JP2020088299A - 配線基板、及び電動駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スルーホールにリード端子をハンダ付けするときに、スルーホールが樹脂基板の貫通孔の内壁面から剥がれる現象を抑制することができる新規な配線基板、及び電動駆動装置を提供する。【解決手段】外表面に回路部品が実装された樹脂基板３１に形成された貫通孔３８に導電性のスルーホール４１を形成し、更に貫通孔３８の内壁面の周囲にスルーホール４１の厚さに比べて厚さが厚いダミーランド４２を配置すると共に、貫通孔３８の内壁面とスルーホール４１の接触面でダミーランド４２とスルーホール４１を接合した。厚さが厚いダミーランド４２によってスルーホール４１を接合しているので、スルーホール４１が樹脂基板３１の貫通孔３８の内壁面から剥離されるのを抑制することができ、接合信頼性を向上することができる。【選択図】図１２

Description

本発明は配線基板、及びこの配線基板を用いた電動駆動装置に関するものである。

一般的な産業機械分野においては、電動モータによって機械系制御要素を駆動することが行われているが、最近では電動モータの回転速度や回転トルクを制御する半導体素子等からなる電子制御部を電動モータに一体的に組み込む、いわゆる機電一体型の電動駆動装置が採用され始めている。

機電一体型の電動駆動装置の例として、例えば自動車の電動パワーステアリング装置においては、運転者がステアリングホイールを操作することにより回動するステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出し、この検出値に基づいてステアリングシャフトの回動方向と同じ方向へ回動するように電動モータを駆動し、操舵アシストトルクを発生させるように構成されている。この電動モータを制御するため、電子制御部（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）がパワーステアリング装置に設けられている。

従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば、特開２０１５−１３４５９８号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。特許文献１には、電動モータと電子制御装置とにより構成された電動パワーステアリング装置が記載されている。そして、電動モータは、アルミ合金等から作られた筒部を有するモータハウジングに収納され、電子制御装置は、モータハウジングの軸方向の出力軸とは反対側に配置されたＥＣＵハウジングに収納されている。

ＥＣＵハウジングの内部に収納される電子制御装置は、電源回路部と、電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴのようなパワースイッチング素子を有する電力変換回路部と、パワースイッチング素子を制御する制御回路部とを備え、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータの入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。

そして、ＥＣＵハウジングに収納された電子制御装置には、合成樹脂から作られた樹脂製コネクタ組立体を介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が供給されている。樹脂製コネクタ組立体は蓋体として機能しており、ＥＣＵハウジングに形成された開口部を塞ぐようにして電子制御装置と接続され、また固定ボルトによってＥＣＵハウジングの外表面に固定されている。

尚、この他に電子制御装置を一体化した電動駆動装置としては、電動ブレーキや各種油圧制御用の電動油圧制御器等が知られている。

特開２０１５−１３４５９８号公報

ところで、本発明が対象とする電動駆動装置においては、制御回路や電源回路等を構成する電気部品、電子部品は樹脂基板の表面上に実装されている。そして、この樹脂基板には、電気部品、電子部品といった回路部品と配線を接続するためにスルーホールが形成されており、スルーホールと回路部品のリード端子はハンダによって電気的、及び機械的に接続されている。

例えば、図１３には、樹脂基板にスルーホールを形成してリード端子をハンダ付けした、一般的に用いられている配線基板を示している。図１３において、ガラスエポキシ樹脂基板等から形成された樹脂基板６０の内部には、複数の積層された銅製の配線６１が埋め込まれている。樹脂基板６０の一部には貫通孔６２が形成され、貫通孔６２には銅薄膜からなるスルーホール６３が形成されている。スルーホール６３は一般的には銅メッキによって形成されており、この銅メッキは樹脂基板６０の貫通孔６２の内壁面に形成されている。そして、回路部品のリード端子６４をスルーホール６３に配置してハンダ６５によって接続を行なっている。

ところで、スルーホール６３とリード端子６４を接続するハンダ６５は、溶融したあとの温度低下によって収縮力を生じること、また、高温のハンダ６５によってスルーホール６３と樹脂基板６０の貫通孔６２に熱膨張差を生じることや、温度変化の繰り返し等の理由で、樹脂基板６０の貫通孔６２の内壁面とスルーホール６３の間で、矢印で示すように剥離を生じやすい。

