JP2004079576A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板実装型電子部品と基板非実装型電子部品をケース内に配置でき、かつ、耐振性および放熱性に優れた電子制御装置を提供する。
【解決手段】ケース２として、基板非実装型電子部品収納用凹部４を有するアルミケースを用いている。凹部４の内部に、基板非実装型電子部品４０を収めた樹脂製フレーム３０が配置されている。樹脂製フレーム３０にインサートされた基板非実装型電子部品用金属導電体５０と回路基板１１とが金属箔５２にて電気的に接続されている。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車用電子制御装置として、図５の構造にて量産されているものや、図６に示す構造がある。
【０００３】
図５において、アルミ製平板１００上に、電子部品１０１を実装した基板１０２が接着固定されている。基板１０２上に実装することができない大型電子部品（コイルやコンデンサ等）１０４は、ケースとコネクタを兼ねる樹脂製フレーム１０３に保持固定されている。樹脂製フレーム１０３にはバスバー（金属導電体）１０５がインサートされている。そして、大型電子部品１０４と、基板１０２上の接続ランドとは、部品リード材１０６とバスバー１０５とリボンワイヤ（金属箔）１０７を通して電気的に接続されている。また、樹脂製フレーム１０３にインサートしたバスバー（金属導電体）１０５はコネクタ部１０８の連結ピン（コネクタピン）として用いている。
【０００４】
一方、図６において、アルミ製ケース１１０は箱型をなし、その内部に基板１１１が接着固定され、基板１１１上に、全ての電子部品１１２，１１３がハンダ固定されている。また、アルミ製ケース１１０にはコネクタ１１４が取り付けられるとともに、ケース１１０に設けた鍔部１１５を用いてエンジン側（車両側）に取り付けられる。また、アルミ製ケース１１０がヒートシンクとして機能する。つまり、基板１１１に配した電子部品１１２，１１３が発する熱の大部分は基板１１１からアルミ製ケース１１０に伝導し、鍔部１１５を経由してエンジン側（車両側）へ放熱される。また、一部の熱はケース内部の空気による伝達や放射によりケース１１０に達し、ここから大気中へ放熱される。
【０００５】
ここで、図５の構造と図６の構造を比較した場合、図５の構造においては、出力の大きな電子部品１０４をケース内に収納することができる。そのため、大出力の電子制御装置（例えば、ディーゼルエンジン用インジェクタドライバやガソリン直噴用インジェクタドライバ等）に利用できる。しかしながら、アルミ製平板１００と樹脂製フレーム１０３により、ケースとコネクタ（１０８）と大型部品支持部材を構成しており、かつ、バスバー（金属導電体）１０５がコネクタピンを兼用して外部に突出した構造となっている。そのため、バスバー幅がコネクタピン幅となり、必然的にコネクタのピン数には限界がある（例えば２０ピン程度）。
【０００６】
近年、電子制御装置の入出力数が著しく増加しており（例えば、５０〜１５０ピン）、図５の構造では到底対応できない。そのため、電子制御装置を大出力部と小出力部（制御部）に分割した構成にするのが一般的である。また、コネクタ（１０８）については各種のものを使用することが多く、必要に応じてコネクタ形状を変更するようにすると、ケースバリエーションが増加し、ひいては電子制御装置のコストを押し上げるという問題が生じる。
【０００７】
一方、図６の構造においては、小出力（制御部）に限定したものとなっている。つまり、コネクタ１１４は汎用的な狭ピッチ設計によって入出力数も１００〜１５０ピン程度まで対応可能である。しかしながら、図５のような大型部品１０４は搭載困難であり、仮に、基板１１１を大きくして搭載したとしても、エンジンに直載する等の内燃機関用電子制御装置では、加わる振動にて部品自身の重量によって部品が基板から剥離してしまう問題が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は、基板実装型電子部品と基板非実装型電子部品をケース内に配置でき、かつ、耐振性および放熱性に優れた電子制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の電子制御装置は、ケースとして、基板非実装型電子部品収納用凹部を有する熱的良導金属製ケースを用い、前記凹部の内部に、基板非実装型電子部品を収めた樹脂製フレームを配置し、樹脂製フレームにインサートされた基板非実装型電子部品用金属導電体と回路基板とを金属箔にて電気的に接続したことを特徴としている。
【００１０】
