JP7531718B2 - 電子装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

本開示は、電子装置及び電動パワーステアリング装置に関する。
特許文献１には、従来の電動パワーステアリング装置が記載されている。
従来の電子装置は、例えば、回路パターンを有する基板と、ヒートスプレッダを備えるとともに基板に実装された発熱素子と、発熱素子から発生した熱を伝導する熱伝導絶縁体と、電子装置の外部に放熱するヒートシンクとを備える。
特許文献１に開示された従来の電子装置では、発熱素子から発生した熱を発熱素子の背面から放熱させることが提案されている。例えば、特許文献１の図１２においては、発熱素子とヒートシンク（特許文献１ではフレームに相当）の間に放熱ゲルを充填する構造が示されている。
日本国第６１６０５７６号公報
ところで、半導体プロセスの進化に伴って、パワーＭＯＳ－ＦＥＴに代表されるような発熱素子の小型化が進んでいる。このため、発熱素子を備えるパッケージの大きさが小さくなっている。その結果、発熱素子から発生した熱を放熱するヒートスプレッダの面積が小さくなる。放熱ゲルの熱伝導率を高めることは期待できず、発熱素子からヒートシンクまでの熱抵抗を下げるには限界がある。
基板に形成されたスルーホールを介して、基板の裏面に熱を放熱する構造では、複数のスルーホールを基板に設けても、スルーホールの内壁に形成されている銅膜の厚さが薄いため、熱抵抗を下げるには限界がある。
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、基板に実装された発熱素子から発生する熱を効率的に放熱し、発熱素子の小型化を阻害せず、低価格な電子装置と、この電子装置を備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
本開示に係る電子装置は、回路パターンを有する基板と、前記基板上に配置されて前記基板とは反対側に位置する上面放熱部と、半田付けにより前記回路パターンに接合されている電極とを有する発熱素子と、前記上面放熱部上に配置された熱伝導部材と、前記熱伝導部材上に配置された第１金属板と、前記熱伝導部材上に配置され、かつ、前記第１金属板から電気的に独立した第２金属板と、第３金属板と、前記第１金属板、前記第２金属板、及び前記第３金属板を絶縁する絶縁部材と、前記第１金属板、前記第２金属板、及び前記第３金属板上に配置された熱伝導絶縁体と、前記熱伝導絶縁体上に配置されたヒートシンクとを備える。前記第３金属板は、前記電極が前記回路パターンにより接合された位置と、前記熱伝導絶縁体との間に設けられている。前記第１金属板、前記第２金属板、前記第３金属板、及び前記絶縁部材によって、１つの部品が構成されている。
本開示に係る電子装置によれば、基板に実装された発熱素子から発生する熱を効率的に放熱し、かつ、発熱素子の小型化を阻害しない電子装置を低価格で提供することができる。
実施の形態１に係る電子装置の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る電子装置の構成を示す断面図であって、金属板の変形例を示す図である。 実施の形態１に係る電子装置の構成を示す断面図であって、金属板の変形例を示す図である。 実施の形態２に係る電子装置の構成を示す平面図である。 実施の形態２に係る電子装置の構成を示す断面図であって、図４Ａに示すＡ－Ａ線に沿う図である。 実施の形態２に係る電子装置の構成を示す断面図であって、図４Ａに示すＢ－Ｂ線に沿う図である。 実施の形態２に係る電子装置の変形例を示す平面図である。 実施の形態２に係る電子装置の変形例を示す断面図であって、図４Ｄに示すＣ－Ｃ線に沿う図である。 実施の形態２に係る電子装置の変形例を示す断面図であって、図４Ｅの符号Ｄを示す拡大図である。 実施の形態２に係る電子装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態２に係る電子装置の構成を示す断面図であって、図５Ａに示すＣ－Ｃ線に沿う図である。 実施の形態３に係る電子装置を備える電動パワーステアリング装置の構成を示す回路ブロック図である。 実施の形態３に係る電子装置を備える電動パワーステアリング装置を構成する複数の部品を展開した展開図である。 実施の形態３に係る電子装置を備える電動パワーステアリング装置を構成する基板を示す斜視図である。 実施の形態３に係る電子装置を備える電動パワーステアリング装置を構成する基板を示す斜視図であって、図８Ａの符号Ｄで示された部分を示す拡大図である。 実施の形態４に係る冗長電動パワーステアリング装置の展開図である。
（熱設計）
実施の形態を説明する前に、熱設計の基本的な事項について述べる。
半導体プロセスの進化に伴って、パワーＭＯＳ－ＦＥＴに代表されるような発熱素子の小型化が進んでいる。現在の発熱素子が備える性能と同等以上の性能を有する発熱素子が小型化すると、発熱素子を備えた部品を使用した電子装置の実装密度が向上し、電子装置の小型化が図れる。
しかしながら、発熱素子を備えるパッケージ（例えば、ＦＥＴパッケージ）が小型化されると、発熱素子から発生する熱を放熱するヒートスプレッダの面積も小さくなる。なお、発熱素子の性能が変わらない場合、発熱素子から発生する熱の発熱量は同じである。
一般的に、発熱部品（発熱素子）とヒートシンクとの間に熱伝導絶縁グリスを介在させた放熱構造が知られている。放熱構造における放熱性能は、発熱部品からヒートシンク及び外気までの熱抵抗で決まる。
一例として、ヒートスプレッダを上面に備えるＦＥＴ（発熱素子、発熱部品）と、ＦＥＴが実装された基板と、ヒートシンクと、ＦＥＴとヒートシンクとの間に設けられた熱伝導絶縁部材とを備えた構造において、ＦＥＴがヒートシンクに放熱する場合を考察する。
発熱部品であるＦＥＴからヒートシンクまでの熱抵抗ＲΘは、次式で表せる。
ＲΘ＝ｔ／（Ｓ×λ） ［℃／Ｗ］
ここで、“ｔ”は、熱伝導絶縁体の厚さ［ｍ］を示す。
“Ｓ”は、熱伝導絶縁体の面積（ヒートスプレッダの面積）［ｍ２］を示す。
“λ”は、熱伝導絶縁体の熱伝導率［Ｗ／ｍ・Ｋ］を示す。
なお、ここでは、ヒートスプレッダの熱抵抗は無視している。
ヒートスプレッダの熱抵抗を無視した理由は、下記のとおりである。
ヒートスプレッダは、通常、銅で形成されている。銅の熱伝導率は、およそ４００Ｗ／ｍ・Ｋである。熱伝導絶縁体の熱伝導率は、通常、数～１０Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。このため、熱伝導絶縁体の熱伝導率は、銅の熱伝導率とは桁が異なる。この理由から、ヒートスプレッダの熱抵抗を無視しても、熱抵抗ＲΘへの影響は無視できる。
上式より、熱抵抗ＲΘを小さくするためには、以下の３つの手法がある。
（手法１）熱伝導絶縁体の厚さｔを小さくする。
（手法２）熱伝導絶縁体の面積Ｓを大きくする。
（手法３）熱伝導絶縁体の熱伝導率λを大きくする。
次に、上記３つの手法の各々について検討する。
（手法１）
ＦＥＴのヒートスプレッダは、通常、ＦＥＴの内部電極と電気的に導通している。ヒートスプレッダは、ヒートシンクとは電気的に絶縁されている必要がある。従って、電気絶縁性を得るために、一般的に、熱伝導絶縁グリス、接着剤、シート等が使用される。電気絶縁性を確保しながら熱伝導絶縁体の厚さｔを小さくするには、放熱系（放熱部材、放熱構造、放熱経路）を形成する構造物の加工及び組み立てにおいて、高い精度が要求される。さらに、熱伝導絶縁体の厚さｔを小さくするには、限界があるだけでなく、高い加工精度が求められる。
（手法２）
熱伝導絶縁体の面積Ｓは、ＦＥＴのヒートスプレッダの面積で決まる。このため、面積Ｓを大きくすることは不可能である。さらに、ＦＥＴパッケージを大きくしてヒートスプレッダの面積も大きくすることは、ＦＥＴパッケージの小型化に逆行することになり、非現実的である。