このため、電気抵抗が著しく増大する、或いは、場合によってはリード端子６４が抜けて電気的に不導通状態になるといった現象を生じ、接合信頼性に悪影響を与えるという課題を生じる。

本発明の目的は、スルーホールにリード端子をハンダ付けするときに、スルーホールが樹脂基板の貫通孔の内壁面から剥がれる現象を抑制することができる新規な配線基板、及び電動駆動装置を提供することにある。

本発明の特徴は、外表面に回路部品が実装された樹脂基板に形成された貫通孔に導電性のスルーホールを形成し、更に貫通孔の内壁面の周囲にスルーホールの厚さに比べて厚さが厚いダミーランドを配置すると共に、貫通孔の内壁面とスルーホールの接触面でダミーランドとスルーホールを接合した、ところにある。

本発明によれば、厚さが厚いダミーランドによってスルーホールを接合しているので、スルーホールが樹脂基板の貫通孔の内壁面から剥離されるのを抑制することができ、接合信頼性を向上することができる。

本発明が適用される一例としての操舵装置の全体斜視図である。 本発明の実施形態になる電動パワーステアリング装置の全体形状を示す斜視図である。 図２に示す電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。 図３に示すモータハウジングの斜視図である。 図４に示すモータハウジングを軸方向に断面した断面図である。 図４に示すモータハウジングに電力変換回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図６に示すモータハウジングに電源回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図７に示すモータハウジングに制御回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図８に示すモータハウジングに樹脂製コネクタ組立体を載置、固定した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態になる配線基板のスルーホールが形成される領域で、スルーホールが形成される前の状態を拡大して断面した断面図である。 本発明の実施形態になる配線基板のスルーホールが形成される領域で、スルーホールが形成された後の状態を拡大して断面した断面図である。 図１１に示す配線基板に回路部品のリード端子をハンダ付けした状態を拡大して断面した断面図である。 従来の配線基板に回路部品のリード端子をハンダ付けした状態を拡大して断面した断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

本発明の実施形態を説明する前に、本発明が適用される一例としての操舵装置の構成について図１を用いて簡単に説明する。

まず、自動車の前輪を操舵するための操舵装置について説明する。操舵装置１は図１に示すように構成されている。図示しないステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト２の下端には図示しないピニオンが設けられ、このピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。このラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド３が連結されており、ラックはラックハウジング４に覆われている。そして、ラックハウジング４とタイロッド３との間にはゴムブーツ５が設けられている。

ステアリングホイールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置６が設けられている。即ち、ステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ７が設けられ、トルクセンサ７の検出値に基づいてラックにギヤ１０を介して操舵補助力を付与する電動モータ部８と、電動モータ部８に配置された電動モータを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）部９とが設けられている。電動パワーステアリング装置６の電動モータ部８は、出力軸側の外周部の３箇所が図示しないねじを介してギヤ１０に接続され、電動モータ８部の出力軸とは反対側に電子制御部９が設けられている。

電動パワーステアリング装置６においては、ステアリングホイールが操作されることによりステアリングシャフト２がいずれかの方向へ回動操作されると、このステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとをトルクセンサ７が検出し、この検出値に基づいて制御回路部が電動モータの駆動操作量を演算する。この演算された駆動操作量に基づいて電力変換回路部のパワースイッチング素子により電動モータが駆動され、電動モータの出力軸はステアリングシャフト１を操作方向と同じ方向へ駆動するように回動される。出力軸の回動は、図示しないピニオンからギヤ１０を介して図示しないラックへ伝達され、自動車が操舵されるものである。これらの構成、作用は既によく知られているので、これ以上の説明は省略する。

繰り返しなるが、図１３にあるように、スルーホール６３とリード端子６４を接続するハンダ６５は、溶融したあとの温度低下によって収縮力を生じること、また、高温のハンダ６５によってスルーホール６３と樹脂基板６０の貫通孔６２に熱膨張差を生じることや、温度変化の繰り返し等の理由で、樹脂基板６０の貫通孔６２の内壁面とスルーホール６３の間で剥離を生じやすい。

このような背景から、本実施形態では次のような構成の配線基板、及び電動駆動装置を提案するものである。

本実施形態においては、外表面に回路部品が実装された樹脂基板に形成された貫通孔に導電性のスルーホールを形成し、更に貫通孔の内壁面の周囲にスルーホールの厚さに比べて厚さが厚いダミーランドを配置すると共に、貫通孔の内壁面とスルーホールの接触面でダミーランドとスルーホールを接合する構成とした。

