DE102007056750B4

DE102007056750B4 - Montageanordnung für eine Elektronische Steuervorrichtung und Steuervorrichtung damit

Info

Publication number: DE102007056750B4
Application number: DE102007056750A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Tominaga; Takayuki Kifuku; Shuzo Akiyama; Tadayuki Fujimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2027-11-27
Also published as: US7643297B2; US20080278918A1; DE102007056750A1; KR20080099111A; FR2916059B1; FR2916059A1; JP2008273476A; KR100922057B1; JP4385058B2

Abstract

Montageanordnung für Komponenten eines elektronischen Steuergeräts, aufweisend:
ein Gehäuse (3), das an zwei gegenüberliegenden Seiten offene Bereiche aufweist;
einen Kühlkörper (5), der in einem der offenen Bereiche des Gehäuses (3) angeordnet ist;
einen Leistungshalbleiter (2);
eine Leiterplatte (4) mit einer elektronischen Schaltung zum Steuern des Leistungshalbleiters, die in dem Gehäuse und gegenüber dem Kühlkörper (5) angeordnet ist;
mehrere elektrische Verbindungsleiter (6), die zumindest einen plattenförmigen Abschnitt aufweisen und die Leiterplatte (4) und den Leistungshalbleiter elektrisch miteinander verbinden, wobei die elektrischen Verbindungsleiter (6) jeweils einen Abschnitt aufweisen, der von einem Abschnitt des Gehäuses (3) gehalten ist; wobei
ein elastisches Anpresselement (21) mit einstückig am Gehäuse (3) ausgebildeten Halteabschnitten (3b) derart in Eingriff ist, dass der Leistungshalbleiter (2) an den Kühlkörper (5) angepresst wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montageanordnung und eine elektronische Steuervorrichtung, die insbesondere in einem elektrischen Servolenkungssystem eines Fahrzeugs, einem Antiblockiersystem oder für eine Klimaanlage verwendet wird.
In der Vergangenheit war eine elektrische Steuervorrichtung bekannt, in der ein Halbleiterschaltelement (FET), das ein Leistungsgerät ist, auf einem Metallsubstrat angebracht ist und gleichzeitig ein Verbindungselement zum elektrischen Verbinden zwischen dem Metallsubstrat und Teilen außerhalb davon auf dem Metallsubstrat angebracht ist.
Beispielsweise enthält eine elektronische Steuervorrichtung, wie sie in einem ersten Patentdokument ( japanisches Patent Nr. 3644835 B2 ) beschrieben ist, ein Metallsubstrat, auf dem ein Brückenschaltkreis, der Halbleiterschaltelemente umfasst, zum Schalten eines Stroms angebracht sind, der einem elektrischen Motor zugeführt wird, ein Gehäuse mit leitenden Platten, usw., die in ein isolierendes Harz eingeformt sind und Teile hohen Stroms aufweisen, die darauf angebracht sind, eine Steuertafel, die Teile geringen Stroms aufweist, wie beispielsweise einen Mikrocomputer, usw., die darauf angebracht sind, ein Verbindungselement zum elektrischen Verbinden des Metallsubstrats mit dem Gehäuse und der Steuertafel, einen Kühlkörper, der sich in engem Kontakt mit dem Metallsubstrate befindet und ein Gehäuse, das aus einer Metallplatte pressgeformt ist, um das Metallsubstrat, das Gehäuse und die Steuertafel abzudecken und auf dem Kühlkörper angebracht zu sein.
In der elektrischen Steuervorrichtung, wie sie in dem oben genannten ersten Patentdokument beschrieben ist, tritt das folgende Problem auf. Und zwar wird das Metallsubstrat, auf dem die Halbleiterschaltelemente angebracht sind, benötigt, und die Anzahl der Teile, die benötigt werden, wird erhöht, so dass die Größe der elektronischen Steuervorrichtung erhöht wird und die Produktionskosten hoch werden.
In der EP 1 245 455 B1 wird ein Verteiler für elektrische Energie für ein Fahrzeug beschrieben, der Energie einer Energiequelle an mehrere elektrische Lasteinheiten verteilt und dabei mehrere Halbleiterbetriebselemente in einem Gehäuse aufweist. Die Halbleiterbetriebselemente über eine Verbindungsschicht auf einem Kühlkörper befestigt.
Die DE 102 25 993 A1 beschreibt daneben einen Kühlkörper mit einem Grundkörper und einem Vorsprung, an dem ein Federelement angebracht ist, das ein elektronisches Bauelement an den Grundkörper drückt.
Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung beabsichtigt das obige Problem zu umgehen und weist die Aufgabe auf, eine elektronische Steuervorrichtung bereitzustellen, in der einige Teile, wie beispielsweise ein Metallsubstrat, usw., beseitigt werden, um deren Größe und die Herstellungskosten zu verringern.
Unter Berücksichtigung der obigen Aufgabe enthält eine elektronische Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse, das zwei offene Bereiche (Öffnungsabschnitte) jeweils an gegenüberliegenden Seiten davon aufweist; einen Kühlkörper, der an einem der Öffnungsabschnitte des Gehäuses angebracht ist; einen Leistungshalbleiter (Leistungsgerät), der an dem Kühlkörper angebracht ist; eine Leiterplatte (Platine), die gegenüber dem Kühlkörper angeordnet ist und einen elektronischen Schaltkreis aufweist, der einen Steuerschaltkreis zum Steuern des Leistungsgeräts aufweist; eine Vielzahl von elektrischen Verbindungsleitern, die zumindest einen plattenförmigen Abschnitt aufweisen (leitenden Platten), welche die Platine und das Leistungsgerät miteinander elektrisch verbinden; und ein elastisches Anpresselement (elastisches Element), welches das Leistungsgerät zu dem Kühlkörper drängt. Das elastische Element steht mit einstückig am Gehäuse ausgebildeten Halteabschnitten derart in Eingriff, dass der Leistungshalbleiter an den Kühlkörper angepresst wird.
Gemäß der elektronischen Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine vorteilhafte Wirkung darin erhalten, dass die Vorrichtung hinsichtlich Größe und Kosten verringert werden kann.
Die obigen und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen werden, klarer werden.
1 ist eine Querschnittansicht, die eine elektronische Steuervorrichtung in einem elektrischen Servolenkungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht einer elektronischen Steuervorrichtung, wenn sie parallel zu einer Querschnittsoberfläche von 1 geschnitten wird.
3 ist eine Querschnittsansicht einer elektronischen Steuervorrichtung, wenn sie in einer Richtung senkrecht zur Querschnittsoberfläche von 1 geschnitten wird.
4 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, welche die elektronische Steuervorrichtung in 1 zeigt.
5 ein Blockdiagramm, welches das elektrische Servolenkungssystem von 1 zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine elektronische Steuervorrichtung in einem elektrischen Servolenkungssystem gemäße einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht der elektronischen Steuervorrichtung von 6, wenn sie in einer Richtung senkrecht zur Querschnittsoberfläche von 6 geschnitten wird.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben, während sie sich auf die begleitenden Zeichnungen beziehen. In den Figuren in den Zeichnungen sind dieselben oder entsprechende Elemente oder Teile durchgehend durch dieselben Referenznummern oder Zeichen bezeichnet.
In den folgenden Ausführungsformen wird eine Beschreibung anhand eines Beispiels einer elektronischen Steuervorrichtung gegeben, die in einem elektrischen Servolenkungssystem verwendet wird, das dazu dient, ein Lenksystem eines Fahrzeugs mittels der Drehkraft eines elektrischen Motors zu unterstützen.