（手法３）
熱伝導絶縁グリス、接着剤およびシートの熱伝導率は、通常、数～１０Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。この数値よりも高い熱伝導率を有する熱伝導絶縁体は存在するが、そのような熱伝導絶縁体は非常に高価であり、量産設計には向かない。
以下に、上述した３つの手法における制約を考慮し、発熱素子を備えるパッケージ（ＦＥＴパッケージ）の小型化を阻害しないで放熱性能を向上する構造を提案する。
実施の形態１．
次に、実施の形態１に係る電子装置１について、図１を参照しながら説明する。
後述する実施の形態１～４及び変形例の説明では、電子装置１の厚さ方向（換言すると、基板１００の厚さ方向）をＺ方向と定義し、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向及びＹ方向と定義する。
また、後述する各部材の寸法に関し、「厚さ」とは、Ｚ方向における距離を意味し、「面積」とは、Ｘ方向及びＹ方向に平行な面の面積を意味する。
また、「接触面積」とは、２つの部材が接触する面積を意味する。
図１に示すように、電子装置１は、基板１００と、発熱素子２００と、熱伝導部材３００と、金属板４００と、熱伝導絶縁体５００と、ヒートシンク６００とを備える。
＜基板＞
基板１００は、例えば、公知のプリント基板である。基板１００上には、回路パターン１００Ｐが形成されている。図１に示す例では、基板１００の一方の面１００Ｆ（第１面、上面）上に、回路パターン１００Ｐが形成されている。基板１００の一方の面１００Ｆには、上述した複数の部材２００、３００、４００、５００、６００が順に積層された構造が示されている。以下の説明では、一方の面１００Ｆを第１面１００Ｆと称する。
基板１００の第１面１００Ｆ上には、回路パターン１００Ｐの一部を形成する接続端子１０１が形成されている。接続端子１０１が第１面１００Ｆ上に形成される位置は、電子装置１の設計に応じて適宜変更可能である。例えば、接続端子１０１は、発熱素子２００の素子端子２０３の位置に応じた位置に形成されている。
なお、基板１００上には、上述した複数の部材２００、３００、４００、５００、６００以外の部材が配置されてもよい。例えば、発熱素子２００の駆動を制御する制御部（制御回路やＩＣチップ等）が基板１００上に実装されてもよい。この場合、制御部は、基板１００の回路パターン１００Ｐに接続されてもよい。また、基板１００の他方の面１００Ｓ（第１面とは反対の第２面、裏面）にも回路パターンが形成されてもよい。以下の説明では、他方の面１００Ｓを第２面１００Ｓと称する。
＜発熱素子＞
発熱素子２００は、基板１００上に配置されている。発熱素子２００は、基板１００の第１面１００Ｆに実装されている。発熱素子２００は、例えば、パワーＭＯＳ－ＦＥＴである。また、発熱素子２００は、パワー素子と称することができる。パワーＭＯＳ－ＦＥＴには、ＦＥＴチップが内蔵されている。以下の説明においては、発熱素子をパワーＭＯＳ－ＦＥＴ、或いは、ＦＥＴと称する場合がある。発熱素子２００は、ドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極（制御端子）を有する。
発熱素子２００は、上面ヒートスプレッダ２０１（上面放熱部）、下面ヒートスプレッダ２０２（基板対向面）、及び素子端子２０３を備える。上面ヒートスプレッダ２０１は、金属板４００に面している。
換言すると、上面ヒートスプレッダ２０１は、基板１００の第１面１００Ｆとは反対側に位置する。
下面ヒートスプレッダ２０２は、基板１００の第１面１００Ｆに面している。素子端子２０３は、発熱素子２００の側面から延出したリード線の先端部に相当する。素子端子２０３の位置は、基板１００の接続端子１０１の位置に対応している。素子端子２０３は、接続端子１０１に半田付けにより接合されている。
素子端子２０３は、発熱素子２００を制御するための端子である。基板１００の回路パターン１００Ｐ、接続端子１０１、及び素子端子２０３に通じて、発熱素子２００を制御する制御信号が発熱素子２００に入力される。発熱素子２００の全体は、樹脂で覆われている。すなわち、発熱素子２００は、樹脂によってパッケージングされている。
図１に示す例では、発熱素子２００が下面ヒートスプレッダ２０２を備える構造が示されているが、本実施の形態では、上面ヒートスプレッダ２０１から金属板４００に向かう放熱について説明する。
＜熱伝導部材＞
熱伝導部材３００は、上面ヒートスプレッダ２０１上に配置されている。熱伝導部材３００は、上面ヒートスプレッダ２０１と金属板４００との間に設けられている。熱伝導部材３００は、上面ヒートスプレッダ２０１と金属板４００とを熱的及び機械的に結合する。つまり、熱伝導部材３００は、上面ヒートスプレッダ２０１と金属板４００とを接合する熱結合部材である。熱伝導部材３００の材料としては、熱伝導率が高い材料が採用され、例えば、半田、銀ペースト等の金属系材料が用いられる。また、熱伝導部材３００の材料としては、電気伝導性を有する材料が用いられてもよい。
熱伝導部材３００の熱伝導率は、熱伝導絶縁体５００の熱伝導率より大きい。
例えば、熱伝導部材３００として半田を用いる場合、半田の熱伝導率は、約５０Ｗ／ｍ・Ｋである。さらに、半田の厚さは自由に設定することが可能であり、半田の厚さを薄くすることができる。このため、半田の熱抵抗を小さくすることができる。
＜金属板＞
金属板４００は、上面ヒートスプレッダ２０１上に配置されている。
金属板４００を構成する材料としては、熱伝導性に優れた金属材料が用いられ、例えば、銅等が採用される。金属板４００として銅を用いる場合、銅の熱伝導率は、約４００Ｗ／ｍ・Ｋである。金属板４００の厚さは、例えば、０．５ｍｍ～１．０ｍｍの範囲内であることが好ましい。金属板４００の厚さは、この厚さの範囲に限定されない。
図１に示す例では、金属板４００の形状は平板である。
金属板４００は、第１金属面４００Ｆと、第１金属面４００Ｆとは反対の面である第２金属面４００Ｓとを有する。第１金属面４００Ｆは、熱伝導絶縁体５００と接触している。第２金属面４００Ｓは、熱伝導部材３００と接触している。
金属板４００の形状は平板であるため、第１金属面４００Ｆ及び第２金属面４００Ｓの各々は、平坦面である。
金属板４００の厚さは、金属板４００の熱伝導性を鑑みて設定される。
金属板４００は、発熱素子２００のドレイン電極又はソース電極のうち一方の電極と同じ電位を有する。このため、金属板４００がヒートシンク６００に電気的に接続されてしまうと、ヒートシンク６００を介在したショートが生じてしまう。このようなショートを避けるために、ヒートシンク６００から金属板４００を電気的に絶縁する必要がある。
金属板４００の面積は、自在に調整することができる。例えば、発熱素子２００の面積（上面ヒートスプレッダ２０１の面積）よりも金属板４００の面積を大きくすることが可能である。また、金属板４００に対する熱伝導絶縁体５００の接触面積を大きくすることも可能である。
＜熱伝導絶縁体＞
熱伝導絶縁体５００は、金属板４００上に配置されている。熱伝導絶縁体５００は、金属板４００とヒートシンク６００との間に充填されている。
熱伝導絶縁体５００は、金属板４００からヒートシンク６００への熱を伝導させる部材である。さらに、熱伝導絶縁体５００は、金属板４００とヒートシンク６００とを電気的に絶縁する部材である。熱伝導絶縁体としては、公知の材料が用いられ、例えば、熱伝導グリス又は熱伝導接着剤が用いられる。熱伝導絶縁体５００の熱伝導率は、一般的に、数～１０Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