これによれば、厚さが厚いダミーランドによってスルーホールを接合しているので、スルーホールが樹脂基板の貫通孔の内壁面から剥離されるのを抑制することができ、接合信頼性を向上することができる。

以下、本発明の実施形態になる配線基板、及び電動駆動装置の具体的な構成について、図２乃至図１１を用いて詳細に説明する。

図２は本実施形態になる配線基板を用いた電動駆動装置、例えば電動パワーステアリング装置の全体的な構成を示した図面であり、図３は図２に示す電動パワーステアリング装置の構成部品を分解して斜め方向から見た図面であり、図４〜図９は各構成部品の組み立て順序にしたがって各構成部品を組み付けていった状態を示す図面である。したがって、以下の説明では、各図面を適宜引用しながら説明を行うものとする。

図２に示すように、電動パワーステアリング装置を構成する電動モータ部８は、アルミニウム、或いはアルミ合金等のアルミ系金属から作られた筒部を有するモータハウジング１１及びこれに収納された図示しない電動モータとから構成され、電子制御部９は、モータハウジング１１の軸方向の出力軸とは反対側に配置された、アルミニウム、或いはアルミ合金等のアルミ系金属、或いは鉄系の金属で作られた金属カバー１２及びこれに収納された図示しない電子制御組立体から構成されている。

モータハウジング１１と金属カバー１２は、その対向端面に形成され外周方向の固定領域部において、加締め固定によって一体的に固定される。金属カバー１２の内部に収納された電子制御組立体は、必要な電源を生成する電源回路部や、電動モータ部８の電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴ或いはＩＧＢＴ等からなるパワースイッチング素子を有する電力変換回路や、このパワースイッチング素子を制御する制御回路部からなり、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータのコイル入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。

モータハウジング１１とは反対側の金属カバー１２の端面には、金属カバー１２に形成した孔部から樹脂製コネクタ組立体１３が露出している。また、樹脂製コネクタ組立体１３は、モータハウジング１１に形成した固定部に固定ねじによって固定されている。樹脂製コネクタ組立体１３には電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａ、検出センサ用のコネクタ端子形成部１３Ｂ、制御状態を外部機器に送出する制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを備えている。

そして、金属カバー１２に収納された電子制御組立体は、合成樹脂から作られた電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が検出センサ用のコネクタ形成端子部１３Ｂを介して供給され、現在の電動パワーステアリング装置の制御状態信号が制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを介して送出されている。

図３に電動パワーステアリング装置６の分解斜視図を示している。モータハウジング１１には内部に円環状の鉄製のサイドヨーク（図示せず）が嵌合されており、このサイドヨーク内に電動モータ（図示せず）が収納されている。電動モータの出力部１４はギヤを介してラックに操舵補助力を付与している。尚、電動モータの具体的な構造は良く知られているので、ここでは説明を省略する。

モータハウジング１１はアルミ合金から作られており、電動モータで発生した熱や、後述する電源回路部や電力変換回路部で発生した熱を外部大気に放出するヒートシンク部材として機能している。電動モータとモータハウジング１１で電動モータ部８を構成している。

電動モータ部８の出力部１４の反対側のモータハウジング１１の端面部１５には電子制御部ＥＣが取り付けられている。電子制御部ＥＣは、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８、樹脂製コネクタ組立体１３から構成されている。モータハウジング１１の端面部１５は、モータハウジング１１と一体的に形成されているが、この他に端面部１５だけを別体に形成し、ねじや溶接によってモータハウジング１１と一体化しても良い。

ここで、電力変換回路部１６、電力変換回路部１７、制御回路部１８は冗長系を構成しており、主電子制御部と副電子制御部の二重系を構成している。そして、通常は主電子制御部によって電動モータが制御、駆動されているが、主電子制御部に異常や故障が生じると、副電子制御部に切り換えられて電動モータが制御、駆動されるようになる。

したがって、後述するが、通常は主電子制御部からの熱がモータハウジング１１に伝えられ、主電子制御部に異常や故障が生じると、主電子制御部が停止して副電子制御部が作動し、モータハウジング１１には副電子制御部からの熱が伝えられる。

また、主電子制御部と副電子制御部を合せて正規の電子制御部として機能させ、一方の電子制御部に異常、故障が生じると、他方の電子制御部で半分の能力によって電動モータを制御、駆動することも可能である。この場合、電動モータの能力は半分となるが、いわゆる「パワーステアリング機能」は確保されるようになっている。したがって、通常の場合は、主電子制御部と副電子制御部の熱がモータハウジング１１に伝えられるものである。

