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JP5071447B2 - 電子制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両等に搭載される電子制御装置に関する。
従来、半導体パッケージから発生する熱を放熱するために、半導体パッケージとヒートシンクとの間に熱伝導性グリス（以下、「放熱ゲル」という）を用いる技術が公知である（例えば、特許文献１参照。）
特開２００１−２４４３９４号公報
ところで近年、車両に搭載されるモータ及びモータの駆動に係る電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）が多く用いられるため、モータ及びＥＣＵの占める体積が増大する傾向にある。一方、車室空間を広げるため、モータやＥＣＵを配置するための空間は減少している。そのため、モータやＥＣＵの体格を小型化することが望まれている。
例えば運転者による操舵をアシストする電動式パワーステアリングシステム（以下、「ＥＰＳ」という。）に用いられる電子制御装置は、モータを駆動するために大電流を通電する必要があり、発熱量が大きい。そのため、体格を小型にしつつ、放熱性を向上させる必要がある。
しかしながら、特許文献１の技術のように、放熱性を向上させるために車両のＥＣＵに
放熱ゲルを使用する場合、振動等の影響により放熱ゲルが移動してしまうという問題点があった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、放熱ゲルを用いた放熱性の高い電子制御装置を提供することにある。
請求項１に記載の発明の電子制御装置は、基板と、半導体素子と、ケースと、放熱ゲルと、移動抑制手段と、を備える。基板に実装される半導体素子は、半導体チップ、半導体チップと基板とを電気的に接続するリード、及び半導体チップをモールドする樹脂部を有する。ケースは、半導体素子を収容する。放熱ゲルは、半導体素子と接触している。また、放熱ゲルは、半導体素子から発生する熱を、半導体素子の基板と反対方向のケースに導く。
本発明では、基板とケースとの間に設けられる移動抑制手段を有しているので、放熱ゲルの移動が抑制され、放熱ゲルを介してケース側へ高効率に放熱することができる。なお、本発明における移動抑制手段は、物理力によって放熱ゲルの移動を抑制するものであり、例えば、障壁の形成、摩擦力の増大等によるものである。なお、本発明では、例えば基板とは反対方向のケースに凸部を形成することにより、ケースの一部が半導体素子の側面に位置するものも、「基板と反対方向のケース」に含まれるものとする。
請求項１に記載の発明では、半導体素子が基板に複数実装される。
また、請求項１に記載の発明では、放熱ゲルは、半導体素子ごとに設けられる。本発明では、移動抑制手段を有しているので、ケース内部全体に充填する必要がなく、放熱ゲルの使用量を低減することができる。
移動抑制手段には、以下の構成を採用することができる。
請求項１に記載の発明では、移動抑制手段は、ケースの半導体素子と対向する部位に形成された凹部である。この凹部に放熱ゲルが収容されることにより、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
また、請求項１に記載の発明では、移動抑制手段は、前記凹部に形成される複数の溝部である。ケースに溝部が設けられることにより、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
また、請求項１に記載の発明では、移動抑制手段は、ケースに設けられ、複数の半導体素子の間を仕切るリブである。移動抑制手段として、ケースの半導体素子間にリブを設けることにより、放熱ゲルの使用量を抑えつつ、放熱ゲルの移動をより抑制することができる。また、ケースにリブを設けることによって、放熱表面積が増加することにより、高効率に放熱することができる。さらに、リブを設けることにより、ケースの歪み防止にも寄与する。
さらに、請求項１に記載の発明では、リブは、複数の半導体素子のそれぞれを収容する収容室を形成している。前記収容室は、前記凹部である。前記複数の溝部は、前記収容室に形成されている。
請求項２に記載の発明では、移動抑制手段は、樹脂部のケースと対向する面の外周に形成された突出部である。この突出部の内部に放熱ゲルが収容されることにより、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
請求項３に記載の発明では、移動抑制手段は、基板とケースとの間に設けられ、半導体素子の側面を取り囲んで形成される壁部である。この壁部の内部に放熱ゲルが収容されることにより、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
請求項４に記載の発明では、移動抑制手段は、放熱ゲルの表面を覆う保護部材である。放熱ゲルは、保護部材によって覆われるので、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
請求項５に記載の発明では、移動抑制手段は、放熱ゲルとケースとの間に設けられ、粘着性を有するシート部材である。粘着性を有するシート部材を放熱ゲルとケースとの間に設けることにより、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。特に、低硬度のシート部材を用いる場合、基板への応力を吸収することができる。
請求項６に記載の発明では、移動抑制手段は、ケースの放熱ゲルと接触する部位に設けられる粗化部である。ケースの放熱ゲルとの接触面を粗化加工することにより摩擦力が増大し、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
