CN104859708B - 电子控制单元和使用电子控制单元的电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

一种用于对象(101)的电子控制单元(1)，包括：基板(10)；分别具有输入、输出和控制连接盘(211,221,231)的输入、输出和控制图案(21‑23)；第一延伸图案(24)，与输入图案集成；半导体模块(30‑34)，包括开关元件(41)，密封剂(42)，分别连接到开关元件和输入、输出和控制连接盘的输入、输出和控制端子(43‑45)；以及控制部(50‑52)，连接到控制连接盘。当在输入连接盘的圆周方向上每45度设置第一到第八方向(d1‑d8)时，输入图案在关于输入连接盘的第三到第七方向上延伸。输出连接盘和控制连接盘位于输入连接盘的第一方向侧上。第一延伸图案在输入连接盘的第二或第八方向上延伸。

Description

电子控制单元和使用电子控制单元的电动助力转向装置

技术领域

本公开内容涉及对受控对象进行控制的电子控制单元，以及使用该电子控制单元的电动助力转向装置。

背景技术

传统上，已知在基板上安装有包括开关元件的半导体模块的电子控制单元。例如，在JP2012-59759A所公开的电子控制单元中，半导体模块被安装成使得输入端子电连接至形成在基板的一个表面上的输入图案的输入连接盘。此外，半导体模块的输出端子和控制端子分别电连接至形成在基板的一个表面上的输出图案的输出连接盘和控制图案的控制连接盘。

在根据JP2012-59759A的电子控制单元中，在假定从基板的一个表面上的输入连接盘观看时的预定方向为第一方向、沿输入连接盘的圆周方向关于第一方向向一侧旋转45度的方向为第二方向、沿输入连接盘的圆周方向关于第二方向向一侧旋转45度的方向为第三方向、沿输入连接盘的圆周方向关于第三方向向一侧旋转45度的方向为第四方向、沿输入连接盘的圆周方向关于第四方向向一侧旋转45度的方向为第五方向、沿输入连接盘的圆周方向关于第五方向向一侧旋转45度的方向为第六方向、沿输入连接盘的圆周方向关于第六方向向一侧旋转45度的方向为第七方向以及沿输入连接盘的圆周方向关于第七方向向一侧旋转45度的方向为第八方向时，输出连接盘和控制连接盘位于关于输入连接盘的第一方向侧。

输入图案被形成为在关于输入连接盘的第三方向、第四方向、第五方向、第六方向和第七方向上延伸预定量或更多。然而，输入图案在关于输入连接盘的第一方向、第二方向和第八方向上的延伸为预定量或更少。因此，开关元件在操作期间产生的热通过输入端子和输入连接盘在关于输入图案的输入连接盘的第三方向、第四方向、第五方向、第六方向和第七方向上传递，但未在关于输入连接盘的第一方向、第二方向和第八方向上充分地传递。因此，在JP2012-59759A的电子控制单元中，输入图案中的热传递方向是限制性的，并且难以有效地对开关元件的热进行辐射。

发明内容

本公开内容的目的是提供一种具有较高散热效果的电子控制单元，并且提供一种电动助力转向装置。

根据本公开内容的第一方面，对受控对象进行控制的电子控制单元包括基板、输入图案、输出图案、控制图案、第一延伸图案、半导体模块和控制部。所述基板具有第一表面和第二表面。所述输入图案形成在基板的第一表面上并且具有输入连接盘。所述输出图案形成在基板的第一表面上并且具有输出连接盘。所述控制图案形成在基板的第一表面上并且具有控制连接盘。所述第一延伸图案与所述输入图案一体地形成在基板的第一表面上以从输入图案延伸。

半导体模块包括开关元件、密封剂、输入端子、输出端子和控制端子。所述密封剂覆盖开关元件。所述输入端子具有连接至开关元件的第一端和被设置成从密封剂中露出并且电连接至输入连接盘的第二端，并且所述输入端子接收至开关元件的电流。

所述输出端子具有连接至开关元件的第一端和被设置成从密封剂中露出并且电连接至输出连接盘的第二端，并且输出端子输出通过输入端子输入至开关元件的电流。控制端子具有连接至开关元件的第一端和被设置成从密封剂中露出并且电连接至控制连接盘的第二端，并且控制端子被提供有控制信号，所述控制信号为用于允许或阻止电流在输入端子与输出端子之间流动的信号。半导体模块安装在基板的第一表面上并且在开关元件的操作期间产生热。

所述控制部安装在基板上以电连接至控制连接盘。所述控制部通过经由控制连接盘向控制端子提供控制信号来控制开关元件的操作，并且所述控制部通过控制流入到受控对象中的电流来对受控对象进行控制。

当将从基板的第一表面上的输入连接盘观看的一个方向设定成第一方向，将沿输入连接盘的圆周方向关于第一方向向一侧旋转45度的方向设定成第二方向，将沿输入连接盘的圆周方向关于第二方向一侧旋转45的方向设定成第三方向，将沿输入连接盘的圆周方向关于第三方向向一侧旋转45度的方向设定成第四方向，将沿输入连接盘的圆周方向关于第四方向向一侧旋转45度的方向设定成第五方向，将沿输入连接盘的圆周方向关于第五方向向一侧旋转45度的方向设定成第六方向，将沿输入连接盘的圆周方向关于第六方向向一侧旋转45度的方向设定成第七方向，以及将沿输入连接盘的圆周方向关于第七方向向一侧旋转45度的方向设定成第八方向时，输入图案被形成为在关于输入连接盘的第三方向、第四方向、第五方向、第六方向和第七方向上延伸预定量或更多。输出连接盘和控制连接盘位于关于输入连接盘的第一方向侧。第一延伸图案被形成为在关于输入连接盘的第二方向和第八方向中的至少一个方向上延伸。

