专利名称：电子控制单元及其制造方法
技术领域：
本发明涉及电子控制单元及其制造方法。本发明适用于使用在电动助力动力转向系统中的电子控制单元。
背景技术：
已经公知了用于在转向过程中帮助驾驶员的电动助力转向系统。在典型的电动助 力转向系统中，仅在需要转向助力时才旋转电动机。因此，与液压式助力转向系统相比，典型的电动助力转向系统节省燃料，并且由于没有废油而对环境是友好的。当车辆低速并且转向角度很大时，例如当车辆移入车库时，典型的电动助力转向系统需要大的电流例如约100A来驱动电动机。因此，使用在ECU (电子控制单元)中的用于电动机的驱动控制的功率MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)能够立即具有一个例如在约150摄氏度和约170摄氏度之间的结温度。近些年来，因为车厢空间的增加以及用于控制车辆各个部件的其它ECU数量的增力口，典型地在其中设置ECU的车辆的发动机室或者仪表盘的发动机室侧的空间变得很小。如果基于上述的原因减小ECU的尺寸，那么ECU将具有高密度电路，其将非常不利地降低热福射性能。根据JP-H6-3832A，在散热器和具有镀镍的碳化硅的板之间设置有钥板，这样由安装到该板上的电子部件产生的热传导到散热器上。然而，当该板采用这种高价材料时，制造成本的不利变大。
发明内容
根据以上和其它点，本发明的目的是提供一种电子控制单元，其能够具有小的尺寸和高的热辐射性能。本发明的目的还在于提供一种制造这种电子控制单元的方法。木发明的目的还在于提供一种能够减少制造过程中的工时的电子控制单元以及电子控制单元的制造方法。根据本发明的第一方面，提供一种电子控制单元。该控制单元包括树脂板；表面安装到该树脂板上的功率器件；构造成控制该功率器件的微型计算机；用于辐射热的第一热辐射装置，该第一热辐射装置设置在该树脂板上与该功率器件的相反的一侧上；以及第一导热装置，用于将由功率器件产生的热传导到第一热辐射装置上。根据上述的电子控制单元，由于用于传导和辐射由功率器件产生的热的热辐射路径由第一导热装置和第一热辐射装置形成，因此可以改进电子控制单元的热辐射性能。此夕卜，上述结构能够简化电子控制单元的结构，能够减小电子控制单元的尺寸并且减小组装和制造电子控制单元过程中的工时。
根据本发明的第二方面，提供一种制造电子控制单元的方法。该方法包括将电子部件安装在树脂板的表面上，该电子部件包括功率器件；在将电子部件安装在树脂板的表面上之后，以预定的高温或者预定的低温测试电子部件的工作状况，其中该预定的低温低于该预定的高温；以及在测试电子部件的工作状况之后，将导热装置和热辐射装置提供在树脂板上与功率器件相反的一侧上。根据上述方法，由于在提供热辐射装置之前测试电子部件的工作状况，因此当测试电子部件时热能并未施加到热辐射装置上。因此可以以较短的时间周期和节能的方式来执行高温/低温测试。因此可以减小组装或者制造电子控制单元过程中的工时。
本发明的上述和其它目的、特点以及优点将从下面参考附图进行的详细描述中变得更加明显。在附图中
图I是示出根据第一实施例的电子控制单元的截面图；
图2是示出其中使用电子控制的电动助力转向系统的 图3是示出由图I的线III所包围的区域的放大截面 图4是示出根据第一实施例的电子控制单元的分解示意 图5是示出根据第一实施例的电子控制单元的制造工艺的流程 图6是示出根据第二实施例的电子控制单元的截面 图7是示出根据第三实施例的电子控制单元的截面 图8是示出根据第四实施例的电子控制单元的截面 图9是示出根据第五实施例的电子控制单元的截面 图10是示出根据第六实施例的电子控制单元的截面 图11是示出根据第七实施例的电子控制单元的截面 图12是示出根据第八实施例的电子控制单元的截面 图13是示出根据第九实施例的电子控制单元的截面 图14是示出根据第十实施例的电子控制单元的截面 图15是示出根据第十一实施例的电子控制单元的截面 图16是示出根据第十二实施例的电子控制单元的分解视 图17是示出根据第十三实施例的电子控制单元的分解视 图18是示出根据第十四实施例的电子控制单元的分解视 图19是示出根据第十五实施例的电子控制单元的分解视 图20是示出根据第十六实施例的电子控制单元的分解视 图21是示出根据比较例的电子控制单元的截面 图22是示出由图21中的线XXII所包围的区域的放大截面 图23是示出根据比较例的电子控制单元的分解视图；以及 图24是示出根据该比较例的电子控制单元的制造工艺的流程图。
具体实施例方式下面参考附图描述根据示意性实施例的电子控制单元。在示意性实施例中，相同的附图标记可用于指代相同的部件，并且关于在前面的实施例中所述的相同部件的解释在后面的实施例中不再给出。(第一实施例)
