JP4270086B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置に関するものである。

電子制御装置（ＥＣＵ）において熱的に厳しい環境に配置される場合がある。例えば、車載用等の搭載環境の特に厳しい環境に配置される場合、あるいは、発熱量の大きな素子を回路基板に搭載する場合等である。このような環境で使用される電子制御装置として、図１３に示すように、回路基板１００における厚膜抵抗体１０１を配した面を金属筐体（放熱プレート）１０２に接着する構造が知られている。詳しくは、図１３において、回路基板１００の上面には電子部品１０３が半田１０４で電気的機械的に接合されている。また、回路基板１００の上面において、電子部品（半導体チップ）１０５が回路基板１００側のボンディングパッド１０６とボンディングワイヤー１０７で電気的に接続した状態で搭載されている（ベアチップ実装されている）。さらに、回路基板１００の上面に設けられた入出力用ボンディングパッド１０８と金属筐体１０２に絶縁かつ機械的に固定された入出力ピン１０９とがボンディングワイヤー１１０で電気的に接続されている。一方、回路基板１００の下面には、厚膜抵抗体１０１が印刷にて配置され、絶縁膜１１１にて被覆されている。回路基板１００は、フラットな下面全面が金属筐体１０２に熱伝導のよい接着剤１１２で固着され、効率の良い放熱が行われる。

しかし、上記構造は、回路基板１００の下面における厚膜抵抗体１０１の面積と、回路基板１００の上面における電子部品１０３，１０５の面積とは同等でなく、基板サイズはどちらかの面の面積に制約され、基板１００の効率的な小型化の障害になっている。具体的には、上記従来構造においては、厚膜抵抗体１０１の形成面積の方が電子部品１０３，１０５の実装面積に比べ小さい。よって、回路基板１００の面積は基板上面に制約されており、厚膜抵抗体１０１の形成面には無駄なスペースが発生する。より具体的には、例えば車載用電子制御装置においては、エンジンに直接搭載したり、自動変速機に内蔵したりする要求が増えており、その場合には、搭載性を向上させるためのサイズの小型化や高放熱性が必要となり、従来構成ではサイズ、放熱性ともに構成上の限界から大きな改善は望めない。

また、上記構造は、回路基板１００の上面の電子部品１０３，１０５に関しては、半田による実装と半田によらない実装が混在となっており、次のような不具合が発生する。半田による部品実装後の半田飛散（半田ボール）やフラックス残渣により電子部品１０５のワイヤーボンディング時の接合不良を避けるために、半田による実装時にワイヤーボンディングされる部位にマスキングテープを貼り、実装後にマスキングテープを剥がし、さらに、ウエット洗浄やプラズマ洗浄を施す必要があった。このように、半田による実装と半田によらない実装とが同一面内に混在することによって工程が非常に複雑化している。

本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、その目的は、小型化を図るとともに、回路基板における部品実装工程を簡素化することができる電子制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の電子制御装置は、回路基板における放熱プレートに接着される側の面に、回路構成素子としての厚膜抵抗体を形成するとともに、半田によらずに実装される全ての電子部品を実装し、また、回路基板におけるもう一方の面に、回路構成素子としてのチップ抵抗器を含む他の全ての電子部品を半田により表面実装するとともに、回路基板には外部接続用の電極が形成され、この電極の占有面積と回路構成素子としての各部品の占有面積との総和が回路基板の両面において均等に分割されるように、抵抗成分を厚膜抵抗体とチップ抵抗器とに割り振るようにしたことを特徴としている。

よって、回路基板における放熱プレートに接着される側の面において、厚膜抵抗体に加えて電子部品を実装することにより小型化を図ることができる。また、回路基板における一方の面に、半田によらずに実装される全ての電子部品を実装し、また、回路基板における他方の面に、チップ抵抗器を含む他の全ての電子部品を半田により表面実装することにより、回路基板における同一面内の半田による部品実装と半田によらない部品実装の混在による工程の複雑化を招かずに、回路基板における部品実装工程を簡素化することができる。

また、請求項１に記載の電子制御装置において、回路を構成する複数の抵抗成分のうちの抵抗値の精度が要求される抵抗成分を構成する部品にはチップ抵抗器を用いるとともに、複数の抵抗成分のうちの抵抗値の精度が要求されない抵抗成分を構成する部品には厚膜抵抗体を用いるようにしてもよい。これにより以下の効果を奏する。