ところで、電子制御装置は、以下の構成とすることができる。
請求項７に記載の発明では、基板と反対側にて半導体チップと接触し、少なくとも一部が樹脂部から露出して放熱ゲルと接触する放熱板を備える。放熱板は、樹脂部に埋設されて表面のみが露出していてもよいし、大部分が樹脂部の外部に設けられていてもよい。
移動抑制手段は、放熱板に設けることができる。
請求項８に記載の発明では、移動抑制手段は、放熱板の放熱ゲルと接触する部位に設けられる粗化部である。放熱板の放熱ゲルとの接触面を粗化加工することにより摩擦力が増大し、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
請求項９に記載の発明では、移動抑制手段は、放熱板に形成された溝部である。放熱板に溝部が設けられることにより、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
請求項１０に記載の発明では、移動抑制手段は、放熱板に形成された穴部である。放熱板に穴部を形成することにより、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
請求項１１に記載の電子制御装置では、半導体素子は、基板に複数実装される。請求項１１に記載の発明のように、半導体素子を基板の両面に実装し、それぞれの半導体素子が基板と反対側にあるケースに放熱すれば、反対側に実装された半導体素子との熱干渉を抑制することができ、高効率に放熱することができる。また、半導体素子が基板の両面に実装されるので、体格を小型化することができる。
ここまでは移動抑制手段について言及したが、本発明はケースにも特徴を有している。以下、ケースの特徴について述べる。
請求項１２に記載の発明では、ケースは、基板の一方の面を覆う第１カバー、及び基板の他方の面を覆う第２カバーを有している。なお、ケースが移動抑制手段を有している場合、第１カバー及び第２カバーの少なくとも一方が移動抑制手段を有していればよいが、いずれもが有するように構成しても、もちろんよい。
請求項１３に記載の発明では、第１カバーは、基板と対向するカバー面と、カバー面の外周から基板方向に設けられる側壁とを有している。また、側壁の内側には、基板を係止するための爪部が突設されている。爪部を有しているので、第１カバーに対して基板を位置決めすることができる。
請求項１４記載の発明は、第１カバーは、爪部との間に基板及び第２カバーを挟持するかしめ部を有する。これにより、基板及び第２カバーの固定に用いるネジ等が不要になるので、部品点数や組み付け工数を低減することができる。
請求項１５に記載の発明では、爪部の基板側の端部は、側壁と垂直な平面状に形成される。これにより、基板表面を確実に係止することができる。
請求項１６に記載の発明では、第１カバー及び第２カバーの少なくとも一方は、外周から外方向に突設され、取付穴を有する取付部を有する。これにより、ネジ等を用いて電子制御装置を車両等に容易に組み付けることができる。特に、第１カバー及び第２カバーの両方に取付部を設ければ、第１カバーと第２カバーとを共締めすることにより、かしめ部を設ける必要が無く、さらに組み付け工数を低減することができる。
請求項１７に記載の発明では、第２カバーは、基板側に突出するガイド部を有している。また、基板は、ガイド部と対応する位置に設けられるガイド穴部を有している。ガイド穴部にガイド部を挿入することにより、第２カバーに対して基板を位置決めすることができる。
本発明の第１実施形態による電子制御装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１実施形態による電子制御装置の要部を拡大した模式的な断面図である。 本発明の第１実施形態による電子制御装置の組み付け構造を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による電子制御装置の回路図である。 本発明の第２実施形態による電子制御装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第３実施形態による電子制御装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第４実施形態による電子制御装置を示す模式的な図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）はＰ方向矢視図である。 本発明の第５実施形態による電子制御装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６実施形態による電子制御装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７実施形態による電子制御装置を示す模式的な図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）はＱ−Ｑ線断面図である。 本発明の第８実施形態による電子制御装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第９実施形態による電子制御装置を示す模式的な平面図である。 本発明の第１０実施形態による電子制御装置を示す模式的な図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第１１実施形態による電子制御装置を示す模式的な図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第１２実施形態による電子制御装置を示す分解斜視図である。 本発明の第１２実施形態による電子制御装置のかしめ部近傍の模式的な断面図である。 図１６のＫ方向矢視図である。 本発明の第１３実施形態による電子制御装置を示す分解斜視図である。 本発明の第１４実施形態による電子制御装置を示す分解斜視図である。
