JP7131163B2 - 電子制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、コネクタを備える駆動装置が知られている。例えば特許文献１では、コネクタ端子が基板の一方の面側から他方の面側に挿入されて、接続されている。

特開２０１５－１０６９７３号公報

基板と、基板と接続する端子とを、例えばはんだ付けにより接続する場合、はんだ付けする際の熱が裏面まで伝わりにくく、はんだ付け性が悪いことがある。本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板と端子との接続性を向上可能な電子制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明の電子制御装置は、基板（３０、５０）と、最外端子（４６３、４６４）と、を備える。基板は、回路パターン（４１～４４、６１～６６）、表面レジスト層（４７、６７）、端子接続部（３３、３４）、レジスト開口部（３７、３８）、および、複数のビア（３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２）を有する。

回路パターンは、第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数）に積層される。表面レジスト層は、第１層側に設けられる。端子接続部は、第１層側の主面である第１面（３０１、５０１）と第ｎ層側の主面である第２面（３０２、５０２）とを貫通する貫通孔である。レジスト開口部は、端子接続部の外縁に沿って回路パターンが表面レジスト層から露出する。ビアは、レジスト開口部の外側に設けられる。

ビアには、最外端子と基板とを接続するときの受熱領域内であって、レジスト開口部よりも基板の端部側に形成される複数の外側ビア（３３２、３４２）が含まれる。ビア（３５１、３５２）は、レーザビアであって、第１層の回路パターンである第１回路パターン（６１）と、第２層の回路パターンである第２回路パターン（６２）とを接続し、内部が導体にて充填されており、第１面（５０１）側が表面レジスト層（６７）で覆われている。受熱領域内にビアを形成することで、第１面側から受けた熱を、端子接続部にて第２面側まで伝えるのを補助することができる。これにより、最外端子と基板との接続性を向上可能である。

第１実施形態によるステアリングシステムの概略構成図である。 第１実施形態による駆動装置の断面図である。 第１実施形態による基板の第１面側を示す平面図である。 第１実施形態による電源端子接続部およびグランド端子接続部の近傍を示す平面図である。 第１実施形態によるグランド端子接続部の近傍を示す平面図である。 第１実施形態によるビアを示す平面図である。 図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図である。 第２実施形態による基板の断面図である。 第２実施形態による第２回路パターンを示す模式図である。 第２実施形態による第３回路パターンを示す模式図である。 第３実施形態によるグランド端子接続部の近傍を示す平面図である。 第３実施形態によるビアを示す平面図である。 図１１のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線断面図である。 第４実施形態による基板の断面図である。 第４実施形態による第２回路パターンを示す模式図である。 第４実施形態による第３回路パターンを示す模式図である。 第４実施形態によるグランド端子接続部の第２面側を示す図である。 第５実施形態による基板の断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明による電子制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。図１に示すように、第１実施形態による電子制御装置としてのＥＣＵ１０は、モータ８０とともに、車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置８に適用される。図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の全体構成を示すものである。ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置８等を備える。

ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。トルクセンサ９４は、第１トルク検出部１９４および第２トルク検出部２９４を有する。ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。

運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。

電動パワーステアリング装置８は、モータ８０およびＥＣＵ１０を有する駆動装置４０、ならびに、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える動力伝達部としての減速ギア８９等を備える。本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ８０の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」等としてもよい。

図２に示すように、モータ８０は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力するものであって、図示しないバッテリから電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。モータ８０は、３相ブラシレスモータであって、ロータ８６０およびステータ８４０を有する。

モータ８０は、巻線組としての第１モータ巻線１８０および第２モータ巻線２８０を有する。モータ巻線１８０、２８０は、電気的特性が同等であり、共通のステータ８４０に、互いに電気角を３０［ｄｅｇ］ずらしてキャンセル巻きされる。これに応じて、モータ巻線１８０、２８０には、位相φが３０［ｄｅｇ］ずれた相電流が通電されるように制御される。通電位相差を最適化することで、出力トルクが向上する。また、６次のトルクリプルを低減することができる。さらにまた、位相差通電により、電流が平均化されるため、騒音、振動のキャンセルメリットを最大化することができる。また、発熱についても平均化されるため、各センサの検出値やトルク等、温度依存の系統間誤差を低減可能であるとともに、通電可能な電流量を平均化できる。

以下、第１モータ巻線１８０の駆動制御に係る構成の組み合わせを第１系統、第２モータ巻線２８０の駆動制御に係る構成の組み合わせを第２系統とする。また、第１系統に係る構成を主に１００番台で付番し、第２系統に係る構成を主に２００番台で付番する。また、第１系統および第２系統において、同様の構成には、下２桁が同じとなるように付番する。以下適宜、「第１」を添え字の「１」、「第２」を添え字の「２」として記載する。

駆動装置４０は、モータ８０の軸方向の一方側にＥＣＵ１０が一体的に設けられており、いわゆる「機電一体型」であるが、モータ８０とＥＣＵ１０とは別途に設けられていてもよい。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸とは反対側において、シャフト８７０の軸Ａｘに対して同軸に配置されている。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸側に設けられていてもよい。機電一体型とすることで、搭載スペースに制約のある車両において、ＥＣＵ１０とモータ８０とを効率的に配置することができる。