熱伝導絶縁体５００の形状は、自由に設定することができる。さらに、熱伝導絶縁体５００の面積も自在に調整することができる。例えば、金属板４００とヒートシンク６００との間の隙間の距離に応じて、熱伝導絶縁体５００の厚さを薄くすることが可能である。
金属板４００と熱伝導絶縁体５００とが接する面積は、発熱素子２００と熱伝導部材３００とが接する面積よりも大きい。
＜ヒートシンク＞
ヒートシンク６００は、熱伝導絶縁体５００上に配置されている。ヒートシンク６００の構造としては、例えば、複数のフィンを備えた公知の構造が採用される。ヒートシンク６００を構成する材料としては、熱伝導性に優れた金属材料が用いられ、例えば、銅やアルミニウム等が採用される。
＜作用効果＞
次に、電子装置１における作用効果を説明する。
基板１００から発熱素子２００への制御信号の供給に伴って、発熱素子２００は、発熱する。発熱素子２００から発生する熱は、熱伝導部材３００を通じて、上面ヒートスプレッダ２０１から金属板４００に伝わる。金属板４００は、高い熱伝導率を有するため、金属板４００に伝わった熱は、まず、Ｘ方向及びＹ方向に拡散する。
金属板４００の内部に拡散した熱は、熱伝導絶縁体５００を介して、ヒートシンク６００へ伝わる。上述したように、熱伝導絶縁体５００の熱伝導率（数～１０Ｗ／ｍ・Ｋ程度）によって熱伝導絶縁体５００の熱抵抗を下げることは期待できないが、金属板４００の面積は、発熱素子２００の上面ヒートスプレッダ２０１の面積より大きくすることが可能である。金属板４００の面積を上面ヒートスプレッダ２０１の面積より大きくすることによって、放熱面積が拡大し、効率よく放熱することができる。このため、金属板４００によって、電子装置１における熱抵抗を小さくすることができる。
特に、Ｚ方向から見て、発熱素子２００及び素子端子２０３を含む領域２００Ｒと金属板４００とが重なるように、金属板４００の大きさ、つまり、金属板４００の面積が設定される。これにより、電子装置１の全体における実装密度を変えることなく、電子装置１における熱抵抗を小さくすることができる。
なお、熱伝導絶縁体５００の厚さを小さくすれば、さらに熱抵抗を下げることが可能となる。しかしながら、この点については、熱伝導絶縁体５００によって得られる電気絶縁性を確保する必要があるため、熱伝導絶縁体５００の構造を配慮する必要がある。
次に、図２及び図３を参照し、上述した実施の形態１の変形例について説明する。図２及び図３において、図１に示す電子装置１における同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
＜実施の形態１の変形例１＞
図２に示すように、金属板４００は、凸部４０１を有する。
凸部４０１は、第２金属面４００Ｓから発熱素子２００に向けて突出した部位である。
凸部４０１の高さ、つまり、Ｚ方向における第２金属面４００Ｓから凸部４０１の端面４００Ｔまでの距離は、適宜、調整可能である。第２金属面４００Ｓと端面４００Ｔとの間には、傾斜面４００Ｉが形成されている。
この構成によれば、上述した実施の形態１に係る電子装置１と同様又は類似の効果が得られるだけでなく、例えば、基板１００と金属板４００の第２金属面４００Ｓとの距離を大きくする場合に有効である。
熱伝導部材３００として半田が用いられている。このため、上面ヒートスプレッダ２０１と金属板４００との間における半田の形状を自由に調整することができる。変形例１では、凸部４０１の端面４００Ｔと上面ヒートスプレッダ２０１との間、及び、傾斜面４００Ｉと上面ヒートスプレッダ２０１との間に、半田が形成されている。金属板４００と発熱素子２００との間の空間に露出する半田の露出部分には、曲面が形成されている。つまり、フィレット形状を有するように半田が形成されている。半田がフィレット形状を有することで、上面ヒートスプレッダ２０１と金属板４００との間における接合の信頼性を向上させることができる。
さらに、金属板の変形例１は、ヒートシンク６００と金属板４００との間に形成されている構造の点で、上述した実施の形態１とは異なる。
具体的に、ヒートシンク６００と金属板４００との間には、スペーサ５０１と、熱伝導絶縁体５００とが配置されている。スペーサ５０１の材料としては、公知の絶縁材料が用いられる。スペーサ５０１は、ヒートシンク６００と金属板４００との間に形成される隙間を維持するために必要な強度を有する。
スペーサ５０１を用いる構造においては、まず、金属板４００に対向するヒートシンク６００に面に対し、スペーサ５０１を直接固定する。その後、スペーサ５０１を挟むようにヒートシンク６００と金属板４００とを接合する。これにより、金属板４００とヒートシンク６００との間の間隙がスペーサ５０１の厚さで決定される。さらに、金属板４００とヒートシンク６００との間において、スペーサ５０１によって形成された間隙に、熱伝導絶縁体５００が充填される。
この構成によれば、スペーサ５０１によって、熱伝導絶縁体５００が充填される隙間を確実に形成することができる。さらに、熱伝導絶縁体５００の材料としてグリス等の柔らかい材料が採用された場合であっても、スペーサ５０１によって形成された間隙に熱伝導絶縁体５００を充填することができる。
なお、スペーサ５０１が形成される位置は、例えば、熱伝導絶縁体５００を囲む周囲領域であることが好ましい。これにより、Ｘ方向及びＹ方向においてスペーサ５０１で囲まれた隙間に熱伝導絶縁体５００を充填することができる。
＜実施の形態１の変形例２＞
図３に示すように、金属板４００は、凸部４０１と、凹部４０２と、傾斜面４００Ｉとを有する。
凸部４０１は、図２に示す構造と同様に、第２金属面４００Ｓから発熱素子２００に向けて突出した部位である。傾斜面４００Ｉは、図２に示す構造と同様に、第２金属面４００Ｓと端面４００Ｔとの間に形成されている。
凹部４０２は、第１金属面４００Ｆから発熱素子２００に向けて凹んだ部位である。凹部４０２の深さ、つまり、Ｚ方向における第１金属面４００Ｆから凹部４０２の底面４００Ｒまでの距離は、適宜、調整可能である。
凹部４０２の形成方法としては、公知のプレス加工法等を用いて、図１に示す平板の金属板４００に凹部４０２を形成する方法が挙げられる。
この構成によれば、上述した実施の形態１に係る電子装置１及び変形例１と同様又は類似の効果が得られるだけでなく、平板の金属板４００から凸部４０１及び凹部４０２を容易に形成することが可能であり、加工コストを低減することができる。
さらに、凹部４０２に熱伝導絶縁体５００を充填することができるため、金属板４００とヒートシンク６００との接続信頼性を向上させることができる。
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、電子装置１が１つの発熱素子２００を備える場合について説明した。実施の形態２では、図４Ａ～図４Ｃを参照し、電子装置が複数の発熱素子を備える場合について説明する。
図４Ａ～図４Ｃにおいて、図１～図３に示す電子装置１における同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
図４Ａ～図４Ｃに示すように、電子装置２は、パワーＭＯＳ－ＦＥＴとして機能する８つの発熱素子２００と、３つのシャント抵抗器２０４（発熱部品）とを備える。８つの発熱素子２００及び３つのシャント抵抗器２０４は、基板１００上に設けられている。シャント抵抗器は、発熱する発熱部品である。
電子装置２においては、Ｘ方向に沿うように４つの発熱素子２００が配列されている。Ｙ方向に沿うように２つの発熱素子２００が配列されている。
８つの発熱素子２００の各々の上面ヒートスプレッダ２０１は、ドレイン電極として機能する。
Ｘ方向に配列する４つの発熱素子２００は、１つの素子グループを構成している。つまり、図４Ａに示す例では、電子装置２は、２つの素子グループ（第１素子グループ２００Ｇ１、第２素子グループ２００Ｇ２）を備えている。第１素子グループ２００Ｇ１は、４つの第１金属板４００Ａに繋がれている。第２素子グループ２００Ｇ２は、１つの第２金属板４００Ｂに繋がれている。第１金属板４００Ａ及び第２金属板４００Ｂは、Ｙ方向に並んでおり、互いに別々の配線として機能する。Ｙ方向において、第２素子グループ２００Ｇ２は、第１素子グループ２００Ｇ１とシャント抵抗器２０４との間に配置されている。
