DE102007031246B4

DE102007031246B4 - Elektronische Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102007031246B4
Application number: DE102007031246.8A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Tominaga; Masahiro Kimata; Takayuki Kifuku; Shuzo Akiyama; Tadayuki Fujimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2022-06-30
Anticipated expiration: 2027-07-06
Also published as: FR2911040B1; US20080157680A1; JP2008162341A; US8363420B2; KR100867263B1; KR20080061230A; DE102007031246A1; FR2911040A1; JP4410241B2

Abstract

Elektronische Steuervorrichtung, umfassend:
ein Gehäuse (3) ;
eine Wärmesenke (5), die in dem Gehäuse (3) angeordnet ist;
eine Halbbrücke (2), die in einem Bauelementgehäuse integriert ist, das an der Wärmesenke (5) montiert ist und Anschlüsse (VS, GT1, OUT, GT2, GND) aufweist;
eine Leiterplatte (4) mit einer elektronischen Steuerschaltung (13) zum Steuern der Halbbrücke (2), wobei die Leiterplatte (4) in dem Gehäuse (3) gegenüberliegend zu der Wärmesenke (5) angeordnet ist;
eine Mehrzahl elektrischer Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c), welche die Leiterplatte (4) und die Halbbrücke (2) elektrisch leitend miteinander verbinden,
wobei sich die Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) im Bereich der Anschlüsse (VS, GT1, OUT, GT2, GND) der Halbbrücke (2) in der Richtung erstrecken, in welcher die einzelnen Anschlüsse (VS, GT1, OUT, GT2, GND) aus dem Bauelementgehäuse der Halbbrücke (2) herausgeführt sind,
und wobei die Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) jeweils an Verbindungsflächen mit den zugehörigen Anschlüssen (VS, GT1, OUT, GT2, GND) der Halbbrücke (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass
einzelne Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) als Hochstrom-Verbindungsleiter (6a, 6b) ausgebildet sind, die eingerichtet sind, einen großen Strom zu führen, und
andere der Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) als Niederstrom-Verbindungsleiter (6c) ausgebildet sind, die eingerichtet sind, einen kleinen Strom zu führen,
wobei die Hochstrom-Verbindungsleiter (6a, 6b) und die Niederstrom- Verbindungsleiter (6c) abwechselnd zueinander angeordnet sind und
wobei Schweißverbindungen zwischen den Hochstrom-Verbindungsleitern (6a, 6b) und den Anschlüssen (VS, OUT, GND) näher an dem Bauelementgehäuse der Halbbrücke (2) angeordnet sind als Schweißverbindungen zwischen den Niederstrom-Verbindungsleitern (6c) und den Anschlüssen (GT1, GT2).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuervorrichtung, die in einem elektrischen Servolenksystem zum Bereitstellen einer Unterstützungskraft zu einem Lenksystem eines Fahrzeugs mittels einer Rotationskraft eines Elektromotors verwendet wird.
In der Vergangenheit umfasste eine elektronische Steuervorrichtung, die in einem Patentdokument (beispielsweise dem japanischen Patent Nr. 3644835 ) beschrieben ist, eine Leistungsplatine, auf der eine Brückenschaltung mit Halbleiterumschaltelementen zum Umschalten eines zu einem Elektromotor zugeführten Stroms montiert ist, ein Gehäuse mit leitfähigen Platten, etc., die als Insert in einen isolierenden Kunststoff (Harz) gegossen sind und Hochstromteile daran besitzen, eine Steuerplatine mit Niederstromteilen wie einem Mikrocomputer, etc. daran, einen Verbindungsleiter zum elektrischen Verbinden der Leistungsplatine des Gehäuses und der Steuerplatine miteinander, und eine Wärmesenke.
In der derart aufgebauten elektronischen Steuervorrichtung wird die Leistungsplatine benötigt, an welcher die Halbleiterumschaltelemente montiert sind.
Obgleich ein Verbindungsleiter fest an der Leistungsplatine derart befestigt ist, um nicht während des Lötens zu schwimmen, wird eine Stoßkraft, die beim Befestigen der Verbindungsleiter auf der Leistungsplatine erzeugt wird, auf Bauteile wie die Halbleiterelemente an der Leistungsplatine übertragen, bevor diese gelötet werden, so dass Positionsversätze solcher Bauteile auftreten.
Die Übersetzung der europäischen Patentschrift DE 601 15 317 offenbart beispielsweise eine elektronische Steuervorrichtung mit einem Gehäuse, einer Wärmesenke, einer Leiterplatte, einem Halbleiterschaltelement und Verbindungsleitern, die das Halbleiterschaltelement an die Leiterplatte verbinden
Des Weiteren werden in der Offenlegungsschrift DE 44 10 061 A1 , in der Patentschrift DE 199 12 443 C2 , in der Offenlegungsschrift DE 103 01 372 A1 und in der Offenlegungsschrift DE 199 53 191 A1 Einheiten offenbart, die ein Halbleiterbauelement und eine damit verbundene Leiterplatte aufweisen.
Als Ergebnis hieraus besteht das folgende Problem. Das heißt, die Anzahl der Bauteile nimmt zu, wodurch die Abmessungen der elektronischen Steuervorrichtung größer und die Produktionskosten hiervon höher werden, und die Zuverlässigkeit der Lötverbindungen der an der Leistungsplatine montierten Teile wird vermindert.
Dementsprechend dient die vorliegende Erfindung dazu, die oben beschriebenen Probleme zu beseitigen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Steuervorrichtung bereitzustellen, bei der bestimmte Teile derart eliminiert sind, um die Abmessungen und die Herstellungskosten hiervon zu vermindern, während die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert wird.
Die genannten Probleme und Aufgaben werden durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Mit der oben definierten elektronischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich die Abmessungen und die Herstellungskosten der elektronischen Steuervorrichtung zu vermindern sowie die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung, etc. zu verbessern.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann leichter anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich werden.

1 ist eine Querschnittsansicht, die eine elektronische Steuervorrichtung in einem elektrischen Servolenksystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine explosionsartige Perspektivansicht, welche die elektronische Steuervorrichtung aus 1 zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, welches das elektrische Servolenksystem aus 1 zeigt.
4 ist eine Perspektivansicht, welche die wesentlichen Abschnitte der elektronischen Steuervorrichtung aus 1 zeigt.
5 ist eine Perspektivansicht, welche den Ausgangs-Verbindungsleiter und den Stromzufuhrverbinderanschluss aus 4 zeigt.
6 ist eine Draufsicht, welche ein verkettetes Element zeigt, bevor die Verbindungsleiter und die Stromzufuhrverbinderanschlüsse aus 1 hergestellt werden.
7 ist eine Draufsicht, welche die Verbindungsleiter und die Stromzufuhrverbinderanschlüsse zeigt, die durch das verkettete Element aus 6 hergestellt sind.