根据第一方面的电子控制单元具有较高的散热效果。

根据本公开内容的第二方面，对受控对象进行控制的电子控制单元包括基板、输入图案、输出图案、控制图案、特定图案、通孔、半导体模块和控制部。所述基板具有第一表面和第二表面。所述输入图案形成在基板的第一表面上并且具有输入连接盘。所述输出图案形成在基板的第一表面上并且具有输出连接盘。所述控制图案形成在基板的第一表面上并且具有控制连接盘。所述特定图案形成在基板的第一表面与第二表面之间，或者形成在基板的第二表面上。所述通孔具有连接至输入图案的第一端和连接至特定图案的第二端。

半导体模块包括开关元件、密封剂、输入端子、输出端子和控制端子。所述密封剂覆盖开关元件。所述输入端子具有连接至开关元件的第一端和被设置成从密封剂中露出并且电连接至输入连接盘的第二端，并且所述输入端子接收至开关元件的电流。

所述输出端子具有连接至开关元件的第一端和被设置成从密封剂中露出并且电连接至输出连接盘的第二端，并且输出端子输出通过输入端子输入至开关元件的电流。控制端子具有连接至开关元件的第一端和被设置成从密封剂中露出并且电连接至控制连接盘的第二端，并且所述控制端子被提供有控制信号，所述控制信号为用于允许或阻止电流在输入端子与输出端子之间流动的信号，所述半导体模块安装在基板的第一表面上并且在开关元件的操作期间产生热。

所述控制部安装在基板上以电连接至控制连接盘。所述控制部通过经由控制连接盘向控制端子提供控制信号来控制开关元件的操作，并且所述控制部通过控制流入到受控对象中的电流来对受控对象进行控制。

当将从基板的第一表面上的输入连接盘观看的一个方向设定成第一方向时，将沿输入连接盘的圆周方向关于第一方向向一侧旋转45度的方向设定成第二方向，将沿输入连接盘的圆周方向关于第二方向一侧旋转45的方向设定成第三方向，将沿输入连接盘的圆周方向关于第三方向向一侧旋转45度的方向设定成第四方向，将沿输入连接盘的圆周方向关于第四方向向一侧旋转45度的方向设定成第五方向，将沿输入连接盘的圆周方向关于第五方向向一侧旋转45度的方向设定成第六方向，将沿输入连接盘的圆周方向关于第六方向向一侧旋转45度的方向设定成第七方向，以及将沿输入连接盘的圆周方向关于第七方向向一侧旋转45度的方向设定成第八方向时。输入图案被形成为在关于输入连接盘的第三方向、第四方向、第五方向、第六方向和第七方向上延伸预定量或更多。输出连接盘和控制连接盘位于关于输入连接盘的第一方向侧。

根据第二方面的电子控制单元可以具有较高的散热效果。

根据本公开内容的第三方面，电动助力转向装置包括根据第一方面或第二方面的电子控制单元，以及受控对象，所述受控对象由电子控制单元控制并且输出用于辅助驾驶员进行转向的辅助转矩。

附图说明

根据以下结合附图进行的详细描述，本公开内容的另外的目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1是示出根据本公开内容的第一实施方式的电子控制单元的一部分的示意图；

图2是沿图1中的线II-II取得的横截面图；

图3是示出根据本公开内容的第一实施方式的电子控制单元被应用于电动助力转向装置的状态的示意图；

图4是示出根据本公开内容的第一实施方式的电子控制单元的电配置的图；

图5是示出根据本公开内容的第二实施方式的电子控制单元的一部分的横截面图；以及

图6是示出根据本公开内容的第三实施方式的电子控制单元的一部分的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来描述根据本公开内容的多个实施方式的电子控制单元。在多个实施方式中，由相同的标记来指示基本上相同的部件，并且省略对其详细的描述。此外，为了避免使附图的图示变得复杂，在附图中的每一个中，可以仅向基本上相同的多个构件或部分中的一个构件或部分分配标记。

(第一实施方式)

在图1至图3中示出了根据本公开内容的第一实施方式的电子控制单元和电子控制单元的一部分。如图3所示，电子控制单元1被用在车辆的电动助力转向装置100中，并且电子控制单元1基于转向转矩信号和车辆速度信号来控制对电机101的驱动，所述电机101产生辅助驾驶员进行转向的辅助转矩。在本实施方式中，电机101对应于受控对象。

如图1和图2所示，电子控制单元1包括基板10、输入图案(pattern)21、输出图案22、控制图案23、第一延伸图案24、第二延伸图案25、半导体模块30、控制部50、特定图案71、72、73、通孔81、第一散热构件91以及导热构件92。基板10由印刷线路板——例如由玻璃织物与环氧树脂制成的FR-4——形成。

输入图案21中的每个输入图案形成在基板10的第一表面11上，并且具有输入连接盘211。输入图案21中的每个输入图案是通过例如用绝缘膜覆盖形成在基板10上的铜布线的表面来形成的。输入连接盘(input land)211是通过例如使铜布线的预定区域从绝缘膜中露出而形成为矩形形状来形成的。

输出图案22中的每个输出图案形成在基板10的第一表面11上，并且具有输出连接盘221。与输入图案21一样，输出图案22中的每个输出图案是通过例如用绝缘膜覆盖形成在基板10上的铜布线的表面来形成的。输出连接盘221是通过例如使铜布线的预定区域从绝缘膜中露出而形成为矩形形状来形成的。

控制图案23中的每个控制图案形成在基板10的第一表面11上，并且具有控制连接盘231。与输入图案21一样，控制图案23中的每个控制图案是通过例如用绝缘膜覆盖形成在基板10上的铜布线的表面来形成的。控制连接盘231是通过例如使铜布线的预定区域从绝缘膜中露出而形成为矩形形状来形成的。

第一延伸图案24与输入图案21一体地形成在基板10的第一表面11上以从输入图案21延伸。第一延伸图案24中的每个第一延伸图案包括与输入图案21的铜布线一体地形成的铜布线和覆盖铜布线的表面的绝缘膜。