電子制御部ＥＣは制御回路部１８、電源回路部１７、電力変換回路部１６、樹脂製コネクタ組立体１３から構成されており、端面部１５側から離れる方向に向かって、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８、樹脂製コネクタ組立体１３の順序で配置されている。制御回路部１８は電力変換回路部１６のスイッチング素子を駆動する制御信号を生成するもので、マイクロコンピュータ、周辺回路等から構成されている。電源回路部１７は、制御回路部１８を駆動する電源及び電力変換回路部１６の電源を生成するもので、コンデンサ、コイル、スイッチング素子等から構成されている。電力変換回路部１６は、電動モータのコイルに流れる電力を調整するもので、３相の上下アームを構成するスイッチング素子等から構成されている。

電子制御部ＥＣで発熱量が多いのは、主に電力変換回路部１６、電源回路部１７であり、電力変換回路部１６、電源回路部１７の熱は、アルミ合金からなるモータハウジング１１から放熱されるものである。この詳細な構成については、図４乃至図９を用いて後述する。

制御回路部１８と金属カバー１２の間には、合成樹脂からなる樹脂製コネクタ組立体１３が設けられており、車両バッテリ(電源)や外部の図示しない他の制御装置と接続されている。もちろん、この樹脂製コネクタ組立体１３は、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続されていることはいうまでもない。

金属カバー１２は、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８を収納してこれらを液密的に封止する機能を備えているものであり、本実施形態では加締め固定によってモータハウジング１１に固定されている。

次に、図４から図９に基づき各構成部品の構成と組み立て方法について説明する。先ず、図４はモータハウジング１１の外観を示しており、図５はその軸方向断面を示している。

図４、図５において、モータハウジング１１は、筒状の形態に形成されて側周面部１１Ａと、側周面部１１Ａの一端を閉塞する端面部１５と、側周面部１１Ａの他端を閉塞する端面部１９とから構成されている。本実施形態では、モータハウジング１１は有底円筒状であり、側周面部１１Ａと端面部１５は一体的に形成されている。また、端面部１９は、蓋の機能を備えており、側周面部１１Ａに電動モータを収納した後に側周面部１１Ａの他端を閉塞するものである。

また、端面部１５の全周面には径方向外側に拡開して形成された環状溝部(以下、モータハウジング側環状溝部と表記する)３５が設けられており、このモータハウジング側環状溝部３５に、図９に示す金属カバー１２の開口端(以下、金属カバー側環状先端部と表記する)３７が収納されるものである。モータハウジング側環状溝部３５と金属カバー１２の金属カバー側環状先端部３７(図９参照)の間の部分は、いわゆる液状シール剤によって液密的に接合されている。

図５にあるように、モータハウジング１１の側周面部１１Ａの内部には、鉄心にコイル２０が巻回されたステータ２１が嵌合されており、このステータ２１の内部に、永久磁石を埋設したロータ２２が回転可能に収納されている。ロータ２２には回転軸２３が固定されており、一端は出力部１４となり、他端は回転軸２３の回転位相や回転数を検出するための回転検出部２４となっている。回転検出部２４には永久磁石が設けてあり、端面部１５に設けた貫通孔２５を貫通して外部に突き出している。そして、図示しないＧＭＲ素子等からなる感磁部によって回転軸２３の回転位相や回転数を検出するようになっている。

図４に戻って、回転軸２３の出力部１４とは反対側に位置する端面部１５の面には電力変換回路部１６(図３参照)、電源回路部１７(図３参照)の放熱部１５Ａ、１５Ｂが形成されている。端面部１５の四隅には、基板／コネクタ固定凸部２６が一体的に植立されており、内部にねじ穴２６Ｓが形成されている。

基板／コネクタ固定凸部２６は後述する制御回路部１８の基板、及び樹脂製コネクタ組立体１３を固定するために設けられている。また、後述する電力変換用放熱領域１５Ａから植立した基板／コネクタ固定凸部２６には、これも後述する電源用放熱領域１５Ｂと軸方向で同じ高さの基板受け部２７が形成され、基板受け部２７には、ねじ孔２７Ｓが形成されている。この基板受け部２７は後述する電源回路部１７を構成する樹脂基板であるガラスエポキシ基板３１を載置、固定するためのものである。