8 ist eine Draufsicht, welche ein verkettetes Element mit einem Aufbau zeigt, das sich von dem in 6 gezeigten verketteten Element unterscheidet.
9 ist eine Draufsicht, welche die Verbindungsleiter und die Stromzufuhrverbinderanschlüsse zeigt, die durch das verkettete Element aus 8 hergestellt sind.

Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Figuren sind dieselben oder entsprechende Elemente oder Teile durch dieselben Bezugszeichen oder Buchstaben bezeichnet.
In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung gegeben, indem eine elektronische Steuervorrichtung als ein Beispiel genommen wird, die in einem elektrischen Servolenksystem verwendet wird, das zum Unterstützen eines Lenksystems eines Fahrzeugs mittels einer Rotationskraft eines Elektromotors dient.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und zunächst auf 1, ist im Querschnitt eine elektronische Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. 2 ist eine explosionsartige Perspektivansicht, welche die elektronische Steuervorrichtung aus 1 zeigt. 3 ist ein Blockdiagramm, welches ein elektrisches Servolenksystem aus 1 zeigt. 4 ist eine Perspektivansicht, welche die wesentlichen Abschnitte der elektronischen Steuervorrichtung aus 1 zeigt.
Die elektronische Steuervorrichtung 1 umfasst: ein kastenförmiges Gehäuse 3 mit einem Paar von Öffnungsabschnitten, die an dessen gegenüberliegenden Seiten gebildet sind; eine Wärmesenke 5, die aus Aluminium hergestellt ist und an einem der Öffnungsabschnitte in dem Gehäuse 3 fest angebracht ist; Halbleiterumschaltelemente 2, die an der Wärmesenke 5 montiert sind und als Halbleiterschaltelement dienen; eine Leiterplatte 4, die gegenüberliegend zu der Wärmesenke 5 angeordnet ist und eine elektronische Schaltung daran besitzt, die eine Steuerschaltung zum Steuern des Halbleiterumschaltelements 2 besitzt; einen Leistungs-Verbindungsleiter 6a, einen Ausgangs-Verbindungsleiter 6b und einen Signal-Verbindungsleiter 6c, welche die Leiterplatte 4 und das Halbleiterumschaltelement 2 elektrisch miteinander verbinden; und eine Abdeckung 7, welche die Leiterplatte 4 abdeckt und fest an dem anderen Öffnungsabschnitt in dem Gehäuse 3 angebracht ist.
Jedes der Halbleiterumschaltelemente 2 besitzt einen high side MOSFET 2H und einen low side MOSFET 2L, die miteinander integriert sind, um eine Halbbrücke zu bilden, wie in 3 gezeigt, In jedem der Halbleiterumschaltelemente 2 ist die so gebildete Halbbrücke in einem Bauelementgehäuse aufgenommen, und ein Paar von Halbbrücken bildet eine Brückenschaltung zum Umschalten eines zu dem Elektromotor 22 zugeführten Stroms.
Die einzelnen Anschlüsse des Halbleiterumschaltelements 2 sind in einer nebeneinander liegenden Beziehung von der linken Seite zu der rechten Seite in der Reihenfolge eines Stromzufuhranschlusses VS, eines Gateanschlusses GT1 und eines Brückenausgabeanschlusses OUT auf dem high side MOSFET 2H, und eines Gateanschlusses GT2 und eines Erdungsanschlusses GND auf dem low side MOSFET 2L in 4 angeordnet.
Dabei ist zu beachten, dass der Stromzufuhranschluss VS, der Brückenausgabeanschluss OUT und der Erdungsanschluss GND jedes Halbleiterumschaltelements 2 Hochstromanschlüsse sind, durch welche ein großer Strom für den Elektromotor 22 strömt, während der Gateanschluss GT1 und der Gateanschluss GT2 jedes Halbleiterumschaltelements 2 Niederstromanschlüsse sind, durch die ein kleiner Strom für ein Signal strömt, und die Großstromanschlüsse und die Niederstromanschlüsse sind auf alternierender Weise angeordnet.
Zusätzlich erstrecken sich die einzelnen Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 jeweils in derselben Richtung mit derselben Form, um vertikal aufrecht zu stehen und sich dann senkrecht an zwei Stellen ihrer mittleren Abschnitte zu biegen.
Das Gehäuse 3 ist mit den Leistungs-Verbindungsleitern 6a, den Ausgangs-Verbindungsleitern 6b und den Signal-Verbindungsleitern 6c durch Insertgießen eines isolierenden Kunststoffes (Harz) 3a integriert.
An einer Seitenfläche des Gehäuses 3 sind ein Fahrzeugverbinder 8, der elektrisch mit einer Verdrahtung des Fahrzeugs verbunden ist, und ein Ausgabeverbinder in der Form eines Motorverbinders 9, der elektrisch mit einem Elektromotor 22 verbunden ist, angeordnet. Ebenso ist an der anderen Seitenfläche des Gehäuses 3 ein Sensorverbinder 10 angeordnet, der elektrisch mit einem Drehmomentsensor 23 verbunden ist. Wenn das Gehäuse 3 durch Insertgießen gebildet wird, werden der Fahrzeugverbinder 8, der Motorverbinder 9 und der Sensorverbinder 10 durch gleichzeitiges Gießen mit den Stromzufuhrverbinderanschlüssen 11, Motorverbinderanschlussabschnitten 6bm den leitfähigen Ausgangs-Verbindungsleitern 6b und Sensorverbinderanschlüssen 12 integriert.
Ein Mikrocomputer 13 ist an einem Verdrahtungsmuster der Leiterplatte 4 durch Löten montiert. Obgleich in 2 nicht gezeigt, sind an dem Verdrahtungsmuster der Leiterplatte 4 durch Löten eine Spule zum Verhindern eines elektromagnetischen Rauschens, das bei einem Umschaltvorgang der Halbleiterumschaltelemente 2 vom Ausströmen nach außen erzeugt wird, Kondensatoren zum Absorbieren von Wellen eines Motorstroms, eine Motorstromerfassungsschaltung mit Parallelwiderständen, Nebenschaltungselementen, etc. montiert.
Ebenso sind in der Leiterplatte 4 eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 4a gebildet, die eine an ihren inneren Oberflächen aufgebrachte Kupferbeschichtung besitzen und elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster verbunden sind.
Jeder der Leistungs-Verbindungsleiter 6a besitzt einen Basisendabschnitt, der mit einem spitzen Ende des Stromzufuhranschlusses VS bzw. einem spitzen Ende des Erdungsanschlusses GND eines entsprechenden Halbleiterumschaltelements 2 verbunden ist. Der Ausgangs-Verbindungsleiter 6b besitzt einen Basisendabschnitt, der mit einem spitzen Ende des Brückenausgabeanschlusses OUT verbunden ist. Der Signal-Verbindungsleiter 6c besitzt einen Basisendabschnitt, der mit Spitzenenden der Toranschlüsse GT1 bzw. GT2 verbunden ist.