第二延伸图案25与第一延伸图案24一体地形成在基板10的第一表面11上以从第一延伸图案24延伸。第二延伸图案25中的每个第二延伸图案包括与第一延伸图案24的铜布线一体地形成的铜布线和覆盖铜布线的表面的绝缘膜。

半导体模块30中的每个半导体模块为具有开关功能的半导体封装如MOS-FET。在本实施方式中，在基板10的第一表面11上安装有四个半导体模块30(即，半导体模块31、32、33、34)。如图1和图2所示，半导体模块30中的每个半导体模块包括开关元件41、密封剂42、输入端子43、输出端子44、控制端子45和特定导热构件46。开关元件41是由半导体制成的元件，并且开关元件41具有漏极、源极和栅极。密封剂42覆盖开关元件41。

输入端子43由金属(例如铝或铜)制成为矩形板形状，并且输入端子43具有连接至开关元件41的漏极的第一端和从密封剂42中露出并且电连接至输入连接盘211的第二端。在本实施方式中，输入端子43具有电连接至开关元件41的漏极的第一表面和焊接至输入连接盘211的第二表面(参照图2)。输入端子43从电池102接收至开关元件41的电流(参照图3)。在本实施方式中，输入端子43被形成为与输入连接盘211相比稍小，并且输入端子43的所有第二表面面对输入连接盘211。

输出端子44由金属(例如铝或铜)制成，并且输出端子44具有连接至开关元件41的源极的第一端和从密封剂42中露出并且电连接至输出连接盘221的第二端。在本实施方式中，针对一个半导体模块30布置有三个输出端子44。输出端子44的第一端通过稍后将描述的特定导热构件46电连接至开关元件41的源极，并且输出端子44的第二端焊接至输出连接盘221(参照图2)。输出端子44输出通过输入端子43输入至开关元件41的电流。

控制端子45由金属(例如铝或铜)制成，并且控制端子45具有连接至开关元件41的栅极的第一端和从密封剂42中露出并且电连接至控制连接盘231的第二端。在本实施方式中，控制端子45的第一端通过布线接合电连接至开关元件41的栅极，并且控制端子45的第二端焊接至控制连接盘231。控制端子45被提供有下述控制信号：所述控制信号为用于允许或阻止电流在输入端子43与输出端子44之间流动的信号。开关元件41在开关操作期间——也就是说，在电流在输入端子43与输出端子44之间流动时——产生热。

特定导热构件46由具有等于或高于预定值的热导率的金属(例如铝或铜)制成板状。特定导热构件46电连接至开关元件41的源极，并且与输出端子44的第一端一体地形成。作为结果，输出端子44的第一端通过特定导热构件46电连接至开关元件41的源极。特定导热构件46被设置成使得特定导热构件46的与开关元件41相对的表面从密封剂42中露出。将在对开关元件41操作时产生的热传递至特定导热构件46。

如图1所示，在本实施方式中，半导体模块31和半导体模块32被布置在基板10上以彼此相邻。此外，半导体模块33和半导体模块34被布置在基板10上以彼此相邻。与半导体模块31电连接的输入图案21和与半导体模块32电连接的输入图案21一体地形成。另一方面，与半导体模块33电连接的输入图案21和与半导体模块34电连接的输入图案21分开地形成。

与半导体模块31电连接的输出图案22和与半导体模块32电连接的输入图案21一体地形成。与半导体模块33电连接的输出图案22和与半导体模块34电连接的输入图案21一体地形成。

在本实施方式中，来自电池102的电力输入至与半导体模块32电连接的输入图案21。电力通过与半导体模块32电连接的输入图案21输入至与半导体模块31电连接的输入图案21。电力通过与半导体模块31电连接的输出图案22输入至与半导体模块33电连接的输入图案21。电力通过与半导体模块32电连接的输出图案22输入至与半导体模块34电连接的输入图案21。

控制部50包括例如微型计算机51和定制IC 52。微计算机51和定制IC 52中的每一个为例如具有CPU、ROM、RAM和I/O的半导体封装。控制部50控制半导体模块30的操作(31至34)。控制部50基于来自设置在车辆的每个部分上的传感器的信号来产生控制信号，并且根据该控制信号来控制半导体模块30的操作，从而控制对电机101的旋转驱动。在本实施方式中，电机101为有刷直流电机。

如图1所示，微型计算机51和定制IC 52安装在基板10的第一表面11上。控制部50通过基板10上的布线和基板10内的布线电连接至控制连接盘231。控制部50通过控制连接盘231向控制端子45提供控制信号，以控制开关元件41的操作，从而控制电机101中流动的电流以对电机101进行控制。

在本实施方式中，在基板10上安装有上述半导体模块30(31至34)和控制部50(微型计算机51、IC 52)以及电子部件(例如，电容器61、继电器62、继电器63、线圈64和分流电阻器65)。

电容器61是例如铝电解电容器。继电器62和63是例如被机械地配置的机械式继电器。线圈64为例如扼流圈。如图1所示，分流电阻器65被形成为例如矩形板形状，并且被安装在基板10的第一表面11上。分流电阻器65的第一端电连接至形成在基板10上的图案26，连同与半导体模块33电连接的输出图案22以及与半导体模块34电连接的输出图案22。分流电阻器65的第二端电连接至形成在基板10上的图案27的第一端。图案27的第二端连接至地。

如图4所示，作为车辆的电源的电池102的正极侧连接至继电器62。继电器62由控制部50进行控制，并且继电器62执行接通操作或断开操作，从而允许或阻止从电池102向电子控制单元1(电机101)提供电力。也就是说，在本实施方式中，继电器62为电源继电器。

来自电池102的电力通过线圈64提供给半导体模块30(31至34)。线圈64消除通过电子控制单元1从电池102向电机101提供的电力的噪声。控制部50(微型计算机51、定制IC52)利用来自作为未示出的源的点火源的电力进行操作。

