电子控制装置 技术领域 本发明涉及用于例如通过电动机的旋转力对车辆的转向装置辅助作用的电动式 动力转向装置的电子控制装置。
背景技术 以往， 已知有一种电子控制装置， 该装置的功率器件即半导体开关元件 (FET) 安装 在金属基板上， 并且， 将金属基板与金属基板外的器件电连接的连接部件安装在金属基板上。
例如， 专利文献 1 所披露的电子控制装置包括 ： 装载有由用于切换电动机的电流 的半导体开关元件构成的电桥电路的功率基板 ； 将导电板等镶嵌成形在绝缘性树脂并且装 载有大电流器件的外壳 ； 装载有微型计算机等小电流器件的控制基板 ； 将功率基板和上述 外壳及上述控制基板电连接的连接部件 ； 与功率基板紧贴的散热器 ； 以及覆盖功率基板、 外壳及控制基板并由金属板冲压成形而安装在散热器的壳体。
专利文献 1 ： 日本专利第 3644835 号说明书 ( 图 2)发明内容 在专利文献 1 所披露的电子控制装置中， 存在的问题是 ： 分别需要装载半导体开 关元件的功率基板、 装载大电流器件的外壳、 以及装载小电流器件的控制基板， 器件数量增 加， 而引起装置的大型化、 复杂化、 成本高。
本发明的课题在于提供一种解决如上所述的问题的电子控制装置， 该电子控制装 置除了可以实现小型化、 简单化、 低成本化， 还可以实现高输出化、 高寿命化。
本发明所涉及的电子控制装置包括 ： 在两端部具有开口部的绝缘性树脂制的外 壳； 安装在该外壳的一个上述端部、 在外壳侧的表面装载功率器件的散热器 ； 以及与该散 热器相对设置的电路基板， 上述电路基板上， 在一个面安装包含微型计算机的多个小电流 器件， 该微型计算机控制上述功率器件的驱动， 在另一面安装包含电容器的多个大电流器 件， 该电容器吸收流过上述功率器件的电流的波动。
另外， 本发明所涉及的电子控制装置包括 ： 在两端部具有开口部的绝缘性树脂制 的外壳 ； 安装在该外壳的一个上述端部、 在外壳侧的表面装载功率器件的散热器 ； 以及与 该散热器相对设置的电路基板， 上述电路基板上， 在一个面安装包含微型计算机的多个小 电流器件， 该微型计算机控制上述功率器件的驱动， 在另一面安装包含并联电阻的多个大 电流器件， 该并联电阻检测流过上述功率器件的电流。
根据本发明所涉及的电子控制装置， 由于将功率器件装载在散热器上， 并且在电 路基板的一个面安装小电流器件， 在另一面安装大电流器件， 因此除了可以实现小型化、 简 单化、 低成本化， 还可以实现高输出化、 高寿命化。
附图说明
图 1 是表示本发明的实施方式 1 所涉及的电子控制装置的分解立体图。图 2 是从上下相反方向观察图 1 的表示电子控制装置的分解立体图时的分解立体图。 图 3 是从车辆连接器侧观察图 1 的电子控制装置时的侧视图。
图 4 是从电动机连接器侧观察图 1 的电子控制装置时的侧视图。
图 5 是从安装散热器的方向观察图 1 的电子控制装置的外壳时的立体图。
图 6 是图 5 的主要部分放大图。
图 7 是图 1 的电子控制装置的方框图。
图 8 是图 1 的电子控制装置的侧剖视图。
图 9 是表示图 1 的电子控制装置的导电板与连接器端子的组装的立体图。
图 10 是表示图 1 的电子控制装置的导电板与连接器端子的组装的立体图。
图 11 是图 1 的电子控制装置的与图 8 的侧剖面平行的侧剖视图。
图 12 是表示图 1 的电子控制装置的导电板与连接器端子的组装的立体图。
图 13 是表示图 1 的电子控制装置的保持部件与弹簧材料的组装的立体图。
图 14 是图 1 的电子控制装置的与图 8 的侧剖面平行的侧剖视图。
图 15 是图 1 的电子控制装置的对图 8 的侧剖面沿着直角方向剖切时的剖视图。
图 16 是图 1 的电子控制装置的与图 8 的侧剖面平行的侧剖视图。
图 17 是表示图 1 的电子控制装置的电路基板的主视图。
图 18 是表示图 1 的电子控制装置的散热器与外壳的位置关系的分解立体图。
图 19 是表示图 1 的电子控制装置的散热器与外壳的位置关系的立体图。
图 20 是图 1 的电子控制装置的主要部分立体图。
图 21 是表示本发明的实施方式 2 所涉及的电子控制装置的侧剖视图。
图 22 是表示本发明的实施方式 1、 2 所涉及的电子控制装置的变形例的立体图。
标号说明
1 电子控制装置， 2 半导体开关元件 ( 功率器件 )， 3 外壳， 3a 绝缘性树脂， 3b 保持 部， 3c 开口部内壁面， 3d 定位部， 3e 定位部， 4 电路基板， 5 散热器， 5a 端面， 5b 防蚀铝处理 面， 5c 散热翅片， 6a 功率用导电板， 6b 输出用导电板， 6c 信号用导电板， 6d 导电板， 6e 导电 板， 6f 保持部件， 6ap 至 6fp 压入配合端子， 7 盖板， 车辆连接器， 9 电动机连接器， 10 传感器 连接器， 11 电源连接器端子， 12 信号连接器端子， 13 电动机连接器端子， 14 传感器连接器端 子， 20 螺钉， 21 板簧， 21a 按压部， 21b 卡扣部， 21s 狭缝部， 22 电动机， 23 转矩传感器， 24 电 池， 41 微型计算机 ( 小电流器件 )， 42 电源 IC( 小电流器件 )， 43 驱动器 IC( 小电流器件 )， 44 线圈 ( 大电流器件 )， 45 电容器 ( 大电流器件 )， 46 继电器 ( 大电流器件 )， 47 并联电阻 ( 大电流器件 )， 51 散热器本体， 52 防蚀铝被膜。
具体实施方式
实施方式 1.
