JP2007265962A - レーザ溶接方法，コントロールユニットの製造方法、及び車両用コントロールユニット - Google Patents

Abstract

【課題】
外観上の特徴が安定しない端子におけるレーザ溶接の品質を安定させ、レーザ溶接実施時の位置決め性の向上をコストの増大をもたらすことなく実現する。
【解決手段】
樹脂封止された集積回路の端子２に穴８を形成しておく。溶接時に、穴８を画像認識により認識して溶接実施部位の位置決めを行い、穴８のエッジ部分近傍に位置する端子２およびバスバー５の部分にレーザ光を照射してレーザ溶接を行う。穴８は円形もしくはそれに近い形状であることが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車用のコントロールユニット，その製造方法、及び端子溶接方法に関する。

自動車のブレーキ装置として、ブレーキペダルの踏圧力を電気的に検出し、検出した踏圧力に応じたブレーキ力を電気機械的に発生させる電動ブレーキ装置が開発されてきている。電動ブレーキ装置では、各車輪のブレーキ力を個別に制御することが可能であり、このような制御のために、ブレーキ力制御を行うコントロールユニットを各車輪ごとに設けることが検討されている。このようなコントロールユニット、例えば、キャリパを動作させるアクチュエータであるモータを駆動制御するためパワーモジュールのような集積回路装置では、装置が樹脂充填モジュール化され、その端子は、コントロールユニットの筐体内部に設けられたバスバーに溶接により接続される。

一般的なレーザ溶接では、溶接端子の厚みが比較的厚いと、溶接端子とバスバーが重なった箇所においてレーザ溶接光を照射しても、溶接箇所の溶融がバスバーまで達しないか、達したとしても微小に過ぎず、必要な溶接強度を得ることが難しい。

バスバーなど金属端子同士の溶接に関しては、端子形状を工夫して溶接強度を確保したレーザ溶接方法が知られている（例えば特許文献１参照）。また、接続する端子に穴をあけ、端子同士を位置決め固定してから溶接する工法もある（例えば特許文献２参照）。

また上記端子とバスバーのレーザ溶接に関しては、これらが互いに接触していないと溶接されず、製品品質が低下する可能性がある。また、コントロールユニットのように接続端子が複数存在する場合には、すべての端子を接触させることが必要である。溶接対象物同士を固定する方法としては、電極で固定する工法が知られている（例えば特許文献３参照）。

特開平１１−２１５６５２号公報 特開平１１−２９７４４５号公報 特開平１０−２６３８３８号公報

上述したような従来の一般的なレーザ溶接において、溶接強度を得るために、例えば、溶接端子を薄くすることが考えられる。しかし、この場合でも、溶接端子の外観表面状態によって、レーザ光の反射率に個体差が大きいと同様の問題が生じえる。樹脂充填モジュール化されたユニットの場合、その端子表面は、樹脂充填時に高温下にさらされ、酸化等のために、その色合いを一定にすることは困難である。製品の生産期間を通して表面状態を均質にそろえることができない場合、一定条件下での溶接による品質ばらつきが大きくなり、歩留まりが悪化することが考えられる。このような問題に対しては、１箇所１箇所を手作業で調節しながら溶接することで対応することも考えられるが、量産が必要で、かつ、溶接すべき端子数も多い場合は、条件設定に時間がかかるためコストが増大し現実的ではない。また、溶接端子の表面に黒色のマーキングを施すことで、レーザ溶接光を安定して吸収させることもできる。しかし、マーキングは樹脂封止後に行う必要があり、工数が増加してコストの増大を招くことになる。

また、上述した特許文献に開示されるように、端子形状を複雑な形状とすることを考えた場合、樹脂充填モジュール化された集積回路装置は、通常、外部接続端子数が多いことから、これら接続端子の溶接に時間がかかるだけでなく、やはりコストの増大につながる。

さらに、上述したような従来の一般的なレーザ溶接において、溶接強度を安定させるために、例えば、溶接前にこれらの複数端子を金属部材で固定する方法が考えられる。しかし、その場合、溶接する端子の寸法ばらつきによって各端子で固定されない箇所もあり、したがって材料同士が接触せずに溶接が不完全なものとなり、最終的には機能不良に至る可能性があることから、歩留まりの低下により、コストの増大につながる。

本発明の目的は、上述した課題を解決し、外観上の特徴が安定しない端子におけるレーザ溶接の品質を安定させ、レーザ溶接実施時の位置決め性の向上をコストの増大をもたらすことなく実現することにある。

上述した目的を達成するために、車両に搭載されるコントロールユニットにおいて、当該コントロールユニットを構成する樹脂筐体内に設けられたバスバーと、コントロールユニット内に内包される樹脂封止された集積回路の端子とをレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、端子のうち端部にあたるバスバーへの溶接実施箇所にあらかじめ穴を設けておく。そして、この穴を画像認識することによりレーザ溶接時の位置決めを行い、穴の設けられた部分においてバスバーと端子とをレーザ溶接する。

好ましくは、端子に設けられる穴径が、照射するレーザ光の径以下とされる。また、レーザ溶接は、端子に設けられた穴のエッジ部に施される。

また本発明は、車両用コントロールユニットの集積回路の複数の端子と、端子それぞれに対応する複数のバスバーとをレーザ溶接するにあたり、端子及びバスバーの複数の組み合わせを固定部材で押し付けることによって端子とバスバーを接触させ、接触部位にレーザを照射することによって溶接を行う。

また本発明は、車両用コントロールユニットの集積回路の端子とバスバーとをレーザ溶接するにあたり、レーザ照射面では複数の第１固定部材で溶接点を挟むように端子またはバスバーを押し付け、レーザ照射側とは逆側では第２固定部材で溶接点を押し付け、接触部位にレーザを照射することによって溶接を行う。

本発明によれば、溶接される端子，金属板の外観状態によらず、ある程度の端子厚みまでは、安定した溶接品質を低コストで実現することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明によるレーザ溶接が適用される樹脂封止された集積回路装置の概観図である。