抵抗には、一般に抵抗値の精度が±０．５％、±１％、±５％といった高精度が要求されるものがある。厚膜抵抗体の抵抗値保証値は一般に±３０％程度である。従って、図１３の従来構造において、高精度の厚膜抵抗体は、回路基板１００に厚膜抵抗体を形成した後に、抵抗値を測定しながらレーザー等のトリミングによって、一つ一つ抵抗値の合わせ込みが行なわれる。この工程によって基板コストは大きく上昇する。これに対し、上記構成によれば、抵抗値精度を上げるための厚膜抵抗体のトリミング工程を削減し、基板コス
トを低く抑えることができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の電子制御装置において、自動変速機制御用の電子制御装置であって、油温センサからの信号入力ラインに設けるプルアップ用抵抗およびソレノイド駆動回路でのソレノイド通電電流検出用抵抗としてチップ抵抗器を用い、変速位置検出スイッチからの信号入力ラインに設けるプルアップ・プルダウン用抵抗および当該信号入力ラインに設ける保護用抵抗として厚膜抵抗体を用いると、抵抗値精度を上げるための厚膜抵抗体のトリミング工程を削減し、基板コストを低く抑えることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子制御装置において、半田によらずに実装される全ての電子部品をフリップチップ実装したことを特徴としている。これにより以下の効果を奏する。

図１３の従来構造において、電子部品１０５との電気的接続のために回路基板１００に設けるボンディングパッド１０６は必ず電子部品１０５の外側に配置する必要があり、小型化の阻害要因となっている。これに対し、請求項３に記載の発明によれば、電子部品の実装面積の縮小化を図ることができる。

請求項４に記載のように、請求項３に記載の電子制御装置において、フリップチップ実装による電子部品は超音波振動によりバンプが基板側電極に接合されているものであると、プロセス時間短縮によるコスト低下と、電子部品間の隙間の縮小による小型化を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子制御装置において
、放熱プレートでの回路基板が接着される面における、回路基板に実装された電子部品に対応する部位に凹部を設けるとともに、当該凹部の底面と回路基板に実装された電子部品との間に、放熱ゲルまたは高熱伝導の接着剤を配したことを特徴としている。これにより以下の効果を奏する。

図１３の従来構造において、回路基板１００の上面に配した電子部品１０５について放熱を必要とする場合には回路基板１００への放熱に因るしかなく、高放熱化には限界がある。これに対し、請求項５に記載の発明によれば、電子部品の背面から放熱ゲルまたは高熱伝導の接着剤を介して直接放熱プレートに放熱することができ、電子部品の冷却能力を向上させることができる。

請求項６に記載のように、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子制御装置において、回路基板としてセラミック基板を用いると、樹脂基板（１Ｗ／ｍｋ）に比べ熱伝導率の高いセラミック基板（１５Ｗ／ｍｋ）を用いることによって、基板を介しての放熱も加味され、より電子部品の冷却能力を向上させることができる。

請求項７に記載のように、請求項６に記載の電子制御装置において、放熱プレートとして、線膨張係数が９ｐｐｍ／℃〜１２ｐｐｍ／℃のものを用いると、線膨張係数が２３ｐｐｍ／℃程度のアルミ材を用いた場合に比べ次の効果を奏する。セラミック基板（線膨張係数５〜８ｐｐｍ／℃）の線膨張係数に近い、線膨張係数が１０〜１２ｐｐｍ／℃の例えば鉄材を使用することで、温度変化が繰り返し印加された場合の熱応力を抑制し、回路基板と放熱プレートとを固着している接着剤の信頼性を向上させることができる。

請求項８に記載のように、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置において、放熱プレートに絶縁された状態で固定された外部接続用のピンと、回路基板の放熱プレートに接着される面に設けられた外部接続用の電極とを、半田または銀ペーストによって電気的に接続すると、ワイヤーを張る距離が省略でき、電子制御装置のサイズを回路基板のサイズに近づけることができ、電子制御装置を小型化できる。

請求項９に記載のように、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置において、放熱プレートに絶縁された状態で固定された外部接続ピンと回路基板の放熱プレートに接着される面とは反対側の面に設けられた外部接続用の電極とをボンディングワイヤーにより電気的に接続すると、ピンと基板の膨張係数差によって生じる変位をワイヤーによって吸収し、信頼性の高い接続が得られる。

請求項１０に記載のように、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置において、回路基板の放熱プレートに接着される面に設けられた外部接続用の電極とリードフレームとを溶接によって電気的に接続するとともに、放熱プレートが外部に露出する状態で回路基板を樹脂でモールドすると、材料費、加工費とも安価にすることができる。

請求項１１に記載のように、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子制御装置において、放熱プレートに対し、回路基板を覆うカバーを溶接にてその内部が気密封止された状態で取り付けると、溶接による気密封止によって気密信頼性が高いという利点を得ることができる。