下面， 基于附图说明本发明的各实施方式， 但在各图中， 对相同或者相当部件、 和 部位标注相同的标号进行说明。
在本实施方式中， 以用于例如通过电动机的旋转力对车辆的转向装置辅助作用的 电动式动力转向装置的电子控制装置 1 为例进行说明。图 1 是表示本发明的实施方式 1 所涉及的电子控制装置 1 的分解立体图 ； 图2是 从上下相反方向观察图 1 的表示电子控制装置 1 的分解立体图时的分解立体图 ； 图 3 是表 示图 1 的电子控制装置 1 的车辆连接器 8 侧的侧视图 ； 图 4 是表示图 1 的电子控制装置 1 的电动机连接器 9、 传感器连接器 10 侧的侧视图 ； 图 5 是从安装散热器 5 的方向表示图 1 的 电子控制装置 1 的外壳 3 的立体图 ； 图 6 是图 5 的主要部分放大图 ； 图 7 是图 1 的电子控制 装置 1 的方框图 ； 图 8 是图 1 的电子控制装置 1 的剖视图。
该电子控制装置 1 包括 ： 在两端部分别具有开口部的绝缘性树脂制的外壳 3 ； 使用 螺钉 20 安装在该外壳 3 的一个端部、 在表面形成有绝缘被膜的铝制的散热器 5 ； 装载在该 散热器 5、 被板簧 21 按压在散热器 5 侧的功率器件即半导体开关元件 2 ； 与散热器 5 相对设 置的电路基板 4 ； 以及与散热器 5 一起存放半导体开关元件 2、 电路基板 4 的盖板 7。
在电路基板 4 的盖板 7 侧的表面， 利用焊接安装流过信号用的小电流的多个小电 流器件。该小电流器件如图 1 所示， 分别相当于基于方向盘的转向转矩以及车辆的车速计 算辅助转矩并且反馈电动机电流、 生成相当于辅助转矩的驱动信号的微型计算机 41 ； 驱动 电子控制装置 1 的电源 IC42 ； 以及控制半导体开关元件 2 的动作的驱动器 IC43。
在电路基板 4 的散热器 5 侧的表面， 利用焊接安装流过电动机驱动用的大电流的 多个大电流器件。该大电流器件如图 2 所示， 相当于防止半导体开关元件 2 在开关动作时 产生的电磁噪声向外部泄漏的线圈 44 ； 吸收流过半导体开关元件 2 的电流的波动的电容器 45 ； 将从电池 24 通过电桥电路的半导体开关元件 2 提供至电动机 22 的电动机电流接通和 断开的继电器 46 ； 以及检测流过半导体开关元件 2 的电流的并联电阻 47。 电路基板 4 的电流电路包括 ： 由半导体开关元件 2 构成的电桥电路 ； 与线圈 44、 电 容器 45、 继电器 46、 并联电阻 47 电连接并由布线图案构成的流过电动机驱动用的大电流的 大电流电路 ； 以及与微型计算机 41、 电源 IC42、 驱动器 IC43 电连接并由布线图案构成的流 过信号用的小电流的小电流电路。
另外， 电子控制装置 1 包括 ： 设置在外壳 3 的一个侧面、 与车辆的布线电连接的车 辆连接器 8 ； 设置在外壳 3 的另一侧面、 与电动机 22 电连接的电动机连接器 9 ； 以及与该电 动机连接器 9 相邻、 与转矩传感器 23 电连接的传感器连接器 10。
如图 3 所示， 车辆连接器 8 包括 ： 与车辆的电池 24 电连接、 由板厚 0.8mm 的铜或者 铜合金形成的电源连接器端子 11 ； 以及通过车辆的布线输入输出信号的厚度 0.64mm 的磷 青铜制的信号连接器端子 12。
另外， 如图 4 所示， 电动机连接器 9 包括厚度 0.8mm 的高电导率的铜合金或者磷青 铜制的电动机连接器端子 13， 传感器连接器 10 包括厚度 0.64mm 的磷青铜制的传感器连接 器端子 14。
并且， 如图 5 所示， 电子控制装置 1 包括 ： 基础部由镶嵌成形与外壳 3 形成一体化、 并且将电路基板 4 与半导体开关元件 2 电连接的功率用导电板 6a、 输出用导电板 6b 及信号 用导电板 6c ； 以及基础部由镶嵌成形与外壳 3 形成一体化、 并且将电路基板 4 与电源连接 器端子 11 电连接的导电板 6d。
另外， 电子控制装置 1 包括 ： 将电路基板 4 与信号连接器端子 12 及传感器连接器 端子 14 电连接的导电板 6e ； 以及具有将电路基板 4 的接地与散热器 5 连接的作用的保持 部件 6f。
电源连接器端子 11、 信号连接器端子 12、 电动机连接器端子 13 及传感器连接器端 子 14 等器件， 在功率用导电板 6a、 输出用导电板 6b、 信号用导电板 6c、 导电板 6d、 6e、 保持 部件 6f 被镶嵌成形以形成外壳 3 时， 分别同时被镶嵌成形， 车辆连接器 8、 电动机连接器 9、 传感器连接器 10 与外壳 3 形成一体化。
另外， 在与安装散热器 5 的外壳 3 的开口部相反侧的开口部侧的侧面， 形成用于将 电子控制装置 1 安装在被安装体即车辆的安装脚部 3L。
并排的一对各半导体开关元件 2 的各端子， 在图 6 中从右侧以供给电源端子 VS、 高 侧 MOSFET2H 的栅极端子 GT1、 电桥输出端子 OUT、 低侧 MOSFET2L 的栅极端子 GT2、 以及接地 端子 GND 的顺序排列配置。
此处， 供给电源端子 VS、 电桥输出端子 OUT、 接地端子 GND 是为了使电动机 22 工 作、 最大流过 50A 左右的大电流的大电流用端子， 栅极端子 GT1、 栅极端子 GT2 是最大流过 3A 左右的信号用的小电流的小电流用端子， 大电流用端子与小电流用端子交替配置。
