CN102196713A - 机动车用电子控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机动车用电子控制装置，其具有：安装电子部件的电路基板、将电路基板收纳于内部的金属制框体，对框体的内表面及外表面中的至少单面，实施用于促进热量的吸收及散热的表面处理。而且，在框体的内表面，靠近电路基板的发热部位而形成有向发热部位延伸的突出部，或者在与电路基板的电子部件安装面对置的框体的内表面的至少一部分形成有用于增大表面积的凹凸。

Description

机动车用电子控制装置

技术领域

本发明涉及安装于机动车的电子控制装置。

背景技术

安装于机动车的电子控制装置具有：金属制框体和被收纳在框体内部的电路基板。由于在电路基板上安装有半导体开关元件等发热元件，因此，采用了如下散热结构，即，使由发热元件产生的热量向框体传递并自框体的外表面向大气中散热。而且，为了能够良好地进行自发热元件向框体的热传递、自框体向大气中的散热，提出有对框体表面实施表面处理的技术。

但是，在以往的电子控制装置中，构成为通过对框体表面实施的表面处理来吸收来自发热元件的热量的结构，因此若发热元件和框体表面分离或与发热元件对应的框体的表面积小，则有可能导致不能充分进行自发热元件向框体的热传递。

发明内容

在本发明中，机动车用电子控制装置具有：安装电子部件的电路基板、将电路基板收纳于内部的金属制框体，对框体的内表面及外表面中的至少单面，实施用于促进热量的吸收及散热的表面处理。而且，在框体的内表面，靠近电路基板的发热部位而形成有向发热部位延伸的突出部，或者在与电路基板的电子部件安装面对置的框体的内表面的至少一部分，形成有用于增大表面积的凹凸。

根据本发明的机动车用电子控制装置，可以促进吸收来自发热部位的热量，从而可以将由发热部位产生的热向盖有效传递。

附图说明

图1是表示机动车用电子控制装置的第一实施方式的一例的立体图。

图2是图1的A-A剖面图的一例。

图3是表示突出部的第一变形例的局部剖面图。

图4是表示突出部的第二变形例的局部剖面图。

图5是表示突出部的第三变形例的局部剖面图。

图6是表示发热元件的其他安装方法的局部剖面图。

图7是表示本体的变形例的局部剖面图。

图8是图1的A-A剖面图的另一例。

图9是表示凹凸的第一变形例的平面图。

图10是表示发热元件的其他安装方法的剖面图。

图11是表示凹凸的第二变形例的剖面图。

图12是表示凹凸的第三变形例的剖面图。

图13表示凹凸的第四变形例，(A)是从背面看盖时的平面图、(B)是从正面看盖时的平面图。

图14是表示机动车用电子控制装置的第二实施方式的一例的立体图。

图15是图14的A-A剖面图的一例。

图16是表示突出部的第一变形例的剖面图。

图17是表示本体的第一变形例的局部剖面图。

图18是表示本体的第二变形例的局部剖面图。

图19是表示突出部的第二变形例的局部剖面图。

图20是说明因用顶针按压而导致的不良情况的图。

图21是表示突出部的第三变形例的局部剖面图。

具体实施方式

图1表示机动车用电子控制装置(以下称为“电子控制装置”)的第一实施方式的一例。

电子控制装置10具有：至少在表面安装有作为电子部件的发热元件HE的电路基板20、将电路基板20收纳于内部的框体30。框体30具有：凹陷形成有用于收纳电路基板20的凹部32A的本体32、堵塞本体32的开口的盖34。本体32及盖34分别由以铝(Al)、镁(Mg)、铁(Fe)等为主成分的合金构成，例如，通过使用模具的铸造、冲压或切削加工等来制造。