Diese leitfähigen Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c erstrecken sich in einer Ausleitrichtung, in welcher die Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 ausleiten (herausgeführt sind), um auf überlappende Weise angeordnet zu sein, und sind daran durch Laserschweißen verbunden.
Diese leitfähigen Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c sind mit als Einpresskontakte dienenden Abschnitten 6ap, 6bp bzw. 6cp gebildet, und die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp sind in die einzelnen Durchgangslöcher 4a in der Leiterplatte 4 derart pressgepasst, dass die Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster der Leiterplatte 4 verbunden sind.
Die leitfähigen Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c sind aus einem Material mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit wie Kupfer oder einer Kupferlegierung im Hinblick auf eine elektrische Leitfähigkeit zum Zuführen eines großen Stromes und die mechanische Festigkeit, die zum Bilden der als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp erforderlich ist, hergestellt.
Zusätzlich ist der Ausgangs-Verbindungsleiter 6b an seinem spitzen Ende mit dem Motorverbinderanschlussabschnitt 6bm gebildet, so dass der Motorstrom von dem Brückenausgabeanschluss OUT der Halbleiterumschaltelemente 2 direkt zu dem Elektromotor 22 über den Motorverbinderanschlussabschnitt 6bm strömt, ohne durch die Leiterplatte 4 zu passieren. Der Ausgangs-Verbindungsleiter 6b ist in seinem mittleren Abschnitt mit dem als Einpresskontakte dienenden Abschnitt 6bp gebildet, der sich zu der Leiterplatte 4 erstreckt, so dass ein Signal zum Überwachen der Spannung des Motorverbinderanschlussabschnitts 6bm von dem Presspassanschlussabschnitt 6bp zu der Leiterplatte 4 ausgegeben wird.
Die Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 sind auf solche Weise gebildet, dass sie eine Breite von 0,8 mm, eine Dicke von 0,5 mm und einen Abstand zwischen benachbarten Anschlüssen von 1,7 mm besitzen. In jedem der Anschlüsse VS, OUT, GND, in denen ein großer Strom fließt, wird der elektrische Widerstand derselben bei einer ansteigenden Länge hiervon größer, so dass die Erzeugung von Wärme ansteigt.
In dieser ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zum Unterdrücken der Erzeugung von Wärme das Schweißen zwischen den Erdungsanschlüssen GND und den Leistungs-Verbindungsleitern 6a und das Schweißen zwischen den Brückenausgabeanschlüssen OUT und den Ausgangs-Verbindungsleitern 6b jeweils an Stellen nahe zu den Halbleiterumschaltelementen 2 ausgeführt.
Zusätzlich ist der Abstand zwischen den benachbarten einzelnen Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND gering, sodass zum Verhindern eines Kurzschlusses zwischen den Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND die Schweißpositionen der Toranschlüsse GT1 und der Signal-Verbindungsleiter 6c, und die Schweißpositionen der Toranschlüsse GT2 und der Signal-Verbindungsleiter 6c nicht nahe zu den einzelnen Schweißpositionen sind, in denen das Schweißen der Stromzufuhranschlüsse VS und der Leistungs-Verbindungsleiter 6a, das Schweißen der Erdungsanschlüsse GND und der Leistungs-Verbindungsleiter 6a, und das Schweißen der Brückenausgabeanschlüsse OUT und der Ausgangs-Verbindungsleiter 6b ausgeführt wird, und sie sind ebenso stets entfernt von den Halbleiterumschaltelementen 2 gelegen, aufgrund eines in den Anschlüssen GT1, GT2 fließenden kleinen Stromes, Diese Schweißpositionen sind durch ausgefüllte Kreise in 4 gezeigt.
Zusätzlich strömt, obgleich die Leistungs-Verbindungsleiter 6a und die Ausgangs-Verbindungsleiter 6b aus gewalztem Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt sind, ein großer Strom beim Schweißen der gewalzten Oberflächen (der vorderen Oberflächen) der Verbindungsleiter 6a, 6b und die Anschlüsse VS, OUT, GND der Halbleiterumschaltelemente 2, so dass es erforderlich ist, die Dicke der Verbindungsleiter 6a, 6b zu erhöhen.
Allerdings ist es schwierig, die Dicke der Verbindungsleiter 6a, 6b im Hinblick auf die Ausformung der als Einpresskontakte dienenden Abschnitte und die Pressarbeit hiervon zu erhöhen.
In dieser ersten Ausführungsform ist die Dicke der Verbindungsleiter 6a, 6b, welche die Leistungs-Verbindungsleiter sind, auf 0,8 mm eingestellt, welche dasselbe ist wie die Breite der Anschlüsse VS, OUT, GND, so dass die Breite der Verbindungsleiter 6a, 6b breiter ausgebildet ist als die Dicke hiervon, und die Anschlüsse VS, OUT, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 sind an die Endflächen der Verbindungsleiter 6a, 6b orthogonal zu den gewalzten Oberflächen hiervon angeschweißt.
Das heißt, die Verbindungsleiter 6a, 6b sind auf solche Weise gebildet, dass sie eine Abmessung oder Länge in einer Schweißrichtung an der Schweißstelle besitzen, die größer ist als diejenige (Breitenrichtung) in einer Richtung orthogonal zur Schweißrichtung.
Dabei ist zu beachten, dass ein kleiner Strom durch die Signal-Verbindungsleiter 6c fließt, so dass es keine Notwendigkeit gibt, die Verminderung des elektrischen Widerstands der leitfähigen Signal-Verbindungsleiter 6c zu berücksichtigen, die allerdings aus einem Plattenmaterial ähnlich zu demjenigen für die die leitfähigen Leistungs-Verbindungsleiter 6a und die leitfähigen Ausgangs-Verbindungsleiter 6b gebildet sind.
Jeder der Leistungs-Verbindungsleiter 6a ist mit zwei als Einpresskontakte dienenden Abschnitten 6ap gebildet; jeder der Ausgangs-Verbindungsleiter 6b ist mit einem als Einpresskontakte dienenden Abschnitt 6bp gebildet; und jeder der Signal-Verbindungsleiter 6c ist mit einem als Einpresskontakte dienenden Abschnitt 6cp gebildet. Somit sind sieben als Einpresskontakte dienende Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp für ein Halbleiterumschaltelement 2 angeordnet.
Der Abstand zwischen den benachbarten Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 beträgt 1,7 mm, wie zuvor erwähnt, und der Lochdurchmesser der Durchgangslöcher 4a in der Leiterplatte 4, in welche die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp pressgepasst werden, ist mit 1,45 mm ausgeformt.
