する状態にすることにより、該駆動系の発熱性電子部品自体および制御系の小電流電子部品に対する熱的影響を抑制するようにし、さらに、各バスバーの両端をプリント配線基板の裏面側に突出させ、この突出部をコネクタとして使用できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、大電流を流せる導電体（リードフレーム）を内部に鋳込んだ樹脂製基板の表面に配線パターンを形成し、該配線パターンの上面側に制御系の小電流電子部品を実装し、裏面側に駆動系の発熱性電子部品を実装すると共に、該発熱性電子部品をその下面に備えた大容量の放熱器に接触させた状態で組み付け固定した構成とすることにより、発熱性電子部品と小電流電子部品とを同一の配線基板に搭載することを可能にすると共に、発熱性電子部品の十分な放熱を可能にしたものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−６７８８９号公報 （第２頁、図１−１１）
【特許文献２】
特開平８−１８１７０号公報 （第２頁、図１、３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、上述のように、バスバーをプリント配線基板に実装された駆動系の発熱性電子部品と接する状態にすることにより、該駆動系の発熱性電子部品自体および制御系の小電流電子部品に対する熱的影響を抑制するようにしたものであるが、バスバーの放熱容量が小さいため、例えば、大電流で高い放熱性を必要とする電動パワーステアリング装置の制御ユニットに実装される駆動系の発熱性電子部品の放熱手段としては、容量的に不適切であるという問題がある。
また、プリント配線基板の裏面側に突出させた各バスバーの突出部を、外部と電気的に接続するコネクタとして使用する構造であるが、一般的に、コネクタ方式は、抜けや接点劣化等の問題があるため、大電流系の接続方式としては信頼性にかけるという問題もある。
【０００７】
また、特許文献２に記載のものは、上述のように、発熱性電子部品をその下面に備えた大容量の放熱器に接触させた構成とすることにより、大電流で高い放熱性を必要とする電動パワーステアリング装置の制御ユニットに実装される駆動系の発熱性電子部品の放熱手段としても、容量的に適切であるといえるが、配線パターンの上面側に制御系の小電流電子部品を実装し、裏面側に駆動系の発熱性電子部品を実装する構造であるため、プリント配線基板の上面（配線パターン）側に実装される小電流電子部品の半田付け工程と、プリント配線基板の裏面側に実装される駆動系の発熱性電子部品の半田付け工程とを別工程で行う必要があり、しかも、各駆動系の発熱性電子部品の半田付け作業は１個ずつ個別にしかできないし、さらに、各駆動系の発熱性電子部品を大容量の放熱器に対し個別に組み付け固定する必要があるため、作業工程の大幅な増加と作業能率の悪化によりコスト高になるという問題がある。
また、この場合も、外部との電気的接続がコネクタ方式であるため、前記特許文献１と同様の問題がある。
【０００８】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、プリント配線基板を大型化させることなく、かつ、大電流で高い放熱性を必要とする駆動系の発熱性電子部品の放熱が十分に行えると共に、制御ユニットの組立時における作業工程の簡略化と作業能率の向上によるコストダウンが可能であり、また、大電流系の接続方式として高い信頼性を得ることができる大電流制御ユニットの電子部品実装構造を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項１記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造は、一方の面に配線パターンを備えると共に制御系の複数の小電流電子部品と駆動系の複数の大電流部品および複数の発熱性電子部品とが実装されるプリント配線基板と、樹脂製基板内に電流容量の大きな複数のバスバーがインサートモールドされるインサートモールド基板とで配線基板が構成され、該配線基板における前記制御系の複数の小電流電子部品と駆動系の複数の大電流部品および複数の発熱性電子部品とが実装される側とは反対側の面で少なくともインサートモールド基板との対向面側には大容量のヒートシンクが配置され、前記駆動系の複数の発熱性電子部品は、前記プリント配線基板の一側縁部においてその本体部をそれぞれプリント配線基板の側方外部に突出させて前記ヒートシンクと対面する状態で実装され、前記駆動系の複数の大電流部品は、前記駆動系の複数の発熱性電子部品が実装された前記プリント配線基板の側縁部側近辺に実装され、前記インサートモールド基板における各バスバーは、少なくともその一方端が前記プリント配線基板における前記駆動系の複数の発熱性電子部品が実装された側縁部側に向けて突出されていてそれぞれプリント配線基板の配線パターンに接続され、外部配線と接続されるバスバーのもう一端には外部配線をねじ止めにより電気的接続可能な接続端子部が備えられ、前記インサートモールド基板は、前記複数の発熱性電子部品の本体部を前記ヒートシンクに押し付ける状態でヒートシンクに対し固定されていることを特徴とする手段とした。
【００１０】
請求項２記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造では、請求項１記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造において、電動機の駆動制御に用いられることを特徴とする手段とした。
【００１１】
【作用および効果】
本発明請求項１記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造では、上述のように構成されるため、その組み付け手順としては、まず、プリント配線基板の一方の面に制御系の複数の小電流電子部品と駆動系の複数の大電流部品および複数の発熱性電子部品、さらにはインサートモールド基板にインサートモールドされた各バスバーの一方端を所定の場所に装着した状態で、一度のフロー半田工程で全ての電子部品と部品およびバスバーと配線パターンとの電気的接続を完了させ、次に、このプリント配線基板を所定の個所に組み付け固定した後、少なくともインサートモールド基板との対向面側に配置した大容量のヒートシンクに対し複数の発熱性電子部品の本体部を押し付ける状態でインサートモールド基板をねじ等により固定することにより、組み付け作業を完了する。そして、インサートモールド基板に設けられた各接続端子部に外部配線をねじ止めすることにより、外部配線との電気的接続を完了する。
