CN112514054A - 电子控制装置 - Google Patents

Abstract

电子控制装置具有：在第一面形成有导体配线的配线板；安装在所述配线板的所述第一面上的发热量大的第一电子部件；安装在所述配线板的所述第一面上的发热量比所述第一电子部件小的第二电子部件；和树脂，其覆盖所述第一电子部件、所述第二电子部件以及所述配线板的所述第一面和所述配线板的与所述第一面相对的第二面，所述第一电子部件正下方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第二面的距离，大于所述第二电子部件正上方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第一面的距离。

Description

电子控制装置

技术领域

本发明涉及电子控制装置。

背景技术

近年来，为了机动车和建筑机械的燃耗改善和高精度控制，对于电子控制装置，要求将其直接搭载在发动机等致动器中的机电一体化。机电一体化的情况下，因为电子控制装置的搭载场所受限，所以需要小型化，随着小型化，电子部件的发热密度增加，因此需要高散热化。

作为能够应用于这样的用途的电子控制装置，已知有一种结构，即：在具有多个配线层和贯通孔的配线板上安装电子部件，利用金属底座支承，并且用热固化性树脂将金属底座和配线板密封。对于该结构，记载了：通过在贯通孔内也填充树脂，使得贯通孔对于热应力的耐久性提高，能够实现长寿化(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-147014号公报。

发明内容

发明要解决的问题

上述专利文献1中，没有关于提高电子部件的散热性用的密封树脂的结构的记载。

用于解决问题的技术手段

本发明的一个方式的电子控制装置具有：在第一面形成有导体配线的配线板；安装在所述配线板的所述第一面上的发热量大的第一电子部件；安装在所述配线板的所述第一面上的发热量比所述第一电子部件小的第二电子部件；和树脂，其覆盖所述第一电子部件、所述第二电子部件以及所述配线板的所述第一面和所述配线板的与所述第一面相对的第二面，所述第一电子部件正下方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第二面的距离，大于所述第二电子部件正上方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第一面的距离。

发明效果

根据本发明，能够提高电子部件的散热性。

附图说明

图1是本发明的电子控制装置的第一实施方式的截面图。

图2是图1所示的电子控制装置的第一电子部件和第二电子部件周缘部的放大图。

图3是图1所示的配线板的导孔形成区域的放大图。

图4是比较例1的电子控制装置的截面图，是与本发明的第一实施方式的图2对应的图。

图5是表示关于比较例1和本发明的第一实施方式的第一电子部件的相对于标准品的温度降低量的图。

图6表示本发明的电子控制装置的第二实施方式，是与第一实施方式的图2对应的截面图。

图7是表示关于比较例1和实施例2的第一电子部件的相对于标准品的温度降低量的图。

图8表示本发明的电子控制装置的第三实施方式，是与第一实施方式的图2对应的截面图。

图9是表示关于比较例1和实施例3的、第一电子部件的相对于标准品的温度降低量的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。以下的记载和附图是用于说明本发明的示例，为了使说明明确而适当进行了省略和简化。本发明也能够用其他各种方式实施。只要没有特别限定，各构成要素就可以是单个也可以是多个。

关于附图中示出的各构成要素的位置、大小、形状、范围等，存在为了使发明容易理解，而并不是表示实际的位置、大小、形状、范围等的情况。因此，本发明并不限定于附图中公开的位置、大小、形状、范围等。

具有相同或同样的功能的构成要素存在多个的情况下，有时对同一符号附加不同的后缀地进行说明。但是，在不需要区分该多个构成要素的情况下，有时省略后缀地进行说明。

―第一实施方式―

参照图1～图3，说明本发明的电子控制装置的第一实施方式。

图1是本发明的电子控制装置的第一实施方式的截面图。

电子控制装置1具有电子部件结构体20和将电子部件结构体20整面密封的树脂10。

电子部件结构体20具有配线板25、第一电子部件21、第二电子部件22、第三电子部件23和连接器41。

配线板25例如由玻璃环氧树脂等形成，具有第一面25a和第二面25b的表面，在第一面25a和第二面25b上分别形成有导体配线26a、26b(图1、图2中未图示。参照图3)。

