專利名稱：電子控制單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子控制單元，具體而言涉及一種可應用于電力駕駛系統(tǒng)的電子控制單元。
背景技術：
近年來，車輛的許多部分由電動機操作，因此電動機及其電子控制單元的數(shù)目增加。為了向使用者提供舒適的空間，已作出了許多努力來增大車輛的有效內部空間。因而， 保持用于電動機及其電子控制單元的空間成為問題。因此，使電動機及其電子控制單元在尺寸上更小是重要的課題。例如，用于車輛的電力駕駛系統(tǒng)的電子控制單元被布置在儀表板之后或者發(fā)動機艙的空間中。由于用于電力駕駛系統(tǒng)的電子控制單元以大電流(約100A)驅動電動機，所以在開關元件處產生的熱增加。因此，為了使這種電子控制單元在尺寸上更小，需要高熱輻射結構。例如，現(xiàn)有技術文獻1(日本實用新型文獻第S58-187153號)或另一現(xiàn)有技術文獻2(日本專利文獻第2002-083912號)公開了半導體模塊或電子控制單元的改進結構以便改進半導體模塊的熱輻射性能。根據(jù)上述現(xiàn)有技術文獻1或2中公開的半導體模塊，具有比覆蓋半導體芯片的樹脂體的表面之一的表面積大的表面積的熱輻射板(由金屬或樹脂制成)被固定到樹脂體，使得半導體芯片所產生的熱被輻射到空氣中。根據(jù)上述現(xiàn)有技術文獻2，在盒形外殼的內部布置半導體模塊，并且在半導體模塊周圍填充油脂，以便將熱從半導體模塊傳輸?shù)酵鈿げ⒂纱藢彷椛涞娇諝庵小Ｈ欢?，根?jù)該結構，需要為各半導體模塊準備外殼和油脂。亦即，特別是當需要輻射多個半導體模塊的熱時，材料成本可能增加。根據(jù)上述現(xiàn)有技術文獻1和2，沒有公開熱輻射板相對于樹脂體的詳細的相對尺寸。例如，在熱輻射板從樹脂體延伸的部分的尺寸小的情形中，也就是說，當熱輻射板的表面積與樹脂體的表面積的比率極小時，熱輻射效果可能很小。另一方面，當熱輻射板從樹脂體大幅度延伸時，不僅可能增加熱輻射板的重量和材料成本，而且可能變得難以保持用于安裝半導體模塊以及印刷電路板上的其它電或電子部件和組件的空間。又一現(xiàn)有技術文獻3 (日本專利文獻第2009-0M701號)公開了一種用于電子控制單元的結構，該結構具有覆蓋了安裝有半導體模塊的電路板的一側的覆蓋構件。在覆蓋構件中、以與半導體模塊的外周對應的形狀形成凹陷部分以便圍繞半導體模塊。為了便利于熱從半導體模塊傳遞到覆蓋構件，在凹陷部分和半導體模塊之間提供傳熱構件，從而提高熱輻射性能。然而，根據(jù)這種電子控制單元，需要形成這樣的凹陷部分其以與半導體模塊的外周對應的形狀形成以便圍繞半導體模塊。因此，其制造成本可能增加是個問題。另外，由于現(xiàn)有技術文獻3的半導體模塊不像上述現(xiàn)有技術文獻1和2那樣具有熱輻射板，所以從半導體模塊到覆蓋構件的熱輻射性能低于現(xiàn)有技術文獻1和2的熱輻射性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的。本發(fā)明的目的是提供一種電子控制單元，根據(jù)該電子控制單元，利用簡單的結構有效地輻射安裝在印刷電路板上的電和/或電子部件和 /或組件所產生的熱。根據(jù)本發(fā)明的特征，例如，一種電子控制單元的組成如下板構件(2)；電路板(3)；第一和第二布線圖案G，5)；半導體模塊(6)；覆蓋構件(7)；以及第一傳熱構件(81)。由樹脂制成的電路板(3)被固定到板構件(2)。第一和第二布線圖案(4，5)分別在電路板(3)的與板構件( 相對的一側的表面上形成。半導體模塊(6)具有-半導體芯片(61);-樹脂體部分(62)；-多個端子(631，633)；以及-金屬板部分(64)。樹脂體部分(62)覆蓋具有開關操作的功能的半導體芯片(61)。電氣地連接到半導體芯片(61)并且從樹脂體部分(6 突出的該多個端子(631，63；3)被焊接到形成在電路板(3)上的第一布線圖案(4)。金屬板部分(64)具有暴露于樹脂體部分(6 的外部的第一板表面(641)和在第一板表面(641)的相對側的第二板表面(642)。第二板表面(642)電氣地連接到半導體芯片(61)。半導體模塊(6)被安裝到電路板(3)，使得樹脂體部分(62) 的第一表面(621)在電路板(3)的與板構件(2)相對的一側面對電路板(3)。由金屬制成的覆蓋構件(7)覆蓋電路板(3)的安裝有半導體模塊(6)的一側以便保護半導體模塊(6) 不受外界影響。金屬板部分(64)具有從樹脂體部分(6 沿著與金屬板部分(64)的板表面平行的方向延伸的延伸部分(66)，其中，延伸部分(66)被焊接到第二布線圖案(5)。覆蓋構件 (7)具有朝著延伸部分(66)凸起的第一凸起部分(71)。