JP6478818B2 - 車載用電子制御装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、電力用半導体素子を実装したパワーモジュールと、電力用半導体素子を制御する制御基板とで構成された車載用電子制御装置及びその製造方法に関するものである。

近年、電気自動車・ハイブリット自動車のキーパーツであるインバータモジュールに用いられる電力用半導体素子として、従来のＳｉ素子からＳｉＣ素子への置き換えが検討されている。ＳｉＣ素子は、従来のＳｉ素子と比較して、高い電流密度での動作が可能であり、更には２００℃以上の高温動作が可能であるため、チップサイズを小さくすることができる。この場合、チップの発熱は拡散しにくくなるため、インバータモジュールの発熱は大きなものになると考えられる。

更に、インバータモジュールに代表される電子制御装置は、従来は車室内に設置されていたが、今日、車室内の電子制御装置が増加してきたため、車室外、特にエンジンルーム内に設置されることが要求されるようになってきている。エンジンルームに電子制御装置を設置した場合、その場所は非常に過酷な温度環境（−４０〜１２０℃）であり、電子制御装置に耐熱性および高信頼性が要求される。また、車内の居住性の向上に伴い、電子制御装置の占有する割合を低減することも同時に要求されるようになってきている。

従って、インバータモジュール等の車載用電子制御装置に対して耐熱性、高信頼性及び小型化が求められている。特に、インバータモジュールを構成する電力用半導体素子を実装したパワーモジュールを制御する目的で近傍に配置される制御基板に対する耐熱性、及びパワーモジュールから発生する熱に対する熱絶縁性は、最も重要な課題となっている。

そこで、従来の車載用電子制御装置においては、図１６に示すように、電力用半導体素子１０が実装された電力回路基板（パワーモジュール）１と各種の電気部品１２が接続された制御回路基板２とがモールド用樹脂外枠４により積層保持されてなる電力用半導体装置において、電力回路基板１と制御回路基板２との間に空気層が形成される空間部２２を設けると共に、モールド用樹脂外枠４に空間部２２が外部と連通する連通孔２４を形成して、制御回路基板２に対する耐熱性、及び電力用半導体素子１０から発生する熱に対する熱絶縁性を改善したものが知られている（特許文献１参照）。

この図１６では、制御回路基板２の電力回路基板１側とは反対の面は、封止樹脂８により封止されている。この面に実装された電気部品１２は、前述したように２００℃以上の高温動作する電力用半導体素子１０の近傍に配置され、更に過酷な温度サイクル環境下（−４０〜１２０℃）に曝されたとしても、制御回路基板２と封止樹脂８により拘束されているため、見掛け上の線膨張係数は封止樹脂８のものと等しくなる。従って制御回路基板２と電気部品１２との熱膨張係数の差から生じる応力を小さくすることができるため、はんだ接合部が疲労破壊に至るまでの寿命を延ばすことができる。

特開昭６２−２２２６５９号公報（図３）

しかしながら、特許文献１の電子制御装置では、空気層に面する側の制御回路基板２の面は、樹脂封止されていない。もし、この面に電気部品を実装した場合、実装された電気部品は封止樹脂８により拘束されていないため、前述した環境下に曝された時にガラスエポキシ製である制御回路基板２と電気部品１２との熱膨張係数の差から生じる応力が、はんだ接合部に繰返し加わるため、短時間で疲労破壊に至ってしまう。そのため、空気層に面する側の制御回路基板２の面には電子部品を実装することができない。このため、電子制御装置のサイズが大型化してしまうという課題があった。

また、特許文献１の電子制御装置では、前述したように制御回路基板２が、２００℃以上の高温動作する電力用半導体素子１０の近傍に配置され、更に過酷な温度サイクル環境下（−４０〜１２０℃）に曝され、外枠―封止樹脂間の線膨張係数のミスマッチにより、外枠と封止樹脂との間が剥離した場合、剥離が進展して制御回路基板２に実装された電気部品１２や、電力用半導体素子１０が搭載された電力回路基板１から伸びる制御端子１４と制御回路基板２に設けたスルーホールとの接続部を破壊する可能性があった。このため、高温環境下における信頼性に課題があった。

