(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ電流を補助トルクに応じて切り換えるための複数の半導体スイッチング素子から成るブリッジ回路、上記ブリッジ回路を搭載する熱伝導性の良い材料で構成された基板、該基板に密着して取り付けられた熱伝導性の良い材料で構成された放熱用ヒートシンク、上記半導体スイッチング素子をブリッジ接続する配線パターンを備えた電動式パワーステアリング回路装置において、上記基板の、上記ヒートシンクに対する密着する面に溝を設けて、上記配線パターンの一部あるいは全部を、該溝内に配線すると共に、該配線パターン上を熱伝導性の良い絶縁材で埋めて、該配線パターンと上記ヒートシンクが電気的に接触しないようにし、さらに上記ヒートシンクには回路構成部品のうちスペース的に大きな部品を挿入する切り欠き部を備えたことを特徴とする電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項２】
車両のハンドルに対して補助トルクを出力するモータ、このモータを駆動するためのモータ電流を供給するバッテリ、上記モータ電流を検出するための電流検出手段、上記モータ電流を上記補助トルクに応じて切り換えるための複数の半導体スイッチング素子から成るブリッジ回路、少なくとも上記ブリッジ回路を搭載する熱伝導性の良い材料で構成された基板、該基板に密着して取り付けられた熱伝導性の良い材料で構成された放熱用ヒートシンク、上記半導体スイッチング素子をブリッジ接続すると共に上記電流検出手段及び上記ブリッジ回路を接続する配線パターン、上記モータ及び上記バッテリを上記ブリッジ回路に接続するコネクタ、上記ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサ、上記車両の車速を検出する車速センサ、上記ハンドルの操舵トルク及び上記車両の車速に基づいて上記ブリッジ回路を制御するための駆動信号を生成するマイクロコンピュータ及び周辺回路を備えた電動式パワーステアリング回路装置において、上記基板の、上記ヒートシンクに対する密着する面に溝を設けて、上記電流検出手段及び上記ブリッジ回路を接続する配線パターンの一部あるいは全部を、該溝内に配線すると共に、該配線パターン上を熱伝導性の良い絶縁材で埋めて、該配線パターンと上記ヒートシンクが電気的に接触しないようにし、さらに上記ヒートシンクには回路構成部品のうちスペース的に大きな部品を挿入する切り欠き部を備えたことを特徴とする電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項３】
前記ブリッジ回路を搭載する上記基板を金属基板で構成し、該基板に設けられた溝内に絶縁層を介して配線パターンを配線したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項４】
前記ブリッジ回路を搭載する上記基板をセラミック基板で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項５】
前記基板の溝内に配線された前記電流検出手段及び前記ブリッジ回路を接続する配線パターンの幅を所定値とし、パターン厚みをモータ電流の大きさに対応して厚くしたことを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項６】
電流検出手段をシャント抵抗で構成したことを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項７】
前記基板の、前記ヒートシンクとの密着面に設けられた溝内に前記周辺回路素子の一部を実装したことを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項８】
前記放熱用ヒートシンクが操舵機構を収容するアルミニウム製のハウジングであること特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項９】
前記放熱用ヒートシンクがモータを収容するアルミニウム製のハウジングであること特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項１０】
電流検出手段，ブリッジ回路，マイクロコンピュータ及び周辺回路素子を収納するケースとコネクタを一体的に成型した構造としたこと特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータの回転力によって車両のステアリング装置に補助付勢する電動式パワーステアリング回路装置に関するもので、特にモータ電流を切り換えるブリッジ回路の配線パターンの配線構造に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、一般的な電動式パワーステアリング回路装置を一部ブロック図で示す回路図であり、図１０において、４０は車両のハンドル（図示せず）に対して補助トルクを出力するモータ、４１はモータ４０を駆動するためのモータ電流ＩＭを供給するバッテリである。
【０００３】
