JP5408502B2 - 電子制御ユニット - Google Patents

Description

本発明は、電子制御ユニットに関し、特に電動式パワーステアリングシステムに適用可能なものに関する。

近年、車両のモータ制御化が進み、モータとその制御を司る電子制御ユニットが増加傾向にある。一方、ユーザに快適な空間を提供するために、車室内空間を拡げる試みがなされている。そのため、モータ及び電子制御ユニットを配置するためのスペースの確保が課題となっており、モータ及び電子制御ユニットの小型化が重要になっている。

例えば、電動式パワーステアリングシステムに用いられる電子制御ユニットは、エンジンルームやインパネの奥側に配置される。ところが、電動式パワーステアリングシステムに用いられる電子制御ユニットは、大電流（約１００Ａ）でモータを駆動するため、スイッチング素子の発熱が大きくなる。したがって、このような電子制御ユニットを小型化するためには、高い放熱構造が必要となる。

特許文献１〜５には、プリント基板において放熱用の配線パターンを設けることにより、基板に実装される電子部品の放熱を図る構成が開示されている。しかしながら、これらの構成においても、放熱用の配線パターンあるいは電子部品の配置等によっては、期待する放熱効果を得られない場合がある。

特開昭５８−２０６１９９号公報 実開平４−８４８９号公報 特開平５−３１５７８２号公報 特開２００２−９４１９６号公報 特開２００３−１６７７２号公報

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、実装される電子部品の熱を効果的に放熱可能な電子制御ユニットを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、板部材と樹脂基板と半導体モジュールと制御部とコンデンサと第１ＧＮＤ配線パターンと固定部材とコネクタと部品とを備える電子制御ユニットである。樹脂基板は、金属製の板部材に設置される。半導体モジュールは、樹脂基板の板部材とは反対側の面である第１面に表面実装される。制御部は、半導体モジュールによるスイッチング作動を制御する。コンデンサは、樹脂基板の第１面に実装され、半導体モジュールに流れる電流を平滑化する。第１ＧＮＤ配線パターンは、樹脂基板の第１面に設けられ、半導体モジュールのＧＮＤ端子とコンデンサのＧＮＤ端子とを電気的に接続する。固定部材は、金属により形成され、第１ＧＮＤ配線パターンおよび樹脂基板を貫いて板部材に接合することにより、樹脂基板を板部材に固定するとともに、第１ＧＮＤ配線パターンと板部材とを電気的に接続する。コネクタは、第１ＧＮＤ配線パターンを挟んで半導体モジュールとは反対側に配置されている。コネクタには、半導体モジュールに電流を供給するためのハーネスが接続される。部品は、コネクタと半導体モジュールとの間に位置するよう樹脂基板に実装されている。部品には、コネクタと半導体モジュールとの間の電流が流れる。本発明では、第１ＧＮＤ配線パターンは、半導体モジュールと部品との間に配置されている。

上述の構成により、本発明では、半導体モジュールおよびコンデンサからの発熱は、第１ＧＮＤ配線パターンおよび固定部材を経由して板部材に伝達される。これにより、半導体モジュールおよびコンデンサからの発熱は、効果的に放熱される。このように、第１ＧＮＤ配線パターンおよび固定部材は、半導体モジュールおよびコンデンサのＧＮＤ電流を板部材に伝達するだけでなく、半導体モジュールおよびコンデンサに生じる熱をも板部材に伝達する。

また、第１ＧＮＤ配線パターンは、比較的発熱量の大きな半導体モジュールとコネクタとの間に配置されている。そのため、半導体モジュールからの発熱は、第１ＧＮＤ配線パターンにより遮られる。これにより、半導体モジュールからの発熱が樹脂基板を経由してコネクタ側へ伝達するのを抑制することができる。その結果、第１ＧＮＤ配線パターンおよびコネクタ間に実装される部品との熱干渉を防ぐことができる。

請求項２に記載の発明では、樹脂基板の第１面とは反対側の面である第２面に設けられ、第１ＧＮＤ配線パターンと電気的に接続する第２ＧＮＤ配線パターンをさらに備える。これにより、第１ＧＮＤ配線パターンの熱を第２ＧＮＤ配線パターンに伝達させることができる。よって、半導体モジュールおよびコンデンサからの発熱を放熱する効果をより高めることができる。また、この構成において、第２ＧＮＤ配線パターンを板部材に当接させる、あるいは、第２ＧＮＤ配線パターンと板部材との間に熱伝導性の高い部材を設けることにより、半導体モジュールおよびコンデンサからの発熱を放熱する効果をさらに高めることができる。

請求項３に記載の発明では、樹脂基板の内部に設けられ、第１ＧＮＤ配線パターンと電気的に接続する第３ＧＮＤ配線パターンをさらに備える。これにより、第１ＧＮＤ配線パターンの熱を第３ＧＮＤ配線パターンに伝達させることができる。よって、半導体モジュールおよびコンデンサからの発熱を放熱する効果をより高めることができる。なお、第３ＧＮＤ配線パターンを複数設けることにより、放熱の効果をさらに高めることができる。

請求項４に記載の発明では、第１ＧＮＤ配線パターンは、コネクタのＧＮＤ端子に電気的に接続するようにして延びる延伸部を有する。これにより、半導体モジュールおよびコンデンサのＧＮＤ電流は延伸部を経由してコネクタのＧＮＤ端子にも流れ、かつ、半導体モジュールおよびコンデンサに生じる熱は延伸部を経由してコネクタのＧＮＤ端子に伝達される。このように、半導体モジュールおよびコンデンサに生じる熱をコネクタのＧＮＤ端子（ハーネス）に積極的に伝達させることにより、放熱の効果をさらに高めることができる。

