JP2003224386A - 自動車用電子装置及び自動車用電子装置用ハウジング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い信頼性等をもつ自動車用電子装置を低コス
トで提供すること。 【解決手段】第１格納空間をもつハウジング１１、１２
と、基板２１と基板２１上に実装された素子２２とシリ
コーン系放熱材３１とコネクタ部２１１とをもつ電子機
器とを有し、シリコーン系放熱材３１とコネクタ部２１
１することを空間的に隔離していること特徴とする。シ
リコーン系放熱材はその耐熱性の高さから、電子機器に
用いられた素子とヒートシンクとの間に介装され素子と
ヒートシンクとの間の密着性を向上している。しかしシ
リコーン系放熱材からは加熱により低分子量シロキサン
化合物が揮発しコネクタ部等の端子部分に酸化被膜が形
成して端子間の接触不良を引き起こす。シリコーン系放
熱材とコネクタ部とを空間的に隔離することで、シリコ
ーン系放熱材から揮発する低分子量シロキサン化合物が
直接的にコネクタ部に影響を与えることを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のコントロ
ールユニット（ＥＣＵ）等の自動車用電子装置及びその
ハウジングに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の電子化は著しいものがあ
る。したがって、自動車の電子制御を行うＥＣＵについ
ても高い耐久性、信頼性が必要である。

【０００３】自動車の電子制御を行うＥＣＵはエンジン
ルーム内に設置されることが多い。エンジンルーム内は
エンジンからの放熱で高温であると共に、外部環境と連
通しているので水等が侵入するおそれがあり、電子機器
を使用するには厳しい環境である。特に近年の自動車の
省スペース化の流れによってエンジンルーム内の空間も
小さくなっておりエンジンからの排熱の影響を受けやす
くなっている。

【０００４】電子機器の耐久性を向上するには電子機器
自身の耐久性等を向上させる他に、電子機器を格納する
ハウジングを強化することにより電子機器の耐久性等を
向上させることもできる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では高い
信頼性、耐久性をもつＥＣＵ等の自動車用電子装置及び
そのハウジングを低コストで提供することを解決すべき
課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する目的
で本発明者らが鋭意研究を行った結果、自動車用電子装
置の耐久性及び信頼性を損なう原因の一つとして、シリ
コーン系放熱材を構成するシリコーン系高分子から揮発
する低分子シロキサン化合物に着目した。

【０００７】シリコーン系放熱材はその耐熱性の高さか
ら、電子機器に用いられた素子とヒートシンクとの間に
介装され、素子とヒートシンクとの間の密着性を向上し
て素子より発生する熱をヒートシンクに効率よく伝熱す
る目的で使用される。しかしながらシリコーン系放熱材
からは加熱により低分子量シロキサン化合物が揮発し電
子機器を構成する部品の金属表面を酸化させ酸化被膜を
形成する。コネクタ部等の端子部分に酸化被膜が形成さ
れると、端子間の接触不良が発生し耐久性及び信頼性に
問題が発生する。

【０００８】そこで本発明者らは表面酸化による接触不
良の発生を抑える目的で、第１格納空間を区画するハウ
ジングと、少なくとも一部が該第１格納空間内にある基
板と、該第１格納空間内にある該基板上に実装された素
子と、該素子に接し且つ該第１格納空間内に配設される
シリコーン系放熱材と、電気導電体間の接触により相手
側コネクタ部と電気的に接続でき且つ第１格納空間外に
配設されるコネクタ部とをもつ電子機器と、を有するこ
とを特徴とする自動車用電子装置を発明した（請求項
１）。

【０００９】つまり、シリコーン系放熱材とコネクタ部
とを空間的に隔離することで、シリコーン系放熱材から
揮発する低分子量シロキサン化合物が直接的にコネクタ
部に影響を与えることを防止できる。