【００１２】
以上のように、この発明請求項１記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造によれば、以下に列挙する効果が得られる。
▲１▼ 各発熱性電子部品が大容量のヒートシンクに当接状態で組み付け固定されるため十分な放熱効果を得ることができ、これにより、大電流で高い放熱性を必要とする電動パワーステアリング装置の制御ユニットに実装される駆動系の発熱性電子部品の放熱手段としても十分適用可能である。
▲２▼ 一度のフロー半田工程で全ての電子部品と部品およびバスバーと配線パターンとの電気的接続を完了可能であり、かつ、ヒートシンクに対する全ての発熱性電子部品の組み付け固定が、ヒートシンクに対するインサートモールド基板の組み付け固定により同時に完了可能であるため、制御ユニットの組立時における作業工程の簡略化と作業能率の向上によるコストダウンが可能である。
【００１３】
▲３▼ 駆動系の複数の大電流部品は、駆動系の複数の発熱性電子部品が実装されたプリント配線基板の側縁部側近辺に実装されると共に、インサートモールド基板における各バスバーの一方端がプリント配線基板における駆動系の複数の発熱性電子部品が実装された側縁部側に向けて突出されていてそれぞれプリント配線基板の配線パターンに接続された構成とすることで、駆動系の複数の大電流部品と各バスバーとの間を最短距離の配線パターンで電気的接続することができ、これにより、プリント配線基板の大型化を最低限に抑えることができる。
▲４▼ 外部配線をねじ止めにより電気的接続可能な接続端子部が備えられることで、抜けや接点劣化等の問題を生じさせる虞れがなく、これにより、大電流系の接続方式として高い信頼性を得ることができる。
【００１４】
請求項２記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造では、請求項１において、特に大電流により駆動される電動機の駆動制御に用いられることにより、発熱性電子部品で発生する大きな発熱量に対しても、大容量のヒートシンクによる十分な放熱性で対応することができ、これにより、発熱性電子部品および小電流電子部品に対して熱的影響を及ぼすことを防止できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
この発明の実施の形態は、請求項１、２の発明に対応している。
図１は、本発明の実施の形態の大電流制御ユニットの電子部品実装構造が適用された電動パワーステアリング装置における電動モータ駆動制御ユニットを示す平面図、図２は同正面図であり、両図において、１はベース、２はプリント配線基板、３はインサートモールド基板、４は熱伝導性絶縁シート、５はカバーを示す。
【００１６】
さらに詳述すると、前記ベース１は、アルミダイキャストで構成することにより、大容量のヒートシンクを兼ねるようにしている。そして、このベース１の上面に、前記プリント配線基板２およびインサートモールド基板３が組み付けられるようになっている。
前記プリント配線基板２は、前記ベース１の上面左側に４本のねじ２１で組み付け固定されるもので、このため、ベース１におけるプリント配線基板２との対向する上面側には、プリント配線基板２の裏面側に突出する半田部等との電気的接触を回避させるための凹部１１が形成されている。
【００１７】
前記プリント配線基板２は、その上面に図示を省略した配線パターンを備えると共に、制御系の複数の小電流電子部品Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・・と、駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２等と、駆動系の複数の大電流駆動素子（発熱性電子部品）Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２、および、シグナルコネクタ２３が実装される。なお、このプリント配線基板２は、図３の平面図に示すように、２枚のプリント配線基板２、２が事後カット部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを含んで一体に形成され、事後カット部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは各部品の実装作業を完了した後に、Ｖ溝カット線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５に沿って折ることで分離するように構成されている。
【００１８】
これら部品の実装配置であるが、まず、駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２は、プリント配線基板２の右側縁部においてその本体部２４をそれぞれプリント配線基板２の右側外部に突出させ、ベース１の上面と対面する状態で実装され、前記駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２は、前記駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が実装されたプリント配線基板２の右側縁部近辺に実装されている。
また、前記制御系の複数の小電流電子部品Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・・は、プリント配線基板２の左側寄りの位置に実装され、前記シグナルコネクタ２３は、プリント配線基板２の左側端縁部に実装されている。
【００１９】
前記インサートモールド基板３は、前記プリント配線基板２と共に配線基板を構成するもので、図４（正面図）、図５（図４のＶ−Ｖ線における横断平面図）に示すように、合成樹脂製基板３１内に電流容量の大きな複数のバスバー３２、３３、３４、３５、３６がインサートモールドされている。
