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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Einheit.
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Es ist eine elektronische Einheit bekannt, bei der verschiedene elektronische Bauteile auf einem Substrat angeordnet sind, wobei die elektronischen Bauteile ein Heizbauteil beinhalten, welches durch Stromzufuhr Wärme erzeugt, sowie einen Temperatursensor zur Temperaturerkennung und einen Mikrocomputer. Der Mikrocomputer steuert die Stromzufuhr in der Art, dass die Temperatur des Heizbauteils innerhalb eines erlaubten Temperaturbereichs liegt, und zwar auf der Grundlage einer Temperatur, die vom Temperatursensor erkannt wird und eines Stromintegralwerts, der dem Heizbauteil zugeführt wird. Bei einer elektronischen Einheit etwa gemäß der
JP 2007 -
263636 A ist eine kerbenartige Vertiefung in einem Substratabschnitt um den Temperatursensor auf dem Substrat herum ausgebildet, um die Übertragung von Wärme von dem Heizbauteil an den Temperatursensor zu unterdrücken.
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Jedoch hat das Substrat der elektronischen Einheit bei der
JP 2007-263636 A die kerbenartige Vertiefung, wobei nach wie vor ein Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem Temperatursensor vorhanden ist. Wenn sich somit der Verbindungsabschnitt in Verbindung mit dem Temperatursensor durchgängig in einen Bereich erstreckt, wo sich ein Heizbauteil befindet, kann vom Heizbauteil erzeugte Wärme direkt über das Verbindungsbauteil auf den Temperatursensor übertragen werden.
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Bei der elektronischen Einheit gemäß der
JP 2007-263636 A bewirkt die kerbenartige Vertiefung um den Temperatursensor herum eine große Substratabmessung. Wenn somit die elektronische Einheit in ihrer Größe verkleinert werden soll, wird es auf kritische Weise schwierig, die Vertiefung in dem Substrat vorzusehen. Weiterhin verschlechtert bei der elektronischen Einheit gemäß der
JP 2007-263636 A die um den Temperatursensor herum ausgebildete Vertiefung die Steifigkeit des Substrats. Wenn somit die elektronische Einheit in einer Umgebung verwendet wird, bei der Schwingungen oder dergleichen vorliegen, kann das Substrat ausgehend von der kerbenartigen Vertiefung brechen.
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Weiterer relevanter Stand der Technik ist bekannt aus der
JP 2000 -
91 884 A und der US 2009 / 0 024 345 A1.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt wenigstens einen der obigen Nachteile. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine elektronische Einheit zu schaffen, die eine stabile Temperaturerkennung erlaubt.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Einheit geschaffen, welche eine Wärmesenke, ein Mehrschichtsubstrat, ein Heizbauteil, einen Temperatursensor, eine erste Zwischenverbindung und eine zweite Zwischenverbindung aufweist. Die Wärmesenke enthält einen Zapfen. Das Mehrschichtsubstrat ist an dem Zapfen der Wärmesenke befestigt. Das Heizbauteil ist an dem Mehrschichtsubstrat angeordnet, um bei Energieversorgung hiervon Wärme zu erzeugen. Der Temperatursensor ist an dem Mehrschichtsubstrat angeordnet, um eine Temperatur zu erkennen. Die erste Zwischenverbindung ist in einem Hochtemperaturbereich angeordnet, wo das Heizbauteil an dem Mehrschichtsubstrat angeordnet ist und ist mit dem Zapfen der Wärmesenke verbunden. Die zweite Zwischenverbindung ist in einem Erkennungsbereich angeordnet, wo der Temperatursensor am Mehrschichtsubstrat angeordnet ist und liegt separat zur ersten Zwischenverbindung. Die zweite Zwischenverbindung ist mit dem Zapfen der Wärmesenke und dem Temperatursensor verbunden. Die erste Zwischenverbindung befindet sich in jeder der äußeren und inneren Schichten des Mehrschichtsubstrats und ist elektrisch verbunden. Die zweite Zwischenverbindung befindet sich in jeder der äußeren und inneren Schichten des Mehrschichtsubstrats und ist elektrisch verbunden. Die erste Zwischenverbindung und die zweite Zwischenverbindung sind separat voneinander derart angeordnet, dass der Wärmewiderstand zwischen der ersten Zwischenverbindung und der zweiten Zwischenverbindung erhöht ist.
