CN100556255C - 电子电路设备 - Google Patents

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Abstract

电子电路设备(1)具有外壳(4)、安装着电子构件(31)和功率晶体管(32)的电路板(2)以及用于使电路板(2)与外部电路相连接的连接器(5)。在已经安装着电子构件(31)、功率晶体管(32)和连接器(5)的电路板(2)被保持于用于通过树脂模制外壳(4)的模具的预定位置处的情况下，外壳(4)通过树脂嵌入模制而成。因此，在电子电路设备(1)中，就能够限制由于振动激励而对电路元件(31、32)造成的损害和噪声，而不会增加电子电路设备(1)的构成构件的数量。

Description

电子电路设备
技术领域
本发明涉及一种电子电路设备。
背景技术
通常，电子电路设备用于控制安装于车辆等处的各种电气装置的操作。
图7示出了发动机ECU 100作为常规型电子电路设备。发动机ECU 100具有上面安装着电路元件(未示出)的电路板101。电路板101固定地容放于外壳102中。外壳102包括容放部分103和盖104。在电路板101被保持于容放部分103中之后，盖104附连于容放部分103上。因此，电路板101就被固定于容放部分103中。
用于使发动机ECU 100与外部电路电连接的连接器105附连于电路板101上。连接器105从设置于盖104处的开口104a部分地露出至外壳102的外部，以便能够与外部电路电连接，同时电路板101固定于外壳102中。
然而，在这种情况下，难以防止外来物质如水进入外壳102。而且，在外壳102与电路板101之间存在微小的间隙。因此，当发动机ECU 100受到外部振动激励时，电路板101将会在外壳102中振动从而引起异常声音(噪声)，或者电路元件将会偏离电路板101，等等。
此外，因为常规型电子电路设备的构成构件数量很大，所以安装劳动量将会增加。
发明内容
考虑到以上缺点，本发明的一个目的是提供一种电子电路设备，其中限制了由于电子电路设备的振动激励而对电路元件造成的噪声和损害，而不会增加其构成构件的数量。
根据本发明，提供了一种电子电路设备，其带有上面安装着多个电路元件的电路板、安装于电路板处以便使电路板与外部电路相连接的连接器和由树脂制成的外壳。外壳被模制成将连接器的一部分和电路板与电路元件的全部密封于树脂中。
因此，通过执行单个将电路板与电路元件的全部和连接器的一部分密封于树脂中的过程，用于模制外壳的过程和用于将印刷电路板固定于外壳中的过程就可以完成。因此，就可以减少电子电路设备的构成构件数量和附连劳动量。
而且，因为电路板紧密接触外壳，所以由于电子电路设备的振动所引起的噪声(由于电路板与外壳之间的相对运动引起)和故障(例如：电路元件偏离电路板)就会受到限制。
因此，本发明能够提供如下的电子电路设备，其中限制了由于振动激励而对电路元件造成的损害和产生的噪声，而不会增加电子电路设备的构成构件的数量。
优选地，外壳具有从外壳向外伸出的热辐射部分。电路元件包括发热的电子单元。热辐射部分设置于与电子单元的位置相对应的位置处。
例如，发热的功率晶体管(为电子单元)可以安装于电路板处。在这种情况下，为了将功率晶体管和分别与其相邻的其它电路元件的温度保持于其正常工作的预定温度范围内，就需要将由功率晶体管之类产生的热量辐射至外部。
在常规型电子电路设备中，由于电路元件的环境为空气并且电路板被密封于具有箱体形状的外壳中，所以难以将由电路元件产生的热量辐射至外壳的外部以便将电路元件的温度保持于适当的值。而且，在这种情况下，当外壳带有用于辐射热量的通风口时，难以使外壳内部保持清洁。