請求項５に記載の発明では、コンデンサは、それぞれが所定の間隔を空けて配置されるよう、複数設けられている。すなわち、複数のコンデンサは分散配置されている。これにより、必要とされるコンデンサの静電容量を確保しつつ、コンデンサからの発熱を効果的に放熱することができる。

請求項６に記載の発明では、第１ＧＮＤ配線パターンと半導体モジュールのＧＮＤ端子側とを電気的に接続するよう、樹脂基板の第１面に実装されるシャント抵抗をさらに備える。シャント抵抗は、半導体モジュールに流れる電流の大きさを検出可能である。これにより、シャント抵抗で検出した電流値に基づき半導体モジュールを高精度に制御することができる。

ここで、シャント抵抗には半導体モジュールを流れた電流が流れるため、シャント抵抗の発熱量は比較的大きい。本発明では、シャント抵抗は、第１ＧＮＤ配線パターンに対しコネクタとは反対側に配置されている。これにより、シャント抵抗からの発熱が樹脂基板を経由してコネクタ側へ伝達するのを抑制することができる。その結果、第１ＧＮＤ配線パターンおよびコネクタ間に実装される部品との熱干渉を防ぐことができる。
請求項７に記載の発明では、シャント抵抗は、第１ＧＮＤ配線パターンと半導体モジュールとの間に配置されている。

請求項８に記載の発明では、第２ＧＮＤ配線パターンと半導体モジュールのＧＮＤ端子側とを電気的に接続するよう、樹脂基板の第２面に実装されるシャント抵抗をさらに備える。シャント抵抗は、半導体モジュールに流れる電流の大きさを検出可能である。これにより、シャント抵抗で検出した電流値に基づき半導体モジュールを高精度に制御することができる。

ここで、シャント抵抗には半導体モジュールを流れた電流が流れるため、シャント抵抗の発熱量は比較的大きい。本発明では、シャント抵抗は、第２ＧＮＤ配線パターンに対しコネクタとは反対側に配置されている。これにより、シャント抵抗からの発熱が樹脂基板を経由してコネクタ側へ伝達するのを抑制することができる。その結果、第２ＧＮＤ配線パターンおよびコネクタ間に実装される部品との熱干渉を防ぐことができる。

請求項９に記載の発明では、樹脂基板と板部材との間に、絶縁放熱シートおよび放熱グリスの少なくとも一方を備える。これにより、樹脂基板側の熱を板部材側に効果的に放熱することができる。

請求項１０に記載の発明では、板部材は、半導体モジュールおよび第１ＧＮＤ配線パターンに対応する部分に、樹脂基板の第２面に向かって突出するよう形成される突出部を有する。これにより、板部材（突出部）を第２面のうち半導体モジュールおよび第１ＧＮＤ配線パターンに対応する部分に容易に当接させることができる。さらに、突出部の厚み分、板部材のヒートマスを大きくすることができるため、半導体モジュールおよびコンデンサからの発熱を放熱する効果をより高めることができる。

ところで、板部材に上述のような突出部を設ける場合、板部材（電子制御ユニット）の重量の増大が懸念される。そこで、請求項１１に記載の発明では、突出部は、樹脂基板とは反対側の面に、樹脂基板側へ凹むよう形成される凹部を有する。これにより、板部材の放熱性を確保しつつ、板部材（電子制御ユニット）の重量の増大を抑えることができる。

本発明の第１実施形態による電子制御ユニットを示す図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットを電動式パワーステアリングシステムに適用した状態を示す概略図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットの電気的な構成を示す図。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面図。 本発明の第１実施形態による電子制御ユニットの板部材を示す図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図。 本発明の第２実施形態による電子制御ユニットの第１ＧＮＤ配線パターン近傍を示す断面図。 本発明の第３実施形態による電子制御ユニットの第１ＧＮＤ配線パターン近傍を示す断面図。 本発明の第４実施形態による電子制御ユニットの第１ＧＮＤ配線パターン近傍を示す断面図。 本発明の第５実施形態による電子制御ユニットの第１ＧＮＤ配線パターン近傍を示す断面図。 本発明の第６実施形態による電子制御ユニットの第１ＧＮＤ配線パターン近傍を示す断面図。 本発明の第７実施形態による電子制御ユニットを示す図。 本発明の第８実施形態による電子制御ユニットを示す図。 本発明の第９実施形態による電子制御ユニットを示す図。 本発明の第１０実施形態による電子制御ユニットを示す図。 図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図。 本発明の第１１実施形態による電子制御ユニットのシャント抵抗近傍を示す断面図。 本発明の第１２実施形態による電子制御ユニットのシャント抵抗近傍を示す断面図。 本発明の第１３実施形態による電子制御ユニットの第３ＧＮＤ配線パターン近傍を示す断面図。

以下、本発明の複数の実施形態による電子制御ユニットを図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）
本発明の第１実施形態による電子制御ユニットを図１に示す。電子制御ユニット１は、図２に示すように、車両の電動式パワーステアリングシステム１００に用いられ、操舵トルク信号および車速信号等に基づき、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。

電子制御ユニット１は、図１に示すように、板部材２、樹脂基板３、半導体モジュール４、制御部５、コンデンサ６、第１ＧＮＤ配線パターン７１、固定部材８１およびコネクタ９等を備えている。
板部材２は、例えばアルミ等の金属により、略矩形の板状に形成されている。
樹脂基板３は、例えばガラス繊維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。樹脂基板３は、板部材２と同様略矩形に形成され、外形は板部材２より小さい。樹脂基板３は、その板面が板部材２の板面と略平行になるよう、板部材２に設置されている。

電子部品の一種である半導体モジュール４は、樹脂基板３の板部材２とは反対側の面である第１面３１に表面実装される。本実施形態では、半導体モジュール４は４つ（４１〜４４）設けられている。半導体モジュール４は、図示しないスイッチング素子を有している。