＜第１素子グループと第１金属板との接続構造＞
第１素子グループ２００Ｇ１を構成する４つの発熱素子２００（複数の第１発熱素子、複数の発熱素子）は、熱伝導部材３００を介して、４つの第１金属板４００Ａに接続されている。４つの発熱素子２００各々は、基板１００とは反対側に位置する上面ヒートスプレッダ２０１（第１上面放熱部、上面放熱部）を有する。４つの第１金属板４００Ａは、熱伝導部材３００上に配置され、４つの発熱素子２００の配列方向（Ｘ方向）に沿って配置されている。４つの第１金属板４００Ａは、互いに分離している。
第１素子グループ２００Ｇ１において、上面ヒートスプレッダ２０１は、熱伝導部材３００を介して、４つの第１金属板４００Ａの各々に接続されている。つまり、１つの発熱素子２００の上面ヒートスプレッダ２０１は、熱伝導部材３００を介して、１つの第１金属板４００Ａと電気的に接続されている。４つの第１金属板４００Ａは、互いに電気的に独立しているため、４つの発熱素子２００の上面ヒートスプレッダ２０１は、互いに導通していない。したがって、４つの発熱素子２００の４つの上面ヒートスプレッダ２０１の電位は、互いに異なる。つまり、第１素子グループ２００Ｇ１においては、上面ヒートスプレッダ２０１（ドレイン電極）は、電位的に互いに独立している。
＜第２素子グループと第２金属板との接続構造＞
第２素子グループ２００Ｇ２を構成する４つの発熱素子２００（複数の第２発熱素子、複数の発熱素子）は、熱伝導部材３００を介して、１つの第２金属板４００Ｂに接続されている。４つの発熱素子２００各々は、基板１００とは反対側に位置する上面ヒートスプレッダ２０１（第２上面放熱部、上面放熱部）を有する。第２金属板４００Ｂは、熱伝導部材３００上に配置され、４つ発熱素子２００の配列方向（Ｘ方向）に沿って延在している。第２金属板４００Ｂは、４つ発熱素子２００を互いに導通させている。第２金属板４００Ｂは、第１金属板４００Ａから電気的に独立している。
第２素子グループ２００Ｇ２において、上面ヒートスプレッダ２０１は、熱伝導部材３００を介して、１つの第２金属板４００Ｂに接続されている。つまり、４つの発熱素子２００の４つの上面ヒートスプレッダ２０１は、熱伝導部材３００を介して、１つの第２金属板４００Ｂと電気的に接続されている。したがって、４つの上面ヒートスプレッダ２０１の電位は、互いに同じになる。
図４Ａに示す第２金属板４００Ｂは、例えば、後述する図６に示す回路ブロック図に示す符号４００ａに相当する配線である。
＜シャント抵抗器と第３金属板との接続構造＞
シャント抵抗器２０４は、電極２０４Ｅを有する。シャント抵抗器２０４の電極２０４Ｅは、半田付けにより基板１００の回路パターン１００Ｐに接合されている。電極２０４Ｅが回路パターン１００Ｐに接合された位置２０４Ｒと、熱伝導絶縁体５００との間には、第３金属板４００Ｃが設けられている。
図４Ａに示すように、３つのシャント抵抗器２０４に電気的に接続されている第３金属板４００Ｃは、互いに独立している。つまり、互いに隣り合う２つのシャント抵抗器２０４の間において、２つの第３金属板４００Ｃは、電気的に接続されていない。
なお、以下の説明では、第１素子グループ２００Ｇ１及び第２素子グループ２００Ｇ２を単に「素子グループ２００Ｇ」と称する場合がある。また、第１金属板４００Ａ、第２金属板４００Ｂ、及び第３金属板４００Ｃを単に「金属板４００」と称する場合がある。また、第１素子グループ２００Ｇ１を「上段素子グループ２００Ｇ１」と称する場合がある。第２素子グループ２００Ｇ２を「下段素子グループ２００Ｇ２」と称する場合がある。
８つの発熱素子２００をインバータとして使用する場合、第１素子グループ２００Ｇ１を構成する複数の発熱素子２００を複数の第１金属板４００Ａに繋ぐ。さらに、第２素子グループ２００Ｇ２を構成する複数の発熱素子２００を１つの第２金属板４００Ｂに繋ぐ。これにより、第１金属板４００Ａ及び第２金属板４００Ｂを電気配線材としての機能させることができる。この結果、配線密度を向上させることができる。
図４Ａ～図４Ｃに示す例では、Ｙ方向に配列する素子グループ（第１素子グループ２００Ｇ１、第２素子グループ２００Ｇ２）の数は２つであるが、素子グループの数は、２つ以上であってもよい。
換言すると、Ｘ方向に沿って配置された複数の第１金属板４００Ａの列の数は、２つ以上であってもよい（複数の金属板４００）。また、Ｘ方向に延在する第２金属板４００Ｂの列の数も、２つ以上であってもよい（複数の金属板４００）。金属板の列の数が３つ以上である場合、選択される２つの金属板の列が、複数の第１金属板４００Ａの列、及び、第２金属板４００Ｂの列に対応する。
金属板４００（第１金属板４００Ａ、第２金属板４００Ｂ、第３金属板４００Ｃ）の平面パターンは、基板１００に形成された回路パターン１００Ｐより広くかつ厚くなるように設計することが可能である。このため、金属板４００には、大電流を通電することが可能となる。図４Ａ～図４Ｃに示す金属板４００の構成は、上述した図１～図３に示す実施の形態にて説明した構成と同様である。
金属板４００に大電流を供給すると、金属板４００を構成する材料が有する電気抵抗によって金属板４００も発熱する。しかしながら、金属板４００は、熱伝導絶縁体５００を介してヒートシンク６００に熱的に接続されているため、金属板４００から発生する熱は、ヒートシンク６００から十分に放熱される。このため、金属板４００からの発熱を考慮することなく、金属板４００に大電流を供給することが可能となる。
逆に言うと、金属板４００に供給される電流量が変わらない場合、金属板４００は、細くかつ薄くなるように設計することが可能である。この場合、電子装置２を小型化することができ、電子装置２の製造コストを低減することができる。
図４Ａに示す第１素子グループ２００Ｇ１（上段素子グループ）を構成する４つの発熱素子２００は、例えば、後述する図６に示す回路ブロック図に示す符号４００ｃ（ｕ）、４００ｃ（ｖ）、４００ｃ（ｗ）、４００ｄに各々に対応している。また、第１素子グループ２００Ｇ１を構成する４つの発熱素子２００の各々の上面ヒートスプレッダ２０１（ドレイン電極）は、電位的に互いに独立している。さらに、第１素子グループ２００Ｇ１に配置される複数の金属板４００（複数の第１金属板４００Ａ）は、他の金属板４００（第２金属板４００Ｂ）とは電気的に接続することはできない。このため、互いに独立した２つの金属板４００を別々に配置する場合、電子装置２を組立てる工程が複雑になる。
そこで、本実施の形態では、絶縁部材８００は、互いに独立した複数の第１金属板４００Ａ、第２金属板４００Ｂ、及び第３金属板４００Ｃを絶縁しつつ、１つの部品にまとめる。つまり、複数の第１金属板４００Ａ、第２金属板４００Ｂ、第３金属板４００Ｃ、及び絶縁部材８００によって、１つの部品が構成されている。これにより、電子装置２を組立てる工程が容易になる。絶縁部材８００を構成する絶縁材料としては、公知の材料が用いられる。
図４Ｂに示すように、絶縁部材８００の厚さによって、熱伝導絶縁体５００の厚さが決定されている。これにより、絶縁部材８００はスペーサとして機能することができる。つまり、金属板４００とヒートシンク６００との間に熱伝導絶縁体５００を配置する前に、絶縁部材８００によって金属板４００とヒートシンク６００との間の間隔を決定する。スペーサの構造、材料、形状は、例えば、図２に示すスペーサ５０１と同様である。
絶縁部材８００によって形成された隙間には、熱伝導絶縁体５００が充填されている。これによって、金属板４００とヒートシンク６００との間に確実に熱伝導絶縁体５００を配置することができる。換言すると、絶縁部材８００によって、熱伝導絶縁体５００の厚さを決定することができる。