４２はモータ電流ＩＭのリップル成分を吸収するための大容量（３６００μＦ程度）のコンデンサ、４３はモータ電流ＩＭを検出するための電流検出手段としてのシャント抵抗器、４４はモータ電流ＩＭを補助トルクの大きさ及び方向に応じて切り換えるための複数の半導体スイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ４から成るブリッジ回路、４９は電磁ノイズを除去するためのコイルである。
【０００４】
Ｌ１はコンデンサ４２の一端をグランドに接続する導電線、Ｐ１及びＰ２は半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をブリッジ接続すると共にシャント抵抗器４３及びブリッジ回路４４を接続する配線パターン、Ｐ３はブリッジ回路４４の出力端子となる配線パターンである。
【０００５】
４５はモータ４０及びバッテリ４１をブリッジ回路４４に接続するための複数のリード端子から成るコネクタ、Ｌ２はモータ４０及びバッテリ４１とコネクタ４５とを接続するための外部配線、４６はモータ電流ＩＭを必要に応じて通電遮断するための常開リレー、Ｐ４はリレー４６，コンデンサ４２及びシャント抵抗器４３を接続する配線パターン、Ｐ５はコネクタ４５をグランドに接続する配線パターンである。ブリッジ回路４４の出力となる配線パターンＰ３は、コネクタ４５に接続されている。
【０００６】
４７はブリッジ回路４４を介してモータ４０を駆動すると共に、リレー４６を駆動する駆動回路、Ｌ３は駆動回路４７をリレー４６の励磁コイルに接続する導電線、Ｌ４は駆動回路４７をブリッジ回路４４に接続する導電線、４８はシャント抵抗器４３の一端を介してモータ電流ＩＭを検出するモータ電流検出手段であり、駆動回路４７及びモータ電流検出手段４８は後述するマイクロコンピュータの周辺回路素子を構成している。
【０００７】
５０はハンドルの操舵トルクＴを検出するトルクセンサ、５１は車両の車速Ｖを検出する車速センサである。５５は操舵トルクＴ及び車速Ｖにもとづいて補助トルクを演算すると共にモータ電流ＩＭをフィードバックして補助トルクに相当する駆動信号を生成するマイクロコンピュータ（ＥＣＵ）であり、ブリッジ回路４４を制御するための回転方向指令Ｄ０及び電流制御量Ｉ０を駆動信号として駆動回路４７に入力する。
【０００８】
マイクロコンピュータ５５は、モータ４０の回転方向指令Ｄ０及び補助トルクに相当するモータ電流指令Ｉｍを生成するモータ電流決定手段５６と、モータ電流指令Ｉｍとモータ電流ＩＭとの電流偏差ΔＩを演算する減算手段５７と、電流偏差ΔＩからＰ（比例）項、Ｉ（積分）項及びＤ（微分）項の補正量を算出してＰＷＭデューティ比に相当する電流制御量Ｉ０を生成するＰＩＤ演算手段５８とを備えている。
【０００９】
また、図示しないが、マイクロコンピュータ５５は、ＡＤ変換器やＰＷＭタイマ回路等の他に周知の自己診断機能を含み、システムが正常に動作しているか否かを常に自己診断しており、異常が発生すると駆動回路４７を介してリレー４６を開放し、モータ電流ＩＭを遮断するようになっている。Ｌ５はマイクロコンピュータ５５を駆動回路４７に接続するための導電線である。
【００１０】
一般に、モータ４０とバッテリ４１との間に介在された回路要素４２〜４４，４９、配線パターンＰ１〜Ｐ５、導電線Ｌ１及びＬ２は、大電流のモータ電流ＩＭに対応するため、後述するように放熱性（耐熱性）及び耐久性等を考慮して、大型に構成されている。一方、マイクロコンピュータ５５，駆動回路４７及びモータ電流検出手段４８を含む周辺回路素子及び導電線Ｌ３〜Ｌ５は、小電流に対応するうえ高密度が要求されるため小型に構成されている。
【００１１】
図１１は、一般的な電動式パワーステアリング回路装置の回路構成を示す平面図であり、Ｑ１〜Ｑ４，４２，４３，４５，４６，４９及び５５は図１０に示したものと同様のものである。この場合、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は樹脂で被覆された各一対のＦＥＴより構成され、大容量のコンデンサ４２は３個のコンデンサにより構成され、マイクロコンピュータ５５は１チップのＩＣにより構成されている。同図では、図面の煩雑さを防ぐために、周辺回路素子、配線パターン及び導電線路等を省略し、代表的な構成要素のみを示す。
【００１２】
１はシールド板及び放熱板の機能を兼ねた箱形の金属フレーム、２は金属フレーム１の底面上に載置された絶縁プリント基板、３は金属フレーム１の内側面に一端面が接合された例えばアルミニウム製の放熱板である。絶縁プリント基板２には、各回路要素４２，４３，４６，４９及び５５等が載置されており、また、放熱板３の他端面には各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が接合されている。
【００１３】
４ａ〜４ｅは配線パターンＰ１〜Ｐ５等に相当する配線板であり、大電流に対応するために、絶縁プリント基板２上に配線パターンとは別に幅及び厚さの大きい導電板が大電流用として専用に用いられている。
【００１４】
次に、図１０を参照しながら、図１１に示した従来の電動式パワーステアリング制御回路の動作について説明する。マイクロコンピュータ５５は、トルクセンサ５０及び車速センサ５１から操舵トルクＴ及び車速Ｖを取り込むと共に、シャント抵抗器４３からモータ電流ＩＭをフィードバック入力し、パワーステアリングの回転方向指令Ｄ０と、補助トルク量に相当する電流制御量Ｉ０とを生成し、導電線Ｌ５を介して駆動回路４７に入力する。