本実施形態では、制御部５は、マイコン５１およびカスタムＩＣ５２から構成されている。マイコン５１は、樹脂基板３の第１面３１に実装されている。一方、カスタムＩＣは、樹脂基板３の第１面３１とは反対側の面である第２面３２に実装されている。

電子部品の一種であるコンデンサ６は、樹脂基板３の第１面３１に実装されている。本実施形態では、コンデンサ６は３つ（６１〜６３）設けられている。３つのコンデンサ６（６１〜６３）は、それぞれ所定の間隔を空けて直線状に配置されている。

第１ＧＮＤ配線パターン７１は、例えば銅等の金属薄膜により樹脂基板３上に形成される配線パターンである。第１ＧＮＤ配線パターン７１は、樹脂基板３の第１面３１に露出するよう設けられている。本実施形態では、第１ＧＮＤ配線パターン７１は、長辺部７１１、および、長辺部７１１よりも短い短辺部７１２からなる。長辺部７１１と短辺部７１２とは、互いに略直角となるよう端部同士が繋がっている。すなわち、第１ＧＮＤ配線パターン７１は、略Ｌ字状に形成されている。第１ＧＮＤ配線パターン７１の長辺部７１１には、３つのコンデンサ６それぞれのＧＮＤ（グランド電圧、負側）端子が接続されている。

固定部材８１は、例えばアルミ等の金属により形成されている。固定部材８１は、本実施形態では、ねじ状に形成されている。第１ＧＮＤ配線パターン７１の長辺部７１１と短辺部７１２とが繋がる部分、および、樹脂基板３には、第１ＧＮＤ配線パターン７１および樹脂基板３を板厚方向に貫く孔３３が形成されている。固定部材８１は、孔３３を通り、板部材２に形成された穴にねじ込まれることにより、板部材２に接合している。

このとき、固定部材８１の板部材２とは反対側の端部８１１と、板部材２と、の間には軸力が生じている。これにより、第１ＧＮＤ配線パターン７１および樹脂基板３は、固定部材８１の端部８１１と板部材２とに挟まれて、板部材２に対する位置が安定する。また、このとき、固定部材８１の端部８１１が第１ＧＮＤ配線パターン７１に接するため、第１ＧＮＤ配線パターン７１と板部材２とは、固定部材８１により電気的に接続される。
また、本実施形態では、樹脂基板３は、４つの隅（角）部が４つの固定部材８２により板部材２に固定されている。

コネクタ９は、樹脂により略長方形に形成されており、長手方向と板部材２の１つの辺とが略平行になるようにして当該辺に設けられている。コネクタ９は、ＰＩＧ（電源電圧、正側）端子９１、ＧＮＤ端子９２、モータ端子９３等を有している。コネクタ９には、ハーネス１０３が接続される（図２参照）。ハーネス１０３の導線１０４は、バッテリ１０２の正側とＰＩＧ端子９１とを電気的に接続する。また、ハーネス１０３の導線１０５は、モータ１０１の巻線端子とモータ端子９３とを電気的に接続する。

本実施形態では、樹脂基板３の第１面３１には、上述の配線パターン（第１ＧＮＤ配線パターン）および電子部品（半導体モジュール４、コンデンサ６）の他に、第１ＰＩＧ配線パターン１１、第２ＰＩＧ配線パターン１２、第３ＰＩＧ配線パターン１３、第４ＰＩＧ配線パターン１４、第５ＰＩＧ配線パターン１５、第６ＰＩＧ配線パターン１６、電子部品としてのリレー２０１、リレー２０２、コイル２０３、シャント抵抗３００等が設けられている。

第１ＰＩＧ配線パターン１１、第２ＰＩＧ配線パターン１２、第３ＰＩＧ配線パターン１３、第４ＰＩＧ配線パターン１４、第５ＰＩＧ配線パターン１５および第６ＰＩＧ配線パターン１６は、例えば銅等の金属薄膜により樹脂基板３上に形成される配線パターンであり、樹脂基板３の第１面３１に露出するよう設けられている。

第１ＰＩＧ配線パターン１１は、コネクタ９のＰＩＧ端子９１とリレー２０１の正側端子とを接続している。第２ＰＩＧ配線パターン１２は、リレー２０１の負側端子とコイル２０３の正側端子とを接続している。第３ＰＩＧ配線パターン１３は、コイル２０３の負側端子と、コンデンサ６（６１〜６３）の正側端子、ならびに、半導体モジュール４１および半導体モジュール４２の正側端子（ソース電極）とを接続している。第４ＰＩＧ配線パターン１４は、半導体モジュール４１のＧＮＤ端子（ドレイン電極）と、半導体モジュール４３の正側端子とを接続している。第５ＰＩＧ配線パターン１５は、半導体モジュール４２のＧＮＤ端子と、半導体モジュール４４の正側端子とを接続している。第６ＰＩＧ配線パターン１６は、半導体モジュール４３および半導体モジュール４４のＧＮＤ端子と、シャント抵抗３００の正側端子とを接続している。シャント抵抗３００の負側端子と第１ＧＮＤ配線パターン７１の短辺部７１２とは接続している。すなわち、シャント抵抗３００は、第１ＧＮＤ配線パターン７１と半導体モジュール４（４３、４４）のＧＮＤ端子側とを電気的に接続している。

ここで、第１ＧＮＤ配線パターン７１は、半導体モジュール４（４１〜４４）およびシャント抵抗３００と、コネクタ９と、の間に位置するよう樹脂基板３に設けられている（図１参照）。また、リレー２０１、リレー２０２およびコイル２０３は、第１ＧＮＤ配線パターン７１とコネクタ９との間に位置するよう樹脂基板３に設けられている。