（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施形態における車載用電子制御装置１の縦断面図を示す。図２（ａ）には、筐体内に配置される回路基板および部品を示すとともに、図２（ｂ）には筐体を構成するベースプレートを示す。図３には回路基板における平面図を、図４には回路基板における下面図を示す。

本実施形態における車載用電子制御装置１は、自動変速機制御用の電子制御装置である。図７に示すように、自動変速機１０のオイルパン１１の内部にバルブボディ１２が配置されている。このバルブボディ１２には、変速用のソレノイドバルブ１６と電子制御装置１とトランスミッションインプット回転センサ１３と油温センサ１４と変速位置検出スイッチ１５とが一体化して取り付けられている。電子制御装置１は、トランスミッションインプット回転センサ１３からの信号、油温センサ１４からの信号、変速位置検出スイッチ１５からの信号、シフトレバースイッチ１７からの信号、車速センサ１８からの信号等を入力して、変速用のソレノイドバルブ１６を制御する。バルブボディ１２に一体化された電子制御装置１はオイルに晒される環境にある。

図８には、電子制御装置１における回路図を示す。本電子制御装置における回路は抵抗成分を含んでいる。図８に示すように、電子制御装置１はマイコン２０、ソレノイド駆動回路２１等を具備している。マイコン２０は各種センサやスイッチからの信号を入力するが、図８においては油温センサ１４および変速位置検出スイッチ１５の信号入力ラインを示しており、油温センサ１４の接続端子Ｐ１とマイコン２０との間においてはプルアップ用抵抗２３が設けられている。また、変速位置検出スイッチ１５の接続端子Ｐ２とマイコン２０との間においては保護用抵抗２４とプルアップ用抵抗２５とプルダウン用抵抗２６が設けられている。さらに、電子制御装置１には未使用端子が設けられ、未使用端子とマイコン２０との間においては電位固定用抵抗２７，２８が設けられている。ソレノイド駆動回路２１においてはゲート駆動回路２１ａとパワートランジスタ２１ｂとソレノイド通電電流検出用抵抗（フィードバック制御用抵抗）２１ｃを具備しており、マイコン２０はゲート駆動回路２１ａを介してパワートランジスタ２１ｂをオン・オフ制御する。このパワートランジスタ２１ｂのオン・オフによりソレノイドバルブ１６のソレノイド１６ａが通電・非通電状態となる。ソレノイド１６ａの通電時においてソレノイド通電電流検出用抵抗２１ｃを通して通電電流が流れ、ソレノイド通電電流検出用抵抗２１ｃの両端子間の電位差がマイコン２０にて検知される。ソレノイド通電電流検出用抵抗２１ｃの両端子間の電位差は通電電流に比例しており、これによりソレノイド１６ａの通電電流値がモニターされ、所望の電流値となるようにパワートランジスタ２１ｂがオン・オフ制御される（フィードバック制御される）。

図１において、電子制御装置１は、筐体３０が、放熱プレートとしてのベースプレート３１とカバー３２により構成されている。ベースプレート３１は平板状の金属プレートよりなる。詳しくは、筐体３０（ベースプレート３１およびカバー３２）の材料として、線膨張係数が９ｐｐｍ／℃〜１２ｐｐｍ／℃の鉄材を用いている。カバー３２は下面が開口する箱状をなしている。ベースプレート３１の上にカバー３２が開口部を下にした状態で回路基板３３を覆うように配置されている。ベースプレート３１に対しカバー３２が溶接にてその内部が気密封止された状態で取り付けられている。つまり、電子制御装置１が自動変速機内部に搭載されるのでオイルが内部に侵入しないように気密封止されている。溶接による気密封止は気密信頼性が高い。

筐体３０の内面、即ち、図１のベースプレート３１の上面（一方の面）には、回路基板３３の下面（一方の面）が熱伝導性の良い接着剤３４によって固着されている。回路基板３３として熱伝導性に優れたセラミック多層基板（広義にはセラミック基板）を用いている。回路基板３３には回路を構成する素子が次のように搭載されている。

図２（ａ）および図３に示すように、回路基板３３の上面（一方の面）には、表面実装型の電子部品３５および表面実装型のチップ抵抗器３６が半田３７で電気的かつ機械的に接合されている。また、回路基板３３の上面には、図３に示すように、マイコンを構成する電子部品（ＩＣチップ）３８が半田により表面実装されている。