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Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
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Es zeigt:
- 1 im Schnitt das Antriebsgetriebe eines elektromotorischen Lenkunterstützungssystems, welches eine elektronische Einheit gemäß einer ersten Ausführungsform verwendet;
- 2 eine Schnittansicht entlang Linie II-II in 1;
- 3 eine schematische Ansicht einer Oberflächenzwischenverbindung in einem Abschnitt III von 2;
- 4 eine schematische Ansicht einer Innenschichtzwischenverbindung im Abschnitt III von 2;
- 5 eine Schnittansicht entlang Linie V-V in 3 oder 4;
- 6 eine schematische Ansicht einer Oberflächenschichtzwischenverbindung einer elektronischen Einheit eines Vergleichsbeispiels;
- 7 eine Schnittansicht entlang Linie VII-VII in 6;
- 8A eine graphische Darstellung einer von einem Temperatursensor der ersten Ausführungsform erkannten Temperatur;
- 8B eine graphische Darstellung einer von einem Temperatursensor des Vergleichsbeispiels erkannten Temperatur; und
- 9 eine schematische Ansicht einer Oberflächenschichtzwischenverbindung eines Substrats einer elektronischen Einheit gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Nachfolgend werden elektronische Steuereinheiten gemäß Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Wenn im Wesentlichen der gleiche Aufbau in einer Mehrzahl von Abschnitten einer Zeichnung dargestellt ist, werden nur einige Abschnitte mit einem Bezugszeichen versehen. In den Ausführungsformen wird im Wesentlichen der gleiche Aufbau durch ein gleiches Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung erfolgt nicht.
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<Erste Ausführungsform>
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Eine erste Ausführungsform ist in den 1 bis 5 gezeigt, Eine elektronische Einheit 1 der ersten Ausführungsform wird in einem Antriebsgetriebe 2 verwendet, das ein Lenkunterstützungsmoment in einem elektromotorischen Lenkunterstützungssystem eines Fahrzeugs erzeugt. Wie in 1 gezeigt, enthält das Antriebsgetriebe 2 einen Motorteil 3 und die elektronische Einheit 1, welche den Betrieb des Motorteils 3 steuert. Der Aufbau des Motorteils 3, der Aufbau der elektronischen Einheit 1 und die genauere Ausgestaltung der elektronischen Einheit 1 werden nachfolgend in dieser Reihenfolge beschrieben.
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Der Motorteil 3 enthält einen Stator 4 und einen Rotor 5. Der Stator 4 ist von zylindrischer Form und hat ein axiales Ende, das an einem Rahmenende 6 befestigt ist, und ein anderes axiales Ende, das an einer Wärmesenke 20 befestigt ist. Eine Wicklung 7 ist in einem Schlitz des Stators 4 gewickelt. Der Rotor 5 von zylindrischer Form liegt radial innerhalb des Stators 4 in drehbarer Weise bezüglich des Stators 4. Eine Welle 8 ist mittig des Rotors 5 befestigt und hat eine Seite nahe einem Abtriebsende 9, wobei diese eine Seite durch ein Lager 10 im Rahmenende 6 drehbar gelagert ist und hat eine andere Seite, die durch ein Lager 11 in der Wärmesenke 20 drehbar gelagert ist. Was den Motorteil 3 betrifft, so erzeugt, wenn von der elektronischen Einheit 1 der Wicklung 7 Strom zugeführt wird, der Stator 4 ein drehendes Magnetfeld und der Rotor 5 und die Welle 8 drehen um eine gemeinsame Achse.
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Der Aufbau der elektronischen Einheit 1 wird nachfolgend beschrieben. Wie in den 1 und 2 gezeigt, enthält die elektronische Einheit 1 die Wärmesenke 20, ein Substrat 30 und elektronische Bauteile, die sich auf dem Substrat 30 befinden. Das Substrat 30 und die elektronischen Bauteile sind mit einer Abdeckung 50 versehen. Die Wärmesenke 20 enthält einteilig einen Wärmesenkenkörper 21 und eine Mehrzahl von Zapfen 22, welche sich vom Wärmesenkenkörper 21 in Richtung des Substrats 30 erstrecken. Die Wärmesenke 20 ist aus beispielsweise Aluminium durch einen Gussvorgang oder spanabhebende Bearbeitung gebildet und nimmt Wärme auf, welche von jedem elektronischen Bauteil erzeugt wird, welchem Strom zugeführt wird. Die Wärmesenke 20 ist elektrisch mit einer negativen Elektrode der Batterie eines nicht dargestellten Fahrzeugs verbunden.