図３は、半導体モジュール４（４１〜４４）、コンデンサ６、リレー２０１、リレー２０２、コイル２０３、シャント抵抗３００および制御部５等の電気的な接続を示す図である。
バッテリ１０２の正側は、ハーネス１０３の導線１０４、コネクタ９のＰＩＧ端子９１および第１ＰＩＧ配線パターン１１を経由してリレー２０１に接続している（図３参照）。リレー２０１は、バッテリ１０２から電子制御ユニット１への電力の供給を遮断または許容する。

バッテリ１０２からの電力は、コイル２０３を経由して半導体モジュール４（４１〜４４）に供給される。コイル２０３は、いわゆるチョークコイルであり、バッテリ１０２のノイズを除去する。
図３に示すように、半導体モジュール４１と半導体モジュール４３とが直列に接続されており、半導体モジュール４２と半導体モジュール４４とが直列に接続されている。そして、半導体モジュール４１および４３の２つの半導体モジュールと、半導体モジュール４２および４４の２つの半導体モジュールと、が並列に接続されている。

また、半導体モジュール４１および４３の２つの半導体モジュールの接続点と、半導体モジュール４２および４４の２つの半導体モジュールの接続点との間に、リレー２０２およびモータ１０１が配置されている。さらにまた、半導体モジュール４３および４４のＧＮＤ端子側にシャント抵抗３００が接続している。また、コンデンサ６（６１〜６３）は、電源ラインとグランドとの間に並列に接続されている。コンデンサ６は、半導体モジュール４（４１〜４４）のオン／オフによって生じるサージ電圧を抑制する。

上述の構成により、例えば半導体モジュール４１および４４がオンとなり半導体モジュール４２および４３がオフになると、電流は、半導体モジュール４１、リレー２０２、モータ１０１、半導体モジュール４４の順に流れる。一方、半導体モジュール４２および４３がオンとなり半導体モジュール４１および４４がオフになると、電流は、半導体モジュール４２、モータ１０１、リレー２０２、半導体モジュール４３の順に流れる。モータ１０１は直流モータであるため、このようにして各半導体モジュール４（４１〜４４）がオン／オフに制御されることで、モータ１０１が回転駆動される。各半導体モジュール４（４１〜４４）には、制御部５（カスタムＩＣ５２）からの信号線が接続されている。つまり、制御部５は、半導体モジュール４のスイッチング作動を制御することで、モータ１０１の回転駆動を制御する。なお、制御部５は、シャント抵抗３００で検出した電流値に基づき、モータ１０１の回転駆動を高精度に制御可能である。また、半導体モジュール４のスイッチング作動時、半導体モジュール４およびシャント抵抗３００には比較的大きな電流が流れるため、半導体モジュール４およびシャント抵抗３００は発熱し、比較的高い温度になる。

次に、第１ＧＮＤ配線パターン７１およびその近傍の構成について、図４に基づき説明する。
図４に示すように、樹脂基板３の第２面３２の固定部材８１近傍には、孔を有する第２ＧＮＤ配線パターン１１１が設けられている。第２ＧＮＤ配線パターン１１１は、第１ＧＮＤ配線パターン７１と同様、例えば銅等の金属薄膜により形成されている。第２ＧＮＤ配線パターン１１１の孔には、固定部材８１が通されている。また、第１ＧＮＤ配線パターン７１と第２ＧＮＤ配線パターン１１１とは、接続部材１２１により接続されている。接続部材１２１は、例えば銅等の金属により略円筒状に形成され、内側に固定部材８１が通されている。固定部材８１と、第１ＧＮＤ配線パターン７１、接続部材１２１および第２ＧＮＤ配線パターン１１１とは、当接している。これにより、半導体モジュール４（４１〜４４）のスイッチング作動時、半導体モジュール４およびコンデンサ６（６１〜６３）のＧＮＤ電流は、第１ＧＮＤ配線パターン７１、接続部材１２１、第２ＧＮＤ配線パターン１１１および固定部材８１を経由して板部材２に流れる。また、このとき、半導体モジュール４に生じる熱およびコンデンサ６に生じる熱は、第１ＧＮＤ配線パターン７１、接続部材１２１、第２ＧＮＤ配線パターン１１１および固定部材８１を経由して板部材２に伝達され、放熱される。

また、本実施形態では、図１、４および５に示すように、板部材２は、半導体モジュール４（４１〜４４）および第１ＧＮＤ配線パターン７１に対応する部分（矩形領域）に、樹脂基板３の第２面３２に向かって突出するよう形成される突出部２０を有する。突出部２０は、半導体モジュール４（４１〜４４）および第１ＧＮＤ配線パターン７１の配置される形状（矩形）に合わせ、略矩形柱状に形成されている。

本実施形態では、突出部２０と樹脂基板３の第２面３２との間に、絶縁放熱シート１３１および放熱グリス１３２が設けられている。絶縁放熱シート１３１は、例えばシリコン等を含む熱抵抗の小さな絶縁シートである。放熱グリス１３２は、例えばシリコンを基材とする、熱抵抗の小さなゲル状のグリスである。
突出部２０と樹脂基板３の第２面３２との間の隙間を絶縁放熱シート１３１および放熱グリス１３２で埋めることにより、樹脂基板３の熱を板部材２の突出部２０へ効果的に放熱することができる。このように、突出部２０は、ヒートシンクとしての役割を果たす。

また、本実施形態では、板部材２の突出部２０は、樹脂基板３とは反対側の面に、樹脂基板３側へ凹むよう形成される凹部２１を有する（図５（Ａ）〜（Ｃ）参照）。
また、突出部２０は、樹脂基板３側へ柱状に突出する位置決めピン２２を有する。当該位置決めピン２２を樹脂基板３の孔に通すことにより、樹脂基板３を精度よく位置決めすることができる。

