电子单元的制作方法
【专利摘要】本公开涉及的一种电子单元包括热沉(20)、基板(30)、发热部件(31，32)、温度传感器(34)、第一互连(41)和第二互连(42)。热沉(20)包括支柱(22)。基板(30)固定到热沉(20)的支柱(22)。发热部件(31，32)安装在基板(30)上以在发热部件(31，32)通电时生成热。温度传感器(34)安装在基板(30)上以检测温度。第一互连(41)设置在基板(30)上的安装有发热部件(31，32)的高温区域(H)中并且连接到热沉(20)的支柱(22)。第二互连(42)设置在基板(30)上的安装有温度传感器(34)的检测区域(S)中并且与第一互连(41)分离地设置。第二互连(42)连接到热沉(20)的支柱(22)和温度传感器(34)。
【专利说明】
电子单元
技术领域
[0001]本公开涉及一种电子单元。
【背景技术】
[0002]已知一种电子单元，其中各种电子部件安装在基板上，这些电子部件包括由于电流供给而生成热的发热部件、检测温度的温度传感器和微计算机。微计算机基于温度传感器检测到的温度和供给发热部件的电流的积分值来控制电流供给，使得发热部件的温度在可允许的温度范围内。在JP2007-263636A的电子单元中，凹槽设置在安装在基板上的温度传感器周围的基板部分中以抑制发热部件生成的热向温度传感器的热传输。
[0003]然而，JP2007-263636A的电子单元的基板具有凹槽，同时仍具有用于要连接到温度传感器的互连的部分。因此，如果连接到温度传感器的互连连续延伸到安装有发热部件的区域，则发热部件生成的热可以通过互连直接传输到温度传感器。
[0004]对于JP2007-263636A的电子单元，在温度传感器周围设置的凹槽引起大的基板尺寸。因此，当电子单元尺寸减小时，凹槽令人忧虑地难于设置在基板中。此外，对于JP2007-263636A的电子单元，在温度传感器周围设置的凹槽使基板的强度劣化。因此，如果在传送震荡等的环境中使用电子单元，则基板可能从凹槽破裂。
【发明内容】
[0005]本公开解决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电子单元，其允许稳定的温度检测。
[0006]为了实现本公开的目的，提供了一种电子单元，其包括热沉、基板、发热部件、温度传感器、第一互连和第二互连。热沉包括支柱。基板固定到热沉的支柱。发热部件安装在基板上以在发热部件通电时生成热。温度传感器安装在基板上以检测温度。第一互连设置在基板上的安装有发热部件的高温区域中并且连接到热沉的支柱。第二互连设置在基板上的安装有温度传感器的检测区域中并且与第一互连分离地设置。第二互连连接到热沉的支柱和温度传感器。
【附图说明】
[0007]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:
[0008]图1是采用根据第一实施例的电子单元的电动转向系统的驱动装置的剖视图；
[0009]图2是沿图1的线I1-1I的剖视图；
[0010]图3是在图2的部分III中的表面层互连的示意图；
[0011]图4是在图2的部分III中的内层互连的示意图；
[0012]图5是沿图3或4的线V-V的剖视图；
[0013]图6是比较示例的电子单元的表面层互连的示意图；
[0014]图7是沿图6的线VI1-VII的剖视图；
[0015]图8A是图示第一实施例的温度传感器检测到的温度的曲线图；
[0016]图SB是图示比较示例的温度传感器检测到的温度的曲线图；以及
[0017]图9是根据第二实施例的电子单元的基板的表面层互连的示意图。
【具体实施方式】
[0018]在下文中，将参照附图描述根据一些实施例的电子控制单元。当在一个图中的多个部分中示出基本上相同的配置时，仅一些部分由数字标出。在一些实施例中，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。
[0019](第一实施例)
[0020]图1至5中示出了第一实施例。第一实施例的电子单元I用在为车辆的电动转向系统生成转向辅助转矩的驱动装置2中。如图1中所示，驱动装置2包括电机部3和控制电机部3的操作的电子单元I。电机部3的配置、电子单元I的配置和电子单元I的不同配置将按该顺序被描述。