よって、大型部品である基板非実装型電子部品を配置しても、樹脂製フレームにより部品が保持されているので、耐振動性を確保することができる。また、熱的良導金属製ケースがヒートシンクとして機能し、基板非実装型電子部品と基板実装型電子部品は熱的良導金属製ケースを介して熱を逃がすことができる。その結果、基板実装型電子部品と基板非実装型電子部品をケース内に配置でき、かつ、耐振性および放熱性に優れたものとなる。
【００１１】
請求項２に記載のように、熱的良導金属製ケースと樹脂製フレームとコネクタとを別体構造にすると、制御入出力数増加に対しては、コネクタとケースが一体化されたものに比べてコネクタのみを設計変更すればよく、設計自由度が向上する。
【００１２】
請求項３に記載のように、樹脂製フレームに基板非実装型電子部品を全て収めると、大型部品を基板外において配置することができ、基板には基板実装型（ＳＭＤ）電子部品等の小型部品のみを実装すればよく、基板の小型化を図ることができるとともに耐振性を向上することができる。
【００１３】
請求項４に記載のように、熱的良導金属製ケースとしてアルミ製ケースを用いることができる。
請求項５に記載のように、熱的良導金属製ケースに取付用鍔部を一体成形すると、取付用鍔部から熱を取付相手側に逃がすことができ、放熱性に優れたものとなる。
【００１４】
請求項６に記載のように、樹脂製フレームに放熱用窓を設けると、この窓により放熱性に優れたものとなる。
請求項７に記載のように、エンジン直載型の電子制御装置に適用するとよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施形態における自動車用電子制御装置（ＥＣＵ）１の平面図を示す。図２には、図１のＡ−Ａ線での縦断面図を示す。ただし、図２に示すように、ＥＣＵ１におけるケース２にはカバー３が取り付けられるが、図１はカバー３を取り外した状態での平面図である。本ＥＣＵ１は、エンジン制御用ＥＣＵであって、エンジンルームに配置され、かつ、エンジン直載型の電子制御装置である。
【００１６】
ケース２にはアルミ製ケース（以下、単にアルミケースという）を用いている。このアルミケース２は、全体構成として上面が開口した箱型をなしている。アルミケース２の上面開口部はカバー３にて塞がれている。
【００１７】
アルミケース２の底面における中央部には、基板実装型電子部品１０を搭載した回路基板１１が配置され、接着剤１２にて固定されている。また、アルミケース２の底面における回路基板１１の設置箇所より右側の部位には、コネクタ２０が取り付けられている。つまり、アルミケース２とコネクタ２０とは別体構造となっている。コネクタ２０は、有底筒状のハウジング２１と、当該ハウジング２１に貫通支持された連結ピン（コネクタピン）２２からなる。そして、ハウジング２１が、アルミケース２に設けた透孔２ａに差し込まれ、この状態で接着固定することによりコネクタ２０がアルミケース２に取り付けられている。
【００１８】
ボンディングワイヤ２３にて回路基板１１とコネクタ２０の連結ピン（リード）２２が電気的に接続されている。
一方、アルミケース２の底面における回路基板１１の設置箇所より左側の部位には、突部２ｂが形成され、その突部２ｂの内側は大型の電子部品（基板非実装型電子部品）４０，４１を配置するための凹部４となっている。アルミケース２の凹部４の内部には、樹脂製フレーム３０が挿入され、接着固定されている。樹脂製フレーム３０の内部である電子部品収納用凹部３１においては基板非実装型電子部品４０，４１が収められ、接着剤４２にて固定されている。基板非実装型電子部品４０，４１はコイルやコンデンサ等の大出力回路用大型電子部品である。
【００１９】
このようにして、アルミケース２の一部に袋状突部２ｂを設け、突部２ｂの内部（凹部４）において大型電子部品４０，４１を樹脂製フレーム３０にて保持した状態で搭載することで、全体容積を減少し小型化可能となっている。
【００２０】
また、樹脂製フレーム３０は絶縁材であるため、大型電子部品４０，４１とアルミケース２とを絶縁分離するための部材としても機能している。また、大型電子部品４０，４１を樹脂製フレーム３０上に搭載することで、回路基板１１上には小型の基板実装型（ＳＭＤ）電子部品１０等のみを実装すればよく、基板１１の小型化、微細パターン設計化が可能となる。さらに、樹脂製フレーム３０は大型電子部品４０，４１の搭載に必要な最小限の大きさとなるように設計している。つまり、樹脂製フレーム３０を最小限な大きさ、即ち、従来の図５のように大型電子部品１０４を囲い込むのではなく、部品４０，４１を保持する台座の機能を得るためだけの大きさにしている。これにより、大型部品４０，４１の配置部分のみ突部２ｂとなるケース構造とすることにより（基板配置箇所を薄くして）ＥＣＵ１の全体容積を小さく、即ち、ケースの容積を、図２においてＺ１で示す領域分だけ小さくでき小型化を図ることができる。また同時に、大型電子部品４０，４１からの発熱を効率良く周囲へ放熱してアルミケース２に吸熱させることで放熱性を向上させている。さらに、樹脂製フレーム３０自体には、図５の従来構造のような筐体強度を確保する必要がないため、厚みを従来比の１／３とし、樹脂使用量を削減でき、重量を軽減させることができる。