また、特許文献１の電子制御装置においては、前述したように空気層に面する側の制御回路基板２の面は、樹脂封止されておらず、制御回路基板２はむき出しとなっている。従って、この面は電力用半導体素子１０が搭載された電力回路基板１から発生したノイズの影響を受けやすくなる。ノイズが発生して、制御回路基板２が誤動作した場合、それに伴い電力回路基板１も誤動作し、最悪人命に関わる問題となる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、信頼性に優れ、しかもサイズを小型化することができる車載用電子制御装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

この発明に係る車載用電子制御装置は、電力用半導体素子を実装したパワーモジュールと、このパワーモジュールの電力用半導体素子を制御する制御基板を有した樹脂封止基板とが、熱絶縁層となる空気層を介して電気的に接続された車載用電子制御装置であって、パワーモジュールは、制御基板からの制御信号を入力するための制御端子を備え、樹脂封止基板は、スルーホールを有した制御基板と、この制御基板を収納して固定すると共にパワーモジュールの制御端子を貫通させる貫通口を塞ぐ封止材を有したケースと、ケース内に充填され制御基板の両面を樹脂で封止する封止樹脂とを備え、パワーモジュールの制御端子は、封止材および制御基板のスルーホールに通して挿入されて制御基板にはんだ付けしたものである。

この発明に係る車載用電子制御装置の製造方法は、電力用半導体素子を実装したパワーモジュールと、このパワーモジュールの電力用半導体素子を制御する制御基板を有した樹脂封止基板とが、熱絶縁層となる空気層を介して電気的に接続された車載用電子制御装置の製造方法であって、パワーモジュールには、制御基板からの制御信号を入力するための制御端子を設け、樹脂封止基板には、制御基板を収納すると共にパワーモジュールの制御端子を貫通させる貫通口を塞ぐ封止材を有したケースを設け、パワーモジュールの制御端子は、ケースの封止材を貫いて挿入して制御基板に設けられたスルーホールに通し、制御基板はパワーモジュールとケースとの間に熱絶縁層となる空気層を設けた状態でケース内に固定し、その後ケース内に樹脂を充填して制御基板の両面が樹脂で封止されるようにしたものである。

また、この発明に係る車載用電子制御装置の製造方法は、電力用半導体素子を実装したパワーモジュールと、このパワーモジュールの電力用半導体素子を制御する制御基板を有した樹脂封止基板とが、熱絶縁層となる空気層を介して電気的に接続された車載用電子制御装置の製造方法であって、パワーモジュールには、制御基板からの制御信号を入力するための制御端子を設け、樹脂封止基板には、制御基板を収納すると共にパワーモジュールの制御端子を貫通させる貫通口にＣｕめっき部を施したケースを設け、パワーモジュールの制御端子は、ケースの貫通口を貫いて挿入してＣｕめっき部をはんだ付けして貫通口を塞ぎ、更に制御端子を制御基板に設けられたスルーホールに通し、制御基板はパワーモジュールとケースとの間に熱絶縁層となる空気層を設けた状態でケース内に固定し、その後ケース内に樹脂を充填して制御基板の両面が樹脂で封止されるようにしたものである。

この発明によれば、制御基板の両面を樹脂封止しているから、制御基板の両面に部品を実装することができるため、電子制御装置のサイズを小型化することができる。
また、ケースと封止樹脂間の線膨張係数のミスマッチによりケースと封止樹脂間が剥離した場合、剥離が進展しても、制御基板に実装された部品や、パワーモジュールから伸びる制御端子と制御基板に設けたスルーホールとの接続部を破壊する可能性がないため、信頼性に優れた車載用電子制御装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る車載用電子制御装置のケースと封止樹脂間が剥離した場合の状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態４に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態６に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態７に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態７に係る車載用電子制御装置のケースと封止樹脂間が剥離した場合の状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態８に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態９に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１０に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１０に係る車載用電子制御装置のケースと封止樹脂間が剥離した場合の状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態１１に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１２に係る車載用電子制御装置を示す断面図である。 従来の車載用電子制御装置を示す断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る車載用電子制御装置及びその製造方法を図１および図２に基づいて詳細に説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による車載用電子制御装置の構成を示す断面図であり、図２は車載用電子制御装置を構成するケースと封止樹脂間が剥離した場合の状態を示す断面図である。 図１において、車載用電子制御装置１００は、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０とが熱絶縁層となる空気層５０を介して電気的に接続された構成になっている。