一方、図２（ａ）および図４に示すように、回路基板３３の下面（他方の面）には、厚膜抵抗体３９が印刷にて形成され、この厚膜抵抗体３９は絶縁膜４０にて被覆されている。また、回路基板３３の下面には表面実装型電子部品４１がフリップチップ実装されている。詳しくは、回路基板３３に設けた電極（パッド）４２と、電子部品４１の半導体チップ４１ａの能動面側に設けたバンプ（金属突起電極）４１ｂとが接合され、回路基板３３と半導体チップ４１ａとが電気的に接続されている（半導体チップがベアチップされている）。さらに、電子部品４１（半導体チップ４１ａ）と回路基板３３との間には、機械的および電気的接合を補強するためのアンダーフィル材４３が充填されている。

このように、回路基板３３におけるベースプレート（放熱プレート）３１に接着される側の面に、回路構成素子としての厚膜抵抗体３９が形成されるとともに、半田によらずに実装される全ての電子部品４１が実装されている。また、回路基板３３におけるもう一方の面に、回路構成素子としてのチップ抵抗器３６を含む他の全ての電子部品（３５，３６，３８）が半田により表面実装されている。

なお、回路基板３３の上面および下面の回路パターンは、回路基板３３の各層に設けられたビアホールにメッキや導電ペーストを埋め込むことによって電気的に接続されている。

図２（ｂ）に示すように、筐体３０のベースプレート３１の上面、即ち、ベースプレート３１での回路基板３３が接着される面において、回路基板３３に実装された電子部品４１に対応する部位には、電子部品４１（半導体チップ４１ａ）の高さを吸収するための凹部４４が設けられている。図１に示すように、電子部品４１（半導体チップ４１ａ）の背面とベースプレート３１の凹部４４の底面との間には放熱ゲル４５が配置されている。放熱ゲル４５の代わりに高熱伝導の接着剤を用いてもよい。

また、図２（ｂ）に示すように、筐体３０のベースプレート３１には貫通孔４６が形成され、この貫通孔４６には外部接続ピン（入出力ピン）４７が貫通する状態で、かつ、ガラス４８により支持された状態で配置され、これにより絶縁された状態で機械的に固定されている。このピン４７は、回路基板３３の投影面内に配置されている。回路基板３３の下面（一方の面）におけるピン４７に対応する位置には外部接続用の電極４９（図２（ａ）および図４参照）が設けられている。この外部接続用電極４９とピン４７の上端とは、図１に示すように、半田（または銀ペースト）５０によって電気的に接続されている。

ここで、回路基板３３の上面・下面の部品実装占有面積のバランスを考慮して、回路基板３３の上面に配するチップ抵抗器３６と、回路基板３３の下面に配する厚膜抵抗体３９の個数（占有面積）として、基板の小型化を図るべく次のように割り振っている。回路基板３３に形成した外部接続用の電極４９の占有面積と回路構成素子としての各部品（３５，３６，３８，３９，４１）の占有面積との総和が回路基板３３の両面において均等に分割されるように、抵抗成分を厚膜抵抗体３９とチップ抵抗器３６とに割り振っている。

次に、電子制御装置１の組み立て工程について説明する。
図５（ａ）に示すように、回路基板３３の一方の面に電極４２，４９を形成するとともに厚膜抵抗体３９および絶縁膜４０を配する。そして、図５（ｂ）に示すように、回路基板３３の一方の面に電子部品４１をフリップチップ実装する。即ち、半田によらずに実装される全ての電子部品をフリップチップ実装する。このフリップチップ実装する際に、超音波振動により回路基板３３側の電極４２と電子部品４１のバンプ４１ｂとを接合する。さらに、図５（ｃ）に示すように、電子部品４１と回路基板３３との間にアンダーフィル材４３を注入する。

引き続き、図２（ａ）に示すように、回路基板３３のもう一方の面に表面実装型電子部品（３５，３６，３８）を半田付けする。
一方、図２（ｂ）に示すように、ベースプレート３１の貫通孔４６にピン４７を挿入しガラス４８にて支持したものを用意する。そして、図６に示すように、ベースプレート３１における凹部４４の底面部に放熱ゲル４５（または熱伝導性に優れた接着剤）を配するとともに、ベースプレート３１における厚膜抵抗体３９の配置予定領域に熱伝導性に優れた接着剤３４を配する。

引き続き、図６に示すように、半田（または銀ペースト）５０を配した回路基板３３を、ベースプレート３１の上に搭載し、硬化させる。その後、図１に示すように、ベースプレート３１の上に回路基板３３を囲うようにカバー３２を取り付ける。これにより、電子制御装置１の組み立てが完了する。

