CN112514547B - 电子控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电子控制装置包括收纳有电路板的壳体，其中电路板上搭载有电子部件，该电子控制装置包括形成在所述电路板的外周部的保护图案，在将所述壳体的上部与所述壳体的下部固定的固定位置的中间地点附近，所述保护图案与所述电路板内的电路的地电位图案连接。

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

为了实现防撞制动等驾驶辅助系统以及实现自动驾驶等，机动车的电子控制装置要求的计算能力越来越高。因此，人们倾向于在电子控制装置中搭载工作频率更高的半导体芯片。

其结果是，电子控制装置发射的不必要的电磁辐射将会增大。为了防止不必要的电磁辐射，一种有效的结构是，如信息设备等通常采用的那样，用金属制的壳体或屏蔽罩将搭载了半导体芯片的印刷电路板覆盖起来。但是，金属制的壳体与印刷电路板之间形成的空间会在某一频率范围起到谐振器的作用，所以在该频率范围将产生不必要的电磁辐射。另外，对于从外部入侵的噪声也会发生同样的谐振，所以容易受到外来噪声的影响。

专利文献1记载了一种屏蔽结构，在电子部件的周边附近设置多个将壳体与印刷电路板连接的连接部，能够减少噪声。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-294627号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

专利文献1记载的技术，无法在不增多壳体与印刷电路板之间的连接部位的前提下，减小不必要的电磁辐射和外来噪声的影响。

解决问题的技术手段

本发明第一方面的电子控制装置包括收纳有电路板的壳体，其中电路板上搭载有电子部件，所述电子控制装置优选的是，包括形成在所述电路板的外周部的保护图案，在将所述壳体的上部与所述壳体的下部固定的固定位置的中间地点附近，所述保护图案与所述电路板内的电路的地电位图案连接。

本发明第二方面的电子控制装置包括收纳有电路板的壳体，其中电路板上搭载有电子部件，所述电子控制装置优选的是，包括形成在所述电路板的外周部的保护图案，以使得因所述电路板的边的长度而发生的谐振的电场分布与因所述壳体的边的长度而发生的谐振的电场分布形成为相反的电场分布的方式，将所述保护图案与所述电路板内的电路的地电位图案之间连接。

发明效果

采用本发明，无需增多壳体与印刷电路板之间的连接部位，就能够减小不必要的电磁辐射和外来噪声的影响。

上述以外的技术问题、技术特征和技术效果，将通过下面的具体实施方式的说明而明确。

附图说明

图1是比较例的电子控制装置的顶面图。

图2是比较例的电子控制装置的截面图。

图3是第一实施方式的电子控制装置的顶面图。

图4是第一实施方式的电子控制装置的截面图。

图5在第一实施方式的电子控制装置的顶面图中表示了谐振时的电场分布。

图6是第二实施方式的电子控制装置的顶面图。

图7是第三实施方式的电子控制装置的顶面图。

图8是第四实施方式的电子控制装置的顶面图。

图9是第五实施方式的电子控制装置的顶面图。

图10是第六实施方式的电子控制装置的顶面图。

图11是第七实施方式的电子控制装置的顶面图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。下面的记载和附图是用于说明本发明的示例，为了使说明更加明确，适当进行了省略和简化。本发明也能够以其他各种方式实施。在没有特别限定的情况下，各构成要素可以是单个也可以是多个。

为了使发明容易理解，附图所示的各构成要素的位置、大小、形状、范围等可能并不表示实际的位置、大小、形状、范围等。因此，本发明并不限于附图中公开的位置、大小、形状、范围等。

[比较例]

参照图1和图2对本实施例的比较例的车载用电子控制装置进行说明。图1是电子控制装置800的顶面图，是除去了壳体上部502后的顶面图。图2是电子控制装置800的截面图，是图1的B-B＇位置处的截面图。

如图2所示，印刷电路板601以被壳体下部501与壳体上部502夹着的方式收纳在壳体内。如图1所示，壳体下部501通过设置于四角的螺孔510与壳体上部502用螺钉(或螺栓，螺纹件)固定。

印刷电路板601通过螺孔609与壳体上部502用螺钉固定。在印刷电路板601上，在螺孔周围形成了用于与螺钉实现电导通的图案602，其经由电容器606与电路板内的地电位(ground)604连接。为了简化图示，图1、图2中省略了印刷电路板601上安装的部件和将它们连接的信号配线、电源配线等，印刷电路板601的地电位604被分配到不存在这些配线等的印刷电路板601的内层、表层。