パワーモジュール３０には、電力用半導体素子、例えばＳｉＣ素子が実装されており、パワーモジュール３０から伸びるＣｕ製のリードである制御端子３１が設けられている。この制御端子３１を介して後述する樹脂封止基板４０の制御基板４１からの制御信号を入力して、実装された電力用半導体素子を制御して所定の電力を出力する。
樹脂封止基板４０は、パワーモジュール３０に実装された電力用半導体素子の動作を制御する制御信号を生成する制御基板４１と、樹脂製のケース４２と、ポッティング樹脂である封止樹脂４３とから構成される。制御基板４１は、一般的なプリント回路基板、例えばガラスエポキシ製プリント回路基板に、電子部品を実装したものであり、スルーホール４１１と制御基板４１に設けたスルーホール電極４１２とを備える。

ケース４２は、制御基板４１を収納して固定すると共に、封止樹脂４３の充填工程時に封止樹脂４３が漏れないようにするものであり、パワーモジュール３０の制御端子３１を貫通させるための貫通口４２１と、この貫通口４２１を塞ぐ樹脂製のガスケット４２２で構成された封止材を備えている。ガスケット４２２の封止材には、パワーモジュール３０と反対方向側に、貫通口４２１からの離脱防止のため、貫通口４２１の穴径よりも大きい径の鍔状の返しが設けられている。

制御基板４１からの制御信号を入力するパワーモジュール３０の制御端子３１は、ガスケット４２２の封止材を貫いて挿入した後に、制御基板４１のスルーホール４１１に通して挿入し、制御基板４１のスルーホール電極４１２にはんだ４１３ではんだ付けされている。また、ケース４２の内部には封止樹脂４３が充填されて制御基板４１の両面を樹脂で封止するようになっており、制御基板４１に実装された電子部品（図示省略）がパワーモジュール３０からの高温に曝されたとしても、破壊されないようになっている。

次に、この発明の実施の形態１に係る車載用電子制御装置の製造方法について説明する。
まず、ケース４２の貫通口４２１にガスケット４２２の封止材を取り付け、パワーモジュール３０の制御端子３１は、ガスケット４２２の封止材を貫いて挿入した後に、制御基板４１のスルーホール４１１に通して挿入し、制御端子３１は制御基板４１のスルーホール電極４１２にはんだ４１３を用いてはんだ付けする。
その後、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０のケース４２との間に熱絶縁層となる空気層５０を設けた状態で、制御基板４１をケース４２の高さの中ほどの位置に固定する。制御基板４１のケース４２への固定は、制御基板４１に設けられた穴を通じてケース４２内に設けられたボスとねじ止め若しくはスナップフィットで固定する。
なお、制御端子３１とスルーホール電極４１２とのはんだ付けは、制御基板４１をケース４２に固定した後に行ってもよい。

次に、ケース４２内に封止樹脂４３を充填して制御基板４１の両面が樹脂で覆われるようにして樹脂封止する。制御基板４１の下面への封止樹脂４３の充填は、ケース４２と制御基板４１との間隙から流し込まれる。
樹脂封止の工程時は、ガスケット４２２の封止材があるため、封止樹脂４３がケース４２から漏れることはない。なお、硬化後の封止樹脂４３の線膨張係数は、制御基板４１を構成する基材の線膨張係数よりも小さいものとする。