モータ８０は、ステータ８４０、ロータ８６０、および、これらを収容するハウジング８３０等を備える。ステータ８４０は、ハウジング８３０に固定されており、モータ巻線１８０、２８０が巻回される。ロータ８６０は、ステータ８４０の径方向内側に設けられ、ステータ８４０に対して相対回転可能に設けられる。

シャフト８７０は、ロータ８６０に嵌入され、ロータ８６０と一体に回転する。シャフト８７０は、軸受８３５、８３６により、ハウジング８３０に回転可能に支持される。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部は、ハウジング８３０からＥＣＵ１０側に突出する。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部には、検出対象としてのマグネット８７５が設けられる。

ハウジング８３０は、リアフレームエンド８３７を含む有底筒状のケース８３４、および、ケース８３４の開口側に設けられるフロントフレームエンド８３８を有する。ケース８３４とフロントフレームエンド８３８とは、ボルト等により互いに締結されている。リアフレームエンド８３７には、リード線挿通孔８３９が形成される。リード線挿通孔８３９には、モータ巻線１８０、２８０の各相と接続されるリード線１８５、２８５が挿通される。リード線１８５、２８５は、リード線挿通孔８３９からＥＣＵ１０側に取り出され、基板３０に接続される。

ＥＣＵ１０は、カバー４６０、基板３０、および、基板３０に実装される各種の電子部品等を備える。

カバー４６０は、外部の衝撃から電子部品を保護したり、ＥＣＵ１０の内部への埃や水等の浸入を防止したりする。カバー４６０は、カバー本体４６１、および、コネクタ部４６２が一体に形成される。なお、コネクタ部４６２は、カバー本体４６１と別体であってもよい。コネクタ部４６２は、駆動装置４０の軸方向の端部に設けられ、モータ８０と反対側に開口する。コネクタ部４６２には、電源端子４６３およびグランド端子４６４が設けられる。電源端子４６３およびグランド端子４６４は、基板３０と接続される。なお、図２中では記載を省略しているが、車両通信端子やトルクセンサ９４と接続されるトルク端子等を含む制御端子がコネクタ部４６２に一体に形成されていてもよいし、別途のコネクタが設けられていてもよい。コネクタ数および端子数は、信号数等に応じて適宜変更可能である。

基板３０は、例えばプリント基板であって、リアフレームエンド８３７と対向して設けられる。図７に示すように、基板３０は、スルーホールで層間の回路を接続する４層の貫通多層板である。本実施形態では、電源端子４６３およびグランド端子４６４は、モータ８０とは反対側から基板３０に挿入されるので、電源端子４６３およびグランド端子４６４の先端は、モータ８０側に突出し、モータ８０が設けられる側からはんだ付けを行う。

基板３０の２つの主面のうち、はんだ付けを行うモータ８０側の面を第１面３０１、モータ８０と反対側の面を第２面３０２とし、第１面３０１側から、第１層Ｌ１１、第２層Ｌ１２、第３層Ｌ１３、第４層Ｌ１４とする。第１層Ｌ１１には第１回路パターン４１、第２層Ｌ１２には第２回路パターン４２、第３層Ｌ１３には第３回路パターン４３、第４層Ｌ１４には第４回路パターン４４がそれぞれ形成される。回路パターン４１～４４の間には、層間絶縁層４９が形成される。また、第１面３０１側には表面レジスト層４７が形成され、第２面３０２側には表面レジスト層４８が形成される。

図２および図３に示すように、基板３０の第１面３０１には、駆動回路を構成するスイッチング素子１２１、２２１、回転角センサ２５、および、図示しないカスタムＩＣ等が実装される。回転角センサ２５は、マグネット８７５の回転に伴う磁界の変化を検出可能なように、マグネット８７５と対向する箇所に実装される。

図３に示すように、第２面３０２には、コンデンサ１２８、２２８、コイル２９、マイコン１３０、２３０等が実装される。コンデンサ１２８、２２８は、図示しないバッテリから入力された電力を平滑化する。またコンデンサ１２８、２２８は、電荷を蓄えることで、モータ８０への電力供給を補助する。コンデンサ１２８、２２８およびコイル２９は、フィルタ回路を構成し、バッテリを共用する他の装置に伝わるノイズを低減するとともに、駆動装置４０からバッテリを共用する他の装置に伝わるノイズを低減する。また、図示しない電源リレー、モータリレーおよび電流センサ等についても、第１面３０１または第２面３０２に実装される。本実施形態では、１枚の基板３０に電子部品が実装されているが、複数枚の基板に電子部品を実装するようにしてもよい。

基板３０には、基板固定部３１、モータ線接続部１８６、２８６、制御端子接続部３２、電源端子接続部３３およびグランド端子接続部３４が形成される。基板固定部３１、モータ線接続部１８６、２８６、制御端子接続部３２、電源端子接続部３３およびグランド端子接続部３４は、基板３０上における実装面積を確保すべく、いずれも基板３０の外縁に近い外縁領域に設けられる。基板固定部３１、モータ線接続部１８６、２８６、制御端子接続部３２、電源端子接続部３３およびグランド端子接続部３４は、第１面３０１側と第２面３０２側とを貫通する貫通孔であり、内周には銅等の導電材料にてメッキが施され、スルーホールランドが形成される。なお、基板固定部３１の内周には、メッキ処理がなされていなくてもよい。