提供第一傳熱構件(81)以便填充延伸部分(66)、樹脂體部分(62)和第一凸起部分(71)之間的空間。根據(jù)這一結構，有可能將在半導體芯片(61)處因其開關操作而產生的熱經(jīng)由金屬板部分(64)、樹脂體部分(62) 和第一傳熱構件(81)傳輸?shù)礁采w構件(7)。在半導體芯片(61)處產生的熱還經(jīng)由金屬板部分(64)的延伸部分(66)和第二布線圖案(5)傳輸?shù)诫娐钒?3)。在覆蓋構件(7)中形成第一凸起部分(71)并且在第一凸起部分(71)和延伸部分 (66)之間提供第一傳熱構件(81)是一種簡單的結構。因此，有可能利用這一簡單的結構將熱從金屬板部分(64)有效地傳輸?shù)礁采w構件(7)。亦即，有可能利用該簡單的結構將熱從半導體模塊(6)有效地輻射到空氣中。由于半導體模塊(6)的熱可從覆蓋構件(7)有效地輻射到空氣中，所以有可能簡化或減小電路板(3)的規(guī)格(例如，布線圖案可做得更細、布線圖案的尺寸可做得更小，等等)。結果，有可能實現(xiàn)電子控制單元的成本和重量的降低。


根據(jù)參照附圖所作的以下詳細描述，將更容易明白本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點。在附圖中圖IA和IB示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電子控制單元，其中圖IA 是被移除了覆蓋構件和第一傳熱構件的電子控制單元的示意性平視圖，而圖IB是沿著圖 IA中的線IB-IB所取的橫截面圖；圖2是示出了應用于電力駕駛系統(tǒng)的、本發(fā)明的第一實施例的電子控制單元的示意圖；圖3A和:3B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電子控制單元，其中圖3A 是示出了半導體模塊和相鄰部分的有關部分的橫截面圖，而圖3B是示出了半導體模塊及其相關部分的俯視圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的電子控制單元的半導體模塊和相鄰部分的橫截面圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的電子控制單元的半導體模塊和相鄰部分的橫截面圖；圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的電子控制單元的半導體模塊和相鄰部分的橫截面圖；圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的電子控制單元的半導體模塊和相鄰部分的橫截面圖；圖8A和8B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的電子控制單元，其中圖8A 是示出了半導體模塊和相鄰部分的有關部分的橫截面圖，而圖8B是示出了半導體模塊及其相關部分的俯視圖；圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的電子控制單元的半導體模塊和相鄰部分的橫截面圖；圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的電子控制單元的半導體模塊和相鄰部分的俯視圖。
具體實施例方式下面將參照附圖、通過實施例來說明本發(fā)明。在所有實施例中為相同或類似部件和/或部分賦予相同的附圖標記，以省略其重復說明。(第一實施例)圖IA和IB示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電子控制單元1(以下也稱作ECU)。 如圖2所示，ECU 1被應用于車輛的電力駕駛系統(tǒng)100，使得ECU 1操作電動機101，電動機 101基于駕駛扭矩信號、車速信號等產生用于駕駛操作的輔助力。如圖IA和IB所示，E⑶1具有板構件2、印刷電路板3、第一布線圖案4、第二布線圖案5、半導體模塊6、覆蓋構件7、第一傳熱構件81等。板構件2由金屬如鋁制成，并且以幾乎矩形的形狀形成(圖1A)。印刷電路板3(以下簡稱作電路板)是由玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂如FR-4制成的板。電路板3以類似于板構件2的幾乎矩形的形狀形成，且電路板3的外部尺寸小于板構件2的外部尺寸。電路板3通過螺釘25、以電路板3的表面幾乎平行于板構件2的表面的方式固定到板構件2。根據(jù)本實施例，第一布線圖案4由兩個布線部分41和42組成。布線部分41和42 由形成在電路板3的與板構件2相對的表面上的金屬薄膜(例如，銅薄膜)制成。像第一布線圖案4(布線部分41和42)那樣，第二布線圖案5由形成在電路板3 的與板構件2相對的表面上的金屬薄膜(例如銅薄膜)制成。