JP2001210980A - 電子回路ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワー素子の熱を効率的に外部に放熱するこ
とができながらも、簡単な構造で筐体内部の温度上昇を
抑える。 【解決手段】 アルミダイキャスト製の筐体２内に、パ
ワー素子６を搭載したセラミック基板からなる第１の基
板３、及び、マイコン８が搭載されたプリント配線基板
からなる第２の基板４を収納して電子回路ユニット１を
構成する。第１の基板３を、筐体２の上壁の内面部に熱
的接続状態に取付け、第２の基板４を第１の基板３とは
離間した位置に取付ける。筐体２の内壁面の内壁面全体
を研磨により滑面化することにより、筐体２の外壁面よ
りも熱放射率の低い低放射率面９を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パワー素子が搭載
された第１の基板、及び、マイコンが搭載された第２の
基板を、例えばアルミダイキャスト製の筐体内に収容し
てなる電子回路ユニットに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば自動車に搭載さ
れるＥＣＵ等の電子回路ユニットは、電子部品が実装さ
れた回路基板を、保護用の筐体内に収納して構成されて
いる。この場合、回路基板上に実装される電子部品に
は、パワートランジスタ等の発熱の大きなものがあり、
その発熱が自身、あるいはマイコン等の比較的熱に弱い
他の電子部品に悪影響を与えないような放熱構造が必要
となる。ちなみに、一例をあげると、パワートランジス
タ等のパワー素子の耐熱温度が１５０℃であるのに対
し、制御回路に使用されるマイコンの動作保証温度は１
１０℃となっている。

【０００３】従来では、筐体を、熱伝導性の高い材料例
えばアルミダイキャスト製とし、パワー素子を実装した
基板（熱伝導性の良いセラミック基板）を、その筐体の
内壁面に例えば接着により熱的接続状態に設け、これと
共に、マイコン等を実装した別の基板を、前記筐体内の
別の部位に設けることが行なわれている。これにより、
パワー素子から発生する熱が、セラミック基板を介して
筐体に伝達され、その筐体の表面から外部に放熱される
ようになっている。このとき、放熱性を高めるために、
筐体の外面に放熱フィンを設けることも行なわれてい
る。

【０００４】しかしながら、上記従来構成では、パワー
素子からの熱伝達により基板ひいては筐体が高温となる
ことに伴い、筐体の内部の空気の対流及び筐体の内壁面
からの熱放射（熱輻射）により、筐体の内部の温度が上
昇してしまう問題があり、マイコンへの悪影響が懸念さ
れる。従って、パワー素子の熱を効率的に外部に放熱す
ることができながらも、筐体内の温度上昇を抑えること
ができるような放熱構造の開発が望まれるのである。

【０００５】尚、このような放熱構造の一例として、例
えば特開平９−８４８３号公報には、放熱フィンを有す
る放熱部材に添設された発熱性の電子部品を、遮蔽面を
有する支持板により覆うことにより、筐体の内部の空気
の対流及び熱輻射による、他の部品への熱伝導を防止す
ることが開示されている。ところが、このものでは、構
造が複雑となる問題があると共に、パワー素子の熱を筐
体全体から放熱させる構造には適用できず、また、支持
板（遮蔽面）自体が高温となってそこからの熱輻射など
の虞もあり、さほどの効果は期待できないものとなって
いた。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、筐体内にパワー素子やマイコンを収納
して構成されるものにあって、パワー素子の熱を効率的
に外部に放熱することができながらも、簡単な構造で筐
体内部の温度上昇を抑えることができる電子回路ユニッ
トを提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、電子回路ユ
ニットにおける筐体内部の温度上昇の要因の一つは、筐
体の内壁面の高温部分からの熱放射（熱輻射）であるこ
とに着目し、この筐体の内壁面からの熱放射を低減させ
るべく、本発明を成し遂げたのである。この場合、例え
ば熱伝導性の良いアルミダイキャスト製の筐体では、表
面が比較的粗な面となるため、その表面の熱放射率が比
較的高いものとなっている。このような筐体の表面構造
は、パワー素子の熱を外部へ放熱させるには好ましい
が、その反面、内部に対しても熱放射が大きくなり、内
部の温度上昇を招く事情がある。

