JP4684338B2 - Electronic control unit - Google Patents
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Description
この発明は、例えば電動モータの回転力によって車両のステアリング装置に補助付勢する電動式パワーステアリング装置に使用する電子制御装置に関するものである。 The present invention relates to an electronic control device used in an electric power steering device that assists and energizes a steering device of a vehicle by the rotational force of an electric motor, for example.
従来、パワーデバイスである半導体スイッチング素子(FET)が金属基板上に実装されているとともに、金属基板と金属基板外の部品とを電気的に接続する接続部材が金属基板上に取付けられている電子制御装置が知られている。
例えば、特許文献1に記載された電子制御装置では、電動モータの電流を切り換えるための半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路が搭載されたパワー基板と、導電板等が絶縁性樹脂にインサート成形されているとともに大電流部品が搭載されたハウジングと、マイクロコンピュータ等の小電流部品が搭載された制御基板と、パワー基板と上記ハウジング及び上記制御基板とを電気的に接続した接続部材と、パワー基板に密着されたヒートシンクと、パワー基板、ハウジング及び制御基板を覆い金属板でプレス成形されているとともにヒートシンクに取り付けられたケースとを備えている。
Conventionally, a semiconductor switching element (FET), which is a power device, is mounted on a metal substrate, and a connecting member for electrically connecting the metal substrate and a component outside the metal substrate is mounted on the metal substrate. Control devices are known.
For example, in the electronic control device described in
また、特許文献2に記載された電子制御装置では、カバーと、プリント基板と、ケースと、ハウジングとを備え、カバーの周囲に形成されたスナップフィットである係合部がケースに形成された被係合部に係合することで、カバーはケースに着脱可能に取り付けられている。
In addition, the electronic control device described in
上記特許文献1に記載された電子制御装置では、金属板をプレス成形したケースで、パワー基板、ハウジング及び制御基板の装置本体の上面と側面とを覆っており、体積が嵩むとともに質量が増加するという問題点があった。
また、ケースの端面に形成されたかしめ片をかしめて、ケースをヒートシンクに固定しており、固定作業が面倒であるという問題点もあった。
In the electronic control device described in
Further, there is also a problem that the caulking piece formed on the end face of the case is caulked to fix the case to the heat sink, and the fixing work is troublesome.
また、上記特許文献2に記載された電子制御装置では、カバーの周囲に形成されたスナップフィットがケースの外周部に形成された被係合部に係合しており、スナップフィットが被係合部に係合する部位は外部に露出しているので、その部位に対する外部からの衝撃等でカバーがケースから外れるおそれがあるという問題点があった。
In the electronic control device described in
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、軽量、小型化が図られるとともに、組立作業性が向上し、またカバーのハウジングに対する取付性の信頼が向上する等の電子制御装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and it is possible to reduce the weight and size, improve the assembling workability, and improve the reliability of the attachment of the cover to the housing. An object of the present invention is to provide an electronic control device such as
この発明に係る電子制御装置は、両端部にそれぞれ開口部を有する絶縁樹脂製のハウジングと、このハウジングの一方の前記端部に取り付けられたヒートシンクと、このヒートシンクに搭載されたパワーデバイスと、前記ヒートシンクと対向して設けられているとともに、前記パワーデバイスを制御する制御回路を含む電子回路が形成された回路基板と、前記ハウジングの他方の前記端部に取り付けられ、前記ヒートシンクと協同して前記パワーデバイス及び前記回路基板を格納した絶縁樹脂製のカバーと、前記カバーを前記ハウジングに取付けする取付手段とを備え、前記取付手段は、前記カバーに形成された係止用突起と、前記ハウジングに形成された係止用穴とから構成され、前記係止用突起が前記係止用穴に挿入、係止されて、前記カバーが前記ハウジングに取付けられており、前記カバーは、前記係止用突起の根元部が、前記係止用穴の挿入口に嵌合されて前記ハウジングに対して位置決めされている。 An electronic control device according to the present invention includes an insulating resin housing having openings at both ends, a heat sink attached to one end of the housing, a power device mounted on the heat sink, A circuit board provided opposite to the heat sink and formed with an electronic circuit including a control circuit for controlling the power device, and attached to the other end of the housing, and in cooperation with the heat sink, A cover made of an insulating resin storing the power device and the circuit board; and an attaching means for attaching the cover to the housing. The attaching means includes a locking protrusion formed on the cover; A locking hole formed, and the locking protrusion is inserted and locked into the locking hole, Bar is attached to the housing, the cover, the base portion of the locking projections are positioned with respect to the housing fitted in the insertion opening of the locking hole.
この発明の電子制御装置によれば、カバー及びハウジングは絶縁樹脂製で構成されているので、軽量化が図られ、またカバーの係止用突起がハウジングの係止用穴に挿入、係止されて、カバーがハウジングに取着されているので、小型化が図られるとともに、組立作業性が向上し、またカバーのハウジングに対する取付性の信頼が向上する等の効果がある。 According to the electronic control device of the present invention, since the cover and the housing are made of insulating resin, the weight can be reduced, and the locking protrusion of the cover is inserted and locked in the locking hole of the housing. Since the cover is attached to the housing, it is possible to reduce the size, improve the assembling workability, and improve the reliability of the mounting property of the cover to the housing.
以下、この発明の各実施の形態の電子制御装置を図に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る電子制御装置1を示す分解斜視図、図2は図1の電子制御装置1の側断面図、図3は図2の電子制御装置1の側断面に対して直角方向に沿って切断したときの断面斜視図、図4は図2の電子制御装置1の側断面と同じ方向に沿って切断したときであって、図2と反対方向から視たときの断面斜視図、図5は図3の電子制御装置1の断面に対して平行に沿って図1の電子制御装置1を切断したときの断面斜視図、図6は図1のカバー7を示す斜視図である。
Hereinafter, the electronic control device according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent members and parts will be described with the same reference numerals.