第一布線圖案4(布線部分41和42)以及第二布線圖案5例如通過減法、加法等在電路板3的表面上形成。多個布線圖案11作為中間層在電路板3的內部形成。布線圖案12在電路板3的與板構件2相對的一側的表面上形成(圖1B)。如圖IB所示，每個半導體模塊6由半導體芯片61、樹脂體部分62、端子63、金屬板部分64等組成。半導體芯片61例如是電場效應型晶體管，如M0SFET。根據(jù)半導體芯片61，取決于待輸入到其柵極的控制信號而允許或禁止源極和漏極之間的電流。如上所述，半導體芯片 61具有開關元件的功能。樹脂體部分62由樹脂以板的形狀制成以便覆蓋半導體芯片61，從而保護半導體芯片61不受外界撞擊、潮氣等。根據(jù)本實施例，樹脂體部分62以矩形的形狀形成。因此， 樹脂體部分62具有第一表面(下表面)621、第二表面(上表面)622、以及第一和第二表面 621和622之間的兩個側表面。端子63由金屬制成并且由三個(第一至第三)端子631至633組成(圖1A)。第一端子631的一端電氣地連接到半導體芯片61的源極，而第一端子631的另一端從樹脂體部分62的側表面凸起。第一端子631的該凸起部分朝著第一(下)表面621 彎曲，然后該凸起部分的前端朝著與樹脂體部分62相反的方向進一步彎曲。第二端子632的一端經(jīng)由金屬板部分64(在后面說明)電氣地連接到半導體芯片 61的漏極。第二端子632的另一端從樹脂體部分62的側表面凸起。第三端子633的一端電氣地連接到半導體芯片61的柵極，而第三端子633的另一端從樹脂體部分62的側表面凸起。以與第一端子631類似的方式，第三端子633的凸起部分朝著第一(下)表面621彎曲，然后該凸起部分的前端朝著與樹脂體部分62相反的方向進一步彎曲。金屬板部分64由金屬(如鋁)制成并且以板形狀形成。金屬板部分64由主體部分65和延伸部分66組成。主體部分65和延伸部分66沿著其板表面的方向彼此連接。亦即，主體部分65和延伸部分66整合地形成為一個構件(圖1B)。金屬板部分64被布置在樹脂體部分62的第一(下)表面621處，使得金屬板部分 64的第一(下)表面641連續(xù)地連接到樹脂體部分62的第一(下)表面621。亦即，金屬板部分64的第一(下)表面641與樹脂體部分62的第一(下)表面621被布置在同一平面上。因此，金屬板部分64的主體部分65除了第一(下)表面641以外都被樹脂體部分 62覆蓋。也就是說，金屬板部分64的第一(下)表面641從樹脂體部分62的第一(下) 表面621暴露于外界。
金屬板部分64的延伸部分66未被樹脂體部分62覆蓋，而從樹脂體部分62的側表面延伸。也就是說，延伸部分66與金屬板部分64的未被樹脂體部分62覆蓋(暴露于外界)而從樹脂體部分62延伸的部分對應。金屬板部分64的第二表面(上表面)642 (主體部分65的上表面)電氣地連接到半導體芯片61的漏極。半導體模塊6的第一端子631的凸起部分的前端被焊接到形成在電路板3上的第一布線圖案4(布線部分41)。以類似的方式，半導體模塊6的第三端子633的凸起部分的前端被焊接到形成在電路板3上的第一布線圖案4(布線部分4 。此外，半導體模塊6的金屬板部分64的延伸部分66被焊接到形成在電路板3上的第二布線圖案5。如上所述，半導體模塊6在多個部分處被焊接到布線圖案，使得每個半導體模塊6被穩(wěn)固地安裝在電路板3上。根據(jù)本實施例，半導體模塊6在與板構件2相對的一側被安裝在電路板3上。半導體模塊6是SMD(表面安裝器件)型電子部件。在本實施例中，四個半導體模塊6被安裝在電路板3上。覆蓋構件7由金屬如鋁、鋅等制成。根據(jù)本實施例，覆蓋構件7以矩形盒形狀形成。覆蓋構件7以覆蓋構件7的開放端的外周部分接觸到板構件2的外周的方式附著到板構件2。電路板3被布置在覆蓋構件7的內部，使得半導體模塊6和其它電或電子部件和組件(在后面說明)被覆蓋構件7保護而不受外界撞擊等。覆蓋構件7覆蓋電路板3的用于半導體模塊6的一側以便保護它們。如圖IB所示，覆蓋構件7具有朝著半導體模塊6的金屬板部分64的延伸部分66 凸起的第一凸起部分71。第一凸起部分71不與延伸部分66接觸，從而在它們之間形成間隙。根據(jù)本實施例，覆蓋構件7在它的與電路板3相對的一側、在與第一凸起部分71 對應的部分處、以這樣的方式具有第一凹陷部分72 第一凹陷部分72的形狀與第一凸起部分71的形狀對應?？梢岳缤ㄟ^沖壓工作來形成第一凸起部分71和第一凹陷部分72?；蛘?，可以通過壓模鑄造工藝來制作第一凸起部分71，然后可以通過切割工藝來形成第一凹陷部分72。第一傳熱構件81由例如絕緣熱輻射油脂制成。熱輻射油脂是熱阻小的硅基凝膠油脂。如圖IB所示，以這樣的方式提供第一傳熱構件81 用油脂填充金屬板部分64的延伸部分66、樹脂體部分62和覆蓋構件7的第一凸起部分71之間的空間。進一步說明其中在電路板3上安裝了半導體模塊6的電子控制單元1。如圖IA所示，除了半導體模塊6以外，還在電子控制單元1的電路板3上安裝了微計算機13、定制IC 14、三個電容器15、線圈16、繼電器17和18、分流電阻器19等電和/ 或電子部件和組件。連接器9被布置在板構件2上，使得連接器9的縱向平行于板構件2的側部之一。 連接器9具有PIG(電源電壓)端子91、GND(地)端子92、電動機端子93等(圖1A)。如圖2所示，線束102連接到連接器9。線束102中的線103將電池105的正側端子電氣地連接到PIG端子91。線束102中的線104將電動機101的線圈端電氣地連接到電動機端子 93。