下面描述第一实施例的电子控制单元I。如图I和2所示，电子控制单元I使用在电动助力转向系统100中，并且根据转向扭矩信号和车速信号来执行电动机101的驱动控制以用于产生转向助力。电子控制单元I包括树脂板20，散热器40以及盖子60。在树脂板20上，安装多个电子部件。树脂板20固定到散热器40上。盖子60覆盖固定到散热器40上的树脂板20。树脂板20例如是诸如FR-4印刷线路板等的印刷线路板。散热器40是第一热辐射装置和第一热福射器的一个例子。FR-4印刷线路板由玻璃纤维布和环氧树脂粘合剂构成。表面安装到树脂板20上的电子部件包括作为功率器件的功率MOSFET 31 (为简化起见，也称作功率MOS 31)。该功 率MOS 31切换通过连接器36从电池102提供给电动机101的电流。IC (集成电路)35根据通过连接器36输入的转向扭矩信号和车速信号检测电动机101的旋转方向以及旋转扭矩并且输出来自驾驶员的信号以控制功率MOS 31的切换。IC35监测由功率MOS 31产生的热或者功率MOS 31的温度。安装到树脂板20上的电子部件包括电子部件34。该电子部件34具有电容器，线圈等的用于平滑由功率MOS 31切换的电流的部件。IC 35是微型计算机的一个例子。功率MOS 31具有端子32和金属基底33。功率MOS 31，端子32以及金属基底33集成在一起。端子32与树脂板20的焊接区(land)电连接。金属基底33焊接到树脂板20上，减小了功率MOS 31的热阻。散热器40由铝，铜等制成，并且形成为板形。散热器40具有朝树脂板20突起的突起部41以及整体地平行于树脂板20延伸的基座部42。突起部41位于跨树脂板20的功率MOS 31的对面。更具体的是，突起部41位于跨树脂板20的功率MOS 31的正对面。绝缘热辐射板51设置在突起部41和树脂板20之间。绝缘热辐射板51具有小的热阻并且包含例如硅等。处于凝胶状态的其基本材料例如是硅的热辐射油脂可以施加到绝缘热辐射板51和散热器40之间，以便热辐射油脂填充了绝缘热辐射板51和散热器40之间的连接部处的微小间隙，从而增加了导热性。树脂板20，绝缘热辐射板51以及散热器40形成了热辐射路径(其也被称作第一热辐射路径)，用于辐射由功率MOS 31产生的热。盖子60与散热器40的端部连接并且保护安装在树脂板20上的电子部件。绝缘热辐射板51是第一导热装置和第一导热器的一个例子。当功率MOS 31由于IC 35的驱动电流而处于导通状态时，用于驱动电动机101的大电流从电池102流过功率MOS 31。此时，如图3中的箭头“A”所示，由功率MOS 31产生的热从功率MOS 31的金属基底33传导到树脂板20、绝缘热辐射板51以及散热器40上，并且将热辐射到空气中。下面参考图4示出电子控制单元I的组装结构。每个具有螺丝孔的圆柱形构件451到454设置在散热器40的拐角部。具有螺丝孔的圆柱形构件455还设置在散热器40的中心部上。通过采用圆柱形构件451到455以及螺钉251到254而将树脂板20附着到圆柱形构件451到455上。在将树脂板20附着到圆柱形构件451到455的过程中，被设置在树脂板20上与突起部41相同侧上的绝缘热辐射板51和热辐射油脂52被固定在突起部41和树脂板20之间。穿透树脂板20中心部的螺钉255用于将绝缘热辐射板51的位置间隙最小化并且抑制树脂板20的变形。盖子60在盖子60的端部处具有爪(钩)部63以便爪部63位于散热器侧。盖子60和散热器40通过将爪部63绕着散热器40的端部卷边(crimping)而进行组装。通过上述工艺,能够组装出电子控制单元I。下面参考图5示出电子控制单元I的制造工艺。在S10，将焊膏施加到树脂板20的前表面上，将包括功率MOS 31 (SMD :表面安装器件)的电子部件放置在树脂板20的前表面上。在S11，通过采用例如回流工艺将电子部件焊接到树脂板20的前表面上。在S12，将焊膏施加到树脂板20的后表面上，并且将包括SMD的电子部件放置在树脂板20的后表面上。在S13，通过例如回流工艺将电子部件焊接到树脂板20的后表面上。在S14，其上安装电子部件的树脂板20在恒温浴中加热或者冷却，因此执行高-低温测试，以测试电子部件的功能。在S15，诸如丙烯酸树脂等的防潮材料被施加到树脂板20上，以防止树脂板受潮等。在S16，施加热辐射油脂52。在S17，通过采用螺钉251到255将树脂板20和散热器 40彼此固定，并且将绝缘热辐射板51附着在树脂板20和散热器40之间。在S18，盖子60被附着到散热器40上。这样就完成了电子控制单元I的制造。(比较例)
下面参考图21到24示出根据比较例的电子控制单元17。如图21所示，电子控制单元17包括金属板480，树脂板200和散热器400。金属板480和树脂板200被固定到散热器400上。金属板480的电路和树脂板200的电路通过总线汇流条(bus bars)380,381彼此电连接。金属板480是印刷线路板，其包括由铝等制成的金属部以及由例如环氧树脂等制成的绝缘层490。功率MOS 310安装在金属板480上。树脂板是诸如FR-4印刷线路板等的印刷线路板。在树脂板200上，安装诸如线圈、电容等的电子部件、IC 350以及连接器360。散热器400由例如铝、铜等制成。散热器400具有朝树脂板200突起的突起部410以及整体地平行于树脂板200延伸的基座部。四个圆柱形构件451到454设置在散热器400的拐角部。金属板480设置在突起部410的盖子侧上。