このようにして、回路基板３３の上面は、半田による部品実装で対応することができる。これにより、半田によらない実装混在の場合に必要であった洗浄等の特殊工程を削減することができる。詳しくは、回路基板３３における一方の面に、半田によらずに実装される全ての電子部品を実装し、また、回路基板３３における他方の面に、チップ抵抗器３６を含む他の全ての電子部品を半田により表面実装することにより、回路基板３３における同一面内の半田による部品実装と半田によらない部品実装の混在による工程の複雑化を招かずに、回路基板３３における部品実装工程を簡素化することができる。また、回路基板３３におけるベースプレート（放熱プレート）３１に接着される側の面において、厚膜抵抗体３９に加えて電子部品４１を実装することにより小型化を図ることができる。特に、電子部品４１をフリップチップ実装することにより、ボンディングパッドを電子部品の外側に配置する必要がなく、ワイヤーボンディング実装に比べ電子部品の占有面積を小さくできる。

さらに、回路基板３３には外部接続用の電極４９が形成され、この電極４９の占有面積と回路構成素子としての各部品（３５，３６，３８，３９，４１）の占有面積との総和が回路基板３３の両面において均等に分割されるように、抵抗成分を厚膜抵抗体３９とチップ抵抗器３６とに割り振る。このように、回路基板３３の上面と下面の実装占有面積のバランスを抵抗の形態で調整することによって、フリップチップ実装による電子部品４１の実装占有面積の縮小と併せて、回路基板３３の最も小型化を図ることができる。

また、回路基板３３の上面に実装する表面実装型チップ抵抗器３６として、抵抗精度が要求されるものを選択し、回路基板３３の下面に形成する厚膜抵抗体３９には抵抗精度がそれほど要求されないものを選択する。即ち、回路を構成する複数の抵抗成分のうちの精度が要求される抵抗成分を構成する部品にはチップ抵抗器３６を用いるとともに、複数の抵抗成分のうちの精度が要求されない抵抗成分を構成する部品には厚膜抵抗体３９を用いる。

ここで、厚膜抵抗体３９と表面実装型チップ抵抗器３６との選択基準は、厚膜抵抗体３９におけるトリミングの必要性の可否で決定される。一般にセラミックス基板に形成される厚膜抵抗体３９の抵抗値精度は１０〜３０％程度であり、±０．５％、±１％、±５％等の高精度な抵抗形成には、厚膜抵抗体３９の焼成後にレーザートリミングによってその抵抗値が調整される。厚膜抵抗体３９のトリミングが必要な場合、一つ一つ抵抗値を計測しながらのトリミング工程は、基板コスト高の原因となっている。従って、上記の抵抗形態の選択（厚膜抵抗体３９とチップ抵抗器３６の選択）によって抵抗値精度を上げるための厚膜抵抗体３９のトリミング工程が削減でき（トリミングが不要になり）、基板コストを低く抑えることができる。

具体的には、図８に示す回路構成とした場合（自動変速機の電子制御装置の場合）、次のようにする。
少なくとも、表面実装型チップ抵抗器（高精度抵抗素子）３６として、
・油温センサ１４からの信号入力ラインに設けるプルアップ用抵抗２３
・ソレノイド駆動回路２１でのソレノイド通電電流検出用抵抗（電流フィードバック制御用抵抗）２１ｃ
とする。

また、厚膜抵抗体（低精度抵抗素子）３９として、少なくとも、
・変速位置検出スイッチ１５からの信号入力ラインに設けるプルアップ・プルダウン用抵抗２５，２６（プルアップ用抵抗２５およびプルダウン用抵抗２６）
・同じく変速位置検出スイッチ１５からの信号入力ラインに設ける保護用抵抗２４
・マイコン未使用端子の電位固定用抵抗２７，２８
とする。

このようにして、抵抗値精度を上げるための厚膜抵抗体のトリミング工程を削減し、基板コストを低く抑えることができる。
さらに、電子部品４１（半導体チップ４１ａ）は、超音波フリップチップ接合を用いている。詳しくは、回路基板３３側の電極４２に電子部品４１のバンプ４１ｂを、温度（１５０℃〜２００℃）と荷重（１バンプあたり、３０ｇｆ〜８０ｇｆ）と超音波振動（周波数４０〜６０ｋＨｚ、振幅１〜４μｍ）によって、金属結合を行う。この工法においては、熱圧着方式（補強用樹脂を先に回路基板上に配置して行う方式）に比べ、次のメリットがある。熱圧着方式においては、補強用樹脂を一括で配置した後に各チップの熱圧着を行うが、隣接する半導体チップの補強用樹脂をそのチップの搭載前に熱硬化させてしまわないように最低限の距離が必要となり、その距離（図５（ｃ）のＬ寸法）はおよそ１〜２ｍｍ程度となってしまう。これに対し超音波フリップチップ接合を用いることにより、電子部品４１間の隙間（図５（ｃ）のＬ寸法）をアンダーフィル材４３のフィレット形成分の０．５ｍｍ程度にすることができる。また、熱圧着工法では、バンプ４１ｂと回路基板側電極４２とは良好な金属結合を形成することは難しく接触しているに過ぎないが、超音波フリップチップ接合を用いることにより回路基板３３の電極４２とバンプ４１ｂとは金属結合とすることができるので高い接続強度を得ることができる。このように、フリップチップ実装による電子部品４１は超音波振動によりバンプ４１ｂが基板側電極４２に接合されているものであると、プロセス時間短縮によるコスト低下と、電子部品間の隙間の縮小による小型化を図ることができる。