集積回路装置は、集積回路を樹脂封止して構成される本体部１と、集積回路への信号の入出力や電源供給のため樹脂封止された本体部１から突出して設けられた端子２とを有して構成される。各端子２には、後述するように、バスバーへの溶接のための穴が設けられている。この集積回路装置は、具体的には、例えば、電動ブレーキ装置において、キャリパを動作させるためのアクチュエータとなるモータを駆動制御するため、モータへの駆動電力を制御するパワーモジュールとして実現される。

図２は、集積回路装置の樹脂筐体への組み付け状態を示す概観図である。

樹脂筐体４は、例えば、電動ブレーキ装置のコントロールユニットを構成する樹脂製の筐体であり、信号、あるいは電力供給のための配線となる金属製のバスバー５を備えている。導体板としてのバスバー５は、例えば、樹脂筐体４にモールドされており、その一部が樹脂筐体４から露出するように設けられている。

溶接実施部３は、集積回路装置の端子２とバスバー５との接合部である。端子２は、バスバー５の露出部分においてバスバー５と溶接により接合され樹脂筐体４の内部に実装される。

図３は、溶接実施部３の拡大斜視図、図４は、溶接実施部の上面、および断面図である。

先に述べたように、端子２には、溶接時にバスバー５と重なる部分に円形の穴８が設けられている。このような穴８は、例えば、端子２のプレス成型時に一括して成型することができる。

図４に示す上面図からわかるように、端子２は、そこに設けられた穴８に形状的な特徴があり、画像認識によるその位置決めをすることが可能である。画像認識には既存の様々な画像認識技術を適用することが可能である。接合時には、画像認識により認識した穴８の周囲エッジ部にレーザ溶接光を照射し、エッジ部およびその近傍に位置するバスバー５の表面を溶融させて両者を接合する。このようにして端子２とバスバー５とを接合することで、図４の断面図に示すように、穴８の周囲の溶接箇所９における溶融部がバスバー５まで達し、端子２と接合される。このとき照射するレーザ溶接光は、穴８の周囲エッジ部全体を対象としても良く、あるいは、強度が伴えばスポット的に穴８の円周上に数箇所に照射するようにしても構わない。エッジ部のような比較的熱容量の小さい部分であれば、容易に溶かしこむことができ端子２とバスバー５との接続を確実に行うことができる。

一般に、レーザ溶接を光沢表面に施すことは難しく、端子２は、銅素地状態としておくことが望ましい。端子２は、本体部１を樹脂封止する際に高温高圧環境下に曝されるため、その表面色は、酸化による錆状の様相を呈するが、本実施例では、端子２に設けた穴８を利用して端子２とバスバー５の溶接を行うことで、溶接部の表面状態の影響を受け難くし、安定した溶接を行うことができる。

図５は、本発明の第２の実施例における溶接実施部の拡大斜視図である。

本実施例では、端子２に複数個の穴１０が設けられている。各穴１０の径は、照射されるレーザのレーザ径よりも小さい。穴１０の数や配置などは、端子２とバスバー５の形状や、溶接実施部に求められる強度によって決定される。具体的には、溶接実施部の幅方向，長さ方向において、設ける穴の数を増やし、溶接箇所を多くするとより溶接強度を大きくすることができる。

図６は、第２の実施例における溶接実施部の上面図および断面図である。

本実施例においても、穴１０が形状的な特徴を持っているため、画像認識による位置決めが可能である。画像認識により認識した穴１０にレーザ溶接光１１を照射することで、穴１０の周囲が溶融した溶接箇所１２がバスバー５まで達し、端子２との接合が実現される。このとき照射されるレーザ溶接光１１は、穴１０よりも径が大きいため、一度の照射で１つの穴１０の溶接を行うことができる。すなわち図示するように、穴１０が６箇所に設けられている場合、６回のレーザ照射が行われる。

図７は、本発明の第３の実施例における溶接実施部の上面図および断面図である。

本実施例では、端子２に設けられる穴１３に、その内側に向けた突起部分が設けられている。この特殊形状穴１３は、端子２のうちバスバー５と重なる溶接実施部分に設けられている。図７の上面図に示されるように、特殊形状穴１３は、形状的な特徴を持っているため、画像認識による位置決めが可能である。画像認識により認識された特殊形状穴１３にレーザ溶接光を照射することで、特殊形状穴１３の突起が溶融した溶接箇所１４がバスバー５まで達し、端子２と接合できる。このとき、穴の内側に向けた突起の数や配置は任意なものとすることができる。

以上説明した実施例において、レーザ溶接光の照射時間は一般にごく短時間であり、かつ数箇所へのレーザ照射位置の移動も短時間で可能である。また、端子に設けられる穴形状は端子のプレス加工により成形することができ、この穴形状を使って画像認識により溶接の位置決めをし、エッジ部を溶融させている。したがって溶接される部分の外観状態によらず、またある程度厚みのある端子であっても安定した溶接品質を低コストで実現出来る。

尚、上記実施例の穴８，穴１０，穴１３は、レーザ照射側からバスバーの方向に、穴の径が小さくなるようなテーパ形状になっていても良い。その場合は、端子のレーザ溶接部位がより薄くなることによって溶融し易くなり、歩留まりの低下を避けられるという効果がある。

図８は、本発明の第４の実施例における集積回路装置の樹脂筐体への組み付け時、固定部材を用いた端子固定状態を示す概観図である。

ここでは、例えばコントロールユニット、特にバスバーを内蔵した樹脂筐体への実装を考える。すなわち樹脂筐体４の内部に配線されている樹脂筐体内蔵バスバー５が樹脂筐体４の表面から一部を露出させ、その露出部と樹脂封止された集積回路本体部１の端子２とを溶接するような場合である。このとき、端子２を固定する固定部材１５の詳細を次に示す。