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態は、請求項１、７に記載の発明の特徴を具現化したものである。
図１〜図４に示すように、電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）１は、例えば車両のＥＰＳに用いられ、操舵トルク信号及び車速信号に基づき、操舵のアシスト力を発生するモータ１０１を駆動制御するものである。
ＥＣＵ１は、基板２０、半導体素子としてのパワーＭＯＳＦＥＴ（以下、単に「パワーＭＯＳ」という）３１〜３４、ケース５０等を備えている。
基板２０は、例えばガラス織布とエポキシ樹脂からなるＦＲ−４等のプリント配線板である。基板２０には、パワーＭＯＳ３１〜３４の他に、アルミ電解コンデンサ１０３、コイル１０４、リレー１０５、シャント抵抗１０７、及びマイクロコンピュータ（以下、「ＩＣ」という。）１０８等が実装されている。また、基板２０には、コネクタ１０９が接続されている。本形態では、パワーＭＯＳ３１〜３４及びＩＣ１０８が基板２０の第１面２１に設けられ、アルミ電解コンデンサ１０３、コイル１０４、リレー１０５、シャント抵抗１０７、及びコネクタ１０９が基板２０の第１面２１と反対側の第２面２２に設けられている。
パワーＭＯＳ３１〜３４は、コネクタ１０９を経由してバッテリー１０２からモータ１０１に供給される電流をスイッチングしている。図４に示すように、本形態の駆動回路は、Ｈブリッジモータ駆動回路である。ハンドルを右旋回するとき、モータ１０１に対して対称に設けられた２つのパワーＭＯＳ３１、３２がオン（導通）されることによって、モータ１０１が駆動される。このとき、残り２つのパワーＭＯＳ３３、３４はオフ（遮断）されている。また、ハンドルを左旋回するとき、パワーＭＯＳ３３、３４がオンされ、パワーＭＯＳ３１、３２がオフされることによって、モータ１０１が駆動される。右旋回から左旋回に切り替わるとき、パワーＭＯＳ３１よりもパワーＭＯＳ３２が先にオフされる。一方、左旋回から右旋回に切り替わるとき、パワーＭＯＳ３３よりもパワーＭＯＳ３４が先にオフされる。このとき、パワーＭＯＳ３１及びパワーＭＯＳ３３に電流が流れるので、パワーＭＯＳ３１及びパワーＭＯＳ３３から発生する熱量は、パワーＭＯＳ３２及びパワーＭＯＳ３３から発生する熱量よりも大きくなる。
なお、パワーＭＯＳ３１〜３４の構造の詳細については後述する。
アルミ電解コンデンサ１０３は、電荷を蓄えることにより、パワーＭＯＳ３１〜３４への電力供給を補助したり、サージ電圧などのノイズ成分を抑制したりする。コイル１０４はノイズを低減するため、リレー１０５はフェールセーフのために、それぞれ設けられている。ＩＣ１０８は、コネクタ１０９を経由して入力される操舵トルク信号及び車速信号に基づき、モータ１０１の回転方向及び回転トルクを検出し、ドライバから信号を出力することで、パワーＭＯＳ３１〜３４のスイッチングを制御する。また、ＩＣ１０８は、パワーＭＯＳ３１〜３４の発熱する温度をモニタリングしている。
ケース５０は、アルミプレート或いは亜鉛鋼板等で形成される第１カバー５１及び第２カバー５２を有している。ケース５０をアルミダイカストではなく、アルミプレート或いは亜鉛鋼板で形成することにより、ケース５０を軽量化することができ、ひいてはＥＣＵ１全体の軽量化に寄与する。第１カバー５１は、基板２０の第１面２１側に設けられ、パワーＭＯＳ３１〜３４及びＩＣ１０８を収容する。第２カバー５２は、基板２０の第２面２２側に設けられ、アルミ電解コンデンサ１０３等の電子部品を収容する。第１カバー５１と第２カバー５２とは、ネジ５９によって固定され、基板２０を挟持する。
次に、図２に基づいて、パワーＭＯＳ３１〜３４について説明する。なお、図２は、パワーＭＯＳ３１の近傍のみを拡大して図示したものである。ここでは、パワーＭＯＳ３１について説明する。
パワーＭＯＳ３１は、半導体チップ４１、リード４２、放熱板４４、樹脂部４６等を有している。半導体チップ４１は、基板２０側に露出する金属製のプレート４９上に設けられている。半導体チップ４１の基板２０と反対側の面には、リード４２と一体に形成される放熱板４４が設けられている。なお、本形態ではリードと放熱板４４が一体に形成されているが、一体でなくてもよい。リード４２は、はんだ４３によって基板２０上に形成される図示しない回路パターンと電気的に接続される。半導体チップ４１は、はんだ４３、リード４２、放熱板４４を経由して基板２０と電気的に接続される。樹脂部４６は、半導体チップ４１、リード４２の一部、放熱板４４、及びプレート４９をモールドする。放熱板４４とプレート４９は、樹脂部４６から表面が露出している。
パワーＭＯＳ３１の基板２０の反対側には、第１カバー５１との間に放熱ゲル６０が設けられる。放熱ゲル６０は、例えばシリコン等を主成分とするものであって、車両に搭載された後（例えば、１５０℃で５００時間経過した後）も硬化せず、ある程度の粘度を維持するものである。放熱ゲル６０は、パワーＭＯＳ３１と接触し、パワーＭＯＳ３１から発生する熱を、第１カバー５１に導く。図２に示すように、放熱ゲル６０は、基板２０と第１カバー５１との間を充填するのではなく、パワーＭＯＳ３１の第１カバー５１側の面を覆う程度の量が塗布されている。すなわち、放熱ゲル６０は、パワーＭＯＳごとに設けられている。この放熱ゲル６０により、パワーＭＯＳ３１にて発生した熱が、第１カバー５１側へ放熱される。なお、パワーＭＯＳ３１にて発生した熱は、プレート４９を介して基板２０側へも放熱される。