1 is an exploded perspective view showing an
電子制御装置1は、両側にそれぞれ開口部を有する箱形形状で絶縁性樹脂製のハウジング3と、このハウジング3の一方の開口部に取り付けられたアルミニウム製のヒートシンク5と、このヒートシンク5に搭載されたパワーデバイスである半導体スイッチング素子2と、ヒートシンク5と平行に対向して設けられているとともに、半導体スイッチング素子2を制御する制御回路を含む電子回路が形成された回路基板4と、ハウジング3の他方の開口部に取り付けられ、ヒートシンク5と協同して半導体スイッチング素子2及び回路基板4を格納した絶縁樹脂製のカバー7とを備えている。
The
カバー7は、端部に鉤部7bが形成された係止用突起7aを有している。係止用突起7aは、回路基板4と対向する面の外周縁部に、2個が一対となって垂直方向であって、鈎部7bが互いに反対方向に指向して形成されている。係止用突起7aは、カバー7の各辺に一対ずつ形成されており、対向する辺に配置された係止用突起7aは、カバー7の回路基板4側の面の中心に対して夫々点対称に配置されている。
The
また、周囲を囲ったハウジング3の各側壁3bの内壁面には、カバー7の係止用突起7aが挿入される方向に貫通した係止用穴3cが絶縁性樹脂で一体成形されている。係止用穴3cの内壁面の対向する面には、係止用突起7aの鉤部7bが係止する凸部3dと、係止用突起7aが挿入されるに従って、一対の鉤部7bを徐々にハウジング3の側壁3bと平行でかつ互いに接近する方向に弾性変形させるテーパ部3eとが形成されている。
従って、一対の係止用突起7aが係止用穴3cに挿入されると、係止用突起7aの鉤部7bがテーパ部3eで徐々に内側に変形させられ、それぞれの鉤部7bが凸部3dを乗り越えて凸部3dに係止することで、カバー7はハウジング3に取付けられる。
A
Therefore, when the pair of
また、一対の係止用突起7aの根元部には嵌合部7cが形成され、 この嵌合部7cが係止用穴3cの挿入口3fに嵌合されてカバー7とハウジング3とが位置決めされる。
また、係止用穴3cは、挿入口3fの反対側にはヒートシンク5が配置されており、このヒートシンク5で係止用穴3cが塞がれている。
なお、カバー7に形成された係止用突起7aと、ハウジング3に形成された係止用穴3cとにより、カバー7をハウジング3に取付ける取付手段を構成している。
In addition, a
The
Note that the
また、電子制御装置1は、図2に示すように、基礎部が絶縁性樹脂3aによるインサート成形でハウジング3と一体化されているとともに回路基板4と半導体スイッチング素子2とを電気的に接続した導電板6aと、基礎部が絶縁性樹脂3aによるインサート成形でハウジング3と一体化されているとともに回路基板4と電源コネクタ端子8aとを電気的に接続した導電板6bと、図5に示すように、半導体スイッチング素子2の絶縁樹脂パッケージを押圧してヒートスプレッダhsをヒートシンク5に密着させる弾性体である金属製の板バネ21とを備えている。
板バネ21は、ハウジング3を介してネジ20でヒートシンク5に固定されている。
Further, as shown in FIG. 2, the
The
ハウジング3は、一側面に車両の配線と電気的に接続される車両コネクタ8が設けられ、他側面に電動モータ(図示せず)と電気的に接続されるモータコネクタ9及びトルクセンサ(図示せず)と電気的に接続されるセンサコネクタ10が設けられている。
車両コネクタ8は、車両のバッテリ(図示せず)と電気的に接続される電源コネクタ端子8a、及び車両の配線を介して信号が入出力される信号コネクタ端子8bを備えている。また、モータコネクタ9は、モータコネクタ端子9a、センサコネクタ10は、センサコネクタ端子10aを夫々備えている。
ハウジング3は、回路基板4と半導体スイッチング素子2とを電気的に接続した導電板6a、電源コネクタ端子8aと電気的に接続された導電板6bとともに、電源コネクタ端子8a、信号コネクタ端子8b、モータコネクタ端子9a、センサコネクタ端子10a等がインサート成形され、同時に、車両コネクタ8、モータコネクタ9及びセンサコネクタ10もハウジング3に一体化されて形成されている。
また、ヒートシンク5が取り付けられる開口部と反対側の開口部側のハウジング3の両側壁面には、電子制御装置1を被取付体である車両に取り付けるための取付脚部3Lがそれぞれ形成されている。
The
The
The
Further, on both side wall surfaces of the
半導体スイッチング素子2は、ハイサイドMOSFETとローサイドMOSFETとが集積されてハーフブリッジが形成されている。そして、半導体スイッチング素子2は、ハーフブリッジが1つのパッケージに収納されているとともに、2個1組となって電動モータ(図示せず)の電流を切り替えるためのブリッジ回路を構成している。
このハーフブリッジの半導体スイッチング素子2の端子は、供給電源端子、ハイサイドMOSFETのゲート端子、ブリッジ出力端子、ローサイドMOSFETのゲート端子、グランド端子の5つの端子から構成されている。ここで、供給電源端子、ブリッジ出力端子、グランド端子は、大電流が流れる大電流端子であり、ハイサイドMOSFETのゲート端子、ローサイドMOSFETのゲート端子は、信号用の小電流端子である。
In the
The terminals of the half-bridge
回路基板4上の配線パターンには、表面にはマイクロコンピュータ13が、裏面にはモータ電流のリップルを吸収するコンデンサ14がそれぞれハンダ付けで実装されている。
図1において図示されていないが、回路基板4上の配線パターンには、半導体スイッチング素子2のスイッチング動作時に発生する電磁ノイズを外部へ流出するのを防止するコイル、シャント抵抗器を含むモータ電流検出回路及び周辺回路素子等も半田付けで実装されている。
また、回路基板4には、内面に銅メッキが施された複数のスルーホール4aが形成されている。このスルーホール4aは、回路基板4の配線パターンと電気的に接続されている。
On the wiring pattern on the
Although not shown in FIG. 1, the wiring pattern on the
The
ヒートシンク5は、ヒートシンク本体5aと、このヒートシンク本体5aの表面に形成された絶縁皮膜であるアルマイト膜5bとから構成されている。このヒートシンク5は、アルミニウムまたはアルミニウム合金をダイスから押し出して形成された長尺の押出形材の全面に予めアルマイト膜5bを形成したヒートシンク素材を製造し、このヒートシンク素材を切断機で所望の長さに切断して形成される。
切断機で切断されて形成された、ヒートシンク5の一方の両側外周端面は、ヒートシンク本体5aが外部に露出した切断面5cであり、切断面5c以外の面はアルマイト膜5bが形成されている。半導体スイッチング素子2が搭載される面及びその裏面もアルマイト膜5bが形成されている。
切断面5cは、ハウジング3の側壁3bの内壁面と対向している。
The
An outer peripheral end surface of one side of the
The
なお、ここでは、ヒートシンク5は押出形材を用いて製造したが、熱間または冷間鍛造されたヒートシンク素材に切削加工を施して製造してもよい。
また、熱間または冷間圧延された板材に切削加工を施して製造してもよい。
また、ヒートシンク本体5aの外周端面の四面または面の一部が外部に露出し、この露出面が側壁3bの内壁面と対向するようにしてもよい。
Here, the
Further, it may be manufactured by cutting a hot or cold rolled plate material.