【００１５】
駆動回路４７は、定常駆動状態では導電線Ｌ３を介した指令により常開リレー４６の接点４６ａを閉成しており、回転方向指令Ｄ０及び電流制御量Ｉ０が入力されると、ＰＷＭ駆動信号を生成し、導電線Ｌ４を介してブリッジ回路４４の各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に印加する。
【００１６】
これにより、モータ４０は、バッテリ４１から外部配線Ｌ２，コネクタ４５，コイル４９，リレー４６，配線パターンＰ４，シャント抵抗器４３，配線パターンＰ１，ブリッジ回路４４，配線パターンＰ３，コネクタ４５及び外部配線Ｌ２を介して供給されるモータ電流ＩＭにより駆動され、所定方向に所要量の補助トルクを出力する。
【００１７】
このとき、モータ電流ＩＭは、シャント抵抗器４３及びモータ電流検出手段４８を介して検出され、マイクロコンピュータ５５内の減算手段５７にフィードバックされることにより、モータ電流指令Ｉｍと一致するように制御される。また、モータ電流ＩＭは、ブリッジ回路４４のＰＷＭ駆動時のスイッチング動作によりリップル成分を含むが、大容量のコンデンサ４２により平滑されて抑制される。さらに、コイル４９は、上記ブリッジ回路４４がＰＷＭ駆動時に、スイッチング動作することにより発生するノイズが外部へ放出されて、ラジオノイズとなる等の弱電流機器に対する悪影響を防止する。
【００１８】
ところで、この種の電動式パワーステアリング回路装置で制御されるモータ電流ＩＭの値は、軽自動車であっても２５Ａ程度であり、小型自動車では６０Ａ〜８０Ａ程度にも達する。従って、ブリッジ回路４４を構成する半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、モータ電流ＩＭの大きさに対応して大型化すると共に、図示したように複数個を並列接続して、オン時及びＰＷＭスイッチング時の発熱を抑制する必要がある。
【００１９】
また、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の発熱量を放熱するために、放熱板３が必要であり、モータ電流ＩＭが大きくなればなるほど半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の個数も増加し、同時に放熱板３も大型化することになる。
【００２０】
さらに、コネクタ４５の端子から、コイル４９，リレー４６，シャント抵抗器４３及びブリッジ回路４４を経由したグランドまでの配線パターンＰ１，Ｐ２及びＰ４、ならびに、ブリッジ回路４４からモータ４０までの配線パターンＰ３の長さは、モータ電流ＩＭの大電流化、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の個数の増加、ならびに、放熱板３の大型化に比例して、物理的に長くなる。
【００２１】
この結果、各配線パターンＰ１〜Ｐ４での電圧降下に起因する発熱量により、温度上昇が大きくなると、配線パターンＰ１〜Ｐ４の耐熱性及び耐久性を損なうおそれがあるので、これを防止するために、図１１のように幅や厚さの大きい大電流専用の配線板４ａ〜４ｅが用いられている。従って、絶縁プリント基板２の大型化を招くことになる。
【００２２】
また、コンデンサ４２，シャント抵抗器４３，リレー４６及びコイル４９は、モータ電流ＩＭの大型化に伴い大型化するが、これらを絶縁プリント基板２上に搭載しようとすると、搭載スペースの増大により、さらに絶縁プリント基板２の大型化を招くことになる。
【００２３】
これらの問題を解決するために、例えば特開平６−２７０８２４号公報に記載されているようなものが知られている。図１２，図１３は特開平６−２７０８２４号公報に記載された電動式パワーステアリング回路装置を示すものであり、図１２は側断面図（ハッチングは省略）、図１３は図１２内の絶縁プリント基板を除いた状態を示す平面図である。各図において、図１０，図１１に付した符号と同一符号は、同一部分を示し、１Ａ及び３Ａは金属フレーム１及び放熱板３にそれぞれ対応している。
【００２４】
なお、図示しない回路構成は、図１０に示したとおりであり、通常の回路動作については、上述と同様である。この場合、絶縁プリント基板２にはマイクロコンピュータ５５、これに属するインターフェース回路，電源回路，論理回路及び信号処理回路等の小電流の周辺回路が実装されており、さらにトルクセンサ５０及び車速センサ５１（図１１参照）に接続されるセンサ信号用コネクタ（図示せず）が設置されている。
【００２５】
また、放熱板３Ａは電動式パワーステアリング回路装置の下部のシールド板機能を有し、金属フレーム１Ａは、放熱板３Ａと電気的に結合されて完全なシールド構造を形成し、絶縁プリント基板２に対する電磁ノイズを遮断している。２Ａは放熱板３Ａ上に設置された別の絶縁プリント基板であり、マイクロコンピュータ５５を載置する絶縁プリント基板２から分割されており、ＩＣチップから成る駆動回路（周辺回路素子）４７が載置されている。
【００２６】
１０は例えば電気化学工業製のＨＩＴＴ基板（商品名）から成る金属基板であり、３ｍｍのアルミ基板上に８０μｍ程度の絶縁層を介して、配線パターンＰが１００μｍの銅パターン（２０μｍのアルミニウム膜が被覆されている）として形成されている。配線パターンＰはＰ１〜Ｐ５等を総称しており、ここでは一部のみ（例えば配線パターンＰ４の一部）が図示されている。