端面部１５を形成する、回転軸２３と直交する径方向の平面領域は２分割されている。１つはＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子よりなる電力変換回路部１６が取り付けられる電力変換用放熱領域１５Ａを形成し、もう１つは電源回路部１７が取り付けられる電源用放熱領域１５Ｂを形成している。本実施形態では、電力変換用放熱領域１５Ａの方が電源用放熱領域１５Ｂより面積が大きく形成されている。これは、上述したように二重系を採用しているため、電力変換回路部１６の設置面積を確保するためである。

そして、電力変換用放熱領域１５Ａと電源用放熱領域１５Ｂは、軸方向(回転軸２３が延びる方向)に向けて高さが異なる段差を有している。つまり、電源用放熱領域１５Ｂは、電動モータの回転軸２３の方向で見て、電力変換用放熱領域１５Ａに対して離れる方向に段差を有して形成されている。この段差は、電力変換回路部１６を設置した後に電源回路部１７を設置した場合に、電力変換回路部１６と電源回路部１７が夫々干渉しない長さに設定されている。

電力変換用放熱領域１５Ａには、３個の細長い矩形の突状放熱部２８が形成されている。この突状放熱部２８は後述する二重系の電力変換回路部１６が設置されるものである。また、突状放熱部２８は、電動モータの回転軸２３の方向で見て電動モータから離れる方向に突出して延びている。

また、電源用放熱領域１５Ｂは平面状であって、後述する電源回路部１７が設置されるものである。したがって、突状放熱部２８は電力変換回路部１６で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能し、電源用放熱領域１５Ｂは電源回路部１７で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能する。

尚、突状放熱部２８は省略することができ、この場合は電力変換用放熱領域１５Ａが電力変換回路部１６で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能する。ただ、本実施形態では、突状放熱部２８に電力変換回路部１６の金属基板を摩擦撹拌接合によって溶着して確実な固定を図っている。

このように、本実施形態になるモータハウジング１１の端面部１５においては、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになる。また、モータハウジング１１は十分な熱容量を有しているので、電源回路部１７や電力変換回路部１６の熱を効率よく外部に放熱することができるようになる。

次に、図６は電力変換回路部１６を突条放熱部２８（図４参照）に設置した状態を示している。図６にある通り、電力変換用放熱領域１５Ａに形成された突状放熱部２８(図４参照)の上部には二重系よりなる電力変換回路部１６が設置されている。電力変換回路部１６を構成するスイッチング素子は突条放熱部２８へ放熱する。

したがって、スイッチング素子で発生した熱を効率良く突状放熱部２８(図４参照)に伝熱させることができる。突状放熱部２８(図４参照)に伝えられた熱は電力変換用放熱領域１５Ａに拡散され、更にモータハウジング１１の側周面部１１Ａに伝熱されて外部に放熱される。ここで、上述した通り、電力変換回路部１６の軸方向の高さは、電源用放熱領域１５Ｂの高さより低くなっているので、後述する電源回路部１７と干渉することはない。

このように、電力変換用放熱領域１５Ａに形成された突状放熱部２８の上部に電力変換回路部１６が設置されている。したがって、電力変換回路部１６のスイッチング素子で発生した熱を効率良く突状放熱部２８に伝熱させることができる。更に、突状放熱部２８に伝えられた熱は電力変換用放熱領域１５Ａに拡散され、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに伝熱されて外部に放熱される。

次に、図７は電力変換回路部１６の上から電源回路部１７を設置した状態を示している。図７にある通り、電源用放熱領域１５Ｂの上部には電源回路部１７が設置されている。電源回路部１７を構成するコンデンサ２９やコイル３０等は、樹脂製の電源回路基板であるガラスエポキシ基板３１に載置されている。電源回路部１７も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対称にコンデンサ２９やコイル３０等からなる電源回路が形成されている。尚、ガラスエポキシ基板３１には、電力変換回路１６のスイッチング素子以外のコンデンサ等の電気素子が載置されている。

このガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ(図６参照)側の面は、電源用放熱領域１５Ｂと接触するようにして端面部１５に固定されている。固定方法は、図７にあるように、基板／コネクタ固定凸部２６の基板受け部２７に設けられたねじ穴２７Ｓに図示しない固定ねじによって固定されている。また、電源用放熱領域１５Ｂ(図６参照)に設けられたねじ穴２７Ｓにも図示しない固定ねじによって固定されている。