Further, four or a part of the outer peripheral end surface of the
板バネ21は、半導体スイッチング素子2の絶縁樹脂パッケージ面を押し付けて、半導体スイッチング素子2の放熱部であるヒートスプレッダhsをヒートシンク5のアルマイト膜5bが形成された面に密着させている。半導体スイッチング素子2のヒートスプレッダhsは、ブリッジ出力端子と電気的に繋がっているが、アルマイト膜5bでヒートシンク5とは電気的に絶縁される。
ヒートシンク5の表面は、小さな凹凸を有しており、板バネ21の働きで半導体スイッチング素子2のヒートスプレッダhsをヒートシンク5に密着させても僅かな隙間が発生する。この僅かな隙間の影響で、半導体スイッチング素子2で発生した熱をヒートシンク5へ放熱させる熱伝導経路の熱抵抗が大きくなる。そこで、この隙間を埋めるため、ヒートスプレッダhsとヒートシンク5のアルマイト膜5bとの間に高熱伝導の接着性樹脂(図示せず)を用いて密着、固定している。
The
The surface of the
なお、半導体スイッチング素子2のヒートスプレッダhsとヒートシンク5との隙間を埋める別の手段として、高熱伝導性のグリースを介在させてもよい。
As another means for filling the gap between the heat spreader hs of the
板バネ21は、例えばバネ用りん青銅板等のバネ性を有した銅合金板をプレス加工機で形成されており、隣接した一対の半導体スイッチング素子2の絶縁樹脂パッケージを押圧する押え部21aと、この押え部21aに対して直角方向にそれぞれ延びた係止部21bとを有している。この係止部21bは、ハウジング3に絶縁性樹脂で一体化されて形成された一対の保持部3gの内側に圧入されて係止されている。さらに、板バネ21は、一方の係止部21bの両側から延びた伸長部に、スリット21cが形成されている。
スリット21cは、回路基板4を保持するとともに回路基板4のグランドをヒートシンク5に接続する機能を有する保持部材Hに圧入されている。保持部材Hの先端に形成されたプレスフィット端子部Hpは、回路基板4のスルーホール4aに圧入されて、プレスフィット端子部Hp、保持部材H、板バネ21、ネジ20を経由して、回路基板4の配線パターンとヒートシンク5とが電気的に接続される。
板バネ21は、材料をバネ用りん青銅板等のバネ性を有した銅合金板としたが、バネ用ステンレス鋼板等の他の金属材料であってもよい。
The
The
The
ハウジング3の絶縁性樹脂3aから露出した導電板6aの基端部は、半導体スイッチング素子2の供給電源端子、ブリッジ出力端子、グランド端子、ゲート端子の先端部にそれぞれレーザ溶接により接続されている。
The base end portion of the
各導電板6aには、プレスフィット端子部6pが形成されており、プレスフィット端子部6pが回路基板4のスルーホール4aに圧入されて、半導体スイッチング素子2の各端子と回路基板4の配線パターンとが電気的に接続されている。
Each
そして、これらの導電板6aは、半導体スイッチング素子2の各端子の導出方向に延びて、重なって配置されている。さらに、半導体スイッチング素子2の端子は、導電板6aのヒートシンク5と対向する面に配置されている。半導体スイッチング素子2の端子は、幅が0.8mm、厚さが0.5mm、端子の間隔が1.7mmで形成されている。
These
また、半導体スイッチング素子2の大電流端子である供給電源端子、ブリッジ出力端子及びグランド端子とそれぞれ接続される導電板6aには、大電流が流れる。導電板6aは、圧延された銅合金で形成されているので、導電板6aのロール面(表面)と半導体スイッチング素子2の大電流端子とを溶接する場合には、大電流端子と接続される導電板6aは、板厚を厚くする必要がある。しかし、プレスフィット端子部の形成及びプレス加工の点からは、この板厚を厚くすることが困難である。
Further, a large current flows through the
そこで、この実施の形態1では、導電板6aの板厚を半導体スイッチング素子2の端子の幅と同じ0.8mmとしている。その代わりに、板厚より板幅を広く形成して、ロール面と直角方向の端面と、半導体スイッチング素子2の端子とを溶接している。
Therefore, in the first embodiment, the plate thickness of the
即ち、導電板6aは、半導体スイッチング素子2の端子との接合方向の寸法が、接合方向に対して直角方向(幅方向)の寸法よりも大きく形成されている。
なお、信号用として使用される導電板6aは、小電流が流れるので、電気抵抗の低減化について考慮する必要性はない。しかしながら、この導電板6aも、大電流が流れる導電板6aと同様の板材で形成されている。
That is, the
Since a small current flows through the
導電板6aは、大電流を通電するための導電率と、プレスフィット端子部6pを形成するための機械的強度を考慮して、高強度の高導電銅合金またはりん青銅で構成されている。りん青銅を用いた導電板6aでは、モータ電流が例えば30A以下の電流で使用される。
The
また、半導体スイッチング素子2の各端子は、ともに中間部の2箇所で起立、倒伏したクランク状の同一形状に曲げられており、同一方向にそれぞれ導出している。半導体スイッチング素子2の各端子の先端側の曲げ部である第1の曲げ部2aは鋭角に形成されている。また、半導体スイッチング素子2の本体側の曲げ部である第2の曲げ部2bは、直角に起立して形成されている。
Also, each terminal of the
図2に示すように、中間部が両側と比較して肉厚のヒートシンク5の厚肉部の上面には、半導体スイッチング素子2の放熱部であるヒートスプレッダhsが搭載されている。一方、ヒートシンク5の片側の薄肉部の上方には、折り曲げられた半導体スイッチング素子2の端子の溶接部が配置されるように構成されている。
導電板6aと溶接する、半導体スイッチング素子2の端子の溶接部が、ヒートスプレッダhsから離間しているとともに、溶接時には、ヒートシンク5が装着されていないので、半導体スイッチング素子2の本体がレーザ溶接時の障害になることが無い。
As shown in FIG. 2, a heat spreader hs, which is a heat radiating part of the
The welding portion of the terminal of the
そして、ヒートシンク5が取り付けられる方向から半導体スイッチング素子2の端子の表面に向かってレーザLBが照射される。これにより、 半導体スイッチング素子2の端子は、導電板6aにレーザ溶接される。