【０００８】本発明の電子回路ユニットは、筐体の内壁
面のうち、パワー素子が搭載される第１の基板との熱的
接続部分に、該筐体の外壁面よりも熱放射率の低い低放
射率面を設けたところに特徴を有する（請求項１の発
明）。これによれば、筐体の内壁面の高温部分からの熱
放射を低減させることができ、筐体内部の温度上昇を抑
えることができる。このとき、筐体の内壁面を低放射率
面とするだけの簡単な構成で済む。また、筐体の外壁面
側では熱放射率が高いので、パワー素子の熱を効率的に
外部に放熱することができる。尚、低放射率面は、筐体
の内壁面のうち高温となる部分、つまり第１の基板と熱
的に接続される部分に設ければ良く、必ずしも筐体の内
壁面全体を低放射率面とする必要はない。

【０００９】この場合、物体の表面が粗面であれば熱放
射率は高く、滑面とすれば熱放射率は低くなることが知
られており、筐体の内壁面を低放射率面とするために、
筐体の内壁面を研磨により滑面化する構成を採用するこ
とができる（請求項２の発明）。これによれば、筐体の
内壁面を容易に低放射率面とすることができ、また、部
品の追加や構造の大幅な変更を招くことなく低放射率面
を形成することができる。ちなみに、アルミダイキャス
ト製品の場合、表面の熱放射率は０．４程度であるが、
これを研磨して滑面化することにより、熱放射率を０．
０４程度つまり１／１０に低減させることができる。

【００１０】あるいは、筐体の表面を構成する物質の種
類によっても、熱放射率は変わってくるので、筐体の内
壁面を低放射率材料でコートすることによっても、筐体
の内壁面を低放射率面とすることができる（請求項３の
発明）。この場合も、筐体の内壁面を容易に低放射率面
とすることができ、また、部品の追加や構造の大幅な変
更を招くことなく低放射率面を形成することができる。
より具体的には、筐体の内壁面に、例えば金メッキや銀
メッキを施す等の方法により低放射率面を構成すること
ができる。

【００１１】さらには、筐体内への熱放射は、筐体の内
壁面からだけでなく、パワー素子が搭載される第１の基
板の表面からも行なわれると考えられる。そこで、パワ
ー素子が搭載される第１の基板の表面をも、低放射率材
料でコートするように構成しても良く（請求項４の発
明）、これにより、筐体内部の温度上昇を抑える効果に
より一層優れたものとなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化したいくつ
かの実施例について、図面を参照しながら説明する。 ＜第１の実施例＞図１は、本発明の第１の実施例（請求
項１，２に対応）に係る電子回路ユニット１の構成を概
略的に示している。

【００１３】この電子回路ユニット１は、筐体２内に、
第１の基板３及び第２の基板４を収納して構成される。
前記筐体２は、熱伝導性の良い例えばアルミダイキャス
ト製であり、図で下面が開口した薄形の矩形箱状をなし
ている。この筐体２の下面開口部には、蓋部５が例えば
複数本のねじ止めにより取付けられ、該開口部が塞がれ
るようになっている。

【００１４】また、前記第１の基板３は、例えば熱伝導
性の良いセラミック基板からなり、その表面（図では下
面）に、例えばパワートランジスタ等のパワー素子６が
実装されている。このパワー素子６は消費電力が大き
く、発熱量も大きいものとなっている。そして、この第
１の基板３の表面部のほぼ全体には、絶縁性，防湿性等
を有するコート樹脂７が設けられ、前記パワー素子６や
導体露出部が覆われるようになっている。この第１の基
板３は、前記筐体２の上壁の内面部（下面部）のうち中
央左寄り部位に、その裏面側（図で上面側）全体が例え
ば接着により、熱的接続状態に取付けられている。この
場合、筐体２全体が、第１の基板３と熱的に接続される
ことになる。