本体32具有俯视时呈大致圆角的四边形外形，自一表面朝向位于相反侧的另一表面，凹陷形成有用于收纳电路基板20的凹部32A。在本体32的四个拐角处形成有用于使用作为联结部件的一例的螺钉40将盖34联结的内螺纹32B。而且，如图2所示，在本体32的凹部32A，为了使用作为联结部件的一例的螺钉50对电路基板20进行支承并固定，竖立设置有多个在前端形成有内螺纹的凸台(台座)32C。并且，在本体32的凹部32A的周围，为了确保与盖34之间的密封，凹陷形成有用于嵌合或填充例如O形环、硅酮、粘接剂等弹性部件60的周槽32D。另一方面，盖34具有俯视时呈大致圆角的四边形外形，在四个拐角处分别开设有用于穿过螺钉40的穿透孔。

如图2所示，电路基板20在安装有发热元件HE的部分开设有导热孔20A，并隔着具有传热性的粘接剂70与本体32的凹部32A的底面接触。而且，在发热元件HE接触的本体32的外表面，为了将自发热元件HE向本体32传递的热量向大气中散热而排列设置有公知的散热翅片32E。另外，也可以替代粘接剂70而使用具有传热性的润滑脂、散热片等。

对本体32及盖34的内表面及外表面中的至少单面，实施用于促进吸收来自发热元件HE的热量及自框体30散热的表面处理。作为表面处理的一例，为了容易地实现促进热量的吸收及散热的表面处理，例如可以适用绝缘材料的涂覆或电沉积等、氧化铝膜处理等(以下相同)。

在盖34的内表面，为了促进吸收来自发热元件HE的热量，如图2所示，靠近电路基板20的发热元件HE而突出形成有向发热元件HE延伸的突出部34A。在图2所示的例子中，由于两个发热元件HE靠近地安装，因此，两个突出部34A构成一体化的形状，但也可以形成为将两个突出部34A明确地分开的形状。在此，若突出部34A的前端接触到发热元件HE，则因振动等而导致应力作用于电路基板20，因此，考虑框体30的尺寸等，以确保突出部34A的前端不会与发热元件HE接触的间隙。另外，也可以在发热元件HE和盖34的突出部34A之间设置具有传热性的润滑脂等。

根据如上所述的电子控制装置10，由电路基板20的发热元件HE产生的热经由如下所述的两条路径向框体30传递，并自框体30的外表面向大气中散热。即，由发热元件HE产生的热经由导热孔20A及粘接剂70向本体32传递。而且，由发热元件HE产生的热经由突出部34A向盖34传递。此时，由于突出部34A的前端靠近发热元件HE，因此，可以促进吸收来自发热元件HE的热量，从而可以将由发热元件HE产生的热向盖34有效传递。而且，向本体32及盖34传递的热自散热翅片32E及外表面向大气中散热。在此，若对包含突出部34A的盖34的内表面实施表面处理，则可以促进吸收由发热元件HE产生的热。另一方面，若对本体32及盖34的外表面实施表面处理，则可以提高自本体32及盖34的外表面向大气中散热的效果。因此，可以提高电子控制装置10的散热性。

另外，只要突出部34A的前端与发热元件HE及其附近不接触，则突出部34A和发热元件HE之间的间隙越小，从传热方面来看越有利。因此，突出部34A可以形成于本体32与盖34接合的接合部分附近或形成于将电路基板20固定于本体32的凸台32C附近。若如上所述配置突出部34A，则由于突出部34A位于电路基板20向本体32固定时的刚性高的部分，因此，例如即便因振动或来自外部的应力等导致电路基板20或框体30稍微变形，也可以抑制发热元件HE及其附近部分与突出部34A的前端接触。当在接合部分或凸台32C附近难以形成突出部32A时，也可以在电路基板20的固定刚性被认为是第二高的、与将两个凸台32C相连的线段相关联的位置形成突出部32A。另外，不言而喻应该在与突出部32A对置的位置安装电路基板20的发热元件HE。

而且，为了能够良好地进行自发热元件HE向突出部34A的热传递，如图3所示，也可以将以覆盖发热元件HE侧壁的方式向发热元件HE延伸的延伸部34B与突出部34A构成一体。若如上所述进行配置，则因由发热元件HE产生的热也传递到延伸部34B，因此，可以进一步促进热量向框体30传递。在该情况下，延伸部34B将发热元件HE侧壁的至少一部分覆盖即可，例如若发热元件HE具有大致长方体形状，则将四个侧壁中的至少一侧面覆盖即可。