如图4所示，半导体模块31和半导体模块33彼此串联连接，并且半导体模块32和半导体模块34彼此串联连接。半导体模块31和半导体模块33这两个半导体模块与半导体模块32和半导体模块34这两个半导体模块彼此并联连接。

继电器63和电机101被布置在下述两个连接点之间：即半导体模块31与半导体模块33之间的连接点以及半导体模块32与半导体模块34之间的连接点。以此方式，在本实施方式中，半导体模块31至半导体模块34构成H桥电路。此外，分流电阻器65连接至半导体模块33和半导体模块34的源极(输出端子44)侧。电容器61连接在电源线与地之间。电容器61抑制由半导体模块30(31至34)的导通/关断操作(开关操作)产生的浪涌电压。

利用上述配置，例如，当半导体模块31和半导体模块34导通时，且半导体模块32和半导体模块33关断，电流按所述顺序在半导体模块31、继电器63、电机101和半导体模块34中流动。另一方面，当半导体模块32和半导体模块33导通并且半导体模块31和半导体模块34关断时，电流按所述顺序在半导体模块32、电机101、继电器63和半导体模块33中流动。由于电机101为直流有刷电机，所以各半导体模块30(31至34)被控制成以此方式进行导通/关断，由此电机101由H桥驱动器进行可旋转地驱动。各个半导体模块30(31至34)的控制端子45与来自控制部50(定制IC 52)的信号线连接。也就是说，控制部50控制半导体模块30的开关操作，从而控制对电机101的旋转驱动。控制部50可以基于由具有较高精度的分流电阻器65检测的电流值来控制对电机101的旋转驱动。

继电器63由控制部50进行控制，并且继电器63执行接通操作或断开操作，从而允许或阻止从电池102向电机101提供电力。也就是说，在本实施方式中，继电器63为电机继电器。

在半导体模块30的开关操作期间，由于相对大的电流在半导体模块30、电容器61、继电器62、继电器63、线圈64和分流电阻器65中流动，所以半导体模块30、电容器61、继电器62、继电器63、线圈64和分流电阻器65产生热，并且温度变得相对高。在本实施方式中，半导体模块30(31至34)、电容器61、继电器62、继电器63、线圈64和分流电阻器65为表面贴装器件(SMD)。

在本实施方式中，如图1所示，从基板10的第一表面11上的输入连接盘211观察的一个方向被设定成第一方向d1，沿输入连接盘211的圆周方向关于第一方向d1向一侧旋转45度的方向被设定成第二方向d2，沿输入连接盘211的圆周方向关于第二方向d2向一侧旋转45度的方向被设定成第三方向d3，沿输入连接盘211的圆周方向关于第三方向d3向一侧旋转45度的方向被设定成第四方向d4，沿输入连接盘211的圆周方向关于第四方向d4向一侧旋转45度的方向被设定成第五方向d5，沿输入连接盘211的圆周方向关于第五方向d5向一侧旋转45度的方向被设定成第六方向d6，沿输入连接盘211的圆周方向关于第六方向d6向一侧旋转45度的方向被设定成第七方向d7，以及沿输入连接盘211的圆周方向关于第七方向d7向一侧旋转45度的方向被设定成第八方向d8。输入图案21被形成为在关于输入连接盘211的第三方向d3、第四方向d4、第五方向d5、第六方向d6、第七方向d7上延伸预定量或更多。输出连接盘221和控制连接盘231位于关于输入连接盘211的第一方向d1侧。

第一延伸图案24被形成为在关于输入连接盘211的第二方向d2和第八方向d8二者上延伸。第二延伸图案25被形成为在与第一方向d1平行的方向上从第一延伸图案24延伸。

在本实施方式中，从与半导体模块31电连接的输入图案21在第二方向d2上延伸的第一延伸图案24和第二延伸图案25，与从与半导体模块32电连接的输入图案21在第八方向d8上延伸的第一延伸图案24和第二延伸图案25一体地形成。另一方面，在第二方向d2上从与半导体模块33电连接的输入图案21延伸的第一延伸图案24和第二延伸图案25，与在第八方向d8上从与半导体模块34电连接的输入图案21延伸的第一延伸图案24和第二延伸图案25分开地形成。

特定图案71、72、73为由金属(例如铜箔)制成的布线图案，并且所述特定图案71、72、73被形成在基板10的除了第一表面11的部分中。特定图案71和特定图案72形成在基板10的第一表面11与第二表面12之间。特定图案72被形成在基板10的关于特定图案71的第二表面12侧。特定图案73形成在基板10的第二表面12上。

通孔81是通过用金属(例如铜)电镀在基板10的厚度方向上延伸的孔来形成的。在本实施方式中，通孔81中的每个通孔被形成为具有电连接至输入图案21的第一端和电连接至特定图案72的第二端(参照图2)。多个通孔81中的每个通孔的第一端位于输入连接盘211、输出连接盘221和控制连接盘231之间，也就是说，第一端位于关于输入连接盘211的第一方向d1侧(参照图1)。在本实施方式中，针对半导体模块30中的每个半导体模块形成有五个通孔81。

第一散热构件91由具有等于或高于预定值的导热率的金属(例如铝)制成板形状以扩散热。第一散热构件91被设置在基板10的第一表面11侧上，使得第一散热构件91的表面方向与基板10的表面方向基本上平行(参见图2)。每个凹部911形成在第一散热构件91的在基板10侧的表面中。凹部911被形成为具有能够容纳半导体模块30的尺寸。在本实施方式中，半导体模块30(31至34)中的每个半导体模块被设置成容纳在凹部911中。

导热构件92为例如热油脂。热油脂为例如具有以硅氧烷为基材的低热阻的凝胶状油脂。导热构件92设置在半导体模块30(31至34)与基板10和第一散热构件91之间。在一些示例中，凹部911与半导体模块30(31至34)之间的空间填充有导热构件92。利用上述配置，导热构件92可以通过凹部911将半导体模块30的热传递至第一散热构件91。