第一电子部件21例如是ASIC(Application Specific Integrated Circuit：应用型专用集成电路)等发热量大的电子部件。第二、第三电子部件22、23是与第一电子部件21相比发热量小的主动元件或被动元件等电子部件。

第一电子部件21和第二电子部件22通过导电部件51与配线板25的第一面25a的导体配线26a电连接。第三电子部件23通过导电部件51与配线板25的第二面25b的导体配线26b电连接。导电部件51由Sn-Ag-Cu等不含铅的焊锡或银浆等导电树脂形成。

在配线板25的与第一电子部件21相对的区域中形成有多个导孔33。导孔33是通过在厚度方向上贯通配线板25的贯通孔的内面形成镀膜、或在贯通孔内填充导电材料而形成的，使配线板25的导体配线26a、26b可导热地耦合，换言之即热耦合。

连接器41具有多个连接器端子41a、和通过嵌件成型或卡合等将连接器端子41a一体地固定的壳体部41b。壳体部41b例如由聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)等形成。连接器41的各连接器端子41a在配线板25的贯通孔内(未图示)插通，与配线板25的导体配线26a、26b通过未图示的焊锡等粘合材料连接。

树脂10将第一电子部件21、第二、第三电子部件22、23、配线板25、作为连接器端子41a的一部分的配线板25与壳体部41b之间的部分以从外部密封的方式覆盖。由此，能够确保电子控制装置1的耐热性、防水性、耐盐水性等可靠性。通过树脂10，能够将第一电子部件21、第二、第三电子部件22、23、连接器端子41a与配线板25连接的导电部件51的热应变减少，确保了温度循环性等可靠性。另外，树脂10对于由第一电子部件21等产生的热的散热性具有较大的影响。本发明中，如后所述，利用由树脂10实现的散热效果来提高第一电子部件21的散热性。作为树脂10的材料，例如优选环氧类、酚醛类、聚氨酯类、不饱和聚酯等热固化性树脂。但是，这些树脂材料是一例，也可以使用其他树脂材料。

图2是图1所示的电子控制装置的第一电子部件和第二电子部件周缘部的放大图。另外，图2是以使图1上下倒转的状态示出的。

第一电子部件21具有半导体元件21a、与半导体元件21a热耦合的散热器21b、将半导体元件21a和散热器21b封装的封装部件21d、以及与半导体元件21a连接的向封装部件21d的外部伸出的多个引脚21c。散热器21b的与半导体元件21a相反侧的一面从封装部件21d露出。

导热材52夹在该散热器21b的从封装部件21d露出的一面与配线板25的第一面25a之间。导热材52例如由Sn-Ag-Cu等不含铅的焊锡或银浆等导电树脂形成。导热材52使散热器21b的一面与导孔33可导热地耦合，换言之即热耦合。由此，由第一半导体元件21a产生的热经由散热器21b向配线板25的第一面25a一侧传导。另外，传导至配线板25的第一面25a一侧的热经由导孔33向配线板25的第二面25b一侧传导。

传递至配线板25的第一面25a一侧的热主要经由在安装了第一电子部件21的一侧形成的树脂10a，向外部释放。传递至配线板25的第二面25b一侧的热主要经由在与安装了第一电子部件21的一侧相反的一侧形成的树脂10b，向外部释放。

本发明的第一实施方式中，如图2所示，第一电子部件21正下方的树脂10b的外表面11b与配线板25的第二面25b的距离L2，形成为比第二电子部件22正上方的树脂10a的外表面11a与配线板25的第一面25a的距离L1大。通过该结构，如后述各实施例所示，相比于第一电子部件21正下方的树脂10b的外表面11b与配线板25的第二面25b的距离L2等于或小于第二电子部件22正上方的树脂10a的外表面11a与配线板25的第一面25a的距离L1的结构，能够增大了散热性。