根据本发明，外壳带有热辐射部分，其位置与发热的电子元件相对应并且从外壳伸出以便具有例如筛状。在这种情况下，发热的电子单元被密封于构成外壳的树脂中。即，除了其与电路板紧密接触的表面之外，电子单元的所有表面都与树脂接触，而树脂具有比空气大得多的比热。因此，由电子单元产生的热量就被有效地传递至由树脂制成的外壳，然后被传递至外壳内部并且从形成于外壳处的热辐射部分的表面辐射至空气。
因此，由电子单元产生的热量就能够有效地传至外壳外部，因此电子单元的温度能够基本上保持于电子单元能正常工作的预定范围内。
更优选地，外壳具有至少一个用于将外壳固定于其它设备上的附连部分。
在常规型电子电路设备中，由金属板构成的托架被固定于外壳上。电子电路设备被通过托架附连于其它设备上。这样，就增加了电子电路设备的构成构件数量。而且，在电子电路设备要附连于多种型号的车辆中的情况下，需要提供多种类型的托架与车辆的多种型号相对应，因此成本就会增加。根据本发明，附连部分在用于通过树脂模制外壳的过程中同时模制。因此，附连部分(例如托架)就能够与外壳整体地模制。因此，就可以限制构成构件数量的增加。
附图说明
通过阅读参考附图进行的以下详细描述，将会更加清楚地了解本发明的以上及其它目的、特征和优点，附图中：
图1为示出了根据本发明第一实施例的发动机ECU的外部透视图；
图2为沿着图1中的直线II-II剖开的垂直剖面图；
图3为沿着图1中的直线III-III剖开的垂直剖面图；
图4为沿着与图1中的II-II对应的直线剖开的垂直剖面图，用于示出根据本发明第二实施例的发动机ECU；
图5为沿着图4中的直线V-V剖开的垂直剖面图；
图6为示出了根据第二实施例的热辐射单元的外部透视图；以及
图7为示出了根据有关技术的电子电路设备的外部透视图。
具体实施方式
现在将参考附图对实例实施例进行描述。
[第一实施例]
现在将参考图1-3对根据本发明第一实施例的电子电路设备进行描述。举例来说，这种电子电路设备可适当地用作车辆所用的发动机ECU 1(即电子控制单元)。
发动机ECU 1固定于车辆的发动机舱或车厢中，用于控制燃料的喷射量和喷射时间等等，以便保证发动机恒定地对车辆的驾驶情况做出最佳响应。
参看图2，发动机ECU 1具有外壳4、印刷电路板2和连接器5，印刷电路板2为容放于外壳4中的电路板，而连接器5用于将发动机ECU 1与外部电路相连接。
印刷电路板2可以由设置有布线图的板构成。例如，该板可由树脂如玻璃环氧树脂、陶瓷等等制成。
举例来说，各种电路元件通过焊接而安装于印刷电路板2上。这些电路元件包括电子构件31和发热的电子单元32(例如功率晶体管)。
举例来说，电子构件31可为电阻器、电容器、二极管、晶体管、各种集成电路等等。电子构件31还可具有发热部分，它们在发动机ECU 1工作期间，即在电流流过电子构件31的状态下发热。然而，即使不带有热辐射单元，电子构件31的温升仍然很小。就是说，电子构件31温度基本上保持稳定，其温度远低于电子构件31保持正常工作可达的最高温度。
这里，发热的电子单元32指的是电子单元32在发动机ECU 1工作期间过度发热，因此如果没有提供热辐射单元，电子单元32自身的温度超过最高温度(电子单元32保持正常工作可达的最高温度)的可能性很高。发热的电子单元32可能不仅具有功率晶体管，而且还有其它电子单元，例如电功率控制所用的各种半导体等等。
连接器5用于将印刷电路板2与外部电路例如车辆的侧面的配线(未示出)相连接，连接器5安装于印刷电路板2处。如图2中所示，连接器5由壳体51和针脚52构成，壳体51由树脂等等制成，而针脚52由导电材料制成。针脚52的一端附连于印刷电路板2上(例如通过焊接)，而针脚52的另一端保持于壳体51中。
外壳4由树脂等等制成，其被模制成将印刷电路板2、全部电路元件和连接器5的安装于印刷电路板2处的一部分密封于树脂中。电路元件包括电子构件31和发热的电子单元32(例如功率晶体管)。
