专利名称：电子控制单元组件以及包括所述电子控制单元组件的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括一个或多个金属氧化物半导体场效应晶体管的电子控制单元组件，并且还涉及一种包括这样的电子控制单元组件的车辆。
背景技术：
电子控制单元(ECT)是一种已知的控制单元，其已经被广泛运用于各种交通工具中，并且可以对交通工具的各个部件进行精确和复杂的控制。ECU可以从各种传感器接收信号，并且基于一定的策略将控制指令输出到例如车辆中的发动机系统、转向系统和制动系统等，以对其进行控制。在目前的ECU组件中，通常设有金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，以用于控制电流的接通和断开以及进行功率放大。在已知的MOSFET中，在其一端，从MOSFET向外延伸的管脚被焊接在印刷电路板 (PCB)上，而在其另一端，从MOSFET向外延伸的板上设有通孔，螺栓插入通过所述通孔，并且由此所述MOSFET被固定到E⑶的基板上。例如，在已公开的文献WO 2005/013658A1中，功率元件MOSFET通过压力调节螺杆、散热片和L形装配件被固定到散热部件上。另外，日本特许公报JP 8-204359A给出了 MOSFET的不同安装方式，其中，在并排的两个MOSFET的安装端上设置一个装配夹板，并且利用一个螺栓穿过该装配夹板夹紧固定M0SFET。还可以参考日本特许公报JP2004-335959A，根据其公开内容，MOSFET的底部安装表面与相关联的电路板成一定角度布置，其同样采用螺杆穿过其安装端的安装方式来紧固。以上所述的MOSFET的安装方式具有多种缺点。首先，由于螺栓的固定点均处于MOSFET —侧的安装端，也就是说MOSFET的受力点并不位于其中心位置，因此在螺栓的紧固状态下，作用力无法均匀地分布在MOSFET与E⑶基板相互接触的表面上。由此在所述相互接触的表面之间，将不可避免地在局部产生间隙，也就是说，所述两个表面并未均匀地贴合。这样MOSFET与基板之间的热传递将受到不利影响。其次，在将螺栓紧固到ECU基板上的过程中，额外的作用力会施加到MOSFET的管脚处的焊点上。并且由于MOSFET的焊点与安装端通常位于相反的两侧，因此焊点位置所受的作用力会被进一步放大。这很可能对焊点造成损害。最后，在紧固螺栓的过程中，由于内外螺纹之间紧密的摩擦接触，因此从螺栓的外螺纹上或从基板的内螺纹上可能产生细小的金属碎屑。当这些金属碎屑进入E⑶内部时，很可能引起PCB短路，进而使E⑶发生严重损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种电子控制单元组件，其具有良好的散热性能，可以实现金属氧化物半导体场效应晶体管在电子控制单元组件中的稳固安装，并且从而可以获得高可靠度和长使用寿命的电子控制单元组件。根据本发明所述的电子控制单元组件，金属氧化物半导体场效应晶体管的安装不借助于螺栓和垫圈，而是仅通过电子控制单元的盖部件和垫片被固定在电子控制单元的基板上。由此，以上所述的缺陷均得以克服。根据本发明的一个方面，提供了一种电子控制单元(ECT)组件，其包括覆盖部、一个或多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、基板和电子控制单元主体，其中所述覆盖部包括具有锁扣部的盖部件，所述盖部件通过所述锁扣部固定在所述电子控制单元主体上，所述金属氧化物半导体场效应晶体管置于所述盖部件与所述基板之间，其中，所述覆盖部还包括中间部件，所述中间部件紧密接触并弹性压抵所述金属氧化物半导体场效应晶体管，使所述金属氧化物半导体场效应晶体管与所述基板紧密接触。