Bezug nehmend auf die Zeichnungen und zunächst auf 1 ist im Querschnitt eine elektronische Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. 2 ist eine Querschnittsansicht einer elektronischen Steuervorrichtung, wenn sie parallel zu einer Querschnittsoberfläche von 1 geschnitten wird, und 3 ist eine Querschnittsansicht einer elektronischen Steuervorrichtung, wenn sie in einer Richtung senkrecht zur Querschnittsoberfläche von 1 geschnitten wird. 4 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, welche die elektronische Steuervorrichtung von 1 zeigt, und 5 ein Blockdiagramm, das ein elektrisches Servolenkungssystem von 1 zeigt.
Die elektronische Steuervorrichtung, die im Allgemeinen mit 1 bezeichnet wird, enthält ein Gehäuse 3 in der Gestalt einer Box, das jeweils zwei Öffnungsabschnitte an gegenüberliegenden Seiten davon aufweist, einen Kühlkörper 5, der aus Aluminium gefertigt ist und an eine der Öffnungsabschnitte in dem Gehäuse 3 angebracht ist, zwei Halbleiterschaltelemente 2, die auf dem Kühlkörper 5 angebracht sind und ein Leistungsgerät bilden, und eine Platine 4, die parallel zur und gegenüber dem Kühlkörper 5 angeordnet ist und einen elektronischen Schaltkreis aufweist, der darauf ausgebildet ist, der einen Steuerschaltkreis zum Steuern der Halbleiterschaltelemente 2 enthält.
Zusätzlich enthält die elektronische Steuervorrichtung 1 ferner eine Vielzahl von Strom leitenden Platten 6, deren Basisendabschnitte integral mit dem Gehäuse 3 mittels Einformens eines isolierenden Harzes 3a ausgebildet sind und die Platine 4 und die Halbleiterschaltelemente 2 elektrisch miteinander verbinden, eine Plattenfeder 21, die aus einem Metall gefertigt ist, die als ein elastisches Element zum Drängen zweier Harzeinheiten der Halbleiterschaltelemente 2 dient, um einen Wärmeteiler mit dem Kühlkörper 5 in engen Kontakt zu bringen, und eine Abdeckung 7, die an dem anderen Öffnungsabschnitt in dem Gehäuse 3 angebracht ist, um die Halbleiterschaltelemente 2 und die Platine 4 in Zusammenwirkung mit dem Kühlkörper 5 zu empfangen.
Die Plattenfeder 21 wird beispielsweise durch Pressen einer Edel stahlfederplatte mittels einer Pressbearbeitungsmaschine ausgebildet und weist zwei Pressabschnitte 21a, welche die Harzeinheiten der Halbleiterschaltelemente 2 pressen oder drücken, und Eingriffsabschnitte 21b auf, die sich in Richtungen orthogonal zu den Pressabschnitten 21a erstrecken. Die Eingriffsabschnitte 21b sind durch Druck in die Innenseiten der entsprechenden Halteabschnitte 3b, die mit dem Gehäuse 3 integral durch die Verwendung eines isolierenden Harzes ausgeformt sind, eingepasst und stehen mit denen in Eingriff.
Ferner ist die Plattenfeder 21 fest mit dem Kühlkörper 5 mittels eines Befestigungselements in der Form einer Schraube 20 verbunden, wobei das Gehäuse 3 dazwischen angeordnet ist.
Ferner weist das Gehäuse 3 zwei Seitenwände 3c auf, die an deren inneren Seiten mit zwei Eingriffsabschnitten 3h ausgebildet sind, wobei jeder ein hakenförmiges Ende aufweist, das damit integral durch die Verwendung eines isolierenden Harzes ausgeformt ist. Die Gehäuseseitenwände 3c sind in Bereichen eingekerbt, die den Eingriffsabschnitten 3h gegenüberstehen, um jeweils zwei gekerbte Bereiche 3f auszubilden.
Der Kühlkörper 5 ist an gegenüberliegenden Seitenkanten mit zwei Nuten 5c, wobei sich jede davon in einer geraden Linie erstreckt, und mit zwei nach innen vorstehenden Abschnitten ausgebildet. Das Gehäuse 3 ist dadurch an dem Kühlkörper 5 durch Einbringen von Vorderendabschnitten der Eingriffsabschnitte 3h in die entsprechenden Nuten 5c angebracht, um jeweils mit den vorstehenden Abschnitten 5d in Eingriff angeordnet zu werden. Zu dieser Zeit sind die vorderen Endabschnitte der Eingriffsabschnitte 3h in Angrenzung mit den vorstehenden Abschnitten 5d angeordnet. Demnach ist das Gehäuse 3 auf dem Kühlkörper 5 mittels der Schraube 20 und der Eingriffsabschnitte 3h angebracht.
Es wird angemerkt, dass die Plattenfeder 21 aus anderen Metallmaterialien als die Edelstahlfederplatte gefertigt sein kann, wie beispielsweise eine Phosphor-Bronze-Federplatte.
Ferner enthält die elektronische Steuervorrichtung 1 einen Fahrzeugverbinder 8, der an einer Seitenoberfläche des Gehäuses 3 vorgesehen ist und mit einer Fahrzeugverdrahtung elektrisch verbunden ist, einen Motorverbinder 9, der ferner an einer Seitenoberfläche des Gehäuses vorgesehen ist und mit einem elektrischen Motor 22 elektrisch verbunden ist, und einen Sensorverbinder 10, der an der anderen Seitenoberfläche des Gehäuse 3 vorgesehen ist und elektrisch mit einem Drehmomentsensor 23 verbunden ist.
Der Fahrzeugverbinder 8 ist mit einem Spannungszufuhr-Verbinderanschluss 11, der mit einer Batterie 24 des Fahrzeugs elektrisch verbunden ist, und einem Signal-Verbinderanschluss 12 vorgesehen, an den und von dem eine Vielzahl von Signale durch die Fahrzeugverdrahtung eingegeben und ausgegeben werden. Der Sensorverbinder 10 ist mit demselben Signal-Verbinderanschluss 12 wie dem, der für den Fahrzeugverbinder 8 verwendet wird, vorgesehen.
Wenn das Gehäuse 3 durch Einformen ausgebildet wird, sind der Fahrzeugverbinder 8, der den Spannungszufuhr-Verbindungsanschluss 11 und den Signal-Verbinderanschluss 12 aufweist, der Motorverbinder 9, der den Motor-Verbinderanschluss 14 aufweist und der Sensorverbinder 10, der den Signal-Verbinderanschluss 12 aufweist, integral miteinander zusammen mit den leitenden Platten 6 ausgebildet.
Ferner ist das Gehäuse 3 an seinen Seitenoberflächen an der Öffnungsseite gegenüber des Öffnungsabschnitts, an dem der Kühlkörper 5 angebracht ist, mit Anbringfußabschnitten 31 zum Anbringen der elektronischen Steuervorrichtung 1 an das Fahrzeug, das ein daran anzubringender Gegenstand ist, ausgebildet.
Der Kühlkörper 5 ist aus einem Wärmesenken-Hauptkörper 40 und einem Eloxal-(alumite) oder einem eloxierten (anodized) Aluminiumfilm 25 zusammengesetzt, der ein isolierender Film ist, der auf einer Oberfläche des Wärmesenken-Hauptkörpers 40 ausgebildet ist. Der Kühlkörper 5 wird wie folgt ausgebildet. Und zwar wird zuerst ein Wärmesenkenmaterial hergestellt, das aus einem länglichen, extrudierten gestalteten Element zusammengesetzt ist, das durch Extrudieren von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung aus einer Form gefertigt wird und einen eloxierten Aluminiumfilm 25 aufweist, der auf einer gesamten Oberfläche davon im Voraus ausgebildet wird, und anschließend das Wärmesenkenmaterial, das so hergestellt ist, in eine gewünschte Länge durch eine Schneidmaschine geschnitten wird, um den Kühlkörper 5 auszubilden.