导热构件92被设置成抵靠基板10的第一表面11、输入图案21和输出图案22以及第一散热构件91。因此，半导体模块30的热通过基板10的第一表面11、输入图案21、输出图案22和导热构件92传递至第一散热构件91。已经传递至第一散热构件91的、半导体模块30的热在第一散热构件91上进行扩散。作为结果，半导体模块30可以散热。

在本实施方式中，在基板10的外边缘上设置有连接器3(参照图3)。连接器3由例如树脂制成，并且在其内部具有多个端子例如PIG(电源电压，正极侧)端子、接地端子和电机端子。连接器3连接到线束103。线束103的导体104将电池102的正极侧电连接至连接器3的PIG端子。PIG端子通过未示出的布线图案连接至继电器62的正极端子。利用上述配置，通过PIG端子和继电器62从电池102向输入图案21提供电力。

此外，连接器3的电机端子电连接至半导体模块31与半导体模块33之间的连接点以及半导体模块32与半导体模块34之间的连接点。线束103的导体105将电机101的布线端子电连接至连接器3的电机端子。利用上述配置，通过电机端子、导体105和布线端子向电机101提供电力。

随后，将描述根据本实施方式的电子控制单元1。当车辆的驾驶员接通点火开关时，从点火电源向电子控制单元1提供电力以启动电子控制单元1。当电子控制单元1启动时，控制部50接通继电器62和继电器63。利用上述配置，允许从电池102向电机101提供电力。

控制部50在点火开关接通时基于转向转矩信号和车辆速度信号来控制各半导体模块30(31至34)的开关元件的开关操作，从而控制对电机101的旋转驱动。作为结果，从电机101输出用于辅助驾驶员进行转向的辅助转矩。

在本实施方式中，当控制部50控制各半导体模块30(31至34)的开关元件41的开关操作，以控制对电机101的旋转驱动时，开关元件41产生热，并且半导体模块30(31至34)的温度变得相对高。半导体模块30的热通过导热构件92导向第一散热构件91。半导体模块30的热还通过与基板10、输入图案21、输出图案22和第一散热构件91接触的导热构件92导向第一散热构件91。

如上所述，在本实施方式中，输入图案21中的每个输入图案形成在基板10的第一表面11上，并且具有输入连接盘211。输出图案22中的每个输出图案形成在基板10的第一表面11上，并且具有输出连接盘221。控制图案23中的每个控制图案形成在基板10的第一表面11上，并且具有控制连接盘231。第一延伸图案24与输入图案21一体地形成在基板10的第一表面11上，以从输入图案21延伸。

半导体模块30(31至34)中的每个半导体模块具有开关元件41、密封剂42、输入端子43、输出端子44和控制端子45。密封剂42覆盖开关元件41。输入端子43具有连接至开关元件41的第一端和被设置成从密封剂42中露出并且电连接至输入连接盘211的第二端，并且输入端子43接收至开关元件41的电流。输出端子44具有连接至开关元件41的第一端和被设置成从密封剂42中露出并且电连接至输出连接盘221的第二端，并且输出端子44输出通过输入端子43输入至开关元件41的电流。

控制端子45具有连接至开关元件41的第一端，和被设置成从密封剂42中露出并且电连接至控制连接盘231的第二端，并且控制端子45被提供有下述控制信号：所述控制信号为允许或阻止电流在输入端子43与输出端子44之间流动的信号。半导体模块30(31至34)安装在基板10的第一表面11上，并且在开关元件41操作期间产生热。

控制部50安装在基板10上以电连接至控制连接盘231，利用通过控制连接盘231向控制端子45提供控制信号来控制开关元件41的操作，以及控制在电机101中流动的电流以对电机101进行控制。

输入图案21被形成为在关于输入连接盘211的第三方向d3、第四方向d4、第五方向d5、第六方向d6和第七方向d7上延伸预定量或更多。此外，输入连接盘221和控制连接盘231位于关于输入连接盘211的第一方向d1侧。

第一延伸图案24被形成为在关于输入连接盘211的第二方向d2和第八方向d8二者上延伸。因此，开关元件41在操作期间产生的热通过输入端子43和输入连接盘211在关于输入图案21的输入连接盘211的第三方向d3、第四方向d4、第五方向d5、第六方向d6、第七方向d7上传递，并且还传递至位于关于输入连接盘211的第二方向d2和第八方向d8上的第一延伸图案24。因此，开关元件41(半导体模块30)的热可以通过输入图案21和第一延伸图案24有效地进行辐射。

另外，在本实施方式中，设置有第二延伸图案25。第二延伸图案25与第一延伸图案24一体地形成在基板10的第一表面11上，以在与第一方向d1平行的方向上从第一延伸图案24延伸。因此，传递至第一延伸图案24的、开关元件41的热还被传递至第二延伸图案25并且进行扩散。作为结果，开关元件41(半导体模块30)的热可以更加有效地被辐射。

另外，在本实施方式中，设置有特定图案71、72、73和通孔81。特定图案71、72、73被形成在基板10的第一表面11与第二表面12之间，或者被形成在基板10的第二表面12上。通孔81中的每个通孔被形成为具有连接至输入图案21的第一端和连接至特定图案72的第二端。因此，开关元件41的热通过输入图案21和通孔81传递至特定图案72，并且进行扩散。作为结果，开关元件41(半导体模块30)的热可以进一步有效地被辐射。

通孔81中的每个通孔的第一端位于关于输入连接盘211的第一方向d1侧。因此，开关元件41(半导体模块30)的热在关于输入图案21的输入连接盘211的第三方向至第七方向上传递，且第一延伸图案24是在关于输入图案21的输入连接盘211的第二方向d2和第八方向d8上传递，以及通孔81是在关于输入图案21的输入连接盘211的第一方向d1上传递，即在关于输入连接盘211的第一方向至第八方向的所有方向上传递，并且进行扩散。作为结果，开关元件41(半导体模块30)的热可以进一步有效地被辐射。