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Das Substrat 30 ist ein Mehrschichtsubstrat und ist an der Wärmesenke 20 über eine Mehrzahl von Schrauben 24 befestigt, welche im Schraubeingriff mit Gewindebohrungen 23 in den jeweiligen Zapfen 22 der Wärmesenke 20 sind (siehe 5). Die elektronischen Bauteile umfassen beispielsweise Schaltelemente 31 wie MOSFETs, Shuntwiderstände 32, einen Positionssensor 33, einen Temperatursensor 34 und einen Mikrocomputer 35 und sind am Substrat 30 an einer Seite nahe der Wärmesenke 20 angeordnet. Das Substrat 30 ist mit einer Motorleitung 71 verbunden, die sich von der Wicklung 7 des Motorteils 3 erstreckt. Jedes der elektronischen Bauteile, beispielsweise jedes der Schaltelemente 31 und jeder der Shuntwiderstände 32, die bei Stromzufuhr Wärme erzeugen, entsprechen einem Beispiel eines „Heizbauteils“. Wie in 2 gezeigt, befindet sich bei der ersten Ausführungsform ein Hochtemperaturbereich H in welchem sich die Schaltelemente 31 etc. gemeinsam befinden, in einem bestimmten Abschnitt des Substrats 30.
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Die auf dem Substrat 30 angeordneten Schaltelemente 31 enthalten ein Schaltelement, das eine dreiphasige Inverterschaltung zur Leistungsversorgung an den Motorteil 3 bildet und ein Schaltelement, das als Schalter dient, mit dem ein von einem Verbinder 36 an die dreiphasige Inverterschaltung gelieferter Strom oder eine gelieferte Leistung unterbrochen werden kann. Die Shuntwiderstände 32 werden zur Messung eines Stroms verwendet, der durch das Schaltelement 31 fließt, welches die dreiphasige Inverterschaltung bildet. Der Positions- oder Lagesensor 33 erkennt ein Magnetfeld eines Magneten 12, der sich an einem Ende der Welle 8 des Motorteils 3 befindet und erkennt somit eine Position des Rotors 5. Die Mikrocomputer 35 schaltete jedes Schaltelement 31 abhängig von der Lage des Rotors 5 (erkannt durch den Lagesensor 33) und der notwendigen Strommenge für das Lenkunterstützungsmoment ein oder aus und steuert somit die Stromzufuhr von der Inverterschaltung an die Wicklung 7. Der Temperatursensor 34 erkennt eine Temperatur des Substrats 30 und überträgt ein Temperatursignal an den Mikrocomputer 35. Der Mikrocomputer 35 steuert die Menge an zugeführtem Strom derart, dass die Temperatur eines jeden der elektronischen Bauteile, beispielsweise der Schaltelemente 31, sich innerhalb eines erlaubten Temperaturbereichs befindet, und zwar auf der Grundlage der Temperatur, die vom Temperatursensor 34 erkannt wird, und eines Integralwerts des Stroms, der an das elektronische Bauteil geliefert wird.
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Der genauere Aufbau der elektronischen Einheit 1 wird nachfolgend beschrieben. Der genauere Aufbau der elektronischen Einheit 1 gemäß der ersten Ausführungsform sei anhand der 3 bis 5 beschrieben. 3 zeigt schematisch eine Außenschicht des Substrats 30 in einem Abschnitt III von 2. 4 zeigt schematisch eine der inneren Schichten des Substrats 30 im Abschnitt III von 2. 5 zeigt schematisch einen Schnitt entlang Linie V-V in 3 oder 4. In den 3 und 4 ist die Lage eines jeden Zapfens 22 der Wärmesenke 20 gestrichelt dargestellt.
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Wie oben beschrieben hat das Substrat 30 den Hochtemperaturbereich H, in welchem sich die Schaltelemente 31 etc. gemeinsam befinden. Bei der ersten Ausführungsform sind die Zwischenverbindungen, die sich in dem Hochtemperaturbereich H befinden, zusammenfassend als erste Zwischenverbindung 41 bezeichnet. Die erste Zwischenverbindung 41 befindet sich in jeder der äußeren und inneren Schichten des Mehrschichtsubstrats 30 und ist elektrisch zwischen den Schichten über eine Durchkontaktierung 411 oder dergleichen verbunden. Die erste Zwischenverbindung 41, die sich in der äußeren Schicht des Substrats 30 auf einer Seite nahe der Wärmesenke 20 befindet, ist mit dem Zapfen 22 der Wärmesenke 20 und mit den Köpfen der Schrauben 24 in Kontakt. Somit ist die erste Zwischenverbindung 41, die sich in jeder der äußeren und inneren Schichten des Substrats 30 befindet, elektrisch mit der Wärmesenke 20 verbunden. Von den Schaltelementen 31 etc. erzeugte Wärme wird von dem Wärmesenkenkörper 21 über die erste Zwischenverbindung 41 und die Zapfen 22 der Wärmesenke 20 in dieser Reihenfolge aufgenommen. In diesem Fall hat die Wärmesenke 20 ausreichend Wärmekapazität und somit zeigt sie nur eine geringe Temperaturänderung, das heißt, hat eine stabile Temperatur.