[0021]下文将描述电机部3的配置。电机部3包括定子4和转子5。定子4被形成为圆柱形，并且具有固定到框架末端6的一个轴向末端以及固定到热沉20的另一轴向末端。线圈7缠绕在定子4的槽中。转子5在定子4的径向内部以能够相对于定子4旋转的方式设置有圆柱形。固定到转子5的中心的轴8具有接近输出末端9的一侧，该一侧被设置在框架末端6中的轴承10可旋转地支承，并且轴8具有被设置在热沉20中的轴承11可旋转地支承的另一侧。对于电机部3，当从电子单元I向线圈7供给电流时，定子4生成旋转磁场，并且转子5和轴8绕轴线旋转。
[0022]下文将描述电子单元I的配置。如图1和2中所示，电子单元I包括热沉20、基板30和安装在基板30上的电子部件。基板30和电子部件被盖50覆盖。热沉20整体地包括热沉本体21和从热沉本体21朝向基板30延伸的多个支柱22。热沉20由例如铝通过铸造或切割形成，并且吸收被供给电流的每个电子部件生成的热。热沉20电连接到未示出的车辆的电池的负电极。
[0023]基板30是多层基板，并且通过多个螺钉24固定到热沉20，多个螺钉24螺纹接合在设置在热沉20的各个支柱22中的螺孔23中(参见图5)。包括诸如MOSFET的开关元件31、支路电阻32、位置传感器33、温度传感器34和微计算机35的电子部件在接近20的一侧安装在基板30上。基板30连接到从电机部3的线圈7延伸的电机线71。由于电流供给而生成热的诸如开关元件31和支路电阻32的任何电子部件对应于“发热部件”的示例。如图2中所示，在第一实施例中，共同布置有开关元件31等的高温区域H设置在基板30的预定部分中。
[0024]安装在基板30上的开关元件31包括构成用于向电机部3供给电力的三相逆变器电路的开关元件，以及用作可以断开从连接器36供给三相逆变器电路的电力的开关的开关元件。支路电阻32用于测量流过构成三相逆变器电路的开关元件31的电流。位置传感器33检测设置在电机部3的轴8的末端处的磁体12的磁场并且因而检测转子5的位置。微计算机35根据位置传感器33检测到的转子5的位置以及转向辅助转矩所需的电流量来接通或断开每个开关元件31，并且因而控制从逆变器电路到线圈7的电流供给。温度传感器34检测基板30的温度，并且将该温度信号传送到微计算机35。微计算机35基于温度传感器34检测到的温度和供给电子部件的电流的积分值来控制所供给的电流量，使得诸如开关元件31的每个电子部件的温度在可允许的温度范围内。
[0025]下文将描述电子单元I的不同配置。现在参照图3至5描述第一实施例的电子单元I的不同配置。图3示意性地图示了图2的部分III中的基板30的外层。图4示意性地图示了图2的部分III中的基板30的一个内层。图5示意性地图示了沿图3或4的线V-V的剖面。在图3和4中，通过虚线示出了热沉20的每个支柱22的位置。
[0026]如上文所述，基板30具有高温区域H，开关元件31等共同安装在高温区域H中。在第一实施例中，设置在高温区域H中的互连被通称为第一互连41。第一互连41设置在多层基板30的每个外层和内层中，并且通过通孔411等电连接在各层之间。在接近热沉20侧设置在基板30的外层中的第一互连41与热沉20的支柱22以及螺钉24的头部接触。因此，设置在基板30的每个外层和内层中的第一互连41电连接到热沉20。开关元件31等生成的热经由第一互连41和热沉20的支柱22按该顺序被热沉本体21吸收。在该情况下，热沉20具有足够的热容量，并且因而呈现小的温度变化，即具有稳定的温度。
[0027]第二互连42设置在基板30上的安装有温度传感器34的检测区域S中。温度传感器34具有电连接到第二互连42的一个端子341以及电连接到延伸到微计算机35的互连351的另一端子342。第二互连42还设置在多层基板30的每个外层和内层中，并且通过通孔431等电连接在各层之间。在接近热沉20侧设置在基板30的外层中的第二互连42与热沉20的预定支柱22以及螺钉24的头部接触。因此，设置在基板30的每个外层和内层中的第二互连42电连接到热沉20。
[0028]第一互连41和第二互连42彼此分离地设置在基板30的任何层中。具体地，包含构成基板30的树脂的狭缝40在基板30的任何层中设置在第一互连41和第二互连42之间。狭缝40增加第一互连41和第二互连42之间的热阻，并且因此热不太可能从高温区域H中的第一互连41传输到第二互连42。第二互连42与热沉20的预定支柱22接触，并且因此呈现小的温度变化，即如同热沉20—样具有稳定的温度。第一互连41和第二互连42均连接到热沉20的预定支柱22。具体地，第一互连41和第二互连42彼此分离地跨越基板30中的狭缝40设置，并且经由热沉20彼此连接。