即ち、３２はバッテリＢＡＴＴからの外部配線が接続されるバスバー、３３はプリント配線基板に実装された駆動系の複数の大電流部品（リレー２２等）相互間を電気的接続するためのバスバー、３４、３６は電動モータＭＯＴＯＲ−Ｌ、ＭＯＴＯＲ−Ｒへの外部配線が接続されるバスバー、３５はグランドＧＮＤからの外部配線が接続されるバスバーである。
【００２０】
前記各バスバー３２、３３、３４、３５、３６は、少なくともその一方端が合成樹脂製基板３１の左側端面から、１本もしくは必要に応じ複数本に分岐し、プリント配線基板２における大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が実装された右側縁部側に向けてそれぞれ下向き逆Ｌ状に突出されていて、それぞれプリント配線基板２の配線パターンに接続する状態で実装されている。
また、前記外部配線と接続されるバスバー３２、３４、３５、３６の右側端部には、外部配線をねじ止めにより電気的接続可能なねじ孔ａを有する接続端子部３２ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａが設けられている。
【００２１】
前記インサートモールド基板３における合成樹脂製基板３１の裏面側には、大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２を収容可能な切欠部３１ａが形成されている。そして、合成樹脂製基板３１には４個所にねじ挿通穴３１ｂが形成されていて、ベース１の上面に前記熱伝導性絶縁シート４を介装した状態で合成樹脂製基板３１をベース１に対し４本のねじ３１ｃで締結固定することにより、切欠部３１ａとベース１との間に全ての大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が熱伝導性絶縁シート４を介してベース１の上面に押し付けられた状態で固定されている。
【００２２】
この発明の実施の形態の大電流制御ユニットの電子部品実装構造では、上述のように構成されるため、その組み付け手順としては、まず、プリント配線基板２の上面に制御系の複数の小電流電子部品Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・・と、駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２等と、駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２、および、シグナルコネクタ２３、さらにはインサートモールド基板３にインサートモールドされた各バスバー３２、３３、３４、３５、３６の一方端を所定の場所に装着した状態で、一度のフロー半田工程で前記全ての実装部品と配線パターンとの電気的接続を完了させる。
【００２３】
次に、全ての部品が実装されたプリント配線基板２をベース１の左側上面に４本のねじ２１で組み付け固定すると共に、ベース１の右側上面に熱伝導性絶縁シート４を介装した状態でインサートモールド基板３の合成樹脂製基板３１をベース１に対し４本のねじ３１ｃで締結固定することにより、合成樹脂製基板３１の裏面側切欠部３１ａとベース１上面との間に挟持された状態で、全ての大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が熱伝導性絶縁シート４を介してベース１の上面に押し付けられた状態で固定された状態となる。
【００２４】
最後に、カバー５をベース１にねじ止め固定することにより、組み付け作業を完了する。
そして、インサートモールド基板３に設けられた各接続端子部３２ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａに外部配線をねじ止めすることにより、外部配線との電気的接続を完了する。
【００２５】
以上詳細に説明してきたように、この発明の実施の形態の大電流制御ユニットの電子部品実装構造によれば、以下に列挙する効果が得られる。
▲１▼ 各大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が大容量のヒートシンクを構成するアルミダイキャスト製ベース１に対し熱伝導性絶縁シート４を介して当接状態で組み付け固定されるため十分な放熱効果を得ることができ、これにより、大電流で高い放熱性を必要とする電動パワーステアリング装置の制御ユニットに実装される駆動系の発熱性電子部品の放熱手段としても十分適用可能である。
【００２６】
▲２▼ 一度のフロー半田工程で全ての制御系の複数の小電流電子部品Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・・と、駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２等と、駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２、および、シグナルコネクタ２３、さらにはインサートモールド基板３にインサートモールドされた各バスバー３２、３３、３４、３５、３６の一方端を配線パターンとの電気的接続を完了可能であり、かつ、ベース１に対する全ての大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２の組み付け固定が、ベース１に対するインサートモールド基板３の組み付け固定により同時に完了可能であるため、制御ユニットの組立時における作業工程の簡略化と作業能率の向上によるコストダウンが可能である。
【００２７】
▲３▼ 駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２等は、駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が実装されたプリント配線基板２の側縁部側近辺に実装されると共に、インサートモールド基板３における各バスバー３２、３３、３４、３５、３６の一方端がプリント配線基板２における駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が実装された側縁部側に向けて突出されていてそれぞれプリント配線基板２の配線パターンに接続された構成とすることで、駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２等と各バスバー３２、３３、３４、３５、３６との間を最短距離の配線パターンで電気的接続することができ、これにより、プリント配線基板２の大型化を最低限に抑えることができる。