为了用最少的螺钉数量有效地抑制机械振动的影响，用于将壳体下部501与壳体上部502固定的螺孔510、和用于将壳体上部502与印刷电路板601固定的螺孔609被配置在四角附近，两者必然配置在接近的位置。

由壳体上部502和壳体下部501构成的空间具有作为空腔谐振器起作用的频率(特定的频率)，但电磁波尤其容易集中在壳体上下部靠近的外周部，易于发生谐振。作为一例，用2条曲线在图1中简易地表示了因壳体的长边的长度而发生的谐振的电场分布702。其中，2条曲线相距越远则电场越强。因为壳体上下部通过螺钉实现电导通，所以螺孔510起到谐振的驻波波节的作用，在螺孔510的中间地点出现电场最大的驻波波腹。

进而，夹在印刷电路板601内的地电位604与壳体上部502之间的空间也能起到空腔谐振器的作用，电磁波集中在壳体上部502与印刷电路板601内的地电位604靠近的部分，易于发生谐振。图1中表示了因电路板长边方向的长度而发生的谐振的电场分布701。在电场分布701中，螺孔609附近是驻波的波节，边的中央附近起到波腹的作用。另外，此时因谐振而在印刷电路板601上流动的电流集中在印刷电路板601的电路板端即区域703的部分。

搭载在印刷电路板601上的半导体芯片工作而产生电磁波，该电磁波激发印刷电路板601内的地电位604与壳体上部502之间的谐振，由于此时电场的波腹的位置靠近壳体上下部的谐振驻波的波腹的位置，所以也会激发壳体上下部之间的谐振。壳体上下部之间的电场的一部分从壳体上下部的间隙和连接器607、608的树脂部泄漏到壳体外部，成为对外部的辐射。另外，外来噪声能够反方向地经该路径行进而作用到印刷电路板601上的部件上，导致发生故障。

以下叙述的本实施方式能够减少这样的不必要的电磁辐射和外来噪声的影响。

[第一实施方式]

参照图3～图5说明本发明的第一实施方式。图3是本实施方式的电子控制装置100的顶面图，是除去了壳体上部102后的顶面图。图2是图1的A-A＇位置处的截面图。图5在顶面图中表示了因电子控制装置100的长边的长度而发生的谐振之一例的电场分布。关于印刷电路板201内的图案配线，仅记载了与本实施方式有关的图案配线，对于其他搭载在印刷电路板201上的电子部件和信号线、电源线等，省略其图示。

如图4所示，印刷电路板201以被金属制的壳体上部102与金属制的壳体下部101夹着的方式配置。如图3所示，壳体下部101利用穿过位于四角的螺孔110的螺钉与壳体上部102固定，壳体上部102与壳体下部101通过该螺钉实现了电导通。印刷电路板201的四角附近配置有螺孔209，通过螺钉将印刷电路板201固定于壳体上部102。于是，印刷电路板201上的连接图案202与壳体上部102通过该螺钉实现了电导通。

印刷电路板201上的外周部形成有保护图案203。保护图案203独立于印刷电路板201上的地电位图案204，设置在印刷电路板201上的周围四边。该保护图案203经由电阻器205连接到与壳体上部102实现了导通的连接图案202上。关于电阻器205的电阻值，从抑制谐振的观点看来，最有效的是与由保护图案203和壳体上部102、壳体下部101构成的导体截面的特性阻抗相匹配，但也可以是其附近的值。作为一例选择1Ω～10Ω左右的值。另外，在保护图案203的中央附近、即将壳体上部102与壳体下部101固定的固定位置(螺孔110的位置)的中间地点附近，经由电容器206与印刷电路板201内的地电位图案204实现导通。本实施方式表示了电容器206的例子，但也可以代替电容器206设置电阻器，经由该电阻器与印刷电路板201内的地电位图案204连接。

如比较例中说明的那样，印刷电路板与壳体之间的谐振电流和电场集中在印刷电路板的外周部。本实施方式在谐振电流/电场集中的部分形成了被称作保护图案203的配线图案，使该保护图案203在与印刷电路板201内的地电位图案204分离的基础上，经由电阻器205与连接图案202连接。由此，谐振电流在电阻器205中流动，将谐振的能量转换为热能，可获得抑制电磁辐射的效果。

进而，通过在保护图案203的中央附近设置与印刷电路板201内的地电位图案204连接的连接点，如图5的电场分布304所示，印刷电路板201内的地电位图案204与壳体之间的谐振成为这样的电场分布：四角是驻波的波腹，而边的中央附近成为波节。

由此，因电路板的边的长度而发生的谐振的电场分布304与因壳体的边的长度而发生的谐振的电场分布702具有相反的电场分布，印刷电路板201内的地电位图案204与壳体上部102之间的谐振难以引发壳体上下部之间的谐振，可获得减少电磁辐射的效果。