图3是图1所示的配线板的导孔形成区域的放大截面图。

配线板25是将预浸渍材料32a、32b与形成了内层导体31a、31b的芯材31的上下各面粘合而形成的。在预浸渍材料32a、32b的外表面上分别形成有导体配线26a、26b。内层导体31a、31b形成为比导体配线26a、26b厚。内层导体31a、31b在形成导孔33的区域并未形成。在未形成内层导体31a、31b的区域中，用钻孔机等形成贯通芯材31和预浸渍材料32a、32b的多个贯通孔，在各贯通孔的内面形成铜等镀层、或者在各贯通孔内填充导电材料而形成导孔33。

第一电子部件21发出的热经由配线板25的第一面25a、导孔33传递至内层导体31a、31b，通过内层导体31a、31b，在配线板25的面方向上效率良好地传递。然后，从配线板25的第一面25a和第二面25b传递至树脂10a、10b。因此，使内层导体31a、31b的厚度较厚时，能够提高散热性。通过使内层导体31a、31b的厚度比形成在配线板25的外表面上的导体配线26a、26b的厚度大，能够廉价地获得散热性良好的配线板25。另外，将导孔33的数量设为较多时，能够提高散热性。

接着，示出制造图1所示的电子控制装置1的方法。

预先形成具有导体配线26a、26b、导孔33和内层导体31a、31b的配线板25。

为了形成配线板25，对配线板25的第一面25a上形成的导体配线26a的连接焊盘(未图示)上供给导电部件51、导热材52。然后，在导电部件51上搭载第一电子部件21和第二电子部件22。第一电子部件21以散热器21b与导热材52接触的方式搭载。导电部件51与导热材52可以是相同材料。在该状态下通过回流焊等，使导电部件51和导热材52熔解、凝固，使第一电子部件21、第二电子部件22与导体配线26a电连接。在配线板25的第二面25b一侧也进行同样的工序，用导电部件51使第三电子部件23与导体配线26b电连接。

接着，使连接器41的各连接器端子41a的一端在配线板25的贯通孔内插通，通过未图示的焊锡等粘合材料与配线板25的导体配线26a、26b连接。这样，形成具有配线板25、第一电子部件21、第二电子部件22、第三电子部件23和连接器41的电子部件结构体20。

之后，将电子部件结构体20收容在模具内，对模具内部注入具有流动性的树脂组成物，通过成型来形成将电子部件结构体20全体密封的树脂10。

通过这样的工序，能够制作图1所示的电子控制装置1。

[实施例1]

使用具有引脚形状的端子的ASIC作为第一电子部件21，使用1.6mm×0.8mm的芯片电阻作为第二电子部件。使用由Sn-3Ag-0.5Cu组成的不含铅的焊锡作为导电部件51、导热材52。用导电部件51使引脚21c、第二电子部件22与配线板25的第一面25a电连接。另外，使第一电子部件21的散热器21b与导孔33通过导热材52热耦合。散热器21b的面积是8mm见方，第一电子部件21的封装部件21d的面积是14mm见方。配线板25使用76mm见方、厚度1.6mm、4层配线的多层配线板。

在散热器21b正下方的配线板25中形成了导孔33。树脂10是80mm见方，将第一电子部件21正下方的树脂10b的外表面11b与配线板25的第二面25b的距离L2设为10mm，将第二电子部件22正上方的树脂10a的外表面11a与配线板25的第一面25a的距离L1设为3mm。

与上述实施例1分别地制作了比较例1的电子控制装置。

图4是比较例1的电子控制装置的截面图，是与本发明的第一实施方式的图2对应的图。

比较例1的电子控制装置1R中，第一电子部件21正下方的树脂10b的外表面11b与配线板25的第二面25b的距离L2形成为比第二电子部件22正上方的树脂10a的外表面11a与配线板25的第一面25a的距离L1小。

