电子控制单元的制作方法
【专利摘要】本公开涉及一种电子控制单元(10)，其包括基板(40)、电子部件(11?21)、热沉(30)、盖(50)、蓄热器(60，65，67)和螺钉(70)。配线图案在基板(40)上形成。电子部件(11?21)安装在基板(40)上并且在电子部件通电时生成热。热沉(30)在基板(40)的厚度方向上设置在其一个侧面(α)上。盖(50)由树脂制成并且在基板(40)的厚度方向上设置在其另一侧面(β)上。蓄热器(60，65，67)固定到盖(50)的在基板(40)侧的部分并且与基板(40)的在盖(50)侧的表面(β)接触。螺钉(70)的一个末端连接到热沉(30)。螺钉(70)的中心部分插入到在基板(40)的厚度方向上穿过其的孔(43)中。螺钉(70)的另一个末端连接到蓄热器(60，65，67)。
【专利说明】
电子控制单元
技术领域
[0001]本公开涉及一种电子控制单元。
【背景技术】
[0002]已知一种电子控制单元，其中包括接收电力并且因而生成热的MOSFET的电子部件安装在具有互连图案的基板上。JP2010-245174A的电子控制单元包括在基板的厚度方向上的一个侧面上的热沉以及另一侧面上的金属盖。电子部件生成的热被散发到热沉和盖。
[0003]然而，JP2010-245174A中描述的电子控制单元采用金属盖，因而导致了大重量和高生产成本的问题。
【发明内容】
[0004]本公开解决了以上问题中的至少一个问题。因而，本公开的目的在于提供一种能够在增加电子部件生成的热的散发的同时减小盖的重量的电子控制单元。
[0005]为了实现本公开的目的，提供了一种电子控制单元，其包括基板、电子部件、热沉、盖、蓄热器和螺钉。配线图案在基板上形成。电子部件安装在基板上并且在电子部件通电时生成热。热沉在基板的厚度方向上设置在基板的一个侧面上。盖由树脂制成并且在基板的厚度方向上设置在基板的另一个侧面上。蓄热器固定到盖的在基板侧的部分并且与基板的在盖侧的表面接触。螺钉的一个末端连接到热沉。螺钉的中心部分插入到在基板的厚度方向上穿过基板的孔中。螺钉的另一个末端连接到蓄热器。
【附图说明】
[0006]通过参照附图进行的以下详细描述，本公开的以上和其他目的、特征和优点将变得更为清楚。在附图中:
[0007]图1是根据第一实施例的电动转向系统的示意图；
[0008]图2是第一实施例的电子控制单元的电路图；
[0009]图3是第一实施例的电子控制单元的分解透视图；
[0010]图4是图3中的IV方向上的基板的正视图；
[0011]图5是图3中的V方向上的基板的正视图；
[0012]图6是沿图4或5中的线V1-VI的剖视图；
[0013]图7是第二实施例的电子控制单元的部分剖视图；
[0014]图8是第三实施例的电子控制单元的部分剖视图；
[0015]图9是第三实施例的电子控制单元的基板的正视图；以及
[0016]图10是第三实施例的电子控制单元的基板的正视图。
【具体实施方式】
[0017]在下文中，将参照附图描述根据本公开的电子控制单元。在下面的实施例中，基本上相同的配置由相同的数字表示，并且省略重复的描述。
[0018](第一实施例)
[0019]参照图1至6描述第一实施例。在第一实施例中，描述了用在车辆的电动转向系统I中的电子控制单元1 ο现在描述电动转向系统I的配置。如图1中所示，电动转向系统I包括通过线束3连接到电机2并且通过线束5连接到电池4的电子控制单元10。电子控制单元10根据从车辆的控制器局域网(CAN)等传送的转向转矩信号、车辆速度信号等控制电机2的操作。因而，电机2生成辅助驾驶员的转向的辅助转矩。电机2是DC电刷电机。
[0020]现在描述电子控制单元10的电路配置。如图2中所示，电子控制单元10的电路由多个电子部件构成，包括开关元件11至14、支路电阻15、线圈16、继电器17和18、电容器19至
21、定制IC 22和微计算机23。开关元件11至14构成H桥电路。具体地，串联连接的两个开关元件11和12与串联连接的两个开关元件13和14并联连接。电机继电器17和电机2串联连接在高电位侧的开关元件11和低电位侧的开关元件12的节点24与高电位侧的开关元件13和低电位侧的开关元件14的节点25之间。