另外，也可以使用一个螺孔固定壳体上部102与壳体下部101和印刷电路板201，即，将壳体上部102与壳体下部101之间的固定位置(螺孔110的位置)兼用作螺孔209以将印刷电路板201与壳体上部102用螺钉固定。该情况下也形成与上述相同的电场分布304、702。

根据以上所述，无需使用螺钉等增加壳体与印刷电路板201的导通部位，就能够减小不必要的电磁辐射和外来噪声的影响。

另外，也可以在边的中央位置之外追加印刷电路板201内的地电位图案204与保护图案203之间的电容器206。不过，根据上述电场分布的关系来看，尽可能地配置在边的中央附近可获得较高的辐射抑制效果。

[第二实施方式]

参照图6说明本发明的第二实施方式。图6是本实施方式的电子控制装置100的顶面图，是除去了壳体上部102后的顶面图。本实施方式的截面结构与第一实施方式相同故省略图示。对于与第一实施方式相同的部位标注同一标记并省略其说明。

本实施方式与第一实施方式的不同点在于，在印刷电路板201内的地电位图案204与连接图案202之间插入了电容器206。由此，在印刷电路板201内的地电位图案204与壳体上部102之间的谐振时的电场分布中，印刷电路板201的四角也成为波节。进而，由于保护图案203与地电位图案204在印刷电路板201的边的中央经由电容器206连接，所以边的中央也成为波节，电场分布与比较例所示的边的中央附近为波腹的电场分布相反。另外，也可以代替电容器206设置电阻器，经由该电阻器将保护图案203与印刷电路板201内的地电位图案204连接。

本实施方式中，具有通过电容器将印刷电路板201内的地电位图案204与连接图案202连接的路径。因此，虽然将谐振能量转换为热能的效率降低，但在需要使进入信号配线的静电迅速逃逸到壳体上等情况下，通过采用本实施方式能够进一步提高抗静电性。

[第三实施方式]

参照图7说明本发明的第三实施方式。图7是本实施方式的电子控制装置100的顶面图，是除去了壳体上部102后的顶面图。本实施方式的截面结构与第一实施方式相同故省略图示。对于与第一实施方式相同的部位标注同一标记并省略其说明。

第一实施方式中，保护图案203经由电阻器205与连接图案202连接，而本实施方式中，设置在印刷电路板201的外周部的保护图案203被连续地形成至螺孔209的周围。本实施方式虽然无法利用第一实施方式所示的电阻器205将谐振能量转换为热能，但可以获得使印刷电路板201内的地电位图案204与壳体上部102之间的谐振电场分布与壳体上下部之间的谐振电场分布错开的效果，所以可获得抑制不必要的电磁辐射的效果。

本实施方式中，通过省略螺孔209附近的电阻器205，具有能够提高螺孔209周围的印刷电路板201的设计自由度的优点。

[第四实施方式]

参照图8说明本发明的第四实施方式。图8是本实施方式的电子控制装置100的顶面图，是除去了壳体上部102后的顶面图。本实施方式的截面结构与第一实施方式相同故省略图示。对于与第一实施方式相同的部位标注同一标记并省略其说明。

第一实施方式中，保护图案203经由电阻器205与连接图案202连接，而本实施方式中，设置在印刷电路板201的外周部的保护图案203被连续地形成至螺孔209的周围。然后，在保护图案203的边的中央附近，使保护图案203分离，以将分离的保护图案203连接的方式在两侧插入电阻器205。关于电阻器205的电阻值，从抑制谐振的观点看来，最有效的是与由保护图案203和壳体上部102、壳体下部101构成的导体截面的特性阻抗相匹配，但也可以是其附近的值。进而，分离的保护图案203的中央部经由电容器206与地电位图案204连接。另外，也可以代替该电容器206设置电阻器。

于是，可以与第一实施方式同样地获得利用电阻器205将谐振能量转换为热能的效果，并且可以获得使印刷电路板201内的地电位图案204与壳体上部102之间的谐振电场分布与壳体上下部之间的谐振的电场分布错开、防止相互联动的效果。

通过采用本实施方式，在螺孔209附近电路密集、难以追加其他部件的情况下也能够加以应对。也可以是，按照印刷电路板201上的电路配置，采用将第一实施方式与本实施方式组合的方式。

[第五实施方式]

参照图9说明本发明的第五实施方式。图9是本实施方式的电子控制装置100的顶面图，是除去了壳体上部102后的顶面图。本实施方式的截面结构与第一实施方式相同故省略图示。对于与第一实施方式相同的部位标注同一标记并省略其说明。