就是说，已经安装着电子构件31、功率晶体管32和连接器5的印刷电路板2被保持于用于模制外壳4的模具的空腔中的预定位置处，然后通过利用树脂进行嵌入模制而构造出外壳4。
在外壳4的模制完成之后，印刷电路板2和安装于印刷电路板2处的电子构件31和功率晶体管32被完全嵌入构成了外壳4的树脂中。连接器5的将要与安装于车辆侧面的配线处的连接器(未示出)接合的部分从外壳4中露出，而它的其它部分则完全嵌入树脂中。这样，壳体4中的电路就被完全(气密地)密封，因此就使得发动机ECU 1能够完全防水。
根据第一实施例，构成外壳4的树脂材料可为例如热固性树脂例如环氧树脂等等。在外壳4由热固性树脂通过模具模制的情况下，模具的温度要被设定成适合于热固性树脂的硬化反应。外壳4在印刷电路板2被插入模具中的情况下进行模制，而连接器5、电子构件31和功率晶体管32已经安装于印刷电路板2上。
因此，就要求树脂材料的硬化反应所需的温度比用于将连接器5、电子构件31和功率晶体管32安装于印刷电路板2处的焊料的熔点低得足够多。在本实施例中，使用具有满足这个要求的硬化反应所需温度(硬化反应温度)的树脂材料来构造外壳4。由于焊料的熔点大约为240℃，所以使用具有大约170℃硬化反应温度的环氧树脂来作为构造外壳4的树脂材料。
通常，发动机ECU 1安装于车辆的发动机舱中。根据第一实施例，发动机ECU 1的外壳4由具有较高耐热性和较高机械强度的环氧树脂(为热固性树脂)构造而成，因此发动机ECU 1的可靠性得以改进。
根据第一实施例，除了环氧树脂之外，外壳4还可由其它热固性树脂构造成，条件是热固性树脂的硬化反应温度低于焊料的熔点。
如图1和2中所示，外壳4具有位置与功率晶体管32(发热的电子单元)相对应的热辐射部分。举例来说，热辐射部分可以由多个热辐射散热片41构造成，它们中每一个都伸出至外壳4的外部以便具有大致的薄板形状。热辐射散热片41可以相对于与热辐射散热片41的表面垂直的方向彼此平行地设置。就是说，热辐射部分可以具有例如大致筛状。
热辐射散热片41与外壳4整体模制。由功率晶体管32产生的热量被从功率晶体管32的与外壳4接触的部分传送至外壳4，然后从热辐射散热片41的外表面辐射至空气。因此，由功率晶体管32产生的热量可以高效率地辐射至外壳4的外部，因此功率晶体管32的温度可以基本上保持于功率晶体管正常工作的预定范围内。
在这种情况下，设定热辐射散热片41的面积、厚度、数量等等，以便使得功率晶体管32的温度基本上保持于预定范围内。
参看图1，其为示出了发动机ECU 1的外部透视图，外壳4具有至少一个附连构件42(例如，在图1中总共为两个)，附连构件42用于将外壳4固定于其它设备例如车辆的发动机舱(未示出)上。附连构件42可由与外壳4整体模制的托架构成。
参看图1和3，托架42带有基本上为圆筒形的垫圈43，该垫圈43通过嵌入模制而与托架43形成一体。垫圈43可由管构成，该管由金属例如铁制成。外壳4利用螺栓(未示出)等等通过螺钉紧固方式而固定于发动机舱(未示出)上，该螺栓穿过由垫圈43限定的穿孔43a插入。在这种情况下，由于螺钉紧固方式而产生的螺钉轴向力大部分都施加于由铁制成的垫圈43上，因此可以防止过多的力施加于由树脂制成的外壳4上。
如上所述，根据第一实施例，发动机ECU 1的外壳4被模制成将印刷电路板2、整个电路构件31和功率晶体管32以及连接器5的安装于印刷电路板2处的一部分密封于树脂中。就是说，在已经安装着电子构件31、功率晶体管32和连接器5的印刷电路板2被保持于用于模制外壳4的模具中的预定位置处的情况下，外壳4通过树脂嵌入模制。