当本体32及盖34通过使用模具的铸造来制造时，会导致在本体32或盖34上残留被用于使本体32或盖34自模具脱模的顶针按压的痕迹。顶针的痕迹会导致与顶针接触的部分凹陷并且其周围鼓起，从而难以减小突出部34A和发热元件HE之间的间隙，因此不希望在突出部34A的前端残留顶针的痕迹。因此，当使用由顶针按压突出部34A的模具时，如图4所示，在突出部34A的前端凹陷形成收纳被顶针按压而产生的痕迹的凹陷部34C即可。凹陷部34C的深度比因顶针接触而鼓起的高度大，而且，从确保自发热元件HE向突出部34A传热的性能的观点来看，凹陷部34C的口径比顶针的直径稍大即可。另外，在图4所示的例子中，在突出部34A的前端一体地形成有延伸部34B，但也可以不形成延伸部34B。

而且，对于两个发热元件HE未靠近的电路基板20而言，如图5所示，也可以超过与发热元件HE对置的范围而突出形成突出部34A，并使顶针按压突出部34A的不与发热元件HE对置的部分。

如图6所示，发热元件HE也可以安装于与本体32的凹部32A底面对置的电路基板20的背面。在该情况下，在本体32的凹部32A突出形成有向发热元件HE延伸的突出部32F。若如上所述构成，则因向突出部32F散热，故可以减少自电路基板20表面的散热量，因此，以往配设有导热孔等以便专用于散热的电路基板20的表面不用于发热元件HE的散热，在此可以安装其他电子部件(包含发热元件)，从而可以谋求电子控制装置10的小型化。而且，在该情况下，由于盖34用于积极地进行热传递及散热等的作用减少，因此，作为盖34的材料可以使用树脂等热传导率小的材料，或者可以替代盖34，填充树脂等以将本体32的开口堵塞。

另外，突出部32F或34A不限于在与发热元件HE对置的部分形成，也可以形成在能够有效降低电路基板20温度的、包含发热元件HE、基板图案、散热焊锡及他们周边的部位。而且，为了将传递到框体30的热向大气中散热，与突出部32F或34A的背侧接触的本体32或盖34的外表面可以形成为平坦形状、凹陷形状(图7参照)、翅片形状、在凹陷部排列设置有翅片的形状。此时，若将框体30的外表面形成为翅片形状或在凹陷部排列设置有翅片的形状，则可以增大用于散热的表面积。

并且，可以适当组合各附图中记载的结构(以下相同)。

为了易于吸收由包含发热元件HE的电路基板20产生的热，可以替代突出部32F或34A，如图8所示，在盖34的内表面，自一端朝向另一端形成用于增大表面积的连续的大致相同形状的凹凸34D。凹凸34D具有使其前端不与包含发热元件HE的电路基板20接触的高度。

在此，作为凹凸34D的一例，为了容易实现吸热良好的凹凸34D，例如可以采用翅片形状、正弦波形状、矩形波形状、锯齿波形状、三角波形状、包含锥状的突起形状、梨皮面形状等(以下相同)。另外，凹凸34D至少形成在与发热元件HE对置的部分即可。

可以设定盖34的凹凸34D的部位及形状，以提高铸造盖34时的流动性或盖34刚性中的至少一方。为了提高铸造时的流动性，如图9所示，可以设置不形成凹凸34D的平坦部34E，并且例如也可以在平坦部34E形成用于提高刚性的肋。另外，平坦部34E及肋的个数通过考虑盖34的尺寸等适当确定即可。而且，为了补偿盖34的正交方向的刚性因肋而产生变化，例如当盖34的凹凸34D构成波形状时，以与其正交的方式设置肋即可。