図９は、図８の固定部材１５の剛体による固定状態を示す断面図である。

この図は、図８の固定部材１５と端子２，バスバー５を図の右側から見た場合を想定している。集積回路本体部１の端子２は図１のように複数あり、それらが横に並べられている。各端子２が溶接されるバスバー５も、それぞれの端子２に対応するように並べられている。ここで例えば、固定部材１５が金属材料のような弾性変形量の少ない部材であり、複数ある溶接箇所での端子２とバスバー５とを重ねた部分を図９（ａ）のように固定部材１５で押し付けることを想定する。その場合、各端子２および各バスバー５の板厚寸法に生じるばらつきにより、端子２とバスバー５とを重ねたときの厚さは各箇所で異なるため、端子２およびバスバー５の板厚を合計した厚さが最も大きい箇所で固定部材１５による端子押し付け力１６が発生する。一方、板厚が上記厚さよりも小さい箇所では、端子２と固定部材１５との間にすき間１７が発生し、そのため押し付け力１６が作用しない。このような場合、端子２とバスバー５との接触が確保できず、その状態で溶接を実施すると、両者の接合は不完全なものとなる。図９（ａ）はバスバー５が樹脂筐体４の上に均等な厚さで固定されている場合を示しているが、バスバー５そのものにも板厚寸法のばらつきが生じている可能性があり、図９（ｂ）の中央の組み合わせのように、端子２とバスバー５がともに薄い板厚だった場合は、図９（ａ）の中央の組み合わせよりもすき間１７が大きくなる。また、この例はバスバー５の底面が樹脂筐体４によって同一深さで固定されている例を示したが、バスバー５の取り付け方によっては、その底面自体もばらつく可能性があり、上記のように接合不完全の可能性がさらに高くなる。

また、寸法形状が生産期間を通じて均一に揃わない場合には、１箇所１箇所を手作業で押し付け、押し付け力１６等を調節しながら溶接する必要がある。この場合、量産ラインのように数量が多い場合、もしくは溶接端子２の数が多い場合などは、溶接条件の調節時間がかかりすぎることによるコスト増大、もしくは一定条件下での溶接による品質バラつきが大きいことでの歩留まり悪化、といったことが容易に予想される。

図１０は、以上に鑑みて固定部材１５に弾性体１８を設けた場合の斜視図を示す。このように端子２とバスバー５の複数の組み合わせに対して弾性体１８を渡らせ、端子２とバスバー５を弾性体１８で押し付けることで、一括して固定して接触させることができ、当該接触部位にレーザを照射することによって即座にレーザ溶接が可能となる。

図１１は、図１０における固定状態の断面図を示す。

端子２およびバスバー５を重ねて固定し、端子２の上方から固定部材１５を押し付けている。ここで固定部材１５の先端、つまり端子２との接触部分に弾性体１８を設け、その部分で端子２を押し付ける。この弾性体１８により、複数の溶接箇所で弾性体１８が端子２に密着し、端子２およびバスバー５の板厚寸法のばらつきを吸収し、各溶接箇所で端子２を均等に押し付けることができ、結果的には、端子２とバスバー５とが接触する。この状態でレーザ溶接光１１を照射することにより、端子２およびバスバー５が溶融し、接合することができる。つまり、常に溶接強度を確保でき、安定した溶接状態を維持できる。

この弾性体１８については、例えばゴムのような溶接端子の表面を傷つけない材質が好ましい。またこの弾性体は前記バスバーの長手方向に垂直な方向に一直線に配置できる材料であって、押し付け時の弾性変形により生じる復元力で複数の端子２及びバスバー５を押し付けている。

尚、この例では端子２およびそれに対応するバスバー５が横並びになっている例を示したが、必ずしも横に並んでいる必要はなく、固定部材１５および弾性体１８が複数の端子２及びバスバー５に渡るように形成されていれば、端子２とバスバー２の組み合わせの位置関係はどのような位置関係であっても良い。以下の実施例も同様である。

また、この例では端子２をバスバー５に押し付けて溶接する例を示したが、逆にバスバー５を端子２に押し付けて溶接しても良い。本出願に記載されている全ての実施例についてそれは当てはまる。

図１２は、第５の実施例における溶接部位の斜視図を示す。

弾性を有し、端子２と同様な板幅を有する平板１９を複数一様に配置し、一つの固定部材１５に付加する。固定時には、端子２の上方から平板１９の長手方向を屈曲させるように端子２へ押し付ける。このとき平板１９は、弾性変形により復元力が発生するため、押し付け力１６となって端子２を押し付けることができる。

図１３は、図１２における固定状態の断面図を示す。

平板１９を有する固定部材１５を溶接実施部３付近に押し付ける。このとき平板１９は、１端子１枚となるよう配置し、端子２とバスバー５とを重ね合わせ、両者を押し付ける。これにより、端子２が有する板厚寸法のばらつきによって発生した端子２と固定部材
１５とのすき間１７を吸収し、均等な押し付け力１６を得ることができる。さらに、複数の端子を一括して固定できるため、固定後には一括してレーザ溶接を実施することができる。

図１４は、第６の実施例における溶接部位の斜視図を示す。

端子２およびバスバー５を２種類の固定部材２０ａ，２０ｂで押し付ける。ここでは、溶接箇所でバスバー５が樹脂等で支持されず、露出している場合を考える。すなわち、樹脂筐体４の内部に配線されているバスバー５が樹脂筐体４の表面から突出して露出し、当該バスバー５と、樹脂封止された集積回路本体部１の端子２とを溶接するような場合である。このとき、端子２またはバスバー５を固定する固定部材２０ａ，２０ｂについて以下に示す。

端子２とバスバー５とを重ね合わせ、端子２が有する特徴ある形状、例えば円形の貫通穴である端子穴８にレーザ溶接光１１を照射して材料を溶融させるとき、上部固定部材
２０ａを端子２側で複数箇所で押し付け、バスバー５側では下部固定部材２０ｂを用いて１箇所のみ押し付ける。