また、半導体スイッチング素子2の各端子は、第1の曲げ部2aが鋭角に形成されるとともに、曲げ弾性力によって導電板6aに押付けられている。そして、半導体スイッチング素子2の各端子の先端部近傍にレーザLBが照射されて溶接されている。
このとき、半導体スイッチング素子2の各端子と導電板6aとの隙間は、先端部から第1の曲げ部2aに向かって拡大している。これにより、溶接部近傍である先端部付近が、曲げ弾性力によって導電板6aに押付けられるよう構成される。
The laser LB is irradiated from the direction in which the
Each terminal of the
At this time, the gap between each terminal of the
図2に示すように、半導体スイッチング素子2とハウジング3との位置決めするための位置決め部3hが、ハウジング3に形成されている。この位置決め部3hは、先端部にはテーパが形成されている。そして、このテーパ部で半導体スイッチング素子2のヒートスプレッダhsに形成された穴2cに案内されて位置決め部3hが挿入され、位置決めがなされる。位置決め部3hは、半導体スイッチング素子2の各端子の導出方向の位置決めも兼ねている。
As shown in FIG. 2, a
また、図1に示すように、半導体スイッチング素子2の各端子と導電板6aとの位置決めを行なう位置決め部3kが、同様に、ハウジング3に対向して一対ずつ形成されている。この位置決め部3kは、半導体スイッチング素子2の各端子の導出方向と直角方向の位置決めを行なっている。
位置決め部3kは、各半導体スイッチング素子2の端子の両外側に形成されており、先端部にはテーパが形成されている。このテーパ部で、半導体スイッチング素子2の各端子の外側が案内されることにより、半導体スイッチング素子2の各端子と導電板6aとの位置決めがなされる。
位置決め部3h、3kで位置決めされた半導体スイッチング素子2の各端子は、導電板6aに溶接される。
Further, as shown in FIG. 1, a pair of
The
Each terminal of the
また、半導体スイッチング素子2の各端子は、プレスフィット端子部6pの圧入方向である図2に示す軸線AXから水平方向に離間して配置されて、導電板6aに溶接されている。
また、軸線AXの延長上の導電板6aとヒートシンク5との間には、絶縁性樹脂3aが介在している。これにより、プレスフィット端子部6pを回路基板4のスルーホール4aに圧入する際の圧入力は、絶縁性樹脂3aを介してヒートシンク5で受けられるようになっている。
従って、レーザ溶接の際の溶接部位は、溶接を阻害する絶縁性樹脂3aから離れており、またプレスフィット端子部6pをスルーホール4aに圧入の際に、導電板6aとヒートシンク5との間に絶縁性樹脂3aが介在しているので、レーザ溶接及びスルーホール4aの圧入のそれぞれの工法を採用することができる。
Further, each terminal of the
Further, an insulating resin 3a is interposed between the
Therefore, the welded part at the time of laser welding is separated from the insulating resin 3a that hinders welding, and the press-
半導体スイッチング素子2の端子の表面に向かってレーザLBが照射されることにより、半導体スイッチング素子2の端子は、導電板6aと接続されている。そこで、レーザ溶接により発生する熱により、絶縁性樹脂3aが劣化、溶損を防止する必要がある。
また、レーザ溶接の際、半導体スイッチング素子2の端子の表面から発生するレーザLBの反射光により、レーザ溶接部近傍の絶縁性樹脂3aが劣化、溶損すること、及び導電板6aのプレスフィット端子部6pが劣化することを防止する必要がある。
さらに、レーザ溶接の際、半導体スイッチング素子2の端子の溶融部から発生するガス、及びレーザ溶接の熱、反射光等によりレーザ溶接部近傍の絶縁性樹脂3aから発生するガスが、導電板6aのプレスフィット端子部6pに付着することを防止する必要がある。
By irradiating the laser LB toward the surface of the terminal of the
Further, during laser welding, the insulating resin 3a in the vicinity of the laser welded portion is deteriorated or melted by the reflected light of the laser LB generated from the surface of the terminal of the
Further, during laser welding, the gas generated from the melted portion of the terminal of the
この実施の形態1では、半導体スイッチング素子2の端子に溶接される、各導電板6aの基端部がハウジング3の絶縁性樹脂3aから櫛の歯状に露出して形成されている。これにより、絶縁性樹脂3aに対してレーザ溶接時に発生する熱及び反射光の影響を少なくすることができる。
また、導電板6aのプレスフィット端子部6pをカバー7側に配置し、レーザ溶接部をヒートシンク5側に配置している。これにより、プレスフィット端子部6pとレーザ溶接部との距離が長くなる。この結果、プレスフィット端子部6pに対して、レーザ溶接時に発生する熱、反射光及びガスの影響を少なくすることができる。
また、プレスフィット端子部6pとレーザ溶接部との間に、絶縁性樹脂3aが介在している。これにより、レーザ溶接時に発生する反射光をプレスフィット端子部6pに到達しにくくすることができる。
In the first embodiment, the base end portion of each
Further, the press-
Further, an insulating resin 3a is interposed between the press-
大電流が流れる導電板6aには、プレスフィット端子6pが2個、信号用の小電流が流れる導電板6aには、プレスフィット端子6pが1個、それぞれ形成されている。即ち、図1に示すように、1つの半導体スイッチング素子2について7個のプレスフィット端子部6pが配置されている。
半導体スイッチング素子2の端子間の距離は、前述のように1.7mmである。また、プレスフィット端子部6pが圧入される回路基板4のスルーホール4aの穴径は1.45mmに形成されている。
この実施の形態1では、隣接する導電板6aのプレスフィット端子部6pを千鳥状に配置している。これにより、半導体スイッチング素子2の端子間の距離よりも、隣接したプレスフィット端子部6p間の距離を長くしている。