根据如上所述的电子控制装置10，由电路基板20的发热元件HE产生的热经由如下所述的两条路径向框体30传递并自框体30的外表面向大气中散热。即，由发热元件HE产生的热经由导热孔20A及粘接剂70向本体32传递。另外，由发热元件HE产生的热经由凹凸34D向盖34传递。此时，由于在盖34的内表面形成有用于增大表面积的凹凸34D，因此，可以促进吸收来自发热元件HE的热量，从而可以将由发热元件HE产生的热向盖34有效传递。接着，向本体32及盖34传递的热自散热翅片32E及外表面向大气中散热。在此，若对包含凹凸34D的盖34的内表面实施表面处理，则可以促进吸收由发热元件HE产生的热。另一方面，若对本体32及盖34的外表面实施表面处理，则可以提高自本体32及盖34的外表面向大气中散热的效果。因此，可以提高电子控制装置10的散热性。

而且，通过将本体32、盖34的内表面及外表面中的至少单面自平面变更为多个面或曲面，可以抑制电磁波透过，从而可以减轻电磁波对设备的误动作等的影响。

如图10所示，发热元件HE可以安装于与本体32的凹部32A底面对置的电路基板20的背面。在该情况下，在凹部32A的底面形成有用于增大表面积的连续的大致相同形状的凹凸32G。总之，在与电路基板20的发热元件HE的安装面对置的框体30的内表面的至少一部分，形成有用于增大表面积的凹凸32G。

并且，为了容易自发热元件HE接收热量，可以在凹部32A的底面靠近(在不接触的限度下)电路基板20的发热元件HE而突出形成有向发热元件HE延伸且在前端具有凹凸32G的突出部32H。若如上所述构成，则除具有图8所示的电子控制装置10的作用及效果之外，因向凹凸32G散热，故可以减少自电路基板20表面的散热量，因此，以往配设有导热孔等以便专用于散热的电路基板20的表面不用于发热元件HE的散热，在此可以安装其他的电子部件(包含发热元件)，从而可以谋求电子控制装置10的小型化。而且，在该情况下，由于盖34用于积极地进行热传递及散热等的作用减少，因此，作为盖34的材料可以使用树脂等热传导率小的材料，或者可以替代盖34，填充树脂等以将本体32的开口堵塞。

另外，为了减小突出部32H的前端与发热元件HE之间的间隙，也可以考虑将突出部32H的前端形成为平坦面。在该情况下，可以在突出部32H的前端与发热元件HE之间设置具有传热性的润滑脂等。

在盖34外表面的、与内表面形成有凹凸34D的区域对应的外表面，可以进一步形成用于增大表面积的连续的大致相同形状的凹凸34F。形成于盖34外表面的凹凸34F可以形成为如图11所示仿照内表面的凹凸34D的同相位的形状、或者如图12所示与内表面的凹凸34D构成线对称的形状等。即，形成于盖34外表面的凹凸34F具有与形成于其内表面的凹凸34D对应的形状即可。另外，在图10所示的电子控制装置10中，可以进一步在本体32的外表面形成凹凸。

若将外表面的凹凸34F与内表面的凹凸34D设为同相位，则因盖34的壁厚变薄，因此，可以确保用于吸热的表面积，并且，可以很好地自盖34的外表面散热。另外，若将外表面的凹凸34F与内表面的凹凸34D设为线对称，则因热容量增大，故可以提高吸热性能。

并且，如图13所示，形成于盖34的内表面及外表面的凹凸34D及凹凸34F，其形成方向可以错开90度。若如上所述构成，则可以增大盖34的热容量并可以提高其刚性。另外，凹凸34D和凹凸34F并不限于以90度交差的结构，只要构成能够提高刚性的交差角度即可。

图14表示电子控制装置的第二实施方式的一例。

电子控制装置110具有：至少安装有作为电子部件的发热元件HE及连接器CN的电路基板120、将电路基板120收纳于内部的框体130。框体130具有一表面开口的大致箱形形状的本体132和将本体132的开口堵塞的盖134。盖134和电路基板120以在盖134的外表面露出连接器CN的连接口的方式构成一体。在此，本体132及盖134分别由以铝(Al)、镁(Mg)、铁(Fe)等为主成分的合金构成，例如，通过使用模具的铸造、冲压或切削加工等来制造。