【００２８】
▲４▼ 外部配線をねじ止めにより電気的接続可能なねじ孔ａを有する接続端子部３２ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａが備えられることで、抜けや接点劣化等の問題を生じさせる虞れがなく、これにより、大電流系の接続方式として高い信頼性を得ることができる。
【００２９】
▲５▼ 特に大電流により駆動される電動パワーステアリング装置における電動モータ駆動制御ユニットに用いられることにより、大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２で発生する大きな発熱量に対しても、大容量のヒートシンクを構成するベース１による十分な放熱性で対応することができ、これにより、大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２および小電流電子部品Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・・に対して熱的影響を及ぼすことを防止できるようになる。
【００３０】
▲６▼ ２枚のプリント配線基板２、２を事後カット部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを含んで一体に形成し、事後カット部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは各部品の実装作業を完了した後に、Ｖ溝カット線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５に沿って折ることで分離するように構成したことで、２枚のプリント配線基板２、２のフロー半田を同時に行うことができ、これにより、作業効率を高めることができるようになる。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、具体的な構成はこれら発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、発明の実施の形態では、大容量のヒートシンクをアルミダイキャスト製のベース１で構成させたが、ベース１とは別部材で構成するようにしてもよい。
【００３２】
次に、この発明の実施の形態から把握される請求項以外の好ましい形態について説明する。
（イ）請求項１において、前記大容量のヒートシンクを金属製ベースで構成させたことを特徴とする手段とした。
このように構成することにより、十分な放熱効果を得ることができ、これにより、大電流で高い放熱性を必要とする電動パワーステアリング装置の制御ユニットに実装される駆動系の発熱性電子部品の放熱手段としても十分適用可能になる。
【００３３】
（ロ）請求項１において、複数枚のプリント配線基板を事後カット部を含んで一体に形成し、各プリント配線基板と各事後カット部との境界部にはＶ溝カット線が形成されていることを特徴とする手段とした。
このように構成することにより、事後カット部は各部品の実装作業を完了した後に、Ｖ溝カット線に沿って折って分離することができ、従って、複数枚のプリント配線基板のフロー半田を同時に行うことができ、これにより、作業効率を高めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の大電流制御ユニットの電子部品実装構造が適用された電動パワーステアリング装置における電動モータ駆動制御ユニットを示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態の大電流制御ユニットの電子部品実装構造が適用された電動パワーステアリング装置における電動モータ駆動制御ユニットを示す正面図である。
【図３】２枚のプリント配線基板の連結状態を示す平面図である。
【図４】インサートモールド基板を示す正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線における横断平面図である。
【符号の説明】
１ ベース（ヒートシンク）
２ プリント配線基板
２２ リレー（大電流部品）
２４ 本体部
３ インサートモールド基板
３１ 合成樹脂製基板
３１ｃ ねじ
３２ バスバー
３２ａ 接続端子部
３３ バスバー
３３ａ 接続端子部
３４ バスバー
３４ａ 接続端子部
３５ バスバー
３５ａ 接続端子部
３６ バスバー
３６ａ 接続端子部
Ｃ１ 小電流電子部品
Ｃ２ 小電流電子部品
Ｃ３ 小電流電子部品
Ｃ４ 小電流電子部品
Ｈ１ 大電流駆動素子（発熱性電子部品）
Ｈ２ 大電流駆動素子（発熱性電子部品）
Ｌ１ 大電流駆動素子（発熱性電子部品）
Ｌ２ 大電流駆動素子（発熱性電子部品）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、大電流を扱う電動機の駆動系等に適用される大電流制御ユニットの電子部品実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
制御ユニットを構成するプリント配線基板に実装される電子部品が小電流を扱う制御系の場合は、配線パターンの幅は細くてもかまわないが、電動機等のように大電流を扱う駆動系の場合は、配線パターンの幅も電流値に応じて広くする必要があるため、駆動系の電子部品と制御系の電子部品とを単一のプリント配線基板に実装しようとした場合、大電流配線部分がプリント配線基板の表面積を大きく占有することで、効率的な回路配置ができなかったり、プリント配線基板が大型化するという問題点がある。
【０００３】