显然，所述中间部件可以是形成于盖部件中的一部分，也可以是覆盖部中独立的一个构件。并且其中可以是一个中间部件与多个金属氧化物半导体场效应晶体管紧密接触，也可以是一个中间部件与一个金属氧化物半导体场效应晶体管紧密接触。根据本发明的一个优选实施方式，所述中间部件是一个或多个由弹性体构成的垫 片。这种垫片可以将弹性反作用力持续地施加到金属氧化物半导体场效应晶体管上，从而确保其可靠的固定。根据本发明的另一个优选实施方式，所述覆盖部还包括密封垫，所述垫片与所述密封垫一体地形成。由此，仅通过对现有的盖部件和密封垫作出较少的改动即可实现本发明的技术方案。根据本发明的另一个优选实施方式，所述盖部件的内侧设有凸出部，所述凸出部紧密抵靠所述垫片并且由此所述垫片发生弹性形变。优选地，所述凸出部的形状、尺寸和位置被设定为使得在所述垫片发生弹性形变时，金属氧化物半导体场效应晶体管与电子控制单元基板之间的合力作用点处于所述金属氧化物半导体场效应晶体管下表面的中心位置。根据本发明的另一个优选实施方式，所述凸出部呈大致圆筒形、圆柱形、十字形或星形。这样的凸出部可以确保金属氧化物半导体场效应晶体管均匀地受力，从而可以更紧密地贴合电子控制单元的基板(或散热部件)，以实现更好的热传递性能。根据本发明的另一个优选实施方式，所述锁扣部设置在所述盖部件周围，并且与所述电子控制单元主体的凸起卡扣接合。当然，可以理解的是，盖部件与电子控制单元主体之间也可以采用其它类型的锁合连接方式。根据本发明的另一个优选实施方式，所述密封垫包括框架部分，所述框架部分被紧密地夹在所述盖部件与所述基板之间。根据本发明的另一个优选实施方式，所述垫片由橡胶制成。根据本发明的另一个优选实施方式，所述垫片独立于所述密封垫。根据该实施方式，可以以简单的方式和低的成本提供一个或多个密封垫。根据本发明的另一个方面，还提供了一种车辆，所述车辆包括如上所述的电子控制单元组件。根据本发明的电子控制单元组件可以使得金属氧化物半导体场效应晶体管与基板之间具有更均匀的接触，由此带来更好的散热性能。由于省去了紧固螺纹的操作，因此金属氧化物半导体场效应晶体管的管脚的焊点不再受到额外的作用力，并且产生金属碎屑的可能性也被消除，这大大提高了金属氧化物半导体场效应晶体管的可靠度，从而实现了高可靠度和长使用寿命的电子控制单元组件。
下面将参照附图描述本发明的优选实施方式，其中图I以透视图示意性地示出了一种已知的典型的MOSFET ；图2以透视图从外侧示意性地示出了根据本发明的E⑶组件的盖部件；图3以透视图从内侧示意性地示出了图2中的盖部件，其相对于图2水平翻转了180。；图4以平面图从内侧示意性地示出了图3中的盖部件；图5以剖视图示出了图2中的盖部件的一个横截面，其沿图4中的线E-E截取；图6以局部放大的剖视图示出了处于组装状态下的根据本发明的安装好后的ECU组件；图7以透视图示意性示出了根据本发明的密封垫；以及图8以透视图示意性地示出了图7中的密封垫，其相对于图7水平翻转了 180°。