Der Kühlkörper 5, der somit durch Schneiden des Wärmesenkenmaterials mittels der Schneidemaschine ausgebildet wurde, weist zwei gegenüberliegende äußere Umfangsendflächen auf, die ausgeschnittene Oberflächen 5a sind, von denen der Wärmesenken-Hauptkörper 40 nach außen freigelegt wird, und weitere zwei gegenüberliegende äußere Umfangsendflächen 5b weisen eloxierte Aluminiumfilme 25, die darauf ausgebildet sind, auf. Ferner weist der Kühlkörper 5 eine vordere Oberfläche, auf der die Halbleiterschaltelemente 2 angebracht sind, und eine hintere Oberfläche auf, wobei die eloxierten Aluminiumfilme 25 auf diesen vorderen und hinteren Oberflächen ausgebildet sind. Die ausgeschnittenen Oberflächen 5a sind gegenüber innerer Wandoberflächen 3d des Gehäuses 3, wie es in 3 gezeigt ist, angeordnet.
Hier wird festgestellt, dass der Kühlkörper 5 durch Verwenden eines extrudierten gestalteten Materials hergestellt wird, allerdings kann es hergestellt werden durch Durchführen einer Schneidearbeit auf ein heiß oder kalt geschmiedetes Wärmesenkenmaterial oder kann anstelle dessen durch Durchführen einer Schneidearbeit auf eine heiß oder kalt gewalztes Plattenmaterial hergestellt werden.
Ferner können vier Flächen oder ein Teil der äußeren Umfangsendflächen des Wärmesenken-Hauptkörpers 40 nach außen freigelegt werden und gegenüber der inneren Wandoberflächen 3d des Gehäuses 3 angeordnet werden.
Das Plattenfeder 21 dient dazu, die Halbleiterschaltelemente 2 durch Pressen oder Drücken derselben gegen die Harzeinheit-Oberflächen der Halbleiterschaltelemente 2 dadurch fest zu sichern, um einen Wärmeableitungsteil in der Form des Wärmestreuers hs in engen Kontakt mit einer Oberfläche des Kühlkörpers 5 zu drängen, auf welcher der eloxierte Aluminiumfilm 25 ausgebildet ist. Der Wärmestreuer hs der Halbleiterschaltelemente 2, die elektrisch mit einem Brückenausgabeanschluss OUT des Halbleiterschaltelements 2 verbunden sind, ist von dem Kühlkörper 5 mittels des eloxierten Aluminiumfilms 25 elektrisch isoliert.
Die Oberfläche des Kühlkörpers 5 weist kleine Unregelmäßigkeiten auf, so dass, selbst wenn der Wärmestreuer hs der Halbleiterschaltelemente 2 in engen Kontakt mit dem Kühlkörper 5 unter der Wirkung der Plattenfeder 21 angeordnet ist, eine kleine Lücke dazwischen auftreten wird, die den Wärmewiderstand eines Wärmeleitungswegs erhöht, durch den die Wärme, die durch die Halbleiterschaltelemente 2 erzeugt wird, auf den Kühlkörper 5 abgestrahlt wird. Um die Lücke zu füllen, ist eine Schmiermittel hoher Wärmeleitfähigkeit (nicht gezeigt) zwischen dem Wärmestreuer hs und dem eloxierten Aluminiumfilm 25 des Kühlkörpers 5 angeordnet.
Hier wird festgestellt, dass als ein Mittel zum Füllen der Lücken zwischen den Halbleiterschaltelementen 2 und dem Wärmestreuer hs ein Harz von hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet werden kann, um den Wärmestreuer hs mit dem Kühlkörper 5 in engen Kontakt zu bringen und fest zu sichern.
Jedes der Halbleiterschaltelemente 2 weist einen Hochseiten-MOSFET 2H und ein Tiefseiten-MOSFET 2L auf, die miteinander integriert sind, um eine halbe Brücke, wie es in 5 gezeigt ist, auszubilden. In jedem der Halbleiterschaltelemente 2 wird die halbe Brücke, die so ausgebildet ist, in einer Einheit empfangen und zwei der zwei Halbbrücken bilden einen Brückschaltkreis zum Schalten eines Stroms, der dem elektrischen Motor 22 zugeführt wird.
Die Anschlüsse eines Halbleiterschaltelements 2 für jede Halbbrücke umfassen einen Spannungszufuhranschluss VS, einen Gatteranschluss GT1 und einen Brückenausgabeanschluss OUT des Hochseiten-MOSFET 2H und einen Gatteranschluss GT2 und einen Erdungsanschluss GND des Tiefseiten-MOSFEST 2L. Hier sind der Spannungszufuhranschluss VS, der Brückenausgabeanschluss OUT und der Erdungsanschluss GND Anschlüssen hohen Stroms, durch die der Strom des elektrischen Motors 22 fließt, und der Gatteranschluss GT1 und der Gatteranschluss GT2 sind Anschlüsse geringen Stroms für Signale.
Ein Mikrocomputer 13 ist auf einem Verdrahtungsmuster auf der Platine 4 durch Löten angebracht. Obwohl es in 4 nicht dargestellt ist, sind auf dem Verdrahtungsmuster auf der Platine 4 durch Löten eine Spule, um zu verhindern, dass elektromagnetische Geräusche, die bei Schaltoperationen der Halbleiterschaltelemente 2 erzeugt werden, nach außen dringen, Kondensatoren zum Absorbieren von Unregelmäßigkeiten eines Motorsstroms, ein Motorstrom-Detektionsschaltkreis, der Shuntwiderstände enthält, äußere Schaltkreiselemente, usw., angebracht.
Ferner sind in der Platine 4 eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 4a ausgebildet, die eine Kupferplattierung aufweisen, die auf ihre inneren Oberflächen aufgebracht ist, und die elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster der Platine 4 verbunden sind.
Jede der leitenden Platten 6 weist einen Basisendabschnitt auf, der jeweils elektrisch mit den vorderen Endabschnitten des Spannungszufuhranschlusses VS, dem Brückenausgabeanschluss OUT, dem Erdungsanschluss GND und den Gatteranschlüssen GT1, GT2 eines entsprechenden Halbleiterschaltelements 2 mittels Laserschweißens verbunden sind. Die einzelnen leitenden Platten 6 sind entlang einer Richtung nebeneinander angeordnet, in der die Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterschaltelemente 2 herausführen, wie es in 4 gezeigt ist.
Die einzelnen leitenden Platten 6 sind mit durch Druck eingepassten Anschlussabschnitten 6p ausgebildet, die jeweils in die einzelnen Durchgangsöffnungen 4a durch Druck in die Platine 4 eingepasst sind, so dass die Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterschaltelemente 2 mit dem Verdrahtungsmuster der Platine 4 elektrisch verbunden sind.
Die leitenden Platten 6 sind aus einem Material einer Kupferlegierung oder einer Phosphorbronze einer hohen Festigkeit und hohen elektrischen Leitfähigkeit unter Berücksichtigung einer elektrischen Leitfähigkeit zum Zuführen eines hohen Stroms und einer mechanischen Festigkeit gefertigt, die benötigt wird, um die durch Druck eingepassten Anschlussabschnitte 6p auszubilden. Mit den leitenden Platten 6, die beispielsweise aus Phosphorbronze gefertigt sind, wird beispielsweise ein Motorstrom, der gleich oder kleiner als 30 A ist, angelegt.