为了以滑动方式收纳并保持电路基板120，如图15所示，在本体132的内表面形成有支承部132A，该支承部132A从自开口向最里侧部连续的三个侧面突出并能够滑动地嵌合电路基板120的前端及左右两端。作为支承部132A的形状，不限于自本体132的内表面突出的形状，可以是凹陷形成于本体132内表面的槽。而且，在本体132及盖134上，为了使两者相互联结并确保防水性及气密性，分别形成有使螺栓、螺钉等联结部件穿过及拧合的穿透孔及内螺纹。另外，为了进一步提高防水性及气密性，也可以在本体132与盖134之间的接合面设置例如O形环、衬垫、粘接剂等弹性部件。

对本体132及盖134的内表面及外表面中的至少单面，实施用于促进自发热元件HE吸热及自框体130散热的表面处理。

而且，为了促进吸收来自发热元件HE的热量，如图15所示，在本体132的内表面靠近电路基板120的发热元件HE而突出形成有向发热元件HE延伸的突出部132B。在此，若突出部132B接触发热元件HE，则因振动等而导致应力作用于电路基板120，因此，通过考虑框体130的尺寸等来确保突出部132B不与发热元件HE接触的间隙。另外，可以在发热元件HE和突出部132B之间设置具有传热性的润滑脂等。

如图16所示，当在电路基板120上安装有高度不同的多个发热元件HE时，自本体132的开口朝向最里侧部，形成高度逐渐增高的阶梯形状的突出部132B即可。若如上所述构成，则即便不使模具结构复杂化，也可以自本体132的最里侧部朝向开口取出模具。

根据该电子控制装置110，使电路基板120及连接器CN构成一体的盖134以滑动方式与一表面开口的大致箱形形状的本体132联结，因此，可以确保防水性及气密性。而且，由电路基板120的发热元件HE产生的热经由突出部132B向本体132传递。此时，由于突出部132B靠近发热元件HE，因此，可以促进吸收来自发热元件HE的热量，从而可以将由发热元件HE产生的热向本体132有效传递。接着，向本体132传递的热自本体132的外表面向大气中散热，并且，经由盖134，自其外表面向大气中散热。在此，若对包含突出部132B的本体132的内表面实施表面处理，则可以促进吸收由发热元件HE产生的热量。另一方面，若对本体132及盖134的外表面实施表面处理，则可以提高自该外表面向大气中散热的效果。因此，可以提高电子控制装置110的散热性。

总之，在第二实施方式中，通过提高滑动方式的电子控制装置110的散热性，即便是以往因散热方面的问题而难以采用滑动方式的电子控制装置，也可以适用滑动方式，从而可以以简单的结构实现防水性及气密性高的电子控制装置。

如图17所示，可以将与电路基板120的发热元件HE对置的本体132的外表面仿照突出部132B的内表面形状进行切削。若如上所述构成，则可以减小本体132的体积，因此，可以谋求本体132的小型化，并且，可以期待削减成本、实现轻量化等。而且，在本体132的切除外表面的部分可以形成用于增加散热面积的凹凸，或者如图18所示排列设置散热翅片132C。

只要突出部132B与发热元件HE及其附近不接触，则突出部132B和发热元件HE之间的间隙越小，从传热方面来看越有利。因此，如图15所示，发热元件HE配设于电路基板120的刚性高的部分，具体而言配设于支承部132A的附近或本体132与盖134接合的接合部分的附近，从而可以抑制因振动等而导致电路基板120变形。而且，若在与发热元件HE对置的本体132的内表面形成突出部132B，则突出部132B位于本体132的刚性高的部分，由振动等引起的电路基板120及突出部132B的变形变小，因此，即便是更小的间隙，也可以抑制发热元件HE与突出部132B接触。