具体实施例方式图I中示意性地示出了一种已知的典型的M0SFET，其通过附图标记“I”表示。在MOSFET I上的一端设有三个适于焊接到PCB上的管脚，在另一端则设有一个通孔2。在已知的ECU组件中，通过使螺栓穿过垫圈、穿过通孔2并且以与ECU的基板螺纹相连的方式，将MOSFET I安装到E⑶组件中。根据本发明的一个实施方式，ECU组件具有覆盖部，所述覆盖部包括盖部件3(参见图2-4)和密封垫(参见图7和8)。图2-4中示出了包括本体4和侧部5的完整的盖部件3。本体4具有略微向外拱起的形状(在图5的剖视图中可以看出)，并且参见图2，在本体4的外侧上设有多个连接部和插接部，以用于插入各种线缆的连接端，从而实现数据的通信和/或电源的供给。参见图5，侧部5包括从本体4的周缘处依次延伸出来的第一侧部5a、台阶5b和第二侧部5c，并且所述第一侧部5a、台阶5b和第二侧部5c环绕在本体4的周围。所述第一侧部5a从本体4的呈大致矩形的周缘悬垂地延伸，台阶5b与所述第一侧部5a垂直并且从其端部向外延伸，第二侧部5c与所述台阶5b垂直并且从其端部延伸，其延伸方向与第一侧部5a的延伸方向相同并且平行。在所述本体4的四周的每一侧，第二侧部5c上各设有两个带凹口或通孔的锁扣部6(见图2)，所述锁扣部6适于在受到向外侧指向的作用力时稍微向外倾斜，并且适于与ECU本体的外周壁上相应位置处的凸起接合(参见图6)，从而将盖部件3牢固地锁定在E⑶本体上。在本实施方式中，本体4具有略微向外拱起的形状，并且当从例如图4所示的仰视图观察时，其呈大致矩形，但可以理解的是，本体4也可以具有其它适当的形状和结构，例如，其可以具有平坦的形状，并且周缘可以形成为圆形、除四边形以外的多边形等等。参见图3和4，其中示出了盖部件3的内侧结构，在所述本体4的内侧设有多个从其内壁向内延伸的凸出部7和多个凸钉8，所述凸出部7相对于本体4的内壁延伸出的距离小于所述凸钉8相对于本体4的内壁延伸出的距离。在本实施方式中，盖部件3具有7个呈大致圆筒形的凸出部7，并且E⑶组件中可安装7个MOSFET 1，在盖部件3与E⑶被安装连接好之后，每一个凸出部7恰好位于相应的一个MOSFET I的顶表面S的大致中心位置上方，并且由此将MOSFET I压紧。MOSFET I即通过这样的方式被固定，从而可以省去在现有技术中所必须使用的螺栓。另外，在这种安装状态下，所述凸钉8用于压抵PCB，以使其可以在ECU组件中适当地保持就位。参见图6，其中以局部剖视图示出了处于组装状态下的根据本发明的E⑶组件。在图6中，MOSFET I 一端的管脚被焊接到PCB 14上，而另一端并不设有螺栓，MOSFET I的顶表面S上被覆盖有垫片10。在图6所示出的组装状态下，盖部件3的侧部5上的锁扣部6与E⑶本体外侧的凸起接合，并且凸出部7压紧垫片10和MOSFET 1，凸钉8压抵在PCB 14上(见图6)，由此MOSFET I被牢固地紧压保持在盖部件3和E⑶的基板9之间。垫片10由受压时可发生弹性形变的材料、例如弹性体制成，并且在与凸出部7接触时，其上表面IOa的面积大于凸出部7的接触面积，因此在组装状态下，盖部件3的凸出部7部分地伸入垫片10的上表面IOa中，并且紧压垫片10以使其发生弹性形变。在垫片10的相反侧，垫片10的下表面IOb与MOSFET I的顶表面S接触。垫片10的尺寸被设定 为使其上表面IOa的面积至少等于凸出部7与其接触的接触表面的面积，并且使其下表面IOb的面积至少等于MOSFET I的顶表面S的面积。垫片10的厚度以及盖部件3的侧部5的尺寸被选择为使得在锁扣部6与ECU本体外侧的凸起接合时，垫片10被凸出部7紧压并且发生弹性形变。利用以上所述的垫片10，在组装状态下，载荷在MOSFET I的顶表面S上充分均匀地分布，同时来自外界的由盖部件3传递的振动通过垫片10的形变被吸收，从而有效地保护了 MOSFET I。另外，由于垫片10发生弹性形变时所必然产生的弹性反作用力始终存在，因此盖部件3、垫片10、MOSFET I、基板9这一系列部件之间将始终保持紧密贴合，也就是说，MOSFET I的可靠、稳固的安装得以确保。