【００２７】
金属基板１０は、裏面が放熱板３Ａに固着されており、放熱機能が増大されている。金属基板１０及び分割された絶縁プリント基板２Ａは、水平方向に並列配置されている。
【００２８】
金属基板１０には、上記絶縁層を介して接合配置された配線パターンＰ上に、図示したように、シャント抵抗器４３及びブリッジ回路４４が実装されており、金属基板１０は放熱板としても機能している。また、金属基板１０上に形成された配線パターンＰは、大電流に対応できるように十分断面容量を有し、モータ電流ＩＭが流れる回路素子が実装配置され得る。
【００２９】
ブリッジ回路４４を構成する半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、例えば８個（各々２個ずつ）の樹脂被覆されていないベアチップから成り、一次ヒートシンク（図示せず）に銅又はモリブデンを介して半田付けされており、さらに、金属基板１０上の配線パターンＰ（Ｐ１〜Ｐ３等）に半田付け及びアルミニウムボンディング等により結線され、図１０のモータ４０にブリッジ接続される。
【００３０】
このように、樹脂被覆されていないことにより通常素子より小サイズとなっているベアチップの半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を用いることにより、ブリッジ回路４４は、金属基板１０上の小スペース内に配置され得る。従って、モータ電流ＩＭの大電流化により半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を各々３個以上に並列接続されても、コンパクトに実装することができる。
【００３１】
また、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４及び配線パターンＰからの発熱量は、金属基板１０を介し放熱板３Ａへ有効に伝導され、放熱板３Ａから外気に放熱されるので、金属基板１０を小型化しても温度上昇を抑圧することができる。
【００３２】
１４ａ〜１４ｇは金属基板１０上の配線パターンＰから突出して設けられた複数のリードであり、リード１４ａ及び１４ｇは、リレー４６の配線パターンＰ４及び導電線Ｌ３に対応している。
【００３３】
５は金属基板１０と絶縁プリント基板２との間に介在された絶縁性の支持部材であり、金属基板１０と絶縁プリント基板２の間の所定間隔を維持すると共に、コンデンサ４２，コネクタ４５及びリレー４６が取り付けられている。絶縁プリント基板２及び金属基板１０は、支持部材５を上，下から挟んでおり、互いに所定間隔を介して重合されている。
【００３４】
コンデンサ４２は、電極端子４２ａ及び支持端子４２ｂを介して、支持部材５上のパターンに接続されている。コンデンサ４２のグランド（−）側の電極端子４２ａは、コネクタ４５のグランド端子に接続され、陽極（＋）側の電極端子４２ａは、リード１４ｅを介してシャント抵抗器４３に接続され、支持端子４２ｂは、コンデンサ４２の他端を支持部材５上に固定している。
【００３５】
コネクタ４５は、例えばインサート樹脂モールドの一体化成形等により、フレーム状に支持部材５に取り付けられると共に、内側に延長端子部４５ａを有している。また、延長端子部４５ａは、金属基板１０から棒状に突出したリード１４ａ〜１４ｄに対向して電気的に接続されている。
【００３６】
コネクタ４５の外側端子部には、図１０に示したように、外部配線Ｌ２を介してモータ４０及びバッテリ４１が接続されている。コネクタ４５は、雄ピンを形成していてもよく、ねじ締め式の接続端子を形成していてもよい。
【００３７】
リレー４６は、バッテリ４１側のリレー接点端子がコネクタ４５のバッテリ端子に接続され、ブリッジ回路４４側のリレー接点端子がリード１４ａを介して配線パターンＰ４に接続されている。
【００３８】
このように、大きな取り付けスペースを必要とし、かつ金属基板１０上に実装しにくい大容量のコンデンサ４２，コネクタ４５及びリレー４６は、中間層に位置する支持部材５に取り付けられ、金属基板１０上に突設したリード１４ａ〜１４ｇを介して配線パターンＰに電気的に接続される。
【００３９】
従って、金属基板１０上の配線パターンＰと、コンデンサ４２及びリレー４６の各端子部ならびにコネクタ４５の延長端子部４５ａとの間の構造設計的自由度が大きくなり、コンパクトで配線長を有効に短縮することができる。また、支持部材５の上下に配設された絶縁プリント基板２及び金属基板１０も、使用スペースが有効に省略されるので小型化することができる。
【００４０】
一方、別の絶縁プリント基板２Ａのアルミナ厚膜基板上にハイブリッドＩＣとして実装された駆動回路４７は、導電線Ｌ４を介して金属基板１０上のブリッジ回路４４に接続され、導電線Ｌ５を介して絶縁プリント基板２上のマイクロコンピュータ５５に接続される。
【００４１】
このように、上層の絶縁プリント基板２とは別に、分割された絶縁プリント基板２Ａを用い、下層の金属基板１０と同一平面上に配設することにより、金属基板１０側の無駄スペースが解消され、さらに小型化を実現することができる。従って、マイクロコンピュータ５５及びその周辺回路素子（駆動回路４７等）の高密度実装を実現できる。