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Eine zweite Zwischenverbindung 42 befindet sich in einem Erkennungsbereich S, in welchem der Temperatursensor 34 auf dem Substrat 30 angeordnet ist. Der Temperatursensor 34 hat einen Anschluss 341, der elektrisch mit der zweiten Zwischenverbindung 42 verbunden ist und einen anderen Anschluss 342, der elektrisch mit einer Zwischenverbindung 351 verbunden ist, die zum Mikrocomputer 35 verläuft. Die zweite Zwischenverbindung 42 befindet sich ebenfalls in jeder der äußeren und inneren Schichten des Mehrschichtsubstrats 30 und ist zwischen den Schichten über eine Durchkontaktierung 431 oder dergleichen elektrisch verbunden. Die zweite Zwischenverbindung 42, die sich in der äußeren Schicht des Substrats 30 auf der Seite nahe der Wärmesenke 20 befindet, ist in Kontakt mit einem bestimmten Zapfen 22 der Wärmesenke 20 und mit dem Kopf der Schraube 24. Die zweite Zwischenverbindung 42, die sich in jeder der äußeren und inneren Schichten des Substrats 30 befindet, ist daher elektrisch mit der Wärmesenke 20 verbunden.
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Die erste Zwischenverbindung 42 und die zweite Zwischenverbindung 42 sind separat voneinander in jeder Schicht des Substrats 30 vorgesehen. Genauer gesagt, ein Schlitz 40, der ein Harz enthält, welches das Substrat 30 bildet, ist zwischen der ersten Zwischenverbindung 41 und der zweiten Zwischenverbindung 42 in jeder Schicht des Substrats 30 vorhanden. Der Schlitz 40 erhöht den Wärmewiderstand zwischen der ersten Zwischenverbindung 41 und der zweiten Zwischenverbindung 42 und folglich besteht weniger Wahrscheinlichkeit, dass Wärme von der ersten Zwischenverbindung 41 im Hochtemperaturbereich H auf die zweite Zwischenverbindung 42 übertragen wird. Die zweite Zwischenverbindung 42 ist in Kontakt mit dem bestimmten Zapfen 22 der Wärmesenke 20 und zeigt somit eine geringe Temperaturänderung, das heißt, hat wie die Wärmesenke 20 eine stabile Temperatur. Die erste Zwischenverbindung 41 und die zweite Zwischenverbindung 42 sind jeweils mit einem bestimmten Zapfen 22 der Wärmesenke 20 verbunden. Genauer gesagt, die erste Zwischenverbindung 41 und die zweite Zwischenverbindung 42 sind voneinander getrennt mit dem Schlitz 40 im Substrat 30 dazwischen angeordnet und sind miteinander über die Wärmesenke 20 in Verbindung.
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Wie in den 4 und 5 gezeigt, ist eine dritte Zwischenverbindung 43 in einer bestimmten inneren Schicht des Substrats 30 vorgesehen. Die dritte Zwischenverbindung 43 hat ein Ende in Verbindung mit einem Anschluss 341 des Temperatursensors 34 über die Durchkontaktierung 431 und ein anderes Ende in Verbindung mit der ersten Zwischenverbindung 41. Die dritte Zwischenverbindung 43 verläuft mäanderförmig durch die Innenschicht oder innere Schicht des Substrats 30. Selbst wenn somit die Schraube 24, welche das Substrat 30 mit der Wärmesenke 20 verbindet, sich löst und damit die zweite Zwischenverbindung 42 elektrisch von dem Zapfen 22 der Wärmesenke 20 getrennt wird, verbleibt über die dritte Zwischenverbindung 43 eine Stromzufuhr an den Temperatursensor 34. Da sich die dritte Zwischenverbindung 43 mäanderförmig über die Innenschicht des Substrats 30 erstreckt, wird Wärme von der ersten Zwischenverbindung 41 auf die dritte Zwischenverbindung 43 übertragen, während sie auf das Harz abgestrahlt wird, welche das Substrat 30 bildet. Eine kleinere Menge an Wärme wird somit von der ersten Zwischenverbindung 41 auf den Temperatursensor 34 übertragen.
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Ein Wärmeübertragungspfad, der von den Schaltelementen 31 etc. im Hochtemperaturbereich H erzeugt wird, wird nachfolgend anhand von 5 beschrieben. Gegeben sei R1 > R2, wobei R1 ein thermischer Widerstand des Schlitzes 40 zwischen der ersten Zwischenverbindung 41 und der zweiten Zwischenverbindung 42 ist und R2 ein thermischer Widerstand ist, der durch einen Kontakt zwischen Zapfen 22, Schraube 24 und erster Zwischenverbindung 41 verursacht wird. Wie durch den Pfeil A in 5 gezeigt, wird Wärme im Hochtemperaturbereich H von dem Wärmesenkenkörper 21 über die erste Zwischenverbindung 41, den Zapfen 22 der Wärmesenke 20 und die Schraube 24 in dieser Reihenfolge aufgenommen. Wie durch den Pfeil B in 5 gezeigt, wird eine Temperaturänderung der Wärmesenke 20 über die zweite Zwischenverbindung 42 auf den Temperatursensor 34 übertragen. Im Gegensatz hierzu wird eine kleinere Wärmemenge von der ersten Zwischenverbindung 41 über den Schlitz 40 an die zweite Zwischenverbindung 42 übertragen. Die Wärmesenke 20 hat ausreichend Wärmekapazität und zeigt somit eine geringe Temperaturschwankung. Somit erkennt der Temperatursensor 34 eine Temperatur, welche weniger schwankt oder stabil ist.