尚、電源回路部１７がガラスエポキシ基板３１で形成されているため、両面実装が可能となっている。そして、ガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ(図６参照)側の面には、図示しないＧＭＲ素子やこれの検出回路等からなる回転位相、回転数検出部が実装され、回転軸２３（図５参照）に設けた回転検出部２４(図５参照)と協働して、回転の回転位相や回転数を検出するようになっている。

このように、ガラスエポキシ基板３１は電源用放熱領域１５Ｂ(図６参照)に接触するようにして固定されているので、電源回路部１７で発生した熱を効率良く電源用放熱領域１５Ｂ(図６参照)に伝熱させることができる。電源用放熱領域１５Ｂ(図６参照)に伝えられた熱は、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに拡散して伝熱されて外部に放熱されるものである。ここで、ガラスエポキシ基板３１と電源用放熱領域１５Ｂ(図６参照)の間は、熱伝達性の良い接着剤、放熱グリース、放熱シートのいずれか１つを介在させることで、更に熱伝達性能を向上させることができる。

このように、電源用放熱領域１５Ｂの上部には電源回路部１７が設置されている。電源回路部１７の回路素子が載置されたガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ側の面は、電源用放熱領域１５Ｂと接触するようにして端面部１５に固定されている。したがって、電源回路部１７で発生した熱を効率良く電源用放熱領域１５Ｂに伝熱させることができる。電源用放熱領域１５Ｂに伝えられた熱は、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに拡散して伝熱されて外部に放熱されるようになる。

次に、図８は電源回路部１７の上から制御回路部１８を設置した状態を示している。図８にある通り、電源回路部１７の上部には制御回路部１８が設置されている。制御回路部１８を構成するマイクロコンピュータ３２や周辺回路３３は、制御回路基板であるガラスエポキシ基板３４に載置されている。制御回路部１８も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対象にマイクロコンピュータ３２や周辺回路３３からなる制御回路が形成されている。

尚、マイクロコンピュータ３２や周辺回路３３は、ガラスエポキシ基板３４の電源回路１７側の面に設けられていても良いものである。また、電源回路部１７と同様に、制御回路部１８がガラスエポキシ基板３４で形成されているため、両面実装が可能となっている。

このガラスエポキシ基板３４は、図８にあるように、基板／コネクタ固定凸部２６（図７参照）の頂部に設けられたねじ穴２６Ｓに樹脂製コネクタ組立体１３によって挟まれる形態で図示しない固定ねじによって固定されており、電源回路部１７（図７参照）のガラスエポキシ基板３１と制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４の間は、図７に示す電源回路部１７のコンデンサ２９やコイル３０等が配置される空間となっている。

次に、図９は制御回路部１８の上から樹脂製コネクタ組立体１３を設置した状態を示している。図９にある通り、制御源回路部１８の上部には樹脂製コネクタ組立体１３が設置されている。そして、樹脂製コネクタ組立体１３は基板／コネクタ固定凸部２６の頂部に設けられたねじ穴に制御回路部１８を挟み込むようにして固定ねじ３６によって固定されている。この状態で、図３に示すように樹脂製コネクタ組立体１３が電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続されている。

次に、図１０〜図１２を用いて本実施形態になる配線基板について詳細に説明する。ここで、図１０〜図１２は電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１のスルーホール領域の拡大断面を示しており、図１０はスルーホールを形成する前の状態を示し、図１１はスルーホールを形成した後の状態を示し、図１２はリード端子をハンダ付けした後の状態を示している。

図１０において、電源回路部１７を構成する樹脂基板であるガラスエポキシ基板３１には、ガラスエポキシ基板３１の表側と裏側を貫通する貫通孔３８が形成されている。ガラスエポキシ基板３１の内部には、複数(ここでは４個)の銅配線３９が、樹脂層４０を介して積層されて内装されている。ガラスエポキシ基板３１の表側と裏側の両面には電源回路１７を構成する回路部品が両面実装されており、これらの回路部品は銅配線３９のいずれかと適宜接続されている。

そして、図１１にあるように、貫通孔３８の内壁面には、銅薄膜を形成する銅メッキによって厚さ(ｔＳ)のスルーホール４１が形成されている。スルーホール４１は、ガラスエポキシ基板３１の表側と裏側で貫通孔３８の周囲に形成されたランド４１Ｌと、表側と裏側のランド４１Ｌとを接続して貫通孔３８の内壁面を覆うように形成されたスルーホール本体４１Ｗとから形成されている。