ここで固定部材２０ａ，２０ｂを押し付ける箇所は、レーザ照射側で上部固定部材20ａを２箇所で固定するとき、上部固定部材２０ａは溶接箇所を挟むように配置し、レーザ照射側とは逆の側では、バスバー側の溶接点（溶接箇所７）を押し付けるように、裏面に下部固定部材２０ｂを配置して押し付ける。

一方、上部固定部材２０ａを複数箇所にて押し付ける場合には、上部固定部材２０ａ同士を直線で結んで構成される形状の中心、例えば三角形の場合、その重心点に溶接箇所７を配置し、下部固定部材２０ｂはバスバー側の溶接箇所７の裏面に配置し、固定する。そして、その重心点にレーザ溶接光１１を照射する。

この固定方法により、バスバー５と端子２との接触を確保し、安定な溶接状態かつ溶接強度を確保したレーザ溶接を可能とすることができる。

図１５は、図１４の固定方法を用いた溶接装置の概観図である。

例えば、バスバー５および端子２が溶接箇所７付近で何も支持されていない状態を考えると、端子２では溶接実施箇所を挟むように上部固定部材２０ａを配置し、溶接実施箇所のバスバー５側の下面に下部固定部材２０ｂを配置して、端子２およびバスバー５を挟み込む。このとき、上部固定部材２０ａは端子２を固定する役割のみとし、下部固定部材
２０ｂはバスバー５を端子２に接触する方向へ押し付ける。

このとき、下部固定部材２０ｂの押し付け力を圧力センサ２４で測定し、押し付け力による端子２の変位量２１を変位センサ２２で測定する。この２つの情報を用いると、例えば、以下のレーザ溶接装置とすることができる。

下部固定部材２０ｂを用いてバスバー５を押し付けると、押し付け力が発生する。このときの押し付け力は、圧力センサ２４を用いて検出する。また、押し付け力により、端子２およびバスバー５が変形するため、このときの下部固定部材２０ｂでの端子２の変位量２１を、変位センサ２２を用いて検出する。

ここで端子２とバスバー５とが接触したことを判断するために、接触した状態での少なくとも押し付け力または変位量２１の一方について閾値を任意に設定し、自動認識等の方法により、現在の測定値と閾値とを比較し、閾値よりも大きな値であると判断した時点でレーザ溶接光１１を照射し、端子２とバスバー５とを接合する。

上述の溶接方式により、複数箇所レーザ溶接する際のレーザ溶接光１１の照射タイミングを設定することができる。また、閾値を超えた溶接箇所７は、圧力センサ２４および変位センサ２２で検出できるため、押し付け力が各溶接実施部で異なっていても、同条件での溶接が可能となる。

その結果、各溶接箇所にて最適な条件で安定した溶接を行うことができ、かつ溶接強度を十分確保できる。

図１６は、図１５の溶接装置の押し付け力および変位量の閾値についての理論的な説明を示したものである。

端子の変位量２１をｙとしたとき、端子２またはバスバー５と上部・下部固定部材20ａ，２０ｂの位置および押し付け力２５による変形量の関係は、弾性領域および微小変形領域において以下に示す関係式で示すことができる。

また、

ただし、記号Ｅはヤング率（縦弾性係数）であり、記号Ｉは断面２次モーメントである。

図１７は、図１４に示した固定方法に関して、レーザ溶接の接触状態について説明するための概観図である。

押し付け力２５についてはバスバー５のみを変形させる力をＰ１とし、バスバー５と端子２を変形させる力をＰ２とする。まず、下部固定部材２０ｂを押し付けた初期段階では、バスバー５のみが変形するため、押し付け力２５はＰ１である。そして、さらに一定速度で押し付けていくと、バスバー５と端子２とが接触し、断面２次モーメントＩおよび支持状態が変化することから、押し付け力２５はバスバー５と端子２とを変形させる力Ｐ２へと変化する。バスバー５と端子２との接触の有無は、この押し付け力２５の変化により判断できる。したがって、Ｐ２を押し付け力２５の閾値として設定し、押し付け力２５をセンサで常時検出し、Ｐ２と比較することで接触状態を判定する。

また、材料の変形状態は（式１）で求めることができることから、押し付け力２５と同様に、変位量２１の理論値を閾値と設定し、実測値と比較することによっても接触状態を判定することができる。

以上のようなレーザ溶接装置は、溶接実施前に接触を確認することができるという特徴をもち、レーザ溶接を用いた製品の溶接品質を向上させることができる。

次に、上記実施例によって製造された車両用コントロールユニットの一例として、電動ブレーキのコントロールユニットの例を説明する。

図１８は、本発明の一実施形態をなす電動ブレーキの内部構成図及び斜視図を示す。

この電動ブレーキは、筐体１００の内部にブレーキディスクＤＬとの間で摩擦を発生してブレーキ力を生成するブレーキパッド４０Ａおよび４０Ｂと、ブレーキパッド４０Ｂを推進するピストン４８と、ピストン４８の推力を発生するモータ４２と、モータ４２の回転をピストン４８の直進運動に変換する回転直動運動変換機構４６とを有するキャリパ
ＤＭＰ、及び前記モータ４８を駆動するインバータＩＶＣと、インバータＩＶＣをスイッチングする制御回路ＥＣＵ（２）とを有するコントローラ部ＤＣＰからなり、このキャリパＤＭＰとコントローラ部ＤＣＰは一体化されている。またこの電動ブレーキには、パーキングブレーキ機構５０，回転角検出センサ５２，推力センサ５４，モータ温度センサ
５６を有する。符号６１は車両側の構造物を示す。また、電動ブレーキ装置の電気回路部ＤＣＰには、電動ブレーキ装置の外部に配置されるバッテリＶＴから電源が供給され、また、エンジンコントロールユニット６２，ＡＴコントロールユニット６４，前記ブレーキペダル９８の踏力を検出する検出器９９等が接続されたＬＡＮ（Local Area Network）を介し、あるいは該ＬＡＮから制御装置ＥＣＵ（１）を介して制御信号が供給されるようになっている。