このようにこの発明における車載用電子制御装置においては、図１に示す通り、制御基板４１は両面を樹脂封止されており、制御基板４１の両面に実装された部品のはんだ接合部が疲労破壊に至るまでの寿命を延ばすことができる。これによって、高温環境下における信頼性の高い車載用電子制御装置を得ることができる。更に、電子部品を制御基板４１の両面に実装できるため、サイズを小型化することが可能である。

また、この発明における車載用電子制御装置においては、図２に示すように、ガスケット４２２の封止材とケース４２は接合されていないため、ケース４２と封止樹脂４３間の線膨張係数のミスマッチにより、ケース４２と封止樹脂４３との間の剥離が封止材のガスケット４２２まで進展した場合でも、封止材のガスケット４２２の端面がめくり上がるだけで、剥離がそれ以上に進展することが止まる。従って、制御基板４１に実装された部品やパワーモジュール３０から伸びる制御端子３１と制御基板４１に設けたスルーホール４１１との接続部を破壊する可能性がないため、信頼性に優れた車載用電子制御装置を得ることができる。

更に、封止材のガスケット４２２の端面がめくり上がった後、剥離は封止材のガスケット４２２とケース界面に向かって図２の矢印の方向に進展する。従って、制御基板４１に剥離が進展することがない。これによって、高温環境下でも寿命の長い車載用電子制御装置を得ることができる。
また、この発明における車載用電子制御装置においては、図１に示すように空気層５０に面する制御基板４１の面も樹脂封止されているため、制御基板４１はパワーモジュール３０から発生したノイズの影響を受けない。このため、耐ノイズ性に優れた車載用電子制御装置を得ることができる。

なお、上記した実施の形態１においては、制御端子３１としてＣｕ製リードの場合について述べたが、これに限るものではなく、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−ＦｅなどのＣｕ基合金やＦｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉ、Ｐｄなどでも同様の効果が得られる。
また、封止材のガスケット４２２の材質は樹脂製である場合について述べたが、これに限るものではなく、ＳＵＳやＣｕ製などの金属製や、カーボン製などのガスケットなどでも同様の効果が得られる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る車載用電子制御装置を図３に基づいて詳細に説明する。
図３は、この発明の実施の形態２による車載用電子制御装置の構成を示す断面図である。実施の形態２の発明は、実施の形態１の発明において、図３に示すように、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０との間に設けられた空気層５０に、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕから構成される金属製の遮蔽板６０を挿入したものである。その他の構成は実施の形態１の図１と同じに付き、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
このように実施の形態２の発明は、空気層５０の個所に金属製の遮蔽板６０を設けたので、耐熱性及びパワーモジュール３０から発生するノイズ耐性を更に向上した車載用電子制御装置を得ることができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る車載用電子制御装置を図４に基づいて詳細に説明する。
図４は、この発明の実施の形態３による車載用電子制御装置の構成を示す断面図である。実施の形態３の発明は、実施の形態１の発明において、図４に示すように、ケース４２の貫通口４２１が設けられる底面内部に、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕから構成される金属製の遮蔽板６０を封入して成型したものである。その他の構成は実施の形態１の図１と同じに付き、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
なお、ケース４２に遮蔽板６０を封入して成型する方法は、所謂インサート成型でケース４２を作製することで可能である。

このように実施の形態３の発明は、ケース４２の底面内部に金属製の遮蔽板６０を設けたので、実施の形態２と同様に耐熱性及びパワーモジュール３０から発生するノイズ耐性を更に向上した車載用電子制御装置を得ることができる。
更に、ケース４２と遮蔽板６０は一体化しているため、実施の形態２と比較した場合、車載用電子制御装置の作製工程において遮蔽板６０を取り付ける工程を減らすことができる。これによって、生産性を向上することができる。更に、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０との絶縁距離を短くすることが可能となるため、低背化することができる。これによって、小型化した車載用電子制御装置を得ることができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係る車載用電子制御装置を図５に基づいて詳細に説明する。
図５は、この発明の実施の形態４による車載用電子制御装置の構成を示す断面図である。封止材のガスケット４２２の形状について、実施の形態１の発明は、離脱防止用として、パワーモジュール３０と反対側に貫通口４２１の穴径よりも大きい径の鍔状の返しが設けられていたが、実施の形態４の発明は、図５に示すように、パワーモジュール側に貫通口４２１の穴径よりも大きい径の鍔状の返しを設けたものである。その他の構成は実施の形態１の図１と同じに付き、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。