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Eine elektronische Einheit 100 eines Vergleichsbeispiels wird nun beschrieben. Wie in den 6 und 7 gezeigt, ist im Vergleichsbeispiel eine Zwischenverbindung 400 im Hochtemperaturbereich H einteilig mit einer Zwischenverbindung 400 im Erkennungsbereich S ausgebildet, wo sich der Temperatursensor 34 befindet. In jeder Schicht des Mehrschichtsubstrats 30 ist die Zwischenverbindung 400 des Hochtemperaturbereichs H durchgängig mit der Zwischenverbindung 400 des Erkennungsbereichs S ausgebildet.
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Bei der elektronischen Einheit 100 des Vergleichsbeispiels sei nun ein Wärmeübertragungspfad der Wärme von den Schaltelementen 31 etc. im Hochtemperaturbereich H unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. R3 ist der thermische Widerstand der Zwischenverbindung 400 und R2 ist der thermische Widerstand aufgrund des Kontakts zwischen Zapfen 22, Schraube 24 und erster Zwischenverbindung 41. Da die beiden Zwischenverbindungen 400 durchgängig miteinander ausgebildet sind, erfolgt durch einen Kontakt kein thermischer Widerstand. Im Gegensatz hierzu wird thermischer Widerstand durch den Kontakt zwischen erster Zwischenverbindung 41, Zapfen 22 und Schraube 24 verursacht. Im Ergebnis gilt R3 < R2. Somit wird gemäß dem Pfeil C in 7 Wärme vom Hochtemperaturbereich H über die Zwischenverbindungen 400 direkt auf den Erkennungsbereich S übertragen, wo sich der Temperatursensor 34 befindet. Der Temperatursensor 34 erkennt die Temperatur der Zwischenverbindung im Erkennungsbereich S.
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Wie durch den Pfeil D in 7 gezeigt, wird ein Teil der über die Zwischenverbindung übertragenen Wärme über die Zapfen 22 der Wärmesenke 20 und die Schrauben 24 vom Wärmesenkenkörper 21 aufgenommen. Jedoch ist der thermische Widerstand R2 der Kontaktfläche zwischen der Zwischenverbindung und jedem Zapfen 22 der Wärmesenke 20 größer als der thermische Widerstand R3 der Zwischenverbindung 400. Folglich wird im Vergleichsbeispiel eine große Wärmemenge direkt über die Zwischenverbindung 400 vom Hochtemperaturbereich H auf den Temperatursensor 34 übertragen. Dies führt zu einer größeren Temperaturschwankung der Temperatur, die vom Temperatursensor 34 erkannt wird.
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Die vom Temperatursensor 34 erkannte Temperatur wird nachfolgend für sowohl die erste Ausführungsform als auch das Vergleichsbeispiel erläutert. 8A zeigt die Beziehung zwischen EIN/AUS der Stromzufuhr an das Schaltelement 31 der elektronischen Einheit der ersten Ausführungsform und der Temperatur, die vom Temperatursensor 34 erkannt wird. 8B zeigt eine Beziehung zwischen EIN/AUS der Stromzufuhr an das Schaltelement 31 der elektronischen Einheit des Vergleichsbeispiels und der vom Temperatursensor 34 erkannten Temperatur. Wie in 8A gezeigt, ist bei der elektronischen Einheit 1 der ersten Ausführungsform die Stromzufuhr an das Schaltelement 31 zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 EIN, zwischen der Zeit t2 und der Zeit t3 AUS, zwischen der Zeit t3 und der Zeit t4 EIN und nach der Zeit t4 AUS. Zusätzlich nimmt die vom Temperatursensor 34 erkannte Temperatur zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 allmählich zu, nimmt zwischen der Zeit t2 und der Zeit t3 allmählich ab, nimmt zwischen der Zeit t3 und t4 allmählich zu und nimmt nach der Zeit t4 allmählich ab. Eine Höhendifferenz der Temperatur, welche vom Temperatursensor 34 der ersten Ausführungsform erkannt wird, ist mit α bezeichnet.