図１９は、１８のキャリパＤＭＰとインターフェースモジュール２００との接続図を示す。

一体化の態様は、例えば次の通りである。まず、キャリパＤＭＰから伸びているバスバーＴＭ１０，ＴＭ１２，ＴＭ１４，ＴＭ１６およびＴＭ１８とインターフェースモジュール２００に内容するバスバーＴＨ１０，ＴＨ１２，ＴＨ１４，ＴＨ１６およびＴＨ１８とを溶接等で接続する。そして、当該インターフェースモジュール２００を挟んでキャリパＤＭＰから逆側に制御部を内容する筐体ＤＣＰを設ける。

図２０は、図１８のインターフェースモジュール２００と筐体ＤＣＰとの接続図を示し、前記電気回路部ＤＣＰの各構成部材を分解して示した斜視図である。以下、各構成部材を他の構成部材との関係で概略的に示す。

まず、前記機構部ＤＭＰの筐体に取り付けられるインターフェースモジュール２００がある。このインターフェースモジュール２００はたとえばＰＰＳ等の合成樹脂で構成されている。

インターフェースモジュール２００の前記機構部ＤＭＰの側の面の周辺には該周辺を除く中央部を囲むようにしてたとえばシール２０２が配置され、このシール２０２を介して該インターフェースモジュール２００が前記機構部ＤＭＰの筐体に取り付けられるようになっている。このシール２０２によって、前記機構部ＤＭＰとインターフェースモジュール２００との間からの水分や異物等の浸入を阻止するようになっている。

このインターフェースモジュール２００は前記機構部ＤＭＰの側に配置された端子（図示せず）を該機構部ＤＭＰと反対側の面にまで電気的に引き出すための配線基板としての機能を有する。インターフェースモジュール２００の該機構部ＤＭＰと反対側の面には後述のインナーケース３００に形成される配線との関係で位置的に定まる端子（図示せず）が植設されている。

そして、前記インターフェースモジュール２００に取り付けられるインナーケース300がある。このインナーケース３００はたとえばＰＰＳ等からなる合成樹脂で構成されている。インナーケース３００の前記インターフェースモジュール２００の側の面の周辺には該周辺を除く中央部を囲むようにしてシール３０２が配置され、このシール３０２を介して該インナーケース３００が前記インターフェースモジュール２００に取り付けられるようになっている。このシール３００によって、前記インターフェースモジュール２００とインナーケース３００の間からの水分や異物等の浸入を阻止するようになっている。

このインナーケース３００は電子部品を搭載する機能を有し、そのインターフェースモジュール２００の側の面にはたとえばアルミプレートからなる金属板４０２および制御回路基板４０４が順次重ね合わされて搭載されている。前記制御回路基板４０４はその基板がたとえばセラミックで構成され、前記金属板４０２は該制御回路基板４０４のたとえば捻り等による損傷を回避するために備えられている。この制御回路基板４０４は三相モータプリドライバ回路に相当するものである。

この場合、インナーケース３００と前記インターフェースモジュール２００の互いに対向する面には、前記シール３０２を含む周辺部を除く部分に凹陥部（図示せず）が形成され、金属板４０２および制御回路基板４０４はこの凹陥部内に配置されてインナーケース３００とインターフェースモジュール２００との間に収納されるようになっている。

また、インナーケース３００のインターフェースモジュール２００と反対側の面には、その領域を二分割した一方の領域において、該領域を囲むようにして壁部３０５が形成され、この壁部３０５の内部にはたとえばコンデンサあるいはリアクタンス等からなる比較的大型の電子部品４０６が搭載されるようになっており、他方の領域において、該領域の一部に比較的面積の大きな透孔３０６が形成され、この透孔３０６の内部にパワーモジュール４０８が配置されるようになっている。このパワーモジュール４０８は三相モータインバータ回路，相電流モニタ回路、および相電圧モニタ回路に相当するもので、それらの回路をモールド化して構成したものである。

さらに、インナーケース３００のインターフェースモジュール２００と反対側の面には、アウターケース５００が取り付けられるようになっている。このアウターケース５００は、前記インナーケース３００の前記壁部３０５の内部の電子部品搭載領域を開口部504によって開口させ、残りの他の領域、すなわち、前記インナーケース３００の周側面、該インナーケース３００の前記壁部３０５の周側面、および前記パワーモジュール４０８が配置された前記透孔３０６およびその周囲をそれぞれ被うようにして取り付けられるようになっている。

アウターケース５００はたとえばアルミ合金等の金属で構成され、このアウターケース５００によって、電気回路部ＤＣＰの外周面の大部分を被い、外部からの衝撃に対して機械的に保護するようになっている。

尚、パワーモジュール４０８は、図のようにアウターケース５００の内面に放熱面が対向するように設けられる。アウターケース５００に窪みを設け、インターフェースモジュール２００とで作られる空間にパワーモジュール４０８が配置されている（後述）。また、熱に弱い制御回路基板４０４は、アウターケース５００の内部に設けられ、パワーモジュール４０８に対して、機構部ＤＭＰ側に配置されている。電動ブレーキ装置全体を見た場合に、ディスクロータＤＬとブレーキパッド４０Ａ，４０Ｂとの摩擦面の熱のうち機構部ＤＭＰ内部を伝わる熱は、図４で説明したようにモータ４２等や隙間（空間）によって伝わりにくい構成となっている。また、電気回路部ＤＣＰ内のパワーモジュールから発生する熱は、対向するアウターケース５００の内面を通じて、アウターケース５００の外側に放熱される。従って、パワーモジュール４０８に対して機構部ＤＭＰ側に配置されている制御回路基板４０４は、それぞれの熱源から発生する熱が伝わりにくく、熱から保護される。