【００２１】
図１，２において、基板非実装型電子部品４０，４１はリード４０ａ，４１ａを有する。樹脂製フレーム３０はバスバー支持部３２を有し、バスバー支持部３２は回路基板１１の上方において右側に延びている。このバスバー支持部３２にはバスバー（基板非実装型電子部品用金属導電体）５０，５１がインサートされ、同バスバー５０，５１は水平方向に延びている。このバスバー５０，５１と基板非実装型電子部品４０，４１のリード４０ａ，４１ａとは接合されている。つまり、部品のリード４０ａ，４１ａとバスバー５０，５１とは抵抗溶接にて電気接続が確保されている。これによって、エンジン上に直接搭載された場合の振動（１０〜３０Ｇ）においても、耐振動性を確保している。
【００２２】
また、バスバー（基板非実装型電子部品用金属導電体）５０，５１と回路基板１１とが金属箔（リボンワイヤ）５２，５３にて電気的に接続されている。
アルミケース２の上端には取付用鍔部５が一体成形され、この鍔部５には図１に示すように透孔５ａが形成されている。この透孔５ａを通してネジをエンジン側に螺入することによりＥＣＵ１がエンジン側に取り付けられる。
【００２３】
前述のコネクタ２０において、ハウジング２１の内部に位置するピン２２は相手側コネクタを介してワイヤ（図示略）の端部と連結される。このワイヤにはバッテリー、各種センサ、エンジン制御用アクチュエータが接続される。つまり、ＥＣＵ１でのアルミケース２の内部の機器はコネクタ２０にてワイヤを介してバッテリー、各種センサ、エンジン制御用アクチュエータが接続される。そして、ＥＣＵ１はセンサ信号にてエンジンの運転状態を検知し各種の演算を実行してインジェクタやイグナイタといったアクチュエータを駆動してエンジンを最適な状態で運転させる。
【００２４】
電子部品の放熱について説明すると、回路基板１１上の電子部品１０からの発熱は、大部分が回路基板１１→接着剤１２→アルミケース２へと伝導し、アルミケース２からはエンジン側（車両側）へと効率的に放熱される。また、全ての部品１０，４０，４１の発する熱はアルミケース２をヒートシンクとして伝導し、鍔部５（ＥＣＵ取付部）からエンジン（車両側）へと効率良く放熱される。
【００２５】
以上のごとく本ＥＣＵ１は、ケース２内に基板非実装型電子部品４０，４１が配置されるとともに、同ケース２内に、基板実装型電子部品１０を搭載した回路基板１１が配置され、さらに、回路基板１１と基板非実装型電子部品４０，４１が電気的に接続されるとともに、ケース２に設けたコネクタ２０のピン２２と回路基板１１が電気的に接続された電子制御装置である。そして、ケース２として、基板非実装型電子部品収納用凹部４を有するアルミケース（熱的良導金属製ケース）を用い、凹部４の内部に、基板非実装型電子部品４０，４１を収めた樹脂製フレーム３０を配置している。さらに、樹脂製フレーム３０にインサートされた基板非実装型電子部品用金属導電体５０，５１と回路基板１１とを金属箔５２，５３にて電気的に接続している。
【００２６】
よって、大型部品である基板非実装型電子部品４０，４１を配置しても、樹脂製フレーム３０により部品４０，４１が保持されているので、耐振動性を確保することができる。また、アルミケース（熱的良導金属製ケース）２がヒートシンクとして機能し、基板非実装型電子部品４０，４１と基板実装型電子部品１０はアルミケース２を介して熱を逃がすことができる。その結果、基板実装型電子部品１０と基板非実装型電子部品４０，４１をケース内に配置でき、かつ、耐振性および放熱性に優れたものとなる。
【００２７】
ここで、大型電子部品４０，４１を樹脂製フレーム３０上に搭載することで耐振動性を向上できることから車載用ＥＣＵ、特にエンジン直載式ＥＣＵとして好ましい。
【００２８】
さらに、樹脂製フレーム３０の形状を工夫することで、大型電子部品４０，４１の搭載位置、あるいは、バスバー５０，５１と基板１１上の接続点を任意に設定できるため、基板１１の設計自由度が向上する。これは、基板１１上に大型電子部品を搭載する構造では、耐振動性、電流経路を考慮するため、大型電子部品の搭載位置に制約が生じるためである。
【００２９】
