(57)【要約】【課題】封止材の流入防止具等を要しないで、シャント抵抗との間の封止材によりコンデンサが形成されない構造の多層回路基板を提供する。【解決手段】モータ駆動回路基板である多層回路基板１００は、導体の広い面を有する電子部品であるシャント抵抗１２の下面に充填された封止材１７０が占める空間（間隙空間）の下方の導体層である第２層１２０、第３層１３０、および第４層１４０の対応する部分の導体が存在していない構造となっている。この構造により流入防止具を要しないで、シャント抵抗１２との間に上記コンデンサが形成されないようにすることができ、正確な電流検出信号を確実に得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体層と絶縁層とを交互に積層してなる多層回路基板であって、
最上層の導体層に接続され、当該多層回路基板表面と略平行な面を有する導電体を含み、前記表面との間に間隙部分が生じるよう取り付けられる電子部品と、
前記電子部品の周囲と前記間隙部分とを含む空間に充填される誘電体である封止材と
を備え、
前記導体層は、前記間隙部分に対して積層方向に向かい合う部分に導体を有していないことを特徴とする、多層回路基板。
【請求項２】
前記導体層の少なくとも１つは、前記間隙部分に対して積層方向に向かい合う部分が削除されている配線を含むことを特徴とする、請求項１に記載の多層回路基板。
【請求項３】
導体層と絶縁層とを交互に積層してなる電動パワーステアリング装置用のモータ駆動回路基板であって、
最上層の導体層に接続され、当該モータ駆動回路基板表面と略平行な面を有する導電体を含み、前記表面との間に間隙部分が生じるよう取り付けられる電流検出用の抵抗体と、
前記抵抗体の周囲と前記間隙部分とを含む空間に充填される誘電体である封止材と
を備え、
前記導体層は、前記間隙部分に対して積層方向に向かい合う部分に導体を有していないことを特徴とする、モータ駆動回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層回路基板、およびこれを用いた電動パワーステアリング装置に使用されるモータ駆動回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電動パワーステアリング装置は、運転者がハンドルに与えた操舵トルクや車両の速度などに応じて、好適な操舵補助力が得られるように操舵補助用モータを駆動する。操舵補助用モータは、電子制御ユニット（Electronic Control Unit ：以下、ＥＣＵという）に内蔵されたモータ駆動回路によって駆動される。モータ駆動回路は、操舵補助用モータを駆動するときに５００Ｗ〜２０００Ｗ程度の大電力を制御する。
【０００３】
このときモータ駆動回路は発熱するが、この発熱によるＥＣＵの誤動作や故障を防止するために、モータ駆動回路は熱伝導性の良い回路基板に実装される。モータ駆動回路は、例えば図９（ａ）に示すように、アルミ製の金属基板９３（ヒートシンク）の上に銅製の導体層９１と樹脂製の絶縁層９２とを１層ずつ形成した金属製の回路基板に実装される。
【０００４】
図９（ａ）に示す回路基板には電子部品を片面（具体的には、導体層９１の上）にしか実装できないので、ＥＣＵ内でこの回路基板の占有面積が大きくなる。そこで基板面積を縮小する１つの方法として、図９（ｂ）に示すように回路基板を多層化する方法が考えられる。図９（ｂ）に示すセラミック多層基板は、銅製の導体層９１とセラミック製の絶縁層９４とを多層に積層し、それをアルミ製の金属基板９３（ヒートシンク）に接着剤９５で貼り付けたものである。このように多層化することにより基板面積を縮小することができる。
【０００５】
なお、本願発明に関連して、以下のような先行技術が知られている。特許文献１には、パワーＭＯＳＦＥＴなどの電子部品の放熱のため、内面に銅メッキなどで導体層を形成し内部に樹脂を充填した放熱ビアを設けた多層回路基板の構成が開示されている。また、特許文献２には、最上層のマイクロストリップラインを下層の導体層と重複させないようにすることによって、さらに下層のＧＮＤパターンと重複させる多層回路基板の構成が開示されている。
【特許文献１】国際公開第２００８／０７８７３９号パンフレット