なお、アウターケース５００のインナーケース３００側の面であって該インナーケース３００の前記透孔３０６およびその周囲に対向する部分には、該透孔３０６を囲むようにしてシール５０２が配置されるようになっている。このシール５０２は、たとえば、アウターケース５００の前記開口部５０４から、該インナーケース３００の前記透孔３０６を通して該インナーケース３００の前記インターフェースモジュール２００側の面に水分が浸入してしまうのを阻止するために設けられている。

そして、アウターケース５００には、電動ブレーキ装置の外部側から電源あるいは制御信号等を供給するためのハーネス６００がハーネスストッパ６０２によって固定されるようになっており、該ハーネス６００内の各配線（図示せず）はインナーケース３００の壁部３０５に形成される透孔（図示せず）を通して該壁部３０５内の電子部品搭載領域に導かれるようになっている。

このように構成される前記インターフェースモジュール２００，インナーケース３００，アウターケース５００は、それぞれの四隅に形成されたねじ孔に前記アウターケース
５００側から挿入されるボルト７００ａ，７００ｂ（図示せず），７００ｃ，７００ｄによって一体化されるとともに、前記機構部ＤＭＰに取り付けられるようになっている。

また、アウターケース５００の前記開口部５０４は、該アウターケース５００にねじ止めされるカバー８００によって被われるようになっている。該カバー８００はたとえばアウターケース５００と同様にアルミ合金等の金属で形成されている。

以上のような電動ブレーキのコントロールユニットにおいて、本発明であるレーザ溶接実施箇所を以下に示す。

図２１及び図２２は、図１８の例において、インナーケース３００へパワーモジュール４０８を取り付ける際の工程を示す。

まず図２１に示すように、ハーネス６００を取り付けた電子部品搭載基板９００を用意し、その内側面の前記透孔３０６の部分に前記パワーモジュール４０８を配置し、該パワーモジュール４０８に形成されたねじ孔（図示せず）を通してアウターケース５００に形成されているねじ孔５１０ａ,５１０ｂ（図示せず）に螺入されるねじ４１０ａ,４１０ｂによって固定させる。

なお、このパワーモジュール４０８を搭載する前のインナーケース３００の裏面の構成は図２２に示すようになっており、アウターケース５００によって閉塞されたインナーケース３００の透孔３０６が凹陥部として形成され、この凹陥部に前記パワーモジュール
４０８が収納されるようになっている。

この場合、前記凹陥部の底面に相当する部分が金属で形成されたアウターケース５００の一部であり、前記パワーモジュール４０８はこのアウターケース５００に接触されるようにして配置される。パワーモジュール４０８からの熱を該アウターケース５００を介して放熱させるためである。そして、図示していないが、前記アウターケース５００とパワーモジュール４０８との間には放熱グリスあるいは放熱シートを介在させることによって、パワーモジュール４０８からアウターケース５００への熱伝導の効率向上を図るようにしている。

また、このパワーモジュール４０８の側面には該パワーモジュール４０８の電極となる端子ＴＭＢ１０ａおよびＴＭＢ１０ｂが突出されて構成され、該パワーモジュール４０８をインナーケース３００上の定位置に配置させた場合、前記端子ＴＭＢ１０ａおよびTMB１０ｂに接続されるべく端子ＴＭＡ１０ａおよびＴＭＡ１０ｂがインナーケース３００面に露出されて形成されている。この端子ＴＭＡ１０ａおよびＴＭＡ１０ｂはインナーケース３００にたとえば埋設されている配線層に接続されたものである。

ここで、パワーモジュール４０８の端子ＴＭＢ１０ｂとインナーケース３００面の端子ＴＭＡ１０ｂは、それぞれ先端にＬ型を有し、当該先端を突き合わせることで、接触を保持し、たとえばレーザを照射することで電気的に接続することができる。また、前記パワーモジュール４０８の端子ＴＭＢ１０ａは、たとえば図３に示すような端子穴８を有し、インナーケース３００面の端子ＴＭＡ１０ａと平面で接触させ、端子穴８にレーザを照射することによって互いが溶融し、電気的に接続することができる。

以上のように、一方の端子の先端にＬ型形状を有し、他方の端子の先端に貫通穴を有することで、Ｌ型形状同士の溶接箇所では位置決めが可能となり、本実施形態の端子形状箇所では位置決めを必要とせずに、被溶接端子と接触させるだけでレーザ溶接が可能となる。つまり、該パワーモジュール４０８の端子ＴＭＢ１０ａおよびＴＭＢ１０ｂの先端を異形にすることで、該パワーモジュール４０８自身がねじ４１０ａ，４１０ｂによって位置決めしたのにもかかわらず、該パワーモジュール４０８から突出した端子の形状ばらつきによって溶接品質が悪化していた状況を解消でき、端子形状のばらつきの影響を受けることなく、位置決め且つ溶接品質を向上させることができる。

尚、上記実施形態では、制御回路の端子とインバータのバスバーの間の溶接について述べたが、同じように、ピストンの推力やモータの回転位置，モータやピストン周辺の温度，圧力等を計測するセンサから伸びるバスバーと、制御回路の端子とを上述したレーザ溶接によって接続しても良い。

この電動ブレーキは車両のばね下に設けられ、ばね上の他のコントローラ、例えば統合ブレーキコントローラやＶＤＣ(Vehicle dynamics conrol) ユニットなどとハーネス等で接続され、当該他のコントローラから指令されたブレーキ力を発生するように制御される。コントローラとキャリパを一体化することにより、ばね上とばね下の間のハーネスで接続する信号線の数が少なくて済む。もしもコントローラをキャリパと一体化せず、キャリパをばね下、コントローラをばね上に設けた場合、例えばキャリパ内部のモータを駆動するインバータの３相信号線をばね上とばね下間で這わせる必要があり、ノイズ対策やハーネスの高強度化など、様々な要因でコストやフェールの可能性が増大する。キャリパとコントローラを一体化することにより、そのような問題が解消される。一方、この電動ブレーキは車両のばね下に設けられているため、地面からの振動が直接的に伝わり、回路の接続を例えば従前のはんだ付けを施した程度では、その大きい振動によって接続が絶たれてしまう可能性がある。その点、上述したレーザ溶接によれば、その溶接品質の高さから、回路の断線の可能性が大幅に低下し、より信頼性の高いブレーキ装置を提供できるという効果が得られる。