[0029]如图4和5中所示，第三互连43设置在基板30的预定内层中。第三互连43具有通过通孔431连接到温度传感器34的端子341的一个末端，以及连接到第一互连41的另一末端。第三互连43设置成蜿蜒通过基板30的内层。因此，即便将基板30固定到热沉20的螺钉24松开并且因而第二互连42从热沉20的支柱22断开电连接，第三互连43也维持对温度传感器34的电流供给。由于第三互连43蜿蜒通过基板30的内层，因此热在散发到构成基板30的树脂的同时从第一互连41传输到第三互连43。因此数量较少的热从第一互连41传输到温度传感器34。
[0030]现在参照图5描述安装在高温区域H中的开关元件31等生成的热的传输路径。设Rl>R2，其中Rl是设置在第一互连41和第二互连42之间的狭缝的热阻，而R2是因支柱22、螺钉24和第一互连41之间的接触引起的热阻。因此，如图5中的箭头A所示，高温区域H中的热经由第一互连41、热沉20的支柱22和螺钉24以该顺序被热沉本体21吸收。如图5中的箭头B所示，热沉20的温度变化通过第二互连42传送到温度传感器34。相反，数量较少的热从第一互连41经由狭缝40传输到第二互连42。热沉20具有足够的热容量并且因而呈现小的温度变化。因此，温度传感器34检测到变化较小或者稳定的温度。
[0031]现在描述比较示例的电子单元100。如图6和7中所示，在比较示例中，高温区域H中的互连400与安装有温度传感器34的检测区域S中的互连400—体地设置。在多层基板30的任何层中，高温区域H中的互连400与检测区域S中的互连400是连续的。
[0032]对于比较示例的电子单元100，现在参照图7描述安装在高温区域H中的开关元件31等生成的热的传输路径。R3是互连400的热阻，并且R2是因支柱22、螺钉24和第一互连41之间的接触引起的热阻。由于两个互连400彼此连续，因此热阻并非由接触引起。相反，热阻由第一互连41、支柱22和螺钉24之间的接触引起。结果，设R3〈R2。因此，如图7中的箭头C所示，高温区域H中的热通过互连400直接传输到安装有温度传感器34的检测区域S。温度传感器34检测检测区域S中的互连的温度。
[0033]如图7中的箭头D所示，通过互连传输的热的一部分经由热沉20的支柱22和螺钉24被热沉本体21吸收。然而，互连和热沉20的每个支柱22之间的接触表面的热阻R2大于互连400的热阻R3。因此，在比较示例中，大量的热直接从高温区域H通过互连400传输到温度传感器34。这导致了温度传感器34检测到的大的温度变化。
[0034]现在针对第一实施例和比较示例中的每个描述温度传感器34检测的温度。图8A图示了对第一实施例的电子单元I的开关元件31的电流供给的接通/断开(0N/0FF)与温度传感器34检测到的温度之间的关系。图SB图示了对比较示例的电子单元I的开关元件31的电流供给的接通/断开与温度传感器34检测到的温度之间的关系。如图8A中所示，在第一实施例的电子单元I中，对开关元件31的电流供给在时间11和时间t2之间接通，在时间t2和13之间断开，在时间t3和时间t4之间接通，并且在时间t4之后断开。此外，温度传感器34检测到的温度在时间11和时间t2之间逐渐增加，在时间t2和时间t3之间逐渐减小，在时间t3和时间t4之间逐渐增加，并且在时间t4之后逐渐减小。第一实施例的温度传感器34检测到的温度的高度差由α表示。
[0035]如图SB中所示，在比较示例的电子单元100中，对开关元件31的电流供给在时间til和时间tl2之间接通，在时间tl2和tl3之间断开，在时间tl3和时间tl4之间接通，并且在时间114之后断开。此外，温度传感器34检测到的温度在时间111和时间112之间急剧增加，在时间tl2和时间tl3之间急剧减小，在时间tl3和时间tl4之间急剧增加，并且在时间tl4之后急剧减小。比较示例的温度传感器34检测到的温度的高度差由β表示。如图8A和SB中所示，第一实施例的温度传感器34检测到的温度的高度差α小于比较示例的温度传感器34检测到的温度的高度差β。因此，第一实施例的温度传感器34受到的高温区域H的温度变化的影响小，并且较之比较示例的温度传感器34可以稳定地检测温度。