実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５に係る車載用電子制御装置を図６に基づいて詳細に説明する。
図６は、この発明の実施の形態５による車載用電子制御装置の構成を示す断面図である。封止材のガスケット４２２の形状について、離脱防止用として、実施の形態１の発明はパワーモジュール３０と反対側に、実施の形態４の発明はパワーモジュール３０側に、貫通口４２１の穴径よりも大きい径の鍔状の返しが設けられていたが、実施の形態５の発明は、図６に示すように、パワーモジュール３０側及びその反対側の両面に、貫通口４２１の穴径よりも大きい径の鍔状の返しを設けたものである。その他の構成は実施の形態１の図１と同じに付き、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。

実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６に係る車載用電子制御装置を図７に基づいて詳細に説明する。
図７は、この発明の実施の形態６による車載用電子制御装置の構成を示す断面図である。封止材のガスケット４２２の形状について、離脱防止用として、図７に示すように複数の貫通口４２１を１つの面で同時に塞ぐ形状であっても同様の効果が得られる。その他の構成は実施の形態１の図１と同じに付き、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。

実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７に係る車載用電子制御装置及びその製造方法を図８および図９に基づいて詳細に説明する。
図８はこの発明の実施の形態７による車載用電子制御装置の構成を示す断面図であり、図９は車載用電子制御装置を構成するケースと封止樹脂間が剥離した場合の状態を示す断面図である。
図８において、車載用電子制御装置１００は、実施の形態１の図１と同様に、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０とが熱絶縁層となる空気層５０を介して電気的に接続された構成になっている。

実施の形態７の発明は、ケース４２の底部に設けられた貫通口４２１を塞ぐ封止材として、ガスケット４２２の代わりに熱硬化性樹脂４２３を用いたものである。その他の構成は実施の形態１の図１と同じに付き、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
この構成をとることで、実施の形態１と同様に、過酷な温度環境下においても信頼性が高く、サイズが小型であり、ノイズ耐性に優れた車載用電子制御装置を得ることができる。

次に、この発明の実施の形態７に係る車載用電子制御装置の製造方法について説明する。
まず、パワーモジュール３０から伸びる制御端子３１を貫通口４２１に挿入し、その貫通口４２１を熱硬化性樹脂４２３で埋めて塞ぐ。そして制御端子３１を制御基板４１のスルーホール４１１に挿入し、制御端子３１と制御基板４１に設けたスルーホール電極４１２とをはんだ４１３を用いてはんだ付けする。
その後、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０のケース４２との間に熱絶縁層となる空気層５０を設けた状態で、制御基板４１をケース４２の高さの中ほどの位置に固定する。制御基板４１のケース４２への固定は、制御基板４１に設けられた穴を通じてケース４２内に設けられたボスとねじ止め若しくはスナップフィットで固定する。
なお、制御端子３１とスルーホール電極４１２とのはんだ付けは、制御基板４１をケース４２に固定した後に行ってもよい。

次に、ケース４２内に封止樹脂４３を充填して制御基板４１の両面が樹脂で覆われるようにして樹脂封止する。制御基板４１の下面への封止樹脂４３の充填は、ケース４２と制御基板４１との間隙から流し込まれる。
樹脂封止の工程時は、熱硬化性樹脂４２３の封止材でケース４２の貫通口４２１を塞いでいるため、封止樹脂４３がケース４２から漏れることはない。なお、硬化後の封止樹脂４３の線膨張係数は、制御基板４１を構成する基材の線膨張係数よりも小さいものとする。
また、図９に示すように、ケース４２と封止樹脂４３間の線膨張係数のミスマッチにより、ケース４２と封止樹脂４３との間の剥離が封止材の熱硬化性樹脂４２３まで進展した場合でも、剥離は封止材の熱硬化性樹脂４２３で止まる。また、剥離が矢印のように熱硬化性樹脂４２３とケース界面に進展しても、制御基板４１に剥離が進展することがない。これによって、高温環境下でも寿命の長い車載用電子制御装置を得ることができる。