以上説明したように、本実施形態では、半導体モジュール４およびコンデンサ６からの発熱は、第１ＧＮＤ配線パターン７１および固定部材８１を経由して板部材２に伝達される。これにより、半導体モジュール４およびコンデンサ６からの発熱は、効果的に放熱される。このように、第１ＧＮＤ配線パターン７１および固定部材８１は、半導体モジュール４およびコンデンサ６のＧＮＤ電流を板部材２に伝達するだけでなく、半導体モジュール４およびコンデンサ６に生じる熱をも板部材２に伝達する。

また、第１ＧＮＤ配線パターン７１は、比較的発熱量の大きな半導体モジュール４とコネクタ９との間に配置されている。そのため、半導体モジュール４からの発熱は、第１ＧＮＤ配線パターン７１により遮られる。これにより、半導体モジュール４からの発熱が樹脂基板３を経由してコネクタ９側へ伝達するのを抑制することができる。その結果、第１ＧＮＤ配線パターン７１およびコネクタ９間に実装される部品（リレー２０１、２０２、コイル２０３等）との熱干渉を防ぐことができる。

また、本実施形態では、樹脂基板３の第１面３１とは反対側の面である第２面３２に設けられ、第１ＧＮＤ配線パターン７１と電気的に接続する第２ＧＮＤ配線パターン１１１をさらに備える。これにより、第１ＧＮＤ配線パターン７１の熱を第２ＧＮＤ配線パターン１１１に伝達させることができる。よって、半導体モジュール４およびコンデンサ６からの発熱を放熱する効果をより高めることができる。
また、本実施形態では、コンデンサ６は、それぞれが所定の間隔を空けて配置されるよう、複数（６１〜６３）設けられている。これにより、必要とされるコンデンサの静電容量を確保しつつ、コンデンサ６（６１〜６３）からの発熱を効果的に放熱することができる。

また、本実施形態では、シャント抵抗３００をさらに備える。シャント抵抗３００は、第１ＧＮＤ配線パターン７１と半導体モジュール４のＧＮＤ端子側とを電気的に接続するよう、樹脂基板３の第１面３１に実装され、半導体モジュール４に流れる電流の大きさを検出可能である。これにより、シャント抵抗３００で検出した電流値に基づき半導体モジュール４を高精度に制御することができる。

ここで、シャント抵抗３００には半導体モジュール４を流れた電流が流れるため、シャント抵抗３００の発熱量は比較的大きい。本実施形態では、シャント抵抗３００は、第１ＧＮＤ配線パターン７１に対しコネクタ９とは反対側に配置されている。これにより、シャント抵抗３００からの発熱が樹脂基板３を経由してコネクタ９側へ伝達するのを抑制することができる。その結果、第１ＧＮＤ配線パターン７１およびコネクタ９間に実装される部品（リレー２０１、２０２、コイル２０３等）との熱干渉を防ぐことができる。

また、本実施形態では、樹脂基板３と板部材２との間に、絶縁放熱シート１３１および放熱グリス１３２を備える。これにより、樹脂基板３側の熱を板部材２側に効果的に放熱することができる。

また、本実施形態では、板部材２は、半導体モジュール４（４１〜４４）および第１ＧＮＤ配線パターン７１に対応する部分に、樹脂基板３の第２面３２に向かって突出するよう形成される突出部２０を有する。これにより、板部材２（突出部２０）を第２面３２のうち半導体モジュール４および第１ＧＮＤ配線パターン７１に対応する部分に容易に近接させることができる。さらに、突出部２０の厚み分、板部材２のヒートマスを大きくすることができるため、半導体モジュール４およびコンデンサ６からの発熱を放熱する効果をより高めることができる。

ところで、板部材２に上述のような突出部２０を設ける場合、板部材２（電子制御ユニット１）の重量の増大が懸念される。しかし、本実施形態では、突出部２０は、樹脂基板３とは反対側の面に、樹脂基板３側へ凹むよう形成される凹部２１を有する。これにより、板部材２の放熱性を確保しつつ、板部材２（電子制御ユニット１）の重量の増大を抑えることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電子制御ユニットの一部を図６に示す。第２実施形態は、第２ＧＮＤ配線パターンの形状が第１実施形態と異なる。

第２実施形態の第２ＧＮＤ配線パターン１１２は、第１ＧＮＤ配線パターン７１と同様の形状（略Ｌ字状）に形成され、樹脂基板３の第２面３２のうち第１ＧＮＤ配線パターン７１に対応する位置に設けられている。つまり、第２ＧＮＤ配線パターン１１２は、第１実施形態の第２ＧＮＤ配線パターン１１１と比べ、面積が大きく形成されている。これにより、第１実施形態と比べ、半導体モジュール４およびコンデンサ６からの発熱を放熱する効果をより高めることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による電子制御ユニットの一部を図７に示す。第３実施形態は、板部材の突出部の構成が第２実施形態と異なる。

第３実施形態では、板部材２の突出部２０は、固定部材８１に対応する位置に、樹脂基板３側へ略円柱状に突出する台座部２５を有する。また、突出部２０は、位置決めピン２２の基端部に、樹脂基板３側へ略円柱状に突出する台座部２６を有する。すなわち、位置決めピン２２は、台座部２６から突出するよう形成されている。

樹脂基板３が固定部材８１により板部材２に固定されたとき、第２ＧＮＤ配線パターン１１２と台座部２５とは接し、樹脂基板３と台座部２６とは接する。このとき、樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）と板部材２の突出部２０との間には、台座部２５および台座部２６の突出の高さと同じ大きさの隙間が形成される。当該隙間には、絶縁放熱シート１３１および放熱グリス１３２が設けられている。