樹脂封止された集積回路装置の概観図である。 集積回路装置の樹脂筐体への組み付け状態を示す概観図である。 溶接実施部３の拡大斜視図である。 溶接実施部の上面、および断面図である。 第２の実施例における溶接実施部の拡大斜視図である。 第２の実施例における溶接実施部の上面図および断面図である。 第３の実施例における溶接実施部の上面図および断面図である。 第４の実施例における集積回路装置の樹脂筐体への組み付け時、固定部材を用いた端子固定状態を示す概観図である。 図８の固定部材１５の剛体による固定状態を示す断面図である。 第４の実施例をなす固定部材１５に弾性体１８を設けた場合の斜視図を示す。 図１０における固定状態の断面図を示す。 第５の実施例における溶接部位の斜視図を示す。 図１２における固定状態の断面図を示す。 第６の実施例における溶接部位の斜視図を示す。 図１４の固定方法を用いた溶接装置の概観図である。 図１５の溶接装置の押し付け力および変位量の閾値についての理論的な説明をするための模式図である。 図１４に示した固定方法に関して、レーザ溶接の接触状態について説明するための概観図である。 第７の実施例をなす電動ブレーキの斜視図を示す。 図１８のキャリパＤＭＰとインターフェースモジュール２００との接続図を示す。 図１８のインターフェースモジュール２００と筐体ＤＣＰとの接続図を示す。 図１８の例において、インナーケース３００へパワーモジュール４０８を取り付ける際の工程を示す。 図１８の例において、インナーケース３００へパワーモジュール４０８を取り付ける際の工程を示す。

符号の説明

１ 集積回路本体部
２，ＴＭ，ＴＭＡ１０ａ，ＴＭＡ１０ｂ 端子
３ 溶接実施部
４ 樹脂筐体
５ バスバー
７ 溶接箇所
８，１０ 端子穴
９，１２，１４ 端子穴周囲の溶接箇所
１１ レーザ溶接光
１３ 端子穴（特殊形状）
１５ 固定部材
１６ 端子押し付け力
１７ 端子と固定部材とのすき間
１８ 弾性体
１９ 平板
２０ａ 上部固定部材
２０ｂ 下部固定部材
２１ 変位量
２２ 変位センサ
２３ 圧力値
２４ 圧力センサ
２５ 押し付け力
４０ａ，４０ｂ ブレーキパッド
４２ 電動モータ
４４ 減速機
４６ 回転直動機構
４８ ピストン
５０ パーキングブレーキ機構（ＰＫＢ）
５２ 回転角検出センサ
５４，１０４ 推力センサ
５６ モータ温度センサ
６１ 車両側構造物
６２ エンジンコントロールユニット
６４ ＡＴコントロールユニット
６６，１０２ スラストプレート
９８ ブレーキペダル
９９ 踏力検出器
１００ 筐体
１００ａ 枠体
２００ インターフェースモジュール
２０２，３０２，５０２ シール
３００ インナーケース
３０５ 壁部
３０６，ＴＨ 透孔
３２０ａ，３２０ｂ ねじ
４０２ 金属板
４０４ 制御回路基板
４０６ 電子部品
４０８ パワーモジュール
５００ アウターケース
５０４ 開口部
６００ ハーネス
６０２ ハーネスストッパ
７００ａ〜７００ｄ ボルト
８００ カバー
９００ 電子部品搭載基板
ＤＬ ディスクロータ
ＤＭＰ 機構部
ＤＣＰ 電気回路部
ＶＴ バッテリ
ＥＣＵ（１） 上位制御回路
ＥＣＵ（２） 制御回路
ＩＶＣ インバータ回路
ＴＭ１０ パーキングブレーキ用ソレノイドの端子
ＴＭ１２ 三相端子
ＴＭ１４ 温度センサの端子
ＴＭ１６ 回転角センサの端子
ＴＭ１８ 推力センサの端子
ＴＨ１０ 端子ＴＭ１０が挿通される透孔
ＴＨ１２ 端子ＴＭ１２が挿通される透孔
ＴＨ１４ 端子ＴＭ１４が挿通される透孔
ＴＨ１６ 端子ＴＭ１６が挿通される透孔
ＴＨ１８ 端子ＴＭ１８が挿通される透孔
ＴＭＢ１０ パワーモジュール端子

Claims (19)