换句话来说，金属板480和盖子600位于突起部410的相同侧上。树脂板200设置在圆柱形构件451到454的盖子侧上。换句话说，树脂板200和盖子60位于圆柱形构件451到454的相同侧上。热辐射油脂520被施加在突起部410和金属板480之间，并且填充了突起部410和金属板480之间的连接部处的空隙。当功率MOS 310由于IC 350的驱动电流而处于导通状态时，用于驱动电动机的大电流从电池流过功率MOS 310。此时，如图22中的箭头“M”所示，由功率MOS 310产生的热从功率MOS 310，金属板480，热辐射油脂520以及散热器400传导，并且辐射到空气中。下面参考图23示出电子控制单元17的组装结构。通过采用螺钉256，257将金属板480附着到散热器400的突起部410上。通过采用螺钉251到254将树脂板200附着到散热器400的圆柱形构件451到454上。通过将爪部610绕着散热器400的端部卷边而将盖子600固定到散热器400上。通过上述工艺，完成了电子控制单元17的组装。下面参考图24示出电子控制单元17的制造工艺。在S20，将诸如功率MOS 310等的电子部件安装到金属板480上，将多个总线汇流条380，381安装到金属板480的电路上。在上述过程中，多个总线汇流条通过导轨(未示出)固定。在S21，将诸如IC 350等的表面安装器件(SMD)安装到树脂板200上。在S22，安装诸如连接器360等的通孔器件(THD)。在S23，将热辐射油脂520施加到散热器400的突起部410上。在S24，通过采用螺钉256，257将金属板480固定到散热器400的突起部410上。在S25，通过采用螺钉251到254将树脂板200固定到散热器400的圆柱形构件451到454上。在上述过程中，将多个总线汇流条380，381插入到树脂板200的通孔0通道210，211中。在S26，将多个总线汇流条380，381焊接到树脂板200的后表面上。在S27，将防潮材料施加到金属板480以及树脂板200上。在S28，将盖子600附着到散热器400上。在S29，在电子部件上进行高-低温测试。然后，完成了电子控制单元17的制造。第一实施例包含了与比较例相比的如下不可预料的优点。在第一实施例中，功率MOS 31和另一电子部件被安装在单个树脂板20上。相反，在比较例中，功率MOS 310被安装在金属板480上而另一电子部件被安装在树脂板200上。此外，金属板480的电路和树脂板200的电路通过多个总线汇流条380，381彼此连接，其是 通孔安装的。从上面可以看出，第一实施例的电子控制单元I能够具有与比较例相比的更小的尺寸，这是因为第一实施例的电子控制单元I采用了单个树脂板。此外，第一实施例能够减小制造或组装过程中的工时，这是因为省略了通过通孔安装而将总线汇流条安装到树脂板上的工艺。此外，因为金属板和总线汇流条省略了，因此第一实施例能够减少部件的数量。与第一实施例结合，令Tp，Tz, Th分别作为树脂板20，绝缘热辐射板和散热器的热阻。然后，将用于传导和辐射由功率MOS 31产生的热的热辐射路径的热阻给出为“Tp+Tz+Th”。与比较例结合，使得Tz，Tm, Tg, Tn分别作为金属板的绝缘层，金属板的金属部，热辐射油脂以及散热器的热阻。然后，用于传导和辐射由功率MOS 310所产生的热的热辐射路径的热阻给出为“Tz+Tm+Tg+Th”。从上面可以看出，与比较例相比，第一实施例的电子控制单元I具有短的热辐射路径并且改进了热辐射性能。因此可以增加电子控制单元I的输出。在第一实施例中，当树脂板20和散热器40通过采用螺钉251到255进行组装时，绝缘热辐射板51放置在树脂板20和散热器40之间，形成了用于传导和辐射由功率MOS 31产生的热的热辐射路径。相反，在比较例中，通过采用螺钉256，257而将金属板480和散热器400进行组装导致形成了用于传导和辐射由功率MOS 310产生的热的热辐射路径，然后树脂板200和散热器400通过采用螺钉251和254进行组装。从上面能够看出，与比较例相比，第一实施例能够减小组装或制造中的工时，这是因为树脂板20和散热器40的组装以及形成用于功率MOS产生的热的热辐射路径能够同时进行。在第一实施例中，在电子部件安装在树脂板20的前表面和后表面上后，进行高-低温测试。相反，在比较例中，在金属板480和树脂板200固定到散热器400上之后，并且在金属板480的电路和树脂板200的电路通过总线汇流条380，381连接之后，进行高-低温测试。从上面能够看出，在第一实施例的电子控制单元I中，由于在组装树脂板20和散热器40之前测试电子部件的工作状况，因此高-低温测试并未包含施加热能到散热器40上。因此，与比较例相比，第一实施例能够采用具有小的热容量的恒温浴并且能够在短的时间周期进行高-低温测试。(第二实施例)下面参考图6示出根据第二实施例的电子控制单元2。在第二实施例中，树脂板20具有开口 21。散热器40的突起部41插入到开口 21中。绝缘热辐射板51设置在突起部41和树脂板20之间。绝缘热辐射板51与功率MOS 31的金属基底以及散热器40直接接触。