以上説明したように、本実施形態では、第２ＧＮＤ配線パターン１１２と台座部２５とが接する構成のため、第１ＧＮＤ配線パターン７１の熱は、接続部材１２１および第２ＧＮＤ配線パターン１１２を経由して台座部２５に効果的に伝達される。よって、第２ＧＮＤ配線パターン１１２と突出部２０との間に絶縁放熱シート１３１および放熱グリス１３２が介在する第２実施形態と比べ、本実施形態では、半導体モジュール４およびコンデンサ６からの発熱を放熱する効果をより高めることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による電子制御ユニットの一部を図８に示す。
第４実施形態では、樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）と板部材２の突出部２０との間には、絶縁放熱シート１３１のみ設けられている。絶縁放熱シート１３１の厚みは、樹脂基板３と突出部２０との間の隙間と略同じ、または、前記隙間よりやや大きく設定されている。これにより、絶縁放熱シート１３１は、樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）と突出部２０とに密着可能である。
第４実施形態は、上述した構成以外は第３実施形態と同様である。

以上説明したように、第４実施形態では、樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）と突出部２０との間に絶縁放熱シート１３１のみが介在する構成のため、第３実施形態と比べ、半導体モジュール４およびコンデンサ６からの発熱を放熱する効果をより高めることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による電子制御ユニットの一部を図９に示す。
第５実施形態では、樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）と板部材２の突出部２０との間には、放熱グリス１３２のみ設けられている。これにより、樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）からの熱は、放熱グリス１３２を経由して突出部２０に効果的に伝達する。
第５実施形態は、上述した構成以外は第４実施形態と同様である。

以上説明したように、第５実施形態では、樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）と突出部２０との間に放熱グリス１３２のみが介在する構成のため、第４実施形態と比べ、半導体モジュール４およびコンデンサ６からの発熱を放熱する効果をより高めることができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による電子制御ユニットの一部を図１０に示す。
第６実施形態では、樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）と板部材２の突出部２０との間には絶縁放熱シートや放熱グリスは設けられておらず、樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）と突出部２０とは当接している。
第６実施形態は、上述した構成以外は第２実施形態と同様である。

以上説明したように、第６実施形態では、樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）と突出部２０との間に介在する部材がない構成のため、例えば樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）の面粗度と突出部２０の面粗度とを所定の値まで小さくし、かつ、樹脂基板３（第２ＧＮＤ配線パターン１１２）が突出部２０に密着するよう固定部材８１による軸力を所定の値まで高めれば、第２実施形態と比べ、半導体モジュール４およびコンデンサ６からの発熱を放熱する効果をより高めることができる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態による電子制御ユニットを図１１に示す。第７実施形態は、第１ＧＮＤ配線パターンの形状等が第１実施形態と異なる。

第７実施形態では、第１ＧＮＤ配線パターン７２は、延伸部７１３を有している。延伸部７１３は、長辺部７１１と短辺部７１２とが繋がる部分からコネクタ９のＧＮＤ端子９２まで延びるよう形成されている。本実施形態では、延伸部７１３は、リレー２０２を避けるようジグザグ形状に形成されている。延伸部７１３とコネクタ９のＧＮＤ端子９２とは電気的に接続している。
また、第７実施形態では、コイル２０３は、樹脂基板３の第２面３２に実装されている。
第７実施形態は、上述した構成以外は第１実施形態と同様である。

以上説明したように、第７実施形態では、第１ＧＮＤ配線パターン７２は、コネクタ９のＧＮＤ端子９２に電気的に接続するようにして延びる延伸部７１３を有する。これにより、半導体モジュール４およびコンデンサ６のＧＮＤ電流は延伸部７１３を経由してコネクタ９のＧＮＤ端子９２にも流れ、かつ、半導体モジュール４およびコンデンサ６に生じる熱は延伸部７１３を経由してコネクタ９のＧＮＤ端子９２に伝達される。このように、半導体モジュール４およびコンデンサ６に生じる熱をコネクタ９のＧＮＤ端子９２（ハーネス１０３）に積極的に伝達させることにより、放熱の効果をさらに高めることができる。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態による電子制御ユニットを図１２に示す。第８実施形態は、コンデンサの配置が第７実施形態と異なる。

第８実施形態では、３つのコンデンサ６（６１〜６３）のうちの１つ（６１）がコネクタ９のＧＮＤ端子９２近傍に配置されている。ここで、コンデンサ６１のＧＮＤ端子は、第１ＧＮＤ配線パターン７２の延伸部７１３に接続している。一方、コンデンサ６１の正側端子は、第３ＰＩＧ配線パターン１３に接続している。

この構成により、コンデンサ６２および６３の熱は、特に第１ＧＮＤ配線パターン７２の長辺部７１１および固定部材８１を経由して板部材２の突出部２０に伝達される。一方、コンデンサ６１の熱は、特に第１ＧＮＤ配線パターン７２の延伸部７１３、および、コネクタ９のＧＮＤ端子９２を経由してハーネス１０３に伝達される。

このように、本実施形態では、３つのコンデンサ６（６１〜６３）のうちの１つ（６１）を、他の２つ（６２および６３）から所定の距離離れた箇所に配置（分散配置）することにより、３つのコンデンサ６（６１〜６３）の熱を２つの経路（延伸部７１３：コンデンサ６１、長辺部７１１：コンデンサ６２および６３）を通じて放熱することができる。よって、第７実施形態と比べ、放熱の効果をさらに高めることができる。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態による電子制御ユニットを図１３に示す。第９実施形態は、コンデンサの配置が第８実施形態と異なる。

第９実施形態では、コンデンサ６３は、第１ＧＮＤ配線パターン７２の長辺部７１１と延伸部７１３とが繋がる部分の近傍に配置されている。ここで、コンデンサ６３のＧＮＤ端子は、第１ＧＮＤ配線パターン７２の長辺部７１１と延伸部７１３とが繋がる部分に接続している。一方、コンデンサ６３の正側端子は、第３ＰＩＧ配線パターン１３に接続している。