なお、上記した実施の形態７においては、制御端子３１としてＣｕ製リードの場合について述べたが、これに限るものではなく、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−ＦｅなどのＣｕ基合金やＦｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉ、Ｐｄなどでも同様の効果が得られる。

実施の形態８．
次に、この発明の実施の形態８に係る車載用電子制御装置を図１０に基づいて詳細に説明する。
図１０は、この発明の実施の形態８による車載用電子制御装置の構成を示す断面図である。実施の形態８の発明は、実施の形態７の発明において、図１０に示すように、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０との間に設けられた空気層５０に、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕから構成される金属製の遮蔽板６０を挿入したものである。その他の構成は実施の形態７の図８と同じに付き、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
このように実施の形態８の発明は、空気層５０の個所に金属製の遮蔽板６０を設けたので、耐熱性及びパワーモジュール３０から発生するノイズ耐性を更に向上した車載用電子制御装置を得ることができる。

実施の形態９．
次に、この発明の実施の形態９に係る車載用電子制御装置を図１１に基づいて詳細に説明する。
図１１は、この発明の実施の形態９による車載用電子制御装置の構成を示す断面図である。実施の形態９の発明は、実施の形態７の発明において、図１１に示すように、ケース４２の貫通口４２１が設けられる底面内部に、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕから構成される金属製の遮蔽板６０を封入して成型したものである。その他の構成は実施の形態７の図８と同じに付き、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
なお、ケース４２に遮蔽板６０を封入して成型する方法は、所謂インサート成型でケース４２を作製することで可能である。

このように実施の形態９の発明は、ケース４２の底面内部に金属製の遮蔽板６０を設けたので、実施の形態８と同様に耐熱性及びパワーモジュール３０から発生するノイズ耐性を更に向上した車載用電子制御装置を得ることができる。
更に、ケース４２と遮蔽板６０は一体化しているため、実施の形態８と比較した場合、車載用電子制御装置の作製工程において遮蔽板６０を取り付ける工程を減らすことができる。これによって、生産性を向上することができる。更に、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０との絶縁距離を短くすることが可能となるため、低背化することができる。これによって、小型化した車載用電子制御装置を得ることができる。

実施の形態１０．
次に、この発明の実施の形態１０に係る車載用電子制御装置及びその製造方法を図１２および図１３に基づいて詳細に説明する。
図１２はこの発明の実施の形態１０による車載用電子制御装置の構成を示す断面図であり、図１３は車載用電子制御装置を構成するケースと封止樹脂間が剥離した場合の状態を示す断面図である。
図１２において、車載用電子制御装置１００は、実施の形態１の図１と同様に、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０とが熱絶縁層となる空気層５０を介して電気的に接続された構成になっている。

実施の形態１０の発明は、ケース４２の底部に設けられた貫通口４２１を塞ぐ封止材として、ガスケット４２２や熱硬化性樹脂４２３の代わりに、貫通口４２１を囲むＣｕめっき部４２４と、このＣｕめっき部４２４をはんだ付けして貫通口４２１を塞ぐはんだ部４２５とで構成したものである。その他の構成は実施の形態１の図１と同じに付き、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
この構成をとることで、実施の形態１と同様に、過酷な温度環境下においても信頼性が高く、サイズが小型であり、ノイズ耐性に優れた車載用電子制御装置を得ることができる。