また、アルミケース（熱的良導金属製ケース）２と樹脂製フレーム３０とコネクタ２０とを一体成形ではなく別体構造にした（個別に設計した）。よって、様々な制御対象に柔軟に対応可能となる。つまり、アルミケース（熱的良導金属製ケース）２と樹脂製フレーム３０とコネクタ２０とを別体構造にすると、制御入出力数増加に対しては、コネクタとケースが一体化されたものに比べてコネクタ２０のみを設計変更すればよく、ＥＣＵの設計自由度が向上する。より詳しくは、本ＥＣＵ１は、アルミケース２、コネクタ２０、樹脂製フレーム３０、回路基板１１、カバー３に分割でき、それぞれは個別に設計可能としている。
【００３０】
さらに、樹脂製フレーム３０に基板非実装型電子部品４０，４１を全て収めた（搭載した）。よって、大型部品を基板１１外において配置することができ、基板１１には基板実装型（ＳＭＤ）電子部品等の小型部品１０のみを実装すればよく、基板１１の小型化を図ることができるとともに耐振性を向上することができる。
【００３１】
また、アルミケース（熱的良導金属製ケース）２に取付用鍔部５を一体成形したので、取付用鍔部５から熱を、取付相手側であるエンジン側（車両側）に逃がすことができ、放熱性に優れたものとなる。
【００３２】
なお、アルミケース２にフィンを設けるようにすると、大気中への放熱をさらに向上させることができる。
以下、応用例を説明する。図３に示すように、樹脂製フレーム３０に放熱用窓としてのスリット（貫通孔）６０を形成してもよい。詳しくは、図４に示すように、樹脂製フレーム３０の電子部品収納用凹部３１の側壁部分において長方形状のスリット（貫通孔）６０を多数配置している。このようにすることにより、スリット６０からアルミケース２へ熱伝達し易くなり、これによって大型電子部品４０，４１からの放熱性を向上させることができる。詳しくは、樹脂製フレーム３０は熱伝導率が低く同フレーム側壁が断熱材となってしまう。そこで、スリット６０を設けることによりスリット６０の形成箇所において空気を介して電子部品４０，４１からの熱をアルミケース２に伝達させやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における電子制御装置の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線での縦断面図。
【図３】応用例における電子制御装置の縦断面図。
【図４】樹脂製フレームの斜視図。
【図５】従来の電子制御装置の縦断面図。
【図６】従来の電子制御装置の縦断面図。
【符号の説明】
２…アルミケース（熱的良導金属製ケース）、４…基板非実装型電子部品収納用凹部、５…取付用鍔部、１０…基板実装型電子部品、１１…回路基板、２０…コネクタ、２２…ピン、３０…樹脂製フレーム、４０，４１…基板非実装型電子部品、５０，５１…バスバー（基板非実装型電子部品用金属導電体）、５２，５３…金属箔、６０…スリット（放熱用窓）。

Claims (7)

1. ケース（２）内に基板非実装型電子部品（４０，４１）が配置されるとともに、同ケース（２）内に、基板実装型電子部品（１０）を搭載した回路基板（１１）が配置され、さらに、前記回路基板（１１）と基板非実装型電子部品（４０，４１）が電気的に接続されるとともに、前記ケース（２）に設けたコネクタ（２０）のピン（２２）と前記回路基板（１１）が電気的に接続された電子制御装置であって、
   前記ケース（２）として、基板非実装型電子部品収納用凹部（４）を有する熱的良導金属製ケースを用い、前記凹部（４）の内部に、基板非実装型電子部品（４０，４１）を収めた樹脂製フレーム（３０）を配置し、樹脂製フレーム（３０）にインサートされた基板非実装型電子部品用金属導電体（５０，５１）と前記回路基板（１１）とを金属箔（５２，５３）にて電気的に接続したことを特徴とする電子制御装置。
2. 前記熱的良導金属製ケース（２）と樹脂製フレーム（３０）とコネクタ（２０）とを別体構造にしたことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記樹脂製フレーム（３０）に基板非実装型電子部品（４０，４１）を全て収めたことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
4. 前記熱的良導金属製ケース（２）はアルミ製ケースである請求項１に記載の電子制御装置。
5. 前記熱的良導金属製ケース（２）に取付用鍔部（５）を一体成形したことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
6. 前記樹脂製フレーム（３０）に放熱用窓（６０）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
7. エンジン直載型である請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子制御装置。

Images