【００１０】さらに、前記コネクタ部は前記ハウジング
の外部に配設されることが好ましい（請求項２）。そし
て前記基板は、多層基板であり、所定の端部に前記コネ
クタ部が形成され、該所定の端部には水分の浸透を遮断
する防湿封止材層が形成されていることが好ましい（請
求項３）。部品点数を削減でき、低コスト化に寄与でき
る。

【００１１】また、従来のＥＣＵでは耐振動性を向上さ
せるために電子機器を構成する基板を複数箇所でハウジ
ングに支持・固定している。基板をハウジングに支持・
固定する方法としては基板支持専用の基板支持部材をハ
ウジングに固定しその基板支持部材を介して基板をハウ
ジング本体に支持・固定することが行われる。

【００１２】本発明者らは、基板と該基板上に実装され
た素子とをもつ電子機器を格納する格納空間を区画する
ハウジング本体と、該ハウジング本体の内面に固定され
た一端部と、該素子が概ね収まる窪み部を一部にもち且
つ余部が該素子の周囲の該基板上に接触する他端部とを
もつ基板支持部材とを有することを特徴とする自動車用
電子装置用ハウジングを発明した（請求項４）。

【００１３】つまり、ハウジングに対して基板を固定す
る基板支持部材に、基板上に実装された素子からの放熱
を伝熱する伝熱作用を更に付与することで、基板支持及
び放熱を行う部材を共通化でき、より低いコストで基板
支持と放熱とを行うことが出来る。基板支持部材は他端
部の窪み部内に素子を納めて素子からの放熱をハウジン
グ本体に伝熱すると共に他端部の余部で基板と接触して
基板をハウジング本体で支持できる。

【００１４】特に前記基板支持部材は前記他端部の余部
が前記素子の周囲を取り囲んで前記基板に密着できる形
状とすることで（請求項５）、より確実に基板を支持す
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】〔自動車用電子装置〕本発明の自
動車用電子装置とはＥＣＵの他、自動車内に搭載される
電子装置全般に適用可能である。特にエンジンルーム内
に配設されて、エンジンからの排熱によって高温に曝さ
れる電子装置であるＥＣＵに適用するとより本発明の効
果を発揮できるので好ましい。

【００１６】本実施形態の自動車用電子装置はハウジン
グと電子機器とを有する。ハウジングは少なくとも内部
に第１格納空間をもつ。ハウジングには更に第２、３・
・・格納空間のように、複数の格納空間をもつものでも
良い。

【００１７】電子機器は基板と素子とシリコーン系放熱
材とコネクタ部とをもつ。基板は少なくとも一部がハウ
ジングの第１格納空間内に配設される。素子は放熱が必
要な電子部品であり、シリコーン系放熱材を介して放熱
されるものである。素子は第１格納空間に配設された基
板上に実装される。シリコーン系放熱材は素子に接触さ
せて配設され、素子からの熱を伝熱する。たとえば、シ
リコーン系放熱材は自身がヒートシンクとしての働きを
有しても良いし、更に他の部材からなるヒートシンクに
接触させることも可能である。

【００１８】コネクタ部は電気導電体間の接触により相
手側コネクタ部と電気的に接続できると共に、第１格納
空間外に配設される。ここで、第１格納空間外とは、第
１格納空間の他のハウジングに設けられた第２格納空間
等の格納空間でも良いし、ハウジングの外であっても良
い。ハウジング外とすることで第１格納空間の他に格納
空間を設ける必要がなくなりコスト低下が達成できる。
相手側コネクタ部は自動車の他の部分と本自動車用電子
装置とが信号及び電源を授受するために設けられてい
る。

【００１９】コネクタ部は基板の所定の端部に設けるこ
とで、コネクタ部を構成する部品を減らすことができコ
ストの低下が達成できる。コネクタ部を基板の所定の端
部に設けた場合には、基板は第１格納空間を区画する内
壁を貫通する。基板の所定の端部にコネクタ部を形成す
る場合にはコネクタ部を形成する基板の所定の端部の端
面に防湿封止材層を形成して基板内部への水分の浸透を
抑制することが好ましい。特に基板が多層基板である場
合には基板内部への水分の浸透を防止することにより、
基板内部に形成された配線の腐食が抑制できるので電子
機器の信頼性及び耐久性を向上できる。また、更なる信
頼性及び耐久性の向上を目的として、コネクタ部を構成
する所定の端部の基板全体にも防湿封止材層を設けるこ
とが好ましい。