発熱素子２００の上面には、ヒートスプレッダを有しない部品、例えば、シャント抵抗器のといった部品も存在する。図４Ｃに示す断面図においては、シャント抵抗器２０４が電子装置２に実装された状態が示されている。シャント抵抗器２０４は、基板１００の第１面１００Ｆに実装されている。
シャント抵抗器２０４は、表面実装型の抵抗素子（発熱部品）である。シャント抵抗器２０４は、シャント抵抗器２０４の両側に設けられた電極２０４Ｅを有する。シャント抵抗器２０４の電極２０４Ｅは、基板１００の回路パターン１００Ｐに半田付けにより接合されている。シャント抵抗器２０４を通電することにより発生した熱は、主に電極２０４Ｅから回路パターン１００Ｐを通して放熱される。しかしながら、回路パターン１００Ｐや基板１００を構成する材料の熱伝導率は、小さく放熱効率は悪い。
そこで、図４Ｃに示すように、シャント抵抗器２０４の電極２０４Ｅが基板１００の回路パターン１００Ｐに半田付けにより接合された位置２０４Ｒには、第３金属板４００Ｃが半田付けにより接合されている。
具体的に、位置２０４Ｒに配置された第３金属板４００Ｃの部分は、断面視においてＳ字形状を形成するように折り曲げられている。折り曲げられた第３金属板４００Ｃは、位置２０４Ｒにおいて回路パターン１００Ｐに接合されている。これにより、シャント抵抗器２０４や回路パターン１００Ｐから発生した熱は、電極２０４Ｅの位置２０４Ｒ、第３金属板４００Ｃ、及び熱伝導絶縁体５００を介して、ヒートシンク６００から放熱される。
上述したように、電子装置２は、第１金属板４００Ａ、第２金属板４００Ｂ、及び第３金属板４００Ｃを有する。ヒートシンク６００と向い合う熱伝導絶縁体５００の面積及び金属板４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃの面積を広くすることで熱抵抗を低減することができる。
図４Ａ～図４Ｃには示されていないが、発熱素子２００の２つの素子端子２０３が回路パターン１００Ｐで繋がっている構造において２つの素子端子２０３の間に大電流が流れるような場合は、回路パターン１００Ｐに第３金属板４００Ｃを半田付けしてもよい。これにより、第３金属板４００Ｃ及び熱伝導絶縁体５００を介して、ヒートシンク６００から放熱することができ、熱抵抗を低減することができる。
次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照し、熱抵抗を低減する構造について説明する。
なお、図５Ａ及び図５Ｂでは、基板１００及び発熱素子は省略されている。
絶縁部材８００は、金属板４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃを互いに絶縁し、固定している。金属板４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、及び絶縁部材８００によって、１つの部品が構成されている。図５Ｂに示す寸法Ａは、熱伝導絶縁体５００の厚さを示している。上述したとおり、この厚さ（寸法Ａ）が薄いほど、熱抵抗を小さくすることができ、放熱性能を向上させることができる。
電子装置２を製造する実際の工程においては、電子装置２を構成する部品の寸法公差や組付け公差を考慮して熱伝導絶縁体５００の厚さ（寸法Ａ）を決める必要がある。しかしながら、むやみに寸法公差や組付け公差を小さくすると、電子装置２の製造コストの増加を招くことになる。
絶縁部材８００と、金属板４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃとを、例えば、インサート成型によって形成する場合、１つの金型を用いて、金属板４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ及び絶縁部材８００を一体化することができる。このため、絶縁部材８００の厚さ（寸法Ｂ）の公差を小さくすることは低価格で比較的容易に達成できる。
さらに、ヒートシンク６００に対する絶縁部材８００の固定構造について、絶縁部材８００をヒートシンク６００に直接押し当てるように固定することで、例えば、ネジ９００を用いる固定構造を採用することで、熱伝導絶縁体５００の厚さを抑えることができる。この結果、熱抵抗が小さく、低価格で、高い放熱性能を有する電子装置２を設計し、製造することができる。
なお、絶縁部材８００の厚さ（寸法Ｂ）が小さくなって金属板４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃを固定する強度が下がる場合には、絶縁部材８００にリブ８０１を設けてもよい。リブ８０１は、ヒートシンク６００に面する絶縁部材８００の端面８００Ｆに設けられている。
リブ８０１を備える絶縁部材８００を用いる構造においては、リブ８０１に対応する位置に、ヒートシンク６００に溝６００Ｇが設けられている。
溝６００Ｇには、リブ８０１が挿入され、これによって、絶縁部材８００とヒートシンク６００とが固定される。したがって、絶縁部材８００の厚さ（寸法Ｂ）が小さい場合でも、溝６００Ｇにリブ８０１が嵌合された構造を採用することで、Ｚ方向における電子装置２のサイズが大きくならず、かつ、ヒートシンク６００に絶縁部材８００を組付ける際における位置決め機能を実現することができる。
＜作用効果＞
次に、電子装置２における作用効果を説明する。
電子装置２によれば、上述した実施の形態１に係る電子装置１と同様又は類似の作用効果を得ることができる。さらに、電子装置２が複数の発熱素子２００を備えた場合でも、第１金属板４００Ａ、第２金属板４００Ｂ、及び第３金属板４００Ｃを一体化することができる。さらに、複数の金属板４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃを絶縁部材８００で固定することで、熱伝導絶縁体５００の厚さを絶縁部材８００の厚さで決まるように薄く設定することができる。これにより、高放熱構造を達成することができる。基板１００の第２面１００Ｓ上に他の制御回路等の部品を配置することで、小型かつ低価格な電子装置２を実現することができる。
また、回路パターン１００Ｐから発生する熱も金属板４００Ｃを介して放熱されるため、大電流を通電することが可能な大きな厚さを有する銅基板を使用する必要がなく、電子装置２の価格をさらに低減することが可能である。
＜実施の形態２の変形例＞
次に、図４Ｄ～図４Ｆを参照し、上述した実施の形態２の変形例について説明する。実施の形態２の変形例は、第３金属板３００Ｃの接続構造の点で、実施の形態２と相違している。図４Ｄ～図４Ｆにおいて、図１～図３に示す電子装置１及び図４Ａ～図４Ｃに示す電子装置２における同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
図４Ｄ～図４Ｆに示すように、実施の形態２の変形例に係る電子装置２Ａは、図４Ａに示す電子装置２の構造に加えて、パワーＭＯＳ－ＦＥＴとして機能する発熱素子２５０を備える。
＜発熱素子＞
発熱素子２５０は、図１に示す発熱素子２００と同様の構造を有しており、下面ヒートスプレッダ２０２を備えている。下面ヒートスプレッダ２０２は、発熱素子２５０のドレイン電極又はソース電極である。発熱素子２５０は、Ｘ方向において、３つのシャント抵抗器２０４のうちの最も右側に位置する右側シャント抵抗器３０４の隣に配置されている。
＜第３金属板の変形例＞
第３金属板４００Ｃは、回路パターン１００Ｐを介して、右側シャント抵抗器３０４の一方の電極３０４Ｅと発熱素子２５０の下面ヒートスプレッダ２０２とを接続している。図４Ｅ及び図４Ｆに示すように、第３金属板４００Ｃは、熱伝導絶縁体５００を介して、ヒートシンク６００に接続されている。第３金属板４００Ｃは、上述した金属板４００と同様の材料で形成されている。