【００１５】一方、前記第２の基板４は、例えばプリン
ト配線基板からなり、その表面（図では上面）に、マイ
コン８等が実装されて制御回路が構成されるようになっ
ている。この第２の基板４は、その左右の縁部が前記筐
体２の左右の内側壁部に支持されて該筐体２内の下面寄
り部分に取付けられるようになっている。このとき、こ
の第２の基板４は、前記第１の基板３と離間した位置、
つまり熱的にほぼ非接続状態に設けられている。尚、図
示はしないが、前記第１の基板３と第２の基板４との
間、更にそれらと外部接続用のコネクタ（図示せず）と
の間は、例えばフレキシブル基板やフラットワイヤ、コ
ネクタピンのスルーホール半田付け等の周知の接続技術
により電気的に接続されるようになっている。

【００１６】さて、本実施例では、前記筐体２の内壁面
のうち前記第１の基板３との熱的接続部分つまり内壁面
全体が、該筐体２の外壁面よりも熱放射率の低い低放射
率面９とされている。このとき、アルミダイキャスト製
の筐体２は、表面が比較的粗な面となっているのである
が、物体の表面が粗面であれば熱放射率は高く、滑面と
すれば熱放射率は低くなることが知られており、本実施
例では、筐体２の内壁面を研磨により滑面化することに
より低放射率面９とするようにしている。筐体２の外壁
面については、熱放射率が比較的高いものとなってい
る。ちなみに、本実施例では、筐体２の外壁面の熱放射
率は０．４程度であるが、内壁面（低放射率面９）にお
いては、熱放射率が０．０４程度つまり外壁面の１／１
０となっている。

【００１７】上記のように構成された電子回路ユニット
１においては、発熱量の大きいパワー素子６から発生す
る熱は、共に熱伝導性の良い第１の基板３から筐体２に
良好に伝達（拡散）され、筐体２の外壁部から外部空気
中へ放熱される。このとき、筐体２の外壁面は熱放射率
が比較的高いので、筐体２から外部への熱放射は良好に
行なわれ、また、筐体２の全体から放熱が行なわれるの
で、パワー素子６の熱を効率的に外部に放熱することが
できる。

【００１８】しかし、パワー素子６からの熱が筐体２に
伝達されて筐体２が高温となることに伴い、筐体２の内
壁面からの熱放射（熱輻射）により、筐体２の内部の温
度が上昇してしまう虞がある。ところが、本実施例で
は、筐体２の内壁面は、熱放射率が低い（外壁面のほぼ
１／１０）低放射率面９とされているので、筐体２の内
壁面からの熱放射を低減させることができ、筐体２内部
の温度上昇が効果的に抑えられるのである。

【００１９】これにより、動作保証温度が比較的低いマ
イコン８が（例えばパワー素子６の耐熱温度が１５０℃
であるのに対し、マイコン８の動作保証温度は１１０
℃）、パワー素子６の発熱の影響を受けにくくなり、高
温となることを防止することができる。尚、パワー素子
６が搭載される第１の基板３と、マイコン８を含む制御
回路が搭載される第２の基板４とを別々つまり熱的に非
接続状態に設けたので、基板３，４間での直接的な熱伝
達が抑えられることは勿論である。

【００２０】このように本実施例の電子回路ユニット１
によれば、筐体２内にパワー素子６やマイコン８等を収
容して構成されるものにあって、パワー素子６の熱を効
率的に外部に放熱することができながらも、筐体２内部
の温度上昇を抑えることができる。この結果、パワー素
子６の発熱に起因したマイコン８に対する悪影響の発生
を効果的に防止することができ、信頼性の向上を図るこ
とができるという優れた効果を得ることができる。特に
本実施例では、筐体２の内壁面全体を低放射率面９とし
たので、筐体２内部の温度上昇の抑制効果に優れたもの
となる。