Obwohl es nicht gezeigt ist, ist er so konstruiert, dass der Motorstrom von den Brückenausgabeanschlüssen OUT der Halbleiterschaltelemente 2 direkt zu dem elektrischen Motor 22 über die Motor-Verbinderanschlüsse 14 ohne durch die Platine 4 zu treten fließt. Jede der leitenden Ausgabeplatten 6 ist an ihren zwischenliegenden Abschnitten, die mit dem entsprechenden Brückenausgabeanschluss OUT elektrisch verbunden sind, mit den durch Druck eingepassten Anschlussabschnitten 6p ausgebildet, die sich in Richtung der Platine 4 erstrecken, so dass ein Signal zum überwachen der Spannung eines entsprechenden Motorverbindungsanschlusses 14 an die Platine 4 ausgegeben wird.
Die Halbleiterschaltelemente 2 weisen die Spannungszufuhranschlüsse VS, die Gatteranschlüsse GT1, die Brückenausgabeanschlüsse OUT, die Gatteranschlüsse GT2 und die Erdungsanschlüsse GND, die in einer Anordnung, wie es in 4 gezeigt ist, angeordnet sind, auf. Die Anschlüsse GT1, GT2, durch die ein geringer Strom fließt, sind auf eine zwischenliegende Weise zwischen den Anschlüssen VS, OUT, GND, durch die ein großer Strom fließt, angeordnet.
Die einzelnen Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterschaltelemente 2 sind auf eine solche Weise ausgebildet, dass sie eine Breite von 0,8 mm, eine Dicke von 0,5 mm und einen Abstand zwischen benachbarten Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND von 1,7 mm aufweisen. In jedem der Anschlüsse VS, OUT, GND, wo ein hoher Strom fließt, wird der elektrische Widerstand davon gemäß der vergrößernden Länge davon größer, so dass die Erzeugung von Wärme zunimmt.
In dieser ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind allerdings, um die Erzeugung von Wärme zu unterdrücken, die Spannungszufuhranschlüsse VS, das Verschweißen zwischen den Erdungsanschlüssen GND und den Brückenausgabeanschlüssen OUT, an die jeweiligen leitenden Platten 6 jeweils an Orten in der Nähe der Halbleiterschaltelemente 2 geschweißt.
Ferner sind die Abstände zwischen benachbarten einzelnen Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND schmal, um einen Kurzschluss zwischen Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND zu verhindern, wobei die jeweiligen Schweißpositionen der Gatteranschlüsse GT1, GT2 mit den einzelnen leitenden Platten 6 an Position sind, die nicht nahe der jeweiligen Schweißpositionen der Spannungszufuhranschlüsse VS, der Erdungsanschlüsse GND, der Brückenausgabeanschlüsse OUT mit den einzelnen leitenden Platten 6 liegen. D. h., der Strom, der durch die Anschlüsse GT1, GT2 fließt, ist gering, folglich sind die Schweißpositionen dieser Anschlüsse GT1, GT2 weiter von den Halbleiterschaltelementen 2 entfernt als die Schweißpositionen der Anschlüsse VS, OUT, GND.
Das Gehäuse 3 ist mit Positionierungsabschnitten 3e zum Durchführen der Positionierung der einzelnen Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterschaltelemente 2 bezüglich der leitenden Platten 6 ausgebildet. Die Positionierungsabschnitte 3e stehen zwischen den einzelnen benachbarten Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterschaltelemente 2 hervor und weisen zugespitzte Abschnitte auf, die jeweils an ihren vorderen Enden ausgebildet sind. Die vorderen Enden der einzelnen Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterschaltelemente 2 werden jeweils geführt und durch die zugespitzten Abschnitte positioniert, und in diesem Zustand sind die einzelnen Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND mit den leitenden Platten 6 verschweißt.
Obwohl die stromleitenden Platten 6 aus gewalztem Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, fließt ein großer Strom beim Schmelzen der gewalzten Oberflächen (die Frontoberflächen) der leitenden Platten 6 und der Anschlüsse VS, OUT, GND der Halbleiterschaltelemente 2, folglich ist es notwendig, die Dicke der leitenden Platten 6 zu vergrößern.
Allerdings ist es schwierig, die Dicke der leitenden Platten 6 aus der Sicht des Ausbildens der durch Druck eingepassten Anschlussabschnitte und des Pressbearbeitens davon zu vergrößern. Folglich beträgt in dieser Ausführungsform die Dicke der leitenden Platten 6, 0,8 mm, die gleich der Dicke der Anschlüsse VS, OUT, GND ist, und die Dicke der leitenden Platten 6 ist folglich breiter ausgebildet als die Dicke davon, und die Anschlüsse VS, OUT, GND der Halbleiterschaltelemente 2 sind an die Endflächen der leitenden Platten 6 orthogonal zu den gewalzten Oberflächen ausgebildet.
D. h. die leitenden Platten 6 sind auf eine solche Weise ausgebildet, dass sie eine größere Größe oder Länge in einer Richtung einer Verbindung mit den Anschlüssen VS, OUT, GND als die in einer Richtung (Breitenrichtung) orthogonal zur Richtung der Verbindung aufweisen, wobei es daher möglich ist, eine Hochstrom-Durchgangsschnittfläche dadurch sicherzustellen, um den elektrischen Widerstand davon zu verringern, ohne die Dicke der leitenden Platten 6 zu vergrößern, folglich fließt ein großer Strom durch die Anschlüsse VS, OUT, GND.
Es wird festgestellt, dass ein geringer Strom durch die leitenden Platten 6 für eine Signalverwendung fließt, folglich gibt es keinen Grund eine Verringerung bezüglich des elektrischen Widerstands der leitenden Platten 6 für eine Signalverwendung in Betracht zu ziehen, die allerdings aus einem Plattenmaterial gefertigt sind, das gleich dem der leitenden Platten 6 ist, durch die ein starker Strom fließt.
Ferner wird Laserschweißen durch Strahlen eines Laserstrahls von einer Anschluss-(VS, GT1, OUT, GT2, GND)-Seite des Halbleiterschaltelements 2, der eine dünne Dicke aufweist, durchgeführt.
Ferner sind die durch Druck eingepassten Anschlussabschnitte 6p der benachbarten leitenden Platten 6 in einer gestaffelten bzw. versetzten Weise angeordnet, so dass der Abstand zwischen benachbarten durch Druck eingepassten Anschlussabschnitten 6p größer festgelegt ist als der Abstand zwischen den benachbarten Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterschaltelemente 2.
Ferner ist das isolierende Harz 3a des Gehäuses 3 jeweils zwischen einzelnen leitenden Platten 6 und dem Kühlkörper 5 angeordnet. Die durch Druck eingepassten Anschlussabschnitte 11p des Spannungszufuhr-Verbindungsanschlusses 11 sind durch Druck in die Durchgangsöffnungen 4a der Steuertafel 4 eingepasst, wodurch der Spannungszufuhr-Verbindungsanschluss 11 des Fahrzeugverbinders 8 mit dem Verdrahtungsmuster der Steuertafel 4 elektrisch verbunden ist. Die Sensorverbindungsanschlüsse 12 des Sensorverbinders 10 sind jeweils auf einer Phosphorbronzeplatte ausgebildet, die eine Dicke von 0,64 mm aufweist, und jeder weist einen durch Druck eingepassten Anschlussabschnitt 12p auf, der an einem Ende davon ausgebildet ist.