In dieser ersten Ausführungsform sind die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp der benachbarten Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c in versetzter Weise angeordnet, so dass der Abstand zwischen den benachbarten als Einpresskontakte dienenden Abschnitten 6ap, 6bp, 6cp länger ist als der Abstand zwischen den benachbarten Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2.
Darüber hinaus ist der isolierende Kunststoff (Harz) 3a des Gehäuses 3 zwischen dem Leistungs-Verbindungsleiter 6a und der Wärmesenke 5, zwischen dem Ausgangs-Verbindungsleiter 6b und der Wärmesenke 5 bzw. zwischen dem Signal-Verbindungsleiter 6c und der Wärmesenke 5 eingelegt.
Ferner sind die Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 des Fahrzeugverbinders 8 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einer Dicke von 0,8 mm hergestellt, ähnlich zu den Verbindungsleitern 6a, 6b, 6c, und sind jeweils mit zwei als Einpresskontakte dienenden Abschnitten 11p gebildet. Zusätzlich sind die Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 identisch zu den Ausgangs-Verbindungsleitern 6b, außer hinsichtlich der Anzahl der als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 11p.
Der Motorverbinder 9 und der Fahrzeugverbinder 8 sind parallel zueinander angeordnet, wie in 2 gezeigt, und die leitfähigen Ausgangs-Verbindungsleiter 6b und die Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 sind jeweils paarweise in bilateraler Symmetrie angeordnet, wie in 6 gezeigt.
In 5 sind ein rechter Ausgangs-Verbindungsleiter 6bR und ein linker Ausgangs-Verbindungsleiter 6bL identisch zueinander in ihren Formen, wenn man diese abwickelt, gebildet, jedoch sind ihre Richtungen des Biegens unterschiedlich voneinander.
In ähnlicher Weise sind, obgleich ein rechter Stromzufuhrverbinderanschluss 11R und ein linker Stromzufuhrverbinderanschluss 11L identisch zueinander in ihren abgewickelten Formen gebildet sind, ihre Biegerichtungen unterschiedlich zueinander.
Die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c und der Stromzufuhrverbinderanschluss 11, die alle aus dem Plattenmaterial mit einer Dicke von 0,8 mm gebildet sind, umfassen sechs Arten von Verbindungsleitern und Anschlüssen, einschließlich der Leistungs-Verbindungsleiter 6a, der rechte Ausgangs-Verbindungsleiter 6bR, der linken Ausgangs-Verbindungsleiter 6bL, der Signal-Verbindungsleiter 6c, der rechten Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11R und der linken Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11L.
Wie in 6 und 7 gezeigt, sind diese sechs Arten von Verbindungsleitern 6a, 6b, 6c und die Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 aus demselben länglichen verketteten Element 16 gebildet.
Dieses verkettete Element 16 besitzt die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c und die Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 auf solche Weise, dass sie miteinander durch Verbindungsabschnitte 14, 15 verbunden sind. Das verkettete Element 16 wird durch Zuführen länglicher Kupferplatten oder Kupferlegierungsplatten nacheinander und durch Stanzen derselben mittels einer Pressmaschine, die mit einem Paar einer oberen und einer unteren, progressiven Stanzmatrize ausgerüstet ist.
Das so durch Stanzen mit der Pressmaschine gebildete, verkettete Element 16 wird in einem kontinuierlichen Beschichtungsbad beschichtet. Die gesamte Oberfläche des verketteten Elements 16 wird mit einer Nickelunterbeschichtung von 1 bis 4 µm beschichtet, woraufhin eine Zinnbeschichtung mit 0,5 µm auf die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp, 11p aufgebracht wird, und eine Zinnbeschichtung von 1 bis 3 µm wird auf die Motorverbinderanschlussabschnitte 6bm und Streifenabschnitte 11t der Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 aufgebracht.
Das so beschichtete, verkettete Element 16 wird durch eine Schneidmatrize (nicht gezeigt) an gewünschten Stellen geschnitten, so dass die Leistungs-Verbindungsleiter 6a, die Ausgangs-Verbindungsleiter 6b, die Signal-Verbindungsleiter 6c und die Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 gebildet werden.
In 7(A) sind diejenigen Teile, die durch abwechselnde lange und kurze, gestrichelte Linien bezeichnet sind, die zu schneidenden Abschnitte des verketteten Elements 16, und ein oberer Teil mit den Verbindungsabschnitten 15 des verketteten Elements 16 und ein unterer Teil mit den Verbindungsabschnitten 14 werden geschnitten. Dann werden ein unterer des Paars von als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6cp geschnitten, um einen Signal-Verbindungsleiter 6c zu bilden. Beim Schneiden des unteren Teils des verketteten Elements 16 wird ein Schweißabschnitt 6w in der Form einer Verbundfläche gebildet, und zwar gleichzeitig mit dem Schneiden.
In ähnlicher Weise wird, wie in 7(B) gezeigt, das verkettete Element 16 geschnitten, um einen Leistungs-Verbindungsleiter 6a mit einem Schweißabschnitt 6b zu bilden, ähnlich zu dem Signal-Verbindungsleiter 6c. Dabei ist zu beachten, dass die Leistungs-Verbindungsleiter 6a sich von dem Signal-Verbindungsleiter 6c dahingehend unterscheiden, dass sie ein Paar von als Einpresskontakte dienende Abschnitte 6ap besitzen.
Zusätzlich werden, wie in 7 (C) gezeigt, diejenigen Teile, die durch abwechselnde lange und kurze, gestrichelte Linien bezeichnet sind, entfernt, und ein Motorverbinderanschlussabschnitt 6bm wird unter einem rechten Winkel an zwei Stellen gebogen, wodurch ein rechter Ausgangs-Verbindungsleiter 6bR in 5 gebildet wird. Ebenso wird ein linker Ausgangs-Verbindungsleiter 6bL in 5 gebildet, ähnlich zu dem rechten Ausgangs-Verbindungsleiter 6bR, nur mit dem Unterschied in der Richtung des Biegens.
Ähnlich werden, wie in 7(D) gezeigt, diejenigen Teile, die durch abwechselnde lange und kurze gestrichelte Linien gezeigt sind, entfernt, und der verbleibende Teil wird unter einem rechten Winkel an zwei Stellen gebogen, um einen Streifenabschnitt 11t zu bilden, wodurch ein rechter Stromzufuhrverbinderanschluss 11R in 5 gebildet wird.
Ebenso wird ein linker Stromzufuhrverbinderanschluss 11L in 5 gebildet, ähnlich zu dem rechten Stromzufuhrverbinderanschluss 11R, nur mit dem Unterschied in der Richtung des Biegens.