次に、この発明の実施の形態１０に係る車載用電子制御装置の製造方法について説明する。まず、パワーモジュール３０から伸びる制御端子３１を貫通口４２１に挿入し、その貫通口４２１に施されたＣｕめっき部４２４をはんだ付けしてはんだ部４２５で貫通口４２１を塞ぐ。そして制御端子３１を制御基板４１のスルーホール４１１に挿入し、制御端子３１と制御基板４１に設けたスルーホール電極４１２とをはんだ４１３を用いてはんだ付けする。
その後、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０のケース４２との間に熱絶縁層となる空気層５０を設けた状態で、制御基板４１をケース４２の高さの中ほどの位置に固定する。制御基板４１のケース４２への固定は、制御基板４１に設けられた穴を通じてケース４２内に設けられたボスとねじ止め若しくはスナップフィットで固定する。
なお、制御端子３１とスルーホール電極４１２とのはんだ付けは、制御基板４１をケース４２に固定した後に行ってもよい。

次に、ケース４２内に封止樹脂４３を充填して制御基板４１の両面が樹脂で覆われるようにして樹脂封止する。制御基板４１の下面への封止樹脂４３の充填は、ケース４２と制御基板４１との間隙から流し込まれる。
このとき、Ｃｕめっき部４２４は、はんだ部４２５ではんだ付けされて貫通口４２１が塞がれているため、樹脂封止工程時に封止樹脂４３がケース４２から漏れることはない。なお、硬化後の封止樹脂４３の線膨張係数は、制御基板４１を構成する基材の線膨張係数よりも小さいものとする。
また、図１３に示すように、ケース４２と封止樹脂４３間の線膨張係数のミスマッチにより、ケース４２と封止樹脂４３との間の剥離が封止材のはんだ部４２５まで進展した場合でも、まずＣｕめっき部４２４が剥離するため、制御基板４１に設けたスルーホール４１１との接続部や制御基板４１に実装された部品を破壊する可能性はない。これによって、高温環境下でも寿命の長い車載用電子制御装置を得ることができる。

実施の形態１１．
次に、この発明の実施の形態１１に係る車載用電子制御装置を図１４に基づいて詳細に説明する。
図１４は、この発明の実施の形態１１による車載用電子制御装置の構成を示す断面図である。実施の形態１１の発明は、実施の形態１０の発明において、図１４に示すように、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０との間に設けられた空気層５０に、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕから構成される金属製の遮蔽板６０を挿入したものである。その他の構成は実施の形態１０の図１２と同じに付き、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
このように実施の形態１１の発明は、空気層５０の個所に金属製の遮蔽板６０を設けたので、耐熱性及びパワーモジュール３０から発生するノイズ耐性を更に向上した車載用電子制御装置を得ることができる。

実施の形態１２．
次に、この発明の実施の形態１２に係る車載用電子制御装置を図１５に基づいて詳細に説明する。
図１５は、この発明の実施の形態１２による車載用電子制御装置の構成を示す断面図である。実施の形態１２の発明は、実施の形態１０の発明において、図１５に示すように、ケース４２の貫通口４２１が設けられる底面内部に、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕから構成される金属製の遮蔽板６０を封入して成型したものである。その他の構成は実施の形態１０の図１２と同じに付き、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
なお、ケース４２に遮蔽板６０を封入して成型する方法は、所謂インサート成型でケース４２を作製することで可能である。

このように実施の形態１２の発明は、ケース４２の底面内部に金属製の遮蔽板６０を設けたので、実施の形態１０と同様に耐熱性及びパワーモジュール３０から発生するノイズ耐性を更に向上した車載用電子制御装置を得ることができる。
更に、ケース４２と遮蔽板６０は一体化しているため、実施の形態１１と比較した場合、車載用電子制御装置の作製工程において遮蔽板６０を取り付ける工程を減らすことができる。これによって、生産性を向上することができる。更に、パワーモジュール３０と樹脂封止基板４０との絶縁距離を短くすることが可能となるため、低背化することができる。これによって、小型化した車載用電子制御装置を得ることができる。