【特許文献２】特開２００６−７４０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、多層化したモータ駆動回路基板に載置される電子部品には、ワイヤボンディングにより配線された半導体ベアチップやはんだ付けされた電流検出用のシャント抵抗などがある。そしてこれらの電子部品やワイヤを保護するため、通常基板を絶縁樹脂材料で封止する。このとき封止用の絶縁材料（封止材）がシャント抵抗と基板との間の隙間に流れ込むことがある。その結果、誘電体である封止材を挟んでコンデンサが形成され、電流検出に乱れを生じることがある。
【０００７】
この点、封止材が流れ込まないようシャント抵抗の周囲に流入防止具等の部品を新たに取り付ける方法が知られているが、流入防止具自体のコストの他、これを取り付ける工程が必要となるため、上記基板の製造コストが高くなる。
【０００８】
そこで本発明は、封止材流入防止具のような新たな部品を取り付けることなく、封止材を挟んでシャント抵抗との間の上記コンデンサが形成されない構造の多層回路基板およびこれを用いた電動パワーステアリング装置用のモータ駆動回路基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、導体層と絶縁層とを交互に積層してなる多層回路基板であって、
最上層の導体層に接続され、当該多層回路基板表面と略平行な面を有する導電体を含み、前記表面との間に間隙部分が生じるよう取り付けられる電子部品と、
前記電子部品の周囲と前記間隙部分とを含む空間に充填される誘電体である封止材と
を備え、
前記導体層は、前記間隙部分に対して積層方向に向かい合う部分に導体を有していないことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、
前記導体層の少なくとも１つは、前記間隙部分に対して積層方向に向かい合う部分が削除されている配線を含むことを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、導体層と絶縁層とを交互に積層してなる電動パワーステアリング装置用のモータ駆動回路基板であって、
最上層の導体層に接続され、当該モータ駆動回路基板表面と略平行な面を有する導電体を含み、前記表面との間に間隙部分が生じるよう取り付けられる電流検出用の抵抗体と、
前記抵抗体の周囲と前記間隙部分とを含む空間に充填される誘電体である封止材と
を備え、
前記導体層は、前記間隙部分に対して積層方向に向かい合う部分に導体を有していないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記第１の発明によれば、電子部品の周囲と間隙部分とを含む空間に充填される誘電体である封止材を挟んで、この電子部品に含まれる基板表面と略平行な面を有する導電体との間でコンデンサが形成されないよう、導体層には間隙部分に対して積層方向に向かい合う部分に導体が含まれていない構成となっている。このことにより、封止材の上記間隙空間への充填を阻止するための流入防止具のような新たな部品を取り付けることなく、封止材を挟んで電子部品との間に上記コンデンサが形成されないようにすることができる。
【００１３】
上記第２の発明によれば、導体層の少なくとも１つは、間隙部分に対して積層方向に向かい合う部分が削除されている配線を含むので、封止材を挟んで電子部品と配線との間に上記コンデンサが形成されないようにすることができる。
【００１４】
上記第３の発明によれば、上記第１の発明における効果をモータ駆動回路基板において奏することができ、特に封止材により形成されるコンデンサの影響を受けやすい電流検出用の抵抗体に対してその影響が生じないようにし、正確な電流検出を確実に行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜１．多層回路基板の構成＞
本実施形態に係る多層回路基板は、電動パワーステアリング装置用のモータ駆動回路基板であって、このモータ駆動回路基板は、電動パワーステアリング装置用ＥＣＵ（電子制御ユニット）に内蔵して使用される。
【００１６】
このＥＣＵには、操舵補助用モータに供給する駆動電流の量を算出するモータ制御回路と、大電流を制御して操舵補助用モータを駆動するモータ駆動回路とが含まれる。モータ制御回路はその動作時に流れる電流が小さくその発熱量も少ないが、モータ駆動回路はその動作時に流れる電流が大きくその発熱量も多い。このようなモータ駆動回路はモータ駆動回路基板に実装されており、モータ制御回路はこれとは別の回路基板に実装されている。以下、モータ駆動回路基板である多層回路基板の構造について図１から図３までを参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る多層回路基板の一部分を示す断面図であり、図２は、この多層回路基板の回路図であり、図３はこの多層回路基板における各層の部分的な構造を示す分解斜視図である。
