JP2005217174A - コントロールユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 金属基板とプリント回路基板間の接続構造を簡略化する。
【解決手段】 ケース１０内には、金属基板２０に搭載されたＦＥＴ３０、コンデンサ３１等の部品、金属基板２０及びプリント回路基板４０が下から順次に積層された状態で収容される。ケース１０の底板１１はアルミダイキャスト製で放熱板を兼ねており、周壁１２は金属基板２０のベース２１と一体に形成される。金属基板２０とプリント回路基板４０との間で接続を取る場合は、金属基板２０のバスバー２２から立てられた接続用ピン３６をプリント回路基板４０のスルーホール４１に挿入したり、金属基板２０に搭載された部品（ＦＥＴ３０）のリード端子３０Ｂを直接にスルーホール４１に挿入して半田付けすることで、別途接続用部材を用いることなく接続される。発熱部品であるＦＥＴ３０は、底板１１に立てられた当接壁１５に当てられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両等に搭載されて給電や制御信号の伝達を行うコントロールユニットに関する。

従来、この種のコントロールユニットの一例として、特許文献１に記載されたものが知られている。これは大電流が流れるパワー回路を構成するために、バスバー上にＦＥＴ、コンデンサ及びシャント抵抗等の各種部品を搭載してなる金属基板と、小電流で済む信号系制御回路を構成するために、マイクロコンピュータや周辺回路素子を装着したプリント回路基板とが別個に形成される。そして、合成樹脂材からなるケースの底側に、金属基板が部品の搭載面を上に向けて収容され、その上にプリント回路基板が収容された構造となっている。
特開平６−２７０８２４号公報

ところで、金属基板とプリント回路基板との間も電気的に接続する必要があるが、上記の配置構造であると、金属基板の上面にはコンデンサのような比較的嵩の大きい部品が搭載されていることに加えて、ＦＥＴのような発熱しやすい部品があって放熱も考慮する必要がある等のために、金属基板とプリント回路基板との間隔も大きくせざるを得ない。そのため両基板間は、リード線やバスバーといった接続用部材を別個に備えて接続を取る必要があり、接続の作業に手間が掛かり、また構造も複雑化するといった問題があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、金属基板とプリント回路基板間の接続構造を簡略化するところにある。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、導電路としてバスバーを配し、パワー回路等の大電流が流れる回路を構成するべく各種部品を搭載した金属基板と、信号系制御回路等の小電流が流れる回路を構成するべく回路素子等を搭載したプリント回路基板とが備えられ、前記金属基板と前記プリント回路基板とは、前記金属基板における前記各種部品を搭載した側とは反対側の面が、前記プリント回路基板と対向した状態で積層されてケース内に収容されている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記ケースが熱伝導性に優れた素材によって形成されることで放熱板を兼用しており、前記金属基板に搭載された部品のうちの発熱部品が、前記ケースに当接されているところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記金属基板は、前記バスバーが合成樹脂製のベースにインサート成形により埋設されることで形成されているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
ケース内には、金属基板に搭載された各種部品、金属基板及びプリント回路基板が順次に積層された状態で収容され、金属基板とプリント回路基板との間隔を詰めることができる。そのため、金属基板とプリント回路基板との間で接続を取る場合に、金属基板のバスバーから立てられたピンをプリント回路基板のスルーホールに挿入したり、金属基板に搭載された部品のリード端子を直接にスルーホールに挿入するといったように、別部材である接続用部材を用いることなく接続することが可能となる。したがって、部品点数と接続の工数とを大幅に低減することができる。

＜請求項２の発明＞
発熱部品の熱はケースから良好に放散される。ケース自体を放熱板に兼用したから、ユニットの大型化を招くことなく発熱部品の放熱を図ることが可能となる。
＜請求項３の発明＞
金属基板は、バスバーをベース内に埋設した構造となっているから、各種部品を搭載したり、ケース内に収める場合等に、金属基板自体の取り扱いがしやすくなる。

＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。
この実施形態のコントロールユニットは、大まかには、上面開放の方形の箱形をなすケース１０内に、金属基板２０と、プリント回路基板４０とが収容され、上面開口に蓋板４５が被着された構造である。ここで、ケース１０はさらに、底板１１と、周壁１２とに分かれている。
以下、個々に説明する。

ケース１０の底板１１はアルミダイキャスト製であって、方形の厚板状に形成されており、上面（内底面）の周縁に沿って、位置決め用のリブ１３が立てられているととも、四隅に取付部が設定されている。この底板１１は、上記のように熱伝導性に優れたアルミニウムを素材としていることにより、放熱板を兼用している。底板１１の上面（内底面）には、前後方向（図３の上下方向）に細長い当接壁１５が立ち上がって形成されている。