因此，通过执行单个嵌入模制过程，用于模制外壳4的过程和用于将印刷电路板2安装于外壳4中的过程就可以同时完成，在这种嵌入模制过程中，在印刷电路板2(已经安装着电子构件31、功率晶体管32和连接器5)被插入用于模制外壳4的模具中的情况下，通过树脂模制外壳4。因此，就可以大大减少发动机ECU 1的构成构件数量和装配劳动量。
而且，根据第一实施例，印刷电路板2和安装于印刷电路板2处的电子构件31与功率晶体管32就被完全嵌入于构成外壳4的树脂材料中。因此，外壳4中的电子电路就被完全密封，因此就能够防止外来物质如水和灰尘进入发动机ECU 1。因此，就能够限制发动机ECU1的故障(失效)等等。
而且，因为印刷电路板2(电路板)被密封于外壳4的树脂材料中，所以就能够限制印刷电路板2与外壳4之间的相对运动。当发动机ECU 1由于例如传递至其的发动机振动而受激振动时，就可能引起相对运动。因此，由于相对运动等等引起的异常声音(噪声)就同时受到显著限制。相反，在常规型电子电路设备中，当电子电路设备受激振动时，由于电路板与外壳之间的相对运动将会产生噪声。
根据本发明，第一实施例可以提供如下这种发动机ECU 1，其中能够限制由于发动机ECU 1的振动而对电路元件造成的损害和产生的噪声，而不会增加发动机ECU 1的构成构件数量。
考虑到噪声电阻性能、调节操作性能等等，通常将发动机ECU 1设置于尽可能地靠近发动机的位置处，例如发动机舱中，这里温度很高并且发动机ECU 1的振动像电子电路设备一样严重。
根据第一实施例，发动机ECU 1带有由环氧树脂(为热固性树脂)构成的外壳4，因此外壳4的耐热性能和机械强度就能够得到提高。因此，发动机ECU 1的可靠性能够得到改进。
而且，根据第一实施例，发动机ECU 1带有由热辐射散热片41构造成的热辐射部分，热辐射散热片41中每一个都伸出至外壳4的外部以便具有大致的薄板形状之类。热辐射部分与外壳4整体模制，并且设置于与功率晶体管32的位置相对应的位置处，因此由功率晶体管32产生的热量就能够高效率地辐射至外壳4的外部。因此，功率晶体管32的温度可以基本上保持于功率晶体管32能够正常工作的预定范围内。
[第二实施例]
现在将参考图4-6对本发明的第二实施例进行描述。在这种情况下，外壳4带有至少一个热辐射单元6，而非如第一实施例中所述的与外壳4整体模制的热辐射散热片41。
根据第二实施例，如图4中所示，热辐射单元6由板材料构成，该板材料由金属例如铝等等制成以便具有优良的导热性。举例来说，通过压制方法，热辐射单元6具有图6中所示的形状。
热辐射单元6包括至少一个用于辐射热量的热辐射散热片61(例如图4和6中总共为两个)、以及一对用于将热辐射单元6固定于功率晶体管32上的夹紧部分62。夹紧部分62夹紧功率晶体管32以便使得热辐射单元6被固定附连于功率晶体管32上，而功率晶体管安装于印刷电路板2处。
热辐射散热片61与外壳4的模制过程分开制造，即为不同于外壳4的元件。相反，第一实施例中的热辐射散热片41在模制外壳4时与外壳4整体地模制。
在这种情况下，优选地，热辐射单元6与功率晶体管32紧密接触以便使得由功率晶体管32产生的热量能够被高效率地传递至热辐射单元6。热辐射凝胶、热辐射油脂等等可以设置于功率晶体管32与热辐射单元6之间，以便提高从功率晶体管32向热辐射单元6的热传递。
在第二实施例中，在电子构件31、功率晶体管32和连接器5安装于印刷电路板2处并且热辐射单元6固定于功率晶体管32上之后，在印刷电路板2被插入用于模制外壳4的模具中的情况下模制外壳4。在模制了外壳4之后，热辐射单元6的一部分，特别而言热辐射散热片61的大部分露出于外壳4的外部。
因此，根据第二实施例，发动机ECU 1能够带有类似于第一实施例中所述的那些效果。就是说，发动机ECU 1的构成构件数量和安装劳动量能够大大减少，并且能够限制由于发动机ECU 1的振动而对电路元件造成的损害和产生的噪声。