另外，在本实施方式中，设置有第一散热构件91和导热构件92。第一散热构件91设置在基板10的第一表面11侧，并且具有等于或高于预定值的导热率以扩散热。导热构件92至少设置在半导体模块30(31至34)与第一散热构件91之间，并且可以将半导体模块30的热传递至第一散热构件91。因此，半导体模块30的热可以通过导热构件92和第一散热构件91有效地被辐射。

导热构件92抵靠基板10、输入图案21和输出图案22。因此，半导体模块30的热通过与基板10、输入图案21、输出图案22和第一散热构件91接触的导热构件92被导向第一散热构件91。作为结果，半导体模块30的热可以通过导热构件92和第一散热构件91更加有效地进行辐射。

半导体模块30(31至34)中的每个半导体模块具有特定导热构件46，所述特定导热构件46具有等于或高于预定值的导热率并且被设置为从密封剂42中露出。鉴于此，开关元件41的热可以通过特定导热构件46有效地进行辐射。

电动助力转向装置100包括电子控制单元1和由电子控制单元1控制并且可以输出用于辅助驾驶员进行转向的辅助转矩的电机101。由于根据本实施方式的电子控制单元1具有较高辐射效果的半导体模块30(开关元件41)，所以电子控制单元1可以优选地用作其热产生量随着较大电流的流动而变大的电动助力转向装置100的电子控制单元。

(第二实施方式)

将参照图5来描述根据本公开内容的第二实施方式的电子控制单元的一部分。

在第二实施方式中，除了设置通孔81之外还设置有通孔82。通孔81中的每个通孔被形成为具有电连接至特定图案73的第二端。通孔82与通孔81在配置上相同。通孔82中的每个通孔被形成为具有在与输入图案21的通孔81不同的位置处电连接至输入图案21的第一端和电连接至特定图案73的第二端。

在第二实施方式中，还设置有第二散热构件93和导热构件94。与第一散热构件91一样，第二散热构件93由具有等于或高于预定值的导热率的金属(例如铝)制成板形状，以扩散热。第二散热构件93设置在基板10的第二表面12侧，使得第二散热构件93的表面方向与基板10的表面方向基本上平行(参照图5)。

与导热构件92一样，导热构件94为例如热油脂。导热构件94设置在基板10与第二散热构件93之间。在该示例中，导热构件94被设置成抵靠基板10和特定图案73以及第二散热构件93。因此，半导体模块30(31至34)的热通过基板10、特定图案73和导热构件94被导向第二散热构件93。

如上所述，在本实施方式中，设置有第二散热构件93。第二散热构件93被设置在基板10的第二表面12侧，并且具有等于或高于预定值的导热率以扩散热。因此，半导体模块30(31至34)的热通过基板10传递至第二散热构件93，并且进行扩散。作为结果，半导体模块30的热可以通过第二散热构件93更加有效地进行辐射。

(第三实施方式)

将参照图6来描述根据本公开内容的第三实施方式的电子控制单元的一部分。第三实施方式与第一实施方式的不同处在于未设置第一延伸图案24和第二延伸图案25。其他结构与第一实施方式相同。

如上所述，在本实施方式中，设置了替代第一延伸图案24和第二延伸图案25而设置的特定图案71、72、73和通孔81。特定图案71、72、73形成在基板10的第一表面11与第二表面12之间，或基板10的第二表面12上。通孔81中的每个通孔被形成为具有连接至输入图案21的第一端和连接至特定图案72的第二端(参照图2)。在本实施方式中，开关元件41在操作期间产生的热通过输入端子43和输入连接盘211在关于输入图案21的输入连接盘211的第三方向d3、第四方向d4、第五方向d5、第六方向d6和第七方向d7上传递，并且还通过通孔81传递至特定图案72。因此，开关元件41(半导体模块30)的热可以通过输入图案21、通孔81和特定图案72有效地进行辐射。

另外，通孔81中的每个通孔的第一端位于关于输入连接盘211的第一方向d1侧。因此，开关元件41(半导体模块30)的热在关于输入图案21的输入连接盘211的第三方向至第七方向上传递，并且第一延伸图案24在关于输入图案21的输入连接盘211的第二方向d2和第八方向d8上传递，以及通孔81在关于输入图案21的输入连接盘211的第一方向d1上传递，即在关于输入连接盘211的第一方向至第八方向的所有方向上传递，并且进行扩散。作为结果，开关元件41(半导体模块30)的热可以更有效地进行辐射。

(其他实施方式)

在本公开内容的另一实施方式中，第一延伸图案可以被形成为在关于输入连接盘的第二方向和第八方向中的任一方向上延伸。在本公开内容的另一实施方式中，可以不设置第二延伸图案，而设置第一延伸图案。

在本公开内容的另一实施方式中，将输入图案连接至特定图案的通孔中的每个通孔可以被形成为具有位于关于输入图案的输入连接盘的任何方向上或任何位置处的第一端。还可以应用不具有通孔的配置。还可以应用不具有特定图案的配置。在本公开内容的另一实施方式中，覆盖基板的覆盖物可以设置在基板的与第一散热构件相对的一侧上。

在本公开内容的另一实施方式中，导热构件92可以抵靠基板、输入图案和输出图案中的至少任一个。导热构件92可以抵靠仅半导体模块。第一散热构件可以被配置成不具有凹部。还可以应用不具有第一散热构件和导热构件92的配置。第一散热构件和第二散热构件不限于铝，而是可以由金属(例如，铜、银、或铁)、金属氧化物(例如氧化铝)、陶瓷体、碳或钻石中的任何材料制成，只要其导热率为预定值或更高即可。