[0036]第一实施例的电子单元I呈现如下功能和效果。(I)在第一实施例中，第一互连41设置在基板30的高温区域H中，同时连接到热沉20的支柱22。第二互连42与第一互连41分离地设置在基板30的检测区域S中，同时连接到热沉20的支柱22并且连接到温度传感器34。因此，开关元件31等由于电流供给生成热，并且热经由第一互连41散发到热沉20，并且因而数量较小的热从第一互连41直接传输到第二互连42。热沉20具有足够的热容量并且因而呈现小的温度变化。因此，连接到热沉20的第二互连42呈现小的温度变化，或者具有稳定的温度。因此电子单元I能够通过温度传感器34检测稳定的温度。结果，电子单元I的微计算机35可以控制电流供给，使得安装在基板30上的每个电子部件的温度在可允许的温度范围内。
[0037]不同于如现有技术文献中描述的JP2007-263636A的电子单兀，第一实施例的电子单元I没有温度传感器周围的凹槽。因此，不同于专利文献I的电子单元，第一实施例的电子单元I不会使基板的强度降低并且不会增加基板的尺寸。因此第一实施例的电子单元I允许基板30的尺寸减小，同时维持基板30的强度。
[0038](2)在第一实施例中，基板30的高温区域H中的第一互连41和基板30的检测区域S中的第二互连42在基板30的每个表面层和内层中彼此分离。这使得可以减少从第一互连41直接传输到第二互连42的热数量。
[0039](3)在第一实施例中，第一互连41经由热沉20的支柱22电连接到第二互连42。这使得可以维持诸如开关元件31的每个电子部件和热沉20之间的传导以及温度传感器34和热沉20之间的传导。
[0040](4)在第一实施例中，狭缝40设置在第一互连41和第二互连42之间的与热沉20的支柱22对应的位置处。这使得可以维持第一互连41和热沉20之间的传导，以及第二互连42和热沉20之间的传导。
[0041 ] (5)在第一实施例中，将热沉20的支柱22固定到基板30的螺钉24设置在热沉20的支柱22连接到第一互连41并且连接到第二互连42的位置。这使得可以在第一互连41、热沉20和第二互连42之间进行电连接和继续连接。
[0042](6)在第一实施例中，第三互连43被设置成蜿蜒通过基板30的内层，并且将温度传感器34的端子341电连接到第一互连41。因此，温度传感器34的端子341在与狭缝40所在的支柱22的位置不同的位置经由第三互连43和第一互连41以该顺序电连接到热沉20的支柱
22。因此，即便将基板30固定到热沉20的螺钉24松开并且因而第二互连42从热沉20断开电连接，仍维持热沉20和温度传感器34之间的传导，允许温度传感器34的温度检测。由于第三互连43被设置成蜿蜒通过基板30的内层，因此热在散发到构成基板30的树脂的同时仍通过第三互连43传输。因此可以减少从第一互连41传输到温度传感器34的热的数量。
[0043](7)在第一实施例中，第一互连41连接到支柱22，用于将热沉20连接到第二互连42，并且还在与支柱22的位置不同的位置连接到支柱22。因此，即便将基板30固定到热沉20的螺钉24松开并且因而第二互连42从热沉20断开电连接，第二互连42仍可以通过支柱22在不同的位置经由第三互连43和第一互连41电连接到热沉20。
[0044](第二实施例)
[0045]图9中示出了第二实施例。在第二实施例中，第三互连43设置在基板30的表面层中。第三互连43具有连接到第二互连42的一个末端被和连接到第一互连41的另一末端。第三互连43被设置成蜿蜒通过基板30的表面层。当第三互连43设置在基板30的表面层中时，第三互连43可以与如下区域分离地布置，在该区域中热沉20的支柱22与基板30的表面层接触。此外，第三互连43可以与如下区域分离地布置，在该区域中螺钉24的头部与基板30的表面层接触。这限制了第三互连43由于螺钉24的轴向力而断开。
[0046]在第二实施例中，即便将基板30固定到热沉20的螺钉24松开并且因而第二互连42从热沉20的支柱22断开电连接，第三互连43也维持对温度传感器34的电流供给。由于第三互连43蜿蜒通过基板30的表面层，因此热在散发到构成基板30的树脂的同时从第一互连41传输到第三互连43。因此可以减少从第一互连41传输到温度传感器34的热数量。
[0047]下文将描述以上实施例的修改方案。针对在电动转向系统的驱动装置2中使用的电子单元I描述了上述实施例。在另一实施例中，电子单元I可以用于控制多种设备中的任何设备，而不限于电动转向系统的驱动装置2。
[0048]针对与电机部3—体配置的电子单元I描述了上述实施例。在另一实施例中，电子单元I可以被配置成与电机部3分离的单元，或者可以控制除了电机之外的各种设备中的任何设备。
[0049]通过作为由于电流供给而生成热的示例性发热元件的开关元件31和支路电阻32描述了上述实施例。在另一实施例中，由于电流供给而生成热的各种电子部件，诸如扼流线圈、电容器和继电器，对应于发热部件。