【００２１】また、本実施例の電子回路ユニット１で
は、筐体２の内壁面を低放射率面９とするだけで、遮蔽
板を設けるといった部品の追加や構造の大幅な変更を招
くことなく簡単な構成で済ませることができる。しか
も、本実施例では、筐体２の内壁面を研磨により滑面化
することにより、低放射率面９とするようにしたので、
低放射率面９の形成も容易に行なうことができたのであ
る。

【００２２】＜第２の実施例＞図２は、本発明の第２の
実施例（請求項３に対応）に係る電子回路ユニット１１
の構成を概略的に示している。尚、以下に述べる各実施
例においては、上記第１の実施例における電子回路ユニ
ット１と同一部分については、同一符号を付して詳しい
説明を省略し、異なる点を中心に述べることとする。

【００２３】この第２の実施例に係る電子回路ユニット
１１が、上記第の１実施例の電子回路ユニット１と異な
るところは、筐体２の内壁面の低放射率面１２を構成す
るにあたり、筐体２の内壁面を研磨により滑面化するこ
とに代えて、筐体２の内壁面を低放射率材料でコートす
るようにした点にある。具体的には、低放射率面１２
は、筐体２の内壁面に、例えば金メッキ（あるいは銀メ
ッキ）を施すことにより構成されている。

【００２４】このような第２の実施例に係る電子回路ユ
ニット１１においても、上記第１の実施例と同様に、パ
ワー素子６の熱を効率的に外部に放熱することができな
がらも、筐体２の内壁面からの熱放射を低減して筐体２
内部の温度上昇を抑えることができ、ひいては、パワー
素子６の発熱に起因したマイコン８に対する悪影響を効
果的に防止することができる。しかも、部品の追加や構
造の大幅な変更を招くことなく、筐体２の内壁面に金メ
ッキを施すという簡単な構成で、低放射率面１２を容易
に形成することができるものである。

【００２５】＜第３の実施例＞図３は、本発明の第３の
実施例（請求項４に対応）に係る電子回路ユニット２１
の構成を概略的に示している。この実施例の電子回路ユ
ニット２１においては、上記第１の実施例における電子
回路ユニット１の構成に加えて、第１の基板３（セラミ
ック基板）の表面を覆うコート樹脂７の表面に、金メッ
キ層２２（あるは銀メッキ層）を設け、第１の基板３の
表面を低放射率材料でコートするようにしている。

【００２６】これによれば、低放射率面９によって、筐
体２の内壁面から該筐体２内への熱放射を低減させるこ
とができることに加えて、コート樹脂７の表面に設けら
れた金メッキ層２２により、パワー素子６が搭載された
第１の基板３の表面からの熱放射も低減させることがで
きる。従って、筐体２内部の温度上昇を抑える効果によ
り一層優れたものとなるのである。

【００２７】＜第４の実施例＞図４は、本発明の第４の
実施例に係る電子回路ユニット３１の構成を概略的に示
している。この実施例においては、筐体３２は、その上
壁部を構成する矩形板状の上部筐体部３３と、側壁部を
構成する矩形枠状の下部筐体部３４とを、断熱材３５を
挟んで例えば接着により接合して構成されている。この
場合、前記上部筐体部３３及び下部筐体部３４は、共に
熱伝導性の良いアルミニウムからなり、前記断熱材３５
は、例えば発泡樹脂あるいは発泡ゴムからなる。従っ
て、上部筐体部３３と下部筐体部３４とは熱的に分断さ
れることになる。

【００２８】また、前記上部筐体部３３の内面部（下面
部）に、パワー素子６を搭載した第１の基板３が熱的接
続状態に取付けられ、前記下部筐体部３４にマイコン８
を搭載した第２の基板４が取付けられるようになってい
る。そして、筐体３２の内壁面のうち、上部筐体部３３
の内面部（下面部）は、例えば研磨による滑面化によっ
て、熱放射率の低い低放射率面３６とされている。さら
に、上部筐体部３３の外壁部には、例えばアルミニウム
製の放熱フィン３７が設けられている。