次に、電極３０４Ｅと第３金属板４００Ｃとの接続構造、及び、下面ヒートスプレッダ２０２と第３金属板４００Ｃとの接続構造について、以下に具体的に説明する。
右側シャント抵抗器３０４の電極３０４Ｅは、位置３０４Ｒにおいて基板１００の回路パターン１００Ｐに半田付けにより接合されている。第３金属板４００Ｃは、この位置３０４Ｒに半田付けにより接合されている。位置３０４Ｒに配置された第３金属板４００Ｃの部分は、断面視においてＳ字形状を形成するように折り曲げられている。折り曲げられた第３金属板４００Ｃは、位置３０４Ｒにおいて回路パターン１００Ｐに接合されている。これによって、位置３０４Ｒを介して、電極３０４Ｅと第３金属板４００Ｃとが接続されている。
発熱素子２５０の下面ヒートスプレッダ２０２は、位置３０４Ｓにおいて基板１００の回路パターン１００Ｐに半田付けにより接合されている。第３金属板４００Ｃは、この位置３０４Ｓに半田付けにより接合されている。位置３０４Ｓに配置された第３金属板４００Ｃの部分は、断面視においてＳ字形状を形成するように折り曲げられている。折り曲げられた第３金属板４００Ｃは、位置３０４Ｓにおいて回路パターン１００Ｐに接合されている。これによって、位置３０４Ｓを介して、下面ヒートスプレッダ２０２と第３金属板４００Ｃとが接続されている。
上述した接続構造においては、回路パターン１００Ｐ及び第３金属板４００Ｃを介して、右側シャント抵抗器３０４の一方の電極３０４Ｅと、発熱素子２５０の下面ヒートスプレッダ２０２とが電気的に接続されている。このため、電極３０４Ｅ及び下面ヒートスプレッダ２０２は、同じ電位を有する。
さらに、右側シャント抵抗器３０４及び発熱素子２５０の両部品は、発熱部品であり、これらの部品から発生した熱は、第３金属板４００Ｃ及び熱伝導絶縁体５００を介して、ヒートシンク６００に放熱される。また、回路パターン１００Ｐから発生する熱も第３金属板４００Ｃ及び熱伝導絶縁体５００を介して、ヒートシンク６００に放熱される。
したがって、電子装置２Ａによれば、上述した実施の形態２に係る電子装置２と同様又は類似の作用効果を得ることができる。特に、第３金属板４００Ｃによって右側シャント抵抗器３０４、発熱素子２５０、及び回路パターン１００Ｐから発生する熱をヒートシンク６００に放熱することができる。このため、大電流を通電することが可能な大きな厚さを有する銅基板を使用する必要がなく、電子装置２Ａの価格をさらに低減することが可能である。
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、電子装置１が１つの発熱素子２００を備える場合、及び、電子装置２、２Ａが複数の発熱素子２００を備える場合について説明した。実施の形態３では、複数の発熱素子を備えた電子装置が電動パワーステアリング装置に適用された場合について説明する。
図６～図８Ｂにおいて、図１～図５Ｂに示す構成における同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
図６において、太線で示された配線（符号４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ）は、大電流が流れる配線に相当する。この配線４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄで示されている配線経路内に含まれる部品は、発熱部品（発熱素子２００）である。
図７に示すように、電動パワーステアリング装置３は、電動パワーステアリング装置３を構成するモータ及びコントローラの展開図である。図８Ａ及び図８Ｂは、電動パワーステアリング装置３を構成する基板部を示す斜視図である。
電動パワーステアリング装置３は、制御装置３Ｃ、図示しない減速装置、電動モータ５、トルクセンサ８、及びバッテリ９を備える。さらに、電動パワーステアリング装置３は、パワーコネクタ１６と車両側信号用コネクタ１７とを備えている。
制御装置３Ｃは、電動モータ５の駆動を制御する。図示しない減速装置は、電動モータ５の回転速度を減速させる。電動モータ５は、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する。電動モータ５は、３相ブラシレスモータである。電動モータ５は、回転子１８とＵＶＷの電機子巻線を備えた固定子１９を備えている。トルクセンサ８は、ハンドルの操舵トルクを検出する。バッテリ９は、電動モータ５を駆動するための電流を電動モータ５に供給する。パワーコネクタ１６は、バッテリ９と制御装置３Ｃとを電気的に接続する。車両側信号用コネクタ１７は、トルクセンサ８及びその他の制御端子と制御装置３Ｃとを電気的に接続する。
制御装置３Ｃは、コンデンサ１５ａ、１５ｂと、シャント抵抗器２０８Ｕ、２０８Ｖ、２０８Ｗと、半導体スイッチング素子２０６Ｕ、２０６Ｖ、２０６Ｗ、２０７Ｕ、２０７Ｖ、２０７Ｗと、半導体スイッチング素子２０９Ｕ、２０９Ｖ、２０９Ｗと、コイル１４ａと、半導体スイッチング素子２０５ａ、２０５ｂと、を備えている。
さらに、制御装置３Ｃは、回転センサ６と、マイクロコンピュータ１０と、駆動回路１１と、基板１００とを備えている。
＜コンデンサ＞
コンデンサ１５ａ、１５ｂは、電動モータ５に流れるモータ電流ＩＭのリップル成分を吸収するための大容量のコンデンサである。コンデンサ１５ａ、１５ｂは、例えば、リップルコンデンサである。
＜シャント抵抗器＞
シャント抵抗器２０８Ｕ、２０８Ｖ、２０８Ｗは、モータ電流ＩＭを検出する。
なお、以下の説明では、シャント抵抗器２０８Ｕ、２０８Ｖ、２０８Ｗをシャント抵抗器２０８と称する場合がある。
＜半導体スイッチング素子＞
制御装置３Ｃを構成する半導体スイッチング素子は、上述した発熱素子２００（例えば、ＦＥＴ）である。
半導体スイッチング素子２０６Ｕ、２０６Ｖ、２０６Ｗ、２０７Ｕ、２０７Ｖ、２０７Ｗは、３相のブリッジ回路を構成する。この半導体スイッチング素子は、補助トルクの大きさ及び方向に応じてモータ電流ＩＭを切り替える。
なお、以下の説明では、半導体スイッチング素子２０６Ｕ、２０６Ｖ、２０６Ｗを半導体スイッチング素子２０６と称する場合がある。半導体スイッチング素子２０７Ｕ、２０７Ｖ、２０７Ｗを半導体スイッチング素子２０７と称する場合がある。
半導体スイッチング素子２０９Ｕ、２０９Ｖ、２０９Ｗは、モータリレーを構成する。このモータリレーは、ブリッジ回路から電動モータ５に供給されるモータ電流ＩＭを通電・遮断するスイッチである。
半導体スイッチング素子２０５ａ、２０５ｂは、電源リレーを構成する。この電源リレーは、バッテリ９からブリッジ回路に供給されるバッテリ電流ＩＢを通電・遮断するスイッチとして機能する。
なお、以下の説明では、半導体スイッチング素子２０９Ｕ、２０９Ｖ、２０９Ｗを半導体スイッチング素子２０９と称する場合がある。
＜コイル＞
コイル１４ａは、半導体スイッチング素子２０６、２０７のスイッチング動作時に発生する電磁ノイズが外部へ流出してラジオノイズになることを防止する。
＜回転センサ＞
回転センサ６は、回転子１８の回転位置を検出する回転位置センサである。
＜マイクロコンピュータ＞
マイクロコンピュータ１０は、トルクセンサ８から出力される操舵トルク信号に基づいて、補助トルクを演算する。マイクロコンピュータ１０は、電動モータ５に流れるモータ電流ＩＭ及び回転センサ６で検出された電動モータ５の回転子の回転位置に基づいてフィードバック制御を行う。マイクロコンピュータ１０は、補助トルクに相当する電流を演算する。
マイクロコンピュータ１０は、ＡＤ変換器やＰＷＭタイマ回路等の機能を有する。さらに、マイクロコンピュータ１０は、周知の自己診断機能を有し、電動パワーステアリング装置３のシステムが正常に動作しているか否かを常に自己診断する。マイクロコンピュータ１０が異常を検知すると、マイクロコンピュータ１０は、モータ電流ＩＭの供給を遮断する。