【００４２】
また、シールド板となる金属フレーム１Ａは、放熱板３Ａと協同して絶縁プリント基板２及び２Ａを完全に被覆し、絶縁プリント基板２及び２Ａに入力され得る電磁ノイズを確実に遮断する。
【００４３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成された従来の電動式パワーステアリング回路装置は、金属基板１０が片面実装基板であり、片面のみに配線パターンＰが配線されているため、電流の大きさに応じて、配線パターン幅及び半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の外形が大きくなることに伴い、金属基板１０の外形が大きくなり、回路装置の大型化を招くという問題点があった。
【００４４】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、金属基板を小型化し、回路装置を小型化するものである。
【００４５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の電動式パワーステアリング回路装置は、基板の、ヒートシンクに対する密着する面に溝を設けて、配線パターンの一部あるいは全部を、該溝内に配線すると共に、該配線パターン上を熱伝導性の良い絶縁材で埋めて、該配線パターンと上記ヒートシンクが電気的に接触しないようにし、さらに上記ヒートシンクには回路構成部品のうちスペース的に大きな部品を挿入する切り欠き部を備えたものである。
本発明の請求項２に記載の電動式パワーステアリング回路装置は、基板の、ヒートシンクに対する密着する面に溝を設けて、電流検出手段及びブリッジ回路を接続する配線パターンの一部あるいは全部を、該溝内に配線すると共に、該配線パターン上を熱伝導性の良い絶縁材で埋めて、該配線パターンと上記ヒートシンクが電気的に接触しないようにし、さらに上記ヒートシンクには回路構成部品のうちスペース的に大きな部品を挿入する切り欠き部を備えたものである。
本発明の請求項３に記載の電動式パワーステアリング回路装置は、前記ブリッジ回路を搭載する上記基板を金属基板で構成し、該基板に設けられた溝内に絶縁層を介して配線パターンを配線したものである。
本発明の請求項４に記載の電動式パワーステアリング回路装置は、前記ブリッジ回路を搭載する上記基板をセラミック基板で構成したものである。
本発明の請求項５に記載の電動式パワーステアリング回路装置は、前記基板の溝内に配線された前記電流検出手段及び前記ブリッジ回路を接続する配線パターンの幅を所定値とし、パターン厚みをモータ電流の大きさに対応して厚くしたものである。
本発明の請求項６に記載の電動式パワーステアリング回路装置は、電流検出手段をシャント抵抗で構成したものである。
本発明の請求項７に記載の電動式パワーステアリング回路装置は、前記基板の、前記ヒートシンクとの密着面に設けられた溝内に前記周辺回路素子の一部を実装したものである。
本発明の請求項８に記載の電動式パワーステアリング回路装置は、前記放熱用ヒートシンクが操舵機構を収容するアルミニウム製のハウジングであるものである。
本発明の請求項９に記載の電動式パワーステアリング回路装置は、前記放熱用ヒートシンクがモータを収容するアルミニウム製のハウジングであるものである。
本発明の請求項１０に記載の電動式パワーステアリング回路装置は、電流検出手段，ブリッジ回路，マイクロコンピュータ及び周辺回路素子を収納するケースとコネクタを一体的に成型した構造としたものである。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
【００５８】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を示す図について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す分解斜視図を示し、上述の図１０ないし図１３と同符号は同一部分を示す。なお、回路構成は、図１０と同様であり、また、その動作も同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５９】
図１において、１Ｂはシールドカバーであり、組付けられた状態（図示せず）では、回路装置を取り囲み回路に対する電磁ノイズを遮断するものである。６４はマイクロコンピュータ５５やその周辺回路等の小電流部品を搭載する第一基板であり、絶縁プリント基板により構成されている。６５は半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４，シャント抵抗器４３等の大電流部品を搭載する第二基板であり、熱伝導性に優れたアルミ等の金属基板にて構成されている。この第二基板６５を金属で構成したことにより、第二基板６５を大型化しても割れにくく、また放熱板３Ｂへの固定が容易となる。本例では、小電流部品を絶縁プリント基板の第一基板６４に搭載し、大電流部品を金属基板の第二基板６５に搭載することによって、２枚基板構造とし、各基板６４，６５の面積を小さくし、これらを上，下方向に重ね合わせることによって小型化すると共に、大電流部品による発熱を熱伝導に優れた金属基板の第二基板６５を通して、後述する放熱板３Ｂへ伝えることによって、外部への熱放出を促進し、装置の信頼性を向上させている。