根据本发明的垫片10可以由非常简单的方式构成，例如可以针对每一个MOSFET设置一个简单的独立的矩形垫片10，其具有与相应的MOSFET的顶表面S相对应的形状。然而优选的是，如图7和8所示的那样，将垫片10结合在E⑶组件的现有的密封垫中，并且设置一个垫片10贴合一个或多个M0SFET。参见图I和8，其中示意性地示出了 E⑶组件中的密封垫，其通常起到防止水和尘土侵入ECU组件的作用。所述密封垫包括框架部分11、从框架部分11向内延伸的多个支撑条12，以及垂直于支撑条12并且从其边缘延伸的竖直接片13。在所述组装状态下，密封垫被置于盖部件3与ECU的基板9 (见图6)之间，并且框架部分11在锁扣部6与ECU本体外侧的凸起接合时被台阶5b紧压而发生弹性形变，如图6所示。在本实施方式中，图7和8清楚地示出了，所有垫片10都处于同一平面内，所述平面与框架部分11所在平面平行。每个垫片10在其两端通过相应的竖直接片13与支撑条12的边缘连接，各个竖直接片13彼此平行，并且垂直于框架部分11所在平面。垫片10与密封垫的支撑条12和竖直接片13 —体地形成。整个密封垫由受压时可发生弹性形变的材料制成，所述材料例如可以是弹性体，并且特别地是橡胶。参见图3和7，为方便起见，每一个凸出部7和每一个垫片10标记有编号，当安装时，凸出部7-1、7-2抵压在垫片10-1上，凸出部7-3、7-4抵压在垫片10_2上，凸出部7_5、7-6抵压在垫片10-3上，而凸出部7-7抵压在垫片10-4上，所述垫片10_1、10_2、10_3分别压紧两个相邻的MOSFET，而垫片10-4压紧单独的一个M0SFET。这样，盖部件3在安装时通过锁扣部6与E⑶本体保持紧密连接，从而各个凸出部7压紧相应的垫片10，而垫片10又由此压紧M0SFET，最终MOSFET得以可靠地紧固在E⑶本体中。以上结合附图详细描述了根据本发明的一个实施方式，基于所述实施方式，本发明还可以具有多种变化形式。例如，在上述实施方式中，盖部件3包括7个凸出部7，并且凸出部7具有呈大致圆筒形的形状。然而，盖部件3也可以包括其它数量的凸出部7，并且凸出部7也可以具有其它合适的形状。优选的是，凸出部7的结构和尺寸被设定为有利于将载荷均匀地分布在垫片10上，这通常要求凸出部7向垫片10(进而向MOSFET)施加的作用力的合力作用点位于MOSFET的顶表面S上方的大致中心处。例如，凸出部7可以具有圆柱形、十字形、星形，也可以设定为具有大致圆筒形的主体，并且还具有在主体周围从主体上向外延伸的多个辐射状布置的延伸部，各个延伸部之间的轴向间距相等，例如可以设置三个或三个以上这样的延伸部。这样设计的凸出部一方面具有更大的接触面积，另一方面也提高了结构强度。备选地，凸出部7向垫片10施力的作用点也可以稍微向MOSFET带有通孔的一端偏移。另外，其 它合适的接触面形状也是本领域技术人员在本发明的启示下可以想到的。在上述实施方式中，4个垫片10与密封垫一体地形成。然而垫片也可以具有独立于密封垫的结构。并且可以设想到的是，可以使用适当的任意数量的垫片。例如，对于上述实施方式中设有7个MOSFET的情况，也可以使用不多于7个的其它数量的垫片，例如可以设置7个单独的垫片以使得每一个MOSFET专用一个垫片，或者也可以设置为所有的MOSFET共用一个垫片。备选地，甚至可以不设置垫片，在这种情况下，盖部件3的凸出部7优选地由可在受力时发生弹性形变的材料制成。另外，在上述实施方式中，MOSFET被置于E⑶组件中的基板9上，备选地，MOSFET也可以被置于ECU组件中特定的散热部件上。