マイクロコンピュータ１０には、トルクセンサ８から出力された操舵トルクが入力される。さらに、マイクロコンピュータ１０には、回転センサ６から電動モータ５の回転子の回転位置の情報が入力される。また、マイクロコンピュータ１０には、車両側信号の一つである走行速度信号が車両側信号用コネクタ１７から入力される。マイクロコンピュータ１０には、モータ電流ＩＭがシャント抵抗器２０８を通じてフィードバック入力される。マイクロコンピュータ１０では、これらの情報、信号から、パワーステアリングの回転方向指令、及び補助トルクに相当する電流制御量が生成される。駆動信号は、駆動回路１１に入力される。
＜駆動回路＞
駆動回路１１は、マイクロコンピュータ１０から出力された指令に基づき、半導体スイッチング素子２０６、２０７の作動を制御する駆動信号を出力する。
駆動回路１１に回転方向指令及び電流制御量が入力されると、駆動回路１１は、ＰＷＭ駆動信号を生成する。駆動回路１１は、ＰＷＭ駆動信号を半導体スイッチング素子２０６、２０７に印加する。これにより、電動モータ５には、バッテリ９から供給される電流が、パワーコネクタ１６、コイル１４ａ、及び半導体スイッチング素子２０５ａ、２０５ｂを通じて流れる。この結果、所要の方向に所要の量の補助トルクが出力される。
このとき、マイクロコンピュータ１０には、シャント抵抗器２０８及び電流検出手段を通じて検出されたモータ電流ＩＭがフィードバックされる。これにより、マイクロコンピュータ１０から駆動回路１１に送られるモータ電流ＩＭとモータ電流ＩＭとが一致するよう制御が行われる。モータ電流ＩＭは、半導体スイッチング素子２０６、２０７のＰＷＭ駆動時のスイッチング動作によりリップル成分を含むが、大容量のコンデンサ１５ａ、１５ｂによりモータ電流ＩＭは平滑されるように制御される。
＜基板＞
実施の形態１、２で述べたように、基板１００上には複数の発熱素子２００が実装されている。さらに、基板１００は、シャント抵抗器２０８、マイクロコンピュータ１０、及び駆動回路１１を搭載する。
基板１００には、図６に示すパワー部３Ｐが搭載される。
具体的に、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、基板１００上には、図６に示すコイル１４ａ（ＥＭＩノイズフィルタ）、電源リレー２０５ａ、２０５ｂ、インバータ部の半導体スイッチング素子２０６、２０７、電流検出用のシャント抵抗器２０８、コンデンサ１５ａ、１５ｂ、及び半導体スイッチング素子２０９で構成されている部分が実装されている。
このような構成を有する基板１００は、実施の形態１、２で説明したように、金属板４００（４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ）から熱伝導絶縁体５００を介してヒートシンク６００に放熱する構造を有する。なお、図８Ａ及び図８Ｂでは、熱伝導絶縁体５００及びヒートシンク６００の図示を省略している。図８Ａ及び図８Ｂに示す構造において採用されている半導体スイッチング素子（ＦＥＴ、発熱素子２００）は、上面ヒートスプレッダ２０１を有している。半導体スイッチング素子の上面電極は、ドレイン電極である。
図８Ａに示すように、基板１００の第１面１００Ｆにおける右上部に位置する領域１００Ｒには、部材が配置されていない。同様に、基板１００の第２面１００Ｓとも、部材が配置されていない。つまり、領域１００Ｒ及び第２面１００Ｓは、空きスペースである。
このため、領域１００Ｒ及び第２面１００Ｓには、図６に示す回路ブロックにおけるパワー部３Ｐを構成する部品以外の部品を実装することが可能である。具体的に、電源回路１３、マイクロコンピュータ１０、駆動回路１１、入力回路１２、回転センサ６、及び制御回路に付随する各種インターフェース等が実装可能である。
＜作用効果＞
次に、電動パワーステアリング装置３における作用効果を説明する。
電動パワーステアリング装置３によれば、上述した電子装置１、２、２Ａと同様又は類似の作用効果を得ることができる。電動パワーステアリング装置３は、発熱素子である複数の半導体スイッチング素子を備えるが、金属板４００（４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ）、熱伝導絶縁体５００、及びヒートシンク６００を介して、半導体スイッチング素子から発生する熱を電動パワーステアリング装置３の外部に放熱することができる。
実施の形態４．
図９は、完全２重系を想定した冗長電動パワーステアリング装置３Ａを構成するモータ及びコントローラの展開図である。
近年、電動パワーステアリング装置は安全設計要求の高まりに伴って、冗長設計を求められる場合がある。図９は、冗長電動パワーステアリング装置の一例を示している。図９において、図１～図８Ｂに示す構成における同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
図９に示す冗長電動パワーステアリング装置３Ａには、複数の発熱素子（半導体スイッチング素子）を備えた電子装置が適用されている。冗長電動パワーステアリング装置３Ａは、図６に示す回路ブロック図を２つ備えた回路構成を有する。つまり、冗長電動パワーステアリング装置３Ａは、２系統の回路を備える。冗長電動パワーステアリング装置３Ａにおいては、上述した実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置３を構成するほぼ全ての部品が２系統必要になる。このため、基板１００に部品が実装される実装エリアが拡大する。
＜作用効果＞
これに対し、冗長電動パワーステアリング装置３Ａにおいて、半導体スイッチング素子から発生する熱は、金属板４００（４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ）、熱伝導絶縁体５００、及びヒートシンク６００を介して、冗長電動パワーステアリング装置３Ａの外部に放熱することができる。これによって、部品点数の増加に伴う基板１００の面積あるいは体積の増大を最小限に止めることができる。さらに、放熱性能を犠牲にせず、冗長電動パワーステアリング装置３Ａを小型化することができ、かつ、低価格な冗長電動パワーステアリング装置３Ａを達成できる。
１、２、２Ａ…電子装置 ３…電動パワーステアリング装置 ３Ａ…冗長電動パワーステアリング装置 ３Ｃ…制御装置 ３Ｐ…パワー部 ５…電動モータ ６…回転センサ ８…トルクセンサ ９…バッテリ １０…マイクロコンピュータ １１…駆動回路 １２…入力回路 １３…電源回路 １４ａ…コイル（ＥＭＩノイズフィルタ） １５ａ、１５ｂ…コンデンサ １６…パワーコネクタ １７…車両側信号用コネクタ １８…回転子 １９…固定子 １００…基板 １００Ｆ…第１面 １００Ｐ…回路パターン １００Ｒ…領域 １００Ｓ…第２面 １０１…接続端子 ２００、２５０…発熱素子 ２００Ｇ１…第１素子グループ（上段素子グループ） ２００Ｇ２…第２素子グループ（下段素子グループ） ２００Ｒ…領域 ２０１…上面ヒートスプレッダ（上面放熱部） ２０２…下面ヒートスプレッダ（基板対向面） ２０３…素子端子 ２０４…シャント抵抗器 ２０４Ｅ、３０４Ｅ…電極 ２０４Ｒ、３０４Ｒ、３０４Ｓ…位置 ２０５ａ、２０５ｂ…電源リレー（半導体スイッチング素子） ２０６、２０６Ｕ、２０６Ｖ、２０６Ｗ…半導体スイッチング素子 ２０７、２０７Ｕ、２０７Ｖ、２０７Ｗ…半導体スイッチング素子 ２０８、２０８Ｕ、２０８Ｖ、２０８Ｗ…シャント抵抗器 ２０９、２０９Ｕ、２０９Ｖ、２０９Ｗ…半導体スイッチング素子 ３００…熱伝導部材 ３０４…右側シャント抵抗器 ４００…金属板 ４００ａ…配線 ４００Ａ…第１金属板 ４００ｂ…配線 ４００Ｂ…第２金属板 ４００Ｃ…第３金属板 ４００ｃ、４００ｄ…配線 ４００Ｆ…第１金属面 ４００Ｒ…底面 ４００Ｓ…第２金属面 ４００Ｉ…傾斜面 ４００Ｔ…端面 ４０１…凸部 ４０２…凹部 ５００…熱伝導絶縁体 ５０１…スペーサ ６００…ヒートシンク ６００Ｇ…溝 ８００…絶縁部材 ８０１…リブ ８００Ｆ…端面 ９００…ネジ