【００６０】
６２はケースであり、コネクタ４５が一体的に形成されている。また、ケース６２は、コネクタ４５のリード端子をインサートモールド成形しており、このリード端子は、図７ないし図８に示す如くケース６２内に延長され、後述するケース凹部６６の底面６６Ａに配線パターンＰ６を形成しており、さらに延長され、第２基板６５と接続するための延長端子６７を形成している。
【００６１】
３Ｂは、放熱用ヒートシンクとしての放熱板であり、上記金属基板により構成される第二基板６５と接触するように取り付けられ、第２基板６５に搭載された大電流が流れる電気部品によって発生した熱を外部に放出するものである。また、放熱板３Ｂには、ケース６２の凹部６６と対向する部分に凹状の切り欠き部３Ｃが形成されている。なお、この放熱板３Ｂを備えない場合には、ケース６２の凹部６６に蓋をする図示しない保護カバーを設ける。
【００６２】
次に以上のような電動式パワーステアリング回路装置の組立てについて説明する。各電極にクリーム半田を塗布した第二基板６５上に、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４，シャント抵抗器４３等の電気部品，及びケース６２を配置する。このとき、ケース６２から延びた延長端子６７と、この延長端子６７に対向する第二基板６５上の配線パターンＰ２に設けられた電極６５Ａとの位置決めを行うが、延長端子６７の位置を電極６５Ａに合わせることで位置決めが可能なので、容易に位置決めができる。このように、部品を配置した第二基板６５を下側から半田付けするか、または周囲の雰囲気全体を熱し、先に塗布したクリーム半田を溶かし、各部品を半田付けする。これによって、各種電気部品と第二基板６５との接続と、コネクタ４５からの端子と第二基板６５との接続を一度の半田付け作業により完了させることができ、製造工程を簡略化することができる。
【００６３】
図２ないし図５を用いて金属基板により構成される第二基板６５の詳細な形状について説明する。図２は第二基板６５を部品が取り付けられる面の部品実装面６５ｊ側より見た平面図であり、図３は上記第二基板６５を横方向から見た側面図であり、図４は上記第二基板６５の断面構造を拡大した断面図であり、図５は上記第二基板６５を放熱板３Ｂ（放熱用ヒートシンク）へ取り付ける面の放熱板取付面６５ｈより見た図である。
図２に示す如く、第二基板６５の部品実装面６５ｊには、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４から成るブリッジ回路４４，シャント抵抗器４３等の大電流部品が搭載され、配線パターンＰ２，Ｐ３に半田付けにより接続されている。この配線パターンＰ２，Ｐ３は、この場合、銅箔１枚ものである。
図３ないし図５に示すように、第二基板６５の放熱板取付面６５ｈ側には、図３において点線で示される凹状に窪んだ溝７０がプレス成形により形成されている。図４に示す如く、この溝７０内には、第二基板６５のアルミ６５ｋ，６５ｋに接触しないように、配線パターンＰ２が絶縁層７０ｚを介して被着されている。上記溝７０には、配線パターンＰ２が放熱板３Ｂに接触しないように、若干の隙間７０ｓが設けられている。上記溝７０の一端部７０ｉに注目すると、この一端部７０ｉには、比較的断面積の大きな銅等の導電性金属でメッキされたバイアーホール６５ｂが設けられており、この銅等の導電性金属でメッキされたバイアーホール６５ｂにより部品実装面６５ｊの配線パターンＰ２と放熱板取付面６５ｈの配線パターンＰ２とが接続されている。
以上のような構成とすることにより、従来装置においては、配線パターンＰ２が部品実装面６５ｊの片面のみに配線されていたのが、本発明では第二基板６５の放熱板３Ｂに密着する面側の放熱板取付面６５ｈに溝７０を設けて、この溝７０内に上記配線パターンＰ２の一部又は全部を配線したので、第二基板６５の両面に配線パターンＰ２を設けることになり、放熱板取付面６５ｈ側を有効に利用でき、配線パターンＰ２の設計自由度を向上させることができる。
また、部品実装面６５ｊ側に配線されていた配線パターンＰ２の一部又は全部が、放熱板取付面６５ｈ側に移動することになり、部品実装面６５ｊ側にスペースが空くことになる。この空いたスペースに回路部品を搭載してもよく、あるいはこの空いたスペースを削除してもよい。これによれば、第二基板６５を小型化できる。
上記放熱板取付面６５ｈ側の溝７０をプレス成形で形成したことにより、面粗度と平面度を確保することができる。なお、溝７０をダイキャスト成形で形成してもよい。この場合、面粗度と平面度を確保するために若干の機械加工が必要となる。
【００６４】
なお、上述の例に追加して、図６に示す如く、上記放熱板取付面６５ｈ側の配線パターンＰ２上に溝７０を覆うように絶縁材７０ａを被着させて、隙間７０ｓを埋めておくことで電気的に接触しないようにしてもよい。この絶縁材７０ａにより上記放熱板取付面６５ｈと放熱板３Ｂとの密着面積を増加することで、配線パターンＰ２の発熱を放熱板３Ｂに効率よく放熱することができ、より一層回路装置の信頼性が向上する。