而且，因为发动机ECU 1带有热辐射单元6，所以就能够进一步改进对由功率晶体管32产生的热量的辐射作用。因此，功率晶体管32的温度可以基本上保持于功率晶体管能够正常工作的预定范围内。
[其它实施例]
举例来说，发动机ECU 1(电子电路设备)可以既带有与外壳4整体模制的热辐射散热片41，又带有作为不同于外壳4的元件的热辐射散热片61。
而且，除了热固性树脂(例如环氧树脂)之外，外壳4还可由符合例如电子电路设备的使用环境条件的其它树脂制成。例如，外壳4可由热塑性树脂制成。在这种情况下，在模制外壳4的过程中为软化树脂所设定的温度(树脂软化温度)要比用于将连接器5、电子构件31和功率晶体管32安装于印刷电路板2处的焊料的熔点低。
此外，本发明还可适用于除了发动机ECU 1之外的电子电路设备。电子电路设备还可以安装于除了车辆之外的其它装置上。

Claims (12)

1.一种电子电路设备(1)，包括：
安装着至少一个电路元件(31、32)的电路板(2)；
安装于电路板(2)处以便使电路板(2)与外部电路相连接的连接器(5)；以及
由树脂制成的外壳(4)，外壳(4)被模制成将连接器(5)的一部分和电路板(2)与电路元件(31、32)的全部密封于树脂中，
其特征在于，
电子电路设备(1)还包括热辐射单元(6)，其中，电路元件(31、32)包括发热的电子单元(32)；热辐射单元(6)附连于电路板(2)上以便使得热量能从电子单元(32)传递至热辐射单元(6)；热辐射单元(6)的一部分露出至外壳(4)的外部，并且，
热辐射单元(6)包括至少一个用于辐射热量的热辐射散热片(61)和一对夹紧部分(62)，所述夹紧部分(62)夹紧电子单元(32)以便将热辐射单元(6)固定附连于电子单元(32)上。
2.根据权利要求1所述的电子电路设备(1)，其中：
外壳(4)具有热辐射部分(41)，热辐射部分(41)从外壳(4)向外伸出并且设置于与电子单元(32)的位置相对应的位置处。
3.根据权利要求1或2所述的电子电路设备(1)，其中外壳(4)具有至少一个用于将外壳(4)固定于其它设备上的附连部分(42)。
4.根据权利要求2所述的电子电路设备(1)，其中热辐射部分包括至少一个热辐射散热片(41)，热辐射散热片(41)具有扁平板的形状。
5.根据权利要求4所述的电子电路设备(1)，其中热辐射散热片(41)相对于与热辐射散热片(41)的表面垂直的方向彼此平行。
6.根据权利要求1所述的电子电路设备(1)，其中热辐射单元(6)由金属制成的板材料构成。
7.根据权利要求6所述的电子电路设备(1)，其中热辐射单元(6)由铝制成。
8.根据权利要求3所述的电子电路设备(1)，其中：
附连部分为与外壳(4)整体模制的托架(42)；以及
托架(42)具有垫圈(43)，所述垫圈(43)由金属制成并且嵌入模制于托架(42)中。
9.根据权利要求1-2和4-7中任一项所述的电子电路设备(1)，其中
外壳(4)由具有低于焊料熔点的硬化反应温度的热固性树脂制成，电路元件(31、32)和连接器(5)通过焊料安装于电路板(2)处。
10.根据权利要求9所述的电子电路设备(1)，其中外壳(4)由环氧树脂制成。
11.根据权利要求1-2和4-7中任一项所述的电子电路设备(1)，其中
外壳(4)由具有低于焊料熔点的树脂软化温度的热塑性树脂制成，电路元件(31、32)和连接器(5)通过焊料安装于电路板(2)处。
12.根据权利要求1-2、和4-7中任一项所述的电子电路设备(1)，其中
在已经安装着电路元件(31、32)和连接器(5)的电路板(2)被保持于用于模制外壳(4)的模具的预定位置处的情况下，外壳(4)通过树脂嵌入模制而成。
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