作为比较例1，将第一电子部件21正下方的树脂10b的外表面11b与配线板25的第二面25b的距离L2(以下有时也简称为“距离L2”)设为3mm，将第二电子部件22正上方的树脂10a的外表面11a与配线板25的第一面25a的距离L1(以下有时也简称为“距离L1”)设为10mm。

另外，不同于实施例1的电子控制装置1和比较例1的电子控制装置1R地制作了标准品。标准品中，将距离L2设为3mm，将距离L1设为3mm，其他结构与实施例1的电子控制装置1相同。

图5是表示关于比较例1和本发明的第一实施方式的第一电子部件的相对于标准品的温度降低量的图。

对于实施例1的电子控制装置1、比较例1的电子控制装置1R和标准品，计测了使半导体元件21a以3W发热的情况下的半导体元件21a的温度。计测是在105℃的空气处于无风状态(风速0m/s)的风洞内配置电子控制装置1、1R和标准品而进行的。

如图5所示，实施例1的“相对于标准品的第一电子部件的温度降低量”是4℃程度。另外，比较例1的“相对于标准品的第一电子部件的温度降低量”是2℃程度。从而，实施例1的“相对于标准品的第一电子部件的温度降低量”与比较例1的“相对于标准品的第一电子部件的温度降低量”相比高2℃程度。由此，确认了第一实施方式的电子控制装置1与比较例1的电子控制装置1R相比，半导体元件21a发出的热的散热性能更高，能够抑制电子控制装置1的温度上升。

另外，第一实施方式中，如图1、图2所示，示出了树脂10a的外表面11a是平坦的、即、在配线板25的第一面25a上形成的树脂10a的厚度在整面上均匀的结构。换言之，第一电子部件21正上方的树脂10a的外表面11a与配线板25的第一面25a的距离，是与第二电子部件22正上方的树脂10a的外表面11a与配线板25的第一面25a的距离相同的L1。但是，因为树脂10a与空气相比导热率更大，所以越增大树脂10a的厚度，第一电子部件2发出的热的散热性越提高。因此，也可以使第一电子部件21正上方的树脂10a的外表面11a与配线板25的第一面25a的距离大于距离L1。即，只要是第一电子部件21正下方的树脂10b的外表面11b与配线板25的第二面25b的距离L2大于第二电子部件22正上方的树脂10a的外表面11a与配线板25的第一面25a的距离L1的结构，就能够得到散热性良好并且能够减少树脂10a的量的电子控制装置1。

根据本发明的第一实施方式，实现以下效果。

(1)电子控制装置1在配线板25的第一面25a上安装有发热量大的第一电子部件21和发热量比第一电子部件21小的第二电子部件22，具有覆盖第一、第二电子部件21、22和配线板25的树脂10。第一电子部件21正下方的树脂10b的外表面11b与配线板25的第二面25b的距离L2，大于第二电子部件22正上方的树脂10a的外表面11a与配线板25的第一面25a的距离L1。因此，能够提高第一电子部件21发出的热的散热性，并且能够减少树脂10a的量。

第一实施方式的电子控制装置1能够提高散热性，所以能够采用不使用具有散热翅片等冷却部的散热板或散热用箱体等的电子控制装置1。如果采用不使用散热板或散热用箱体的电子控制装置1，则能够实现小型化和低成本化。但是，本发明并不限于不使用散热板或散热用箱体等的电子控制装置1，具有散热板或散热用箱体等的电子控制装置1也包括在本发明中。

另外，以上叙述中，覆盖配线板25的第一面25a的树脂10a的厚度，在覆盖第一电子部件21正上方的区域与覆盖第二电子部件22正上方的区域中，能够设为相同的。也就是说，能够使覆盖配线板25的第一面25a的树脂10a的外表面11a成为平坦的。由此，能够抑制配线板25的变形，提高生产效率。