第１カバー５１のパワーＭＯＳ３１と対向する部位は、プレス等により凹凸加工され、移動抑制手段としての溝部５４が形成されている点に本形態は特徴を有している。溝部５４が形成されているので、放熱ゲル６０の移動が抑制される。また、図１及び図３に示すように、第１カバー５１には、パワーＭＯＳ３１〜３４の間を仕切るようにリブ５６が形成され、４つの収容室６１〜６４が形成される。このリブ５６も、移動抑制手段として機能している。なお、このリブ５６にて形成された収容室６１〜６４を移動抑制手段としての凹部と捉えることもできる。
なお、基板２０と第２カバー５２との間にも放熱ゲル６５が設けられる。そして、第２カバー５２の放熱ゲル６５と対向する部位には、溝５５が形成されているので、放熱ゲル６５の移動が抑制される。
ここで、図３に基づいてＥＣＵ１の組み付け方法について説明する。なお、図３においては、パワーＭＯＳ３１〜３４、シャント抵抗１０７、コネクタ１０９以外の電子部品については省略している。
まず、必要量の放熱ゲル６０が、第１カバー５１の収容室６１〜６４に塗布される。また、基板２０に実装されたパワーＭＯＳ３１〜３４が、放熱ゲル６０が塗布されている収容室６１〜６４に収容される。そして第２カバー５２が基板２０のパワーＭＯＳ３１〜３４の実装される面と反対側の面に設置され、ネジ５９によって第１カバー５１と固定される。そして、第１カバー５１の外周から外方向に突設された取付部７１の取付穴７２にネジ等を挿通し、車両等に取り付ける。
以上詳述したように、本実施形態のＥＣＵ１は、第１カバー５１のパワーＭＯＳ３１〜３４と対向する部位に溝部５４が形成されている。これにより、振動等により放熱ゲル６０の移動を抑制することができる。また、放熱ゲル６０と第１カバー５１との接触面積が大きくなるので、放熱性が向上する。なお、第２カバー５２の溝５５も、溝部５４と同様の効果を奏する。
また、放熱ゲル６０は、パワーＭＯＳ３１〜３４ごとに設けられている。また、第１カバー５１のパワーＭＯＳ３１〜３４の間を仕切るようにリブ５６が設けられている。これにより、放熱ゲルの使用量を抑えつつ、放熱ゲルの移動を抑制することができる。また、リブ５６を設けてパワーＭＯＳ３１〜３４ごとに収容室６１〜６４を仕切ることにより、放熱表面積が増加するので、放熱性が向上する。さらに、リブ５６を設けることにより、第１カバー５１の歪み防止にも寄与する。この歪みを防止する効果は、第２カバー５２における溝５５においても同様である。
以下、第２実施形態〜第１１実施形態では、移動抑制手段の変形例を説明する。なお、図５〜図１１は、第１実施形態の図２に対応する図面であり、１つのパワーＭＯＳのみを図示ししている。ＥＣＵ１の全体構成については、第１実施形態と同様であり、説明を省略した。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を、図５に基づいて説明する。第２実施形態は、請求項１に記載の発明の特徴を具現化したものである。
図５に示すパワーＭＯＳ３１０は、第１実施形態のパワーＭＯＳ３１〜３４と同様の構成である。パワーＭＯＳ３１０の基板２１と反対側には、第１カバー５１０が設けられている。第１カバー５１０のパワーＭＯＳ３１０と対向する部位には、移動抑制手段としての凹部５１１が形成されている。この凹部５１１の内側には、放熱ゲル６０が塗布されている。そして、放熱ゲル６０を挟むようにして、パワーＭＯＳ３１０の基板２０と反対側の端部が、凹部５１１に収容される。
本形態では、凹部５１１の内側に形成された空間に放熱ゲル６０が収容されているので、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲル６０の移動を抑制することができる。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を、図６に基づいて説明する。第３実施形態は、請求項２に記載の発明を具現化したものである。
図６に示すパワーＭＯＳ３２０は、樹脂部３２１の第１カバー５２０と対向する面の外周に移動抑制手段としての突出部３２２が形成されている。この突出部３２２の内側には、放熱ゲル６０が塗布されている。
本形態では、突出部３２２の内側に形成された空間に放熱ゲル６０が収容されることにより、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲル６０の移動を抑制することができる。
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を、図７に基づいて説明する。第４実施形態は、請求項６に記載の発明を具現化したものである。図７においては、（ａ）が第１実施形態の図２と対応する図であり、（ｂ）が第１カバー５３０をＰ方向から見た図である。
図７に示すパワーＭＯＳ３３０は、第１実施形態のパワーＭＯＳ３１〜３４と同様の構成である。パワーＭＯＳ３３０の基板２０と反対側には、第１カバー５３０が設けられている。また、パワーＭＯＳ３３０と第１カバー５３０との間には、放熱ゲル６０が設けられている。本形態では、第１カバー５３０の放熱ゲル６０と接触する部位に、移動抑制手段としての粗化部５３１が形成されている。この粗化部５３１は、ショットブラストや粗化めっきによって形成される。
本形態では、第１カバー５３０の放熱ゲル６０と接触する部位に粗化部５３１が形成されているので、第１カバー５３０と放熱ゲル６０との摩擦力が増大し、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を、図８に基づいて説明する。本発明の第５実施形態は、請求項５に記載の発明を具現化したものである。