Nach dem Beschichten der Leistungs-Verbindungsleiter 6a, der Ausgangs-Verbindungsleiter 6b und der Signal-Verbindungsleiter 6c werden die geschweißten Abschnitte 6b durch die Schneidmatrize (nicht gezeigt) geschnitten, so dass die geschweißten Abschnitte 6w an den Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 mittels Laserschweißens in der Abwesenheit beschichteter Lagen geschweißt werden.
Die Sensorverbinderanschlüsse 12 des Sensorverbinders 10, die gegenüberliegend zu dem Fahrzeugverbinder 8 angeordnet sind, werden jeweils aus einer Phosphorbronzeplatte mit einer Dicke von 0,64 mm gebildet und besitzen jeweils einen an einem Ende hiervon gebildeten als Einpresskontakte dienenden Abschnitt 12p.
Zusätzlich, wie in 2 gezeigt, sind Halteelemente H zum Halten der Leiterplatte 4 in der Nähe einer Seitenfläche des Gehäuses 3 angeordnet. Die Leistungs-Verbindungsleiter 6a werden so wie sie sind als die Halteelemente H verwendet, so dass die Halteelemente H identisch zu den Leistungs-Verbindungsleitern 6a sind und besitzen als Einpresskontakte dienende Abschnitte Hp, die jeweils an ihren Spitzenenden gebildet sind.
Dabei ist zu beachten, dass die Halteelemente H nur zum Halten der Leiterplatte 4 dienen, jedoch nicht elektrisch mit der Leiterplatte 4 verbunden sind.
Nun wird auf ein Verfahren zum Zusammenbauen der wie oben aufgebauten elektronischen Steuervorrichtung 1 Bezug genommen.
Zunächst wird eine Lötpaste auf die Leiterplatte 4 aufgetragen, und dann werden Teile wie der Mikrocomputer 13, seine Peripherie-Schaltungselemente, etc. auf der so mit Lötpaste beschichteten Leiterplatte 4 angeordnet, woraufhin die Lötpaste unter Einsatz einer Rückströmvorrichtung aufgeschmolzen wird, so dass die einzelnen Teile auf der Leiterplatte 4 angelötet werden.
Dann wird das Gehäuse 3, wie in 2 gezeigt, auf der Wärmesenke 5 angeordnet und fest daran mittels Schrauben 20 befestigt. Danach werden die Halbleiterumschaltelemente 2 auf der Wärmesenke 5 angeordnet, die Halbleiterumschaltelemente 2 werden in engen Kontakt mit der Wärmesenke 5 platziert und fest daran unter Einsatz einer Blattfeder 21 und der Schrauben 20 befestigt.
Anschließend wird ein Laserstrahl von der Seite des Anschlüsses (VS, GT1, OUT, GT2, GND) der Halbleiterumschaltelemente 2 gestrahlt, wodurch die Anschlüsse VS und die Leistungs-Verbindungsleiter 6a, die Anschlüsse GT1 und die Signal-Verbindungsleiter 6c, die Anschlüsse OUT und die Ausgangs-Verbindungsleiter 6b, die Anschlüsse GT2 und die Signal-Verbindungsleiter 6c sowie die Anschlüsse GND und die leitfähigen Leistungsplatinen 6a jeweils miteinander mittels des Laserschweißens verschweißt werden.
Dann wird die Leiterplatte 4 auf einem oberen Abschnitt des Gehäuses 3 montiert, wobei die Spitzenenden der als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp, 11p, 12p, Hp in die Durchgangslöcher 4a in der Leiterplatte 4 eingefügt werden. Danach werden die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp, 11p, 12p, Hp jeweils in die Durchgangslöcher 4a pressgepasst, und zwar mittels einer Pressmaschine.
Danach wird die Abdeckung 7 in der Öffnung des Gehäuses 3 angeordnet, und das Gehäuse 3 und die Abdeckung 7 werden miteinander durch die Ultraschallschweißmaschine verschweißt, wodurch der Zusammenbau der elektronischen Steuervorrichtung 1 abgeschlossen ist.
Wie vorhergehend beschrieben, umfasst die elektronische Steuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform das Gehäuse 3, die Wärmesenke 5, die in dem Gehäuse 3 angeordnet ist, die Halbleiterumschaltelemente 2, die an der Wärmesenke 5 montiert sind, die Leiterplatte 4, die gegenüberliegend zu der Wärmesenke 5 angeordnet ist und die elektronische Schaltung einschließlich der Steuerschaltung zum Steuern der Halbleiterumschaltelemente 2 besitzt, und die Mehrzahl Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c, welche die Leiterplatte 4 und die Halbleiterumschaltelemente 2 elektrisch miteinander verbinden.
Dementsprechend wird es unnötig, eine herkömmlich benötigte Metallplatte oder dergleichen zu verwenden, an welcher die Halbleiterumschaltelemente 2 zu montierten sind, so dass die Vorrichtung 1 in ihren Abmessungen und Kosten vermindert werden kann.
Zusätzlich sind die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c in der Ausleitrichtung angeordnet, in welcher die Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 ausleiten, so dass die ontaktspangen 6a, 6b, 6c mit den Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND durch verbunden werden.
Als Ergebnis hieraus können die einzelnen Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND, die aus länglichen, dünnen Platten gebildet sind und somit einen großen elektrischen Widerstand besitzen, kürzer ausgeführt werden, so dass es möglich wird, den elektrischen Widerstand zwischen den Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND und der Leiterplatte 4 zu vermindern, wodurch ermöglicht wird, die Erzeugung von Wärme infolge des elektrischen Widerstands zu unterdrücken. Das heißt, es kann eine elektronische Steuervorrichtung 1 bereitgestellt werden, die in der Lage ist, einen großen Strom zu steuern.
Ferner sind die Wärmesenke 5 und die Leiterplatte 4 nebeneinander angeordnet, die Leiterplatte 4 kann in übereinander liegender Weise grad von oberhalb der Wärmesenke 5 zusammengebaut werden, und somit kann die Zusammenbaueffizienz hiervon verbessert werden.
Weiterhin werden die einzelnen Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 durch Schweißen mit den einzelnen Verbindungsleitern 6a, 6b, 6c verbunden, so dass die einzelnen Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND und die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c aufgeschmolzen werden, um miteinander verbunden zu werden, wodurch ermöglicht wird, die Zuverlässigkeit des Verbindens zu verbessern.
Zusätzlich werden die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c aus einem Kupfermaterial oder einem Kupferlegierungsmaterial gebildet, so dass der elektrische Widerstand zwischen den Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 und der Leiterplatten 4 gering wird, wodurch ermöglicht wird, die Erzeugung von Wärme zu unterdrücken.
Zusätzlich werden die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c auf solche Weise gebildet, dass ihre Abmessung oder Länge in der Richtung des Verbindens mit den Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND größer ist als die Dicke der Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND. Als Ergebnis wird die Querschnittsfläche jedes Pfades, durch den Strom fließt, groß, so dass der elektrische Widerstand hiervon vermindert wird, wodurch ermöglicht wird, die Erzeugung von Wärme zu unterdrücken.