また、絶縁材７０ａを熱伝導性のよい材料から構成してもよい。例えば、エポキシ系樹脂に熱伝導性のよいフィラーを分散させて絶縁材７０ａを構成すればよい。これによれば、配線パターンＰ２の発熱を放熱板３Ｂにさらに効率よく放熱することができる。また、温度上昇に伴う配線パターンＰ２の抵抗値の増加を抑制できる。この結果、回路装置の性能と信頼性をさらに向上することができる。さらに、放熱板取付面６５ｈ側の配線パターンＰ２の幅を所定値とし、厚みをモータ電流の大きさに比例して厚くすることにより、モータ電流増大に伴う回路装置の大型化を抑制できる効果がある。
【００６５】
図７は、ケース６２の下側平面図であり、図８はケース６２の側面図である。図７，図８に示すように、ケース６２の一部に凹部６６を設け、その底面６６Ａにコネクタ４５のリード端子を延長した延長端子によって形成された配線パターンＰ６が配設されている。回路構成部品のうち、コンデンサ４２，リレー４６，コイル４９等のスペース的に大きな部品を、この凹部に挿入して取り付け、配線パターンＰ６によって接続することによって、大きな部品をスペース効率よく収納できると共に、コネクタ４５のリード端子は、元々絶縁プリント基板２等に配置される配線パターンよりも厚く、これを延長して設けた配線パターンＰ６によって電気的に接続できるため、大電流に対応するための絶縁プリント基板２等の配線パターンの幅を広める必要がなく、回路装置全体を小さくすることができる。
【００６６】
また、回路装置をさらに小型化するために、ケース６２の高さを低くする場合には、ケース６２の高さよりも、コンデンサ４２，リレー４６，またはコイル４９の高さが高くなってしまい、ケース６２の凹部６６から突出することになる。この場合には、図１に示す如く、ケース６２に対向して取り付けられる放熱板３Ｂに、コンデンサ４２，リレー４６，コイル４９に対応する位置に凹状の切り欠き部３Ｃを設けて、この切り欠き部３Ｃにコンデンサ４２，リレー４６，コイル４９等を挿入することによって、コンデンサ４２，リレー４６，コイル４９等を突出させることなく、回路装置をさらに小型化することができる。
【００６７】
マイクロコンピュータ５５や周辺回路素子等の小電流が通電される部品を搭載した第一基板６４と、ブリッジ回路４４やシャント抵抗器４３等の大電流が通電される部品を搭載した第二基板６５とを接続する導電線Ｌ５は、図１に示されるように、ケース６２とは独立して設けられており、導電線Ｌ５を第二基板６５へ接続する際には、単なる電機部品の１つとして第二基板６５に搭載することができるので、位置決めが容易であり、第一基板６４と接続する際にも、ケース６２に固定されていないので、位置決めが比較的容易にできる。このように、導電線Ｌ５をケース６２と独立して設けることによって第一基板６４および第二基板６５への接続が容易に行える。
【００６８】
以上説明したように、各部品を接続し、組み立てて、最終的には、シールドカバー１Ｂ、ケース６２および放射板３Ｂを取付ネジ６１によって結合することによって回路装置を完成させる。このシールドカバー１Ｂによってケース６２を取り囲むことによって、電磁ノイズによる回路装置の誤作動を防止し、回路装置の信頼性を向上させている。
【００６９】
以上説明したこの発明の実施の形態では、回路基板を２枚構成とし、また、電気回路にて発生した熱の放出のために放熱板３Ｂを用いる構成としたが、これに限られるものではなく、回路基板を１枚構成とする、または放熱板３Ｂを特別に設けずに、コラムあるいはラックハウジングを放熱板として利用する等、本発明の主旨に適合する範囲で、様々な実施形態を含むことはいうまでもない。
また、この発明の実施の形態では、第二基板６５を金属基板としたが、セラミック基板で構成しても同様な効果が得られる。
また、この発明の実施の形態では、第二基板６５の放熱板３Ｂに密着する放熱板取付面６５ｈに溝７０を設けて、ブリッジ回路４４を接続する配線パターンの一部あるいは全部を配線したが、図９に示す如く、溝７０内にマイクロコンピュータ周辺回路素子の一部、例えば、チップ抵抗７１ａ，チップコンデンサ７１ｂ，チップダイオード７１ｃ，チップトランジスタ７１ｄ等の表面実装部品を実装することにより、第二基板６５を小型化でき、回路装置を小型化することができる。
また、この発明の実施の形態では、第二基板６５の部品実装面６５ｊ側と放熱板取付面６５ｈ側の配線パターンＰ２，Ｐ２間をバイアーホールにて接続したが、導電性ターミナル等を第二基板６５に貫通させ、貫通した両側を半田付けする等の方法により配線パターンＰ２，Ｐ２間を接続するようにしてもよい。
また、ラジオノイズの影響がわずかである場合、ラジオノイズ除去用のコイル４９を省略してもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、基板の、ヒートシンクに対する密着する面に溝を設けて、配線パターンの一部あるいは全部を、該溝内に配線すると共に、該配線パターン上を熱伝導性の良い絶縁材で埋めて、該配線パターンと上記ヒートシンクが電気的に接触しないようにし、さらに上記ヒートシンクには回路構成部品のうちスペース的に大きな部品を挿入する切り欠き部を備えたので、基板が小型化でき、回路装置が小型になるという効果を奏し、また、絶縁材により、配線パターンの発熱をヒートシンクに効率よく放熱することができるとともに、温度上昇に伴う配線パターンの抵抗値の増加を抑制でき、回路装置の性能と信頼性を向上できる。