本実施形態での構成による小型化の効果を、具体的数値を挙げて説明する。
例えば、図１３の従来構造において、回路基板１００の上面に実装される表面実装型電子部品１０３での実装エリアの総面積が６００ｍｍ²、ワイヤーボンディングされる電子部品（半導体チップ）１０５の総面積が５００ｍｍ²、回路基板１００の下面に形成される厚膜抵抗体１０１が８００ｍｍ²であったとする。この場合の基板サイズは、回路基板１００の上面の部品面積に制約され、少なくとも１１００ｍｍ²となる。

一方、本実施形態における構成（図１等）によれば、回路基板３３の上面に実装される表面実装型電子部品（３５，３６，３８）の実装エリアの総面積が６００ｍｍ²、回路基板３３の下面に実装される電子部品（半導体チップ）４１のフリップチップ総面積が２５０ｍｍ²、回路基板３３の下面に形成される印刷による厚膜抵抗体３９が５００ｍｍ²、厚膜抵抗体（３９）の残りの３００ｍｍ²は、表面実装型チップ抵抗器として基板上面へ実装されその実装面積は、１５０ｍｍ²程度となる。よって、回路基板３３のサイズは７５０ｍｍ²となる。その結果、従来構成に比べ、２／３程度のサイズとなる（電子部品の実装面積の縮小化を図ることができる）。これにより、電子制御装置として自動変速機の内部に配置される本実施形態において、搭載自由度を向上させることができる。

さらに、回路基板３３の下面にフリップチップ実装した電子部品（半導体チップ）４１における背面（裏面）から放熱ゲル４５または高熱伝導の接着剤を介して直接、筐体のベースプレート（放熱プレート）３１に放熱する構造を採用することによって、電子部品４１の放熱性を飛躍的に向上させることができる（電子部品の冷却能力を向上させることができる）。詳しくは、電子部品（半導体チップ）４１の熱抵抗を、５℃／Ｗ程度にすることができる。図１３に示す従来の回路基板の上面に実装した電子部品（半導体チップ）１０５においては、回路基板１００を介して放熱するため熱抵抗は１０℃／Ｗ程度である。電子部品（半導体チップ）１０５の最大消費電力を３Ｗとすると、従来構成では、３０℃の温度上昇が発生する。５℃／Ｗであれば、その温度上昇を１５℃程度に抑えられる。

自動変速機の内部に電子制御装置を搭載する場合、自動変速機の内部のオイルの温度は、高温時１１０℃〜１３０℃程度となる。
半導体チップのメーカー保証限界温度を１５０℃とすると、従来の構成のものは、油温１２０℃以下の箇所にしか搭載することができないのに対し、本実施形態の構成のものは、油温１３５℃以下であれば熱的に成立し、自動変速機内部（油中）のどこにでも搭載が可能となる。

さらに、回路基板３３としてセラミック基板（線膨張係数５〜８ｐｐｍ／℃）を用いた。これにより、樹脂基板（１Ｗ／ｍｋ）に比べ熱伝導率の高いセラミック基板（１５Ｗ／ｍｋ）を用いることによって、基板を介しての放熱も加味され、より電子部品４１の冷却能力を向上させることができる。ここで、回路基板３３としてセラミック基板（線膨張係数５〜８ｐｐｍ／℃）を用いるとともに筐体のベースプレート３１の材料として鉄材（線膨張係数１０〜１２ｐｐｍ／℃）を使用する。これにより、以下の効果を奏する。

ベースプレート３１の材料として鉄材を用いることにより回路基板３３としてのセラミック基板（線膨張係数５〜８ｐｐｍ／℃）の線膨張係数に近くなり、温度変化が繰り返し印加された場合の熱応力を抑制することができる。これにより、回路基板３３と筐体３０とを固着している接着剤３４、および、回路基板３３とピン４７との電気的接続をしている半田５０（または銀ペースト）における接続信頼性を向上させることができる。なお、電子制御装置の筐体には一般的にアルミ材が使用され、アルミ材の線膨張係数は２３ｐｐｍ／℃程度である。