Ebenso wird ein Laserschweißen durch Strahlen eines Laserstrahls von der Seite eines Anschlusses (VS,GT1, OUT, GT2, GND) der Halbleiterumschaltelemente 2 mit einer geringen Dicke ausgeführt. Daher kann das Schweißen mit einer geringen Energiemenge ausgeführt werden, und es wird möglich, ein ausgezeichnetes Laserschweißen ohne jeglichen Kratzer, Nut oder dergleichen auszuführen. Dementsprechend kann die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert werden.
Weiterhin werden die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c jeweils mit den als Einpresskontakte dienenden Abschnitten 6ap, 6bp, 6cp gebildet, und gleichzeitig wird die Leiterplatte 4 mit den Durchgangslöchern 4a gebildet, die innere beschichtete Oberflächen besitzen, wobei die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp in die Durchgangslöcher 4a der Leiterplatte 4 pressgepasst werden, wobei die Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster der Leiterplatte 4 verbunden werden.
Dementsprechend werden die Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND und die Leiterplatten 4 miteinander unter einem Druckkontakt dazwischen infolge der Presspassung der Anschlüsse VS, GT1, OUT, GT2, GND in die Durchgangslöcher 4a verbunden, so das der Widerstand gegenüber thermischer Spannung der Vorrichtung verbessert werden kann, wodurch die Zuverlässigkeit hiervon verbessert wird.
Ferner wird die elektrische Verbindung zwischen den leitfähigen Verbindungsleitern 6a, 6b, 6c und der Leiterplatte 4 nur durch Presspassen ausgeführt, so dass die Zeit des Zusammenbaus verkürzt werden kann und die Ausrüstung des Zusammenbaus einfach werden kann, wodurch die Zusammenbaufähigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
In ähnlicher Weise werden die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 11p der Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 und die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 12p der Sensorverbinderanschlüsse 12 des Sensorverbinders 10 ebenso in die Durchgangslöcher 4a in der Leiterplatte 4 pressgepasst, wobei sie elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster der Leiterplatte 4 verbunden werden.
Dementsprechend werden die Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 und die Sensorverbinderanschlüsse 12 mit der Leiterplatte 4 unter einem Druckkontakt infolge eines Passens verbunden, so dass der Widerstand gegenüber thermischer Spannung der Vorrichtung verbessert werden kann, wodurch die Zuverlässigkeit und Zusammenbaufähigkeit hiervon verbessert werden kann.
Zusätzlich werden die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c durch den isolierenden Kunststoff (Harz) 3a des Gehäuses 3, das integral hiermit gegossen ist, gehalten, so dass die Arbeitseffizienz des Schweißens der Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c und der Anschlüsse VS, OUT, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 verbessert werden kann.
Darüber hinaus wird der isolierende Kunststoff (Harz) 3a des Gehäuses 3 zwischen den Leistungs-Verbindungsleitern 6a und der Wärmesenke 5, zwischen den Leistungs-Verbindungsleitern 6b und der Wärmesenke 5, und zwischen den Signal-Verbindungsleitern 6c und der Wärmesenke 5 eingelegt, so dass wenn die Durchgangslöcher 4a in der Leiterplatte 4 über die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp pressgepasst werden, eine Presskraft durch die Wärmesenke 5 über den isolierenden Kunststoff (Harz) 3a empfangen wird.
Dementsprechend kann die Positionsgenauigkeit der Presspassrichtung der als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp in Bezug auf die Durchgangslöcher 4a verbessert werden, und die Zuverlässigkeit des elektrischen Verbindens dazwischen kann ebenso verbessert werden. Zusätzlich kann die Arbeitseffizienz verbessert werden.
Weiterhin werden die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp der benachbarten Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c auf versetzte Weise angeordnet, so dass der Abstand zwischen den benachbarten als Einpresskontakte dienenden Abschnitten 6ap, 6bp, 6cp länger ist als der Abstand zwischen den benachbarten Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2.
Dementsprechend wird der Abstand zwischen den inneren Flächen der benachbarten Durchgangslöcher 4a länger, wodurch eine Beschädigung des isolierenden Kunststoffes (Harz) zwischen den benachbarten Durchgangslöchern 4a verhindert werden kann, und somit kann die Zuverlässigkeit der Isolierleistung verbessert werden.
Weiterhin sind die Ausgangs-Verbindungsleiter 6b an ihren Spitzenenden jeweils mit den
Motorverbinderanschlussabschnitten 6bm gebildet, so dass Motorstrom von den Brückenausgabeanschlüssen OUT der Halbleiterumschaltelemente 2 direkt zu dem Elektromotor 22 über die Motorverbinderanschlussabschnitte 6bm fließt, ohne durch die Leiterplatte 4 zu passieren.
Dementsprechend wird der Pfad, durch den der Motorstrom fließt, kürzer gemacht, der elektrische Leistungsverlust kann vermindert werden, wodurch die Leistung der Vorrichtung verbessert wird. Ebenso kann die Anzahl der Anschluss- oder Verbindungsstellen des Pfades, durch den der Motorstrom fließt, vermindert werden, so dass die Zuverlässigkeit der Verbindungen der Vorrichtung verbessert werden kann.
Zusätzlich sind die Leistungs-Verbindungsleiter 6a und die Ausgangs-Verbindungsleiter 6b, die Hochstrom-Verbindungsleiter sind, durch welche ein großer Strom fließt, und die Signal-Verbindungsleiter 6c, die Niederstrom-Verbindungsleiter sind, durch welche ein kleiner Strom fließt, auf alternierende oder versetzte Weise angeordnet. Ferner sind die Positionen des Schweißens zwischen den Stromzufuhranschlüssen VS und den Leistungs-Verbindungsleitern 6a, die Positionen des Schweißens zwischen den Erdungsanschlüssen GND und den Leistungs-Verbindungsleitern 6a, und die Positionen des Schweißens zwischen den Brückenausgabeanschlüssen OUT und den Ausgangs-Verbindungsleitern 6b nahe zu den Halbleiterumschaltelementen 2. Ebenso sind die Positionen des Schweißens, an denen die Toranschlüsse GT1, GT2 und die Signal-Verbindungsleiter 6c miteinander verschweißt sind, von den Halbleiterumschaltelementen 2 entfernt gelegen, um nicht nahe zu den Positionen des Schweißens zu sein, an denen die Stromzufuhranschlüsse VS und die Erdungsanschlüsse GND mit den Leistungs-Verbindungsleitern 6a verschweißt werden, und zu den Positionen des Schweißens, an denen die Brückenausgabeanschlüsse OUT und die Ausgangs-Verbindungsleiter 6b miteinander verschweißt werden, zu sein.