Two press-
The distance between the terminals of the
In the first embodiment, the press-
図4に示すように、端子15の端部15aは、直角に曲げられて信号コネクタ端子8b及びセンサコネクタ端子10aの端部8c,10bと重ね合わされる。この合わせ面は、ヒートシンク5と平行に形成され、溶接されている。
このとき、信号コネクタ端子8b及びセンサコネクタ端子10aの端部8c,10bが、ヒートシンク5側に配置される。さらに、半導体スイッチング素子2の端子と導電板6aとの溶接と同様に、ヒートシンク5が取り付けられる方向から信号コネクタ端子8bの端部8c及びセンサコネクタ端子10aの端部10bの表面に向かってレーザが照射されることにより、信号コネクタ端子8b及びセンサコネクタ端子10aは、それぞれ端子15に溶接される。
As shown in FIG. 4, the
At this time, the
また、端子15は、溶接部とは反対側の端部にプレスフィット端子部15pが形成されている。そして、このプレスフィット端子部15pが回路基板4のスルーホール4aに圧入される。この結果、端子15に接続された信号コネクタ端子8b及びセンサコネクタ端子10aが回路基板4の配線パターンと電気的に接続される。
導電板6aと同様に、端子15のプレスフィット端子部15pをカバー7側に配置し、レーザ溶接部をヒートシンク5側に配置している。これにより、プレスフィット端子部15pとレーザ溶接部との距離が長くなる。この結果、プレスフィット端子部15pに対して、レーザ溶接時に発生する熱、反射光及びガスの影響を少なくすることができる。
Moreover, the terminal 15 has a press-
Similar to the
また、半導体スイッチング素子2のブリッジ出力端子が接続されている導電板6aは、基端部の反対側端部にモータコネクタ端子9aが接続されている。そして、モータコネクタ端子9aは、導電板6aの端部のヒートシンク5と対向する面に配置される。
そして、ヒートシンク5が取り付けられる方向からモータコネクタ端子9aの表面に向かってレーザLBが照射され、導電板6aと半導体スイッチング素子2のブリッジ出力端子とが溶接されるのと同様に、モータコネクタ端子9aが導電板6aに溶接される。
The
The laser LB is emitted toward the direction the
半導体スイッチング素子2のブリッジ出力端子から出力されるモータ電流は、回路基板4を経由せず、直接モータコネクタ端子9aを経由して電動モータ(図示せず)に流れる。また、 半導体スイッチング素子2のブリッジ出力端子に接続される導電板6aの中間部には、回路基板4に向かって延びたプレスフィット端子部6pが形成されている。これにより、モータコネクタ端子9aの電圧をモニタするための信号が、回路基板4へ出力される。
The motor current output from the bridge output terminal of the
また、導電板6bは、図2に示すように、電源コネクタ端子8aが接続されている。電源コネクタ端子8aは、導電板6bの端部のヒートシンク5と対向する面に配置される。そして、ヒートシンク5が取り付けられる方向から電源コネクタ端子8aの表面に向かってレーザLBが照射され、導電板6aとモータコネクタ端子9aとが接続されるのと同様に、電源コネクタ端子8aは、導電板6bに溶接される。
導電板6bには、回路基板4に向かって延びたプレスフィット端子部6pが形成されている。そして、このプレスフィット端子部6pが、回路基板4のスルーホール4aに圧入されている。これにより、導電板6bと回路基板4の配線パターンとが電気的に接続されている。そして、車両のバッテリの電流が電源コネクタ端子8a、導電板6b、プレスフィット端子部6pを経由して回路基板4へ供給される。
The conductive plate 6b is connected to a power connector terminal 8a as shown in FIG. The power connector terminal 8a is disposed on a surface facing the
A press-
回路基板4は、各スルーホール4aにプレスフィット端子部6p,15p,Hpが圧入されることにより、機械的に保持されている。
導電板6a,6b,端子15、保持部材Hは、ハウジング3の絶縁性樹脂3aにインサート成形されている。プレスフィット端子部6p,15p,Hpが圧入される際、絶縁性樹脂3aが導電板6a,6b,端子15、保持部材Hとヒートシンク5との間に介在しているので、圧入力をヒートシンク5で受けられるようになっている。
しかしながら、製造上の精度により、絶縁性樹脂3aとヒートシンク5との間に僅かな隙間が発生することになる。
プレスフィット圧入においては、プレスフィット端子部6p,15p,Hpと回路基板4との相対高さ精度が重要である。しかしながら、絶縁性樹脂3aとヒートシンク5との間に僅かな隙間が発生することにより、この相対高さ精度が悪化する。
そこで、例えば図2における、導電板6aの下部の絶縁性樹脂3aとヒートシンク5との間の隙間、導電板6bの下部の絶縁性樹脂3aとヒートシンク5との間の隙間にそれぞれ接着剤(図示せず)を塗布して、この隙間の影響をなくしている。
The
The
However, a slight gap is generated between the insulating resin 3a and the
In press-fit press-fitting, the relative height accuracy between the press-
Therefore, for example, in FIG. 2, adhesives (see FIG. 2) are formed in the gap between the insulating resin 3a below the
図5に示すように、カバー7の嵌合部7cの周縁内側には、保持部7dが形成されている。また、ハウジング3の係止用穴3cの内側には、保持部3mが形成されている。そして、回路基板4は、保持部7dと保持部3mとで挟まれて保持されている。
なお、保持部7d、保持部3mは、プレスフィット端子部6p,15p,Hpが配置されない位置に形成して、プレスフィット端子部6p,15p,Hp及び保持部7d、保持部3mとで、回路基板4を機械的に保持してもよい。
As shown in FIG. 5, a holding
The holding
次に、上記のように構成された電子制御装置1の組立手順について説明する。
まず、回路基板4上にクリーム半田を塗布し、マイクロコンピュータ13及びその周辺回路素子等の部品を配置する。その後、リフロ装置を用いて、クリーム半田を溶かして各部品を半田付けする。