図８に示すパワーＭＯＳ３４０は、第１実施形態のパワーＭＯＳ３１〜３４と同様の構成である。また、パワーＭＯＳ３４０の基板２０と反対側に放熱ゲル６０が設けられている。本形態では、放熱ゲル６０と第１カバー５４０との間に、粘着性を有する移動抑制手段としての放熱シート６０１が設けられている。放熱シート６０１は、シリコンを主成分とするものであり、高硬度の放熱シートである。なお、放熱ゲル６０もシリコンを主成分とするものであるため、吸着性がよい。これにより、放熱ゲル６０は、放熱シート６０１と密着するので、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を、図９に基づいて説明する。本発明の第６実施形態は、請求項５に記載の発明を具現化したものである。
図９に示すパワーＭＯＳ３５０は、第１実施形態のパワーＭＯＳ３１〜３４と同様の構成である。本形態では、パワーＭＯＳ３５０と第１カバー５５０との間に、粘着性を有する移動抑制手段としての放熱シート６０２が設けられている。放熱シート６０２は、シリコンを主成分とするものである。なお、放熱ゲル６０もシリコンを主成分とするものであるため、吸着性がよい。また放熱シート６０２は、第５実施形態の放熱シート６０１よりも低硬度のものであり、放熱シート６０１よりも厚く形成されている。また、放熱ゲル６０は、パワーＭＯＳ３５０の側面を囲むように、基板２０と放熱シート６０２との間に設けられている。
本形態では、放熱ゲル６０が放熱シート６０２と密着するので、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。また、放熱ゲル６０は、パワーＭＯＳ３５０の側面を囲むように設けられており、パワーＭＯＳ３５０の側面からも放熱するので、放熱性が向上する。さらに、本形態では、比較的厚みのある低硬度の放熱シート６０２を備えているので、基板２０へ応力を吸収することができる。
なお、放熱シート６０１及び放熱シート６０２がシート部材に対応している。
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態を、図１０に基づいて説明する。本発明の第７実施形態は、請求項３に記載の発明を具現化したものである。図７においては、（ａ）が第１実施形態の図２と対応する図であり、（ｂ）が図７（ａ）のＱ−Ｑ線断面図である。
図１０に示すパワーＭＯＳ３６０は、第１実施形態のパワーＭＯＳ３１〜３４と同様の構成である。本形態では、基板２０と第１カバー５６０との間に、パワーＭＯＳ３６０の側面を取り囲んで形成される移動抑制手段としての壁部６０３を備えている。この壁部６０３は、第６実施形態の放熱シート６０２と同様の素材である。そして、壁部６０３の内壁で取り囲まれる空間６０４に放熱ゲル６０が注入され、空間６０４の放熱ゲル６０にパワーＭＯＳ３６０が埋められる。
本形態では、壁部６０３で囲まれた空間６０４に放熱ゲル６０が収容されることにより、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。また、パワーＭＯＳ３６０は、空間６０４の放熱ゲル６０に埋められており、パワーＭＯＳ３６０の側面からも放熱されるので、放熱性が向上する。また、壁部６０３は、比較的厚みがあり、また第６実施形態の放熱シート６０２と同様、低硬度のシリコン材で形成されているため、基板２０への応力を吸収することができる。
（第８実施形態）
本発明の第８実施形態を、図１１に基づいて説明する。本発明の第８実施形態は、請求項４に記載の発明を具現化したものである。
図１１に示すパワーＭＯＳ３７０は、第１実施形態のパワーＭＯＳ３１〜３４と同様の構成である。パワーＭＯＳ３７０の基板２０と反対側には、第１カバー５７０が設けられている。また、パワーＭＯＳ３７０と第１カバー５７０との間には、放熱ゲル６０が設けられる。本形態の放熱ゲル６０の表面は、移動抑制手段としての保護部材６０５で覆われる。保護部材６０５は、例えば、ポリオレフィン、アクリル、ポリウレタン等が主成分である防滴材が用いられる。放熱ゲル６０は、保護部材６０５で覆われているので、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
以下に示す本発明の第９実施形態〜第１１実施形態では、移動抑制手段は、放熱板に形成されている。
（第９実施形態）
本発明の第９実施形態を、図１２に基づいて説明する。本発明の第９実施形態は、請求項８に記載の発明を具現化したものである。なお、図１２は、パワーＭＯＳの平面図であり、基板、放熱ゲル、ケース等は省略した。
図１２に示すパワーＭＯＳ３８０は、図示しない基板と反対側に放熱板４４１が樹脂部４６１から露出している。放熱板４４１の露出面には、移動抑制手段としての粗化部４４２が設けられ、放熱ゲルと接触する。この粗化部４４２は、ショットブラストや粗化めっきによって形成される。
本形態では、放熱板４４１の放熱ゲルと接触する部位に粗化部４４２が設けられているので、放熱板４４１と放熱ゲルとの摩擦力が増大し、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態を、図１３に基づいて説明する。本発明の第１０実施形態は、請求項９に記載の発明を具現化したものである。図１３においては、（ａ）がパワーＭＯＳの平面図であり、（ｂ）がパワーＭＯＳの側面図である。なお、基板、放熱ゲル、ケース等は省略した。
図１３に示すパワーＭＯＳ３９０の放熱板４４５は、その大部分が樹脂部４６２から図示しないカバー側へ露出し、樹脂部４６２よりも大きく形成されている。放熱板４４５の樹脂部４６２と反対の端面４４６とカバーとの間には、放熱ゲルが設けられる。端面４４６には、プレス等により、移動抑制手段としての溝部４４７が形成される。
