JP2006303106A - 電子回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成部品点数を増大することなく、振動を受けたときに異音が発生したり回路部品が損傷したりすることを防止できる電子回路装置を提供する。
【解決手段】ケーシング４は、樹脂材料により、プリント基板と、プリント基板に実装された電子部品およびパワートランジスタの全体と、コネクタ５の一部とを、ケーシング４を作る成形型内の所定位置に、電子部品、パワートランジスタおよびコネクタ５の実装が完了したプリント基板を保持して、樹脂材料によりインサート成形して形成されている。これにより、エンジンＥＣＵ１の構成部品点数および組付け工数を大幅に低減することができる。また、エンジン振動が伝達されてエンジンＥＣＵ１が振動した場合、従来の電子回路装置における回路基板がケーシングに対して相対的運動をして異音が発生する不具合の発生を確実に阻止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば自動車等に搭載される電子回路装置に関するものである。

従来の電子回路装置としては、自動車等に装備される各種電気装置の作動制御を行うためのものがある。

従来のこの種の電子回路装置の一例を図７に示す。図７は、従来の電子回路装置の構造を説明する斜視図である。

従来のエンジンＥＣＵ１００は、回路部品（図示せず）が実装された回路基板１０１がケーシング１０２内に収納固定されている。ケーシング１０２は、収納部１０３および蓋１０４から構成されている。回路基板１０１は、先ず収納部１０３内に保持され、続いて収納部１０３に蓋１０４が装着されると、回路基板１０１がケーシング１０２内に固定される。ここで、回路基板１０１には、エンジンＥＣＵ１００を外部の電気回路に接続するためのコネクタ１０５が実装されている。コネクタ１０５は、回路基板１０１がケーシング１０２内に固定された状態においても、その一部が、外部の電気回路と接続可能に蓋１０４に設けられた開口部１０４ａからケーシング１０２外方へ露出している。

上述した従来の電子回路装置では、ケーシング１０２内部への水分や異物の侵入を阻止するのが困難である。また、ケーシング１０２および回路基板１０１間には微小な隙間がある。このため、エンジンＥＣＵ１００が外部の振動を受けたときに、回路基板１０１がケーシング１０２内で振動して異音が発生する、あるいは回路部品（図示せず）回路基板１０１から外れる等の問題が生じることがある。

また、上述した従来の電子回路装置においては、構成部品点数が多いので、組付け工数が増大するという問題がある。

本発明は上記のような問題点に鑑みなされたもので、その目的は、構成部品点数を増大することなく、振動を受けたときに、異音が発生したり回路部品が損傷したりすることを防止できる電子回路装置を提供することである。

本発明は、上記目的を達成する為に以下の技術的手段を採用する。

本発明の請求項１に記載の電子回路装置は、回路部品が実装されている回路基板と、回路基板に実装され回路基板を外部の電気回路に接続するためのコネクタと、樹脂材料からなるケーシングとを備え、ケーシングは樹脂材料により回路基板および回路部品の全体とコネクタの一部とを封止して形成されることを特徴としている。

このような構成によれば、樹脂材料により回路基板および回路部品の全体とコネクタの一部とを封止する一つの工程により、ケーシングを形成する工程および回路基板をケーシング内に固定する工程が完了する。したがって、電子回路装置の部品点数および組付け工数を低減することができる。

また、回路基板はケーシングに密着しているので、電子回路装置が振動を受けたときに回路基板１０１がケーシング１０２に対して相対的運動をして異音が発生すること、および回路部品が回路基板から外れる等の不具合の発生を確実に防止することができる。

以上により、構成部品点数を増大することなく、振動を受けたときに、異音が発生したり回路部品が損傷したりすることを防止できる電子回路装置を実現することができる。

本発明の請求項２に記載の電子回路装置は、回路基板には発熱する電子素子が実装され、
ケーシングには衝立状に突出する放熱部が電子素子に対応する位置に設けられていることを特徴としている。

回路基板上に発熱する電子素子、たとえばパワートランジスタ等が実装されていることがある。この場合、この電子素子の温度を正常動作が可能な所定温度範囲内に維持し且つ電子素子近傍に配置される他の回路部品の温度を正常動作が可能な所定温度範囲内に維持するために、発熱する電子素子が発生する熱を外部へ放散させる必要がある。