而且，为了能够良好地进行自发热元件HE向突出部132B的热传递，如图19所示，可以使以覆盖发热元件HE侧壁的方式向发热元件HE延伸的延伸部132D与突出部132B构成一体。若如上所述构成，则由发热元件HE产生的热也传递至延伸部132D，因此，可以进一步促进向框体130的热传递。在该情况下，由于安装有发热元件HE的电路基板120以滑动方式收纳于本体132，因此，延伸部132D将除位于开口侧的部分之外的其他侧壁的至少一部分覆盖即可，例如若发热元件HE具有大致长方体形状，则将四个侧壁中的除位于开口侧的侧壁之外的其他三个侧壁的至少一侧面覆盖即可。

当本体132通过使用模具的铸造来制造时，若在与电路基板120的发热元件HE对置的内表面具有突出部132B，则当顶针按压突出部132B的侧面(与开口平行的面)时是有效的，该顶针用于自成形本体132内表面形状的模具将本体132脱模。在该情况下，若高度不同的两个发热元件HE靠近，则如图20所示，突出部132B的被顶针IP按压的部分的周围向开口侧鼓起，从而有可能导致其与一侧的发热元件HE接触。另外，即便突出部132B的鼓起部分与发热元件HE不接触，若因振动等而使电路基板120或框体130变形，则也会导致突出部132B的鼓起部分与发热元件HE接触而作用应力。

因此，当使用使顶针IP按压突出部132B侧面的模具时，如图21所示，在突出部132B的侧面形成将被顶针IP按压而产生的痕迹收纳的凹陷部132E即可。凹陷部132E的深度比因顶针IP接触而导致突出部132B鼓起的高度大，而且凹陷部132E的口径比顶针IP的直径稍大即可。在此，若仅在突出部132B侧面的与顶针IP抵接部分的周边形成凹陷部132E，则可以抑制热容量减小。

突出部132B不限于在与发热元件HE对置的部分形成，可以形成于能够有效降低电路基板120温度的、包含发热元件HE、基板图案、散热焊锡及他们周边的部位。而且，为了将传递至框体130的热向大气中散热，与突出部132B背侧接触的本体132的外表面也可以形成为平坦形状、凹陷形状、翅片形状、在凹陷部排列设置有翅片的形状。此时，若将框体130的外表面设为翅片形状或在凹陷部排列设置有翅片的形状，则可以增大用于散热的表面积。

另外，在第二实施方式中，本体132及盖134为合金制，但也可以仅将包含与发热元件HE对置的突出部132B的散热部位由金属制造，将其铸入树脂制的框体中并进行组合。

Claims (5)

1.一种机动车用电子控制装置，其具有：安装电子部件的电路基板、将所述电路基板收纳于内部的金属制框体，该机动车用电子控制装置的特征在于，

对所述框体的内表面及外表面中的至少单面，实施用于促进热量的吸收及散热的表面处理，并且，在所述框体的内表面，靠近所述电路基板的发热部位而形成有向该发热部位延伸的突出部。

2.如权利要求1所述的机动车用电子控制装置，其特征在于，所述框体具有：形成有收纳所述电路基板的凹部的本体、堵塞所述本体的开口的盖，所述突出部配置于所述本体与所述盖接合的接合部分的附近或配置于将所述电路基板与本体联结的凸台的附近。

3.如权利要求2所述的机动车用电子控制装置，其特征在于，所述突出部处于如下位置，即与将联结所述电路基板与本体的多个凸台中的两个凸台相连的线段相关联的位置。

4.如权利要求1所述的机动车用电子控制装置，其特征在于，所述框体具有：构成一表面开口的箱形形状的本体、与所述电路基板一体化且以滑动方式堵塞所述本体的开口的盖。

5.如权利要求4所述的机动车用电子控制装置，其特征在于，

所述发热部位是安装于所述电路基板的发热元件，

在所述突出部一体地形成有延伸部，该延伸部以覆盖所述发热元件的侧壁中的、除位于所述电路基板向所述框体插入的插入口侧的侧壁之外的其他侧壁的至少一部分的方式向该发热元件延伸。

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