この構成により、コンデンサ６３の熱は、長辺部７１１および固定部材８１を経由して板部材２の突出部２０に伝達されるとともに、延伸部７１３およびコネクタ９のＧＮＤ端子９２を経由してハーネス１０３に伝達される。
このように、本実施形態では、３つのコンデンサ６（６１〜６３）をそれぞれ所定の距離離れた箇所に配置（分散配置）することにより、３つのコンデンサ６（６１〜６３）の熱を３つの経路（延伸部７１３：コンデンサ６１、長辺部７１１：コンデンサ６２、長辺部７１１および延伸部７１３：コンデンサ６３）を通じて放熱することができる。よって、第８実施形態と比べ、放熱の効果をさらに高めることができる。

（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態による電子制御ユニットを図１４に示す。第１０実施形態は、シャント抵抗の配置が第９実施形態と異なる。

第１０実施形態では、シャント抵抗３００は、樹脂基板３の第２面３２に実装されている（図１４および１５参照）。
また、図１５に示すように、樹脂基板３の第２面３２には、第２ＧＮＤ配線パターン１１３が設けられている。第２ＧＮＤ配線パターン１１３と第１ＧＮＤ配線パターン７２の短辺部７１２とは、接続部材１２２により電気的に接続されている。さらに、樹脂基板３の第２面３２には、第７ＰＩＧ配線パターン１７が設けられている。第７ＰＩＧ配線パターン１７と第６ＰＩＧ配線パターン１６とは、接続部材１２３により電気的に接続されている。ここで、シャント抵抗３００は、第２ＧＮＤ配線パターン１１３と第７ＰＩＧ配線パターン１７とを接続するよう設けられている。すなわち、シャント抵抗３００は、第２ＧＮＤ配線パターン１１３と半導体モジュール４（４３および４４）のＧＮＤ端子側とを電気的に接続している。これにより、シャント抵抗３００は、半導体モジュール４に流れる電流の大きさを検出可能である。

本実施形態では、シャント抵抗３００は、第２ＧＮＤ配線パターン１１３に対しコネクタ９とは反対側に配置されている。また、板部材２の突出部２０の、シャント抵抗３００に対向する箇所には、樹脂基板３とは反対側へ凹む切欠き凹部２３が形成されている。これにより、シャント抵抗３００を樹脂基板３の第２面３２に容易に配置することができる。また、切欠き凹部２３が形成されることにより、シャント抵抗３００が発熱しても、シャント抵抗３００の周囲に熱が滞留するのを抑制することができる。
また、樹脂基板３は、板部材２の突出部２０から柱状に突出する位置決めピン２４によっても位置決めがなされている。また、樹脂基板３と板部材２の突出部２０との間には、切欠き凹部２３を避けた箇所に絶縁放熱シート１３１および放熱グリス１３２が設けられている。

以上説明したように、本実施形態では、第２ＧＮＤ配線パターン１１３と半導体モジュール４のＧＮＤ端子側とを電気的に接続するよう、樹脂基板３の第２面３２に実装されるシャント抵抗３００を備える。シャント抵抗３００は、半導体モジュール４に流れる電流の大きさを検出可能である。これにより、シャント抵抗３００で検出した電流値に基づき半導体モジュール４を高精度に制御することができる。

ここで、シャント抵抗３００には半導体モジュール４を流れた電流が流れるため、シャント抵抗３００の発熱量は比較的大きい。本実施形態では、シャント抵抗３００は、第２ＧＮＤ配線パターン１１３に対しコネクタ９とは反対側に配置されている。これにより、シャント抵抗３００からの発熱が樹脂基板３を経由してコネクタ９側へ伝達するのを抑制することができる。その結果、第２ＧＮＤ配線パターン１１３およびコネクタ９間に実装される部品（リレー２０１、２０２、コイル２０３等）との熱干渉を防ぐことができる。

また、本実施形態では、コンデンサ６の熱は、第１ＧＮＤ配線パターン７２、固定部材８１および接続部材１２１を経由して板部材２の突出部２０に伝達される。また、半導体モジュール４の熱は、第６ＰＩＧ配線パターン１６、接続部材１２３および第７ＰＩＧ配線パターン１７を経由して板部材２の突出部２０に伝達される。

（第１１実施形態）
本発明の第１１実施形態による電子制御ユニットの一部を図１６に示す。第１１実施形態は、第２ＧＮＤ配線パターンの形状が第１０実施形態と異なる。

第１１実施形態では、第２ＧＮＤ配線パターン１１２は、第１ＧＮＤ配線パターン７２の長辺部７１１および短辺部７１２に対応する形状に形成されている。すなわち、第１１実施形態の第２ＧＮＤ配線パターン１１２は、第２実施形態で示した第２ＧＮＤ配線パターン１１２と同様の部材である。本実施形態では、第２ＧＮＤ配線パターン１１２は、接続部材１２１および接続部材１２２により、第１ＧＮＤ配線パターン７２と接続している。

第１１実施形態の第２ＧＮＤ配線パターン１１２は、第１０実施形態の第２ＧＮＤ配線パターン１１３よりも面積が大きい。よって、第１１実施形態では、第１０実施形態と比べ、放熱の効果をさらに高めることができる。

（第１２実施形態）
本発明の第１２実施形態による電子制御ユニットの一部を図１７に示す。第１２実施形態は、第１ＧＮＤ配線パターンの形状が第１１実施形態と異なる。

第１２実施形態の第１ＧＮＤ配線パターン７３は、第１１実施形態の第１ＧＮＤ配線パターン７２において短辺部７１２を有さない構成と同等である。
このような構成であっても、コンデンサ６の熱を、第１ＧＮＤ配線パターン７３、固定部材８１および接続部材１２１を経由して板部材２の突出部２０に効果的に伝達させることができる。

