CN104871311A - 电子控制装置及电子控制装置的基板连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子控制装置，其结构为，在安装电子部件的电路基板和包含该基板的框体之间，涂敷散热油脂，利用该散热油脂将两者热连接，散热油脂由于初始粘度高，因此涂敷容易。散热油脂(5)由在初始阶段(涂敷前)具有不妨碍涂敷性的程度的粘度，例如50～400(Pa·s)程度的粘度，涂敷后使粘度增加到600～3000(Pa·s)程度的材质形成。

Description

电子控制装置及电子控制装置的基板连接方法

技术领域

本发明涉及发动机控制单元或自动变速器用控制单元等搭载于车辆上的电子控制装置及电子控制装置的基板连接方法，所述电子控制装置具有将自半导体元件等电子部件产生的热散发到框体外部的散热构造。

背景技术

目前，在发动机控制单元或自动变速器用控制单元等搭载于车辆上的电子控制装置的框体内，安装有很多运算处理装置或半导体元件等发热电子部件，导致框体的内部温度容易上升。

于是，正在开发使电子部件产生的热向装置的框体传递，再从框体的表面向框体外放出的散热构造。

图8是表示上述散热构造的说明图，在搭载于电路基板101上的电子部件102和框体103之间夹装有导热材料104，来自电子部件102的发热经由导热材料104传递至框体103，再从框体103的表面向框体外散热。作为上述导热材料，使用散热油脂。

在使用粘接剂作为上述导热材料的情况下，粘接剂将会橡胶化，硬度上升，使电子部件与基础部刚性结合。因此，有可能在电子部件或焊锡部产生应力，引起电气方面的不良。

相比于上述粘接剂，散热油脂在涂敷后也会保持粘性，能够抑制应力向电子部件或焊锡部集中。(例如，专利文献1)

现有技术文献

专利文献

专利文献1:(日本)特开2006－86536号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在使用了散热油脂的情况下，存在如下所述的课题。

(1)为了提高热导率，散热油脂一般混入有氧化铝等导热材料，所以初始粘度高，在通过空气压等使散热油脂从喷嘴排出而进行涂敷的情况下，难以使散热油脂从喷嘴顺畅地排出，容易引起喷嘴的堵塞。因此，不适合使用涂敷机器人等进行涂敷作业。

于是，通常还采用对盛有散热油脂的桶罐(ペルー缶，例如，20kg容量的罐)配置配管并连接喷嘴，使罐内的散热油脂从喷嘴排出而进行涂敷的方法，但在该情况下，由于配管必须使用细长的管，所以即使提高空气压，也不容易排出散热油脂。

另外，在使用盛有散热油脂的盒体(カートリッジ，例如、330ml容量的容器)进行涂敷的情况下，不需要配管，所以与需要配管的情况相比，通过弱压就能够涂敷散热油脂，但由于盒体的内容量较小，在使用大量散热油脂的情况下，必须频繁地更换盒体，作业效率差。

为了提高散热油脂的涂敷性，且为了防止因热变形或振动而外形恶化，使散热油脂成为低粘性层和高粘性层的复层构造，利用低粘性层提高涂敷性，利用高粘性层防止热变形或振动导致的外观恶化的散热油脂也正在被开发，但其成本较高。

(2)由于热变形或振动，散热油脂容易发生外观恶化或向电子部件102外流出。为了防止外观恶化或流出，如图8所示，将散热油脂104的周围用框105围上，由此能够防止电子部件102的外观恶化或流出，但若用框105将散热油脂104围上，电子部件102和框体103的间隙C将会扩大相当于框105的高度的量，导致散热效果恶化。

本发明的目的在于，解决上述现有例的课题，提供一种与上述复层构造的散热油脂相比，能够以低成本改善涂敷性，且能够抑制因热变形或振动而发生外观恶化或流出的电子控制装置及电子控制装置的基板连接方法。