Ferner sind, wie es in 4 gezeigt ist, Halteelemente H zum Halten der Platine 4 an Ort und Stelle vorgesehen. Die Spannungsleitungsplatten 6 werden wie sie sind als die Halteelemente H verwendet, und die Halteelemente H weisen durch Druck eingepasste Anschlussabschnitte Hp auf, die jeweils an ihren vorderen Enden ausgebildet sind. Die durch Druck eingepassten Abschnitte 6p, 11p, 12p, Hp werden durch Druck in die Durchgangsöffnungen 4a in der Platine 4 eingepasst, wodurch die Platine 4 mechanisch an Ort und Stelle gehalten wird.
Die Abdeckung 7 ist aus einem isolierendem Harz ähnlich dem Gehäuse 3 geformt und weist einen konvexen Abschnitt 7a auf, der integral damit an seiner inneren Seite durch Mittel eines integralen Ausformens, wie es in 3 gezeigt ist, ausgebildet ist. Der konvexe Abschnitt 7a steht von der Öffnung 4b hervor, die in der Steuertafel 4 ausgebildet ist, und ist oberhalb des Kopfes der Schraube 20 angeordnet, die das Gehäuse 3 an dem Kühlkörper 5 fest sichert. Die Abdeckung 7 ist an die Öffnungsoberfläche des Gehäuses 3 mittels einer Ultraschallschweißmaschine angeschweißt.
Hier wird bemerkt, dass das Schweißen der Abdeckung 7 und des Gehäuses 3 durch Vibrationsschweißen mittels einer Vibrationsschweißmaschine durchgeführt werden kann. In dem Fall des Vibrationsschweißens wird die Abdeckung 7 veranlasst durch Hin- und Herbewegen entlang einer Oberflächenrichtung der Bindungs- oder Kopplungsoberflächen der Abdeckung 7 und des Gehäuses 3 zu vibrieren, um die Harze der Abdeckung 7 und des Gehäuses 3 unter der Wirkung der Reibungswärme dadurch miteinander zu schmelzen, um sie miteinander zu verbinden oder zu koppeln. Ferner wird in dem Fall des Vibrationsschweißens die Abdeckung 7 veranlasst, durch Hin- und Herbewegen zu vibrieren, so dass es notwendig ist, den Durchmesser der Öffnung 4b in der Steuertafel 4 größer als den Durchmesser des konvexen Abschnitts 7a zu machen.
Ferner kann ein Laserschweißen mittels einer Laserschweißmaschine anstelle eines Ultraschallschweißens angewendet werden. Zum Laserschweißen ist die Abdeckung 7 aus einem Material gefertigt, das ein großes Laserdurchlassvermögen aufweist, und das Gehäuse 3 aus einem Material gefertigt, das eine große Laserabsorptionsrate aufweist. Wenn ein Laserstrahl von der Abdeckseite 7 abgestrahlt wird, tritt er durch die Abdeckung 7 hindurch und wird durch die Bindungsoberfläche des Gehäuses 3 absorbiert, um Wärme zu erzeugen. Die Wärme, die somit erzeugt wird, wird ferner zur Abdeckung 7 geleitet, wodurch die Abdeckung 7 erhitzt wird, um die Bindungsoberflächen der Abdeckung 7 und des Gehäuses 3 gegenseitig zu schmelzen, um miteinander verschweißt zu werden.
Laserschweißen kann nicht beim Ausformen eines Harzes angewendet werden, bei dem ein Verzug oder eine Schrumpfung groß ist und es folglich für einen Laserstrahl schwierig ist, auf die Bindungsoberflächen fokussiert zu werden, aber in dem Fall des Ausformens eines Harzes, in dem ein Verziehen oder ein Schrumpfen klein ist, erzeugt das Schweißen selbst keine Grate oder Vibration, somit lieg ein Vorteil darin, dass die Übertragung von Vibrationen an innere Teile nicht auftritt.
Im Folgenden wird auf ein Verfahren des Zusammenfügens der elektronischen Steuervorrichtung 1, wie sie oben konstruiert ist, Bezug genommen.
Als erstes wird ein Lötmittel auf die Platine 4 aufgebracht, und anschließend werden Teile, wie der Mikrocomputer 13, seine peripheren Schaltkreiselemente usw. auf der Platine 4 angeordnet, folglich mit dem Lötmittel abgedeckt, wobei danach das Lötmittel unter Verwendung einer Rückflussvorrichtung geschmolzen wird, so dass die einzelnen Teile auf die Platine 4 gelötet werden.
Anschließend wird, wie es in den 1-3 gezeigt ist, das Gehäuse 3 auf dem Kühlkörper 5 angeordnet, und die Eingriffsabschnitte 3h werden in die Nuten 5c eingebracht, um dabei das Gehäuse 3 mit dem Kühlkörper 5 in Eingriff zu bringen.
Danach werden die Halbleiterschaltelemente 2 auf dem Kühlkörper 5 angeordnet, und die Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterschaltelemente 2 und der leitenden Platten 6 werden an ihren Orten mittels der Positionierungsabschnitte 3e positioniert, wobei danach die Eingriffsabschnitte 21b durch Druck in die inneren Seiten der Halteabschnitte 3b dadurch eingepasst werden, um die Plattenfeder 21 mit dem Gehäuse 3 in Eingriff zu bringen.
Danach wird die Plattenfeder 21 mit dem Kühlkörper 5 zusammen mit dem Gehäuse 3 unter Verwendung der Schraube 20 fest gesichert und die Halbleiterschaltelemente 2 werden in engen Kontakt mit dem Kühlkörper 5 mittels der Pressabschnitte 21a der Plattenfeder 21 gebracht und daran fest gesichert.
Anschließend wird ein Laserstrahl von der Seite der Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterschalterelemente 2 abgestrahlt, wodurch die Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND und die einzelnen leitenden Platten 6 jeweils miteinander mittels Laserschweißens verschweißt werden.
Danach wird die Platine 4 an einem oberen Abschnitt des Gehäuses 3 angebracht, wobei die vorderen Enden der durch Druck eingepassten Anschlussabschnitte 6p, 11p, 12p, Hp in die Durchgangsöffnungen 4a in der Platine 4 eingebracht werden. Danach werden die durch Druck eingepassten Anschlussabschnitte 6p, 11p, 12p, Hp jeweils durch Druck in die Durchgangsöffnungen 4a mittels einer Pressmaschine eingepasst.
Anschließend wird die Abdeckung 7 an der Öffnungsoberfläche des Gehäuses 3 angeordnet und das Gehäuse 3, und die Abdeckung 7 werden miteinander mittels einer Ultraschallschweißmaschine geschweißt, wodurch der Aufbau der elektronischen Steuervorrichtung 1 abgeschlossen wird.
Wie es in dem vorgegangenen beschrieben wurde, enthält die elektronische Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform das Gehäuse 3, das aus einem isolierenden Harz gefertigt ist und die Öffnungsabschnitt jeweils an seinen gegenüberliegenden Seiten aufweist, den Kühlkörper 5, der an den Öffnungsabschnitten des Gehäuses 3 angebracht ist, die Halbleiterschaltelemente 2, die an dem Kühlkörper 5 angebracht sind, die Platine 4, die gegenüber dem Kühlkörper 5 angeordnet ist und den elektronischen Schaltkreis aufweist, der darauf ausgebildet ist, der den Steuerschaltkreis zum Steuern der Halbleiterschaltelemente 2 enthält, die Vielzahl der leitenden Platten 6, deren Basisabschnitte durch das Gehäuse 3 gehalten werden und die Platine 4 und die Halbleiterschaltelemente 2 elektrisch miteinander verbinden, und die Plattenfeder 21 zum Drängen der Halbleiterschaltelemente 2 gegen den Kühlkörper 5. Demnach ist es bei der elektronischen Steuervorrichtung 1 nicht notwendig, ein Metallsubstrat oder dergleichen, was herkömmlicherweise benötigt wird, auf der die Halbleiterschaltelemente 2 anzubringen sind, zu verwenden, so dass die Vorrichtung 1 hinsichtlich Größe und Kosten verringert werden kann.