1. 車両に搭載されるコントロールユニットにおいて、当該コントロールユニットを構成する樹脂筐体内に設けられたバスバーと、当該コントロールユニット内に内包される樹脂封止された集積回路の端子とをレーザ溶接するレーザ溶接方法であって、前記端子のうち端部にあたる前記バスバーへの溶接実施箇所にあらかじめ穴を設けておき、当該穴を画像認識することによりレーザ溶接時の位置決めを行い、前記穴の設けられた部分において前記バスバーと前記端子とをレーザ溶接することを特徴とするレーザ溶接方法。
2. 前記穴は円形もしくはそれに近い形状であることを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接方法。
3. 前記レーザ溶接は、前記穴のエッジ部を溶融することを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接方法。
4. 前記穴の径は前記レーザ溶接に用いられるレーザ光の径以下であることを特徴とする請求項２記載のレーザ溶接方法。
5. 前記穴が複数個設けられることを特徴とする請求項４記載のレーザ溶接方法。
6. 前記穴は、当該穴の周上内側に向かって突起をもつ形状であることを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接方法。
7. 車両に搭載されるコントロールユニットの製造方法であって、
   当該コントロールユニットの内部に設けられ樹脂封止された集積回路の端子と、前記集積回路の電気信号の伝達または電源の供給を行うバスバーとをレーザ溶接する際に、
   前記バスバーへの溶接実施箇所である前記端子の端部に穴をあらかじめ設けておき、当該穴を画像認識することによりレーザ溶接時の位置決めを行い、前記穴の設けられた部分において前記バスバーと前記端子とをレーザ溶接するコントロールユニットの製造方法。
8. 車両に搭載されるコントロールユニットの製造方法であって、
   当該コントロールユニットの内部に設けられ樹脂封止された集積回路の端子と、前記集積回路の電気信号の伝達または電源の供給を行うバスバーとをレーザ溶接する際に、
   前記端子及び前記バスバーの複数の組み合わせを固定部材で押し付けることによって前記端子と前記バスバーを接触させ、前記端子または前記バスバーの接触部位にレーザを照射することによって前記端子と前記バスバーを溶接するコントロールユニットの製造方法。
9. 請求項８記載のコントロールユニットの製造方法であって、
   前記固定部材は弾性体であり、当該弾性体は溶接される前記端子と前記バスバーの複数の組み合わせに渡るように配置され、押し付け時の弾性変形により生じる復元力で複数の前記端子または当該バスバーを押し付けて前記端子と前記バスバーを接触させ、前記端子または前記バスバーの接触部位にレーザを照射することによって前記端子と前記バスバーを溶接するコントロールユニットの製造方法。
10. 請求項８記載のコントロールユニットの製造方法であって、
    前記固定部材は、前記端子または前記バスバーと略同じ幅の平板であって、溶接される前記端子と前記バスバーの個々の組み合わせに力が作用するように配置された複数の平板であり、押し付け時の弾性変形により生じる復元力で複数の前記端子または当該バスバーを押し付けて前記端子と前記バスバーを接触させ、前記端子または前記バスバーの接触部位にレーザを照射することによって前記端子と前記バスバーを溶接するコントロールユニットの製造方法。
11. 車両に搭載されるコントロールユニットの製造方法であって、
    当該コントロールユニットの内部に設けられ樹脂封止された集積回路の端子と、前記集積回路の電気信号の伝達または電源の供給を行うバスバーとをレーザ溶接する際に、
    レーザ照射面では、複数の第１固定部材で溶接点を挟むように前記端子または前記バスバーを押し付けるとともに、レーザ照射側とは逆側では、第２固定部材で前記端子または前記バスバーの溶接点を押し付けて前記端子と前記バスバーを接触させ、前記端子または前記バスバーの接触部位にレーザを照射することによって前記端子と前記バスバーを溶接するコントロールユニットの製造方法。
12. 請求項１１記載のコントロールユニットの製造方法であって、
    前記第２固定部材の押し付け力を検出し、当該押し付け力が所定の閾値を越えたとき、前記接触部位にレーザを照射することによって前記端子と前記バスバーを溶接するコントロールユニットの製造方法。
13. 請求項１１記載のコントロールユニットの製造方法であって、
    前記端子または前記バスバーの変位量を検出し、当該変位量が所定の閾値を越えたとき、前記接触部位にレーザを照射することによって前記端子と前記バスバーを溶接するコントロールユニットの製造方法。
14. 溶接箇所に穴が設けられた集積回路の端子と、
    前記端子と電気的に接続され、前記集積回路の電気信号の伝達または電源の供給を行うバスバーであって、前記集積回路の端子の前記穴が画像認識されることによりレーザの照射位置の位置決めが行われ、前記穴の設けられた部分に前記レーザが照射されることによって前記端子と溶接されるバスバーと、
    を有する車両用コントロールユニット。
15. 請求項１４記載の車両用コントロールユニットであって、
    当該コントロールユニットは、車両のばね下に設けられた電動ブレーキキャリパと一体化されて当該電動ブレーキキャリパを制御するコントロールユニットであり、
    前記集積回路は、前記電動ブレーキのパッドを押し付けるピストンの推力を変化させるモータの制御回路であり、
    前記バスバーは、前記集積回路の端子と、前記モータを駆動するインバータのスイッチング回路との間を結ぶバスバーである車両用コントロールユニット。
16. 樹脂封止された集積回路の複数の端子と、
    前記複数の端子それぞれに電気的に接続され、前記集積回路の電気信号の伝達または電源の供給を行う複数のバスバーであって、前記端子とともに固定部材で押し付けられることによって前記端子に接触し、当該接触部位にレーザが照射されることによって前記端子と溶接されるバスバーと、
    を有する車両用コントロールユニット。
17. 請求項１６記載の車両用コントロールユニットであって、
    当該コントロールユニットは、車両のばね下に設けられた電動ブレーキキャリパと一体化されて当該電動ブレーキキャリパを制御するコントロールユニットであり、
    前記集積回路は、前記電動ブレーキのパッドを押し付けるピストンの推力を変化させるモータの制御回路であり、
    前記バスバーは、前記集積回路の端子と、前記モータを駆動するインバータのスイッチング回路との間を結ぶバスバーである車両用コントロールユニット。
18. 樹脂封止された集積回路の端子と、
    前記端子に電気的に接続され、前記集積回路の電気信号の伝達または電源の供給を行うバスバーであって、レーザ照射面では、複数の第１固定部材で溶接点を挟むように前記端子とともに押し付けられるとともに、レーザ照射側とは逆側では、第２固定部材で前記端子とともに溶接点が押し付けられて前記端子と接触させ、当該接触部位にレーザを照射することによって前記端子と溶接されるバスバーと、
    を有する車両用コントロールユニット。
19. 請求項１８記載の車両用コントロールユニットであって、
    当該コントロールユニットは、車両のばね下に設けられた電動ブレーキキャリパと一体化されて当該電動ブレーキキャリパを制御するコントロールユニットであり、
    前記集積回路は、前記電動ブレーキのパッドを押し付けるピストンの推力を変化させるモータの制御回路であり、
    前記バスバーは、前記集積回路の端子と、前記モータを駆動するインバータのスイッチング回路との間を結ぶバスバーである車両用コントロールユニット。

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