基板固定部３１には、図示しないねじ等が挿通され、基板３０をリアフレームエンド８３７に固定する。モータ線接続部１８６にはリード線１８５が挿通され、モータ線接続部２８６にはリード線２８５が挿通され、はんだ等により電気的に接続される。制御端子接続部３２には、制御端子が挿通され、はんだ等により電気的に接続される。

図４に示すように、電源端子接続部３３には電源端子４６３が挿通され、グランド端子接続部３４にはグランド端子４６４が挿通され、それぞれはんだ等により電気的に接続される。電源端子接続部３３の内周面には、スルーホールランドが形成される。スルーホールランドの第１面３０１側の一部は、表面レジスト層４７から露出している。表面レジスト層４７から露出している部分を、レジスト開口部３７とする。グランド端子接続部３４の内周面には、スルーホールランド３９（図７参照）が形成される。スルーホールランド３９の第１面３０１側の一部は、表面レジスト層４７から露出している。表面レジスト層４７から露出している部分を、レジスト開口部３８とする。スルーホールランドは、各層の回路パターンと接続され、回路パターンの一部とみなすことができる。

電源端子接続部３３およびグランド端子接続部３４は、平面視略楕円形であって、短辺が隣り合って設けられている。電源端子接続部３３の径方向内側であって、比較的近接した箇所には、コイル２９（図３参照）が実装される。電源端子接続部３３とコイル２９とは、電源端子接続部３３の半分以上の太いパターンで接続される。

電源端子接続部３３は、長辺の半分以上の幅広（例えば２ｍｍ以上）のパターンが引き出されている。そのため、電源端子４６３と電源端子接続部３３とをはんだにて接続する際、熱がパターン側に逃げやすく、第２面３０２側まで熱が伝わりにくい。一方、例えば制御端子のように、端子自体が細く、また、接続されているパターンが小さい端子は、はんだ付け時の熱がパターン側に逃げにくい。そのため、電源端子４６３と基板３０とをはんだ付けする場合、制御端子と基板３０とをはんだ付けする場合と比較して、はんだ付け性が悪い。グランド端子４６４についても、電源端子４６３と略同様である。

また、本実施形態では、端子接続部３３、３４が、短辺側が隣り合って配置されており、長辺側が隣り合う場合と比較して、熱が逃げやすい。さらにまた、電源端子４６３は、比較的大型であって熱容量の大きい部品であるコイル２９が近くに配置されており、コイル２９への放熱も懸念される。例えば、はんだ付け前に製品を温めることではんだ付け性が改善されるが、基板３０や基板３０に実装される素子へのダメージ、はんだ付け時のエネルギ増および製造時間の増加等の問題がある。

そこで本実施形態では、図４および図５に示すように、ビア３３１、３３２が、電源端子接続部３３の周りを囲むように、レジスト開口部３７の外側に設けられる。また、ビア３４１、３４２が、グランド端子接続部３４の周りを囲むように、レジスト開口部３８の外側に設けられる。本実施形態では、ビア３３１、３３２、３４１、３４２は、レジスト開口部３７、３８の外縁に沿って配列される。

ビア３３１、３３２は、電源端子接続部３３に形成されるスルーホールランドとパターンにて接続されており、電源端子接続部３３と同電位である。また、ビア３４１、３４２は、グランド端子接続部３４に形成されるスルーホールランド３９とパターンにて接続されており、グランド端子接続部３４と同電位である。

内側ビア３３１、３４１は、端子接続部３３、３４よりも、基板３０の中心側に形成される。外側ビア３３２、３４２は、端子接続部３３、３４よりも、基板３０の端部側に形成される。内側ビア３３１、３４１の機能は同様であり、外側ビア３３２、３４２の機能は同様であるので、以下、グランド端子接続部３４の周囲に形成されるビア３４１、３４２を中心に説明する。

図５および図６に示すように、ビア３４１、３４２は、はんだ付け時にはんだが触れる領域である受熱領域Ｈ内に形成される。本実施形態の基板３０が貫通基板であるので、ビア３４１、３４２は、第１面３０１側と第２面３０２側とを貫通する貫通孔である。図６は、１つの内側ビア３４１を示している。内側ビア３４１は貫通孔であるので、内側ビア３４１の表面には表面レジスト層４７を形成できないため、内側ビア３４１の周りには、回路パターン４１が露出している。外側ビア３４２も同様である。第１面３０１において、ビア３４１、３４２とレジスト開口部３８との間には、表面レジスト層４７が形成される。換言すると、ビア３４１、３４２と、レジスト開口部３７とは、領域が連続しておらず、表面レジスト層４７にて分離されている。

図５に二点鎖線で示す受熱領域Ｈは、グランド端子４６４と基板３０とを接続するときにはんだが触れる領域である。はんだ付け時、はんだバックフィレットを作製するために、第２面３０２側まで熱を伝達させる必要がある。そこで本実施形態では、図５および図７に示すように、はんだ付け面である第１面３０１側の回路パターン４１は、はんだによる熱を広い面積で受けるために広げておき、ビア３４１、３４２を形成することで、裏面である第２面３０２側までの熱伝達を補助する。また、内側ビア３４１は、基板３０の内周側への熱伝達を防ぐ壁としても機能する。なお、図７では、紙面右側が基板３０の外周側であり、紙面左側が基板３０の中心側である。