Ferner ist die Plattenfeder 21 mit den Pressabschnitten 21a zum Drängen oder Drücken der Harzeinheiten der Halbleiterschaltelemente 2 und mit den Eingriffsabschnitten 21b ausgebildet, die sich in der Richtung senkrecht zu den Pressabschnitten 21a erstrecken. Die Eingriffsabschnitte 21b sind durch Druck in die inneren Seiten der entsprechenden Halteabschnitte 3b, die integral mit dem Gehäuse 3 unter Verwendung eines isolierenden Harzes ausgeformt sind, eingepasst und stehen mit diesen im Eingriff, so dass die Plattenfeder 21 an dem Gehäuse 3 vor einem Festziehen der Schraube 20 befestigt werden kann, folglich wird es einfacher die Schraube 20 für eine verbesserte Aufbaueffizienz festzuziehen.
Ferner ist die Plattenfeder 21 aus Metall gefertigt, folglich können die Halbleiterschaltelemente 2 mit dem Kühlkörper 5 für einen langen Zeitraum in engen Kontakt gebracht werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Wärmeableitung bzw. Wärmestreuung verbessert wird.
Ferner greift die Plattenfeder 21 nicht nur mit dem Gehäuse 3 ein, sondern ist auch fest an dem Kühlkörper 5 mittels der Schraube 20 mit dem Gehäuse 3 gesichert, das dazwischen angeordnet ist, so dass eine Verringerung der Drängkraft, die wirkt, um die Halbleiterschaltelemente 2 in engen Kontakt mit dem Kühlkörper 5 zu bringen, gering sein wird, selbst wenn ein Lösen der Schraube 20 auftritt. Folglich kann die Wärme, die durch die Halbleiterschaltelemente 2 erzeugt wird, zu dem Kühlkörper 5 abgeleitet werden, und die Zuverlässigkeit der Wärmeableitung kann verbessert werden.
Ferner steht das Gehäuse 3 mit dem Kühlkörper 5 mit den vorderen Endabschnitten der Eingriffsabschnitte 3h in Eingriff, die in die Nuten 5c des Kühlkörpers 5 eingebracht sind, so dass die Anzahl der Schrauben zum Anbringen des Gehäuses 3 auf dem Kühlkörper 5 verringert werden kann, folglich wird es möglich, die Zusammenbaueffizienz zu verbessern und Herstellungskosten zu verringern.
Da die Eingriffsabschnitte 3h integral mit dem Gehäuse 3 durch das isolierende Harz davon ausgeformt sind, kann die Anzahl von Teilen zum Anbringen des Gehäuses 3 auf dem Kühlkörper 5 verringert werden, folglich wird es möglich Herstellungskosten zu verringern. Ferner sind die Einbringabschnitte 3h an den inneren Seiten der Seitenwände 3c des Gehäuses 3 ausgebildet, so dass die Größe der elektronischen Steuervorrichtung 1 reduziert werden kann.
Ferner werden die Bereiche der Seitenwände 3c des Gehäuses 3, die gegenüber den Eingriffsabschnitten 3h angeordnet sind, entfernt, um die gekerbten Abschnitte 3f auszubilden, folglich können Ausbildungsformen beim Ausformen der Eingriffsabschnitte 3h rutschen, wodurch das Ausformen vereinfacht wird.
Ferner ist der Kühlkörper 5 an gegenüberliegenden Seitenkanten mit den Nuten 5c ausgebildet, welche die hervorstehenden Abschnitte 5d jeweils aufweisen, so dass die vorderen Endabschnitte der Eingriffsabschnitte 3h in die Nuten 5c in dem Kühlkörper 5 eingebracht sind und an einem Herauskommen davon durch die hervorstehenden Abschnitte 5d gehindert werden, und die inneren Seiten der Endflächen der Seitenwände 3c sind in Angrenzung mit den oberen Oberflächen der hervorstehenden Abschnitte 5d des Kühlkörpers 5 angeordnet. Mit einer solchen Anordnung steht das Gehäuse 3 mit dem Kühlkörper 5 auf eine zuverlässige Weise im Eingriff.
Da der Kühlkörper 5 einen eloxierten Aluminiumfilm 25 aufweist, der wenigstens an seiner Oberfläche ausgebildet ist, auf der die Halbleiterschaltelemente 2 angebracht sind, kann der Isolierfilm auf dem Kühlkörper 5 dünner gemacht werden, wodurch es ermöglicht wird, die Wärmeableitung bzw. Wärmestreuung des Kühlkörpers 5 zu verbessern.
Ferner braucht kein Isolierbogen oder dergleichen zum Zweck der Isolierung zwischen dem Kühlkörper 5 und den Halbleiterschaltelementen 2 angeordnet zu werden, so dass die Herstellungskosten der elektronischen Steuervorrichtung 1 verringert werden können, und zur selben Zeit die Zusammenbaueffizienz davon verbessert werden kann.
Ferner ist der Kühlkörper 5 durch Schneiden des Wärmesenkenmaterials in der Form von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet, die aus einem länglichen, extrudierten gestalteten Element zusammengesetzt ist, das einen eloxierten Aluminiumfilm 25 aufweist, der auf seiner Oberfläche vorher ausgebildet wird, so dass es nicht notwendig ist, den eloxierten Aluminiumfilm 25 für jedes einzelne Wärmesenkenelement nach Schneiden des Kühlkörpers 5 auszubilden, und die Herstellungskosten können verringert werden.
Da die Nuten 5c und die hervorstehenden Abschnitte 5d des Kühlkörpers 5 auf dem Wärmesenkenmaterial in der Form des extrudierten gestalteten Materials ausgebildet sind, wird kein vorangestelltes Verarbeiten, wie beispielsweise eine Schneidearbeit, usw., benötigt und die Herstellungskosten können verringert werden.
Ferner weist die Abdeckung 7 den nach innen hervorstehenden konvexen Abschnitt 7a auf, der aus einem isolierenden Harz durch integrales Ausformen ausgebildet ist, und zur selben Zeit stehen der konvexe Abschnitt 7a von der Öffnung 7b hervor, die in der Steuertafel 4 ausgebildet ist, um oberhalb des Kopfes der Schraube 20 angeordnet zu sein. Folglich entsteht, selbst wenn sich die Schraube 20 löst, kein Kurzschluss zwischen dem Schraubenkopf 20 und dem Verdrahtungsmuster auf der Platine 4, so dass die Zuverlässigkeit der elektronischen Steuervorrichtung 1 verbessert werden kann.
Hier wird festgestellt, dass die Eingriffsabschnitte 3h an den inneren Seiten der Seitenwände 3c des Gehäuses 3 ausgebildet sein können, so dass die Kanten des Kühlkörpers 5 mit den vorderen Endabschnitten der Eingriffsabschnitte in Eingriff stehen.
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine elektronische Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 7 ist eine Querschnittsansicht der elektronischen Steuervorrichtung von 6, wenn die elektronische Steuervorrichtung entlang einer Richtung senkrecht zum Querschnitt von 6 geschnitten wird.
In der zweiten Ausführungsform ist der Aufbau der elektronischen Steuervorrichtung, die im Allgemeinen mit 1 gekennzeichnet ist, dieselbe wie die der oben genannten ersten Ausführungsform, mit Ausnahme des Gehäuses 3.