用于解决课题的技术方案

本发明提供一种电子控制装置，其使用具有柔软性的导热材料将安装电子部件的电路基板和在内部包含该基板的框体之间进行热连接，

所述导热材料使用粘度在涂敷后比涂敷前增加的散热油脂。

发明效果

所述散热油脂在涂敷阶段中的粘度比涂敷后的粘度低，相应地，涂敷作业变得容易，能够使用涂敷装置或所述桶罐等进行涂敷作业，从而提高涂敷作业性。

另外，导热材料在涂敷后粘度增加，因此，能够抑制因热变形或振动而发生外观恶化或流出。

附图说明

图1是电子控制装置的分解立体图；

图2是第一实施例的主要部分的剖视图；

图3是表示附加反应增粘式散热油脂的固化特性的曲线图；

图4是表示室温湿度增粘式散热油脂的固化特性的曲线图。

图5是第二实施例的主要部分的剖视图；

图6是第三实施例的主要部分的剖视图；

图7是第四实施例的主要部分的剖视图；

图8是现有例的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图，说明本发明的实施方式。

图1是作为电子控制装置1的汽车发动机控制单元的分解立体图。该电子控制装置1大致由框体4和电路基板6构成，框体4将安装在车身侧的大致板状的箱体2和大致箱状的罩壳3液密地接合(经由密封ル料接合)而成，电路基板6被收纳在该框体4内部的保护空间且安装有发热性电子部件或非发热性电子部件等各种电子部件5，电子控制装置1搭载于发动机室(图示省略)等，通过作为朝向车身侧的安装面的箱体2的托座7、8的底面，被安装在车身侧。

在电子部件5、特别是在发热性电子部件和箱体2内表面之间，夹设有散热油脂9。

对各结构部件具体进行说明。电路基板6在其上方侧面(罩壳3侧的面)6a上安装有如电容器、线圈等的发热不多或例如散热片等不需要特别的散热处置的非发热性电子部件(图示省略)，在下方侧面(箱体2侧的面)上安装有运算处理装置、晶体管，IC等的比较容易发热的发热性电子部件5，是所谓的印刷配线基板，即，例如在由环氧玻璃树脂等构成的板材的表面、背面或其内部形成有配线电路图案，通过焊锡等在该配线电路图案上分别电连接有各种电子部件5。

另外，在电路基板6的周缘侧的一部分安装有连接器11，连接器11具有与外部的连接器连接的连接口10。该连接器11经由安装基部12被固定在电路基板6上。在该连接器11中，窗部13是在箱体2和罩壳3之间形成的空间，连接口10经由窗部13面向外部，且在此与车辆侧的连接器连接。

箱体2通过铝等导热性优异的金属材料一体形成为大致板状，更详细地说，形成为周缘稍微立起的浅的箱状。具体地说，在大致矩形状的底壁2a的外周缘(各侧边)立设侧壁2b，形成整体向上方开口的结构。在侧壁2b的四角形成有用于安装固定罩壳3的罩壳固定部14，在该罩壳固定部14安装有罩壳3。另外，电路基板6被螺纹固定于基板固定部15的上端面，基板固定部15立设在箱体2的底壁2a的内壁面侧的周缘部。

图2是表示散热油脂9被夹设在搭载于电路基板6的下方侧面的发热性部件5和箱体2的底壁2a之间的状态的剖视图。散热油脂9使发热性部件5发出的热有效地向箱体2侧传递(传导)，从箱体2的外表面放出。

形成散热油脂9的材料在涂敷时具有不妨碍涂敷性的程度的粘度，例如具有50～400Pa·s左右的粘度，而在固化后，粘度最终会增加到600～3000Pa·s左右。

散热油脂9在涂敷时的粘度根据使用目的、框体形状区分使用较好，粘度低的(50Pa·s及其附近)散热油脂适合散热间隙的厚度小的情况、涂敷时需要在平面上的扩展的情况，而粘度高的(～600Pa·s及其附近)散热油脂适合需要具有散热间隙的厚度、要求立体的厚度的情况等。

实际上，在使用涂敷装置涂敷散热油脂9的情况下，油脂大多限制为一种或数种进行涂敷，此时，通常根据油脂种类来准备单独的涂敷装置，根据整体的涂敷条件选择使用适当值的油脂。