当用于驱动电动机101的大电流流过功率MOS 31时，由功率MOS 31产生的热从功率MOS31传导到绝缘热辐射板51以及散热器40上并且辐射到空气中，如图6中的箭头“B”所示。在第二实施例中，用于传导和辐射由功率MOS 31产生的热的热辐射路径的热阻给出为“Tz+Th”。因此，与第一实施例相比，第二实施例的电子控制单元2具有小的热阻并且改进了热辐射性能。此外，由于突起部41插入到树脂板20的开口 21中，因此可以减小电子控制单元2的尺寸。(第三实施例) 下面参考图7示出根据第三实施例的电子控制单元3。第三实施例的电子控制单元3除了第一散热器40之外，还包括第二散热器66以及热辐射油脂71。第二散热器66位于功率MOS 31上与树脂板20相反的一侧上。热辐射油脂71填充了第二散热器66和功率MOS31之间的间隙，由此形成了用于传导和辐射由功率MOS 31产生的热的第二热辐射路径。第二散热器66和功率MOS 31之间的间隙距离设定为使得在功率MOS上基本没有应力的预定距离。第二散热器66是第二热辐射装置和第二热辐射器的一个例子。热辐射油脂71是第二导热装置和第二导热器的一个例子。当用于驱动电动机的大电流流过功率MOS 31时，由功率MOS 31产生的热从功率MOS 31传导到树脂板20、绝缘热辐射板51以及第一散热器40上，并且将热辐射到空气中，如图7中的箭头“A”所示。同时，如图7的箭头“C”所示，该热也能够从功率MOS 31的金属基底33传导到热辐射油脂71以及第二散热器66上，并且将该热辐射到空气中。与上面结合，在功率MOS 31、树脂板20、绝缘热辐射板51以及第一散热器40之间的热路径可称作第一热辐射路径。功率MOS 31的金属基座33、热辐射油脂71以及第二散热器66之间的热路径可被称作第二热辐射路径。与第三实施例结合，令Tg作为热辐射油脂71的热阻。用于传导和辐射由功率MOS31产生的热的热辐射路径的热阻给出为“(Tp+Tz+Tz)// (Tg+Th)”，其中//表示两个热辐射路径平行地形成。由于第三实施例的电子控制单元3具有用于传导和辐射由功率MOS 31产生的热的两条热辐射路径，因此与第一实施例相比，第三实施例能够改进热辐射性能。此夕卜，在第三实施例中，功率MOS 31的金属基底33面对第二散热器66并且避开树脂板20。因此，第三实施例能够以金属基底33面对第二热辐射路径的方式来进一步改进热辐射性能，其中第二热辐射路径的热阻小于第一热辐射路径。在本公开中，第一热辐射路径也可被称作树脂板侧的热辐射路径。(第四实施例)
下面参考图8示出根据第四实施例的电子控制单元4。第四实施例能够是第二实施例和第三实施例的组合。在第四实施例的电子控制单元4中，散热器40的突起部41被插入到树脂板20的开口 21中。第二散热器66和热辐射油脂71位于功率MOS 31上与树脂板20相反的一侧上。当用于驱动电动机的大电流流过功率MOS 31时，由功率MOS 31产生的热从功率MOS 31传导到绝缘热辐射板51以及第一散热器40上，并且辐射到空气中，如图8中的箭头“B”所示。同时，如图9中的箭头“C”所示，由功率MOS 31产生的热从功率MOS31传导到热辐射油脂71以及第二散热器66上，并且辐射到空气中。在第四实施例中，用于传导和辐射由功率MOS 31产生的热的热辐射路径的热阻给出为“(Tz+Th)// (Tg+Th)”。因此，与第三实施例相比，第四实施例具有小的热阻并且改进了热辐射性能。(第五实施例)
下面参考图9示出了根据第五实施例的电子控制单元5。在第五实施例中，树脂板20具有通孔通道81，其在树脂板20的厚度方向上延伸。外层铜箔82位于其上安装有功率MOS31的树脂板20的前侧上。外层铜箔83位于其上有散热器40的树脂板20的后侧上。通孔81通道位于功率MOS 31的正下方，并且连接外层铜箔82和外层铜箔83。大硬度绝缘热辐射板53和热辐射油脂52设置在树脂板20和散热器40之间。大硬度绝缘热辐射板53导致高绝缘和小的热阻。热辐射油脂52填充了大硬度绝缘热辐射板53和散热器40之间的间隙，从而增强了大硬度绝缘热辐射板53和散热器40之间的导热性。通孔通道81是导热 路径装置和导热路径供应器的一个例子。外层铜箔82，83是导热层、导热路径装置以及导热路径供应器的一个例子。热辐射油脂52是第一导热装置和第一导热器的一个例子。当用于驱动电动机的大电流流过功率MOS 31时，功率MOS 31产生热。如图9中的箭头“D”所示，该热从功率MOS 31传导到树脂板20、大硬度绝缘热辐射板53、热辐射油脂52以及散热器40上，并且辐射到空气中。与第五实施例结合，令Tpl为具有通孔通道和外层铜箔的树脂板的热阻。令Tz，Tg,Th分别为大硬度绝缘热辐射板，热辐射油脂以及散热器的热阻。在第五实施例中，用于传导和辐射由功率MOS 31产生的热的热辐射路径给出为“Tpl+Tz+Tg+Th”，其中，热阻TpI与第一实施例的热阻Tp的关系是“Tpl〈Tp”。从上面能够看出，由于电子控制单元5的树脂板20具有通孔通道81和外层铜箔82，83，因此第五实施例与第一实施例相比具有大的热辐射性能。(第六实施例)