在本公开内容的另一实施方式中，半导体模块的特定导热构件46可以不与输出端子一体地形成。特定导热构件可以不电连接至开关元件。特定导热构件不限于铝或铜，而是可以由金属(例如银或铁)、金属氧化物(例如氧化铝)、陶瓷体、碳或钻石中的任何材料制成，只要其导热率为预定值或更高即可。半导体模块可以不具有特定导热构件。在该情况下，半导体模块的输出端子使其第一端直接连接至开关元件。

此外，在上述实施方式中，半导体模块31至半导体模块34配置H桥电路，并且有刷电机101由H桥驱动器旋转地驱动。与此相反，在本公开内容的另一实施方式中，例如，设置在高电位侧和低电位侧的两个半导体模块(开关元件)可以配置开关元件对，与无刷电机的相的数目相同数目的开关元件对可以配置逆变器，并且控制部可以通过逆变器对电机进行无刷驱动。例如，在三相无刷电机的情况下，设想逆变器由三个开关元件对——也就是说，六个半导体模块(开关元件)——来配置。此外，为了应对开关元件故障，可以设置具有多个***的逆变器的配置。例如，在针对三相无刷电机设置了两个***的逆变器的情况下，提供12个半导体模块(开关元件)。如果将上述输入图案、第一延伸图案、第二延伸图案和通孔施加至多个半导体模块中的每个半导体模块，则各个半导体模块的热可以有效地进行辐射。以此方式，在本公开内容中，可以使用有刷电机或多相的无刷电机作为要控制的电机。

在本公开内容的另一实施方式中，输入连接盘、输出连接盘和控制连接盘不限于矩形形状，而是可以被形成为任何形状，例如三角形形状、多边形形状、圆形形状或椭圆形形状。在本公开内容的另一实施方式中，半导体模块不限于MOS-FET，而是可以采用任何配置，例如IGBT、电源IC或晶体管，只要半导体封装具有开关功能即可。

在本公开内容的另一实施方式中，电容器61不限于铝电解电容器，而是可以由任何类型的电容器来配置，例如导电聚合物电容器或混合电容器。在本公开内容的另一实施方式中，电容器61、继电器62、继电器63、线圈64、分流电阻器65、微型计算机51和定制IC 52可以安装在基板的第一表面和第二表面中的任何表面上。在本公开内容的另一实施方式中，半导体模块30(31至34)、电容器61、继电器62、继电器63、线圈64和分流电阻器65可以由通孔器件(through-hole device，THD)来配置。

在上述实施方式中，继电器62和继电器63采用机械式继电器。相反，在本公开内容的另一实施方式中，继电器62和继电器63可以由通过布置具有相反极性的两个半导体模块30而配置成的各个半导体继电器来配置。在该情况下，如果将上述输入图案、第一延伸图案、第二延伸图案或通孔应用于配置继电器62和继电器63的半导体模块30，则半导体模块30的热可以有效地进行辐射。在本公开内容的另一实施方式中，可以应用不具有电容器61、线圈64和分流电阻器65的配置。

在本公开内容的另一实施方式中，电子控制单元可以与要控制的电机一体地形成。在该情况下，电子控制单元的第一散热构件91与例如电机的框架端一体地形成。因此，可以降低电动助力转向装置的构件的数目，并且可以减小电动助力转向装置的尺寸。

根据本公开内容的电子控制单元还可以应用至任何***——例如齿条辅助型***或柱助力式***——的电动助力转向装置。根据本公开内容的电子控制单元不限于电动助力转向装置，而是可以被用于控制对另一装置中的电机的驱动。如上所述，本公开内容不限于上述实施方式，而是在不背离本公开内容的精神的情况下可以以各种配置来安装。

Claims (10)

1.一种电子控制单元(1)，用于对受控对象(101)进行控制，所述电子控制单元包括：

基板(10)，所述基板(10)具有第一表面(11)和第二表面(12)；

输入图案(21)，所述输入图案(21)形成在所述基板的所述第一表面上并且具有输入连接盘(211)；

输出图案(22)，所述输出图案(22)形成在所述基板的所述第一表面上并且具有输出连接盘(221)；

控制图案(23)，所述控制图案(23)形成在所述基板的所述第一表面上并且具有控制连接盘(231)；

第一延伸图案(24)，所述第一延伸图案(24)与所述输入图案一体地形成在所述基板的所述第一表面上，以从所述输入图案延伸；

半导体模块(30、31、32、33、34)，所述半导体模块(30、31、32、33、34)包括：

开关元件(41)，

覆盖所述开关元件的密封剂(42)，

输入端子(43)，所述输入端子(43)具有连接至所述开关元件的第一端和被设置成从所述密封剂中露出并且电连接至所述输入连接盘的第二端，并且所述输入端子(43)接收至所述开关元件的电流，

输出端子(44)，所述输出端子(44)具有连接至所述开关元件的第一端和被设置成从所述密封剂中露出并且电连接至所述输出连接盘的第二端，并且所述输出端子(44)输出通过所述输入端子输入至所述开关元件的电流，以及

控制端子(45)，所述控制端子(45)具有连接至所述开关元件的第一端和被设置成从所述密封剂中露出并且电连接至所述控制连接盘的第二端，并且所述控制端子(45)被提供有控制信号，所述控制信号为用于允许或阻止电流在所述输入端子与所述输出端子之间流动的信号，所述半导体模块安装在所述基板的所述第一表面上并且在所述开关元件的操作期间产生热；以及

控制部(50、51、52)，所述控制部(50、51、52)安装在所述基板上以电连接至所述控制连接盘，所述控制部通过经由所述控制连接盘向所述控制端子提供所述控制信号来控制所述开关元件的操作，并且通过控制流入到所述受控对象中的电流来控制所述受控对象，其中，