連接器9的PIG端子91、GND端子92和電動機端子經(jīng)由諸如第一布線圖案4(布線部分41和42)、第二布線圖案5、布線圖案11和12等的布線圖案電氣地連接到半導體模塊6、微計算機13、定制IC 14、電容器15、線圈16、繼電器17和18以及分流電阻器19。第一布線圖案4的布線部分之一連接到PIG端子91。亦即，各半導體模塊6 的每個第一端子(源極)631經(jīng)由第一布線圖案4(布線部分41)連接到PIG端子91。第一布線圖案4的另一布線部分42連接到定制IC 14。亦即，各半導體模塊6的每個第三端子 (柵極)633經(jīng)由第一布線圖案4(布線部分42)連接到定制IC 14。此外，第二布線圖案5 連接到GND端子92或板構件2。亦即，各半導體模塊6的每個金屬板部分(漏極)64經(jīng)由第二布線圖案5連接到GND端子92或板構件2。微計算機13將控制信號經(jīng)由定制IC 14發(fā)送到各半導體模塊6的第三端子(柵極)633，以便控制半導體芯片61的開關操作。結果，流過電動機端子93即流過電動機101 的線圈繞組的電流被控制為使得電動機101旋轉。如上所述，微計算機13以及定制IC 14 控制各半導體模塊6的開關操作，從而控制電動機101的旋轉操作。電容器15抑制半導體模塊6的開關(通斷)操作所產生的浪涌電壓。線圈16是用以從電池105去除噪聲的所謂扼流線圈。繼電器17允許或禁止電流在PIG端子91和線圈16之間、電容器15和半導體模塊6之間流動。繼電器18允許或禁止電流在半導體模塊 6和電動機端子93之間流動。分流電阻器19檢測流過半導體模塊6的電流的大小。微計算機13以及定制IC 14基于由分流電阻器19檢測到的電流值來精確地控制電動機101的旋轉操作。由于半導體模塊6和分流電阻器19在其開關操作期間有相對大的電流流過，所以在半導體模塊6和分流電阻器19處產生熱。其溫度上升到相對高的值。如圖IA和IB所示，板構件2在與布置有半導體模塊6和分流電阻器19的區(qū)域對應的部分處具有突起部分21，其中突起部分21朝著電路板3凸起。突起部分21以與布置有半導體模塊6和分流電阻器19的區(qū)域的形狀對應的矩形柱形狀形成。如圖IB所示，各半導體模塊6的每個金屬板部分64接觸到并焊接到形成在電路板3上的第二布線圖案5。在半導體模塊6處產生的熱經(jīng)由金屬板部分64和第二布線圖案 5被有效地傳遞到電路板3。電氣絕緣熱輻射油脂27的熱輻射片沈被提供在板構件2的突起部分21和電路板3之間。電氣絕緣的熱輻射片沈由例如包含硅并且具有較小熱阻的電氣絕緣片制成。像第一傳熱構件81那樣，熱輻射油脂27例如是包含硅作為基材并且具有較小熱阻的凝膠油脂。作為突起部分21和電路板3之間的空間被填充有熱輻射片26和熱輻射油脂27的結果，有可能將電路板3中的熱(在半導體模塊6處產生的熱)有效地傳輸?shù)桨鍢嫾?的突起部分21。然后，熱從突起部分21被輻射到空氣中。如上所述，突起部分21起到熱沉的作用。根據(jù)本實施例，由于提供了布線圖案11 和12，半導體模塊6的熱可被有效地傳輸?shù)酵黄鸩糠?1。根據(jù)本實施例，第一傳熱構件81 (熱輻射油脂)被提供在金屬板部分64的延伸部分66、樹脂體部分62和覆蓋構件7的第一凸起部分71之間的空間中。根據(jù)這一結構，在半導體芯片61處產生的熱經(jīng)由金屬板部分64 (延伸部分66)、樹脂體部分62和第一傳熱構件 81被有效地傳輸?shù)礁采w構件7。如上所述，覆蓋構件7被用作熱輻射構件，使得在半導體模塊6處產生的熱可被有效地輻射到空氣中。由于半導體模塊6的第一和第三端子631和633被焊接到第一布線圖案4的布線部分41和42，所以在半導體芯片61處產生的熱可經(jīng)由端子631和633、第一布線圖案4的布線部分41和42以及電路板3傳輸?shù)桨鍢嫾?的突起部分21。如上所述，根據(jù)本實施例，金屬板部分64具有延伸部分66，延伸部分66從樹脂體部分62沿著其板表面的方向延伸、并被焊接到形成在電路板3上的第二布線圖案5。