【００１８】
これらの図に示される多層回路基板１００は、導体層である第１層（表層）１１０、第２層１２０、第３層１３０、および第４層１４０と、これらの間に設けられる絶縁層１５０とを熱圧着した４層構造を有している。この導体層は導電性の高い銅などの金属からなり、絶縁層はガラス繊維に絶縁樹脂材を含浸させた合成物（いわゆる、プリプレグ）からなる。なお、この多層回路基板１００の下面には、放熱のために図示されないアルミ製の金属ベースが熱圧着されている。
【００１９】
この多層回路基板１００の表面には、電流検出用の抵抗体であるシャント抵抗１２および図１には示されない６つのＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ）１０ｕ、１０ｖ、１０ｗ、１１ｕ、１１ｖ、１１ｗとが載置されている。これらのＭＯＳＦＥＴにおける上部の接続端子は、第１層１１０の所定位置に設けられる配線導体とアルミ線でワイヤボンディングされる。またシャント抵抗１２は、第１層１１０の所定位置に設けられる配線導体に対して、はんだ１０５によりはんだ付けされている。
【００２０】
なお、図２に示されるように、ＭＯＳＦＥＴ１０ｕ、１０ｖ、１０ｗのドレイン端子は図示されない電源部のプラス極に接続され、そのソース端子は対応するモータ各相の入力端に接続される。また、ＭＯＳＦＥＴ１１ｕ、１１ｖ、１１ｗのソース端子はシャント抵抗１２を介して図示されない電源部のマイナス極（接地極）に接続され、そのドレイン端子は対応するモータ各相の入力端に接続される。
【００２１】
そして、多層回路基板１００上の各電子部品やワイヤなどを保護するため、基板表面の全面に渡って、絶縁樹脂である封止材１７０による封止が施されている。この封止材１７０は、エポキシ樹脂などの絶縁樹脂であって液体の状態で塗布された後、熱硬化されることにより、封止された電子部品や配線を物理的な衝撃や水分などから保護する機能を有している。したがって、封止材１７０は電子部品に密着するよう隙間無く塗布されることになり、その両端をはんだ１０５によりはんだ付けされているシャント抵抗１２の下面と、多層回路基板１００の表面との間に形成されている間隙（空間）にも封止材１７０が充填されることになる。
【００２２】
ただ、この封止材１７０は所定の誘電率を有しており、シャント抵抗１２の下面に封止材１７０が充填されると、大きな電流が流れるため比較的大きくなっている導電体のシャント抵抗１２下面と、その下方近傍の（比較的大きい面積を有する）導体との間にコンデンサが形成される可能性が生じる。このシャント抵抗１２は電流検出に使用されるため、上記コンデンサが形成されると電流検出信号に乱れが生じることがあり、大きな問題となる。
【００２３】
そこでこの問題点を解決するため、本実施形態の多層回路基板１００は、シャント抵抗１２の下面に充填された封止材１７０が占める空間（すなわち封止材１７０が充填される前の上記間隙空間）の下方に位置する導体層である第２層１２０、第３層１３０、および第４層１４０の上記間隙空間位置に対応する（向かい合う）部分の導体が存在していない。以下、図３を参照して詳しく説明する。
【００２４】
図３は、シャント抵抗下方の導体層の形状を概略的に示す分解斜視図である。図３に示されるように、シャント抵抗１２両端近傍の積層方向に沿った下方部分には、図３には示されていないはんだ１０５を介して第１層１１０の配線導体が配置されている。そして、シャント抵抗１２の中央近傍、すなわち上記封止材１７０が占める空間であってこれが充填される前の上記間隙空間（以下、単に「間隙空間」と略称する）の積層方向に沿った下方の対応する部分には、第１層１１０の配線導体が存在していない。もっともこのことはシャント抵抗両端の間に配線を通すことがないため、一般的な構成と言える。
【００２５】
しかし、第２層１２０の配線導体は、ここでは接地配線（ＧＮＤ配線）として機能しており、これは通常抵抗値を下げノイズを抑えるためベタ銅箔領域（すなわち広い面積の配線領域）となっているにもかかわらず、図３に示されるように上記間隙空間の積層方向下方の対応する部分（向かい合う部分）の導体のみが削除されている（結果的にくり抜かれたと同様の形状となっている）。このことは電源配線として機能している第３層１３０のベタ銅箔（ベタ配線領域）を形成する配線導体も同様である。
【００２６】