そこで、このような問題点を解決する手段としては、大電流配線部分を断面積の大きい複数のバスバーで構成し、この複数のバスバーをそれぞれ個別にプリント配線基板上に門型に這わせることにより、従来よりはプリント配線基板の小型化を可能にすると共に、このバスバーをプリント配線基板に実装された駆動系の発熱性電子部品と接する状態にすることにより、該駆動系の発熱性電子部品自体および制御系の小電流電子部品に対する熱的影響を抑制するようにし、さらに、各バスバーの両端をプリント配線基板の裏面側に突出させ、この突出部をコネクタとして使用できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、大電流を流せる導電体（リードフレーム）を内部に鋳込んだ樹脂製基板の表面に配線パターンを形成し、該配線パターンの上面側に制御系の小電流電子部品を実装し、裏面側に駆動系の発熱性電子部品を実装すると共に、該発熱性電子部品をその下面に備えた大容量の放熱器に接触させた状態で組み付け固定した構成とすることにより、発熱性電子部品と小電流電子部品とを同一の配線基板に搭載することを可能にすると共に、発熱性電子部品の十分な放熱を可能にしたものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−６７８８９号公報 （第２頁、図１−１１）
【特許文献２】
特開平８−１８１７０号公報 （第２頁、図１、３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、上述のように、バスバーをプリント配線基板に実装された駆動系の発熱性電子部品と接する状態にすることにより、該駆動系の発熱性電子部品自体および制御系の小電流電子部品に対する熱的影響を抑制するようにしたものであるが、バスバーの放熱容量が小さいため、例えば、大電流で高い放熱性を必要とする電動パワーステアリング装置の制御ユニットに実装される駆動系の発熱性電子部品の放熱手段としては、容量的に不適切であるという問題がある。
また、プリント配線基板の裏面側に突出させた各バスバーの突出部を、外部と電気的に接続するコネクタとして使用する構造であるが、一般的に、コネクタ方式は、抜けや接点劣化等の問題があるため、大電流系の接続方式としては信頼性にかけるという問題もある。
【０００７】
また、特許文献２に記載のものは、上述のように、発熱性電子部品をその下面に備えた大容量の放熱器に接触させた構成とすることにより、大電流で高い放熱性を必要とする電動パワーステアリング装置の制御ユニットに実装される駆動系の発熱性電子部品の放熱手段としても、容量的に適切であるといえるが、配線パターンの上面側に制御系の小電流電子部品を実装し、裏面側に駆動系の発熱性電子部品を実装する構造であるため、プリント配線基板の上面（配線パターン）側に実装される小電流電子部品の半田付け工程と、プリント配線基板の裏面側に実装される駆動系の発熱性電子部品の半田付け工程とを別工程で行う必要があり、しかも、各駆動系の発熱性電子部品の半田付け作業は１個ずつ個別にしかできないし、さらに、各駆動系の発熱性電子部品を大容量の放熱器に対し個別に組み付け固定する必要があるため、作業工程の大幅な増加と作業能率の悪化によりコスト高になるという問題がある。
また、この場合も、外部との電気的接続がコネクタ方式であるため、前記特許文献１と同様の問題がある。
【０００８】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、プリント配線基板を大型化させることなく、かつ、大電流で高い放熱性を必要とする駆動系の発熱性電子部品の放熱が十分に行えると共に、制御ユニットの組立時における作業工程の簡略化と作業能率の向上によるコストダウンが可能であり、また、大電流系の接続方式として高い信頼性を得ることができる大電流制御ユニットの電子部品実装構造を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項１記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造は、一方の面に配線パターンを備えると共に制御系の複数の小電流電子部品と駆動系の複数の大電流部品および複数の発熱性電子部品とが実装されるプリント配線基板と、樹脂製基板内に電流容量の大きな複数のバスバーがインサートモールドされるインサートモールド基板とで配線基板が構成され、該配線基板における前記制御系の複数の小電流電子部品と駆動系の複数の大電流部品および複数の発熱性電子部品とが実装される側とは反対側の面で少なくともインサートモールド基板との対向面側には大容量のヒートシンクが配置され、前記駆動系の複数の発熱性電子部品は、前記プリント配線基板の一側縁部においてその本体部をそれぞれプリント配線基板の側方外部に突出させて前記ヒートシンクと対面する状態で実装され、前記駆動系の複数の大電流部品は、前記駆動系の複数の発熱性電子部品が実装された前記プリント配線基板の側縁部側近辺に実装され、前記インサートモールド基板における各バスバーは、少なくともその一方端が前記プリント配線基板における前記駆動系の複数の発熱性電子部品が実装された側縁部側に向けて突出されていてそれぞれプリント配線基板の配線パターンに接続され、外部配線と接続されるバスバーのもう一端には外部配線をねじ止めにより電気的接続可能な接続端子部が備えられ、前記インサートモールド基板は、前記複数の発熱性電子部品の本体部を前記ヒートシンクに押し付ける状態でヒートシンクに対し固定されていることを特徴とする手段とした。
【００１０】
請求項２記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造では、請求項１記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造において、電動機の駆動制御に用いられることを特徴とする手段とした。
【００１１】
【作用および効果】
本発明請求項１記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造では、上述のように構成されるため、その組み付け手順としては、まず、プリント配線基板の一方の面に制御系の複数の小電流電子部品と駆動系の複数の大電流部品および複数の発熱性電子部品、さらにはインサートモールド基板にインサートモールドされた各バスバーの一方端を所定の場所に装着した状態で、一度のフロー半田工程で全ての電子部品と部品およびバスバーと配線パターンとの電気的接続を完了させ、次に、このプリント配線基板を所定の個所に組み付け固定した後、少なくともインサートモールド基板との対向面側に配置した大容量のヒートシンクに対し複数の発熱性電子部品の本体部を押し付ける状態でインサートモールド基板をねじ等により固定することにより、組み付け作業を完了する。そして、インサートモールド基板に設けられた各接続端子部に外部配線をねじ止めすることにより、外部配線との電気的接続を完了する。