はんだ上がりが悪い場合、図７に示すように、外側ビア３４２よりも外周側の領域において、回路パターン４２～４４のパターンを、回路パターン４１よりも小さく形成する。第１層Ｌ１１以外の回路パターン４２～４４を外周側にて極力小さくすることで、熱が基板３０の外周側へ逃げるのを防ぐことができる。

また、内側ビア３４１よりも中心側の領域において、第１層Ｌ１１以外の回路パターン４２、４３、４４には、基板３０の中心へ繋がるパターンと、グランド端子接続部３４が接続されるパターンとを分離するための分離部４２５、４３５、４４５が形成される。分離部４２５、４３５、４４５を形成することで、熱が基板３０の中心側へ逃げるのを防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態のＥＣＵ１０は、基板３０と、電源端子４６３およびグランド端子４６４と、を備える。基板３０は、回路パターン４１～４４、表面レジスト層４７、端子接続部３３、３４、レジスト開口部３７、３８、複数のビア３３１、３３２、３４１、３４２を有する。回路パターン４１～４４は、第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数）に積層される。本実施形態では、ｎ＝４であり、４層の回路パターンが積層される。表面レジスト層４７は、第１層Ｌ１１側に設けられる。端子接続部３３、３４は、第１層Ｌ１１側の主面である第１面３０１と、第４層Ｌ１４側の主面である第２面３０２とを貫通する貫通孔である。レジスト開口部３７、３８は、端子接続部３３、３４の外縁に沿って回路パターンが表面レジスト層４７から露出する。ビア３３１、３３２、３４１、３４２は、レジスト開口部３７、３８の外側に設けられる。

電源端子４６３は、電源端子接続部３３に挿入され、基板３０の最外周側において、はんだにて基板３０と接続される。グランド端子４６４は、グランド端子接続部３４に挿入され、基板３０の最外周側において、はんだにて基板３０と接続される。本実施形態では、はんだが「接続部材」に対応する。本実施形態の最外端子は、電源と接続される電源端子４６３、および、グランドと接続されるグランド端子４６４である。ここで、基板３０上において、電源端子４６３およびグランド端子４６４の外側には他の端子が設けられておらず、「最外端子」とみなす。

ビアには、電源端子４６３と基板３０とを接続するときの受熱領域Ｈ内であって、レジスト開口部３７よりも基板３０の端部側に形成される複数の外側ビア３３２が含まれる。また、ビアには、グランド端子４６４と基板３０とを接続するときの受熱領域Ｈであって、レジスト開口部３８よりも基板３０の端部側に形成される複数の外側ビア３４２が含まれる。

受熱領域Ｈは、はんだ付け時にはんだが触れる領域であって、受熱領域Ｈ内にビア３３１、３３２、３４１、３４２を形成することで、はんだ付け面である第１面３０１側から受けた熱を、端子接続部３３、３４にて第２面３０２側まで伝えるのを補助することができる。これにより、基板３０と端子４６３、４６４との接続性を向上することができる。特に、電源端子４６３やグランド端子４６４のように、幅広の端子であって、比較的広いパターンと接続されている場合や、近くに熱容量の大きい部品が実装されている場合、熱がパターン側に逃げやすいため、熱伝達を補助するビア３３１、３３２、３４１、３４２を設けることが有効である。これにより、はんだ付け性を向上可能である。

ビアには、外側ビア３３２、３４２、および、受熱領域Ｈ内であって、レジスト開口部３７、３８よりも基板３０の端部とは反対側に形成される複数の内側ビア３３１、３４１が含まれる。内側ビア３３１、３４１は、外側ビア３３２、３４２と同様、第１面３０１側から受けた熱を第２面３０２側まで伝えるのを補助する。また、内側ビア３３１、３４１は、基板３０の中心側へ繋がるパターンへの放熱を抑制する壁としても機能する。これにより、はんだ付け性をより向上可能である。

ビア３３１、３３２、３４１、３４２は、第１面３０１側と第２面３０２側とを貫通する貫通ビアである。第１面３０１側において、ビア３３１、３３２、３４１、３４２とレジスト開口部３７、３８との間には、表面レジスト層４７が形成されている。本実施形態は、ビア３３１、３３２と電源端子接続部３３とがパターンで接続されているので、接続パターンにはレジストをかぶせることで、レジスト開口部３７の拡大を防ぐことができる。同様に、ビア３４１、３４２とグランド端子接続部３４とがパターンで接続されているので、接続パターンにはレジストを被せることで、レジスト開口部３８の拡大を防ぐことができる。

基板３０において、端子接続部３３、３４よりも基板３０の中心側の回路パターンには、端子接続部３３、３４と接続されるパターンと、基板３０の中心側に延びるパターンとを分離する分離部４２５、４３５、４４５が形成される。本実施形態では、第１回路パターン４１以外の回路パターン４２～４５に分離部４２５、４３５、４４５が形成される。これにより、基板３０の中心側に延びるパターンへの放熱を抑制することができる。

電動パワーステアリング装置８は、ＥＣＵ１０と、モータ８０と、を備える。電動パワーステアリング装置８では、パワー端子である電源端子４６３およびグランド端子４６４に大電流を流すため、端子４６３、４６４が幅広であって、かつ、基板３０にて大きいパターンに接続されるため、はんだ付け時の熱がパターン側へ逃げやすい。そのため、ビア３３１、３３２、３４１、３４２を形成することで、端子接続部３３、３４の第２面３０２側への熱伝達を補助するとともに、回路パターン側への放熱を抑制している。これにより、はんだ付け性を向上可能である。