本实施方式如第三实施方式所示，设置在印刷电路板201的外周部的保护图案203被连续地形成至螺孔209的周围。进而，本实施方式在保护图案203的边的中央部，将印刷电路板201内的地电位图案204与保护图案203之间的电容器206与电阻器205串联地插入并连接。由此，可以获得将谐振的能量转换为热能的效果。

本实施方式与第四实施方式相比，虽然无法利用电阻器205抑制保护图案203单独的谐振，但由于减小了电阻器205的数量，所以能够提高印刷电路板201内的电路板图案的自由度。

[第六实施方式]

参照图10说明本发明的第六实施方式。图10是本实施方式的电子控制装置100的顶面图，是除去了壳体上部102后的顶面图。本实施方式的截面结构与第一实施方式相同故省略图示。对于与第一实施方式相同的部位标注同一标记并省略其说明。

本实施方式是在印刷电路板201的四角以外的位置也配置了将壳体上部102与印刷电路板201固定的螺孔209的情况下的实施方式。关于本实施方式，按照印刷电路板201的固定用的螺孔209的位置，分3种情况进行说明。

第一种是在印刷电路板201的四角存在螺孔209的情况。印刷电路板201的固定用的螺孔209位于与将壳体上下部连接的螺孔110接近的位置，其周围的连接图案202与实施方式1同样地，经由电阻器205与保护图案203连接。

第二种是在保护图案203的边的中央等处存在螺孔209＇的情况。印刷电路板201的固定用的螺孔209＇被配置在远离将壳体上下部连接的螺孔110的位置(保护图案203的边的中央等)，其连接图案202＇经由电阻器205与保护图案203连接并且经由电容器206与印刷电路板201内的地电位图案204连接。螺孔209＇和连接图案202＇通过螺钉与壳体上部102连接而形成了使壳体与电路板电导通的导通部。由此，以与第一实施方式相比更低的阻抗，在边的中央使印刷电路板201内的地电位图案204与壳体上部102连接，可以更好地获得作为印刷电路板201内的地电位图案204与壳体上部102之间的谐振时电场的波节的效果。进而，能够与壳体上下部之间谐振的分布错开，辐射抑制效果进一步提高。

另外，在本实施方式中，为了对更高频的谐振也可以获得抑制效果，在螺孔209彼此的中间地点也追加了电容器206＇，但也可以没有该电容器206＇。

关于第三种，对于距离保护图案203较远、位于印刷电路板201内的地电位图案204内的区域中的印刷电路板201内的固定用的螺孔209＇＇进行说明。螺孔209＇＇的连接图案202＇＇经由电容器206与印刷电路板201内的地电位图案204连接，不与保护图案203连接。螺孔209＇＇和连接图案202＇＇通过螺钉与壳体上部102连接而形成了使壳体与电路板电导通的导通部。因为所处位置并非印刷电路板201的外周，所以谐振难以集中，但因为是印刷电路板201内的地电位图案204与壳体上部102的连接点，所以在印刷电路板201内的地电位图案204与壳体上部102之间的谐振电场分布中能够成为波节，可以获得使电场分布与壳体上下部谐振的电场分布错开的效果。

本发明的目的虽然是在减少螺钉数量的状态下抑制不必要的电磁辐射，但通过在追加螺钉的基础上使用本发明，可以进一步获得在高频频段也能够抑制辐射的效果。

本实施方式叙述了以第一实施方式为基础追加了印刷电路板201的固定用螺钉的情况，但在对第二～五实施方式追加螺钉的情况下，也能够采用同样的方式提高抑制效果。

[第七实施方式]

参照图11说明本发明的第七实施方式。图11是本实施方式的电子控制装置100的顶面图，是除去了壳体上部102后的顶面图。本实施方式的截面结构与第一实施方式相同故省略图示。对于与第一实施方式相同的部位标注同一标记并省略其说明。

本实施方式与第六实施方式共通的部分较多，不过，抑制机械振动的影响用的固定螺钉配置在四角，除此以外的印刷电路板与壳体上部的连接点由导电性弹性部件210实现。即，在配置于保护图案203的边的中央的连接图案202处配置导电性弹性部件210，连接图案202经由电阻器205与保护图案203连接，并且经由电容器206与印刷电路板201内的地电位图案204连接。在位于印刷电路板201内的地电位图案204内的区域中的印刷电路板201内的连接图案202处配置导电性弹性部件210，连接图案202经由电容器206与印刷电路板201内的地电位图案204连接。导电性弹性部件210是导电性的金属弹簧、表面涂覆了导电性材料的弹性体等。