(2)配线板25具有使第一面25a与第二面25b热耦合的导孔33。因此，从配线板25的第一面25a一侧向第二面25b一侧的导热性提高，能够进一步提高散热性。

(3)配线板25是具有内层导体31a、31b的多层叠层电路板，内层导体31a、31b的厚度大于形成在配线板25的第一面上的导体配线26a、26b的厚度。因为内层导体31a、31b较厚，所以第一电子部件21发出的热能够经由内层导体31a、31b在配线板25的面方向上效率良好地传导，散热性提高。

(4)第一电子部件21具有半导体元件21a、与半导体元件21a热耦合的散热器21b和封装部件21d，散热器21b的与半导体元件21a相反侧的一面从封装部件21d露出。因此，能够使半导体元件21a发出的热从散热器21b高效率地散热。

(5)还具有使散热器21b与配线板25的导体配线26a、26b热耦合的导热材52。因此，第一电子部件21发出的热能够从导热材52效率良好地传递至配线板25，能够提高散热性。

―第二实施方式―

图6表示本发明的电子控制装置的第二实施方式，是与第一实施方式的图2对应的截面图。

第二实施方式中，第二电子部件22正下方的树脂10b的外表面11c与配线板25的第二面25b的距离L3(以下有时也简称为“距离L3”)，小于第一电子部件21正下方的树脂10b的外表面11b与配线板25的第二面25b的距离L2。

第二电子部件22与第一电子部件21相比发热量小，所以能够采用减少安装了第二电子部件22的区域附近的散热量的结构。通过使覆盖第二电子部件22正下方的配线板25的第二面25b的区域的树脂10b的厚度比覆盖第一电子部件21正下方的配线板25的第二面25b的区域的树脂10b的厚度小，能够减少树脂10b的量，降低成本。

[实施例2]

制作了如图6所示，距离L3小于距离L2，除此以外与实施例1相同的结构的实施例2的电子控制装置1A。

然后，在实施例1中记载的条件下，对相对于标准品的实施例2与比较例1的温度降低量进行了比较。

图7是表示关于比较例1和实施例2的第一电子部件的相对于标准品的温度降低量的图。

如图7所示，实施例2的“相对于标准品的第一电子部件的温度降低量”与比较例1的“相对于标准品的第一电子部件的温度降低量”相比高2℃程度。即，关于实施例2，也确认了具有与实施例1同样的高散热性。

第二实施方式的其他结构与第一实施方式是同样的。从而，第二实施方式中，也实现与第一实施方式同样的效果(1)～(5)。

―第三实施方式―

图8表示本发明的电子控制装置1B的第三实施方式，是与第一实施方式的图2对应的截面图。

第三实施方式中，在第二实施方式的结构之外，第一电子部件21正上方的树脂10a的外表面11d与配线板25的第一面25a的距离L4(以下有时也简称为“距离L4”)，形成为比第二电子部件22正上方的树脂10a的外表面11a与配线板25的第一面25a的距离L1大。

即，第三实施方式中，距离L3小于距离L2，并且距离L4大于距离L1。

如第一实施方式中所说明地，在第一电子部件21正上方形成的区域的树脂10a的厚度越厚，第一电子部件21发出的热的散热性越提高。因为第一电子部件21发热量大，所以通过使在第一电子部件21正上方区域形成的树脂10a的厚度也较大，能够进一步提高散热性，并且减少树脂10a的量，降低成本。

[实施例3]

制作了如图8所示，距离L4大于距离L1，除此以外与实施例2相同的结构的实施例3的电子控制装置。

然后，在实施例1中记载的条件下，对相对于标准品的实施例3与比较例1的温度降低量进行了比较。

图9是表示关于比较例1和实施例3的第一电子部件的相对于标准品的温度降低量的图。

如图9所示，实施例3的“相对于标准品的第一电子部件的温度降低量”与比较例1的“相对于标准品的第一电子部件的温度降低量”相比高2℃程度。即，关于实施例3，也确认了具有与实施例1同样的高散热性。