下面参考图10示出第六实施例的电子控制单元6。在第六实施例中，热辐射油脂52设置在大硬度绝缘热辐射板53和树脂板20之间。热辐射油脂52填充了通孔通道81的内部并且与功率MOS 31相接触。当用于驱动电动机的大电流流过功率MOS 31时，功率MOS 31产生热。如图10中的箭头“E”所示，热从功率MOS 31传导到树脂板20、大硬度绝缘热辐射板53、热辐射油脂52以及散热器40上，并且辐射到空气中。在第六实施例中，用于传导并且辐射由功率MOS 31所产生的热的热辐射路径给出为“(Tpl+Tg)+Tz+Th”，其中第六实施例的树脂板的热阻(Tpl+Tg)和第五实施例的树脂板的热阻Tpl之间的关系是(Tpl+Tz)〈Tpl。因此，与第五实施例相比，第六实施例改进了热辐射性能，这是因为在第六实施例中通孔通道81被填充了热辐射油脂52。此外，通过采用热辐射油脂52来减小热辐射路径的热阻，第六实施例能够供低成本工艺。(第七实施例)
下面参考图11示出第七实施例的电子控制单元7。在第七实施例中，树脂板20包括内层铜箔84,85。内层铜箔84,85在树脂板20的延伸方向上延伸，该延伸方向垂直于树脂板20的厚度方向。内层铜箔84的端部与通孔通道81的外壁连接，这样热在内层铜箔84和通孔通道81之间传导。内层铜箔84的另一端与固定树脂板20和散热器40的螺钉25连接，这样热在内层铜箔84和螺钉25之间传导。内层铜箔84将由功率MOS 31产生的热在树脂板20的延伸方向辐射，使得热从螺钉25的外壁辐射。当用于驱动电动机的大电流流进功率MOS 31时，功率MOS 31产生热。该热从功率MOS 31传导到树脂板20、热辐射油脂52、大硬度绝缘热辐射板53以及散热器40上，并辐射到空气中，如图11中的箭头“F”所示。每个内层铜箔84，85是导热层，导热路径装置以及导热路径供应器的一个例子。与第七实施例相结合，用Tp表示具有通孔通道、外层铜箔和内层铜箔的树脂板的热阻。在第七实施例中，用于传导和辐射由功率MOS 31产生的热的热辐射路径给出为“(Tp2+Tg)+Tz+Th”，其中满足了关系 “(Tp2+Tg)〈(Tpl+Tg)”。上面，(Tp2+Tg)是第七实施例的树脂板的热阻，(Tpl+Tg)是第六实施例的树脂板的热阻。从上面能够看出，由于第七实施例的电子控制单元7的树脂板20具有内层铜箔84，85，因此与第六实施例相比，第七实施例能够改进热福射性能。(第八实施例) 下面参考图12示出第八实施例的电子控制单元8。在第八实施例中，将导热片91安装在树脂板20的前表面并且将导热片92安装在树脂板20的后表面。导热片91，92由例如铜，焊料等制成。导热片91，92分别从树脂板20的前表面和后表面朝空中突起。树脂板20具有位于导热片91，92正下方的通孔通道86。通孔通道86与内层铜箔84，85连接，这样，热在通孔通道86和内层铜箔84，85之间是可传导的。这样定位导热片91，92，从而有效利用树脂板20的表面空间。导热片91，92有效地辐射热传导通过内层铜箔84，85。当用于驱动电动机的大电流流过功率MOS 31时，功率MOS 31产生热。该热从功率MOS 31传导到树脂板20、热辐射油脂52、大硬度绝缘热辐射板53以及散热器40上，并且辐射到空气中，如图12中的箭头“G”所示。同时，如图12中的箭头“H”，“I”，“J”所示，由功率MOS 31产生的热也从功率MOS 31传导到通孔通道81、外层铜箔82，83、内层铜箔84，85、通孔通道86以及导热片91，92上，并且辐射到空气中。与第八实施例结合，令Td表示导热片的热阻。在第八实施例中，用于传导和辐射由功率MOS 31产生的热的热辐射路径的热阻给出为“(Tp2+Tg) +Tz+Th//Tp2+Td”。因此与第七实施例相比，第八实施例改进了热辐射性能，这是因为第八实施例的电子控制单元8具有两条热辐射路径用于辐射由功率MOS 31产生的热。(第九实施例)
下面参考图13示出第九实施例的电子控制单元9。在第九实施例中，盖子60被附着到树脂板20上。热辐射油脂71填充了盖子60和树脂板20之间的空间。此外，热辐射油脂52填充了树脂板20和散热器40之间的空间。位于盖子60和树脂板20之间的热辐射油脂71形成功率MOS 31和盖子60之间的热辐射路径以及导热片91和盖子之间的另一条热辐射路径。位于树脂板20和散热器40之间的热辐射油脂52形成导热片92和散热器40之间的热辐射路径。盖子60是第二热辐射装置和第二热辐射器的一个例子。当用于驱动电动机的大电流流进功率MOS 31中时，功率MOS 31产生热。该热从功率MOS 31传导到树脂板20、热辐射油脂52、大硬度绝缘热辐射板53以及散热器40上，并且辐射到空气中，如图13中的箭头“G”所示。同时，该热还从功率MOS 31，通孔通道81，外层铜箔82，83，内层铜箔84，85，导热片91，92，以及盖子60或散热器40传导，并且辐射到空气中。