Dementsprechend wird die Länge der Anschlüsse VS, GND der Halbleiterumschaltelemente 2, die durch längliche, dünne Platten mit einem großen elektrischen Widerstand gebildet sind und durch welche ein großer Strom fließt, wesentlich kürzer, und somit wird der elektrische Widerstand zwischen den Halbleiterumschaltelementen 2 und der Leiterplatte 4 kleiner. Als Ergebnis hieraus kann die Erzeugung von Wärme unterdrückt werden, so dass eine elektronische Steuervorrichtung 1 bereitgestellt werden kann, die in der Lage ist, einen großen Strom zu steuern.
Weiterhin wird der elektrische Widerstand zwischen den Brückenausgabeanschlüssen OUT und den Motorverbinderanschlussabschnitten 6bm der Halbleiterumschaltelemente 2 ebenso kleiner, so dass der elektrische Leistungsverlust vermindert und die Leistung der Vorrichtung verbessert werden kann.
Zusätzlich weichen die benachbarten Schweißpositionen voneinander ab, so dass auf den isolierenden Kunststoff (Harz) 3a zu übertragende Schweißwärme verteilt wird, als Ergebnis woraus eine Verschlechterung des isolierenden Kunststoffes (Harz) 3b unterdrückt und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert werden kann.
Ferner sind die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c und die Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 des Fahrzeugverbinders 8 durch Schneiden der Verbindungsabschnitte 14, 15 des verketteten Elements 16 gebildet.
Dementsprechend können die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c und die Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11, die eine unterschiedliche Form voneinander besitzen, auf effiziente Weise hergestellt werden, so dass die Arbeitseffizienz verbessert werden kann.
Weiterhin wird die Oberfläche des länglichen, verketteten Elements 16 in dem kontinuierlichen Beschichtungsbad beschichtet, so dass die Beschichtung effizient ausgeführt werden kann, wodurch ermöglicht wird, die Arbeitseffizienz zu verbessern.
Zusätzlich werden nach dem Beschichten der Leistungs-Verbindungsleiter 6a, der Ausgangs-Verbindungsleiter 6b und der Signal-Verbindungsleiter 6c, die Schweißabschnitte 6p durch die Schneidmatrize geschnitten, so dass die Schweißabschnitte 6w an den Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 ohne jegliche beschichtete Lage an den geschweißten Abschnitten 6w angeschweißt werden können.
Dementsprechend gibt es keine Verteilung der Beschichtung an einem niedrigen Schmelzpunkt infolge der Wärme des Schweißens, und somit kann die Zuverlässigkeit der Verbindung verbessert werden.
Weiterhin werden die Verbindungsflächen in der Form der geschweißten Abschnitte 6w gleichzeitig gebildet, wenn das verkettete Element 16 zum Bilden der Leistungs-Verbindungsleiter 6a, der Ausgangs-Verbindungsleiter 6b und der Signal-Verbindungsleiter 6c geschnitten wird, so dass die leitfähigen Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c mit den Schweißabschnitten 6w auf effiziente Weise hergestellt werden können.
Zusätzlich werden in den Verbindungsleitern 6a, 6b, 6c die Verbindungsabschnitte 14 in Positionen einschließlich der Schweißpositionen 6w mittels der Schneidmatrize geschnitten, so dass es kein Auftreten von Graten an Eckabschnitten 6wc der Schweißabschnitte 6w geben wird, und somit kann der Kontakt oder die Adhesion zwischen den Schweißabschnitten 6w und den Anschlüssen VS, GT1-, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 verbessert werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Schweißens verbessert wird.
Ferner besitzt jedes der Halbleiterumschaltelemente 2, die als Halbleiterschaltelement dienen, einen high side MOSFET 2H und einen low side MOSFET 2L, die miteinander zum Bilden einer Halbbrücke integriert sind, und in jedem Halbleiterumschaltelement 2 ist die Halbbrücke in einer Packung umschlossen, so dass die Anzahl der Verbindungen oder Verbindungsstellen zwischen den Ausgangs-Verbindungsleitern 6b und den Brückenausgabeanschlüssen OUT der Halbleiterumschaltelemente 2 um eins vermindert werden kann. Als Ergebnis hieraus kann die Arbeitseffizienz verbessert werden, und die Abmessungen der Vorrichtungen können vermindert werden.
In der oben genannten Ausführungsform ist das verkettete Element 16 auf eine Weise wie in 6 und 7 gezeigt gebildet und die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c und die Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 sind durch Schneiden der Verbindungsabschnitte 14 einschließlich des geschweißten Abschnitts 6w mittels der Schneidmatrize gebildet, jedoch kann das verkettete Element 16 stattdessen auf solche Weise gebildet sein, dass die Verbindungsabschnitte 14 keinen Schweißabschnitt 6w aufweisen, wie in 8 gezeigt, und die leitfähigen Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c, wie in 9(A), 9(C) und 9(B) gezeigt, und die Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11, wie in 9(D) gezeigt, können dann durch Schneiden der Verbindungsabschnitte 14 unter Verwendung der Schneidmatrize geschnitten werden.
In diesem Falle wird ein Verfahrensschritt zum Entfernen von Graten an den Ecken 6wc der Schweißabschnitte 6w hinzugefügt.
Ebenso wird die gesamte Oberfläche des verketteten Elements 16 mit der Nickelunterbeschichtung von 1 bis 4 µm beschichtet, woraufhin die Zinnbeschichtung mit 0,5 µm auf die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte 6ap, 6bp, 6cp, 11p aufgebracht wird und die Zinnbeschichtung mit 1,3 µm auf die Motorverbinderanschlussabschnitte 6bm und die Streifenabschnitte 11t der der Stromzufuhrverbinderanschlüsse 11 aufgebracht wird, jedoch kann stattdessen eine Beschichtung auf diejenigen Teile aufgebracht werden, die oberhalb der Presspassungsanschlüsse 6ap, 6bp, 6cp, 11p liegen, das heißt diejenigen Teile mit L1 bezeichnet sind, während diejenigen Teile, die mit L2 bezeichnet sind, nicht beschichtet werden können, wie in 6 und 8 gezeigt. Auch in diesem Falle können die Kosten des Beschichtens vermindert werden.
Obgleich ferner in den oben genanten ersten und zweiten Ausführungsformen die Verbindungen zwischen den einzelnen Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2 und der Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c mittels Laserschweißens ausgeführt werden, können stattdessen andere Schweißverfahren wie Widerstandsschweißen, WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen, engl. tungsten inert gas welding: „TIG“), etc. verwendet werden. Auch eine andere Ultraschallverbindung als Schweißen kann stattdessen verwendet werden.