（第１３実施形態）
本発明の第１３実施形態による電子制御ユニットの一部を図１８に示す。第１３実施形態は、樹脂基板の内部の構成が第２実施形態と異なる。
第１３実施形態では、樹脂基板３の内部に第３ＧＮＤ配線パターン１４１が設けられている。第３ＧＮＤ配線パターン１４１は、第１ＧＮＤ配線パターン７１および第２ＧＮＤ配線パターン１１２と同様、例えば銅等の金属薄膜により形成されている。第３ＧＮＤ配線パターン１４１は、接続部材１２１により、第１ＧＮＤ配線パターン７１および第２ＧＮＤ配線パターン１１２と電気的に接続している。コンデンサ６（６１〜６３）の熱は、第１ＧＮＤ配線パターン７１および接続部材１２１を経由して第３ＧＮＤ配線パターン１４１に伝達可能である。そのため、本実施形態では、樹脂基板３内部の第３ＧＮＤ配線パターン１４１を、コンデンサ６（６１〜６３）等の熱を放熱するために用いることができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、板部材の突出部は、樹脂基板とは反対側の面に、凹部を有しない構成としてもよい。また、板部材は、突出部を有しない構成としてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、半導体モジュールおよびコンデンサは、４つまたは３つに限らず、いくつ設けられていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、半導体モジュールおよびコンデンサ以外の電子部品（リレー、コイル、マイコン、カスタムＩＣ等）は、樹脂基板の第１面または第２面のどちらの面に実装されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、固定部材は、ねじ状に限らず、例えば板部材に圧入固定されるような部材であってもよい。

また、本発明の他の実施形態では、樹脂基板の板部材とは反対側を容器状のカバー部材で覆うことにより、樹脂基板上の電子部品を外部からの衝撃、熱、湿気、液体などから保護する構成としてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、阻害要因がない限り、上述の複数の実施形態をどのように組み合わせてもよい。
本発明による電子制御ユニットは、電動式パワーステアリングシステムに限らず、他のシステムのモータの回転駆動を制御するのに用いてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１ ・・・・・電子制御ユニット
２ ・・・・・板部材
３ ・・・・・樹脂基板
３１ ・・・・第１面
４１、４２、４３、４４ ・・・半導体モジュール
５１ ・・・・マイコン（制御部）
５２ ・・・・カスタムＩＣ（制御部）
６１、６２、６３ ・・・コンデンサ
７１、７２、７３ ・・・第１ＧＮＤ配線パターン
８１ ・・・・固定部材
９ ・・・・・コネクタ
１０３ ・・・ハーネス

Claims (11)

1. 金属製の板部材と、
   前記板部材に設置される樹脂基板と、
   前記樹脂基板の前記板部材とは反対側の面である第１面に表面実装される半導体モジュールと、
   前記半導体モジュールによるスイッチング作動を制御する制御部と、
   前記第１面に実装され、前記半導体モジュールに流れる電流を平滑化するコンデンサと、
   前記第１面に設けられ、前記半導体モジュールのＧＮＤ端子と前記コンデンサのＧＮＤ端子とを電気的に接続する第１ＧＮＤ配線パターンと、
   前記第１ＧＮＤ配線パターンおよび前記樹脂基板を貫いて前記板部材に接合することにより、前記樹脂基板を前記板部材に固定するとともに、前記第１ＧＮＤ配線パターンと前記板部材とを電気的に接続する金属製の固定部材と、
   前記第１ＧＮＤ配線パターンを挟んで前記半導体モジュールとは反対側に配置され、前記半導体モジュールに電流を供給するためのハーネスが接続されるコネクタと、
   前記コネクタと前記半導体モジュールとの間に位置するよう前記樹脂基板に実装され、前記コネクタと前記半導体モジュールとの間の電流が流れる部品（２０１、２０２、２０３）と、を備え、
   前記第１ＧＮＤ配線パターンは、前記半導体モジュールと前記部品との間に配置されていることを特徴とする電子制御ユニット。
2. 前記樹脂基板の前記第１面とは反対側の面である第２面に設けられ、前記第１ＧＮＤ配線パターンと電気的に接続する第２ＧＮＤ配線パターンをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子制御ユニット。
3. 前記樹脂基板の内部に設けられ、前記第１ＧＮＤ配線パターンと電気的に接続する第３ＧＮＤ配線パターンをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電子制御ユニット。
4. 前記第１ＧＮＤ配線パターンは、前記コネクタのＧＮＤ端子に電気的に接続するようにして延びる延伸部を有す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ユニット。
5. 前記コンデンサは、それぞれが所定の間隔を空けて配置されるよう、複数設けられてい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ユニット
6. 前記第１ＧＮＤ配線パターンと前記半導体モジュールのＧＮＤ端子側とを電気的に接続するよう前記第１面に実装され、前記半導体モジュールに流れる電流の大きさを検出可能なシャント抵抗をさらに備え、
   前記シャント抵抗は、前記第１ＧＮＤ配線パターンに対し前記コネクタとは反対側に配置されてい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ユニット。
7. 前記シャント抵抗は、前記第１ＧＮＤ配線パターンと前記半導体モジュールとの間に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の電子制御ユニット。
8. 前記第２ＧＮＤ配線パターンと前記半導体モジュールのＧＮＤ端子側とを電気的に接続するよう前記第２面に実装され、前記半導体モジュールに流れる電流の大きさを検出可能なシャント抵抗をさらに備え、
   前記シャント抵抗は、前記第２ＧＮＤ配線パターンに対し前記コネクタとは反対側に配置されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
9. 前記樹脂基板と前記板部材との間に、絶縁放熱シートおよび放熱グリスの少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
10. 前記板部材は、前記半導体モジュールおよび前記第１ＧＮＤ配線パターンに対応する部分に、前記第２面に向かって突出するよう形成される突出部を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子制御ユニット。
11. 前記突出部は、前記樹脂基板とは反対側の面に、前記樹脂基板側へ凹むよう形成される凹部を有することを特徴とする請求項１０に記載の電子制御ユニット。

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