并排的半导体开关元件 2 的各端子 OUT 如图 8 所示， 在中间部的两个部位弯曲为 与立起、 倒下的曲柄状相同的形状， 分别向相同方向导出。 这对于其他端子 VS、 GT1、 GT2、 GND 也一样。 半导体开关元件 2 的端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND 形成为宽度 0.8mm， 厚度 0.5mm， 端子的间隔为 1.7mm。
如图 7 所示， 半导体开关元件 2 将高侧 MOSFET2H 和低侧 MOSFET2L 集成， 形成半桥。 然后， 将半导体开关元件 2 的半桥容纳在一个封装件内， 并且将两个为一组， 构成用于切换 电动机 22 的电流的电桥电路。
另外， 如图 5、 图 6 所示， 在外壳 3 中， 形成将半导体开关元件 2 的本体与外壳 3 进 行定位的定位部 3d。
在该定位部 3d 的前端部形成锥形， 将设置在半导体开关元件 2 的散热部的孔 2a 由锥形部引导、 插入， 实现定位。定位部 3d 兼作各端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND 的导出方向 的定位。
另外， 将各端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND 与导电板 6a、 6b、 6c 进行定位的定位部 3e 同样形成于外壳 3 中。该定位部 3e 进行与各端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND 的导出方向成直 角方向的定位。定位部 3e 形成于半导体开关元件 2 的两端的端子 VS、 GND 的外侧， 在前端 部形成锥形。 用该锥形部， 引导半导体开关元件 2 的各端子 VS、 GND 的外侧， 实现各端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND 与导电板 6a、 6b、 6c 的定位。
如图 6 所示， 导电板 6a、 6b、 6c 沿半导体开关元件 2 的端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND 导出的导出方向延伸而重叠配置， 端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND 以及导电板 6a、 6b、 6c 配置在 与散热器 5 相对的面。
在用定位部 3d、 3e 将半导体开关元件 2 定位固定后， 各端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND 与导电板 6a、 6b、 6c 例如通过激光焊接进行焊接。
激光焊接是在安装散热器 5 前， 从安装散热器 5 的方向向端子 VS、 GT1、 QUT、 GT2、 GND 的表面照射激光 LB 而进行的。
如图 6 所示， 功率用导电板 6a 的底端部分别与半导体开关元件 2 的供给电源端子 VS、 接地端子 GND 的前端部连接。输出用导电板 6b 的底端部与电桥输出端子 OUT 的前端部
连接。信号用导电板 6c 的底端部分别与栅极端子 GT1、 GT2 的前端部连接。
图 9 是表示导电板 6a、 6b、 6c 及与其连接的周围器件的立体图。
对导电板 6a、 6b、 6c 分别形成压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp。在电路基板 4 形成由 铜箔构成的布线图案、 以及内表面进行镀铜并与上述布线图案电连接的多个通孔 4a， 压入 配合端子 6ap、 6bp、 6cp 压入电路基板 4 的各通孔 4a， 将半导体开关元件 2 的端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND 与电路基板 4 的布线图案电连接。
功率用导电板 6a、 输出用导电板 6b 由轧制的铜或者铜合金形成。但是， 若将导电 板 6a、 6b 与半导体开关元件 2 的端子 VS、 OUT、 GND 焊接， 则由于在导电板 6a、 6b 中会流过大 电流， 因此导电板 6a、 6b 需要确保足够的体积。
然而， 从形成压入配合端子和冲压加工的观点而言， 难以增加板厚。因此， 在本 实施方式中， 使功率用导电板即导电板 6a、 6b 的板厚与端子 VS、 OUT、 GND 的宽度相同， 为 0.8mm， 将板宽度形成得大于板厚， 与半导体开关元件 2 的端子 VS、 OUT、 GND 进行焊接。
另外， 由于信号用导电板 6c 流过小电流， 因此不必考虑将电阻降低， 但采用与流 过大电流的功率用导电板 6a 和输出用导电板 6b 同样的板材形成。
如图 8、 图 9 所示， 输出用导电板 6b 与半导体开关元件 2 的电桥输出端子 OUT 连 接。 另外， 与底端部的相反侧端部连接电动机连接器端子 13 的端部 13a。 然后， 与连接 输出用导电板 6b 与半导体开关元件 2 的电桥输出端子 OUT 一样， 电动机连接器端子 13 的 端部 13a 配置在输出用导电板 6b 的端部与散热器 5 相对的面， 从安装散热器 5 的方向向电 动机连接器端子 13 的表面照射激光 LB 而进行焊接。
来自半导体开关元件 2 的电桥输出端子 OUT 的电动机电流不经由电路基板 4， 而直 接经由电动机连接器端子 13 流向电动机 22。