また、ベースプレート（放熱プレート）３１に絶縁された状態で固定された外部接続用のピン４７と、回路基板３３の一方の面に設けた外部接続用の電極４９とを、半田または銀ペーストによって電気的に接続したので、ワイヤーを張る距離が省略でき、電子制御装置のサイズを回路基板のサイズに近づけることができ、電子制御装置を小型化できる。

また、回路基板３３を覆うカバー３２を溶接にてその内部が気密封止された状態で取り付けたので、溶接による気密封止によって気密信頼性が高いという利点を得ることができる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態においては、図９に示すように、電子スロットル制御システム用の電子制御装置である。
図９において、エンジン６０にはトランスミッション６１が連結されている。また、エンジン６０の吸気系においてスロットルバルブ６２とスロットルモータ６３とスロットル開度センサ６４が一体化されたスロットルボディ６５を具備しており、さらに、スロットルボディ６５には電子制御装置１が収納されている。電子制御装置１には、アクセル開度センサ６６からの信号、車速センサ６７からの信号、スロットル開度センサ６４からの信号、クランク角センサ６８からの信号、エアコンスイッチ６９からの信号を入力する。そして、これらの信号によるアクセルペダルの操作量、車速、スロットルバルブ６２の開度、エンジン回転数、カーエアコンのオン／オフに基づいて電子制御装置１は最適なバルブ開度を演算し、スロットルバルブ６２を駆動するスロットルモータ６３を制御する。詳しくは、電子制御装置１において図１０に示すようにスロットルモータ６３の正逆転駆動のためのＨブリッジ回路を具備している。図１０において、４つのトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４によりＨブリッジ回路が組まれ、さらに、電子制御装置はマイコン７１および駆動回路７０を具備している。マイコン７１は駆動回路７０を介して各トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４をオン・オフすることによりモータ６３を通電制御する。一方、Ｈブリッジ回路における通電電流が流れるラインにはモータ通電電流検出用抵抗（フィードバック制御用抵抗）７２が配置されている。モータ通電電流検出用抵抗７２による通電電流値がマイコン７１にフィードバックされつつモータ制御が行われる。

このような構成において、電流フィードバックする際の電流検出用の抵抗７２には図１の表面実装型チップ抵抗器３６とし、エアコンスイッチ６９の信号入力ラインに設けるプルアップ・プルダウン用の抵抗に厚膜抵抗体３９を用いる。

なお、電子スロットル制御システム用の電子制御装置以外にも、例えば、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システム用の電子制御装置において、インジェクタ駆動回路での電流フィードバック制御する際のインジェクタ通電電流検出用抵抗はチップ抵抗器を用い、カーエアコンのオン／オフを示すスイッチの信号入力ラインに設けるプルアップ・プルダウン用の抵抗に厚膜抵抗体を用いるようにしてもよい。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

図１１には、図１に代わる本実施形態における電子制御装置の断面を示す。
ベースプレート（放熱プレート）３１に絶縁された状態で固定された外部接続ピン４７と、回路基板３３の一方の面に設けた外部接続用の電極８０とが、ボンディングワイヤー８１によって電気的に接続されている。この場合は、ワイヤー分の面積が必要となるが、ピン４７と回路基板３３の膨張係数差によって生じる変位をワイヤー８１によって吸収し、信頼性の高い接続が得られる。この場合でも、放熱性の利点は損なうことがない。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

図１２には、図１に代わる本実施形態における電子制御装置の断面を示す。
回路基板３３の一方の面に設けた外部接続用の電極９０と、リードフレーム９１とが溶接によって電気的に接続されている。また、回路基板３３が樹脂９２で放熱プレート（金属プレート）９３が外部に露出する状態でモールドされている。

このように樹脂モールドすることにより、カバーの溶接に比べ、材料費、加工費とも安価にすることができる。また、放熱プレート９３が外部に露出しており、放熱性に優れている。

なお、電極（入出力電極）９０とリードフレーム９１の接続は、半田や銀ペーストによってもよいし、ワイヤーボンディングによってもよい。

第１の実施形態における車載用電子制御装置の縦断面図。 （ａ）は筐体内に配置される回路基板および部品を示す縦断面図、（ｂ）は筐体を構成するベースプレートを示す縦断面図。 回路基板における平面図。 回路基板における下面図。 （ａ）〜（ｃ）は組み立て工程を説明するための回路基板の断面図。 組み立て工程を説明するための断面図。 全体構成図。 電子制御装置の回路図。 第２の実施形態における全体構成図。 電子制御装置の回路図。 第３の実施形態における電子制御装置の縦断面図。 第４の実施形態における電子制御装置の縦断面図。 背景技術を説明するための電子制御装置の縦断面図。