金属基板２０は、方形の平板状をなす合成樹脂製のベース２１内に、導電路となる複数のバスバー２２が所定位置に配されてインサート成形により埋設されている。この金属基板２０の周縁には、上記したケース１０の周壁１２がベース２１と一体的に形成されており、逆の言い方をすると、周壁１２内において、その中央高さよりも少し上の位置に金属基板２０が一体的に形成されている。周壁１２における正面から見た右側の外面からは、フード状をなすコネクタハウジング２４が複数個一体的に突設されている。

金属基板２０のベース２１の下面側には、各種電気部品、例えばＦＥＴ３０、コンデンサ３１、コイル３２、シャント抵抗３３及びリレー３４等が搭載されるようになっている。そのため、ベース２１の下面側にそれらの取付位置が設定されるとともに、取付位置の近傍には、ベース２１の上下面を貫通した接続用孔２６が開口され、各接続用孔２６には、所定のバスバー２２の端部が上向きに曲げられた状態で突出して臨んでいる。

例えばコンデンサ３１の取付位置では、図１の左側に示すように、一対の弾性支持板２７によってコンデンサ３１が抱かれるようにして支持され、そのリード端子３１Ａが、図３に示すように、接続用孔２６内において対応するバスバー２２の端部と、溶接あるいは半田付けによって接続されている。
また、シャント抵抗３３は、図１の右側に示すように、両端が接続用孔２６内に挿入され、そこに臨んだバスバー２２の端部と同様に接続されて、吊り下げ状に支持されている。

ＦＥＴ３０は図示６個が備えられ、それらの取付位置は、上記したケース１０の底板１１に立てられた当接壁１５を挟むようにして左右３箇所ずつ設定されている。各ＦＥＴ３０は、２本のリード端子３０Ａが接続用孔２６に挿入され、図５にも示すように、そこに導入されたバスバー２２の端部と同様に接続されて、同じく吊り下げ状に支持されている。なお、ＦＥＴ３０の残りの１本のリード端子３０Ｂは、接続用孔２６を貫通してその上方に大きく突出している。

また、他のコイル３２、リレー３４も、それぞれの取付位置に配され、両端あるいはリード端子を接続用孔２６内でバスバー２２の端部と接続されつつ支持されている。
このように、ベース２１の裏面に各種電気部品３０〜３４が取り付けられて対応するバスバー２２と接続されることにより、大電流が流れるパワー回路が構成されている。

金属基板２０の上面には、複数の接続用ピン３６が、上記したＦＥＴ３０の残りのリード端子３０Ｂと同程度の高さまで立てられている。接続用ピン３６は、埋設されたバスバー２２から折り曲げ形成され、若しくはバスバー２２から立てられている。また、バスバー２２の端部にはタブ状端子３７が突設されていて、これらが対応するコネクタハウジング２４内に奥面から突出することによってコネクタ部２５が形成されている。このコネクタ部２５には、電線の端末に固着されたコネクタ５０（図３，４の鎖線参照）が嵌合されるようになっている。
なお、周壁１２の下面には、底板１１のリブ１３が嵌る位置決め溝３８が形成され、上面にも同様の位置決め溝３８が形成されている。

プリント回路基板４０は、金属基板２０よりも一回り小さい形状であって、金属基板２０の上面に突設された背の低いスペーサ３９上に載置可能とされている。プリント回路基板４０上には、マイクロコンピュータや周辺回路素子が装着されて、対応する導電路と接続され、相対的に小電流が流れる信号系制御回路が構成されている。また、プリント回路基板４０には、金属基板２０の上面に立てられたリード端子３０Ｂや接続用ピン３６の位置と対応して、スルーホール４１が形成されている。
また、蓋板４５は合成樹脂製であって、ケース１０の周壁１２の上面開口を塞いで被着可能となっている。蓋板４５の下面（天井面）の周縁には、周壁１２の上面に形成された位置決め溝３８に嵌まるリブ４６が形成されているとともに、四隅に取付部が設定されている。

ユニットの組み付けは、以下のように行われる。金属基板２０の下面側に各種部品３０〜３４が配されて、既述した要領で対応するバスバー２２と接続される。続いて、金属基板２０と一体的に形成された周壁１２が、リブ１３と位置決め溝３８を嵌めつつ底板１１の上に載せられ、四隅をねじ等で固定される。これによってケース１０が構成され、ケース１０内に、各種部品３０〜３４を下面側に搭載した金属基板２０が収容された状態となる。それに伴い、底板１１に立てられた当接壁１５が、左右に並んだＦＥＴ３０の間に割って入り、各ＦＥＴ３０が当接壁１５に対して両側から挟むようにして当てられる。