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Gemäß 8B ist bei der elektronischen Einheit 100 des Vergleichsbeispiels die Stromzufuhr an das Schaltelement 31 zwischen der Zeit t11 und der Zeit t12 EIN, zwischen der Zeit t12 und der Zeit t13 AUS, zwischen der Zeit t13 und der Zeit t14 EIN und nach der Zeit t14 AUS. Zusätzlich nimmt die vom Temperatursensor 34 erkannte Temperatur zwischen der Zeit t11 und der Zeit t12 drastisch zu, nimmt zwischen der Zeit t12 und der Zeit t13 drastisch ab, nimmt zwischen der Zeit t13 und der Zeit t14 drastisch zu und nimmt nach der Zeit t14 drastisch ab. Eine Höhendifferenz der vom Temperatursensor 34 im Vergleichsbeispiel erkannten Temperatur ist mit β bezeichnet. Wie in den 8A und 8B gezeigt, ist die Höhendifferenz α der vom Temperatursensor 34 bei der ersten Ausführungsform erkannten Temperatur kleiner als die Höhendifferenz β der vom Temperatursensor 34 erkannten Temperatur. Folglich wird der Temperatursensor 34 bei der ersten Ausführungsform durch Temperaturänderungen im Hochtemperaturbereich H weniger beeinflusst und kann stabil die Temperatur im Vergleich zum Temperatursensor 34 des Vergleichsbeispiels erkennen.
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Die elektronische Einheit 1 der ersten Ausführungsform zeigt unter anderem die folgenden Funktionen und Effekte.
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(1) In der ersten Ausführungsform befindet sich die erste Zwischenverbindung 41 im Hochtemperaturbereich H des Substrats 30, wo sie mit dem Zapfen 22 der Wärmesenke 20 verbunden ist. Die zweite Zwischenverbindung 42 befindet sich im Erkennungsbereich S des Substrats 30 separat von der ersten Zwischenverbindung 41 in Verbindung mit dem Zapfen 22 der Wärmesenke 20 und dem Temperatursensor 34. Folglich erzeugen die Schaltelemente 31 etc. aufgrund der Stromzufuhr Wärme und die Wärme wird über die erste Zwischenverbindung 41 auf die Wärmesenke 20 abgegeben, sodass eine kleinere Wärmemenge direkt von der ersten Zwischenverbindung 41 auf die zweite Zwischenverbindung 42 übertragen wird. Die Wärmesenke 20 hat ausreichend Wärmekapazität und zeigt somit eine geringe Temperaturänderung. Damit zeigt die zweite Zwischenverbindung 42, die in Verbindung mit der Wärmesenke 20 ist, eine geringe Temperaturänderung oder hat stabile Temperatur. Damit kann die elektronische Einheit 1 eine Temperatur stabil durch den Temperatursensor 34 erkennen. Im Ergebnis kann der Mikrocomputer 35 der elektronischen Einheit 1 die Stromzufuhr derart steuern, dass sich die Temperatur eines jeden elektronischen Bauteils auf dem Substrat 30 innerhalb eines erlaubten Temperaturbereichs befindet.
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Die elektronische Einheit
1 der ersten Ausführungsform hat nicht die kerbenartige Vertiefung um den Temperatursensor herum, wie dies beim Stand der Technik gemäß der
JP 2007-263636 A der Fall ist. Damit hat die elektronische Einheit
1 der ersten Ausführungsform keine verringerte Steifigkeit des Substrats und im Gegensatz zur elektronischen Einheit des genannten Standes der Technik nimmt auch die Substratgröße nicht zu. Die elektronische Einheit
1 der ersten Ausführungsform erlaubt somit, dass das Substrat
30 verkleinert werden kann, wobei die Steifigkeit des Substrats
30 beibehalten wird.
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(2) Bei der ersten Ausführungsform sind die erste Zwischenverbindung 41 im Hochtemperaturbereich H des Substrats 30 und die zweite Zwischenverbindung 42 im Erkennungsbereich S des Substrats 30 in jeder der Oberflächenschichten und inneren Schichten des Substrats 30 voneinander getrennt. Dies macht es möglich, die Menge an Wärme zu verringern, die von der ersten Zwischenverbindung 41 direkt auf die zweite Zwischenverbindung 42 übertragen wird.
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(3) In der ersten Ausführungsform ist die erste Zwischenverbindung 41 über den Zapfen 22 der Wärmesenke 20 elektrisch mit der zweiten Zwischenverbindung 42 verbunden. Dies macht es möglich, eine Leitung zwischen jedem elektronischen Bauteil, beispielsweise dem Schaltelement 31 und der Wärmesenke 20, und zwischen dem Temperatursensor 34 und der Wärmesenke 20 beizubehalten.