【００２０】ハウジングは第１格納空間とコネクタ部が
配設される第１格納空間外とが空間的に隔離できること
を要する。ここで、「空間的に隔離された」とは第１格
納空間内に存するシリコーン系放熱材から揮発する低分
子量シロキサン化合物がコネクタ部に到達して酸化被膜
を生成しない程度で足りる。なお、ハウジングは素子か
らの放熱を廃棄するヒートシンクを兼ねることが好まし
い。

【００２１】〔自動車用電子装置用ハウジング〕本自動
車用電子装置用ハウジングはハウジング本体と基板支持
部材とを有する。ハウジング本体は電子機器等を格納し
て防塵・防水性等を付与する部材であれば特に限定しな
い。基板支持部材は一端部がハウジング本体の内面に固
定されている。ここで「内面に固定する」とは別部材と
して基板支持部材を形成して固定することのほか、ハウ
ジング本体と一体的に形成することをも含む。

【００２２】基板支持部材の他端部にはハウジング内に
格納される電子機器の基板上に実装されている素子が概
ねおさまる窪み部が一部に形成されている。窪み部内に
素子が収められた場合に素子と窪み部内の内壁との隙間
はできるだけ小さいことが好ましい。更に他端部の余部
は窪み部内に素子を収めた場合に素子周辺の基板と接触
できる形態である。従って基板支持部材は素子に応力を
加えることなく基板を支持可能であると共に、素子から
の放熱をハウジング本体に伝熱・廃棄できる。特に他端
部の余部は素子の周囲を取り囲む形状であることが好ま
しい。その結果、窪み部が閉鎖された空間となって、内
部にシリコーングリース等のシリコーン系放熱材を漏れ
ることなく充填することが可能となる。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の自動車用電子装置としてのＥ
ＣＵ及びそのハウジングについて、実施例に基づいて説
明する。

【００２４】〔ＥＣＵ〕 （実施例１）本実施例のＥＣＵを図１に示す。本ＥＣＵ
は、ハウジングと電子機器と相手側コネクタ部とを有す
る。

【００２５】ハウジングは上蓋１１及び本体部１２から
なる。上蓋１１と本体部１２とは組み合わされて第１格
納空間としての格納空間を内部に形成する。上蓋１１は
格納空間と外部とを連通する呼吸孔１１１をもつ。呼吸
孔１１１は、図２に示すように、格納空間内への開口部
の面積が格納空間外への開口部１１１１の面積より大き
い。なお、図２において、図面下方が格納空間内であ
る。

【００２６】格納空間外への開口部１１１１の大きさ
は、通常の大きさの水滴が付着した程度では格納空間内
に水が侵入しないように、開口部１１１１を構成する材
料の水との親和性に応じて決定される。また、開口部１
１１１の周囲には水滴を保持できる環状の溝部１１１２
が形成される。溝部１１１２の形成は、開口部１１１１
の周囲に型を押しつけ開口部１１１１周辺を塑性変形さ
せることにより形成する。型の押しつけにより開口部１
１１１の面積が小さくできる。

【００２７】上蓋１１の格納空間内壁には基板２１を保
持する複数の圧着ゴム４１、４２が固定される。圧着ゴ
ム４１は先端の形状が平面状となっており、その先端の
平面部分で基板２１と密着支持する。圧着ゴム４２は先
端が尖った形状をもち、その先端部分で基板２１と密着
支持する。