与第九实施例结合，令Tk表示盖子的热阻。在第九实施例中，用于辐射由功率MOS31产生的热的热辐射路径的热阻给出为“(Tp2+Tg2)+ Tz + Th//Tp2+Td//Td+Tg+Tk”。因此，与第八实施例相比，第九实施例改进了热辐射性能，这是因为第九实施例的电子控制单元9具有三条热辐射路径用于辐射由功率MOS 31产生的热。(第十实施例)
下面参考图14示出第十实施例的电子控制单元10。在第十实施例中，树脂板20的后表面(即，散热器侧)具有朝功率MOS 31凹入的凹陷22。凹陷22填有热辐射油脂52。凹陷22在树脂板20和散热器40之间产生间隔并且将树脂板20和散热器40彼此隔离。因此，绝缘热辐射板在第十实施例的电子控制单元10中省略。当用于驱动电动机的大电流流进功率MOS 31时，由功率MOS 31所产生的热从该功率MOS 31传导到树脂板20、热辐射油脂52以及散热器40上，并且辐射到空气中，如图14中的箭头“K”所示。在第十实施例中，用于传导和辐射由功率MOS 31产生的热的热辐射路径给出为 “Tp+Tz+Th”。与第六实施例相比，第十实施例的电子控制单元10具有短的热辐射路径用于辐射由功率MOS 31产生的热，因此改进了热辐射性能。此外，由于在第十实施例中省略了用于防止树脂板20和散热器40之间电连接的绝缘热辐射板，因此第十实施例能够在制造或组装过程中减少工时。(第^^一实施例)
下面参考图15示出第i^一实施例的电子控制单元11。在第i^一实施例中，小硬度绝缘热辐射板54设置在树脂板20和散热器40之间。例如，小硬度绝缘热辐射板54包含硅，具有高的柔性，使得绝缘性高，并且热阻小。由于采用了小硬度绝缘热辐射板54，因此树脂板20、小硬度绝缘热辐射板54以及散热器40彼此紧密附着。因此，在第十一实施例中省略热辐射油脂。当用于驱动电动机的大电流流过功率MOS 31时，由功率MOS 31产生的热从功率MOS 31传导到树脂板20、小硬度绝缘热辐射板54以及散热器40上，并且辐射到空气中，如图15中的箭头“L”所示。小硬度热辐射板54是第一导热装置或第一导热器的一个例子。在第十一实施例中，用于传导并且辐射由功率MOS 31产生的热的热辐射路径给出为“Tp+Tz+Th”。在第i^一实施例的电子控制单元11中，用于传导并且辐射由功率MOS 31产生的热的热辐射路径能够被缩短，因此能够改进热辐射性能。此外，由于在第十一实施例中省略了热辐射油脂，因此可以减小制造和组装过程中的工时。(第十二实施例)
下面参考图16示出根据第十二实施例的电子控制单元12。在第十二实施例中，盖子60具有锁定部62，其限定了盖子60的在散热器侧端部处的开口。该散热器侧端部是在盖子60和散热器40组装到一起时与散热器40连接的端部。散热器40的端部具有与锁定部62对应的突起46。当散热器40的突起46配合(fitted)到锁定部62的开口中时，盖子60和散热器40通过锁定部62的弹力彼此固定。在第十二实施例的电子控制单元12中，盖子60和散热器40通过搭扣配合(snapfitting)而彼此固定。因此，在第一实施例中所用的卷边工艺在第十二实施例中省略。第十二实施例能够减小制造或组装过程中的工时。此外，由于散热器40和盖子彼此连接，因此可以改进热辐射性能。
(第十三实施例)
下面参考图17示出第十三实施例的电子控制单元13。在第十三实施例中，盖子60包括在其中限定孔的凸缘63。凸缘63位于盖子60的端部上。散热器40还具有其中限定孔的凸缘47以便凸缘47对应于凸缘63。凸缘47位于散热器40的端部。电子控制单元13以这种方式附着到配备有电动助力转向系统的车体103上盖子60的凸缘63配合到散热器40的凸缘47上；并且螺栓105或者螺钉105插入到车体103的连接开口 104中。在第十三实施例中，当电子控制单元13附着到车体103上时，盖子60、散热器40以及车体103紧固到一起。因此，与第十二实施例相比，第十三实施例能够减少用于连接盖子60和散热器40的工时。(第十四实施例)
下面参考图18示出第十四实施例的电子控制单元14。在第十四实施例中，通过采用螺钉251到255将盖子60、树脂板20以及散热器40进行固定。盖子60具有螺丝孔651到 655以及接触部661到665。接触部661到665位于螺丝孔651到655附近并且朝树脂板20凹入。在第十四实施例中，盖子60、树脂板20、绝缘热辐射板51、热辐射油脂52以及散热器40能够被同时组装。因此，与第十二实施例相比，第十四实施例能够减小工时。此外，由于盖子60、树脂板20以及散热器40之间的热辐射路径通过螺钉251到255形成，因此能够改进热辐射性能。(第十五实施例)
下面参考图19示出第十五实施例的电子控制单元15。在第十五实施例中，将热辐射油脂17施加到功率MOS 31以及树脂板20的部分前表面上。这种结构增加了用于辐射由功率MOS 31产生的热的部分的区域，因此改进了热辐射性能。该热辐射油脂还可施加到除功率MOS之外的电子部件以及安装到树脂板上并构造成在通电时产生热的电子部件的附近。根据这种结构，可以进一步改进热福射性能。(第十六实施例)