【００１２】
以上のように、この発明請求項１記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造によれば、以下に列挙する効果が得られる。
▲１▼ 各発熱性電子部品が大容量のヒートシンクに当接状態で組み付け固定されるため十分な放熱効果を得ることができ、これにより、大電流で高い放熱性を必要とする電動パワーステアリング装置の制御ユニットに実装される駆動系の発熱性電子部品の放熱手段としても十分適用可能である。
▲２▼ 一度のフロー半田工程で全ての電子部品と部品およびバスバーと配線パターンとの電気的接続を完了可能であり、かつ、ヒートシンクに対する全ての発熱性電子部品の組み付け固定が、ヒートシンクに対するインサートモールド基板の組み付け固定により同時に完了可能であるため、制御ユニットの組立時における作業工程の簡略化と作業能率の向上によるコストダウンが可能である。
【００１３】
▲３▼ 駆動系の複数の大電流部品は、駆動系の複数の発熱性電子部品が実装されたプリント配線基板の側縁部側近辺に実装されると共に、インサートモールド基板における各バスバーの一方端がプリント配線基板における駆動系の複数の発熱性電子部品が実装された側縁部側に向けて突出されていてそれぞれプリント配線基板の配線パターンに接続された構成とすることで、駆動系の複数の大電流部品と各バスバーとの間を最短距離の配線パターンで電気的接続することができ、これにより、プリント配線基板の大型化を最低限に抑えることができる。
▲４▼ 外部配線をねじ止めにより電気的接続可能な接続端子部が備えられることで、抜けや接点劣化等の問題を生じさせる虞れがなく、これにより、大電流系の接続方式として高い信頼性を得ることができる。
【００１４】
請求項２記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造では、請求項１において、特に大電流により駆動される電動機の駆動制御に用いられることにより、発熱性電子部品で発生する大きな発熱量に対しても、大容量のヒートシンクによる十分な放熱性で対応することができ、これにより、発熱性電子部品および小電流電子部品に対して熱的影響を及ぼすことを防止できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
この発明の実施の形態は、請求項１、２の発明に対応している。
図１は、本発明の実施の形態の大電流制御ユニットの電子部品実装構造が適用された電動パワーステアリング装置における電動モータ駆動制御ユニットを示す平面図、図２は同正面図であり、両図において、１はベース、２はプリント配線基板、３はインサートモールド基板、４は熱伝導性絶縁シート、５はカバーを示す。
【００１６】
さらに詳述すると、前記ベース１は、アルミダイキャストで構成することにより、大容量のヒートシンクを兼ねるようにしている。そして、このベース１の上面に、前記プリント配線基板２およびインサートモールド基板３が組み付けられるようになっている。
前記プリント配線基板２は、前記ベース１の上面左側に４本のねじ２１で組み付け固定されるもので、このため、ベース１におけるプリント配線基板２との対向する上面側には、プリント配線基板２の裏面側に突出する半田部等との電気的接触を回避させるための凹部１１が形成されている。
【００１７】
前記プリント配線基板２は、その上面に図示を省略した配線パターンを備えると共に、制御系の複数の小電流電子部品Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・・と、駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２等と、駆動系の複数の大電流駆動素子（発熱性電子部品）Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２、および、シグナルコネクタ２３が実装される。なお、このプリント配線基板２は、図３の平面図に示すように、２枚のプリント配線基板２、２が事後カット部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを含んで一体に形成され、事後カット部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは各部品の実装作業を完了した後に、Ｖ溝カット線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５に沿って折ることで分離するように構成されている。
【００１８】
これら部品の実装配置であるが、まず、駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２は、プリント配線基板２の右側縁部においてその本体部２４をそれぞれプリント配線基板２の右側外部に突出させ、ベース１の上面と対面する状態で実装され、前記駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２は、前記駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が実装されたプリント配線基板２の右側縁部近辺に実装されている。
また、前記制御系の複数の小電流電子部品Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・・は、プリント配線基板２の左側寄りの位置に実装され、前記シグナルコネクタ２３は、プリント配線基板２の左側端縁部に実装されている。
【００１９】
前記インサートモールド基板３は、前記プリント配線基板２と共に配線基板を構成するもので、図４（正面図）、図５（図４のＶ−Ｖ線における横断平面図）に示すように、合成樹脂製基板３１内に電流容量の大きな複数のバスバー３２、３３、３４、３５、３６がインサートモールドされている。
即ち、３２はバッテリＢＡＴＴからの外部配線が接続されるバスバー、３３はプリント配線基板に実装された駆動系の複数の大電流部品（リレー２２等）相互間を電気的接続するためのバスバー、３４、３６は電動モータＭＯＴＯＲ−Ｌ、ＭＯＴＯＲ−Ｒへの外部配線が接続されるバスバー、３５はグランドＧＮＤからの外部配線が接続されるバスバーである。