また、請求項２に記載の発明によれば、基板の、ヒートシンクに対する密着する面に溝を設けて、電流検出手段及びブリッジ回路を接続する配線パターンの一部あるいは全部を、該溝内に配線すると共に、該配線パターン上を熱伝導性の良い絶縁材で埋めて、該配線パターンと上記ヒートシンクが電気的に接触しないようにし、さらに上記ヒートシンクには回路構成部品のうちスペース的に大きな部品を挿入する切り欠き部を備えたので、基板が小型化でき、回路装置を小型化でき、また、絶縁材により、配線パターンの発熱をヒートシンクに効率よく放熱することができるとともに、温度上昇に伴う配線パターンの抵抗値の増加を抑制でき、回路装置の性能と信頼性を向上できる。
また、請求項３に記載の発明によれば、前記ブリッジ回路を搭載する上記基板を金属基板で構成し、該基板に設けられた溝内に絶縁層を介して配線パターンを配線したので、回路装置の信頼性を向上できると共に、基板が小型化でき、回路装置を小型化できる。
また、請求項４に記載の発明によれば、前記ブリッジ回路を搭載する上記基板をセラミック基板で構成したので、回路装置の信頼性を向上できると共に、基板が小型化でき、回路装置を小型化できる。
また、請求項５に記載の発明によれば、前記基板の溝内に配線された前記電流検出手段及び前記ブリッジ回路を接続する配線パターンの幅を所定値とし、パターン厚みをモータ電流の大きさに対応して厚くしたので、電流の増加に伴う回路装置の大型化を防止することができる。
また、請求項６に記載の発明によれば、電流検出手段をシャント抵抗で構成したので、回路装置の構成を簡略化することができる。
また、請求項７に記載の発明によれば、前記基板の、前記ヒートシンクとの密着面に設けられた溝内に前記周辺回路素子の一部を実装したので、基板が小型化でき、回路装置を小型化できる。
また、請求項８に記載の発明によれば、前記放熱用ヒートシンクが操舵機構を収容するアルミニウム製のハウジングであるので、放熱板を別個に設ける必要がなく、回路装置を安価にすることができる。
また、請求項９に記載の発明によれば、前記放熱用ヒートシンクがモータを収容するアルミニウム製のハウジングであるので、放熱板を別個に設ける必要がなく、回路装置を安価にすることができる。
また、請求項１０に記載の発明によれば、電流検出手段，ブリッジ回路，マイクロコンピュータ及び周辺回路素子を収納するケースとコネクタを一体的に成型した構造としたので、更に小型化及びコストダウンを実現すると共に組立製造性を向上でき、組立て作業が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す平面図である。
【図３】実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す側面図である。
【図４】実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す側面断面図である。
【図５】実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す平面図である。
【図６】実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す側面断面図である。
【図７】実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す平面図である。
【図８】実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す側面図である。
【図９】実施の形態１に係わる電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す平面図である。
【図１０】従来の電動式パワーステアリング回路装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す平面図である。
【図１２】従来の電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す側面図である。
【図１３】従来の電動式パワーステアリング回路装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
３Ｂ  放熱板、４３  シャント抵抗、４４  ブリッジ回路、６５  第二基板、６５ｂ  バイアーホール、６５ｈ  放熱板取付面、６５ｋ  アルミ、７０  溝、７０ｚ  絶縁層、Ｑ１〜Ｑ４  スイッチング素子、Ｐ１〜Ｐ５  配線パターン。
【図１】
0003556121.tif 000002
【図２】
0003556121.tif 000003
【図３】
0003556121.tif 000004
【図４】
0003556121.tif 000005
【図５】
0003556121.tif 000006
【図６】
0003556121.tif 000007
【図７】
0003556121.tif 000008
【図８】
0003556121.tif 000009
【図９】
0003556121.tif 000010
【図１０】
0003556121.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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