【００２８】本体部１２はアルミニウムから構成され、
下面に複数のフィン部１２３をもち、電子機器からの放
熱を外部に放出するヒートシンクを兼ねる。本体部１２
は、基板２１を支持・固定する基板支持部材１２１及び
１２２をもつ。基板支持部材１２１は圧着ゴム４１との
間で基板２１を狭持することで基板２１を支持する。基
板支持部材１２２はその先端部分に基板２１がネジ止め
される。

【００２９】本体部１２は基板２１上に実装された発熱
量の多い素子に応じた位置に放熱部材３２をもつ。放熱
部材３２はシリコーン系高分子からなる放熱材３１を介
して基板２１上の素子２２に接する。放熱材３１は放熱
部材３２と素子２２との密着性を向上し、伝熱性を向上
させる部材である。

【００３０】放熱材３１は、図３に示すように、長方形
のシートであり、表面に網目状の凸部が筋立っている。
その他、図４に示すように、表面に格子縞状に切り込み
を設けた放熱材３３、平行線状に切り込みを設けた放熱
材３４、単なる長方形のシートである放熱材３１’とす
ることもできる。

【００３１】電子機器は、基板２１と基板２１表面に実
装された素子２２と基板２１の所定の端部に形成された
端子部２１１をもつコネクタ部とからなる。基板２１の
素子２２が実装された部分は格納空間内に配設されてお
り、コネクタ部の設けられた部分は格納空間外に配設さ
れている。基板２１がハウジングを貫通する部分にはｏ
−リングで密閉されている。

【００３２】基板２１は多層基板であり、図５に示すよ
うに、そのコネクタ部を形成する所定の端部の端面には
防湿封止材層が形成されている。なお、基板２１表面に
ついても防湿封止材層が設けられている。基板２１のコ
ネクタ部の部分には位置決め孔２１３が設けられる。コ
ネクタ部の端子部２１１には電子機器が外部とやりとり
する信号や電源等の配線が接続されている。

【００３３】相手側コネクタ部は、相手側コネクタ部本
体５１と位置決めピン５２と端子部５３及び５４とから
なる。相手側コネクタ部本体５１はハウジングと接する
部分に凸部をもち、ハウジングの凹部と嵌合して位置が
固定される。位置決めピン５２は基板２１上の位置決め
孔２１３と嵌合してコネクタ部と相手側コネクタ部との
接合時の相対的な位置を決定する。コネクタ部と相手側
コネクタ部とが接合したときに基板上の端子部２１１に
端子部５３及び５４が接触し電気的に接続される。

【００３４】以上の構成をもつことから本実施例のＥＣ
Ｕは以下の作用効果をもつ。すなわち、電子機器のシリ
コーン系高分子からなる放熱材３１と、電気導電体間の
接触により電気的に接続されるコネクタ部及び相手側コ
ネクタ部の端子部２１１、５３及び５４とが空間的に隔
離されているので、シリコーン系高分子から放出される
低分子量シロキサン化合物が端子部２１１、５３及び５
４に付着して酸化被膜が形成される虞がなくなり、信頼
性及び耐久性が向上できる。特にＥＣＵが高温下に曝さ
れる条件下でこの効果は顕著である。

【００３５】また、呼吸孔１１１により格納空間内外を
連通することができるので、温度変化等の主に外的要因
の変動によって格納空間内の気圧が変化したときにその
変化を緩和することができる。そのときに開口部１１１
１の開口面積が小さく、水の侵入が困難であるので、何
らかの場合に付着した水滴の格納空間内部への侵入が抑
制できる。そして、開口部１１１１の周辺に付着した水
滴が溝部１１１２内に保持されることで、より確実に格
納空間内への水滴の侵入を抑制できる。更に、呼吸孔１
１１の開口部１１１１は温度変化によりその径が変化
し、格納空間内外の連通状態を自己制御可能である。つ
まり水滴が付着したときには開口部１１１１の温度が低
下して収縮することによって、その開口部１１１１の開
口面積が小さくなって水滴が格納空間内部へ侵入するこ
とを効果的に抑制できる。