Next, an assembly procedure of the
First, cream solder is applied on the
次に、半導体スイッチング素子2の端子をクランク状に折り曲げ、ヒートシンク5の取り付け側開口部を上にして、ハウジング3上に、半導体スイッチング素子2を配置する。その際、半導体スイッチング素子2の本体及び各端子は、位置決め部3h、3kで案内、位置決めされ、各端子が導電板6a上に重ね合わされる。
その後、半導体スイッチング素子2の端子側よりレーザLBを照射し、各端子と導電板6aとを各々レーザ溶接する。
同様に、電源コネクタ端子8a、モータコネクタ端子9aの側よりレーザLBを照射し、電源コネクタ端子8aと導電板6b、モータコネクタ端子9aと導電板6aとを各々レーザ溶接する。
また、信号コネクタ端子8bの端部8c及びセンサコネクタ端子10aの端部10bの表面に向かってレーザを照射し、信号コネクタ端子8b、センサコネクタ端子10aと端子15とを各々レーザ溶接する。
Next, the terminal of the
Thereafter, the laser LB is irradiated from the terminal side of the
Similarly, the laser LB is irradiated from the power connector terminal 8a and the
Further, laser is irradiated toward the surface of the
次に、ヒートシンク5の半導体スイッチング素子2が搭載される部位に、高熱伝導の接着性樹脂(図示せず)を薄く印刷する。さらに、導電板6a,6b,端子15、保持部材Hがインサートされている近傍の絶縁性樹脂3aと対向する部位のヒートシンク5に接着剤(図示せず)を塗布する。
Next, an adhesive resin (not shown) with high thermal conductivity is printed thinly on the portion of the
その後、レーザ溶接の終了したハウジング3を、ヒートシンク5が取り付けられる開口部が下になるように反転してヒートシンク5上に配置する。さらに、係止部21bを保持部3gの内側に圧入して板バネ21をハウジング3に係止する。同時に、スリット21cを保持部材Hに圧入する。
次に、ネジ20を用いてハウジング3とともに板バネ21をヒートシンク5に固定し、板バネ21の押え部21aで半導体スイッチング素子2をヒートシンク5に押さえ付ける。その後、高温に保持された炉の中で、接着性樹脂及び接着剤を硬化させる。
Thereafter, the laser welded
Next, the
その次に、プレスフィット端子部6p,15p,Hpの先端部を回路基板4の各スルーホール4aに挿入して、回路基板4をハウジング3の上部に装着する。その後、プレス機を用いて、各スルーホール4aにプレスフィット端子部6p,15p,Hpを圧入する。
次に、カバー7の係止用突起7aをハウジング3の係止用穴3cに挿入して、カバー7をハウジング3の開口部に配置する。
その後、カバー7を押圧してカバー7をハウジング3に係止し、電子制御装置1の組立が完了する。
Next, the end portions of the press-
Next, the locking
Thereafter, the
以上説明したように、この実施の形態の電子制御装置1によれば、カバー7をハウジング3に取付ける取付手段が、カバー7に形成された係止用突起7aと、ハウジング3に形成された係止用穴3cとから構成され、この係止用穴3cに係止用突起7aが挿入されて、カバー7がハウジング3に取付けられているので、電子制御装置1の組立の作業性が向上する。
As described above, according to the
また、カバー7及び係止用突起7aが絶縁性樹脂で一体成形されているので、電子制御装置1が軽量化される。
Moreover, since the
また、係止用突起7aの端部には、鉤部7bが形成されるとともに、係止用穴3cの内壁面には、係止用突起7aの鉤部7bを係止する凸部3dと、係止用突起7aが挿入されるに従って、鉤部7bを弾性変形させるテーパ部3eとが形成されているので、係止用突起7aの挿入が容易になり、電子制御装置1の組立の作業性が向上する。
また、カバー7がハウジング3に確実に係止され、電子制御装置1の防塵性が向上する。
Further, a
Further, the
また、係止用突起7aは、2個が一対となって垂直方向に突出し、それらの鉤部7bは、お互いに反対方向に指向して形成されているとともに、係止用穴3cの内部の対向する内壁面には、凸部3dとテーパ部3eとが形成されているので、係止用突起7aの挿入が容易になり、電子制御装置1の組立の作業性が向上する。
また、カバー7がハウジング3に確実に取付けられ、電子制御装置1の防塵性が向上する。
Also, the locking
Further, the
また、係止用穴3cがハウジング3の側壁3bの内壁面に絶縁性樹脂で一体成形されているので、電子制御装置1の小型化が図られる。
また、カバー7をハウジング3に取付ける取付手段は、外部からは視ることができないとともに、カバー7をハウジング3から簡単に取り外すことが困難であり、内部構造の不法改造を防止することができる。
In addition, since the locking
Further, the attachment means for attaching the
また、係止用突起7aが係止用穴3cに挿入されると、鉤部7bがテーパ部3eでハウジング3の側壁3bと平行方向に弾性変形させられるように構成されているので、側壁3bから取付手段の出っ張りが小さくなり、電子制御装置1の小型化が図られる。
Further, when the locking
また、係止用突起7aの根元部には嵌合部7cが形成され、この嵌合部7cが係止用穴3cの挿入口3fに嵌合されてカバー7とハウジング3とが位置決めされているので、カバー7への外力により、係止用突起7aに過度の応力が加わって損傷することがなく、電子制御装置1の防塵性が向上する。
Further, a
また、係止用突起7aの鉤部7bは、お互いに反対方向に指向して形成されているので、係止用穴3cが小さく形成でき、電子制御装置1の小型化が図られる。
Further, since the
また、係止用突起7aは、カバー7の各辺に一対ずつ形成されているので、カバー7がハウジング3に確実に係止され、 電子制御装置1の防塵性が向上する。
また、振動等により、カバー7とハウジング3の合わせ面で発生する異音が抑制される。
Further, since the locking