[0021 ]高电位侧的开关元件11和高电位侧的开关元件13的节点26经由功率继电器18和线圈16连接到电池4的正电极。线圈16例如是扼流线圈并且降低噪声。低电位侧的开关元件12和低电位侧的开关元件14的节点27经由支路电阻15连接到电池4的负电极。支路电阻15用于检测施加到电机2的电流。电容器19至21均为例如铝电解电容器，并且与串联连接的高电位侧的开关元件11和13以及低电位侧的开关元件12和14并联连接。电容器19至21均存储电荷，并且从而辅助对开关元件11至14的供电，或者抑制诸如浪涌电压的噪声分量。
[0022]控制部28由微计算机23和定制IC22构成。控制部28根据来自设置在车辆的各个部件中的传感器的信号来控制每个开关元件11至14以及继电器17和18的开/关操作，并且从而控制电机2的操作。
[0023]现在描述电子控制单元10的配置。如图3至6中所示，电子控制单元10包括热沉30、基板40、电子部件11至28、盖50、螺母60和螺钉70。热沉30由诸如铝的金属形成，并且在厚度方向上设置在基板40的一个侧面上。热沉30具有凸缘31以便附接到车体等。热沉30具有凹陷32，凹陷32在接近基板40侧的相对侧从热沉30的表面朝向基板40凹入。在热沉30的厚度方向上行进的螺栓孔33设置在每个凹陷32的底部。
[0024]诸如FR-4基板的基板40在安装有多个电子部件11至28的表面上具有互连图案。在下面的描述中，第一表面α是基板40的接近热沉30侧的表面，并且第二表面β是基板40的接近盖50侧的表面。图4图示了基板40的第一表面α。图5图示了基板40的第二表面β。基板40的第一表面α和第二表面β均覆有树脂涂层41。互连暴露部421和422在基板40的四个角部和中心部分均从树脂涂层41暴露。第一表面α中的互连暴露部421与热沉30接触，使得接收电力的电子部件11至21生成的热可以散发到热沉30。基板40在具有互连暴露部421和422的部分中具有在基板40的厚度方向上行进的孔43。
[0025]四个开关元件11至14、支路电阻15、定制IC22等安装在基板40的第一表面α上。在第一实施例中，开关元件11至14均为金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。开关元件11至14均可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。诸如散热胶或散热片的未示出的导热部件可以设置在每个开关元件11至14和热沉30之间。线圈16、电机继电器17、功率继电器18、电容器19至21、连接器29和微计算机23安装在基板40的第二表面β上。
[0026]大电流通过安装在功率区域P中的诸如开关元件11至14、支路电阻15、线圈16、电机继电器17、功率继电器18以及电容器19至21的电子部件11至21从电池4流到电机2，功率区域P是在矩形长度方向上通过划分基板40得到的两个区域中的一个区域。诸如定制IC 22和微计算机23的电子部件安装在作为基板40的另一区域的控制区域C中。功率区域P与控制区域C分离，从而安装在控制区域C中的电子部件受到的从安装在功率区域P中的电子部件发射的电磁波的影响较小。图4和5中所示的功率区域P、控制区域C以及安装在每个区域中的电子部件的布局并非是限制性的，仅被示出作为示例。
[0027]第一实施例中的开关元件11至14、支路电阻15、线圈16、功率继电器18、电机继电器17以及电容器19至21中的至少一个对应于“电子部件”的示例。这些电子部件中的具有最高发热值的四个开关元件11至14共同安装在基板40的第一表面α的功率区域P中。互连暴露部421均设置在功率区域P的界限内或者与功率区域P相邻的外围区域中。
[0028]如图3和6中所示，由树脂等制成的盖50设置在基板40的厚度方向上的一个侧面上。盖50包括盖体51，其具有末端封闭的圆筒形并且覆盖基板40;以及圆筒部52，其设置在盖体51内部，从盖体51的内壁朝向基板40延伸。盖体51在与热沉30的凸缘31相接的部分处具有切口 53。盖50进一步包括在设置有连接器29的部分中的开口 54。圆筒部52设置在与基板40的互连暴露部421和422对应的部分处。每个螺母60固定到每个圆筒部52的径向内部。