[0050]通过作为示例的四层的多层基板30描述了上述实施例。在另一实施例中，基板可以是单层基板或者除了四层的多层基板之外的多层基板。如上文所述，本公开不限于上述实施例，并且可以包括这些实施例的各种组合，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方式实施。
[0051]以上实施例的电子单元I的特征可以被描述如下。
[0052]一种电子单元I包括热沉20，基板30，发热部件31、32，温度传感器34，第一互连41和第二互连42。基板30固定到热沉20的支柱22。在发热部件31、32通电时生成热的发热部件31、32设置在基板30的高温区域H中。检测温度的温度传感器34安装在基板30的检测区域S中。第一互连41设置在基板30的高温区域H中并且连接到热沉20的支柱22。第二互连42与第一互连41分离地设置在基板30的检测区域S中。第二互连42连接到热沉20的支柱22和温度传感器34。因此，第一互连41的热被热沉20吸收，并且因而数量较少的热从第一互连41直接传输到第二互连42。如同热沉20，连接到热沉20的第二互连42具有稳定的温度。因此，电子单元I可以通过连接到第二互连42的温度传感器34稳定地检测温度。
[0053]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】
1.一种电子单元，包括: 热沉(20)，包括支柱(22); 基板(30)，固定到所述热沉(20)的支柱(22); 发热部件(31，32)，安装在所述基板(30)上以在所述发热部件(31，32)通电时生成热； 温度传感器(34)，安装在所述基板(30)上以检测温度； 第一互连(41)，设置在所述基板(30)上的安装有发热部件(31，32)的高温区域(H)中并且连接到所述热沉(20)的支柱(22);以及 第二互连(42)，设置在所述基板(30)上的安装有温度传感器(34)的检测区域(S)中并且与所述第一互连(41)分离地设置，其中所述第二互连(42)连接到所述热沉(20)的支柱(22)和所述温度传感器(34)。2.根据权利要求1所述的电子单元，进一步包括在所述第一互连(41)和所述第二互连(42)之间形成的狭缝(40)，其中: 形成所述基板(30)的树脂设置在所述狭缝(40)中；以及 所述狭缝(40)设置在与所述热沉(20)的支柱(22)对应的位置。3.根据权利要求1或2所述的电子单元，其中: 所述基板(30)是多层基板；以及 所述第一互连(41)和所述第二互连(42)在所述基板(30)的表面层上和在所述基板(30)的内部层中彼此分离。4.根据权利要求1或2所述的电子单元，其中: 所述第一互连(41)电连接到所述发热部件(31，32); 所述第二互连(42)电连接到所述温度传感器(34);以及 所述第一互连(41)和所述第二互连(42)经由所述热沉(20)的支柱(22)彼此电连接。5.根据权利要求1或2所述的电子单元，进一步包括用于将所述热沉(20)的支柱(22)和所述基板(30)固定在一起的螺钉(24)。6.根据权利要求1或2所述的电子单元，进一步包括第三互连(43)，所述第三互连(43)以蜿蜒方式设置在所述基板(30)的表面层上或者穿过所述基板(30)的内部层，其中所述第三互连(43)将所述温度传感器(34)的端子(341)和所述第一互连(41)电连接在一起。7.根据权利要求1或2所述的电子单元，其中: 所述支柱(22)是多个支柱(22)中的一个支柱； 所述第二互连(42)连接到所述多个支柱(22)中的第一支柱；以及 所述第一互连(41)连接到所述多个支柱(22)中的第一支柱以及位于与所述多个支柱(22)中的第一支柱不同的位置的所述多个支柱(22)中的第二支柱。
【文档编号】H05K7/20GK106061195SQ201610210620
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月6日 公开号201610210620.7, CN 106061195 A, CN 106061195A, CN 201610210620, CN-A-106061195, CN106061195 A, CN106061195A, CN201610210620, CN201610210620.7
【发明人】山本敏久
【申请人】株式会社电装