覆蓋構件7具有第一凸起部分71，第一凸起部分71朝著金屬板部分64的延伸部分66凸起。然后，提供第一傳熱構件81以便填充金屬板部分64的延伸部分66、樹脂體部分62和覆蓋構件7的第一凸起部分71之間的空間。根據(jù)這一結構，有可能將在半導體芯片61處因其開關操作而產生的熱經(jīng)由金屬板部分64、樹脂體部分62和第一傳熱構件81傳輸?shù)礁采w構件 7。然后，熱從覆蓋構件7被輻射到空氣中。在半導體芯片61處產生的熱還經(jīng)由金屬板部分64的延伸部分66和第二布線圖案5被傳輸?shù)诫娐钒?。如上所述，在覆蓋構件7中形成第一凸起部分71并且在第一凸起部分71和延伸部分66之間提供第一傳熱構件81是一種簡單的結構。根據(jù)本實施例，有可能利用這一簡單的結構將熱從金屬板部分64有效地傳輸?shù)礁采w構件7。亦即，有可能利用該簡單的結構將熱從半導體模塊6有效地輻射到空氣中。由于有可能將半導體模塊6的熱從覆蓋構件7有效地輻射到空氣中，所以有可能簡化或減小電路板3的規(guī)格(例如，布線圖案可做得更細、布線圖案的尺寸可做得更小，等等)。結果，有可能實現(xiàn)電子控制單元的成本和重量的降低。根據(jù)本實施例，覆蓋構件7在電路板3的相對側、在與第一凸起部分71對應的位置處具有第一凹陷部分72，其中凹陷部分72以也與第一凸起部分71的形狀對應的形狀凹陷。結果，即使在第一凸起部分71被提供在覆蓋構件7中的情形中也有可能抑制體積、重量和成本的增加。此外，可以通過例如沖壓工作的簡單工藝在覆蓋構件7中提供凸起部分 71。此外，根據(jù)本實施例，板構件2具有朝著安裝在電路板3上的半導體模塊6凸起的突起部分21。由此，有可能將板構件2的突起部分21定位在這樣的位置該位置更靠近電路板3的安裝有半導體模塊6的部分。此外，絕緣熱輻射片沈和熱輻射油脂27被提供在板構件2(突起部分21)和電路板3之間。根據(jù)這一結構，有可能將熱從半導體模塊6經(jīng)由電路板3有效地傳輸?shù)桨鍢嫾?。因而，來自半導體模塊6的熱可不僅從覆蓋構件7、而且還從板構件2被有效地輻射到空氣中。此外，板構件2的熱質量可通過突起部分21的厚度來增大，從而增大來自半導體模塊6的熱的熱輻射效果。(第二實施例)在圖3A和;3B中示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電子控制單元的一部分。在第二實施例中，金屬板部分的延伸部分的形狀(尺寸)以及覆蓋構件的第一凸起部分與第一實施例不同。如圖3A和;3B所示，從樹脂體部分62延伸的金屬板部分64的量、即第二實施例的延伸部分66的尺寸大于第一實施例的延伸部分66的尺寸。更確切地，使得作為金屬板部分64的表面的一部分并且由圖;3B中的斜線網(wǎng)格所示的延伸部分66的面積“Sm”和由圖 3B中的橫豎線網(wǎng)格所示的樹脂體部分的表面的面積“Sr”滿足0. 5彡Sm/Sr彡1. 0的關系(數(shù)學式)。Sm/Sr的比率最優(yōu)選地約為0.75。此外，使覆蓋構件7的第一凸起部分71大于第一實施例的該第一凸起部分71，以便對應于延伸部分66的形狀和尺寸。以與第一實施例相同的方式，提供第一傳熱構件81 以便填充金屬板部分64的延伸部分66、樹脂體部分62和覆蓋構件7的第一凸起部分71之間的空間。除了上面說明的那些部分以外，第二實施例與第一實施例相同。如上所述，根據(jù)本實施例，使金屬板部分64和樹脂體部分62滿足0. 5 ( Sm/ Sr ^ 1. 0的關系。結果，有可能將金屬板部分64(延伸部分66)的表面積和立方體積(熱質量)分別保持在高于預定值的值。由此，有可能經(jīng)由金屬板部分64有效地輻射在半導體芯片61處產生的熱。當滿足Sm/Sr ^ 1. 0的關系時，有可能抑制金屬板部分64的重量和成本的增加。進而，還有可能容易地保持電路板3上的用于將其它電和/或電子部件和組件安裝到電路板3的空間。當滿足Sm/Sr = 0. 75的關系時，同時具有經(jīng)由金屬板部分64 的熱輻射的效果和抑制重量和制造成本的增加的效果。每個效果都可被最大程度地增大。(第三實施例)在圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的電子控制單元的一部分。在第三實施例中，第一凸起部分71附近的覆蓋構件7的形狀與第二實施例不同。根據(jù)第三實施例，覆蓋構件7不具有與第二實施例的第一凹陷部分72對應的結構。也就是說，覆蓋構件7的與第一凸起部分71相對的表面被形成為平坦表面。第三實施例的覆蓋構件7可以通過例如壓模鑄造工藝來制造。除了上面說明的那些部分以外，第三實施例與第二實施例相同。如上所述，根據(jù)本實施例，覆蓋構件7不具有與第二實施例的第一凹陷部分72對應的結構。