（第２実施形態）
第２実施形態を図８～図１０に示す。本実施形態では、グランド端子接続部３４とビア３４１、３４２について、主に第２層Ｌ１２～第４層Ｌ１４の回路パターン４２～４４を中心に説明する。なお、電源端子接続部３３とビア３３１、３３２については、同様であるので説明を省略する。後述の実施形態についても同様である。

図８は、第１実施形態の図７に対応する図である。図９は第２層Ｌ１２の回路パターン４２を示す図であり、図１０は第３層Ｌ１３の回路パターン４３を示す図であって、いずれもグランド端子接続部３４の周辺の回路パターンを示している。また、図９および図１０では、いずれも紙面上側を基板３０の外周側、下側を基板３０の中心側とする。なお、第１層Ｌ１１の回路パターンは第１実施形態と同様であり（図５参照）、第４層Ｌ１４の回路パターン４４は、第３層Ｌ１３の回路パターン４３と同様とする。

例えばグランドパターンのように、製品性能を確保すべく、第２層Ｌ１２にて内側ビア３４１と内周側のパターン４２１とを繋ぐ必要がある場合、分離部４２５を形成することができない。内側ビア３４１が設けられていない場合、はんだ付け時おいて、第１面３０１側から受ける熱を第２面３０２側まで伝達させるための経路がグランド端子接続部３４と外側ビア３４２だけとなり、グランド端子接続部３４から内層パターンへの放熱が大きくなり、第２面３０２側まで十分な熱が伝わらない虞がある。

本実施形態では、内側ビア３４１が、第１面３０１側にて受けた熱を第２面３０２側まで伝達させるのを補助するとともに、基板３０の中心側へと繋がるパターンへの放熱を抑制する壁として機能する。また、図９に示すように、第２層Ｌ１２の回路パターン４２において、基板３０の中心側へ延びるパターン４２１をグランド端子接続部３４と接続する必要がある場合、接続箇所を最小限とし、できるだけ周辺パターンへの放熱経路とならないようにする。図９の例では、パターン４２１は、内側ビア３４１と接続されており、外側ビア３４２とは接続されていない。図９の例では、７つの内側ビア３４１が形成されており、その全てがパターン４２１と接続されているが、上述の通り、パターン４２１と接続されるビアは最小限とするため、例えば５つがパターン４２１と接続され、２つはパターン４２１とは接続されていないといった具合であってもよい。

また、第２層Ｌ１２において、外側ビア３４２とグランド端子接続部３４とは、補助パターン４２２にて接続される。補助パターン４２２は、外側ビア３４２の外径と同程度の幅である比較的幅狭のパターンである。後述の補助パターン４３２も同様とする。外側ビア３４２を補助パターン４２２以外のパターンと接続せず、回路パターンへの放熱を抑制することで、熱を第２面３０２側へ伝わりやすくする。補助パターン４２２の上には、レジスト層が形成されている。これにより、スルーホールランド３９が拡大しないようにしている。

図１０に示すように、第３層Ｌ１３では、内周側の回路パターンとグランド端子接続部３４とを接続する必要がないので、内側ビア３４１および外側ビア３４２は、いずれも補助パターン４３２にてグランド端子接続部３４と接続される。ビア３４１、３４１を、補助パターン４３２以外のパターンと接続せず、回路パターンへの放熱を抑制することで、熱を第２面３０２側へ伝わりやすくする。第４層Ｌ１４についても同様である。

また、通電量に応じ、例えば電源パターンのように、電源端子接続部３３と接続する回路パターンが１層でよい場合、第２層についても、図１０に示すように、内側ビアおよび外側ビアを補助パターンで端子接続部と接続するようにしてもよい。

第３層Ｌ１３および第４層Ｌ１４において、ビア３４１、３４２は、ビアごとに設けられる補助パターン４３２にて、グランド端子接続部３４と接続される。また、第２層Ｌ１２において、内側ビア３４１は、グランド端子接続部３４から基板３０の中心側へと延びるパターン４２１に設けられ、外側ビア３４２は、ビアごとに設けられる補助パターン４２２にてグランド端子接続部３４と接続される。

製品性能を担保するためにグランド端子接続部３４と、基板３０の中心側へ延びるパターン４２１とを接続しなければならない場合、必要な分だけをパターン４２１で繋ぎ、パターン４２１と繋ぐ必要がない箇所では、比較的細い補助パターン４２２、４３２にて、ビア３４１、３４２とグランド端子接続部３４とを接続している。ビア３４１、３４２を、基板３０の中心側へ延びるパターンとは極力接続しないようにすることで、第２面３０２側への熱伝達を補助しつつ、他のパターンへの放熱が抑制される。また、パターン４２１に内側ビア３４１を設けることで、内側ビア３４１が放熱抑制の壁として機能するので、ビア３４１を形成しない場合と比較し、基板３０の中心側への放熱を抑制することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
第３実施形態を図１１～図１３に示す。本実施形態の基板５０は、６層のビルドアップ基板である。図１３に示すように、基板５０の一方の主面を第１面５０１、他方の主面を第２面５０２とし、第１面５０１側から、第１層Ｌ２１、第２層Ｌ２２、第３層Ｌ２３、第４層Ｌ２４、第５層Ｌ２５、第６層Ｌ２６とする。第１層Ｌ２１には第１回路パターン６１、第２層Ｌ２２には第２回路パターン６２、第３層Ｌ２３には第３回路パターン６３、第４層Ｌ２４には第４回路パターン６４、第５層Ｌ２５には第５回路パターン６５、第６層Ｌ２６には第６回路パターン６６がそれぞれ形成される。回路パターン６１～６４の間には、層間絶縁層６９が形成される。また、第１面５０１側には表面レジスト層６７が形成され、第２面５０２側には表面レジスト層６８が形成される。図１１に示すように、第１実施形態と同様、はんだ付け面である第１面５０１側の回路パターン６１は、はんだによる熱を広い面積で受けるために広げておく。