Further, abnormal noise generated on the mating surface of the
また、対向する辺に配置される係止用突起7aは、回路基板4に平行な面の中心に対して夫々点対称に配置されているので、カバー7を180°回転した位置で取り付けることができ、電子制御装置1の組立の作業性が向上する。
Further, since the locking
また、係止用穴3cは、挿入口3fの反対側にヒートシンク5が対向して配置され、ヒートシンク5で係止用穴3cが塞がれているので、電子制御装置1の内部における異物の侵入が防止され、装置の防塵性が向上する。
また、不法改造を防止することができる。
In addition, the locking
In addition, illegal modification can be prevented.
また、回路基板4は、カバー7に形成された保持部7dと、ハウジング3に形成された保持部3mとで挟まれて保持されているので、回路基板4の振動が抑制され、電子制御装置1の耐振性が向上する。
Further, since the
また、保持部7dがカバー7の嵌合部7cの周縁内側に形成され、保持部3mがハウジング3の係止用穴3cの内側に形成されているので、回路基板4が強固に保持され、電子制御装置1の耐振性が向上する。
Further, since the holding
実施の形態2.
図7はこの発明の実施の形態2に係る電子制御装置1の要部を示す断面図である。
なお、この図では、電子制御装置1の組立途中の図であり、ヒートシンク5がカバー7の上側にある。
この実施の形態では、ハウジング3及びカバー7の構成以外は、実施の形態1の電子制御装置1と同じ構成である。
即ち、この実施の形態では、カバー7の外周縁部の全周に沿って第1の溝部である溝7eが形成されている。この溝7eは、ハウジング3側が開口している。ハウジング3のカバー7側の開口端部には、全周に沿って突起3nが形成されている。この突起3nが溝7eに入り込む状態で形成された空間に、接着性樹脂であるシリコン接着剤31が充填されている。
また、カバー7の係止用突起7aは、溝7eの内側に形成されている。係止用突起7aが、ハウジング3の係止用穴3cに挿入されて、カバー7は、ハウジング3に取付けられている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main part of the
In this figure, the
In this embodiment, the configuration is the same as that of the
In other words, in this embodiment, the
The locking
また、ヒートシンク5の外周端面とハウジング3の開口部の内壁面3pとの間には、第2の溝部である溝30が形成されている。そして、この溝30には、溝7eに充填された接着剤と同じシリコン接着剤31が充填されている。
溝7e及び溝30は、同一方向に開口している。そして、同一方向からシリコン接着剤31が充填される。
また、図示されていないが、ハウジング3には電子制御装置1の内部と外部を連通する呼吸穴が設けられ、この呼吸穴には空気を通すが水を通さない撥水フィルタが取り付けられている。
A
The
Although not shown, the
この実施の形態による電子制御装置1の組立手順は、プレス機を用いて、回路基板4のスルーホール4aにプレスフィット端子部6p,15p,Hpを圧入する工程までは、実施の形態1と同じである。
次に、ハウジング3に形成された呼吸穴(図示せず)に撥水フィルタ(図示せず)を熱溶着で取り付ける。
The assembly procedure of the
Next, a water repellent filter (not shown) is attached to a breathing hole (not shown) formed in the
その後、図7に示すように、溝7eの開口側を上にしてカバー7をセットし、溝7eにシリコン接着剤31を充填する。
次に、カバー7の係止用突起7aを、カバー7の取付面が下になったハウジング3の係止用穴3cに挿入する。その後、ハウジング3を押圧してカバー7をハウジング3に取付ける。
Thereafter, as shown in FIG. 7, the
Next, the locking
その後、ハウジング3の開口部が上になった溝30にシリコン接着剤31を充填する。次に、溝7e及び溝30がともに上になった状態で、電子制御装置1を高温の炉に入れて、シリコン接着剤31を硬化させる。
シリコン接着剤31の硬化後、電子制御装置1を炉から取り出して冷却し、 電子制御装置1の組立が完了する。
なお、シリコン接着剤31については、常温硬化型の接着剤であってもよい。
また、呼吸穴については、カバー7に設け、この呼吸穴に撥水フィルタを取り付けてもよい。
また、シリコン接着剤31を硬化させる工程の後に撥水フィルタを取り付けてもよい。
Thereafter, the
After the
The
The breathing hole may be provided in the
A water repellent filter may be attached after the step of curing the
この実施の形態2の電子制御装置1によれば、カバー7の外周縁部に溝7eが形成されるとともに、ヒートシンク5の外周端面とハウジング3の開口部の内壁面3pとの間には、溝30が形成され、これらの溝7e,30にシリコン接着剤31が充填されている。
この結果、電子制御装置1の内部は外部に対して密封され、外部から電子制御装置1の内部へ水等の浸入が防止でき、電子制御装置1の防水性が向上する。
According to the
As a result, the inside of the
また、溝7eの内側に、取付手段を構成する、係止用突起7a及び係止用穴3cが配置されている。
この結果、取付手段が外力で損傷することがなく、電子制御装置1の防水性が向上する。
In addition, a locking
As a result, the attachment means is not damaged by an external force, and the waterproofness of the
また、溝7e,30は、同一方向の上方に開口し、同一方向からシリコン接着剤31が充填されているので、シリコン接着剤31の硬化中にシリコン接着剤が、溝7e,30から流出することがない。
この結果、電子制御装置1の組立の作業性が向上するとともに、防水性が向上する。
Further, since the
As a result, the assembling workability of the
なお、上記実施の形態1,2では、半導体スイッチング素子2の各端子と、導電板6aとの接合はレーザ溶接としたが、抵抗溶接、TIG溶接等の他の溶接方法であってもよい。