D. h., in der zweiten Ausführungsform sind Nuten 30 zwischen den äußeren Umfangsendflächen 5b und den ausgeschnittenen Oberflächen 5a des Kühlkörpers 5 der inneren Wandoberflächen 3d des Gehäuses 3 an einem der Öffnungsabschnitte davon ausgebildet, und ein Bindemittel oder Bindeharz in der Form eines Silikonbindematerials 31 ist in die Nuten 30 gefüllt. Ferner sind der Fahrzeugverbinder 8, der Motorverbinder 9 und der Sensorverbinder 10 der ersten Ausführungsform jeweils in entsprechende Verbinder einer wasserdichten Art abgeändert, die integral mit dem Gehäuse 3 ausgeformt sind. Obwohl es nicht dargestellt ist, ist eine Atmungs- oder Beatmungsöffnung zum Bereitstellen einer fluiden Kommunikation zwischen dem Inneren und der äußeren Umgebung der elektronischen Steuervorrichtung 1 durch das Gehäuse 3 ausgebildet und ein Wasser abweisender Filter, der den Durchgang von Luft erlaubt, aber den Durchgang von Wasser dort hindurch verhindert, ist in der Atmungsöffnung angebracht.
Obwohl in dieser zweiten Ausführungsform die Nuten 5c und die hervorstehenden Abschnitte 5d, die auf dem Kühlkörper 5 ausgebildet sind, der ersten Ausführungsform nicht notwendig sind, wird ein Kühlkörper ähnlich dem, der für die elektronische Steuervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform verwendet wird, ferner in der zweiten Ausführungsform verwendet und trägt folglich im Wesentlichen dieselbe Gestalt. Selbstverständlich kann der Kühlkörper 5 derjenige sein, der in der ersten Ausführungsform verwendet wird, während die Nuten 5c und die hervorstehenden Abschnitte 5d ausgeschlossen sind.
Das Verfahren des Zusammenfügens der elektronischen Steuervorrichtung 1 gemäß dieser zweiten Ausführungsform ist wie folgt. Im Besonderen wird, ähnlich der ersten Ausführungsform, die Platine 4 mit einem Lötmittel (cream solder) bedeckt, und anschließend werden Teile, wie beispielsweise der Mikrocomputer 13, seine peripheren Schaltkreiselemente, usw., auf der Platine 4 angeordnet, wobei danach das Lötmittel mittels einer Rückflussvorrichtung geschmolzen wird, so dass die einzelnen Teile mit der Platine verlötet werden. Anschließend wird der Wasser zurückweisende Filter (nicht gezeigt) mittels Wärmeschweißens an die Atmungsöffnung (nicht gezeigt), die in dem Gehäuse 3 ausgebildet ist, angebracht.
Danach wird das Gehäuse 3 in einen Zustand versetzt, der vertikal invertiert von dem aus 6 ist, und der Kühlkörper 5 wird in eine der nach oben gerichteten Öffnungsabschnitte des Gehäuses 3 angeordnet. Danach wird das geschmolzene Silikonbindematerial 31 in die Nuten 30 eingefüllt und wird anschließend verfestigt, so dass der Kühlkörper 5 fest mit im Gehäuse 3 mittels des Silikonbindematerials 31 gesichert wird. Somit wird die Dichtung zwischen dem Gehäuse 3 und dem Kühlkörper 5 bewirkt.
Anschließend wird das Gehäuse 3 mit dem Kühlkörper 5, der darauf gebunden ist, umgedreht und festgesetzt, wie es in 6 gezeigt ist. Die folgenden Schritte des Anordnens der Halbleiterschaltelemente 2 auf dem Kühlkörper 5 und in Eingriff bringen der Plattenfeder 21 mit dem Gehäuse 3 sind dieselben, wie die in Ausführungsform 1.
Es wird festgestellt, dass die Atmungsöffnung in der Abdeckung 7 anstelle des Gehäuses 3 ausgebildet sein kann, und der Wasser abweisende Filter kann an dieser Atmungsöffnung angebracht sein. Ferner kann das Anbringen des Wasser abweisenden Filters nach einem Schweißschritt des Verschweißens der Abdeckung 7 mit der Öffnungsoberfläche des Gehäuses 3 durchgeführt werden.
Gemäß der elektronischen Steuervorrichtung 1 dieser zweiten Ausführungsform werden die Nuten 30 zwischen dem Gehäuse 3 und dem Kühlkörper 5 ausgebildet, und das Silikonbindematerial 31 wird in die Nuten 30 eingefüllt. Mit einer solchen Anordnung wird das Innere der elektronischen Steuervorrichtung 1 nach außen abgedichtet, so dass es möglich ist, das Eindringen von Wasser oder dergleichen von außen in das Innere der elektronischen Steuervorrichtung 1 zu verhindern, wodurch die Wasserfestigkeit der elektronischen Steuervorrichtung 1 verbessert wird.
Ferner sind die geschnittenen Oberflächen 5a des Kühlkörpers 5, der mit dem Silikonbindematerial 31 abgedeckt wird, nicht nach außen freigelegt, wobei als Konsequenz, selbst wenn ein Problem, wie beispielsweise ein Isolierungsfehler, aufgrund einer Zerstörung oder dergleichen des eloxierten Aluminiumfilms 25 in Bereichen auftritt, wo die Halbleiterschaltelemente 2 angebracht sind, die Halbleiterschaltelemente nicht von der äußeren Umgebung der elektronischen Steuervorrichtung 1 durch die geschnittenen Oberflächen 5a elektrisch kurz geschlossen werden, so dass die elektrische Isolationsperformance der elektrischen Steuervorrichtung 1 verbessert werden kann.
Ferner sind die geschnittenen Oberflächen 5a des Kühlkörpers 5 mit dem Silikonbindematerial 31 abgedeckt, und folglich sind die gesamten Oberflächen des Wärmesenken-Hauptkörpers 40 mit dem eloxierten Aluminiumfilm 25 und dem Silikonbindematerial 31 abgedeckt, so dass, selbst wenn Flüssigkeit, wie beispielsweise Salzwasser, das Aluminium korrodiert, auf die elektronische Steuervorrichtung 1 auftrifft, eine Korrosion des Kühlkörpers 5 verhindert werden kann, womit es folglich möglich wird, den Korrosionswiderstand der elektronischen Steuervorrichtung 1 zu verbessern.
Ferner steht die Plattenfeder 21 nicht nur mit dem Gehäuse 3 in Eingriff, sondern ist außerdem fest mit dem Kühlkörper 5 mittels der Schraube 20 mit dem Gehäuse 3, das dazwischen angeordnet ist, gesichert, und das Gehäuse 3 ist fest mit dem Kühlkörper 5 mittels des Silikonbindematerials 31 gesichert, wobei als eine Konsequenz davon eine Verringerung der Drängkraft, die wirkt, um die Halbleiterschaltelemente 2 in engen Kontakt mit dem Kühlkörper 5 zu bringen, gering wird, selbst wenn ein Lösen der Schraube 20 auftritt. Folglich kann die Wärme, die durch die Halbleiterschaltelemente 2 erzeugt wird, zum Kühlkörper 5 abgeleitet werden, und die Zuverlässigkeit der Wärmeableitung der elektronischen Steuervorrichtung kann verbessert werden.
Ferner ist das Gehäuse 3 fest durch den Kühlkörper 5 und das Silikonbindematerial 31 gesichert, so dass die Anzahl der Schrauben zur Anbringung des Gehäuses 3 auf dem Kühlkörper 5 reduziert werden kann, folglich wird es ermöglicht, die Herstellungskosten zu reduzieren.