采用第七实施方式，与第六实施方式相比，无需因追加螺钉而导致组装工时增加，就能够获得在高频频段也能够抑制辐射的效果。

采用以上说明的实施方式，可以获得以下作用效果。

(1)一种电子控制装置100，其包括收纳有印刷电路板201的壳体101、102，其中印刷电路板201上搭载有电子部件，该电子控制装置100包括形成在印刷电路板201的外周部的保护图案203，在用于将壳体上部102与壳体下部101固定的固定位置之间的中间地点附近，将保护图案203与印刷电路板201内的电路的地电位图案204连接。由此，无需增多壳体与印刷电路板之间的连接部位，就能够减少不必要的电磁辐射和外来噪声的影响。

(2)一种电子控制装置100，其包括收纳有印刷电路板201的壳体101、102，其中印刷电路板201上搭载有电子部件，该电子控制装置100包括形成在印刷电路板201的外周部的保护图案203，并且，以因印刷电路板201的边的长度而发生的谐振的电场分布702与因壳体101、102的边的长度而发生的谐振的电场分布304形成为相反的电场分布的方式，将保护图案203与印刷电路板201内的电路的地电位图案204之间连接。由此，印刷电路板201内的地电位图案204与壳体上部102之间的谐振难以引发壳体上下部之间的谐振，可获得减少电磁辐射的效果。于是，无需增多壳体与印刷电路板之间的连接部位，就能够减少不必要的电磁辐射和外来噪声的影响。

本发明不限于上述实施方式，在不破坏本发明的特征的前提下，本发明的技术思想的范围内能够考虑到的其他方式，也包括在本发明的范围内。另外，也可以采用将上述实施方式组合而成的结构。

以下优先权原案的公开内容作为引文并入本文。

日本专利申请2018-179488(2018年9月25日提交)

附图标记说明

100：电子控制装置

101：壳体下部

102：壳体上部

110：壳体上下部固定用的螺孔

201：印刷电路板

202：连接图案

203：保护图案

204：地电位图案

205：电阻器

206：电容器

209：印刷电路板固定用的螺孔

210：导电性弹性部件

Claims (9)

1.一种电子控制装置，其包括收纳有电路板的壳体，所述电路板上搭载有电子部件，所述电子控制装置的特征在于：

包括形成在所述电路板的外周部的保护图案，

在将所述壳体的上部与所述壳体的下部固定的固定位置的中间地点，所述保护图案与所述电路板内的电路的地电位图案连接，其中，

所述保护图案在所述电路板的外周部的边的中央部分离，

所述保护图案的中央部经由电阻器与分离的所述保护图案分别连接，并且经由电容器、或电阻器、或电阻器与电容器的串联连接而与所述地电位图案连接。

2.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

设置于所述固定位置处的连接图案与所述保护图案之间经由电阻器连接。

3.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

设置于所述固定位置处的连接图案与所述地电位图案之间经由电容器连接。

4.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

在所述电路板的外周部，在与所述固定位置不同的位置包括使所述壳体与所述电路板导通的导通部，

所述导通部经由电阻器与所述保护图案电连接，并且所述导通部经由电容器与所述地电位图案连接。

5.如权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于：

在所述电路板的外周部以外的与所述固定位置不同的位置，包括使所述壳体与所述电路板导通的导通部，

所述导通部经由电容器与所述地电位图案连接。

6.如权利要求4或5所述的电子控制装置，其特征在于：

所述导通部由将所述壳体与所述电路板固定的螺钉构成。

7.如权利要求4或5所述的电子控制装置，其特征在于：

所述导通部由使所述壳体与所述电路板导通的导电性弹性部件构成。

8.如权利要求1、2或4所述的电子控制装置，其特征在于：

以与下述特性阻抗相匹配的方式选择电阻器的值，

其中，所述特性阻抗由构成于所述保护图案、所述壳体的上部和所述壳体的下部的导体截面所决定。

9.一种电子控制装置，其包括收纳有电路板的壳体，所述电路板上搭载有电子部件，所述电子控制装置的特征在于：

包括形成在所述电路板的外周部的保护图案，

以使得因所述电路板的边的长度而发生的谐振的电场分布与因所述壳体的边的长度而发生的谐振的电场分布形成为相反的电场分布的方式，将所述保护图案与所述电路板内的电路的地电位图案之间连接，其中，

所述保护图案在所述电路板的外周部的边的中央部分离，

所述保护图案的中央部经由电阻器与分离的所述保护图案分别连接，并且经由电容器、或电阻器、或电阻器与电容器的串联连接而与所述地电位图案连接。