另外，在固化后，粘度低(600Pa·s及其附近)的散热油脂适合厚度小的情况、或在振动等少的条件下移动理由少的部位、在部件特性上耐按压应力强的情况等，而粘度高(～3000Pa·s及其附近)的散热油脂适合需要具有厚度的情况、或部件耐按压应力强的情况(散热油脂的选定条件同上)。

在此，对于耐应力性有以下考虑。

1.耐应力性存在如下倾向，即，如IC引线那样不具有应力缓和机构而直接焊在基板上的部件(芯片部件等)较弱，具有引线且被焊接的部件(引线部件、IC等)较弱。

2.耐应力性存在如下倾向，即，元件独自(不是焊锡部而是本体)具有简单构造的部件(芯片的电阻或电容器等部件)较强，构造复杂的部件(IC等、模树脂中被引线接合的部件等)较弱。(影响度一般为1＞2)

散热油脂9已知有附加反应增粘式热传导性硅油脂和室温湿气增粘式热传导性硅油脂。

附加反应增粘式热传导性硅油脂使用固化炉增粘，能够在短时间内获得油脂的必要特性，但由于需要固化炉，需要设备投资。但是，在防水密封为热固化树脂的情况下，能够利用使密封剂固化时的加热使硅油脂固化。

另外，室温湿气增粘式热传导性硅油脂不需要固化炉，所以能够抑制设备投资，但要获得需要的固化特性，需要较长时间。

如表1及图3所示，附加反应增粘式热传导性硅油脂的固化特性为，在涂敷之后的0min阶段的粘度为100(Pa·s)，在20min时为1600(Pa·s)、在40min时为2000(Pa·s)、在60min时为2200(Pa·s)、在90min时为2200(Pa·s)，经过60min以后，保持在大致相同的粘度。

[表1]

<固化特性>粘度(Pa·s)

0min	20min	40min	60min	90min
					100	1600	2000	2200	2200

在用批量生产设备进行涂敷时，希望附加反应增粘式热传导性硅油脂的初始粘度是图3中用圆A1围起来的50～400(Pa·s)左右。而为了防止位置偏离或流出，希望是图3中用圆B1围起来的600～3000(Pa·s)左右。但是，除了粘度以外还有各种各样的参数，若将粘度600～3000(Pa·s)转换成硬度(阿斯卡(アスカ)C)，大致为10～200(阿斯卡C)，若用模量来(G‘)表示，大致置换成5000～200000MPa。

另外，如表2及图4所示，室温湿气增粘式热传导性硅油脂的固化特性为，在涂敷之后的0hr阶段的粘度为200(Pa·s)，在24hr时为530(Pa·s)，在48hr时为680(Pa·s)，在72hr时为750(Pa·s)，在96hr时为800(Pa·s)，在168hr时为800(Pa·s)，经过96hr以后保持在大致相同的粘度。

[表2]

<固化特性>粘度(Pa·s)

0hr	24hr	48hr	72hr	96hr	168hr
						200	530	680	750	800	800

在用批量生产设备进行涂敷时，希望室温湿气增粘式热传导性硅油脂的初始粘度是图4中用圆A2围起来的50～400(Pa·s)左右。而为了防止位置偏离或流出，希望是图3中用圆B2围起来的600～3000(Pa·s)左右。如上所述，粘度600～3000(Pa·s)若转换为硬度(阿斯卡C)，则大致是10～200(阿斯卡C)，若用模量(G‘)表示，则大致置换成5000～200000MPa。

使用附加反应增粘式和室温湿气增粘式中的哪一种热传导性硅油脂，通过考虑顾客要求的性能(耐震性、使用温度范围等)、生产效率等来选择。例如，在汽车用电子控制装置刚出售之后就被要求高粘性等油脂特性的情况下，使用附加反应增粘式，如果未完全固化也能够满足耐震性的规格，则使用室温湿气增粘式。