また、図１０に戻って、貫通孔３８の軸方向に直交する方向で、貫通孔３８の軸方向に沿ってほぼ等間隔に、複数(ここでは４個)のダミーランド４２が内装されている。このダミーランド４２は、貫通孔３８を囲むように配置されており、貫通孔３８の内壁面の側の面は、貫通孔３８の内壁面と同一の面、いわゆる面一の関係とされている。したがって、ダミーランド４２の貫通孔３８側の面は、貫通孔３８の一部を形成する。更に、図１１に示すように、ダミーランド４２の貫通孔３８の軸方向の厚さ(ｔＬ)は、スルーホール４１の厚さ(ｔＳ)より厚く形成されている。

ここで、銅配線３９とダミーランド４２は同じ積層数とされている。これは、一枚毎に銅配線３９を積層していくとき、銅配線３９とダミーランド４２は、形状的に一体的に接続された状態であり、一枚毎の積層が完了した状態で、銅配線３９とダミーランド４２の接続を切断するからである。したがって、ダミーランド４２の材料は銅で作られることになる。

更に、銅配線３９とダミーランド４２の互いに対面する端面の距離(Ｌ)は、絶縁距離が確保できる距離に設定されており、ガラスエポキシ基板３１の表側から見ると、ダミーランド４２は、貫通孔３８を備える円環状の形態となっている。

そして、このように形成されたガラスエポキシ基板３１の貫通孔３８(図１０参照)には、図１１にあるように、銅メッキによってスルーホール４１が形成される。この時、ダミーランド４２は、貫通孔３８と面一であるため、銅メッキを容易に行うことができる。このように、貫通孔３８の内壁面とスルーホール４１との接触面で、ダミーランド４２とスルーホール４１を接合する構成とした。

更には、ダミーランド４２は銅で作られ、またスルーホール４１も銅メッキで形成されるので、ダミーランド４２の端面とスルーホール４１の間の接合力は大きなものとなる。つまり、ダミーランド４２とスルーホール４１は、接合する上で同種の材料であるため、相性が良く良好な接合を行なうことができる。

このように構成されたガラスエポキシ基板３１は、図１２に示すようにスルーホール４１に回路部品のリード端子４３が挿入され、この状態で、スルーホール４１の近傍にハンダ４４を供給してレーザー照射やコテ半田等で、スルーホール４１とリード端子４３をハンダ付けすることができる。

そして、ハンダ付けが完了すると、温度の低下によってハンダ４４は収縮する挙動を呈して、ハンダ４４がスルーホール４１のスルーホール本体部４１Ｗに対して、貫通孔３８の内壁面から引き剥がす力を作用させる。また、高温のハンダ４４によってスルーホール４１と貫通孔３８に熱膨張差を生じることや、温度変化の繰り返し等の理由で、ガラスエポキシ基板３１の貫通孔３８の内壁面とスルーホール４１の間で剥離を生じやすい。

これに対して、本実施形態では、ダミーランド４２がガラスエポキシ基板３１に内装され、且つダミーランド４２にスルーホール４１がメッキ等の方法で接合されているので、スルーホール４１が貫通孔３８から剥離されるのを抑制することができる。

更には、ダミーランド４２の厚さ(ｔＬ)がスルーホール４１の厚さ(ｔＳ)より厚く形成されているので、大きな面積でスルーホール４１と接合することができ、スルーホール４１が貫通孔３８の内壁面から剥離されることを更に抑制できる。

また、ダミーランド４２は、ほぼ等間隔に複数の箇所でスルーホール４１と接合されているので、スルーホール４１に作用する力を分散することができ、スルーホール４１が貫通孔３８の内壁面から剥離されることを更に抑制できる。

尚、上述した実施形態では電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１について説明したが。制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４においても、当然適用できることはいうまでもない。

以上述べたように、本発明においては、外表面に回路部品が実装された樹脂基板に形成された貫通孔に導電性のスルーホールを形成し、更に貫通孔の内壁面の周囲にスルーホールの厚さに比べて厚さが厚いダミーランドを配置すると共に、貫通孔の内壁面とスルーホールの接触面でダミーランドとスルーホールを接合する構成とした。

これによれば、厚さが厚いダミーランドによってスルーホールを接合しているので、スルーホールが樹脂基板の貫通孔の内壁面から剥離されるのを抑制することができ、接合信頼性を向上することができる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