[0029]由金属制成的螺母60用作具有预定热容量的蓄热器。具体地，第一实施例中的螺母60对应于“蓄热器”的示例。螺母60包括要热压装配在圆筒部52的内部的压配部61，以及在压配部61的接近基板40侧从圆筒部52暴露的接触部62。螺母60内部包括螺孔(femalescrew)63。压花64设置在压配部61的径向外壁上。螺母60热压装配在圆筒部52的内部。热压装配是如下方法:在通过加热的螺母60的压配部61使圆筒部52的内部熔融的情况下将压配部61压到圆筒部52的内部。该方法抑制了圆筒部52的壁的断裂，并且允许压花64和圆筒部52的内壁之间的紧密接触。螺母60的接触部62与基板40的第二表面β的互连暴露部422接触。接触部62的外径大于压配部61的外径。因此，螺母60的接触部62可以扩大螺母60和第二表面β的互连暴露部422之间的接触面积。
[0030]螺钉70由例如金属制成。螺钉70从热沉30侧插入，穿过热沉30的螺栓孔33和基板40的孔43，并且螺纹装配在螺母60的螺孔63中。具体地，螺钉70具有连接到热沉30的一个末端、插入在基板40的厚度方向上行进的孔43的中心部分以及连接到螺母60的另一末端。因此，热沉30、基板40和盖50彼此固定。结果，基板40的第一表面α的互连暴露部421牢固地与热沉30接触，并且基板40的第二表面β的互连暴露部422牢固地与接触部62接触。因此，诸如开关元件11至14的电子部件生成的热通过第一路径散发并且通过第二路径散发，第一路径经由基板40的第二表面β的互连暴露部422和螺钉70将热从电子部件传输到螺母60，并且第二路径直接地或者经由互连暴露部421等将热从电子部件传输到热沉30。
[0031 ]第一实施例的电子控制单元10呈现如下功能和效果。(I)在第一实施例中，固定到树脂盖50的螺母60与基板40的第二表面β的互连暴露部422接触。螺钉70具有连接到热沉30的一个末端、插入设置在基板50中的孔43的中心部分以及连接到螺母60的另一末端。因此，包括开关元件11至14的电子部件11至21生成的热通过第一路径和第二路径被散发到热沉30和螺母60。因此电子控制单元10可以提高电子部件11至21的散热性能。此外，电子控制单元10具有树脂制成的盖50，导致了轻重量和低生产成本。
[0032](2)在第一实施例中，螺钉70从热沉30侧插入，并且螺纹装配在螺母60的螺孔63中。因此，用于将盖50附接到基板40和热沉30的螺母60可以用作用于散发电子部件11至21生成的热的蓄热器。
[0033](3)在第一实施例中，螺母60通过热压装配固定到盖50的圆筒部52的径向内部。这抑制了由于螺母60的压配引起的圆筒部52的壁表面的断裂。因此可以使圆筒部52的壁变薄。因此，圆筒部52被形成为具有小直径，并且互连或者电子部件11至21布置在圆筒部52周围，从而可以减小电子控制单元10的尺寸。
[0034](第二实施例)
[0035]图7中示出了第二实施例。在第二实施例中，圆筒的金属片65固定到盖50的圆筒部52的内部。金属片65用作具有预定热容量的蓄热器。换言之，第二实施例中的金属片65也对应于“蓄热器”的示例。金属片65包括要热压装配在圆筒部52的内部的压配部61，以及在压配部61的接近基板40侧从圆筒部52暴露的接触部62。金属片65进一步包括螺钉70插入其中的孔66。
[0036]螺钉70从盖50侧插入，穿过设置在盖50中的孔55、金属片65的孔66和基板40的孔43，并且螺纹装配在热沉30中设置的螺孔34中。因此，热沉30、基板40和盖50彼此固定。结果，基板40的第一表面α的互连暴露部421与热沉30接触，并且基板40的第二表面β的互连暴露部422与金属片65接触。因此，诸如开关元件的电子部件生成的热通过第一路径散发并且通过第二路径散发，第一路径经由基板40的第二表面β的互连暴露部422和螺钉70将热从电子部件传输到金属片65，并且第二路径直接地或者经由基板40的第一表面α的互连暴露部421等将热从电子部件传输到热沉30。在第二实施例中，固定到盖50的蓄热器不仅可以包括第一实施例中描述的螺母60，而且还可以包括具有多种形状之一的金属片65。
[0037](第三实施例)