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(4) In der ersten Ausführungsform ist der Schlitz 40 zwischen der ersten Zwischenverbindung 41 und der zweiten Zwischenverbindung 42 an einer Position entsprechend dem Zapfen 22 der Wärmesenke 20 vorgesehen. Dies macht es möglich, eine Leitung zwischen der ersten Zwischenverbindung 41 und der Wärmesenke 20 und eine Leitung zwischen der zweiten Zwischenverbindung 42 und der Wärmesenke 20 beizubehalten.
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(5) In der ersten Ausführungsform ist die Schraube 24, welche den Zapfen 22 der Wärmesenke 20 am Substrat 30 festlegt, dort angeordnet, wo der Zapfen 22 der Wärmesenke 20 mit der ersten Zwischenverbindung 41 verbunden ist und mit der zweiten Zwischenverbindung 42 verbunden ist. Dies macht es möglich, eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen der ersten Zwischenverbindung 41 und der Wärmesenke 20 und der zweiten Zwischenverbindung 42 vorzunehmen.
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(6) Bei der ersten Ausführungsform ist die dritte Zwischenverbindung 43 mäanderförmig verlaufend in der Innenschicht des Substrats 30 vorgesehen und verbindet elektrisch den Anschluss 341 des Temperatursensors 34 mit der ersten Zwischenverbindung 41. Folglich ist der Anschluss 341 des Temperatursensors 34 elektrisch mit dem Zapfen 22 der Wärmesenke 20 an einem Ort in Verbindung, der sich von dem Ort für den Zapfen 22 unterscheidet, wo der Schlitz 40 liegt, wobei die Verbindung in der Reihenfolge von der dritten Zwischenverbindung 43 zur ersten Zwischenverbindung 41 erfolgt. Selbst wenn daher die Schraube 24, welche das Substrat 30 an der Wärmesenke 20 festlegt, sich löst und somit die zweite Zwischenverbindung 42 elektrisch von der Wärmesenke 20 getrennt wird, wird die Leitung zwischen Wärmesenke 20 und Temperatursensor 34 aufrechterhalten, was die Temperaturerkennung über den Temperatursensor 34 erlaubt. Da die dritte Zwischenverbindung 43 durch die Innenschicht des Substrats 30 mäandert, wird Wärme über die dritte Zwischenverbindung 43 übertragen, während sie auf das Harz des Substrats 30 abgestrahlt wird. Es ist damit möglich, die Menge an Wärme zu verringern, welche von der ersten Zwischenverbindung 41 auf den Temperatursensor 34 übertragen wird.
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(7) Bei der ersten Ausführungsform ist die erste Zwischenverbindung 41 mit dem Zapfen 22 zur Verbindung der Wärmesenke 20 mit der zweiten Zwischenverbindung 42 verbunden und ist auch mit einem Zapfen 22 an einem Ort verbunden, der sich von dem Ort des besagten Zapfens 22 unterscheidet. Selbst wenn sich daher die Schraube 24, welche das Substrat 30 des Zapfens 22 mit der Wärmesenke 20 verbindet, löst und somit die zweite Zwischenverbindung 42 elektrisch von der Wärmesenke 20 getrennt wird, kann die zweite Zwischenverbindung 42 nach wie vor elektrisch über den Zapfen 22 an einem unterschiedlichen Ort über die dritte Zwischenverbindung 43 und die erste Zwischenverbindung 41 mit der Wärmesenke 20 verbunden bleiben.
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<Zweite Ausführungsform>
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Eine zweite Ausführungsform ist in 9 gezeigt. Bei der zweiten Ausführungsform befindet sich die dritte Zwischenverbindung 43 in einer Oberflächenschicht des Substrats 30. Die dritte Zwischenverbindung 43 hat ein Ende in Verbindung mit der zweiten Zwischenverbindung 42 und ein anderes Ende in Verbindung mit der ersten Zwischenverbindung 41. Die dritte Zwischenverbindung 43 verläuft mäanderförmig in der oder auf der Oberflächenschicht des Substrats 30. Wenn die dritte Zwischenverbindung 43 in der Oberflächenschicht des Substrats 30 vorhanden ist, kann die dritte Zwischenverbindung 43 separat von einem Bereich angeordnet werden, wo der Zapfen 22 der Wärmesenke 20 in Kontakt mit der Oberflächenschicht des Substrats 30 ist. Weiterhin kann die dritte Zwischenverbindung 43 separat von einem Bereich angeordnet werden, wo der Kopf der Schraube 24 in Kontakt mit der Oberflächenschicht des Substrats 30 ist. Dies beschränkt die Möglichkeit, dass die dritte Zwischenverbindung 43 aufgrund einer Axialkraft durch die Schraube 24 bricht.