図１１に示すように、第１面５０１側から見たとき、グランド端子接続部３４の周りを取り囲むように、ビアが形成される。詳細には、基板５０において、グランド端子接続部３４よりも中心側に内側ビア３５１が形成され、外周側に外側ビア３５２が形成される。本実施形態では、ビア３５１、３５２は、グランド端子接続部３４の周りに２重に配列される。本実施形態のビア３５１、３５２は、レーザビアであり、第１層Ｌ２１の回路パターン６１と第２層Ｌ２２の回路パターン６２とを接続する（図１３参照）。ビア３５１、３５２の内部は銅等の導体で充填されている。これにより、ビアがスルーホールである場合と比較し、大電流が抑制されない。

図１２は、１つの内側ビア３５１を示している。図１２に示すように、ビア３５１には穴が空いていないので、ビア３５１が形成されている箇所も表面レジスト層６７で覆われており、ビア３５１の上部にて表面レジスト層６７が開口していない。そのため、受熱領域Ｈは、端子接続部３３、３４の外縁に形成されるレジスト開口部３７、３８以外の箇所が表面レジスト層６７で覆われている。これにより、はんだボールなどの異物の発生を抑制することができる。外側ビア３５２も同様である。

図１３に示すように、レーザビアであるビア３５１、３５２は、ビア内部も導体で埋まるため、より多くの熱エネルギを内層まで伝達可能である。また、上記実施形態のビア３４１、３４２と同様、はんだ付け面である第１面５０１側から裏面である第２面５０２側までの熱伝達を補助する。また、内側ビア３５１は、基板５０の内周側への熱伝達を防ぐ壁としても機能する。

外側ビア３５２の外周側の領域において、回路パターン６３～６６のパターンを、回路パターン６１、６２よりも小さく形成する。第１層Ｌ２１および第２層Ｌ２２以外の第３層Ｌ２３～第６層Ｌ２６における回路パターン６３～６６を、外周側にて極力小さくすることで、熱が基板５０の外周側へ逃げるのを防ぐことができる。

内側ビア３５１よりも基板３０の中心側において、第１層Ｌ２１以外の回路パターン６２～６６には、基板３０の中心側へ繋がるパターンと、グランド端子接続部３４が接続されるパターンとを分離するための分離部６２５、６３５、６４５、６５５、６６５が、内側ビア３５１よりも内周側に形成される。分離部６２５、６３５、６４５、６５５、６６５を形成することで、熱が基板３０の内周側へ逃げるのを防ぐことができる。

ビア３５１、３５２は、第１層Ｌ２１の回路パターンである第１回路パターン６１と、第２層Ｌ２２の回路パターンである第２回路パターン６２とを接続し、内部が導体にて充填されており、第１面５０１側が表面レジスト層６７で覆われている。本実施形態のビア３５１、３５２は、レーザビアであって、第１面３０１側が表面レジスト層６７で覆われているので、基板５０と端子４６３、４６４とを接続する際、はんだボールの発生を抑制することができる。また、ビア３５１、３５２の内部が導体で充填されているので、大電流が抑制されない。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
第４実施形態を図１４～図１６に示す。本実施形態では、主に第２層Ｌ２２～第６層Ｌ２６の回路パターン６２～６６を中心に説明する。図１４は、第３実施形態の図１３に対応する図である。図１５は、第２層Ｌ２２の回路パターン６２を示す図であり、図１６は第３層Ｌ２３の回路パターン６３を示す図であり、いずれもグランド端子接続部３４の周辺の回路パターンを示している。第１層Ｌ２１の回路パターン６１は、第３実施形態と同様であり（図１１参照）、第４層Ｌ２４および第５層Ｌ２５の回路パターン６４、６５は、第３層Ｌ２３の回路パターン６３と同様とする。

例えばグランドパターンのように、第２実施形態と同様、製品性能を確保すべく、第２層Ｌ２２にて、内側ビア３５１と内周側のパターン６２１とを繋ぐ必要がある場合、分離部６２５を形成することができない。

本実施形態では、図１４および図１５に示すように、第２層Ｌ２２の回路パターン６２は、内側ビア３５１が形成される内側パターン６２１と、外側ビア３５２が形成される外側パターン６２２とを含む。内側パターン６２１には、外周側に開口する凹部６２７が形成され、この凹部６２７に外側パターン６２２が配置される。スルーホールランド３９は、パターン６２１、６２２を接続するように設けられている。内側パターン６２１と外側パターン６２２との間には、分離溝６２３が形成され、スルーホールランド３９で接続される部分を除き、離間している。これにより、外側パターン６２２から内側パターン６２１への放熱が抑制される。また、外側パターン６２２は、第１層Ｌ２１にて受けた熱をグランド端子接続部３４に伝えるのを補助する。