在输出用导电板 6b 的中间部， 形成向电路基板 4 延伸的压入配合端子 6bp， 用于监 视电动机连接器端子 13 的电压的信号向电路基板 4 输出。
图 10 是表示电源用导电板 6d、 及与其连接的周围器件的立体图。
如图 8、 图 10 所示， 与电源用导电板 6d 连接电源连接器端子 11 的端部 11a。与连 接输出用导电板 6b 与电动机连接器端子 13 的端部 13a 一样， 电源连接器端子 11 配置在电 源用导电板 6d 的端部的与散热器 5 相对的面， 从安装散热器 5 的方向向电源连接器端子 11 的端部 11a 的表面照射激光 LB 而进行焊接。
在电源用导电板 6d 的中间部， 形成向电路基板 4 延伸的压入配合端子 6dp， 该压入 配合端子 6dp 压入电路基板 4 的通孔 4a， 与电路基板 4 的布线图案电连接。然后， 电池 24 的电流经由电源连接器端子 11、 电源用导电板 6d、 压入配合端子 6dp 提供至电路基板 4。
图 11 是与图 8 平行的、 沿着车辆连接器 8 及传感器连接器 10 剖切的剖视图 ； 图 12 是各导电板 6e、 及与其连接的周围器件的立体图。
如图 11、 图 12 所示， 导电板 6e 与信号连接器端子 12、 传感器连接器端子 14 的端 部 12a、 14a 重叠， 该一致的面在散热器 5 附近， 且形成得与散热器 5 平行。
此时， 信号连接器端子 12、 传感器连接器端子 14 的端部 12a、 14a 配置在散热器 5 侧， 从安装散热器 5 的方向向信号连接器端子 12 的端部 12a、 传感器连接器端子 14 的端部 14a 的表面照射激光 LB 而进行焊接。
另外， 导电板 6e 在与焊接部相反侧的端部形成压入配合端子 6ep， 该压入配合端 子 6ep 压入电路基板 4 的通孔 4b， 与导电板 6e 连接的信号连接器端子 12、 传感器连接器端 子 14 与电路基板 4 的布线图案电连接。
图 13 是保持部件 6f、 及与该保持部件 6f 连接的周围器件的立体图 ； 图 14 是与图 8 平行、 沿着保持部件 6f 的中心剖切的剖视图。
保持部件 6f 具有将电路基板 4 的接地与散热器 5 连接的功能。但是， 由于在散热 器 5 的表面形成绝缘被膜 52， 因此无法使保持部件 6f 与散热器直接接触。因此， 通过螺钉 20、 板簧 21， 使电路基板 4 与散热器 5 电连接。
图 13 所示的板簧 21 由弹簧用不锈钢板、 弹簧用磷青铜等导电体形成， 在一端设置 狭缝 21s。通过将保持部件 6f 压入固定在狭缝 21s， 将保持部件 6f 与板簧 21 电连接。固 定有保持部件 6f 的板簧 21 如图 14 所示， 配置在外壳 3 与螺钉 20 的头部之间， 与外壳 3 一 起紧固固定在散热器 5。
由于对设置在散热器 5 的螺纹孔不实施绝缘处理， 因此将保持部件 6f 与散热器 5 电连接。
在保持部件 6f， 在前端部形成压入配合端子 6fp， 压入配合端子 6fp 压入电路基板 4 的通孔 4a。
利用该结构， 经由压入配合端子 6fp、 保持部件 6f、 板簧 21、 螺钉 20， 将电路基板 4 的布线图案与散热器 5 电连接。
如图 8、 图 11 所示， 在本实施方式中， 压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp、 6dp、 6ep 配置在 盖板 7 侧， 激光焊接部配置在散热器 5 侧。
利用该结构， 由于压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp、 6dp、 6ep 与激光焊接部的距离变 长， 因此减少在激光焊接时产生的热、 反射光、 保护用气体给压入配合端子 6ap、 6bp、 6cP、 6dp、 6ep 带来的影响。
另外， 由于在压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp、 6dp、 6ep 与激光焊接部之间， 存在绝缘 性树脂 3a 及电路基板 4， 因此在激光焊接时产生的反射光难以到达压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp、 6dp、 6ep。
另外， 各端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND、 11、 12、 13、 14 在与通过压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp、 6dp、 6ep 的各中心 ( 例如图 11 的虚线 ) 的中心线平行离开的线上的焊接部位， 与 导电板 6a、 6b、 6c、 6d、 6e 进行焊接。这样， 通过使焊接部位位于从压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp、 6dp、 6ep 的各中心离开的位置， 可以防止压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp、 6dp、 6ep 向电路 基板 4 压入时的压入负荷直接作用在焊接部， 可以防止焊接部产生变形或者剥离。