また、第４層１４０の配線導体は、通常の配線として機能するが、図３に示されるように上記間隙空間の積層方向下方の対応する部分（向かい合う部分）の導体のみが削除されている（結果的に切り取られたと同様の形状となっている）。
【００２７】
このように、上記間隙空間の積層方向下方の対応する部分の配線導体を削除することにより、もし当該部分に配線導体が存在すれば上記間隙空間に充填される誘電体である封止材１７０を挟んでシャント抵抗１２の下面との間に形成されるであろうコンデンサを形成されないようにすることができる。
【００２８】
なお、上記第２層１２０から第４層１４０における上記間隙空間の積層方向下方の対応する部分の位置（範囲）は、正確に上記間隙空間の積層方向に沿った下方の領域である必要はなく、コンデンサが形成される可能性がある範囲内でより広い範囲であってもよいし、コンデンサが形成されるとしてもその容量値が問題にならない程度に小さければ、上記範囲はより狭い範囲であってもよい。
【００２９】
また、上記第２層１２０から第４層１４０までの配線導体は、上記間隙空間の積層方向下方の対応する部分のみが削除されている特徴的な形状となっているが、上記間隙空間下方の対応する部分の導体が存在しなければ上記コンデンサは形成されない。したがって、第２層１２０から第４層１４０までの配線導体の一部または全部が、上記間隙空間下方の対応する部分近傍に（配線設計上）そもそも存在しない場合であってもよい。例えば、第４層１４０に形成される配線は全て上記間隙空間下方の対応する部分から離れた位置を通っていてもよい。
【００３０】
さらに多層回路基板１００には、電流検出用のシャント抵抗１２が複数備えられていてもよいし、このシャント抵抗１２に代えて、上記コンデンサが形成される可能性のある電子部品、すなわち多層回路基板１００表面と略平行な面を有する導電体を含む電子部品が備えられる構成であってもよい。
【００３１】
＜２．効果＞
以上のように、モータ駆動回路基板である多層回路基板１００は、シャント抵抗１２の下面に充填された封止材１７０が占める空間（間隙空間）の下方の導体層である第２層１２０、第３層１３０、および第４層１４０の対応する部分（向かい合う部分）の導体が存在していない構造となっている。この構造により、封止材１７０の上記間隙空間への充填を阻止するための流入防止具のような新たな部品を取り付けることなく、シャント抵抗１２との間に上記コンデンサが形成されないようにすることができる。また、封止材１７０が間隙空間内にどのように充填されても上記コンデンサは形成されないので、正確な電流検出信号を確実に得ることができる。
【００３２】
＜３．変形例＞
次に、電動パワーステアリング装置に使用されるモータ駆動回路基板である上記多層回路基板１００など、例えば数十アンペアを超える電流を制御する回路基板には、通常金属ベースの回路基板が使用される。このような回路基板は、プリント基板に対して金属ベースを圧着させる工程が必要となるが、この工程でプリント基板の表面に回路保護のために形成されているレジスト膜が部分的に剥離することがある。特に、多層回路基板に対して金属ベースを圧着する際には、この多層回路基板の厚さが大きく、また圧着のための圧力も大きいことから、特にレジスト膜が剥離しやすくなっている。このレジスト膜の剥離について、図４および図５を参照して詳しく説明する。
【００３３】
図４は、レジスト膜が形成された多層回路基板の概略的な断面図および平面図であり、図５は、多層回路基板における回路導体近傍のレジスト膜が圧着工程で剥がれやすいことを説明するための図である。
【００３４】
図４に示されるように、多層回路基板２００上にはソルダーレジストとして機能するレジスト膜２１０が形成されている。このレジスト膜２１０は、スプレー法やカーテン法などの周知の手法により多層回路基板２００上に塗布され硬化されている。このような多層回路基板２００にアルミなどの金属ベースを（熱圧着装置などで）圧着するとき、基板の端部（例えば図４の点線Ａで囲まれた領域）のレジスト膜が特に剥がれやすい。これは基板端部近傍に設けられる配線導体の端部近傍でレジスト膜が薄くなりやすい（または突出部を含むような歪んだ断面形状になりやすい）ためであると考えられる。
【００３５】