内側パターン６２１は、外側パターン６２２の両側にて、基板５０の外周側まで延びて形成されている。内側パターン６２１には、第２層Ｌ２２～第５層Ｌ２５の回路パターン６２～６５を接続する内層ビア３５５、３５６が形成される。内層ビア３５５、３５６は、第１層Ｌ２１と第２層Ｌ２２とを繋ぐビア３５１、５３２とは別途に設けられており、分離されている。

内層ビア３５５は内側ビア３５１よりも基板５０の内側の領域に形成され、内層ビア３５６は凹部６２７の両側にて外側パターン６２２と対向する領域に形成される。内層ビア３５５、３５６を、グランド端子接続部３４およびグランド端子接続部３４と繋がるビア３５１、３５２とは分離して配置することで、ビア３５１、３５２にてグランド端子接続部３４に熱を伝えつつ、内層ビア３５５、３５６が熱伝達を防ぐ壁として機能し、第３層Ｌ２３～第５層Ｌ２５の回路パターン６３～６５への放熱を抑制することができる。

図１６に示すように、第３層Ｌ２３の回路パターン６３には、内部にグランド端子接続部３４が配置される凹部６３７が形成されており、この凹部６３７に、スルーホールランド３９が形成される。グランド端子接続部３４およびスルーホールランド３９と、回路パターン６３とは、離間している。回路パターン６３には、ビア３５１、３５２は形成されておらず、内層ビア３５５、３５６が形成されている。第４層Ｌ２４の回路パターン６４および第５層の回路パターン６５も同様である。また、図１７に示すように、第６層Ｌ２６においても、グランド端子接続部３４に形成されるスルーホールランド３９は、他のパターンと接続していない。これにより、他のパターンへの放熱が抑制される。

本実施形態では、基板５０には、第１回路パターン６１および、第ｎ層（ｎは４以上であって、本実施形態ではｎ＝６）の回路パターンである第６回路パターン６６を除く回路パターンである回路パターン６２～６５を貫通する内層ビア３５５、３５６が形成される。本実施形態では、回路パターン６２～６５が「内部回路パターン」に対応する。これにより、グランド端子接続部３４から、回路パターン６２～６６への放熱を抑制することができる。

内層ビア３５５、３５６は、ビア３４１とは、ずれた位置に形成される。内層ビア３５５は、グランド端子接続部３４および内側ビア３３１よりも、基板５０の中心側に形成される。これにより、基板５０の中心側へ延びる回路パターンへの放熱を抑制することができる。

第２回路パターン６２には、外側ビア３５２とグランド端子接続部３４とを接続する外側パターン６２２、および、グランド端子接続部３４よりも基板６０の中心側に延びる内側パターン６２１が含まれる。内側パターン６２１は、外側パターン６２２の両側に延びて形成される。内層ビア３５６は、内側パターン６２１において、外側パターン６２２の両側にて、外側パターン６２２と対向する箇所に形成される。これにより、内側パターン６２１の面積を確保しつつ、外側ビア３５２を接続する外側パターン６２２からの放熱を抑制することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第５実施形態）
第５実施形態を図１８に示す。本実施形態では、基板５０には、端子接続部３４の中心側の内層ビア３５７、および、端子接続部３４の外周側の内層ビア３５８が形成される。内層ビア３５７は内側ビア３５１の直下に形成され、内層ビア３５８は外側ビア３５２の直下に形成される。

また、基板５０には、第６層の回路パターン６６と第５層の回路パターン６５とを接続する裏側ビア３６１、３６２が形成される。裏側ビア３６１、３６２は、レーザビアであって、内部は銅等の導体で充填され、第２面５０２側は、表面レジスト層６８で覆われる。本実施形態では、裏側ビア３６１、３６２は、ビア３５１、３５２および内層ビア３５７、３５８の直下に設けられているが、ずれていてもよい。

本実施形態では、内層ビア３５７は内側ビア３５１の直下に形成され、内層ビア３５８は外側ビア３５２の直下に形成される。これにより、第２面５０２へより熱伝達させやすくなる。

本実施形態では、ｎは３以上の整数（本実施形態ではｎ＝６）であって、基板５０には、第６層の回路パターンである第６回路パターン６６と、第５層の回路パターンである第５回路パターン６５とを接続し、内部が導体にて充填される裏側ビア３６１、３６２が形成される。なお、裏側ビア３６１、３６２を形成する場合、ｎは３以上である。これにより、はんだバックフィレットが作製されやすくなる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

（他の実施形態）
第１実施形態および第２実施形態は４層の貫通基板であり、第３実施形態～第５実施形態は６層のビルドアップ基板である。他の実施形態では、基板の積層数や種類は、これに限らず、３層、５層または７層以上であってもよい。また、基板の種類が異なっていてもよい。ビア、内層ビア、および、裏面ビアの個数や配置等は、はんだ上がりの状態に応じ適宜設定可能であり、例えばビアのうち、内側ビアを省略してもよい。