电路基板 4 在通孔 4a 压入压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp、 6dP、 6ep、 6fp， 被机械地保 持。
另外， 由于各导电板 6a、 6b、 6c、 6d、 6e、 6f 的基础部镶嵌成形在外壳 3 的绝缘性树 脂 3a 中， 因此在将压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp、 6dp、 6ep、 6fp 压入电路基板 4 时， 如图 8、 图 11 及图 14 所示， 绝缘性树脂 3a 存在于与散热器 5 之间， 散热器 5 受到压入力。但是， 由于 制造上的精度原因， 在绝缘性树脂 3a 与散热器 5 之间会产生细微的间隙。
压入配合压入中， 压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp、 6dp、 6ep、 6fp 与电路基板 4 的相对 高度的精度很重要， 但由于绝缘性树脂 3a 与散热器 5 之间的细微的间隙导致该相对高度的精度下降， 因此在该间隙涂布粘接剂 ( 未图示 )， 去除该间隙的影响。
在本实施方式中， 在功率用导电板 6a 分别形成两个压入配合端子 6ap， 在输出用 导电板 6b 形成一个压入配合端子 6bp， 在信号用导电板 6c 形成一个压入配合端子 6cp， 对 于一个半导体开关元件 2 配置 7 个压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp。
另外， 通过将相邻的导电板 6a、 6b、 6c 的压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp 配置为交叉 状， 增大压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp 间的距离， 防止各端子 6a、 6b、 6c 间的短路。
在导电板 6d， 对每个电源连接器端子形成两个压入配合端子 6dp， 在导电板 6e， 形 成 6 只与信号连接器端子 12 连接的压入配合端子、 和 5 只与传感器连接器端子 14 连接的 压入配合端子， 总计形成 11 只压入配合端子 6ep。
另外， 在保持部件 6f， 形成一只压入配合端子 6fp。 将压入配合端子 6ap、 6bp、 6cp、 6dp、 6fp 压入的电路基板 4 的通孔 4a 的孔径形成为 1.45mm、 将压入配合端子 6ep 压入的通 孔 4b 的孔径形成为 1mm。
在上述结构的电子控制装置 1 中， 若微型计算机 41 生成驱动信号， 则在电路中流 过电流， 从各部分产生热量。此时， 与大电流电路电连接的线圈 44、 电容器 45、 继电器 46 及 并联电阻 47 的发热量比与小电流电路电连接的微型计算机 41、 电源 IC42 及驱动器 IC43 的 发热量大。若将这些器件配置在同一空间， 则发热较小的微型计算机 41、 电源 IC42、 驱动器 IC43 受到从发热较大的线圈 44、 电容器 45、 继电器 46、 并联电阻 47 产生的热量的影响， 温 度会上升。 在本实施方式中， 将大电流器件的线圈 44、 电容器 45、 继电器 46 及并联电阻 47 安 装在安装有小电流器件的微型计算机 41、 电源 IC42 及驱动器 IC43 的电路基板 4 的表面的 相反侧的面， 且线圈 44、 电容器 45、 继电器 46 与散热器 5 的安装有开关元件 2 的表面相对 那样配置在电路基板 4 上。
本实施方式的电路基板 4 上的电流器件的位置关系如图 15 及图 16 所示。图 15 表示与图 8 平行的另一剖面， 图 16 表示对图 15 沿直角方向剖切的剖面。
如图 15 所示， 线圈 44、 电容器 45、 继电器 46 配置在被电路基板 4、 散热器 5 及外壳 3 的内壁面包围的空间内。
另外， 如图 16 所示， 在同一空间内还配置并联电阻 47、 装载在散热器 5 的半导体开 关元件 2。
安装小电流器件的微型计算机 41、 电源 IC42、 驱动器 IC43 侧的电路基板 4 的表面 与盖板 7 相对地配置。即， 微型计算机 41、 电源 IC42、 驱动器 IC43 配置在被电路基板 4 与 盖板 7 的内壁面包围的空间内。
利用该配置， 由外壳 3、 散热器 5、 盖板 7 形成的电子控制装置 1 的内部空间被电路 基板 4 分割为两部分， 即存放大电流器件的空间 A ； 存放小电流器件的空间 B。
在空间 A， 由于存放流过大电流的大电流器件、 即发热量较大的大电流器件， 因此 空间内部的温度较高。 与之相反， 在空间 B， 由于存放发热量较小的小电流器件， 且电路基板 4 起到隔热材料的作用， 与空间 A 的热量隔开， 因此空间 B 的内部的温度较低。
微型计算机 41、 电源 IC42 及驱动器 IC43 是装入小型、 高性能的集成电路， 与其他 电流器件相比发热量较小。
因此， 通过将这些器件配置在低温的空间 B， 可以防止受热所导致的温度上升。
构成电子控制装置 1 的器件中， 温度最低的是非发热体、 且由热导率较低的绝缘 性树脂形成的外壳 3。
由于在外壳 3 的内壁面附近温度边界层较为发达， 因此在内壁面附近形成温度比 其他部分低的低温空间。另外， 毋庸置疑的是， 由于内壁面附近与外部气体的距离较近， 因 此易于向外部气体散热。