另外，侧部5也可以具有除了两个以外的数量的锁扣部6 ;并且另一方面，锁扣部6也可以呈任何便于扣合与解锁的形式。例如，锁扣部6也可以是螺钉孔，通过螺钉组合盖部件3和E⑶的基板9。本发明一般地适于应用到MOSFET的具有覆盖部的各种安装环境中，并且特别地适于应用到各种交通工具的E⑶组件中，所述交通工具例如可以是船、汽车、摩托车等。以上已经参考一些实施方式对本发明进行了描述，需要指出的是，以上所述的实施方式均是示例性的，而不是限制性的。并且本领域技术人员可以认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以作出多种变化，这些变化都应被涵盖在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种电子控制单元组件，其包括覆盖部、一个或多个金属氧化物半导体场效应晶体管(I)、基板和电子控制单元主体，其中所述覆盖部包括具有锁扣部(6)的盖部件(3)，所述盖部件(3)通过所述锁扣部￠)固定在所述电子控制单元主体上，所述金属氧化物半导体场效应晶体管(I)置于所述盖部件(3)与所述基板(9)之间，其特征在于，所述覆盖部还包括中间部件，所述中间部件紧密接触并弹性压抵所述金属氧化物半导体场效应晶体管(I)，使所述金属氧化物半导体场效应晶体管(I)与所述基板紧密接触。
2.根据权利要求I所述的电子控制单元组件，其特征在于，所述中间部件是一个或多个由弹性体构成的垫片(10)。
3.根据权利要求2所述的电子控制单元组件，其特征在于，所述覆盖部还包括密封垫，所述垫片(10)与所述密封垫一体地形成。
4.根据权利要求2或3所述的电子控制单元组件，其特征在于，所述盖部件(3)的内侧设有凸出部(7)，所述凸出部(7)紧密抵靠所述垫片(10)并且由此所述垫片(10)产生弹性形变。
5.根据权利要求4所述的电子控制单元组件，其特征在于，所述凸出部(7)呈圆筒形、圆柱形、十字形或星形。
6.根据权利要求1-3中的一项所述的电子控制单元组件，其特征在于，所述锁扣部(6) 设置在所述盖部件(3)周围，并且与所述电子控制单元主体的凸起卡扣接合。
7.根据权利要求3所述的电子控制单元组件，其特征在于，所述密封垫包括框架部分(11)，所述框架部分(11)被紧密地夹在所述盖部件(3)与所述基板(9)之间。
8.根据权利要求2或3所述的电子控制单元组件，其特征在于，所述垫片(10)由橡胶制成。
9.根据权利要求2所述的电子控制单元组件，其特征在于，所述垫片(10)独立于所述密封垫。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-9中的一项所述的电子控制单元组件。
全文摘要
一种电子控制单元以及包括所述电子控制单元组件的车辆。本发明涉及一种ECU组件，其包括覆盖部、一个或多个MOSFET(1)、基板和ECU主体，其中所述覆盖部包括具有锁扣部(6)的盖部件(3)，所述盖部件(3)通过所述锁扣部(6)固定在所述ECU主体上，所述MOSFET(1)置于所述盖部件(3)与所述基板(9)之间，其中，所述覆盖部还包括中间部件，所述中间部件紧密接触并弹性压抵所述MOSFET(1)，使所述MOSFET(1)与所述基板紧密接触，由此所述MOSFET(1)被可靠地固定在所述ECU组件中。本发明还涉及一种包括所述ECU组件的车辆。
文档编号H01L23/40GK102760707SQ20111011583
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者庞晶宇, 李修平, 田治国 申请人:博世汽车部件(苏州)有限公司