第三实施方式的其他结构与第一实施方式是同样的。从而，第三实施方式中，也实现与第一实施方式同样的效果(1)～(5)。

另外，第三实施方式中，也可以与第一实施方式同样地，使距离L2与距离L3相同。

上述各实施方式中，举例示出了具有1个发热量大的第一电子部件21的电子控制装置1、1A、1B。但是，也能够将本发明应用于具有多个第一电子部件21的电子控制装置。

以上说明了各种实施方式和变形例，但本发明不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内能够考虑的其他方式也包括在本发明的范围内。

将以下优先权母案的公开内容作为引文并入本文。

日本专利申请2018-176199(2018年9月20日提交)

符号说明

1、1A、1B 电子控制装置

10、10a、10b 树脂

11a、11b、11c、11d 外表面

21 第一电子部件

21a 半导体元件

21b 散热器

21d 封装部件

22 第二电子部件

25 配线板

25a 第一面

25b 第二面

26a、26b 导体配线

31 芯材

31a、31b 内层导体

33 导孔

51 导电材料

52 导热材

L1 第二电子部件正上方的树脂的外表面与配线板的第一面的距离

L2 第一电子部件正下方的树脂的外表面与配线板的第二面的距离

L3 第二电子部件正下方的树脂的外表面与配线板的第二面的距离

L4 第一电子部件正上方的树脂的外表面与配线板的第一面的距离

Claims (11)

1.一种电子控制装置，其特征在于，具有：

在第一面形成有导体配线的配线板；

安装在所述配线板的所述第一面上的发热量大的第一电子部件；

安装在所述配线板的所述第一面上的发热量比所述第一电子部件小的第二电子部件；和

树脂，其覆盖所述第一电子部件、所述第二电子部件以及所述配线板的所述第一面和所述配线板的与所述第一面相对的第二面，

所述第一电子部件正下方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第二面的距离，大于所述第二电子部件正上方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第一面的距离。

2.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述第一电子部件正上方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第一面的距离，与所述第二电子部件正上方的所述树脂的所述外表面与所述配线板的所述第一面的距离相同。

3.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述第二电子部件正下方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第二面的距离，小于所述第一电子部件正下方的所述树脂的所述外表面与所述配线板的所述第二面的距离。

4.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述第一电子部件正上方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第一面的距离，大于所述第二电子部件正上方的所述树脂的所述外表面与所述配线板的所述第一面的距离。

5.如权利要求4所述的电子控制装置，其特征在于：

所述第二电子部件正下方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第二面的距离，小于所述第一电子部件正下方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第二面的距离。

6.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述配线板具有使所述第一面与所述第二面热耦合的导孔。

7.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述配线板是具有内层导体的多层叠层电路板，

所述内层导体的厚度大于形成在所述配线板的所述第一面上的所述导体配线的厚度。

8.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述第一电子部件具有半导体元件、与所述半导体元件热耦合的散热器和封装部件，

所述散热器的与所述半导体元件相反侧的一面从所述封装部件露出。

9.如权利要求8所述的电子控制装置，其特征在于：

还具有使所述散热器与所述配线板的所述导体配线热耦合的导热材。

10.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

所述配线板具有使所述第一面与所述第二面热耦合的导孔，

所述配线板是具有比形成在所述配线板的所述第一面上的所述导体配线厚的内层导体的多层叠层电路板，

所述电子控制装置还具有使所述第二电子部件与所述配线板的所述导体配线热耦合的导热材。

11.如权利要求1、3～10中任一项所述的电子控制装置，其特征在于：

所述第一电子部件正上方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第一面的距离，小于所述第一电子部件正下方的所述树脂的外表面与所述配线板的所述第二面的距离。

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