即， 若将安装在电路基板 4 的电流器件配置在电路基板 4 的周缘部， 则由于电流器 件配置在外壳 3 的内壁面附近， 因此可以促进散热， 抑制温度上升。特别是， 若在电路基板 4 的转角部配置电流器件， 则由于电流器件与外壳 3 的内壁面的两个面接近， 可以更有效地 散热， 因此可以实现电子控制装置 1 的小型化、 高输出化、 长寿命化。
本实施方式的电路基板 4 的主视图如图 17 所示。
由图 17 可知， 由于电容器 45 配置在电路基板 4 的转角部， 因此组装时被配置在外 壳 3 的内壁转角部附近。
另外， 并联电阻 47 也配置在电路基板 4 的边缘部， 组装时被配置在外壳 3 的内壁 附近。
另外， 配置在电路基板 4 的周缘部的器件不限于电容器 45、 并联电阻 47， 例如也可 以是线圈 44、 继电器 46、 微型计算机 41、 电源 IC42、 驱动器 IC43。 另外， 也可以将多个大电流器件、 小电流器件分别配置在电路基板 4 的周缘部。
另外， 如图 16、 图 17 所示， 电容器 45 与形成于电路基板 4 上的布线的连接点、 和并 联电阻 47 与形成于电路基板 4 上的布线的连接点接近。因此， 电容器 45 与并联电阻 47 接 近配置在电路基板 4 上。
若电容器 45 与并联电阻 47 的连接距离变长， 则系统的电感变大， 噪声变大。 因此， 将电容器 45 和并联电阻 47 的连接间距离配置在 3mm 以内。
另外， 散热器 5 由散热器本体 51、 形成于该散热器本体 51 的表面的绝缘被膜即防 蚀铝被膜 52 构成。
散热器 5 是将铝或者铝合金从模具压出， 在形成的挤压型材的整个表面预先形成 防蚀铝被膜 52， 从而制成散热器原材料， 将该散热器原材料用切割机切成期望的长度， 实施 开孔等机械加工而形成的。
在该制造方法中， 由于不必对各个散热器形成防蚀铝被膜 52， 因此制造工序得到 简化， 制造成本降低。
防蚀铝处理是通过将铝或者铝合金进行阳极氧化处理、 而在表面形成绝缘性的氧 化被膜的表面处理法。
金属的氧化被膜一般具有 0.8 至 0.9 左右较高的辐射率。
即， 由于在实施防蚀铝处理的散热器 5 的表面会产生自然空气冷却所导致的散热 和辐射所导致的散热， 因此可以得到较高的散热性能。
由于散热器 5 是将形成防蚀铝被膜 52 的原材料切割而制造的， 因此在端面 5a 不 实施防蚀铝处理。由于一般金属的辐射率是 0.1 至 0.2 左右， 因此即使将散热器 5 的端面 5a 露出在外部， 也无法得到充分的散热性能。
因此， 使散热器 5 的端面 5a 与绝缘性树脂制的外壳 3 的开口部的内壁面 3c 接近 相对而配置。
图 18、 图 19 是表示本实施方式的外壳 3 的内壁面 3c 与散热器 5 的端面 5a 的位置 关系的立体图。
绝缘性树脂具有比金属高得多的热辐射率。另外， 外壳 3 的表面积与散热器 5 的 端面 5a 的表面积相比足够大。
因此， 通过使散热器 5 的端面 5a 与外壳 3 的内壁面 3c 面接触， 散热器 5 的大量的 热量通过端面 5a， 顺利流向散热面积较大、 热辐射率较高的外壳 3， 通过外壳 3 向外部排出， 与使散热器 5 的端面 5a 直接露出在外部相比， 可以得到较高的散热性能。
另外， 在表面实施防蚀铝被膜 52 的散热器 5 的一个侧面 5b 如图 19 所示， 露出在 外部。
由于散热器 5 的散热器本体 51 由热导率较高的铝或者铝合金制造， 因此散热器 5 自身的热阻大致为零， 不会带来障碍。
另外， 由于防蚀铝被膜 52 由氧化铝 (Al2O3) 形成， 且膜厚为 10μm 左右， 非常薄， 因 此可以认为热阻大致为零。
散热器 5 除端面 5a 以外， 在表面形成防蚀铝被膜 52。
即， 在装载半导体开关元件 2 的面、 以及与半导体开关元件 2 的端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND 相对的面也形成防蚀铝被膜 52。防蚀铝除了具有作为提高辐射率的氧化被膜的作 用之外， 还具有作为绝缘被膜的作用。 半导体开关元件 2 流过较高的电流， 但由于在散热器 5 的表面形成防蚀铝被膜 52， 因此可以防止与散热器 5 的短路。
另外， 即使万一在半导体开关元件 2 的附近产生防蚀铝被膜 52 的裂纹等所导致的 绝缘不良， 但由于散热器 5 的表面被防蚀铝被膜 52 和外壳 3 绝缘， 因此从电子控制装置 1 的外侧不会与半导体开关元件 2 产生电短路， 可以得到绝缘性能提高的电子控制装置 1。
在本实施方式中， 使用挤压型材制造散热器 5， 但也可以使用热轧或者冷轧的板材 进行制造。
另外， 将绝缘被膜作为防蚀铝被膜 52， 但也可以使用进行了预镀膜的绝缘性树脂 作为绝缘被膜。
并且， 也可以用涂料对铝或者铝合金的散热器表面进行涂层。
在将半导体开关元件 2 设置在散热器 5 时， 使热传导性粘接剂 ( 未图示 ) 存在于半 导体开关元件 2 的散热部与散热器 5 的防蚀铝被膜 52 之间， 进行固定。在散热器 5 与散热 部的表面， 由于存在较小的凹凸， 因此即使将散热部与散热器 5 紧贴也会产生细微的间隙， 真实的接触面积比看上去的接触面积小。
若接触面积变小， 则由半导体开关元件 2 产生的热量在向散热器 5 传导时的传热 路径的热阻变大， 因此妨碍来自半导体开关元件 2 的热量的散发。