在所述热传导性硅油脂中混入硅烷偶联剂那样的粘接助剂(通过氢键与被接合体接合的材料)，使其具有粘接基，将热传导性硅油脂与框体或发热部件粘接，由此，能够抑制热变形或振动造成的硅油脂的流出或变形。通过氢键的粘接的机理是公知的，所以省略说明。

图5～图7表示与图2所示的第一实施例相比进一步提高了散热效果的第二～第四实施例。

图5表示第二实施例。在该实施例中，使箱体2的底壁的一部分朝向电路基板6侧突出，形成包围发热性电子部件5的凸部16。所述凸部16的高度根据发热性电子部件5的壁厚而形成。

在第二实施例中，能够利用凸部16的存在来减少电子控制装置的容积。另外，因凸部16的前端面16a接近电路基板6，所以能够容易地接受来自电路基板的热辐射。进而，通过包围发热性电子部件5的凸部16，能够防止散热油脂9的流出。

图6表示第三实施例。表示形成包围发热性电子部件5的凸部16，在与凸部16邻接的凹部17内涂敷散热油脂9，使其填埋发热性电子部件5和箱体2之间的情况。通过形成这种结构，使发热性电子部件5发出的热从发热性电子部件5的侧面也能够通过散热油脂9向箱体2侧流走。另外，利用凹、凸部16、17增大了箱体2的表面积，所以能够进一步实现散热效果的提高。其他结构和第二实施例的情况相同，所以省略重复的说明。

图7表示第四实施例。该实施例根据框体4内的温度上升或内压的上升造成的箱体2的位移量，使电路基板6和箱体2之间的间隙变窄，从而实现散热效率的提高，并且，利用散热油脂也可实现散热效率的提高。

在上述实施例中，在电路基板6的下方侧面安装有运算处理装置、晶体管、IC等比较容易发热的发热性部件5，在这些发热性部件5和箱体2之间夹设散热油脂9，成为使发热性部件5的热向箱体2侧流走的结构，但也可与之相反地，采用将发热性部件5安装在电路基板6的上方侧面，将散热油脂9夹设在发热性部件5和罩壳3之间，使发热性部件5的热向箱体2侧流走的结构。该情况下，可以用铝等热传导性优异的金属材料形成箱体2。另外，也可以将发热性部件5分散安装在电路基板6的上方侧面和下方侧面上，从箱体2和罩壳3双方进行散热。

附图标记说明

1：电子控制装置

2：箱体

3：罩壳

4：框体

5：电子部件

6：电路基板

9：散热油脂

Claims (8)

1.一种电子控制装置，使用具有柔软性的导热材料将安装电子部件的电路基板和在内部包含该基板的框体之间热连接，其特征在于，

作为所述导热材料，使用粘度在涂敷后比涂敷前增加的散热油脂。

2.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述散热油脂由在涂敷时具有不妨碍涂敷性的50～400(Pa·s)的粘度且在涂敷后粘度增加到600～3000(Pa·s)的材质形成。

3.如权利要求1或2所述的电子控制装置，其特征在于，所述散热油脂含有将电子部件粘接到框体的粘接助剂。

4.如权利要求1～3中任一项所述的电子控制装置，其特征在于，所述散热油脂被涂敷在发热部件和框体的内表面之间，所述发热部件是安装在电路基板上的电子部件。

5.一种电子控制装置的基板连接方法，使用具有柔软性的导热材料将安装电子部件的电路基板和在内部包含该基板的框体之间热连接，其特征在于，

作为所述导热材料，使用粘度在涂敷后比涂敷前增加的散热油脂。

6.如权利要求5所述的电子控制装置的基板连接方法，其特征在于，所述散热油脂由在涂敷时具有不妨碍涂敷性的50～400(Pa·s)的粘度且在涂敷后粘度增加到600～3000(Pa·s)的材质形成。

7.如权利要求5或6所述的电子控制装置的基板连接方法，其特征在于，所述散热油脂含有将电子部件粘接到框体的粘接助剂。

8.如权利要求5～7中任一项所述的电子控制装置的基板连接方法，其特征在于，将所述散热油脂涂敷在发热部件和框体的内表面之间，所述发热部件是安装在电路基板上的电子部件。