以上、この発明の実施の形態を記述したが、この発明は実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能であり、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００：車載用電子制御装置、 ３０：パワーモジュール、 ３１：制御端子、
４０：樹脂封止基板、 ４１：制御基板、 ４２：ケース、 ４３：封止樹脂、
４１１：スルーホール、 ４１２：スルーホール電極、 ４１３：はんだ、
４２１：貫通口、４２２：ガスケット（封止材）、４２３：熱硬化性樹脂（封止材）、
４２４：Ｃｕめっき部（封止材）、 ４２５：はんだ部（封止材）、
５０：空気層、 ６０：遮蔽板

Claims (8)

1. 電力用半導体素子を実装したパワーモジュールと、このパワーモジュールの前記電力用半導体素子を制御する制御基板を有した樹脂封止基板とが、熱絶縁層となる空気層を介して電気的に接続された車載用電子制御装置であって、
   前記パワーモジュールは、前記制御基板からの制御信号を入力するための制御端子を備え、
   前記樹脂封止基板は、スルーホールを有した前記制御基板と、この制御基板を収納して固定すると共に前記パワーモジュールの制御端子を貫通させる貫通口を塞ぐ封止材を有したケースと、このケース内に充填され前記制御基板の両面を樹脂で封止する封止樹脂とを備え、
   前記パワーモジュールの制御端子は、前記封止材および前記制御基板のスルーホールに通して挿入されて前記制御基板にはんだ付けされてなる車載用電子制御装置。
2. 前記ケースの貫通口を塞ぐ封止材は、ガスケットで構成したことを特徴とする請求項１に記載の車載用電子制御装置。
3. 前記ケースの貫通口を塞ぐ封止材は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の車載用電子制御装置。
4. 前記ケースの貫通口を塞ぐ封止材は、前記貫通口を囲むめっき部と、このめっき部をはんだ付けして前記貫通口を塞ぐはんだ部とで構成したことを特徴とする請求項１に記載の車載用電子制御装置。
5. 前記パワーモジュールと前記樹脂封止基板との間の空気層に、金属性の遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車載用電子制御装置。
6. 前記ケースの貫通口が設けられる底面内部に、金属性の遮蔽板を封入したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車載用電子制御装置
7. 電力用半導体素子を実装したパワーモジュールと、このパワーモジュールの前記電力用半導体素子を制御する制御基板を有した樹脂封止基板とが、熱絶縁層となる空気層を介して電気的に接続された車載用電子制御装置の製造方法であって、
   前記パワーモジュールには、前記制御基板からの制御信号を入力するための制御端子を設け、前記樹脂封止基板には、前記制御基板を収納すると共に前記パワーモジュールの制御端子を貫通させる貫通口を塞ぐ封止材を有したケースを設け、
   前記パワーモジュールの制御端子は、前記ケースの封止材を貫いて挿入して前記制御基板に設けられたスルーホールに通し、前記制御基板は前記パワーモジュールと前記ケースとの間に熱絶縁層となる空気層を設けた状態で前記ケース内に固定し、その後前記ケース内に樹脂を充填して前記制御基板の両面が前記樹脂で封止されるようにした車載用電子制御装置の製造方法。
8. 電力用半導体素子を実装したパワーモジュールと、このパワーモジュールの前記電力用半導体素子を制御する制御基板を有した樹脂封止基板とが、熱絶縁層となる空気層を介して電気的に接続された車載用電子制御装置の製造方法であって、
   前記パワーモジュールには、前記制御基板からの制御信号を入力するための制御端子を設け、前記樹脂封止基板には、前記制御基板を収納すると共に前記パワーモジュールの制御端子を貫通させる貫通口にＣｕめっき部を施したケースを設け、
   前記パワーモジュールの制御端子は、前記ケースの貫通口を貫いて挿入して前記Ｃｕめっき部をはんだ付けして前記貫通口を塞ぎ、更に前記制御端子を前記制御基板に設けられ
   たスルーホールに通し、前記制御基板は前記パワーモジュールと前記ケースとの間に熱絶縁層となる空気層を設けた状態で前記ケース内に固定し、その後前記ケース内に樹脂を充填して前記制御基板の両面が前記樹脂で封止されるようにした車載用電子制御装置の製造方法。