【００３６】圧着ゴム４１は先端部分が平面状となって
いるので基板２１へ加えられる応力が局所的に大きくな
り、ストレスによって基板２１に悪影響を与えることが
少なくなる。つまり、圧着ゴムの先端部分が尖っている
と、その先端部分と接触する基板の部分に応力が集中す
る。基板２１はエンジンルーム内の環境変化により熱膨
張すると共に、大きな振動（３０Ｇにも達する）も加わ
っている。基板２１の一部に応力が集中すると、基板２
１上のレジストが剥離して性能が劣化することとなる。
なお、圧着ゴム４２は先端部分の面積を小さくすること
で基板２１上の素子等の部品が実装されていない部分に
接触支持することが可能となることを優先している。つ
まり、圧着ゴムを接触させる部分の面積を確保するため
に電子部品の実装密度を低下させることを防止できる。

【００３７】放熱材３１は網目状の凸部により素子２２
と放熱部材３２との間の隙間の公差設定を緩和すること
ができる。つまり、表面に設けられた凸部がつぶれて放
熱材３１の厚みが変動できる。また、放熱材３３及び３
４は表面に形成された切り込みによって、放熱材３１と
同様に、放熱材３３及び３４の厚みが変動できる。ま
た、切り込みと直角方向に加わる応力を緩和し、素子に
加わる応力を緩和することも可能である。この効果は、
特に放熱材を構成する材料に高い伝熱性が必要となる場
合に有効である。伝熱性が高い材料ほど一般的に硬く変
形し難いからである。

【００３８】基板２１の所定の端部の端面に設けられた
防湿封止材層により基板２１内部に水分が浸透すること
が防止できる。基板２１は多層基板であるので、特に端
面から水分が浸透すると、基板２１内に設けられている
配線が腐食して電子機器の働きが阻害されることとな
る。

【００３９】コネクタ部は位置決め孔２１３が相手側コ
ネクタ部の位置決めピン５２と嵌合することでコネクタ
部と相手側コネクタ部との相対的な位置を決定する。位
置決め孔２１３及び位置決めピン５２を複数設けること
で、より精度良く位置決めができる。

【００４０】〔ＥＣＵ用ハウジング〕 （実施例２）本実施例のＥＣＵ用ハウジングは、実施例
１のＥＣＵとほぼ同様の構成で使用される。つまり、本
ＥＣＵ用ハウジングは内部の格納空間内に電子機器を格
納して用いられる。本ＥＣＵ用ハウジングは、上蓋とハ
ウジング本体部とをもつ。上蓋は実施例１のハウジング
の上蓋１１と同様である。

【００４１】ハウジング本体部の形態としては、放熱部
材３２の部分が基板支持部材を兼ねており、その形態が
異なること以外は、実施例１の本体部１２とほぼ同様で
ある。図６及び７に示すように、本ＥＣＵ用ハウジング
の基板支持部材６は、ハウジング本体部の内面に固定さ
れた一端部と、一部に素子２２が概ね収まる窪み部６１
と基板２１上の素子２２の周囲を取り囲んで密着してい
る余部６２とからなる他端部とをもつ柱状体である。窪
み部６１内には素子２２が収納され隙間にはシリコーン
グリースＧが充填され素子２２と基板支持部材６の窪み
部６１との間の密着性を向上させて放熱性を向上させて
いる。

【００４２】以上の構成をもつことから、本ＥＣＵ用ハ
ウジングは以下の作用効果をもつ。すなわち、基板支持
部材６は余部６２の部分で基板２１を支持できると共
に、窪み部６１内に収まる素子２２からの放熱をヒート
シンクを兼ねるハウジング本体部に伝熱できる。基板支
持部材６は素子２２には直接接触せずに基板２１と接す
るので、素子２２に不必要な応力を加えて悪影響を与え
ることなく、基板２１を支持できる。更に図８に示すよ
うにシリコーングリースＧを介して従来の放熱部材と素
子とを接触させる場合と比較して、シリコーングリース
Ｇが周囲に広がることがなくなることからシリコーング
リースＧの量が規定できることや、シリコーングリース
Ｇと放熱部材である基板支持部材６との接触面積が大き
くできるので伝熱効率をより向上できるという利点があ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動車用
電子装置は、シリコーン系放熱材が配設される場所とコ
ネクタ部が配設される場所とをハウジングにより空間的
に隔離することによって、コネクタ部の信頼性及び耐久
性を向上でき延いては自動車用電子装置自身の耐久性を
向上されることが可能となるという効果を有する。