Weiterhin wird in den Halbleiterumschaltelementen 2 eine Halbbrücke, bei welcher der high side MOSFET 2H und der low side MOSFET 2L miteinander integriert sind, in einem Bauelementgehäuse aufgenommen, und ein Paar von Halbbrücken wird als Einsatz verwendet und miteinander zum Bilden einer Brückenschaltung zum Umschalten des Stroms des Elektromotors 22 kombiniert, jedoch können der high side MOSFET 2H und der low side MOSFET 2L separat aufgebaut werden, so dass vier separate oder unabhängige Halbleiterumschaltelemente 2 zum Bilden einer solchen Brückenschaltung verwendet werden können. Ebenso können sechs Halbleiterumschaltelemente 2 zum Bilden einer Brückenschaltung zum Antreiben und Steuern eines bürstenfreien Dreiphasenmotors verwendet werden.
Obwohl das Halbleiterumschaltelement durch die Halbleiterumschaltelemente 2 aufgebaut ist, können andere Halbleiterschaltelemente wie Dioden, Thyristoren, etc. stattdessen verwendet werden.
Ferner ist die Dicke der Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c auf 0,8 mm eingestellt, jedoch können andere Dicken wie beispielsweise 1 mm, 1,2 mm, etc. als Dicke der Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c unter Berücksichtigung des durch die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c fließenden Stromes, der Abstände zwischen den benachbarten einzelnen Anschlüssen VS, GT1, OUT, GT2, GND der Halbleiterumschaltelemente 2, etc. verwendet werden.
Obgleich die Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c mit dem isolierenden Kunststoff (Harz) 3a mittels Insertgießens integriert werden, können die leitfähigen Verbindungsleiter 6a, 6b, 6c in das Gehäuse 3 nach dem Gießen des Gehäuses 3 eingefügt und durch dieses gehalten werden.
Ferner kann die obige erste Ausführungsform, zum Beispiel auf ein elektrisches Servolenksystem in einem Motorfahrzeug angewendet werden. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auf eine elektronische Steuervorrichtung angewendet werden, die mit einem Halbleiterschaltelement versehen ist und einen großen Strom (beispielsweise 25 A oder mehr) handhaben kann, wie eine elektronische Steuervorrichtung in einem Antiblockier-Bremssystem (ABS), eine mit einer Klimaanlage verknüpfte elektronische Steuervorrichtung, etc. Ferner kann ein Halbleiterschaltelement auch ein Halbleiterumschaltelement aufweisen.
Während die Erfindung hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Grundgedankens und des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Elektronische Steuervorrichtung, umfassend: ein Gehäuse (3) ; eine Wärmesenke (5), die in dem Gehäuse (3) angeordnet ist; eine Halbbrücke (2), die in einem Bauelementgehäuse integriert ist, das an der Wärmesenke (5) montiert ist und Anschlüsse (VS, GT1, OUT, GT2, GND) aufweist; eine Leiterplatte (4) mit einer elektronischen Steuerschaltung (13) zum Steuern der Halbbrücke (2), wobei die Leiterplatte (4) in dem Gehäuse (3) gegenüberliegend zu der Wärmesenke (5) angeordnet ist; eine Mehrzahl elektrischer Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c), welche die Leiterplatte (4) und die Halbbrücke (2) elektrisch leitend miteinander verbinden, wobei sich die Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) im Bereich der Anschlüsse (VS, GT1, OUT, GT2, GND) der Halbbrücke (2) in der Richtung erstrecken, in welcher die einzelnen Anschlüsse (VS, GT1, OUT, GT2, GND) aus dem Bauelementgehäuse der Halbbrücke (2) herausgeführt sind, und wobei die Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) jeweils an Verbindungsflächen mit den zugehörigen Anschlüssen (VS, GT1, OUT, GT2, GND) der Halbbrücke (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) als Hochstrom-Verbindungsleiter (6a, 6b) ausgebildet sind, die eingerichtet sind, einen großen Strom zu führen, und andere der Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) als Niederstrom-Verbindungsleiter (6c) ausgebildet sind, die eingerichtet sind, einen kleinen Strom zu führen, wobei die Hochstrom-Verbindungsleiter (6a, 6b) und die Niederstrom- Verbindungsleiter (6c) abwechselnd zueinander angeordnet sind und wobei Schweißverbindungen zwischen den Hochstrom-Verbindungsleitern (6a, 6b) und den Anschlüssen (VS, OUT, GND) näher an dem Bauelementgehäuse der Halbbrücke (2) angeordnet sind als Schweißverbindungen zwischen den Niederstrom-Verbindungsleitern (6c) und den Anschlüssen (GT1, GT2).
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) eine Abmessung in einer Richtung der Verbindungsstelle aufweisen, die größer ist als ihre Dicke orthogonal zur Richtung der Verbindung.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Wärmesenke (5) und die Leiterplatte (4) parallel zueinander angeordnet sind.
Elektronische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) eine Abmessung in einer Richtung der Verbindung aufweisen, die größer ist als die Breite der Anschlüsse (VS, GT1, OUT, GT2, GND).
Elektronische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Leiterplatte (4) Durchgangslöcher (4a) aufweist mit einer Beschichtung auf ihrer inneren Umfangsfläche, und bei welcher die Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) als Einpresskontakte dienende Abschnitte (6ap, 6bp, 6cp) aufweisen, die in die Durchgangslöcher (4a) eingepresst sind.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher die als Einpresskontakte dienenden Abschnitte (6ap, 6bp, 6cp) zueinander versetzt angeordnet sind.
Elektronische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) durch einen isolierenden Kunststoff (3a) des Gehäuses (3) gehalten sind.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher zwischen den Verbindungsleitern (6a, 6b, 6c) und der Wärmesenke (5) isolierender Kunststoff (3a) des Gehäuses (3) angeordnet ist.
Elektronische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher die Hochstrom-Verbindungsleiter (6a, 6b) Ausgabe-Verbindungsleiter (6b) aufweisen, die ausgelegt sind, elektrisch mit einer externen, elektrischen Last verbunden zu werden, und die mit Ausgabeverbinderanschlussabschnitten gebildet sind, so dass ein Ausgabestrom von der Halbbrücke (2) zu der elektrischen Last direkt durch die Ausgabeverbinderanschlussabschnitte fließen kann.
Elektronische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) aus einem Kupfermaterial oder einem Kupferlegierungsmaterial gebildet sind.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher das Kupfermaterial oder das Kupferlegierungsmaterial gewalztes Material ist.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher das gewalzte Material eine Beschichtung auf seiner Oberfläche aufweist.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) Verbindungsflächen (6w) besitzen, an denen die Verbindungsleiter (6a, 6b, 6c) mit den Anschlüssen (VS, GT1, OUT, GT2, GND) verbunden sind, wobei die Verbindungsflächen (6w) im Wesentlichen frei von der Beschichtung sind.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher die Verbindungsflächen (6w) geschnittene Flächen des gewalzten Materials sind.