盡管一方面覆蓋構件7的重量和材料成本增加，但另一方面覆蓋構件7 (第一凸起部分71)的立方體積(熱質量)也增加，從而增大了從覆蓋構件7經(jīng)由第一凸起部分71 輻射熱的效果。(第四實施例)在圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的電子控制單元的一部分。在第四實施例中，覆蓋構件7的形狀與第二實施例不同。根據(jù)第四實施例，覆蓋構件7具有朝著半導體模塊6的第一和第三端子631和633 凸起的第二凸起部分73。第二凸起部分73不與第一和第三端子631和633接觸，從而在它們之間形成間隙。根據(jù)本實施例，覆蓋構件7在它的與電路板3相對的一側、在與第二凸起部分73 對應的部分處、以這樣的方式具有第二凹陷部分74 第二凹陷部分74的形狀與第二凸起部分73的形狀對應?？梢岳缤ㄟ^沖壓工作來形成第二凸起部分73和第二凹陷部分74?；蛘撸梢酝ㄟ^壓模鑄造工藝來制作第二凸起部分73，然后可以通過切割工藝來形成第二凹陷部分74。根據(jù)本實施例，還以這樣的方式提供第二傳熱構件82 用油脂填充端子631至 633、樹脂體部分62和覆蓋構件7的第二凸起部分73之間的空間。以與第一傳熱構件81 相同的方式，第二傳熱構件82由例如絕緣熱輻射油脂制成，該絕緣熱輻射油脂是熱阻小的硅基凝膠油脂。
除了上面說明的那些部分以外，第四實施例與第二實施例相同。 如上所述，根據(jù)本實施例，覆蓋構件7具有第二凸起部分73，而第二傳熱構件82被
提供在第二凸起部分73和端子631至633之間。根據(jù)這一結構，有可能將在半導體芯片61處因其開關操作而產生的熱經(jīng)由端子 631至633、樹脂體部分62和第二傳熱構件82傳輸?shù)礁采w構件7。然后，熱從覆蓋構件7被輻射到空氣中。結果，與第二實施例相比，從半導體模塊6輻射熱的效果可進一步增大。(第五實施例)在圖6中示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的電子控制單元的一部分。第五實施例與第四實施例的區(qū)別在于第五實施例具有附加的構件。根據(jù)本實施例，還以這樣的方式提供第三傳熱構件83 用油脂填充樹脂體部分62 的第二(上)表面622和覆蓋構件7之間的空間。以與第一和第二傳熱構件81和82相同的方式，第三傳熱構件83由例如絕緣熱輻射油脂制成，該絕緣熱輻射油脂是熱阻小的硅基凝膠油脂。根據(jù)本實施例，第一、第二和第三傳熱構件81、82和83以整合的凝膠油脂的形式形成。因此，在覆蓋構件7的一側，半導體模塊6被第一至第三傳熱構件81至83覆蓋。除了上面說明的那些部分以外，第五實施例與第四實施例相同。如上所述，根據(jù)本實施例，第三傳熱構件83被提供在半導體模塊6的樹脂體部分 62的上表面622和覆蓋構件7之間。根據(jù)這一結構，有可能將在半導體芯片61處因其開關操作而產生的熱經(jīng)由樹脂體部分62和第三傳熱構件83傳輸?shù)礁采w構件7。然后，熱從覆蓋構件7被輻射到空氣中。 結果，與第四實施例相比，從半導體模塊6輻射熱的效果可進一步增大。(第六實施例)在圖7中示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的電子控制單元的一部分。在第六實施例中，第一和第二凸起部分71和73附近的覆蓋構件7的形狀與第五實施例不同。根據(jù)第六實施例，覆蓋構件7不具有與第五實施例的第二凹陷部分74對應的結構。也就是說，覆蓋構件7的與第二凸起部分73相對的表面被形成為平坦表面。此外，覆蓋構件7也不具有與第一凹陷部分72對應的結構。因此，覆蓋構件7的與第一凸起部分71 相對的表面被形成為平坦表面。第六實施例的覆蓋構件7可以通過例如壓模鑄造工藝來制造。除了上面說明的那些部分以外，第六實施例與第五實施例相同。如上所述，根據(jù)本實施例，覆蓋構件7不具有與第五實施例的第一和第二凹陷部分72和74對應的結構。盡管一方面覆蓋構件7的重量和材料成本增加，但另一方面覆蓋構件7 (第一和第二凸起部分71和73)的立方體積(熱質量)也增加，從而增大了從覆蓋構件7經(jīng)由第一和第二凸起部分71和73輻射熱的效果。(第七實施例)在圖8A和8B中示出了根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的電子控制單元的一部分。在第七實施例中，第二布線圖案5的尺寸以及覆蓋構件7的第一凸起部分71的尺寸與第二實施例不同。如圖8A和8B所示，形成在電路板3上的第二布線圖案5從金屬板部分64的延伸部分66的外周向外大幅度延伸。