【００４４】さらに本発明の自動車用電子装置用ハウジ
ングは、基板支持部材として基板と接触する他端部の一
部に放熱の対象である素子が収められる窪み部を設ける
ことで、基板支持の作用を充分に達成しながら素子から
の放熱の作用をも達成できるという効果を有する。

【００４５】以上の効果を得るためには複雑な部材等を
必要としない。従って本発明の自動車用電子装置及びそ
のハウジングによれば、高い信頼性、耐久性をもつＥＣ
Ｕ等の自動車用電子装置及びそのハウジングを低コスト
で提供できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のＥＣＵを示した断面図である。

【図２】実施例１のＥＣＵのハウジングに設けられた呼
吸孔を示した概略図である。

【図３】実施例１の放熱材を示した斜視図である。

【図４】実施例１の放熱材を示した斜視図である。

【図５】実施例１のＥＣＵにおけるコネクタ部と相手側
コネクタ部との接合状態を示した概略図である。

【図６】実施例２の基板支持部材と基板との関係を示し
た一部断面概略図である。

【図７】実施例２の基板支持部材を示した一部斜視図で
ある。

【図８】従来の放熱材を示した一部断面図である。

【符号の説明】

１１…上蓋 １１１…呼吸孔 １１１１…開口部 １１１２…溝
部 ４１、４２…圧着ゴム １２…本体部 １２１、１２２…基板支持部材 １２３…フィン部 ３２…放熱部材 ３１、３１’、３３、３４…放熱材 ２１…基板 ２１１…端子部 ２１２…防湿封止材層 ２１３…
位置決め孔 ２２…素子 ５１…相手側コネクタ部本体 ５２…位置決めピン ５３、５４…端子部 Ｇ…シリコーングリース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 5/02 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｍ Ｆターム(参考） 4E360 AA02 CA02 EA03 GA24 GA29 GC08 5E322 AA01 AA03 AB08 EA07 FA04 5F036 AA01 BB21 BC33 BD22

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１格納空間を区画するハウジングと、 少なくとも一部が該第１格納空間内にある基板と、該第
   １格納空間内にある該基板上に実装された素子と、該素
   子に接し且つ該第１格納空間内に配設されるシリコーン
   系放熱材と、電気導電体間の接触により相手側コネクタ
   部と電気的に接続でき且つ第１格納空間外に配設される
   コネクタ部とをもつ電子機器と、を有することを特徴と
   する自動車用電子装置。
2. 【請求項２】 前記コネクタ部は前記ハウジングの外部
   に配設される請求項１に記載の自動車用電子機器。
3. 【請求項３】 前記基板は、多層基板であり、所定の端
   部に前記コネクタ部が形成され、 該所定の端部には水分の浸透を遮断する防湿封止材層が
   形成されている請求項２に記載の自動車用電子装置。
4. 【請求項４】 基板と該基板上に実装された素子とをも
   つ電子機器を格納する格納空間を区画するハウジング本
   体と、 該ハウジング本体の内面に固定された一端部と、該素子
   が概ね収まる窪み部を一部にもち且つ余部が該素子の周
   囲の該基板上に接触する他端部とをもつ基板支持部材と
   を有することを特徴とする自動車用電子装置用ハウジン
   グ。
5. 【請求項５】 前記基板支持部材は前記他端部の余部が
   前記素子の周囲を取り囲んで前記基板に密着できる形状
   である請求項４に記載の自動車用電子装置用ハウジン
   グ。