符号の説明

１４…油温センサ、１５…変速位置検出スイッチ、２１…ソレノイド駆動回路、２１ｃ…ソレノイド通電電流検出用抵抗、２３…プルアップ用抵抗、２４…保護用抵抗、２５…プルアップ用抵抗、２６…プルダウン用抵抗、３１…ベースプレート、３２…カバー、３３…回路基板、３５…電子部品、３６…チップ抵抗器、３７…半田、３８…電子部品、３９…厚膜抵抗体、４１…電子部品、４１ｂ…バンプ、４２…電極、４４…凹部、４５…放熱ゲル、４７…ピン、４９…電極、５０…半田、８０…電極、９０…電極、９１…リードフレーム、９２…樹脂、９３…放熱プレート。

Claims (11)

1. 抵抗成分を含んだ回路を構成する素子が回路基板（３３）に搭載されるとともに、前記回路基板（３３）の一方の面が放熱プレート（３１）の一方の面に接着された電子制御装置であって、
   前記回路基板（３３）における前記放熱プレート（３１）に接着される側の面に、回路構成素子としての厚膜抵抗体（３９）を形成するとともに、半田によらずに実装される全ての電子部品（４１）を実装し、かつ、前記回路基板（３３）におけるもう一方の面に、回路構成素子としてのチップ抵抗器（３６）を含む他の全ての電子部品（３５，３６，３８）を半田により表面実装するとともに、前記回路基板（３３）には外部接続用の電極（４９）が形成され、この電極（４９）の占有面積と回路構成素子としての各部品（３５，３６，３８，３９，４１）の占有面積との総和が回路基板（３３）の両面において均等に分割されるように、抵抗成分を前記厚膜抵抗体（３９）と前記チップ抵抗器（３６）とに割り振ったことを特徴とする電子制御装置。
2. 自動変速機制御用の電子制御装置であって、
   油圧センサ（１４）からの信号入力ラインに設けるプルアップ用抵抗（２３）およびソレノイド駆動回路（２１）でのソレノイド通電電流検出用抵抗（２１ｃ）としてチップ抵抗器（３６）を用い、
   変速位置検出スイッチ（１５）からの信号入力ラインに設けるプルアップ・プルダウン用抵抗（２５，２６）および当該信号入力ラインに設ける保護用抵抗（２４）として厚膜抵抗体（３９）を用いたことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記半田によらずに実装される全ての電子部品（４１）をフリップチップ実装したことを特徴とする請求項１または２に記載の電子制御装置。
4. 前記フリップチップ実装による電子部品（４１）は超音波振動によりバンプ（４１ｂ）が基板側電極（４２）に接合されていることを特徴とする請求項３に記載の電子制御装置。
5. 前記放熱プレート（３１）での回路基板（３３）が接着される面における、回路基板（３３）に実装された電子部品（４１）に対応する部位に凹部（４４）を設けるとともに、当
   該凹部（４４）の底面と回路基板（３３）に実装された電子部品（４１）との間に、放熱ゲル（４５）または高熱伝導の接着剤を配したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子制御装置。
6. 回路基板（３３）としてセラミック基板を用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子制御装置。
7. 前記放熱プレート（３１）として、線膨張係数が９ｐｐｍ／℃〜１２ｐｐｍ／℃のものを用いたことを特徴とする請求項６に記載の電子制御装置。
8. 放熱プレート（３１）に絶縁された状態で固定された外部接続ピン（４７）と、前記回路基板（３３）の前記放熱プレート（３１）に接着される面に設けられた外部接続用の電極（４９）とを、半田（５０）または銀ペーストによって電気的に接続したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置。
9. 放熱プレート（３１）に絶縁された状態で固定された外部接続ピン（４７）と前記回路基板（３３）の前記放熱プレート（３１）に接着される面とは反対側の面に設けられた外部接続用の電極（８０）とをボンディングワイヤー（８１）により電気的に接続したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置。
10. 前記回路基板（３３）の前記放熱プレート（９３）に接着される面に設けられた外部接続用の電極（９０）とリードフレーム（９１）とを溶接によって電気的に接続するとともに、放熱プレート（９３）が外部に露出する状態で回路基板（３３）を樹脂（９２）でモールドしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置。
11. 前記放熱プレート（３１）に対し、前記回路基板（３３）を覆うカバー（３２）を溶接にてその内部が気密封止された状態で取り付けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子制御装置。

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