此外，使覆蓋構件7的第一凸起部分71大于第二實施例的該第一凸起部分71，以便對應于第二布線圖案5的尺寸和形狀。第一傳熱構件81被同樣地延伸為用油脂填充第二布線圖案5和第一凸起部分71 之間的空間。除了上面說明的那些部分以外，第七實施例與第二實施例相同。如上所述，根據(jù)本實施例，形成在電路板3上的第二布線圖案5從金屬板部分64 的延伸部分66的外周向外大幅度延伸。此外，第一傳熱構件81被同樣地延伸為用油脂填充第二布線圖案5和第一凸起部分71之間的空間。根據(jù)這一結構，有可能將經(jīng)由金屬板部分64的延伸部分66傳輸?shù)叫纬稍陔娐钒?3上的第二布線圖案5的熱經(jīng)由第一傳熱構件81傳輸?shù)礁采w構件7。然后，熱從覆蓋構件 7被輻射到空氣中。因而，從半導體模塊6輻射熱的效果可進一步增大。(第八實施例)在圖9中示出了根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的電子控制單元的一部分。在第八實施例中，第一凸起部分71附近的覆蓋構件7的形狀與第七實施例的該覆蓋構件7不同。根據(jù)本實施例，覆蓋構件7不具有與第七實施例的第一凹陷部分72對應的結構。 也就是說，覆蓋構件7的與第一凸起部分71相對的表面被形成為平坦表面。除了上面說明的那些部分以外，第八實施例與第七實施例相同。如上所述，根據(jù)本實施例，覆蓋構件7不具有與第七實施例的第一凹陷部分72對應的結構。盡管一方面覆蓋構件7的重量和材料成本增加，但另一方面覆蓋構件7 (第一凸起部分71)的立方體積(熱質量)也增加，從而增大了從覆蓋構件7經(jīng)由第一凸起部分71 輻射熱的效果。(第九實施例)在圖10中示出了根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的電子控制單元的一部分。在第九實施例中，形成在電路板3上的第二布線圖案的形狀與第七實施例不同。如圖10所示，根據(jù)第九實施例，形成在電路板3上的第二布線圖案5由第一和第二布線部分51和52組成。第一布線部分51被形成為使得其形狀(矩形形狀)和尺寸與第二實施例的第二布線圖案5相同。因此，第一布線部分51與半導體模塊6的金屬板部分 64接觸。第二布線部分52以字母U形狀形成，以便圍繞第一布線部分51的三側。因而，在第一和第二布線部分51和52之間形成U形間隙C。該U形間隙C可以例如通過首先在電路板3上提供U形抗蝕劑、然后形成布線圖案5來制作。第二布線部分52的外周形狀與第七實施例(圖8B)的第二布線圖案5的外周形狀幾乎相同。第一傳熱構件81延伸為用油脂填充第二布線圖案5 (第一和第二布線部分51和5 和第一凸起部分71之間的空間。除了上面說明的那些部分以外，第九實施例與第七實施例相同。根據(jù)本實施例，金屬板部分64的延伸部分66和第二布線圖案5之間的焊接可以按如下方式來進行。首先，焊劑和延伸部分66被放置在第二布線圖案5上，然后焊劑被熔化。由于在第一和第二布線部分51和52之間形成U形間隙，所以抑制了熔化的焊劑從第一布線部分51流動(移動)到第二布線部分52。結果，當將半導體模塊6安裝到電路板3 時，有可能抑制半導體模塊6相對于電路板3的移位。因此，更容易通過機器人和/或任何其它制造設備來使焊接工藝自動化。
(更多實施例和修改)在上面的實施例中，第一至第三傳熱構件由熱輻射油脂形成?；蛘?，第一至第三傳熱構件中的一個或全部可以由絕緣片(絕緣熱輻射片)形成，該絕緣片由含有硅且熱阻小的材料制成。當半導體模塊的金屬板部分被用作地端子(漏極)時，覆蓋構件的第一凸起部分可以與金屬板部分的延伸部分接觸。在上述實施例中，熱輻射片沈和熱輻射油脂27被提供在板構件2和電路板3之間，其中熱輻射片26與板構件2(突起部分21)接觸而熱輻射油脂27與電路板3接觸。然而，熱輻射片26和熱輻射油脂27的布置順序可以改變。或者，熱輻射片沈和熱輻射油脂 27中的任一個可以被提供在板構件2和電路板3之間。此外，在板構件2和電路板3可彼此緊密地接觸的情形中，不總是需要在板構件2和電路板3之間提供熱輻射片沈和熱輻射油脂27。不總是需要在板構件2中提供突起部分21。此外，可以不提供熱輻射片沈和熱輻射油脂27而將電路板3固定到板構件2，使得在板構件2和電路板3之間形成間隙。除非任何妨礙因素存在，上述多個實施例可以彼此組合。電子控制單元不僅可以應用于電力駕駛系統(tǒng)，而且還可以應用于控制電動機的工作的任何其它系統(tǒng)。本發(fā)明不應局限于上述實施例，而是可以在不脫離本發(fā)明的精神的情況下以各種方式修改。
權利要求