Obwohl in den oben genannten ersten und zweiten Ausführungsformen die Bindeverbindungen zwischen den einzelnen Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterschaltelemente 2 und der einzelnen leitfähigen Platten 6 mittels eines Laserschweißens gefertigt werden, können anstelle dessen andere Schweißverfahren, wie beispielsweise Widerstandsschweißen, TIG-Schweißen usw. verwendet werden. Ferner können andere Bindeverfahren, wie beispielsweise Ultraschallbinden eher als Schweißen verwendet werden.
Ferner wird in den Halbleiterschaltelementen 2 eine Halbbrücke, die den Hochseiten-MOSFET 2H und den Tiefseiten-MOSFET 2L aufweist, die miteinander integriert sind, in einer Einheit aufgenommen, und zwei der Halbbrücken werden als ein Satz verwendet und miteinander kombiniert, um einen Brückenschaltkreis zum Schalten des Stroms für den elektrischen Motor 22 auszubilden, allerdings können der Hochseiten-MOSFET 2H und der Tiefseiten-MOSFET 2L separat konstruiert sein, so dass vier separate oder unabhängige Halbleiterschaltelemente 2 verwendet werden können, um einen solchen Brückenschaltkreis auszubilden. Ferner können sechs Halbleiterschaltelemente 2 verwendet werden, um einen Brückenschaltkreis zum Antreiben und Steuern eines bürstenlosen (bushless) Dreiphasenmotors auszubilden.
Obwohl das Leistungsgerät aus den Halbleiterschaltelementen 2 zusammengesetzt ist, können anstelle dessen andere Leistungsgeräte wie beispielsweise Dioden, Thyristore usw. verwendet werden.
Ferner ist die Dicke der leitenden Platten 6 auf 0,8 mm festgelegt, aber andere Dicken, wie beispielsweise 1,0 mm, 1,2 mm, usw., können als die Dicke für die leitenden Platten 6 unter Beachtung des Stroms, der durch die leitenden Platten 6 fließt, den Abständen zwischen den benachbarten einzelnen Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterschaltelemente 2, usw., verwendet werden.
Obwohl ein Befestigungselement die Schraube 20 umfasst, wodurch allein die Plattenfeder 21 an dem Kühlkörper 5 mit dem Gehäuse 3 dazwischen angebracht wird, kann es zusätzlich eine Schraube enthalten, durch die das Gehäuse 3 direkt an dem Kühlkörper 5 angebracht wird.
Ferner steht die Plattenfeder 21 mit dem Gehäuse 3 in Eingriff und ist an diesem durch Festziehen der Schraube 20 und Druckeinpassen der Eingriffsabschnitte 21b in die inneren Seiten der Halteabschnitte 3b fest gesichert, allerdings kann die Plattenfeder 21 mit dem Gehäuse 3 lediglich durch Druckeinpassen der Eingriffsabschnitte 21b in die inneren Seiten der Halteabschnitte 3b einzeln oder unabhängig von dem Festziehen der Schraube 20 in Eingriff gebracht werden.
Ferner wurde auf ein Beispiel Bezug genommen, in dem die vorliegende Erfindung auf ein elektrisches Servolenkungssystem für ein Fahrzeug angewendet wird, aber die vorliegende Erfindung kann auf eine elektronische Steuervorrichtung angewendet werden, die mit einer Leistungsquelle vorgesehen ist, und kann einen großen Strom (beispielsweise 25 A oder mehr) handhaben, wie beispielsweise eine elektronische Steuervorrichtung in einem Antiblockiersystem (ABS), eine elektronische Steuervorrichtung, die mit einer Klimaanlage in Verbindung steht, usw.

Claims

Montageanordnung für Komponenten eines elektronischen Steuergeräts, aufweisend: ein Gehäuse (3), das an zwei gegenüberliegenden Seiten offene Bereiche aufweist; einen Kühlkörper (5), der in einem der offenen Bereiche des Gehäuses (3) angeordnet ist; einen Leistungshalbleiter (2); eine Leiterplatte (4) mit einer elektronischen Schaltung zum Steuern des Leistungshalbleiters, die in dem Gehäuse und gegenüber dem Kühlkörper (5) angeordnet ist; mehrere elektrische Verbindungsleiter (6), die zumindest einen plattenförmigen Abschnitt aufweisen und die Leiterplatte (4) und den Leistungshalbleiter elektrisch miteinander verbinden, wobei die elektrischen Verbindungsleiter (6) jeweils einen Abschnitt aufweisen, der von einem Abschnitt des Gehäuses (3) gehalten ist; wobei ein elastisches Anpresselement (21) mit einstückig am Gehäuse (3) ausgebildeten Halteabschnitten (3b) derart in Eingriff ist, dass der Leistungshalbleiter (2) an den Kühlkörper (5) angepresst wird.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der das Anpresselement an dem Kühlkörper (5) mittels eines Befestigungselements gesichert ist, wobei ein Abschnitt des Gehäuses (3) zwischen dem Anpresselement und dem Kühlkörper angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Anpresselement eine Federplatte (21) ist, die aus Metall besteht.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Gehäuse (3) Eingriffsabschnitte (3h) aufweist, die mit dem Kühlkörper (5) in Eingriff stehen.
Anordnung nach Anspruch 4, bei der die Eingriffsabschnitte (3h) an dem Gehäuse (3) durch einstückiges Ausformen ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 5, bei der die Eingriffsabschnitte (3h) an den inneren Seiten der Seitenwände (3c) des Gehäuses (3) ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 6, bei der die Seitenwände (3c) Aussparungen (3f) in den Bereichen aufweisen, die den Eingriffsabschnitten (3h) gegenüber liegen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei welcher der Kühlkörper (5) an dessen Kantenabschnitten mit hervorstehenden Abschnitten (5d) ausgebildet ist, und wobei die Eingriffsabschnitte (3h) deren vordere Endabschnitte in angrenzenden Eingriff mit den hervorstehenden Abschnitten (5d) aufweisen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher der Kühlkörper (5) einen elektrisch isolierenden Film aufweist, der wenigstens auf dessen Oberfläche, auf der der Leistungshalbleiter angebracht ist, ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 9, bei welcher der isolierende Film eine Eloxalschicht (25) ist, und der Kühlkörper (5) durch Schneiden eines länglichen, extrudierten gestalteten Elements aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, die eine Eloxalschicht (25) aufweist, die auf dessen gesamter Oberfläche ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der Nuten (30) zwischen dem Gehäuse (3) und dem Kühlkörper (5) ausgebildet sind und mittels eines Dichtmittels abgedichtet sind, das in die Nuten (30) eingefüllt ist.
Elektronische Steuervorrichtung mit einer Montageanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Steuervorrichtung nach Anspruch 12, ferner aufweisend: eine Abdeckung (7), die an dem anderen der offenen Bereiche des Gehäuses (3) zur Aufnahme des Leistungshalbleiters und der Leiterplatte (4) im Zusammenwirken mit dem Kühlkörper (5) angebracht ist; bei der die Abdeckung (7) mit einem Vorsprung (7a) ausgebildet ist, der in Richtung der Leiterplatte (4) hervorsteht, und der Vorsprung (7a) von der Öffnung (4b), die in der Leiterplatte (4) ausgebildet ist, hervorsteht, um oberhalb des Befestigungselements angeordnet zu sein.
Steuervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, die als ein Servolenkungssystem für ein Fahrzeug, ein Antiblockiersystem (ABS) oder eine Klimaanlage angewendet wird.