本形態では、放熱ゲルが接触する放熱板４４５の端面４４６に溝部４４７が形成されているので、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
（第１１実施形態）
本発明の第１１実施形態を、図１４に基づいて説明する。本発明の第１１実施形態は、請求項１０に記載の発明を具現化したものである。図１４においては、（ａ）がパワーＭＯＳの平面図であり、（ｂ）がパワーＭＯＳの側面図である。なお、基板、放熱ゲル、ケース等は省略した。
図１４に示すパワーＭＯＳ３９５の放熱板４５５は、第１０実施形態と同様、その大部分が樹脂部４６２から図示しないカバー側へ露出し、樹脂部４６２よりも大きく形成されている。放熱板４５５の樹脂部４６２と反対側の端面４５６とカバーとの間には、放熱ゲルが設けられる。端面４５６には、切削等により、移動抑制手段としての複数の穴部４５７が形成される。
本形態では、放熱ゲルが接触する放熱板４５５の端面４５６に穴部４５７が形成されているので、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲルの移動を抑制することができる。
ここまでは、移動抑制手段の変形例について述べたが、以下、第１２実施形態〜第１４実施形態では、ケースの変形例を説明する。第１２実施形態〜第１４実施形態は、請求項１、１１〜１７の発明を具現化したものである。図１５、図１８、図１９は、第１実施形態の図３と同様に、アルミ電解コンデンサ等の電子部品は省略している。
（第１２実施形態）
本発明の第１２実施形態を、図１５〜図１７に基づいて説明する。
図１５に示すように、本形態のＥＣＵ２は、基板２２０、ケース２５０等を有している。
基板２２０の第１面２２１にはコネクタ２０９が設けられ、基板２２０の第１面２２１と反対側の第２面２２２には、パワーＭＯＳ２３１〜２３４、シャント抵抗１０７が設けられる。また基板２２０には、ガイド穴部２２５が設けられている。
ケース２５０は、アルミプレート或いは亜鉛鋼板等でプレス形成される第１カバー２５１及び第２カバー２７１を有している。ケース２５０をアルミダイカストではなく、アルミプレート或いは亜鉛鋼板で形成することにより、ケース２５０を軽量化することができ、ひいてはＥＣＵ２全体の軽量化に寄与する。第１カバー２５１は、基板２２０の第１面２２１側に設けられ、第２カバー２７１は、基板２２０の第２面２２２側に設けられる。
第１カバー２５１は、基板２２０と対向するカバー面２５３、及びカバー面２５３の外周の基板２２０方向に設けられる側壁２５４から構成される。側壁２５４は、コネクタ２０９を収容する切欠部２５５が形成されている。側壁２５４の切欠部２５５が形成される面と向かい合う面、及び略直行する２つの面の内側には、爪部２６１〜２６６が突設される。爪部２６１〜２６６は、側壁２５４のそれぞれの面に２個ずつ形成されている。すなわち、切欠部２５５が形成される面と向かい合う面には、爪部２６１、２６２が形成される。また、切欠部２５５が形成される面と略直行する一方の面には、爪部２６３、２６４が形成され、切欠部２５５が形成される面と略直行する他方の面には、爪部２６５、２６６が形成される。爪部２６１〜２６６の基板２２０側の端面は、側壁２５４と略垂直に形成されている。また、側壁２５４には、基板２２０側に突設されるかしめ部２６７〜２６９が形成されている。かしめ部２６７は爪部２６１と２６２の間に設けられ、かしめ部２６８は爪部２６３と２６４との間に設けられ、かしめ部２６９は爪部２６５と２６６との間に設けられる。ＥＣＵ２が組み付けられたとき、爪部２６１〜２６６とかしめ部２６７〜２６９によって、基板２２０と第２カバー２７１とが固定される。
図１５に示すように、第２カバー２７１は、放熱ゲル２６０及びパワーＭＯＳ２３１〜２３４を収容するための移動抑制手段としての凹部２７３が形成されている。また、第２カバー２７１の周縁には、底面と略水平に形成される周縁部２７４が設けられている。取付部２７５は、周縁部２７４から外側に略水平に突設される。取付部２７５は、ＥＣＵ２を車両に取り付けるための取付穴２７６、及び歪み防止リブ２７７を有している。また、第２カバー２７１は、基板２２０ガイド穴部２２５に対応する位置に、基板２２０側に突出するガイド部２７９を有している。これにより、基板２２０は、第２カバー２７１に対して位置決めされる。
ＥＣＵ２を組み付けた際、爪部２６１〜２６６、及びかしめ部２６７〜２６９によって、基板２２０と第２カバー２７１とを固定する固定方法について図１５〜図１７に基づいて説明する。なお、図１６及び図１７には、爪部２６３、２６４及びかしめ部２６８近傍を示したが、他の爪部及びかしめ部についても同様の構成である。
第２カバー２７１のガイド部２７９を基板２２０のガイド穴部２２５に挿入し、第２カバー２７１に対して基板２２０を位置決めする。第１カバー２５１を基板２２０の上部に被せると、爪部２６１〜２６６の基板２２０側の端面が基板２２０の第１面２２１に当接する。そして、かしめ部２６７〜２６９を折り曲げて、基板２２０を爪部２６１〜２６６に押し付けながらかしめることにより、爪部２６１〜２６６とかしめ部２６７〜２６９の間に、基板２２０と第２カバー２７１とが挟持される。
本形態では、第２カバー２７１に凹部２７３が設けられているので、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲル２６０の移動を抑制することができる。
本形態では特に、ケース２５０に特徴を有している。ケース２５０の第１カバー２５１は、爪部２６１〜２６６およびかしめ部２６７〜２６９を有している。そして、かしめ部２６７〜２６９をかしめて、爪部２６１〜２６６とかしめ部２６７〜２６９との間に基板２２０と第２カバー２７１とを挟持している。これにより、基板２２０、第１カバー２５１、及び第２カバー２７１を固定するためのネジが不要になる。したがって、部品点数を低減することができる。また、組み付け工数を低減することができる。