下面参考图20示出第十六实施例的电子控制单元16。在第十六实施例中，热辐射油脂71和小硬度绝缘热辐射板72设置在盖子60和功率MOS 31之间。热辐射油脂和小硬度绝缘热辐射板72吸收盖子60和功率MOS 31之间的空隙的公差，并且形成用于将由功率MOS31产生的热传导到盖子60的热辐射路径。因此，在第十六实施例中，可以以高效的方式辐射由功率MOS 31所产生的热。结果是，可以改进电子控制单元16的热辐射性能。(其它实施例)
上述实施例能够以各种方式进行修改，其例子在下面进行描述。在上述实施例中，对用于控制电动助力转向系统的电动机的电子控制单元进行了说明。然而，本发明例如可应用于控制VVT (可变气门正时)设备等中气门的打开和闭合的定时的电子控制单元。在上述实施例中，FR-4线路板作为包含树脂的树脂板的一个例子进行描述。可替换地，树脂板可以是诸如FR-5，CEM-3等的刚性线路板、柔性线路板等等。在上述实施例中，功率MOS作为功率器件的一个例子进行描述。可替换地，功率器件可以是FET(场效应晶体管)，SBD (肖基特势垒二极管)，IGBT (绝缘栅双极性晶体管)等等。(各个方面)根据本公开的第一方面，提供一种电子控制单元，包括树脂板；表面安装在树脂板上的功率器件；构造成控制该功率器件的微型计算机；用于辐射热的第一热辐射装置，该第一热辐射装置设置在树脂板上与功率器件相反的一侧上；以及第一导热装置，用于将由功率器件产生的热传导到第一热辐射装置上。根据上述电子控制单元，由于由第一导热装置和第一热辐射装置形成用于传导和辐射由功率器件产生的热的热辐射路径，因此可以改进电子控制单元的热辐射性能。此外，上述结构能够简化电子控制单元的结构，能够减小电子控制单元的尺寸，并且能够减少组装或制造电子控制单元中的工时。 上述电子控制单元可这样进行构造第一导热装置包括绝缘热辐射板和热辐射油脂中的至少一个。根据这种结构，由于热辐射油脂能够填充绝缘热辐射板和第一热辐射装置之间的空间，因此，可以减小用于将由功率器件产生的热传导到第一热辐射装置上的热辐射路径的热阻。 上述电子控制单元可这样进行构造树脂板具有开口 ；第一导热装置设置在树脂板的该开口中；第一导热装置与功率器件和第一热辐射装置直接连接。根据这种结构，能够将功率器件产生的热传导到第一热辐射装置而不通过树脂板。因此，可以缩短热辐射路径，改进热辐射性能并且减小电子控制单元的尺寸。上述电子控制单元还可包括用于辐射由功率器件产生的热进行的第二热辐射装置，该第二热辐射装置设置在功率器件上与树脂板相反的一侧上；以及用于将由功率器件产生的热传导到第二热辐射装置上的第二导热装置。根据这种结构，由功率器件产生的热能够被连接到第一热辐射装置和第二热辐射装置。因此，可以形成两条热辐射路径并且因此改进了热辐射性能。上述电子控制单元可这样进行构造第二导热装置包括热辐射油脂和小硬度绝缘热辐射板中的至少一个；热辐射油脂和小硬度绝缘热辐射板中的至少一个设置在第二热辐射装置和功率器件之间。根据这种结构，热辐射油脂和小硬度绝缘热辐射板能够有利于吸收功率器件和第二热辐射装置之间的空隙的公差，并且能够有利地将功率器件产生的热传导给第二热辐射装置。上述电子控制单元还包括用于在树脂板的内部提供导热路径的导热路径装置，该导热路径传导由功率器件产生的热。根据这种结构，可以减小树脂板的热阻并且改进热辐射性能。上述电子控制单元可这样进行构造该导热路径装置包括树脂板的通孔通道；该通孔通道在树脂板的厚度方向上穿透该树脂板并且位于该功率器件的正下方。根据这种结构，能够以低成本在树脂板中形成用于传导由功率器件产生的热的路径。上述电子控制单元可这样进行构造该第一导热装置包括热辐射油脂，通孔通道填充有热辐射油脂。根据这种结构，热辐射油脂能够与功率器件接触。因此，可以有利于减小功率器件和第一热辐射装置之间的热辐射路径的热阻。上述电子控制单元可这样进行构造该导热路径装置还包括导热层；导热层与通孔通道的外壁连接并且在树脂板的延伸方向上延伸。根据这种结构，可以有利于将功率器件产生的热在树脂板的延伸方向上传导。上述电子控制单元可这样进行构造该导热层与将树脂板与第一热辐射装置固定的螺钉连接。根据这种结构，可以有利于辐射热，热通过导热层从螺钉的外壁传导到空气中。上述电子控制单元还可包括设置在树脂板上的导热片，其中该导热片具有第一端和第二端；导热片的第一端与导热层连接；导热片的第二端从树脂板的表面在树脂板的厚度方向上突起。根据这种结构，可以辐射热，热以高效的方式通过导热层传导到树脂板外部。上述电子控制单元可这样进行构造第一导热装置包括填充导热片和第一热辐射装置之间的空间的热辐射油脂。根据这种结构，由功率器件产生的热能够通过热辐射片和热辐射油脂从树脂板传导到第一热辐射装置上。上述电子控制单元可这样进行构造第二导热装置包括填充导热片和第二热辐射装置之间的空间的热辐射油脂。根据这种结构，由功率器件产生的热能够通过导热片和热辐射油脂从树脂板传导到第二热辐射装置上。因此，可以减小功率器件和第一热辐射装置之间的热辐射路径的热阻，并且可以改进热辐射性能。上述电子控制单元可这样进行构造树脂板具有设置在树脂板上与第一热辐射装 置相同侧上的凹陷；第一导热装置包括热辐射油脂；树脂板的凹陷填有热辐射油脂。