当将从所述基板的所述第一表面上的所述输入连接盘观看的一个方向设定成第一方向(d1)，将沿所述输入连接盘的圆周方向关于所述第一方向向一侧旋转45度的方向设定成第二方向(d2)，将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第二方向向一侧旋转45度的方向设定成第三方向(d3)，将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第三方向向一侧旋转45度的方向设定成第四方向(d4)，将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第四方向向一侧旋转45度的方向设定成第五方向(d5)，将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第五方向向一侧旋转45度的方向设定成第六方向(d6)，将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第六方向向一侧旋转45度的方向设定成第七方向(d7)，以及将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第七方向向一侧旋转45度的方向设定成第八方向(d8)时，所述输入图案被形成为在关于所述输入连接盘的所述第三方向、所述第四方向、所述第五方向、所述第六方向和所述第七方向上延伸预定量或更多，

所述输出连接盘和所述控制连接盘位于关于所述输入连接盘的第一方向侧上，以及

所述第一延伸图案被形成为在关于所述输入连接盘的所述第二方向和所述第八方向中的至少一个方向上延伸。

2.根据权利要求1所述的电子控制单元，还包括：

第二延伸图案(25)，所述第二延伸图案(25)与所述第一延伸图案一体地形成在所述基板的所述第一表面上，以在与所述第一方向平行的方向上从所述第一延伸图案延伸。

3.根据权利要求1所述的电子控制单元，还包括：

特定图案(71、72、73)，所述特定图案(71、72、73)形成在所述基板的所述第一表面与所述第二表面之间，或者形成在所述基板的所述第二表面上；以及

通孔(81、82)，所述通孔(81、82)具有连接至所述输入图案的第一端和连接至所述特定图案的第二端。

4.一种电子控制单元(1)，用于对受控对象(101)进行控制，所述电子控制单元包括：

基板(10)，所述基板(10)具有第一表面(11)和第二表面(12)；

输入图案(21)，所述输入图案(21)形成在所述基板的所述第一表面上并且具有输入连接盘(211)；

输出图案(22)，所述输出图案(22)形成在所述基板的所述第一表面上并且具有输出连接盘(221)；

控制图案(23)，所述控制图案(23)形成在所述基板的所述第一表面上并且具有控制连接盘(231)；

特定图案(71、72、73)，所述特定图案(71、72、73)形成在所述基板的所述第一表面与所述第二表面(12)之间，或者形成在所述基板的所述第二表面上；

通孔(81、82)，所述通孔(81、82)具有连接至所述输入图案的第一端和连接至所述特定图案的第二端；

半导体模块(30、31、32、33、34)，所述半导体模块(30、31、32、33、34)包括：

开关元件(41)，

覆盖所述开关元件的密封剂(42)，

输入端子(43)，所述输入端子(43)具有连接至所述开关元件的第一端和被设置成从所述密封剂中露出并且电连接至所述输入连接盘的第二端，并且所述输入端子(43)接收至所述开关元件的电流，

输出端子(44)，所述输出端子(44)具有连接至所述开关元件的第一端和被设置成从所述密封剂中露出并且电连接至所述输出连接盘的第二端，并且所述输出端子(44)输出通过所述输入端子输入至所述开关元件的电流，以及

控制端子(45)，所述控制端子(45)具有连接至所述开关元件的第一端和被设置成从所述密封剂中露出并且电连接至所述控制连接盘的第二端，并且所述控制端子(45)被提供有控制信号，所述控制信号为用于允许或阻止电流在所述输入端子与所述输出端子之间流动的信号，所述半导体模块安装在所述基板的所述第一表面上并且在所述开关元件的操作期间产生热；以及

控制部(50、51、52)，所述控制部(50、51、52)安装在所述基板上以电连接至所述控制连接盘，所述控制部通过经由所述控制连接盘向所述控制端子提供所述控制信号来控制所述开关元件的所述操作，并且通过控制流入到所述受控对象中的电流来控制所述受控对象，其中，

当将从所述基板的所述第一表面上的所述输入连接盘观看的一个方向设定成第一方向(d1)，将沿所述输入连接盘的圆周方向关于所述第一方向向一侧旋转45度的方向设定成第二方向(d2)，将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第二方向向一侧旋转45度的方向设定成第三方向(d3)，将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第三方向向一侧旋转45度的方向设定成第四方向(d4)，将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第四方向向一侧旋转45度的方向设定成第五方向(d5)，将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第五方向向一侧旋转45度的方向设定成第六方向(d6)，将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第六方向向一侧旋转45度的方向设定成第七方向(d7)，以及将沿所述输入连接盘的所述圆周方向关于所述第七方向向一侧旋转45度的方向设定成第八方向(d8)时，所述输入图案被形成为在关于所述输入连接盘的所述第三方向、所述第四方向、所述第五方向、所述第六方向和所述第七方向上延伸预定量或更多，以及

所述输出连接盘和所述控制连接盘位于关于所述输入连接盘的第一方向侧上。

5.根据权利要求3或4所述的电子控制单元，其中，

所述通孔的所述第一端位于关于所述输入连接盘的所述第一方向侧上。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电子控制单元，还包括：

第一散热构件(91)，所述第一散热构件(91)设置在所述基板的第一表面侧，并且具有等于或高于预定值的导热率以扩散热；以及

导热构件(92)，所述导热构件(92)至少设置在所述半导体模块与所述第一散热构件之间，并且将所述半导体模块的热传递至所述第一散热构件。

7.根据权利要求6所述的电子控制单元，其中，

所述导热构件抵靠所述基板、所述输入图案和所述输出图案中的至少之一。

8.根据权利要求6所述的电子控制单元，还包括：

第二散热构件(93)，所述第二散热构件(93)设置在所述基板的第二表面侧，并且具有等于或高于预定值的导热率以扩散热。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的电子控制单元，其中，

所述半导体模块包括特定导热构件(46)，所述特定导热构件(46)具有等于或高于预定值的导热率并且被设置成从所述密封剂中露出。

10.一种电动助力转向装置(100)，包括：

根据权利要求1至4中任一项所述的电子控制单元；以及

受控对象，所述受控对象由所述电子控制单元控制，并且输出用于辅助驾驶员进行转向的辅助转矩。