【００２０】
前記各バスバー３２、３３、３４、３５、３６は、少なくともその一方端が合成樹脂製基板３１の左側端面から、１本もしくは必要に応じ複数本に分岐し、プリント配線基板２における大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が実装された右側縁部側に向けてそれぞれ下向き逆Ｌ状に突出されていて、それぞれプリント配線基板２の配線パターンに接続する状態で実装されている。
また、前記外部配線と接続されるバスバー３２、３４、３５、３６の右側端部には、外部配線をねじ止めにより電気的接続可能なねじ孔ａを有する接続端子部３２ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａが設けられている。
【００２１】
前記インサートモールド基板３における合成樹脂製基板３１の裏面側には、大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２を収容可能な切欠部３１ａが形成されている。そして、合成樹脂製基板３１には４個所にねじ挿通穴３１ｂが形成されていて、ベース１の上面に前記熱伝導性絶縁シート４を介装した状態で合成樹脂製基板３１をベース１に対し４本のねじ３１ｃで締結固定することにより、切欠部３１ａとベース１との間に全ての大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が熱伝導性絶縁シート４を介してベース１の上面に押し付けられた状態で固定されている。
【００２２】
この発明の実施の形態の大電流制御ユニットの電子部品実装構造では、上述のように構成されるため、その組み付け手順としては、まず、プリント配線基板２の上面に制御系の複数の小電流電子部品Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・・と、駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２等と、駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２、および、シグナルコネクタ２３、さらにはインサートモールド基板３にインサートモールドされた各バスバー３２、３３、３４、３５、３６の一方端を所定の場所に装着した状態で、一度のフロー半田工程で前記全ての実装部品と配線パターンとの電気的接続を完了させる。
【００２３】
次に、全ての部品が実装されたプリント配線基板２をベース１の左側上面に４本のねじ２１で組み付け固定すると共に、ベース１の右側上面に熱伝導性絶縁シート４を介装した状態でインサートモールド基板３の合成樹脂製基板３１をベース１に対し４本のねじ３１ｃで締結固定することにより、合成樹脂製基板３１の裏面側切欠部３１ａとベース１上面との間に挟持された状態で、全ての大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が熱伝導性絶縁シート４を介してベース１の上面に押し付けられた状態で固定された状態となる。
【００２４】
最後に、カバー５をベース１にねじ止め固定することにより、組み付け作業を完了する。
そして、インサートモールド基板３に設けられた各接続端子部３２ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａに外部配線をねじ止めすることにより、外部配線との電気的接続を完了する。
【００２５】
以上詳細に説明してきたように、この発明の実施の形態の大電流制御ユニットの電子部品実装構造によれば、以下に列挙する効果が得られる。
▲１▼ 各大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が大容量のヒートシンクを構成するアルミダイキャスト製ベース１に対し熱伝導性絶縁シート４を介して当接状態で組み付け固定されるため十分な放熱効果を得ることができ、これにより、大電流で高い放熱性を必要とする電動パワーステアリング装置の制御ユニットに実装される駆動系の発熱性電子部品の放熱手段としても十分適用可能である。
【００２６】
▲２▼ 一度のフロー半田工程で全ての制御系の複数の小電流電子部品Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・・と、駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２等と、駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２、および、シグナルコネクタ２３、さらにはインサートモールド基板３にインサートモールドされた各バスバー３２、３３、３４、３５、３６の一方端を配線パターンとの電気的接続を完了可能であり、かつ、ベース１に対する全ての大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２の組み付け固定が、ベース１に対するインサートモールド基板３の組み付け固定により同時に完了可能であるため、制御ユニットの組立時における作業工程の簡略化と作業能率の向上によるコストダウンが可能である。
【００２７】
▲３▼ 駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２等は、駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が実装されたプリント配線基板２の側縁部側近辺に実装されると共に、インサートモールド基板３における各バスバー３２、３３、３４、３５、３６の一方端がプリント配線基板２における駆動系の複数の大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２が実装された側縁部側に向けて突出されていてそれぞれプリント配線基板２の配線パターンに接続された構成とすることで、駆動系の複数の大電流部品であるリレー２２等と各バスバー３２、３３、３４、３５、３６との間を最短距離の配線パターンで電気的接続することができ、これにより、プリント配線基板２の大型化を最低限に抑えることができる。
【００２８】