Claims (12)

  1. 回路パターンを有する基板と、
    前記基板上に配置され、前記基板とは反対側に位置する上面放熱部と、半田付けにより前記回路パターンに接合されている電極とを有する発熱素子と、
    前記上面放熱部上に配置された熱伝導部材と、
    前記熱伝導部材上に配置された第１金属板と、
    前記熱伝導部材上に配置され、かつ、前記第１金属板から電気的に独立した第２金属板と、
    第３金属板と、
    前記第１金属板、前記第２金属板、及び前記第３金属板を絶縁する絶縁部材と、
    前記第１金属板、前記第２金属板、及び前記第３金属板上に配置された熱伝導絶縁体と、
    前記熱伝導絶縁体上に配置されたヒートシンクと、
    を備え、
    前記第３金属板は、前記電極が前記回路パターンにより接合された位置と、前記熱伝導絶縁体との間に設けられ、
    前記第１金属板、前記第２金属板、前記第３金属板、及び前記絶縁部材によって、１つの部品が構成されている、
    電子装置。
  2. 前記熱伝導部材の熱伝導率は、前記熱伝導絶縁体の熱伝導率より大きい、
    請求項１に記載の電子装置。
  3. 前記第１金属板と前記熱伝導絶縁体が接する面積は、前記発熱素子と前記熱伝導部材が接する面積より大きい、
    請求項１に記載の電子装置。
  4. 前記熱伝導部材は、前記上面放熱部と前記第１金属板との間に設けられており、
    前記熱伝導部材の材料は、半田である、
    請求項１に記載の電子装置。
  5. 前記熱伝導絶縁体は、前記第１金属板と前記ヒートシンクとの間に設けられており、
    前記熱伝導絶縁体の材料は、熱伝導グリス又は熱伝導接着剤である、
    請求項１に記載の電子装置。
  6. 前記第１金属板と前記ヒートシンクとの間の隙間を決定するスペーサを備え、
    前記スペーサで決定された前記第１金属板と前記ヒートシンクとの間の隙間に、前記熱伝導絶縁体が充填されている、
    請求項１に記載の電子装置。
  7. 各々が、前記基板とは反対側に位置する上面放熱部を有し、かつ、前記発熱素子に対応する、複数の発熱素子と、
    各々が、前記第１金属板に対応する複数の第１金属板と、
    を備え、
    前記複数の第１金属板は、前記熱伝導部材上に配置され、前記複数の発熱素子の配列方向に沿って配置され、互いに分離しており、
    前記上面放熱部は、前記熱伝導部材を介して、前記複数の第１金属板の各々に接続されている、
    請求項１に記載の電子装置。
  8. 各々が、前記基板とは反対側に位置する上面放熱部を有し、かつ、前記発熱素子に対応する、複数の発熱素子と、
    を備え、
    前記第２金属板は、前記熱伝導部材上に配置され、前記複数の発熱素子の配列方向に沿って延在し、前記複数の発熱素子を互いに導通させ、
    前記上面放熱部は、前記熱伝導部材を介して、前記第２金属板に接続されている、
    請求項１に記載の電子装置。
  9. 前記第３金属板は、半田付けにより前記回路パターンに接合されている、
    請求項１に記載の電子装置。
  10. 前記絶縁部材の厚さによって、前記熱伝導絶縁体の厚さが決定されている、
    請求項１に記載の電子装置。
  11. 前記絶縁部材は、前記ヒートシンクに面する端面に設けられたリブを備え、
    前記ヒートシンクは、前記リブに対応する位置に設けられた溝を備え、
    前記溝に前記リブが挿入されている、
    請求項１に記載の電子装置。
  12. 回路パターンを有する基板と、
    前記基板上に配置され、前記基板とは反対側に位置する上面放熱部と、半田付けにより前記回路パターンに接合されている電極とを有する発熱素子と、
    前記上面放熱部上に配置された熱伝導部材と、
    前記熱伝導部材上に配置された第１金属板と、
    前記熱伝導部材上に配置され、かつ、前記第１金属板から電気的に独立した第２金属板と、
    第３金属板と、
    前記第１金属板、前記第２金属板、及び前記第３金属板を絶縁する絶縁部材と、
    前記第１金属板、前記第２金属板、及び前記第３金属板上に配置された熱伝導絶縁体と、
    前記熱伝導絶縁体上に配置されたヒートシンクと、
    を備え、
    前記第３金属板は、前記電極が前記回路パターンにより接合された位置と、前記熱伝導絶縁体との間に設けられ、
    前記第１金属板、前記第２金属板、前記第３金属板、及び前記絶縁部材によって、１つの部品が構成されている、
    電動パワーステアリング装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008130879A (ja) 2006-11-22 2008-06-05 Denso Corp 電子装置
JP2008277330A (ja) 2007-04-25 2008-11-13 Mitsubishi Electric Corp 放熱装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4000509A (en) * 1975-03-31 1976-12-28 International Business Machines Corporation High density air cooled wafer package having improved thermal dissipation
US7119433B2 (en) * 2004-06-16 2006-10-10 International Business Machines Corporation Packaging for enhanced thermal and structural performance of electronic chip modules
US8987876B2 (en) * 2013-03-14 2015-03-24 General Electric Company Power overlay structure and method of making same
US9089051B2 (en) * 2013-06-27 2015-07-21 International Business Machines Corporation Multichip module with stiffening frame and associated covers
JP6160576B2 (ja) 2014-07-31 2017-07-12 株式会社デンソー 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
US11031319B2 (en) * 2016-10-06 2021-06-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Thermal interface materials with adhesive selant for electronic components

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008130879A (ja) 2006-11-22 2008-06-05 Denso Corp 電子装置
JP2008277330A (ja) 2007-04-25 2008-11-13 Mitsubishi Electric Corp 放熱装置

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