すなわち図５に示されるように、多層回路基板２００の端部近傍に設けられる配線導体２０１上にはレジスト膜２１０が形成されているが、この配線導体２０１の端部のうち基板端部側の端部上（例えば図５の点線Ｂで囲まれた領域）に形成されるレジスト膜２１０が特に薄くなり歪んだ断面形状となっている。これは、多層回路基板２００の端部と配線導体２０１の端部とが近いため、レジスト膜２１０が十分な厚みで緩やかに伸びる（塗布される）ことができなかったためと考えられる。ここでは、多層回路基板２００の下面に図示されない金属ベースを熱圧着するため、図の上方から熱圧着装置のプレス上板３００により図の下方へ向けて多層回路基板２００に圧力が加えられると、上記のような断面形状のレジスト膜２１０の部分に応力が集中し、レジスト膜２１０が剥離してしまうことがある。
【００３６】
そこで、レジスト膜２１０が十分な厚みで緩やかに伸びるよう、多層回路基板２００の端部と配線導体２０１の端部との距離を大きくするよう構成すれば、当該端部近傍でレジスト膜２１０が剥がれにくくなる。このことにつき、図６から図８までを参照して説明する。
【００３７】
図６は、本実施形態の変形例における多層回路基板の回路導体近傍のレジスト膜が圧着工程で剥がれにくくなることを説明するための図であり、図７は本実施形態の或る変形例における基板端部と配線導体とを示す平面図であり、図８は本実施形態の別の変形例における基板端部と配線導体とを示す平面図である。
【００３８】
図６に示されるように、多層回路基板２００の端部から最も近い配線導体２０１の端部の位置は、図５に示される従来の位置よりも多層回路基板２００の端部から離れている。したがって、この配線導体２０１の端部のうち基板の端部側の端部上（例えば図６の点線Ｃで囲まれた領域）に形成されるレジスト膜２１０はそれほど薄くならず歪んだ断面形状ともならない。これは、多層回路基板２００の端部と配線導体２０１の端部とが比較的離れているため、レジスト膜２１０が十分な厚みで緩やかに伸びる（塗布される）ことができたためと考えられる。
【００３９】
このようにすればレジスト膜２１０が剥がれにくくなるが、この距離、すなわち図７に示される多層回路基板２００の端部と配線導体２０１の端部との距離ｄは、一般的な組成のレジスト材料が使用される場合には、少なくとも１ミリ以上であることが好ましい。そうすれば、レジスト膜２１０が十分な厚みで緩やかに伸びる（塗布される）ことができる。
【００４０】
また、上記配線導体２０１の幅（すなわち基板面に沿って基板端部の辺が伸びる方向に対して垂直な方向の長さ）は、より大きい方が好ましい。すなわちベタ銅箔であることが好ましい。これは、配線導体２０１の幅が小さいと配線導体２０１上のレジスト膜２１０の断面形状が急峻な曲面形状となってしまい、逆にこの幅が大きいと、レジスト膜２１０が十分な厚みで緩やかに伸びやすくなるからである。
【００４１】
このようにすればレジスト膜２１０が剥がれにくくなるが、この幅、すなわち図８に示される配線導体２０１（ベタ銅箔）の幅ｗは、一般的な組成のレジスト材料が使用される場合には、少なくとも２ミリ以上であることが好ましい。そうすれば、レジスト膜２１０が十分な厚みで緩やかに伸びる（塗布される）ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る多層回路基板の一部分を示す断面図である。
【図２】上記実施形態における多層回路基板の回路図である。
【図３】上記実施形態における多層回路基板における各層の部分的な構造を示す分解斜視図である。
【図４】レジスト膜が形成された多層回路基板の概略的な断面図および平面図である。
【図５】従来例の多層回路基板における回路導体近傍のレジスト膜が圧着工程で剥がれやすいことを説明するための図である。
【図６】上記実施形態の変形例における多層回路基板の回路導体近傍のレジスト膜が圧着工程で剥がれにくくなることを説明するための図である。
【図７】上記実施形態の或る変形例における基板端部と配線導体とを示す平面図である。
【図８】上記実施形態の別の変形例における基板端部と配線導体とを示す平面図である。
【図９】従来の回路基板の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ｕ、１０ｖ、１０ｗ、１１ｕ、１１ｖ、１１ｗ…ＭＯＳＦＥＴ、１２…抵抗体、１００、２００…多層回路基板、１０５…はんだ、１１０…第１層、１２０…第２層、１３０…第３層、１４０…第４層、１５０…絶縁層、１７０…封止材、２０１、２０２…配線導体、２１０…レジスト膜、３００…プレス上板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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