上記実施形態では、電源端子およびグランド端子がモータと反対側の面から基板に挿入されており、モータ側の面からはんだ付けを行う。他の実施形態では、コネクタを基板とモータとの間に設け、電源端子およびグランド端子をモータ側から端子接続部に挿入するようにしてもよい。この場合、モータと反対側の面からはんだ付けを行うため、基板のモータと反対側の面が「第１面」、モータ側の面が「第２面」となる。

上記実施形態では、最外端子は、電源端子およびグランド端子である。他の実施形態では、モータ巻線と基板とを接続するリード線を「最外端子」とし、モータ線接続部を「端子接続部」とみなし、モータ線接続部の周囲にビアを設けてもよい。また、内層ビアや裏面ビアを設けてもよい。上記実施形態では、端子接続部は、略楕円形状に形成される。他の実施形態では、端子接続部は、円形や長方形等、楕円以外の形状であってもよい。

上記実施形態では、モータは三相ブラシレスモータである。他の実施形態では、モータ部は、三相ブラシレスモータに限らず、どのようなモータであってもよい。また、モータ部は、モータ（電動機）に限らず、発電機であってもよいし、電動機および発電機の機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであってもよい。

上記実施形態では、電子制御装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、電子制御装置を電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

８・・・電動パワーステアリング装置
１０・・・ＥＣＵ（電子制御装置） ３０、５０・・・基板
３０１、５０１・・・第１面 ３０２、５０２・・・第２面
３３、３４・・・端子接続部
３７、３８・・・レジスト開口部
４１～４４、６１～６６・・・回路パターン
３３１、３４１、３５１・・・内側ビア（ビア）
３３２、３４２、３５２・・・外側ビア（ビア）
３５５～３５８・・・内層ビア
４６３・・・電源端子（最外端子） ４６４・・・グランド端子（最外端子）

Claims (11)

1. 第１層から第ｎ層（ｎは２以上の整数）に積層される回路パターン（４１～４４、６１～６６）、第１層側に設けられる表面レジスト層（４７、６７）、第１層側の主面である第１面（３０１、５０１）と第ｎ層側の主面である第２面（３０２、５０２）とを貫通する貫通孔である端子接続部（３３、３４）、前記端子接続部の外縁に沿って回路パターンが前記表面レジスト層から露出するレジスト開口部（３７、３８）、および、前記レジスト開口部の外側に設けられる複数のビア（３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２）を有する基板（３０、５０）と、
   前記端子接続部に挿入され、前記基板の最外周側において、接続部材にて前記基板と接続される最外端子（４６３、４６４）と、
   を備え、
   前記ビアには、前記最外端子と前記基板とを接続するときの受熱領域内であって、前記レジスト開口部よりも前記基板の端部側に形成される複数の外側ビア（３３２、３４２、３５２）が含まれ、
   前記ビア（３５１、３５２）は、レーザビアであって、第１層の回路パターンである第１回路パターン（６１）と、第２層の回路パターンである第２回路パターン（６２）とを接続し、内部が導体にて充填されており、前記第１面（５０１）側が前記表面レジスト層（６７）で覆われている電子制御装置。
2. 前記ビアには、前記外側ビア、および、前記受熱領域内であって、前記レジスト開口部よりも前記基板の端部とは反対側に形成される複数の内側ビア（３３１、３４１、３５１）が含まれる請求項１に記載の電子制御装置。
3. ｎは４以上の整数であって、
   前記基板（５０）には、前記第１回路パターンおよび第ｎ層の回路パターンである第ｎ回路パターン（６６）以外の回路パターンである内部回路パターン（６２～６５）を貫通する内層ビア（３５５、３５６、３５７、３５８）が形成される請求項１または２に記載の電子制御装置。
4. 前記内層ビア（３５５、３５６）は、前記ビアとは、ずれた位置に形成される請求項３に記載の電子制御装置。
5. 前記内層ビア（３５５）は、前記端子接続部および前記ビアよりも前記基板の中心側に形成される請求項４に記載の電子制御装置。
6. 前記第２回路パターンには、前記外側ビアと前記端子接続部とを接続する外側パターン（６２２）、および、前記端子接続部よりも前記基板の中心側に延びる内側パターン（６２１）とが含まれ、
   前記内側パターンは、前記外側パターンの両側に延びて形成され、
   前記内層ビア（３５６）は、前記内側パターンにおいて、前記外側パターンの両側にて前記外側パターンと対向する箇所に形成される請求項４に記載の電子制御装置。
7. 前記内層ビア（３５７、３５８）は、前記ビアの直下に形成される請求項３に記載の電子制御装置。
8. 前記基板には、第ｎ層の回路パターン（６６）と第（ｎ－１）層の回路パターン（６５）とを接続し、内部が導体にて充填されている裏側ビア（３６１、３６２）が形成される請求項１～７のいずれか一項に記載の電子制御装置。
9. 前記基板において、前記端子接続部よりも前記基板の中心側の回路パターンには、前記端子接続部が接続されるパターンと、前記基板の中心側に延びるパターンとを分離する分離部（４２５、４３５、４４５）が形成される請求項１～８のいずれか一項に記載の電子制御装置。
10. 前記最外端子は、電源と接続される電源端子（４６３）、および、グランドと接続されるグランド端子（４６４）である請求項１～９のいずれか一項に記載の電子制御装置。
11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の電子制御装置（１０）と、
    モータ（８０）と、
    を備える電動パワーステアリング装置。

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