【００２９】かかる構成においては、パワー素子６から
発生する熱は、第１の基板３から筐体３２のうち上部筐
体部３３に伝達され、更に放熱フィン３７に伝達されて
外部空気中へ放熱される。このとき、放熱フィン３７を
設けたことにより、外部への放熱が良好に行なわれ、ま
た、上部筐体部３３と下部筐体部３４との間に断熱材３
５が介在されているので、上部筐体部３３の熱が下部筐
体部３４に伝わりにくくなる。

【００３０】そして、筐体３２のうち上部筐体部３３に
ついては、パワー素子６からの熱が伝達されて高温とな
るが、その内壁面は熱放射率が低い低放射率面３６とさ
れているので、上部筐体部３３の下面からの熱放射を低
減させることができる。また、下部筐体部３４はさほど
高温となることはないので、その内側壁面からの熱放射
は少なく、しかも、第２の基板４ひいてはマイコン８に
対する熱伝達も少ない。従って、本実施例によっても、
筐体３２内部の温度上昇を抑えることができ、ひいては
パワー素子６の発熱に起因したマイコン８に対する悪影
響を効果的に防止することができるものである。

【００３１】尚、上記第１〜第３の実施例においては、
筐体２の内壁面全体を低放射率面９，１２としたが、筐
体２の内壁面のうち特に高温となる部分についてのみ、
部分的に低放射率面を設けるようにしても良い。また、
上記各実施例では、筐体２，３２からの放熱を外部の空
気中に行なう構成としたが、電子回路ユニットを、別の
構造物に熱的接触状態に設けてその構造物へ放熱する構
成としても良く、また水冷式としたり、あるいはファン
装置からの冷却風により強制的に放熱する構成としても
良い。第１〜第３の実施例における筐体２に放熱フィン
を設ける構成とすることもできる。

【００３２】さらには、上記実施例では、筐体２，３２
をアルミニウム（アルミダイキャスト）製としたが、ア
ルミニウム製に限るものではなく、熱伝導性の良い材料
であれば各種の材料を採用することができる。低放射率
材料でコートすることにより低放射率面を構成する場合
においても、金メッキや銀メッキに限らず、所要の効果
を得ることができれば各種の材料を採用することがで
き、メッキに限らず塗布等によりコートすることも可能
である。その他、第２の基板４を蓋部５側に取付ける構
成とするといったように、筐体の形状や基板の取付け構
造、基板の材質等についても種々の変形例が考えられる
等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実
施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、電子回路
ユニットの縦断面図

【図２】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図３】本発明の第３の実施例を示す図１相当図

【図４】本発明の第４の実施例を示す図１相当図

【符号の説明】

図面中、１，１１，２１，３１は電子回路ユニット、
２，３２は筐体、３は第１の基板、４は第２の基板、６
はパワー素子、８はマイコン、９，１２，３６は低放射
率面、２２は金メッキ層を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体内に、パワー素子が搭載された第１
   の基板、及び、マイコンが搭載された第２の基板を収容
   してなる電子回路ユニットであって、 前記筐体の内壁面のうち前記第１の基板との熱的接続部
   分に、該筐体の外壁面よりも熱放射率の低い低放射率面
   が設けられていることを特徴とする電子回路ユニット。
2. 【請求項２】 前記低放射率面は、前記筐体の内壁面を
   研磨により滑面化して構成されることを特徴とする請求
   項１記載の電子回路ユニット。
3. 【請求項３】 前記低放射率面は、前記筐体の内壁面を
   低放射率材料でコートして構成されることを特徴とする
   請求項１記載の電子回路ユニット。
4. 【請求項４】 前記第１の基板の表面が、低放射率材料
   でコートされていることを特徴とする請求項１ないし３
   のいずれかに記載の電子回路ユニット。