根据这种结构，由于树脂板上的凹陷，因此可以使树脂板和第一热辐射装置彼此隔离。因此，附着绝缘热辐射板是可以省略的，并且可以减小组装或制造过程中的工时。上述电子控制单元可这样进行构造第二热辐射装置包括构造成保护功率器件的盖子；第一热辐射装置包括散热器；并且盖子与散热器的端部连接。根据这种结构，热在第一热辐射装置和第二热辐射装置之间传导。因此可以改进热辐射性能。上述电子控制单元可这样进行构造通过搭扣配合将盖子与散热器的端部连接。根据这种结构，可以有利于减小在第一热辐射装置和第二热辐射装置之间的连接过程中的工时。上述电子控制单元可这样进行构造电子控制单元是车辆中配备的电动助力转向系统的部件；盖子、散热器和车体通过采用螺钉紧固在一起。根据这种结构，可以有利于减小在第一热辐射装置和第二热辐射装置之间的连接过程中的工时。上述电子控制单元可这样进行构造盖子、树脂板和散热器通过采用螺钉而紧固在一起。根据这种结构，可以有利于减小在第一热辐射装置和第二热辐射装置之间的连接过程中的工时。此外，可以减小第一热辐射装置、树脂板以及第二热辐射装置的热阻，并且可以改进热辐射性能。上述电子控制单元还可包括安装在树脂板上的发热部件，其中第二热辐射装置设置在发热部件上与树脂板相反的一侧上。根据这种结构，可以形成用于除功率器件之外的发热部件的热辐射路径，可以改进电子控制单元的输出的性能。根据本公开的第二方面，提供一种制造电子控制单元的方法。该方法包括将电子部件安装在树脂板的表面上，该电子部件包括功率器件；在将电子部件安装在树脂板的表面上之后以预定的高温或预定的低温测试电子部件的工作状况，其中该预定的低温低于预定的高温；以及在测试电子部件的工作状况之后，在树脂板上与功率器件相反的一侧上提供导热装置和热辐射装置。根据上述方法，由于电子部件的工作状况在第一热辐射装置被附着之前进行测试，因此在测试电子部件的过程中未将热能施加到热辐射装置上。因此可以以节能的方式在短的时间周期进行高温/低温测试。因此可以减小组装或者制造电子控制单元过程中的工时。尽管在上面已经参考其各种实施例对本发明进行了描述，但是应该理解本发明并 不局限于上述实施例和结构。本发明旨在覆盖各种修改和等效配置。此外，尽管已经预期上述的各种组合和配置来体现本发明，但是包括更多、更少或者仅仅是单个元件的其它组合和配置也预期落在实施例的范围内。
权利要求
1.一种电子控制单元，包括树脂板(20)；表面安装到该树脂板(20)上的功率器件(31)；构造成控制该功率器件(31)的微型计算机(35)；用于辐射热的散热器(40 )，该散热器(40 )设置在树脂板(20 )的与该功率器件(31)相反的ー侧上；绝缘热辐射板(51，53，54 )，用于将由功率器件(31)产生的热传导到散热器(40 )，该绝缘热辐射板(51，53，54)被置于树脂板(20)和散热器(40)之间；第一螺钉(252)，其固定散热器(40)和树脂板(20)的拐角部；和第二螺钉(255)，其固定散热器(40)和树脂板(20)的中心部，其中绝缘热辐射板(51，53，54)被第一螺钉(252)和第二螺钉(255)定位。
2.根据权利要求I的电子控制単元，其中绝缘热辐射板(51，53，54)在对应于第一螺钉(252)的位置处具有第一凹ロ并且在对应于第二螺钉(255)的位置处具有第二凹ロ。
3.根据权利要求I的电子控制単元，其中散热器(40)具有朝树脂板(20)突起的突起部(41)，和整体地平行于树脂板(20 )延伸的基座部(42 )。
4.根据权利要求3的电子控制単元，其中功率器件(31)是多个功率器件(3 );以及所有该多个功率器件(31)被设置在第一螺钉(255)和第二螺钉(252)之间的树脂板(20)的一部分上，其中在第一螺钉(255)和第二螺钉(252)之间的树脂板(20)的所述一部分被设置成对应于散热器(40)的突起部(41)。
5.根据权利要求4的电子控制単元，还包括热辐射油脂(52)，用于将由功率器件(31)产生的热传导到散热器(40)，热辐射油脂(52)被设置在绝缘热辐射板(53)和树脂板(20)之间，其中热辐射油脂(52)填充树脂板(20)的通孔通道(81)的内部。
6.根据权利要求1-5中的任一项的电子控制单元，还包括被构造成保护功率器件(31)的盖子(60)；其中盖子(60)、树脂板(20)和散热器(40)通过采用第一螺钉和第二螺钉(252，255)被紧固在一起。
全文摘要
电子控制单元及其制造方法。该电子控制单元包括树脂板(20)；表面安装到该树脂板(20)上的功率器件(31)；构造成控制该功率器件(31)的微型计算机(35)；用于辐射热的第一热辐射装置(40)，该第一热辐射装置(40)设置在树脂板(20)上与功率器件(31)相反的一侧上，以及用于将由功率器件(31)产生的热传导到第一热辐射装置(40)上的第一导热装置(51，52，53，54)。
文档编号H01L25/16GK102826057SQ201210364339
公开日2012年12月19日 申请日期2010年4月1日 优先权日2009年4月2日
发明者大多信介, 斎藤光弘, 大桥丰 申请人:株式会社电装