因此， 通过使热传导性粘接剂存在于间隙中， 可以使半导体开关元件 2 与散热器 5 之间的热阻降低， 促进散热性能。
另外， 半导体开关元件 2 与散热器 5 通过由热传导性粘接剂固定， 例如即使对电子 控制装置 1 施加外力、 或者产生振动时， 施加在半导体开关元件 2 的焊接部的应力也会变 小。
另外， 板簧 21 除了起到将电路基板 4 的接地与散热器 5 连接的作用之外， 还起到
将半导体开关元件 2 固定在外壳 3 的作用。
图 20 是表示板簧 21 以及其周围的器件的主要部分立体图。
如图 14、 图 16 及图 20 所示， 板簧 21 的卡扣部 21b 卡扣在外壳 3 的保持部 3b， 并 且用螺钉 20 固定在散热器 5， 使外壳 3 存在其间。
此时， 板簧 21 的按压部 21a 按压在半导体开关元件 2 的树脂封装面。其结果是， 热传导性粘接剂由于板簧 21 的按压而变薄且均匀地扩展， 可以降低散热器 5 的防蚀铝被膜 52 与半导体开关元件 2 之间的热阻偏差。
并且， 由于半导体开关元件 2 除了热传导性粘接剂的粘接力还被板簧 21 的按压固 定， 因此可以防止由于散热器 5 与半导体开关元件 2 的热膨胀差而产生的防蚀铝被膜 52 的 剥离、 以及外力和振动导致的防蚀铝被膜 52 的剥离。
另外， 半导体开关元件 2 中， 散热部与电桥输出端子 OUT 在内部电连接， 但利用防 蚀铝被膜 52 及高热传导粘接剂与散热器 5 电绝缘。
盖板 7 由与外壳 3 同样的绝缘性树脂成形， 用超声波熔敷机熔敷在外壳 3 的开口 部。
另外， 盖板 7 与外壳 3 的熔敷也可以是利用振动熔敷机进行的振动熔敷。
振动熔敷是使盖板 7 沿着盖板 7 与外壳 3 的接合面的面方向往返振动， 利用摩擦 热使盖板 7 与外壳 3 的树脂互相熔融接合。
振动熔敷适用于盖板 7 与外壳 3 的接合面较大的情况。
另外， 也可以用激光熔敷机进行激光熔敷， 以代替超声波熔敷机。
激光熔敷时， 盖板 7 由激光透过率较大的材料构成， 并且外壳 3 由激光吸收率较高 的材料构成。
然后， 若从盖板 7 侧照射激光， 则激光透过盖板 7， 在外壳 3 的接合面激光被吸收， 发热。该热量也向盖板 7 侧传导， 盖板 7 也会发热， 在盖板 7 与外壳 3 的接合面相互熔融、 熔敷。
激光熔敷在翘曲或收缩较大的树脂成形中， 因激光的焦点难以对准接合面而无法 使用， 但在翘曲或收缩较小的树脂成形的情况下， 由于熔敷本身不会产生毛边， 不会产生振 动， 因此具有不会向内部器件传递振动这样的优点。
如以上说明， 根据本实施方式 1 的电子控制装置 1， 由于在散热器 5 装载半导体开 关元件 2， 因此半导体开关元件 2 的散热性提高， 并且， 不需要以往必须的、 用于装载半导体 开关元件 2 的功率基板， 可以降低整体高度， 实现小型化。
另外， 电路基板 4 上， 由于在一个面安装包含微型计算机 41 的多个小电流器件， 该 微型计算机 41 控制半导体开关元件 2 的驱动， 在另一面安装包含电容器 45 的多个大电流 器件， 在一个电路基板上安装大电流器件及小电流器件， 因此进一步降低整体高度， 实现小 型化。
另外， 发热量较大的大电流器件与发热量较小的小电流器件通过电路基板 4 被区 分开， 抑制来自大电流器件的热量对耐热性较弱的小电流器件的影响， 可以使电子控制装 置 1 长寿命化。
而且， 由于小电流器件安装在与半导体开关元件 2 相对的面的相反侧的面， 因此 还抑制了来自流过大电流的半导体开关元件 2 的热量的影响， 使电子控制装置 1 进一步长寿命化。 另外， 由于电容器 45、 并联电阻 47 配置在电路基板 4 的边缘部， 因此电容器 45、 并 联电阻 47 的散热性提高。
另外， 电路基板 4 上， 由于并联电阻 47 与电容器 45 接近安装， 因此可以缩短并联 电阻 47 与电容器 45 的电连接距离， 可以将系统的电感抑制得较小， 可以抑制噪声的产生。
另外， 对于散热器 5， 由于在装载有半导体开关元件 2 的表面以及其背面形成防蚀 铝被膜 52， 因此散热器 5 的热辐射率提高， 散热器 5 的热辐射性提高。
另外， 对于散热器 5， 由于没有防蚀铝被膜 52 的露出的端面 5a 与外壳 3 的内壁面 3c 面接触， 因此散热器 5 的大量的热量通过端面 5a， 顺利流向散热面积较大、 热辐射率较高 的外壳 3， 通过外壳 3 向外部排出， 散热器 5 的散热性提高。
另外， 对于散热器 5， 由于在由热导率较高的铝或者铝合金构成的散热器本体 51 的表面形成热阻大致为零的防蚀铝被膜 52， 因此散热器 5 的散热性较高。
另外， 半导体开关元件 2 由于使用热传导性粘接剂固定在防蚀铝被膜 52 的表面， 因此降低半导体开关元件 2 与散热器 5 之间的热阻， 半导体开关元件 2 的散热性提高。
另外， 对半导体开关元件 2 施加外力时， 可以降低对半导体开关元件 2 的焊接部的 应力， 提高半导体开关元件 2 与散热器 5 的结合性。
另外， 半导体开关元件 2 由于被板簧 21 按压在散热器 5， 因此半导体开关元件 2 与 散热器 5 牢固结合， 可以防止因两者间的热膨胀差及外力、 振动所导致产生的半导体开关 元件 2 的剥离。
另外， 由于板簧 21 卡扣在外壳 3， 并且通过外壳 3 用螺钉 20 固定在散热器 5， 因此 板簧 21 可以确实将半导体开关元件 2 按压在散热器 5。
实施方式 2.