[0038]图8至10中示出了第三实施例。在第三实施例中，互连暴露部421和422设置在基板40的四个角部中的相应的孔43周围，而且互连暴露部421和422均设置在基板40上安装的四个开关元件11至14的中心处或者与开关元件11至14相邻的位置处。在第三实施例中，在基板40的四个角部中设置在相应的孔43周围的互连暴露部被称为第一互连暴露部421和422，并且在基板40的功率区域P的界限内被设置成与四个开关元件11至14相邻的互连暴露部被称为第二互连暴露部441和442。第二互连暴露部441和442中的每个没有用于插入螺钉70的孔。
[0039]在第三实施例中，螺母60在与第一互连暴露部422对应的位置处固定到盖50的圆筒部52，并且金属片67在与第二互连暴露部442对应的位置处固定到盖50的圆筒部52。第三实施例中的金属片67没有用于插入螺钉70的孔。第三实施例中的螺母60对应于“第一蓄热器”的示例。第三实施例中的金属片67对应于“第二蓄热器”的示例。
[0040]在第三实施例的电子控制单元10中，螺母60和金属片67固定到盖50。这增加了均用作蓄热器的螺母60和金属片67的数目，并且转而提高了电子控制单元10的散热性能。[0041 ] 在第三实施例中，第二互连暴露部441和442均布置在四个开关元件11至14之间，或者与四个开关元件相邻的位置处。因此，电子控制单元10可以从第二互连暴露部442向金属片67快速地散发由开关元件11至14生成的热。因此可以提高电子控制单元1的散热性會K。
[0042]下文将描述对以上第一至第三实施例的修改。(I)在上述实施例中，螺母60热压装配在盖50的圆筒部52中。在一个修改方案中，螺母60可以通过压配或粘合固定到盖50的圆筒部52，或者可以通过插入成型固定到盖50。由于通过插入成型还可以使圆筒部52的壁变薄，因此还可以减小电子控制单元1的尺寸。
[0043](2)在上述实施例中，开关元件11至14和定制IC 22安装在基板40的第一表面α上，而电容器19至21、线圈16以及继电器17和18安装在第二表面β上。在一个修改方案中，诸如开关元件11至14、定制IC22、电容器19至21、线圈16以及继电器17和18的电子部件可以安装在基板40的第一表面α和第二表面β中的任一表面上。
[0044](3)在上述实施例中，电子控制单元10包括均为机械继电器的功率继电器18和电机继电器17。在一个修改方案中，电子控制单元10可以包括诸如MOSFET或IGBT的半导体开关元件，作为功率继电器18和电机继电器17中的至少一个。
[0045](4)在上述实施例中，电子控制单元10包括由四个开关元件11至14构成的H桥电路并且从而驱动DC电机2。在一个修改方案中，电子控制单元10可以包括由例如六个开关元件构成的逆变器电路以驱动无刷电机。
[0046](5)在上述实施例中，描述了如下电子控制单元10，其设置在远离电动转向系统I的电机2的位置处并且控制电机2。在一个修改方案中，电子控制单元10可以与电机2—体地设置。此外，在一个修改方案中，电子控制单元10不应限于控制电动转向系统1，并且可以控制各种其他系统。如上文所述，本公开不限于上述实施例，并且可以在不偏离本公开的精神的情况下在其范围内以各种模式实施。
[0047]总而言之，以上实施例的电子控制单元10可以被描述如下。
[0048]一种电子控制单元10包括基板40，电子部件11-21，热沉30，盖50，蓄热器60、65、67和螺钉70。配线图案在基板40上形成。电子部件11-21安装在基板40上，并且在电子部件通电时生成热。热沉30在基板40的厚度方向上设置在基板40的一个侧面α上。盖50由树脂制成，并且在基板40的厚度方向上设置在基板40的另一个侧面β上。蓄热器60、65、67固定到盖50的在基板40侧的部分，并且与基板40接触。螺钉70的一个末端连接到热沉30。螺钉70的中心部分插入为基板40设置的孔43。螺钉70的另一个末端连接到蓄热器60、65、67。
[0049]因此，电子部件11-21生成的热通过第一路径散发并且通过第二路径散发，第一路径经由基板40和螺钉70将热从电子部件11-21传输到蓄热器60、65、67，并且第二路径直接地或者经由基板40将热从电子部件11-21传输到热沉30。因此，电子控制单元10可以提高电子部件11-21的散热性能。此外，电子控制单元10具有树脂盖50，导致轻重量和低生产成本。