1.一種電子控制單元，包括 由金屬制成的板構件O)；由樹脂制成并且固定到所述板構件O)的電路板(3)；第一和第二布線圖案G，5)，所述第一和第二布線圖案0，5)分別在所述電路板(3)的與所述板構件( 相對的一側的表面上形成；半導體模塊(6)，所述半導體模塊(6)在與所述板構件( 相對的所述側被安裝到所述電路板(3)，所述半導體模塊(6)的組成如下-半導體芯片(61)，所述半導體芯片(61)具有開關操作的功能；-樹脂體部分(62)，所述樹脂體部分(6 覆蓋所述半導體芯片(61)并且以板形狀形成；-多個端子(631，633)，所述多個端子(631，633)電氣地連接到所述半導體芯片(61)、 從所述樹脂體部分(62)延伸、并且被焊接到所述第一布線圖案，以及-金屬板部分(64)，所述金屬板部分(64)具有暴露于所述樹脂體部分(6 的外部的第一板表面(641)和在所述第一板表面(641)的相對側的第二板表面(642)，所述第二板表面(642)電氣地連接到所述半導體芯片(61)， 以及由金屬制成的覆蓋構件(7)，所述覆蓋構件(7)用于覆蓋所述電路板(3)的安裝有所述半導體模塊(6)的一側以便保護所述半導體模塊(6)不受外界影響；其中，所述金屬板部分(64)具有從所述樹脂體部分(6 沿著與所述金屬板部分(64) 的所述板表面平行的方向延伸的延伸部分(66)，其中，所述延伸部分(66)被焊接到所述第二布線圖案(5)， 其中，所述覆蓋構件(7)具有朝著所述延伸部分(66)凸起的第一凸起部分(71)， 其中，提供第一傳熱構件(81)以便填充所述延伸部分(66)、所述樹脂體部分(6 和所述第一凸起部分(71)之間的空間。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子控制單元，其中，所述覆蓋構件(7)具有在與所述電路板C3)相對的一側、在與所述第一凸起部分(71) 對應的位置處形成的第一凹陷部分(72)，所述第一凹陷部分(7 凹陷成與所述第一凸起部分(71)的形狀對應。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電子控制單元，其中，所述第二布線圖案(5)從所述延伸部分(66)的外周向外大幅度延伸，并且所述第一傳熱構件(81)被延伸為填充所述第二布線圖案(5)和所述第一凸起部分 (71)之間的空間。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的電子控制單元，其中，所述覆蓋構件(7)具有朝著所述多個端子(631至63 凸起的第二凸起部分(73)，并且提供第二傳熱構件(8 以便填充所述多個端子(631至63 、所述樹脂體部分(62)和所述第二凸起部分(73)之間的空間。
5.根據(jù)權利要求4所述的電子控制單元，其中，所述覆蓋構件(7)具有在與所述電路板C3)相對的所述側、在與所述第二凸起部分(73)對應的位置處形成的第二凹陷部分(74)，所述第二凹陷部分(74)凹陷成與所述第二凸起部分(7 的形狀對應。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的電子控制單元，其中，提供第三傳熱構件(8 以便填充所述樹脂體部分(6 的上表面(62 和所述覆蓋構件(7)之間的空間。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的電子控制單元，其中，使所述金屬板部分(64)和所述樹脂體部分(6 滿足0. 5 ^ Sm/Sr ^ 1. 0的關系， 其中，“Sm”是所述金屬板部分(64)的所述延伸部分(66)的面積，而“Sr”是所述樹脂體部分(62)的下表面(621)的面積。
8.根據(jù)權利要求7所述的電子控制單元，其中，使所述金屬板部分(64)和所述樹脂體部分(6 滿足Sm/Sr = 0. 75的關系。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的電子控制單元，其中，電氣絕緣的熱輻射片06)和熱輻射油脂(XT)中的至少一個被提供在所述板構件(2) 和所述電路板(3)之間。
10.根據(jù)權利要求1或2所述的電子控制單元，其中，所述板構件( 具有突起部分(21)，所述突起部分朝著所述電路板C3)的安裝有所述半導體模塊(6)的部分凸起。
全文摘要
提供了一種電子控制單元。該電子控制單元包括被安裝到電路板(3)的半導體模塊(6)，半導體模塊(6)具有電氣地連接到半導體芯片(61)的金屬板部分(64)。金屬板部分(64)具有從半導體模塊(6)的樹脂體部分(62)延伸的延伸部分(66)。朝著金屬板部分(64)的延伸部分(66)凸起的凸起部分(71)在覆蓋構件(7)中形成。傳熱構件(81)被提供在凸起部分(71)和延伸部分(66)之間的空間中，使得在半導體模塊(6)處產生的熱經(jīng)由金屬板部分(64)和傳熱構件(81)被傳輸?shù)礁采w構件(7)。
文檔編號H01L23/367GK102569221SQ20111030560
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權日2010年9月30日
發(fā)明者大多信介 申請人:株式會社電裝