（第１３実施形態）
本発明の第１３実施形態を図１８に基づいて説明する。
本形態のＥＣＵ７は、基板７２０、ケース７５０等を有している。
基板７２０の第１面７２１には、コネクタ７０９及びパワーＭＯＳ７３２、７３４が設けられている。基板７２０の第１面７２１と反対側の第２面７２２には、パワーＭＯＳ７３１、７３３、シャント抵抗１０７が設けられている。なお、パワーＭＯＳ７３１の裏側には、パワーＭＯＳ７３４が配置され、パワーＭＯＳ７３３の裏側には、パワーＭＯＳ７３２が配置される。本形態では、パワーＭＯＳ７３１が第１実施形態のパワーＭＯＳ３１と対応し、パワーＭＯＳ７３２が第１実施形態のパワーＭＯＳ３２と対応し、パワーＭＯＳ７３３が第１実施形態のパワーＭＯＳ３３と対応し、パワーＭＯＳ７３４が第１実施形態のパワーＭＯＳ３４と対応している。ハンドルを右旋回するとき、斜めに配置されているパワーＭＯＳ７３１、７３２がオンされ、ハンドルを左旋回するとき、斜めに配置されているパワーＭＯＳ７３３、７３４がオンされる。すなわち、同時にオンされるパワーＭＯＳは、基板の異なる面に設けられており、かつ、離れて配置されていることにより、熱干渉を抑制している。
ケース７５０は、第１２実施形態のケース２５０と同様、アルミプレート或いは亜鉛鋼板等でプレス形成される第１カバー７５１及び第２カバー２７１を有している。ケース７５０をアルミダイカストではなく、アルミプレート或いは亜鉛鋼板で形成することにより、ケース７５０を軽量化することができ、ひいてはＥＣＵ７全体の軽量化に寄与する。第１カバー７５１は、基板７２０の第１面７２１側に設けられ、第２カバー７７１は、基板７２０の第２面７２２側に設けられる。
第１カバー７５１は、基板７２０と対向するカバー面７５３、及びカバー面７５３の外周の基板７２０方向に設けられる側壁７５４から構成される。カバー面７５３には、放熱ゲル７６０、及び、パワーＭＯＳ７３２、７３４を収容するため収容部７５７が形成されている。収容部７５７の内部には、移動抑制手段としての凹部７５８が形成されている。また、凹部７５８の内部には、パワーＭＯＳ７３２と７３４との間を仕切る移動抑制手段としてのカバーリブ７５９が設けられている。
また、第１カバー７５１には、第１２実施形態と同様、爪部２６１〜２６６及びかしめ部２６７〜２６９が設けられており、第１２実施形態と同様の方法で組み付けることができる。これにより、基板７２０、第１カバー７５１、及び第２カバー７７１を固定するためのネジが不要になり、部品点数及び組み付け工数を低減することができる。
第２カバー７７１は、放熱ゲル７６０及びパワーＭＯＳ７３１、７３３を収容するための移動抑制手段としての凹部７７３が形成されている。また、凹部７７３の内部には、パワーＭＯＳ７３１と７３３との間を仕切る移動抑制手段としてのカバーリブ７７２が形成されている。
本形態では、第１カバー７５１に凹部７５８が設けられ、第２カバー７７１に凹部７７３が設けられているので、上記実施形態と同様、振動等による放熱ゲル７６０の移動を抑制することができる。
また、第１カバー７５１の凹部７５８の内部には、パワーＭＯＳ７３２と７３４とを仕切るカバーリブ７５９が形成されている。第２カバー７７１の凹部７７３には、パワーＭＯＳ７３１と７３３とを仕切るカバーリブ７７２が形成されている。これにより、放熱ゲル７６０の移動を抑制できる他、放熱表面積が増加することによる放熱性の向上、及び第１カバー７５１及び第２カバー７７１の歪みを防止するといった効果を奏する。また、放熱ゲル７６０の塗布量を低減することができる。
さらに、本形態では、パワーＭＯＳ７３２、７３４は、基板７２０の第１面７２１に実装され、パワーＭＯＳ７３１、７３３は、基板７２０の第１面とは反対側の第２面７２２に設けられている。パワーＭＯＳ７３２、７３４から発生した熱は、放熱ゲル７６０を介して第１カバー７５１に放熱される。また、パワーＭＯＳ７３１、７３３から発生した熱は、放熱ゲル７６０を介して第２カバー７７１に放熱される。これにより、パワーＭＯＳ７３１、７３３と、パワーＭＯＳ７３２、７３４との熱干渉を抑制することができ、高効率の放熱することができる。また、パワーＭＯＳ７３１〜７３４が、基板７２０の両面に実装されるので、基板面積を小さくすることができ、体格を小型化することができる。
（第１４実施形態）
本発明の第１４実施形態を図１９に基づいて説明する。第１４実施形態は、第１３実施形態の変形例である。
第１４実施形態のＥＣＵ８では、第１カバー８５１にかしめ部が形成されていない。一方、第１カバー８５１には、側壁８５４から外側に略水平に突設される取付部８７５が形成されている。この取付部８７５は、第２カバー７７１の取付部２７５を対応する位置に設けられている。また取付部８７５は、第２カバー７７１の取付部２７５と同様、ＥＣＵ８を車両に取り付けるための取付穴８７６、及び歪み防止用リブ８７７を有している。
本形態では、ＥＣＵ８を車両に組み付ける際、第２カバー８７１のガイド部２７９を基板７２０のガイド穴部２２５に挿入して位置決めし、第１カバー８５１を被せ、第１カバー８５１の取付穴８７６及び第２カバー８５１の取付穴２７６にネジ８８０を挿通して共締めする。
これにより、第１３実施形態と同様の効果を奏する他、かしめ工程を削減できるため、組み付け工数を低減することができる。
（他の実施形態）
上記実施形態では、放熱ゲルの移動抑制手段、及びケースの構造を複数例示したが、これらの構造は任意に組み合わせて構成することができる。例えば、ケースや放熱板の放熱ゲルと接触する部位を粗化加工した後に、溝部や凹部を形成してもよい、といった具合である。