６…電動パワーステアリング装置、８…電動モータ部、９…電子制御部、１１…モータハウジング、１２…金属カバー、１３…樹脂製コネクタ組立体、１４…出力部、１５…端面部、１５Ａ…電力変換用放熱領域、１５Ｂ…電源用放熱領域、１６…電力変換回路部、１７…電源回路部、１８…制御回路部、１９…端面部、２０…コイル、２１…ステータ、２２…ロータ、２３…回転軸、２４…回転検出部、２５…貫通孔、２６…基板／コネクタ固定凸部、２７…基板受け部、２８…突状放熱部、２９…コンデンサ、３０…コイル、３１…ガラスエポキシ基板、３２…マイクコンピュータ、３３…周辺回路、３４…ガラスエポキシ基板、３８…貫通孔、３９…銅配線、４０…樹脂層、４１…スルーホール、４１Ｌ…ランド、４１Ｗ…スルーホール本体、４２…ダミーランド、４３…リード端子、４４…ハンダ。

Claims (10)

1. 樹脂基板と、前記樹脂基板の外表面に実装された回路部品からなる配線基板において、
   前記樹脂基板に形成された貫通孔に導電性のスルーホールを形成し、
   前記貫通孔の内壁面の周囲に前記スルーホールの厚さに比べて厚さが厚いダミーランドを配置すると共に、
   前記貫通孔の内壁面と前記スルーホールの接触面で前記ダミーランドと前記スルーホールを接合した
   ことを特徴とする配線基板。
2. 請求項１に記載の配線基板において、
   前記貫通孔の周囲の前記樹脂基板には、複数の前記ダミーランドが前記貫通孔の軸線方向に沿って配置されている
   ことを特徴とする配線基板。
3. 請求項１に記載の配線基板において、
   前記貫通孔の周囲の前記樹脂基板には、複数の前記ダミーランドが前記貫通孔の軸線方向に沿ってほぼ等間隔に配置されている
   ことを特徴とする配線基板。
4. 請求項２、または請求項３に記載の配線基板において、
   前記ダミーランドは銅製であり、前記スルーホールは前記貫通孔の内壁面を銅メッキすることで形成され、前記銅メッキによって前記スルーホールと前記ダミーランドとが接合されている
   ことを特徴とする配線基板。
5. 請求項４に記載の配線基板において、
   前記ダミーランドは、前記樹脂基板の内部に設けられた銅配線から切断されて形成されている
   ことを特徴とする配線基板。
6. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の配線基板において、
   前記スルーホールには前記回路部品のリード端子が挿入されて、ハンダによって前記スルーホールと前記リード端子が接合されている
   ことを特徴とする配線基板。
7. 機械系制御要素を駆動する電動モータと、前記電動モータが収納されたアルミ系金属製のモータハウジングと、前記電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、前記電動モータを駆動するための電子制御部とを備えた電動駆動装置であって、
   前記電子制御部が、電源の生成を主たる機能とする電源回路部と、前記電動モータの駆動を主たる機能とする電力変換回路部と、前記電力変換回路部の制御を主たる機能とする制御回路部とに分割されていると共に、
   前記電源回路部、及び前記制御回路部のどちらか一方、或いは両方の回路部品が樹脂基板に実装されて配線基板とされており、
   前記樹脂基板には、
   前記樹脂基板に形成された貫通孔に導電性のスルーホールが形成され、
   前記貫通孔の内壁面の周囲に前記スルーホールの厚さに比べて厚さが厚いダミーランドが配置されると共に、
   前記貫通孔の内壁面と前記スルーホールの接触面で前記ダミーランドと前記スルーホールが接合され、
   更に、前記スルーホールには前記回路部品のリード端子が挿入されて、ハンダによって前記スルーホールと前記リード端子が接合されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
8. 請求項７に記載の電動駆動装置において、
   前記貫通孔の周囲の前記樹脂基板には、複数の前記ダミーランドが前記貫通孔の軸線方向に沿って配置されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
9. 請求項７に記載の電動駆動装置において、
   前記貫通孔の周囲の前記樹脂基板には、複数の前記ダミーランドが前記貫通孔の軸線方向に沿ってほぼ等間隔に配置されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
10. 請求項８、または請求項９に記載の電動駆動装置において、
    前記ダミーランドは銅製であり、前記スルーホールは前記貫通孔の内壁面を銅メッキすることで形成され、前記銅メッキによって前記スルーホールと前記ダミーランドとが接合されている
    ことを特徴とする電動駆動装置。

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