▲４▼ 外部配線をねじ止めにより電気的接続可能なねじ孔ａを有する接続端子部３２ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａが備えられることで、抜けや接点劣化等の問題を生じさせる虞れがなく、これにより、大電流系の接続方式として高い信頼性を得ることができる。
【００２９】
▲５▼ 特に大電流により駆動される電動パワーステアリング装置における電動モータ駆動制御ユニットに用いられることにより、大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２で発生する大きな発熱量に対しても、大容量のヒートシンクを構成するベース１による十分な放熱性で対応することができ、これにより、大電流駆動素子Ｈ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２および小電流電子部品Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・・に対して熱的影響を及ぼすことを防止できるようになる。
【００３０】
▲６▼ ２枚のプリント配線基板２、２を事後カット部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを含んで一体に形成し、事後カット部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは各部品の実装作業を完了した後に、Ｖ溝カット線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５に沿って折ることで分離するように構成したことで、２枚のプリント配線基板２、２のフロー半田を同時に行うことができ、これにより、作業効率を高めることができるようになる。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、具体的な構成はこれら発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、発明の実施の形態では、大容量のヒートシンクをアルミダイキャスト製のベース１で構成させたが、ベース１とは別部材で構成するようにしてもよい。
【００３２】
次に、この発明の実施の形態から把握される請求項以外の好ましい形態について説明する。
（イ）請求項１において、前記大容量のヒートシンクを金属製ベースで構成させたことを特徴とする手段とした。
このように構成することにより、十分な放熱効果を得ることができ、これにより、大電流で高い放熱性を必要とする電動パワーステアリング装置の制御ユニットに実装される駆動系の発熱性電子部品の放熱手段としても十分適用可能になる。
【００３３】
（ロ）請求項１において、複数枚のプリント配線基板を事後カット部を含んで一体に形成し、各プリント配線基板と各事後カット部との境界部にはＶ溝カット線が形成されていることを特徴とする手段とした。
このように構成することにより、事後カット部は各部品の実装作業を完了した後に、Ｖ溝カット線に沿って折って分離することができ、従って、複数枚のプリント配線基板のフロー半田を同時に行うことができ、これにより、作業効率を高めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の大電流制御ユニットの電子部品実装構造が適用された電動パワーステアリング装置における電動モータ駆動制御ユニットを示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態の大電流制御ユニットの電子部品実装構造が適用された電動パワーステアリング装置における電動モータ駆動制御ユニットを示す正面図である。
【図３】２枚のプリント配線基板の連結状態を示す平面図である。
【図４】インサートモールド基板を示す正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線における横断平面図である。
【符号の説明】
１ ベース（ヒートシンク）
２ プリント配線基板
２２ リレー（大電流部品）
２４ 本体部
３ インサートモールド基板
３１ 合成樹脂製基板
３１ｃ ねじ
３２ バスバー
３２ａ 接続端子部
３３ バスバー
３３ａ 接続端子部
３４ バスバー
３４ａ 接続端子部
３５ バスバー
３５ａ 接続端子部
３６ バスバー
３６ａ 接続端子部
Ｃ１ 小電流電子部品
Ｃ２ 小電流電子部品
Ｃ３ 小電流電子部品
Ｃ４ 小電流電子部品
Ｈ１ 大電流駆動素子（発熱性電子部品）
Ｈ２ 大電流駆動素子（発熱性電子部品）
Ｌ１ 大電流駆動素子（発熱性電子部品）
Ｌ２ 大電流駆動素子（発熱性電子部品）
Claims (2)
- 一方の面に配線パターンを備えると共に制御系の複数の小電流電子部品と駆動系の複数の大電流部品および複数の発熱性電子部品とが実装されるプリント配線基板と、樹脂製基板内に電流容量の大きな複数のバスバーがインサートモールドされるインサートモールド基板とで配線基板が構成され、
該配線基板における前記制御系の複数の小電流電子部品と駆動系の複数の大電流部品および複数の発熱性電子部品とが実装される側とは反対側の面で少なくともインサートモールド基板との対向面側には大容量のヒートシンクが配置され、
前記駆動系の複数の発熱性電子部品は、前記プリント配線基板の一側縁部においてその本体部をそれぞれプリント配線基板の側方外部に突出させて前記ヒートシンクと対面する状態で実装され、
前記駆動系の複数の大電流部品は、前記駆動系の複数の発熱性電子部品が実装された前記プリント配線基板の側縁部側近辺に実装され、
前記インサートモールド基板における各バスバーは、少なくともその一方端が前記プリント配線基板における前記駆動系の複数の発熱性電子部品が実装された側縁部側に向けて突出されていてそれぞれプリント配線基板の配線パターンに接続され、外部配線と接続されるバスバーのもう一端には外部配線をねじ止めにより電気的接続可能な接続端子部が備えられ、
前記インサートモールド基板は、前記複数の発熱性電子部品の本体部を前記ヒートシンクに押し付ける状態でヒートシンクに対し固定されていることを特徴とする大電流制御ユニットの電子部品実装構造。 - 電動機の駆動制御に用いられることを特徴とする請求項１記載の大電流制御ユニットの電子部品実装構造。
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