图 21 是表示本发明的实施方式 2 所涉及的电子控制装置 1 的主要部分的剖视图。
图 21 所示的电子控制装置 1 与图 15 所示的构造不同的是， 大电流器件的电容器 45 通过中介物 45a 与散热器 5 接触， 小电流器件的微型计算机 41、 电源 IC42 及驱动器 IC43 分别通过中介物 41a、 42a、 43a 与盖板 7 接触。
其他结构与实施方式 1 相同。
在图 15 所示的实施方式 1 的电子控制装置 1 中， 电流器件只在布线图案部位与电 路基板 4 接触， 其他电流器件的表面暴露在由外壳 3、 散热器 5 及盖板 7 形成的壳体内部的 空气中。
因此， 由电流器件产生的热量的大部分散发在外壳 3 的内部空气中。空气的热导 率在常温下为 0.03W/mK， 与固体的热导率相比较小。
另外， 壳体的内部被封闭， 在内部产生的空气的对流是由于温差导致空气的密度 差所引起的自然对流。自然对流的流速一般为 0.1m/s 以下， 散热效果很差。
即， 若在电流器件周围存在空气， 则热阻增加， 散热性能显著下降。
因此， 通过使电容器 45 通过中介物 45a 与散热器 5 接触， 使微型计算机 41、 电源 IC42 及驱动器 IC43 分别通过中介物 41a、 42a、 43a 与盖板 7 接触， 可以使从各电流器件产生 的热量利用热传导直接向外部散热， 而不取决于散热性能较低的空气的对流。
但是， 由于电流器件用焊料固定在电路基板 4， 因此难以充分确保电流器件的高度
的精度。 若高度较低， 则无法得到充分的接触效果， 反之， 若高度太高， 则在组装时会施加过 大的力， 从而毁坏电流器件。
另外， 假设即便使电流器件、 与散热器 5 或者盖板 7 接触， 但由于在电流器件的表 面存在很多微小的凹凸， 因此真实的接触面积比看上去的接触面积要小。由于若接触面积 变小则热阻会变大， 结果， 难以得到充分的传热性能。
因此， 如图 21 所示， 在使电流器件与散热器 5 或者盖板 7 接触时， 使对象物之间存 在凝胶状、 或者弹性体材料， 这样使器件接触的方法比较有效。作为符合该条件的中介物， 例如可以例举热传导性的油脂或热传导性粘接剂、 传热片材、 散热橡胶。
由于这些物质利用加压可以使其变形， 因此若在作为对象的位置涂布、 或者粘贴 中介物， 则在组装时， 通过被电流器件与散热器 5 或者盖板 7 夹住而加压变形， 可以填满间 隙， 使器件彼此之间接触。
另外， 本实施方式的中介物 41a、 42a、 43a、 45a 由热传导性的油脂、 热传导性粘接 剂、 传热片材及散热橡胶中的任一种构成， 散热性能提高， 并且可以使电流器件的温度上升 速度放慢。
电子控制装置 1 由于探测方向盘的转向转矩进而工作， 因此重复进行电流值在瞬 间切换的非稳态工作。 即， 虽然也假定是瞬间地流过大电流， 但考虑到热容量较小的小型的电流器件， 若 温度急剧上升， 会引起其产生不良情况。
与之相反， 电流器件与散热器 5 或者盖板 7 通过中介物 41a、 42a、 43a、 45a 接触， 由 于外观上电流器件的热容量增加， 因此可以放慢电流器件的温度上升速度。
如果是同一时间内的方向盘操作， 则由于存在中介物 41a、 42a、 43a、 45a 的情况下 热容量较大， 电流器件的温度上升速度变慢， 因此其结果可以使温度上升值降低。
另外， 在图 15 所示的实施方式 1 的电子控制装置 1 中， 由于电流器件只在布线图 案部位与电路基板 4 接触， 因此支承电流器件的只有布线图案。所以， 在该构成中， 由于需 要在非常小的部位支承电流器件， 因此有可能产生外力、 振动所导致的应力、 或者热膨胀所 导致的热应力， 而使电流器件损坏或者剥离。
与之相反， 在本实施方式中， 由于中介物 41a、 42a、 43a、 45a 具有凝胶状或者弹性 体的特性， 因此支承电流器件的面积增加， 可以减小由于外力、 振动产生的应力、 或者热膨 胀所导致的热应力的影响。
另外， 由于中介物 41a、 42a、 43a、 45a 的弹簧效果还会产生吸收振动、 抑制热膨胀 的效果。
另外， 在本实施方式中， 电容器 45 是通过中介物 45a 与散热器 5 接触， 但也可以与 外壳 3 接触。
另外， 对于大电流器件即继电器 46， 与电容器 45 一样， 也可以通过中介物与散热 器 5、 或者外壳 3 接触。
以上， 根据本实施方式 2 的电子控制装置 1， 由于在外壳 3 的端部安装盖板 7， 由外 壳 3、 散热器 5 及盖板 7 构成壳体， 该壳体内的大电流器件、 小电流器件与壳体的内壁面通过 具有热传导性的中介物 41a、 42a、 43a、 45a 接触， 因此可以使从各电流器件产生的热量利用 热传导直接向外部散热， 而不取决于散热性能较低的空气的对流。
另外， 由于中介物 41a、 42a、 43a、 45a 是凝胶状或者弹性体材料， 因此在装配时， 壳 体与大电流器件、 小电流器件之间的间隙的偏差利用变形而被吸收， 可以防止过大的力施 加在壳体、 大电流器件及小电流器件。
另外， 在上述实施方式 1、 2 中， 露出在散热器 5 的外部的面如图 19 所示， 为平面， 但也可以通过如图 22 所示设置散热翅片 5c， 使散热器 5 的散热性提高。
另外， 半导体开关元件 2 的各端子 VS、 GT1、 OUT、 GT2、 GND 以及连接端子 11a、 12a、 13a、 14a 与导电板 6a、 6b、 6c、 6d、 6e 的接合为激光焊接， 但也可以用电阻焊接、 TIG( 钨极惰 性气体 ) 焊接等其他焊接方法。
另外， 也可以用焊接以外的超声波接合。
另外， 对于半导体开关元件 2， 是集成有高侧 MOSFET2H 和低侧 MOSFET2L 的半桥容 纳在一个封装件内， 并且， 以两个为一组构成用于切换电动机 22 的电流的电桥电路， 但也 可以是高侧 MOSFET2H 和低侧 MOSFET2L 各自分别构成， 由 4 个半导体开关元件 2 构成电桥 电路。
另外， 也可以是由 6 个半导体开关元件 2 构成电桥电路， 形成驱动控制三相无刷电 动机的结构。 另外， 功率器件为半导体开关元件 2， 但也可以是二极管、 晶闸管等其他功率器件。
另外， 在上述实施方式中， 是说明了用于汽车的电动式动力转向装置的例子， 但也 可以用于防抱死刹车系统 (ABS) 的电子控制装置、 空调相关的电子控制装置等具有功率器 件的处理大电流 ( 例如 25A 以上 ) 的电子控制装置。
另外， 上述的各构成部分的尺寸、 形状及数量只是一个例子， 当然不限于该尺寸、 形状及数量。