上記実施形態では、ケースはアルミ等の金属で形成されていた。本発明による他の実施形態では、樹脂等の他の物質で形成してもよい。また、溝部の形状は、角状のものに限らず、丸みを帯びた形状であってもよいし、複数の円筒或いは円柱が突出した形状であってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
１：ＥＣＵ（電子制御装置）、２０：基板、２５：ガイド穴部、３１〜３４：パワーＭＯＳ（半導体素子）、４１：半導体チップ、４２：リード、４４：放熱板、４６：樹脂部、５０：ケース、５１：第１カバー、５２：第２カバー、５４：溝部（移動抑制手段）、５６：リブ（移動抑制手段）、５７：凹部（移動抑制手段）、６０：放熱ゲル

Claims (17)

  1. 基板と、
    半導体チップ、前記半導体チップと前記基板とを電気的に接続するリード、及び前記半導体チップをモールドする樹脂部を有し、前記基板に実装される半導体素子と、
    前記半導体素子を収容するケースと、
    前記半導体素子と接触し、前記半導体素子の前記基板と反対方向の前記ケースに前記半導体素子から発生する熱を導く放熱ゲルと、
    前記基板と前記ケースとの間に設けられ、前記放熱ゲルの移動を抑制する移動抑制手段と、を備え、
    前記半導体素子は、前記基板に複数実装され、
    前記放熱ゲルは、前記半導体素子ごとに設けられ、
    前記移動抑制手段は、前記ケースの前記半導体素子と対向する部位に形成された凹部、当該凹部に形成された複数の溝部、および、前記ケースに設けられ前記複数の半導体素子の間を仕切るリブであり、
    前記リブは、前記複数の半導体素子のそれぞれを収容する収容室を形成し、
    前記収容室は、前記凹部であり、
    前記複数の溝部は、前記収容室に形成されていることを特徴とする電子制御装置。
  2. 前記移動抑制手段は、前記樹脂部の前記ケースと対向する面の外周に形成された突出部であることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
  3. 前記移動抑制手段は、前記基板と前記ケースとの間に設けられ、前記半導体素子の外周を取り囲んで形成される壁部であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子制御装置。
  4. 前記移動抑制手段は、前記放熱ゲルの表面を覆う保護部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子制御装置。
  5. 前記移動抑制手段は、前記放熱ゲルと前記ケースとの間に設けられ、粘着性を有するシート部材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子制御装置。
  6. 前記移動抑制手段は、前記ケースの前記放熱ゲルと接触する部位に設けられる粗化部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子制御装置。
  7. 前記基板と反対側にて前記半導体チップと接触し、少なくとも一部が前記樹脂部から露出して前記放熱ゲルと接触する放熱板を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子制御装置。
  8. 前記移動抑制手段は、前記放熱板の前記放熱ゲルと接触する部位に設けられる粗化部であることを特徴とする請求項７に記載の電子制御装置。
  9. 前記移動抑制手段は、前記放熱板に形成された複数の溝部であることを特徴とする請求項７または８に記載の電子制御装置。
  10. 前記移動抑制手段は、前記放熱板に形成された穴部であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の電子制御装置。
  11. 前記半導体素子は、前記基板の両面に実装されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電子制御装置。
  12. 前記ケースは、前記基板の一方の面を覆う第１カバー、及び、前記基板の他方の面を覆う第２カバーを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電子制御装置。
  13. 前記第１カバーは、
    前記基板と対向するカバー面と、
    前記カバー面の外周の前記基板方向に設けられる側壁と、
    前記側壁から内側に突設され、前記基板を係止する爪部と、
    を有することを特徴とする請求項１２に記載の電子制御装置。
  14. 前記第１カバーは、前記爪部との間に前記基板及び前記第２カバーを挟持するかしめ部を有することを特徴とする請求項１３に記載の電子制御装置。
  15. 前記爪部の前記基板側の端部は、前記側壁と垂直な平面状に形成されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の電子制御装置。
  16. 前記第１カバー及び第２カバーの少なくとも一方は、外周から外方向に突設され、取付穴を有する取付部を有することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の電子制御装置。
  17. 前記第２カバーは、前記基板側に突出するガイド部を有し、
    前記基板は、前記ガイド部と対応する位置に設けられるガイド穴部を有することを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の電子制御装置。
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