次にプリント回路基板４０が、ケース１０内に入れられて金属基板２０のスペーサ３９上に載せられる。そのとき、図５に示すように、金属基板２０の上面に突出した各ＦＥＴ３０の残った１本のリード端子３０Ｂが、プリント回路基板４０のスルーホール４１を貫通して上方に突出し、半田付けによって対応する導電路と接続される。また、バスバー２２から突設された接続用ピン３６もスルーホール４１を貫通し、同様に半田付けされて対応する導電路と接続される。これにより、金属基板２０とプリント回路基板４０との間の電気的接続が取られたことになる。

最後に、ケース１０の周壁１２の上面開口に、リブ４６と位置決め溝３８とを嵌めつつ蓋板４５が被せられ、四隅をねじ等で固定される。これによりコントロールユニットの組み付けが完了する。
このようなコントロールユニットが車両の所定位置に取り付けられ、コネクタ部２５により電源線等と接続されて、所定機器に対してに給電や制御信号の伝達を行うように機能する。
通電時においては、特にＦＥＴ３０が発熱するが、ＦＥＴ３０は放熱板としても作用する底板１１の当接壁１５に当てられているから、底板１１から良好に放熱される。

以上説明したように本実施形態によれば、ケース１０内には、金属基板２０に搭載された各種部品３０〜３４、金属基板２０及びプリント回路基板４０が下から順次に積層された状態で収容され、そのため、金属基板２０とプリント回路基板４０との間隔を、必要最小限に詰めることができる。その結果、金属基板２０とプリント回路基板４０との間で接続を取る場合に、金属基板２０のバスバー２２から立てられた接続用ピン３６をプリント回路基板４０のスルーホール４１に挿入したり、金属基板２０に搭載された部品（ＦＥＴ３０）のリード端子３０Ｂを直接にスルーホール４１に挿入して半田付けするといったように、別途接続用部材を用いることなく接続することができる。したがって、部品点数と接続の工数とを大幅に低減することができ、ひいては製造コストを下げることが可能となる。

また、金属基板２０には発熱部品であるＦＥＴ３０が搭載されているが、その放熱は当接壁１５を介してケース１０の底板１１から行われる。言い換えると、ケース１０の底板１１をアルミダイキャスト製として放熱板に兼用したから、コントロールユニットの大型化を招くことなく発熱部品の放熱を図ることが可能となる。
金属基板２０は、バスバー２２を合成樹脂製のベース２１内に埋設した構造となっているから、各種部品３０〜３４を搭載したり、ユニットを組み付ける場合等に、金属基板２０自体の取り扱いがしやすくなる。特に本実施形態では、金属基板２０とケース１０の周壁１２とを一体的に形成したから、組み付け工程がより簡素化される。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では放熱板をケースの底板で兼用したが、放熱板をケースとは別に設けてもよく、そのようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。
（２）各種部品、金属基板及びプリント回路基板の配列順序は、上記実施形態とは上下逆としてもよい。
（３）金属基板とケースの周壁とは別体に形成されていてもよい。

本発明の一実施形態に係るコントロールユニットの分解断面図 組み付け後における蓋板を外した断面図 同平面図 同側面図 ＦＥＴの配設部分付近の拡大断面図

符号の説明

１０…ケース
１１…（ケース１０の）底板（放熱板）
１２…（ケース１０の）周壁
１５…当接壁
２０…金属基板
２１…ベース
２２…バスバー
２６…接続用孔
３０…ＦＥＴ（発熱部品）
３０Ａ，３０Ｂ…リード端子
３１…コンデンサ
３１Ａ…リード端子
３２…コイル
３３…シャント抵抗
３６…接続用ピン
４０…プリント回路基板
４１…スルーホール

Claims (3)

1. 導電路としてバスバーを配し、パワー回路等の大電流が流れる回路を構成するべく各種部品を搭載した金属基板と、信号系制御回路等の小電流が流れる回路を構成するべく回路素子等を搭載したプリント回路基板とが備えられ、前記金属基板と前記プリント回路基板とは、前記金属基板における前記各種部品を搭載した側とは反対側の面が、前記プリント回路基板と対向した状態で積層されてケース内に収容されていることを特徴とするコントロールユニット。
2. 前記ケースが熱伝導性に優れた素材によって形成されることで放熱板を兼用しており、前記金属基板に搭載された部品のうちの発熱部品が、前記ケースに当接されていることを特徴とする請求項１記載のコントロールユニット。
3. 前記金属基板は、前記バスバーが合成樹脂製のベースにインサート成形により埋設されることで形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のコントロールユニット。

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