また、溶接以外の超音波接合であってもよい。
In the first and second embodiments, each terminal of the
Moreover, ultrasonic bonding other than welding may be used.
また、半導体スイッチング素子2は、ハイサイドMOSFETとローサイドMOSFETが集積されたハーフブリッジが1つのパッケージに収納されているとともに、2個1組となって電動モータの電流を切り替えるためのブリッジ回路を構成しているものとしたが、ハイサイドMOSFETとローサイドMOSFETが別々に構成されて4個の半導体スイッチング素子2でブリッジ回路を構成してもよい。
また、6個の半導体スイッチング素子2でブリッジ回路を構成して3相ブラシレスモータを駆動制御する構成であってもよい。
また、パワーデバイスは、半導体スイッチング素子2としたが、ダイオード、サイリスタ等他のパワーデバイスであってもよい。
Further, the
Alternatively, a configuration may be adopted in which a bridge circuit is configured with six
Moreover, although the power device is the
また、導電板6aの板厚を0.8mmとしたが、導電板6aを流れる電流、半導体スイッチング素子2の各端子の間隔等と考慮して、板厚を1.0mm、1.2mm等他の板厚としてもよい。
Further, although the plate thickness of the
また、自動車の電動式パワーステアリング装置に適用した例について説明した。しかしながら、この発明は、アンチロックブレーキシステム(ABS)の電子制御装置、エアーコンディショニング関係の電子制御装置等、パワーデバイスを備えた大電流(例えば25A以上)を扱う電子制御装置に適用が可能であり、同様の効果を得ることができる。 Moreover, the example applied to the electric power steering apparatus of a motor vehicle was demonstrated. However, the present invention can be applied to an electronic control device that handles a large current (for example, 25 A or more) equipped with a power device, such as an electronic control device for an anti-lock brake system (ABS) or an electronic control device for air conditioning. The same effect can be obtained.
1 電子制御装置、2 半導体スイッチング素子(パワーデバイス)、3 ハウジング、3c 係止用穴、3d 凸部、3e テーパ部、3f 挿入口、3m 保持部、3n 突起、4 回路基板、5 ヒートシンク、7 カバー、7a 係止用突起、7b 鉤部、7c 嵌合部、7d 保持部、7e 溝(第1の溝部)、30 溝(第2の溝部)、31 シリコン接着剤(接着性樹脂)。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
このハウジング3の一方の前記端部に取り付けられたヒートシンクと、
このヒートシンクに搭載されたパワーデバイスと、
前記ヒートシンクと対向して設けられているとともに、前記パワーデバイスを制御する制御回路を含む電子回路が形成された回路基板と、
前記ハウジングの他方の前記端部に取り付けられ、前記ヒートシンクと協同して前記パワーデバイス及び前記回路基板を格納した絶縁樹脂製のカバーと、
前記カバーを前記ハウジングに取付ける取付手段とを備えた電子制御装置であって、
前記取付手段は、前記カバーに形成された係止用突起と、前記ハウジングに形成された係止用穴とから構成され、前記係止用突起が前記係止用穴に挿入、係止されて、前記カバーが前記ハウジングに取付けられており、
前記カバーは、前記係止用突起の根元部が、前記係止用穴の挿入口に嵌合されて前記ハウジングに対して位置決めされていることを特徴とする電子制御装置。 A housing made of insulating resin having openings at both ends,
A heat sink attached to one end of the housing 3;
Power device mounted on this heat sink,
A circuit board on which an electronic circuit including a control circuit for controlling the power device is formed and provided facing the heat sink;
A cover made of an insulating resin that is attached to the other end of the housing and stores the power device and the circuit board in cooperation with the heat sink;
An electronic control device comprising attachment means for attaching the cover to the housing,
The attachment means includes a locking projection formed in the cover and a locking hole formed in the housing, and the locking projection is inserted and locked into the locking hole. The cover is attached to the housing ;
The electronic control device according to claim 1, wherein the cover is positioned with respect to the housing by fitting a base portion of the locking projection into an insertion port of the locking hole .
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