[0050]尽管已参照实施例描述了本公开，但是应理解，本公开不限于这些实施例和构造。本公开旨在涵盖各种修改和等同布置。此外，尽管有各种修改和配置，但是包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和配置也在本公开的精神和范围内。
【主权项】
1.一种电子控制单元(10)，包括: 基板(40)，配线图案在所述基板(40)上形成；电子部件(11-21)，安装在所述基板(40)上并且在所述电子部件(11-21)通电时生成执.JtW ， 热沉(30)，在所述基板(40)的厚度方向上设置在所述基板(40)的一个侧面(Ct)上； 盖(50)，由树脂制成并且在所述基板(40)的厚度方向上设置在所述基板(40)的另一个侧面⑶上; 蓄热器(60，65，67)，固定到所述盖(50)的在所述基板(40)侧的部分并且与所述基板(40)的在所述盖(50)侧的表面(β)接触；以及螺钉(70)，其中: 所述螺钉(70)的一个末端连接到所述热沉(30); 所述螺钉(70)的中心部分插入到在所述基板(40)的厚度方向上穿过所述基板(40)的孔(43)中；以及 所述螺钉(70)的另一个末端连接到所述蓄热器(60，65，67)。2.根据权利要求1所述的电子控制单元，其中: 所述基板(40)包括在所述基板(40)的表面(α，β)上暴露的互连暴露部(421、422、441、442);以及 所述蓄热器(60，65，67)与在所述基板(40)的在所述盖(50)侧的表面(β)上暴露的所述互连暴露部(422、442)接触。3.根据权利要求1或2所述的电子控制单元，其中所述螺钉(70)从所述热沉(30)侧插入以与设置用于所述蓄热器(60)的螺孔(63)螺纹接合。4.根据权利要求1或2所述的电子控制单元，其中: 所述蓄热器(65)包括插入所述螺钉(70)的孔(66);以及 所述螺钉(70)从所述盖(50)侧插入以与设置用于所述热沉(30)的螺孔(34)螺纹接合。5.根据权利要求1或2所述的电子控制单元，其中: 所述基板(40)包括: 第一互连暴露部(421，422)，在所述基板(40)的孔(43)周围暴露；以及第二互连暴露部(441，442)，在所述基板(40)的表面(α，β)上在不同于第一蓄热器(60)的位置处暴露；以及 所述蓄热器(60，67)包括: 所述第一蓄热器(60)，与所述第一互连暴露部(422)接触；以及 第二蓄热器(67)，与所述第二互连暴露部(442)接触。6.根据权利要求5所述的电子控制单元，其中: 所述电子部件(11-21)是多个电子部件(11-21)中的电子部件；以及 所述第二互连暴露部(441，442)布置在所述多个电子部件(11-21)之间。7.根据权利要求1或2所述的电子控制单元，其中: 所述盖(50)包括: 盖体(51)，覆盖所述基板(40);以及 圆筒部(52)，从所述盖体(51)的内壁朝向所述基板(40)延伸；以及 所述蓄热器(60，65，67)通过热压装配固定到所述圆筒部(52)的径向内部。8.根据权利要求1或2所述的电子控制单元，其中: 所述盖(50)包括: 盖体(51)，覆盖所述基板(40);以及 圆筒部(52)，从所述盖体(51)的内壁朝向所述基板(40)延伸；以及 所述蓄热器(60，65，67)通过插入成型固定到所述圆筒部(52)的径向内部。9.根据权利要求1或2所述的电子控制单元，其中所述电子部件(11-21)包括开关元件(11-14)、支路电阻(15)、线圈(16)、继电器(17、18)和电容器(19-21)中的至少任意一者。
【文档编号】H01L23/367GK106061194SQ201610210618
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月6日 公开号201610210618.X, CN 106061194 A, CN 106061194A, CN 201610210618, CN-A-106061194, CN106061194 A, CN106061194A, CN201610210618, CN201610210618.X
【发明人】田岛刚
【申请人】株式会社电装