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Selbst wenn sich bei der zweiten Ausführungsform die Schraube 24, welche das Substrat 30 mit der Wärmesenke 20 verbindet, löst und damit die zweite Zwischenverbindung 42 elektrisch vom Zapfen 22 der Wärmesenke 20 getrennt wird, hält die dritte Zwischenverbindung 43 die Stromzufuhr an den Temperatursensor 34 aufrecht. Da die dritte Zwischenverbindung 43 über die Oberflächenschicht des Substrats 30 mäanderförmig verläuft, wird Wärme von der ersten Zwischenverbindung 41 auf die dritte Zwischenverbindung 43 übertragen, während sie auf das Harz des Substrats 30 abgestrahlt wird. Es ist damit möglich, die Wärmemenge zu verringern, die von der ersten Zwischenverbindung 41 auf den Temperatursensor 34 übertragen wird.
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Abwandlungen der obigen Ausführungsformen seien nachfolgend erläutert. Die obigen Ausführungsformen wurden anhand einer elektronischen Einheit 1 zur Verwendung in dem Antriebsgetriebe 2 eines elektromotorischen Lenkunterstützungssystems beschrieben. In einer anderen Ausführungsform kann die elektronische Einheit 1 zur Steuerung einer beliebigen Vorrichtung verwendet werden, ist also nicht auf das Antriebsgetriebe 2 der elektromotorischen Lenkkraftunterstützung beschränkt.
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Die oben Ausführungsformen wurden anhand der elektronischen Einheit beschrieben, welche integral mit dem Motorteil 3 ausgelegt ist. In einer anderen Ausführungsform kann die elektronische Einheit als eine Einheit ausgelegt sein, die separat vom Motorteil 3 ist, oder kann zur Steuerung einer anderen Vorrichtung verwendet werden, welche kein Motor ist.
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Die obigen Ausführungsformen wurden anhand von Schaltelementen 31 und Shuntwiderständen 32 als Beispiele von Heizbauteilen beschrieben, die bei Stromzufuhr Wärme erzeugen. In einer anderen Ausführungsform können andere elektronische Bauteile den Heizbauteilen entsprechen, welche aufgrund von Stromzufuhr Wärme erzeugen, beispielsweise Spulen, Kondensatoren oder Relais.
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Die obigen Ausführungsformen wurden anhand eines vierschichtigen Mehrschichtsubstrats 30 exemplarisch beschrieben. In einer anderen Ausführungsform kann das Substrat ein Einschichtsubstrat oder ein Mehrschichtsubstrat mit einer anderen Schichtanzahl als vier sein. Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die konkreten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann verschiedene Kombinationen der Ausführungsformen enthalten und kann in verschiedenen Abwandlungen im Rahmen und Umfang der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden.
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Die wesentlichen Eigenschaften der elektronischen Einheit 1 gemäß der geschilderten Ausführungsformen sind demnach wie folgt:
- Die elektronische Einheit 1 enthält die Wärmesenke 20, das Substrat 30, Heizbauteile 31 und 32, einen Temperatursensor 34, eine erste Zwischenverbindung 41 und eine zweite Zwischenverbindung 42. Das Substrat 30 ist an wenigstens einem Zapfen 22 der Wärmesenke 20 befestigt. Das Heizbauteil 31, 32, das bei Energieversorgung Wärme erzeugt, ist in einem Hochtemperaturbereich H des Substrats 30 angeordnet. Der Temperatursensor 34, der eine Temperatur erkennt, befindet sich in einem Erkennungsbereich S des Substrats 30. Die erste Zwischenverbindung 41 befindet sich im Hochtemperaturbereich H des Substrats 30 und ist mit dem Zapfen 22 der Wärmesenke 20 verbunden. Die zweite Zwischenverbindung 42 ist im Erkennungsbereich S des Substrats 30 getrennt von der ersten Zwischenverbindung 41 angeordnet. Die zweite Zwischenverbindung 42 ist mit dem Zapfen 22 der Wärmesenke 20 und dem Temperatursensor 34 verbunden. Folglich wird Wärme von der ersten Zwischenverbindung 41 von der Wärmesenke 20 aufgenommen und somit wird eine geringere Wärmemenge direkt von der ersten Zwischenverbindung 41 auf die zweite Zwischenverbindung 42 übertragen. Die zweite Zwischenverbindung 42 in Verbindung mit der Wärmesenke 20 hat eine stabile Temperatur wie die Wärmesenke 20. Damit kann die elektronische Einheit eine Temperatur durch den Temperatursensor 34 in Verbindung mit der zweiten Zwischenverbindung 42 stabil erkennen.
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Die vorliegende Erfindung wurde anhand von exemplarischen Ausführungsformen beschrieben; es versteht sich, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist, ist eine Vielzahl von Modifikationen und Abwandlungen möglich, ohne diesen Rahmen zu verlassen.