従来の電子回路装置においては、回路部品の周囲が空気であること、および回路基板が箱状のケーシング内に密閉されているため、回路部品が発生する熱をケーシング外部へ放熱して回路部品の温度を適正値に維持することが困難であった。また、ケーシングに放熱用の通風口を設けると、ケーシング内を良好な清浄度に維持することが困難になってしまうという問題があった。

これに対して、本発明の請求項２に記載の電子回路装置では、ケーシングに衝立状に突出する放熱部を発熱する電子素子に対応する位置に設けている。ところで、発熱する電子素子は樹脂材料により封止されている。言い換えると、電子素子は、その回路基板と密着している面を除く全ての面が樹脂材料と密着している。また、一般的に樹脂材料の比熱は空気の比熱に比べて格段に大きい。このために、電子素子が発生する熱は、高効率で樹脂材料、すなわちケーシングに伝達される。そして、この熱はケーシング内を熱伝導し、ケーシングに形成された放熱部の表面から空気中に伝達される。

以上により、本発明の請求項２に記載の電子回路装置では、電子素子が発生する熱を高効率でケーシング外へ放散させて、電子素子の温度を正常動作が可能な所定の温度範囲内に確実に維持することができる。

本発明の請求項３に記載の電子回路装置は、回路基板には発熱する電子素子が実装され、回路基板には放熱部材が電子素子から熱伝達可能に配置され、放熱部材の一部はケーシングの外側に露出していることを特徴としている。

この場合、放熱部材として、その比熱が樹脂材料の比熱よりも大きい材料、たとえば金属材料のアルミニウム等を用いれば、回路部品が発生する熱をより高効率でケーシング外へ放散させて、回路部品の温度を所定の温度範囲内に確実に維持することができる。

本発明の請求項４に記載の電子回路装置は、ケーシングはケーシングを他の部材に固定するための取り付け部を備えることを特徴としている。

従来の電子回路装置を他の部材に固定する場合は、ケーシングに固定された金属板等から成るブラケットを介して他の部材に固定する構成としている。このため、電子回路装置の構成部品点数が増大していた。また、電子回路装置が取り付けられる車型が複数あるの場合は、それぞれの車型毎にブラケットを複数種類用意する必要があり、コスト増大を招いていた。

これに対して、本発明の請求項４に記載の電子回路装置では、樹脂材料によりケーシングを形成する工程において同時に取り付け部をも形成している。すなわち、上述した従来の電子回路装置におけるブラケットをケーシングと一体的に形成している。

これにより、電子回路装置の部品点数の増加を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態による電子回路装置を、自動車のエンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に適用した場合を例として、図に基づいて説明する。なお、各図において、同一構成部分には同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１の斜視外観図である。

図２は、本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１の断面図であり、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

図３は、本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１の断面図であり、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

エンジンＥＣＵ１は、エンジンへ供給する燃料噴射量および噴射時期等を自動車の運転条件等に応じて常に最適に制御するもので、エンジンルーム内、あるいは車室内に固定されている。

エンジンＥＣＵ１は、図２に示すように、ケーシング４と、ケーシング４内に収容される回路基板であるプリント基板２と、エンジンＥＣＵ１を外部の電気回路に接続するためのコネクタ５とにより構成される。

プリント基板２は、たとえばガラスエポキシ樹脂等からなる基板に図示しない配線パタンを形成して成るものである。基板としては、ガラスエポキシ樹脂に限定されるものではなく、他の種類の樹脂基板や、セラミックス基板等を用いてもよい。

プリント基板２には、回路部品である電子部品３１が実装されている。電子部品３１は、たとえば、抵抗、コンデンサ、ダイオード、トランジスタ、各種ＩＣ等である。また、プリント基板２には、発熱する電子素子であるパワートランジスタ３２が実装されている。

電子部品３１の中にも、エンジンＥＣＵの作動中、つまり電子部品３１を電流が流れる状態において発熱するものがある。しかし、そのような電子部品３１は、何らかの放熱手段を講じなくても電子部品３１自体の温度上昇が低い、すなわち電子部品３１が正常作動可能な最高温度よりも遥かに低い温度で安定している。

ここでいう発熱する電子素子とは、エンジンＥＣＵの作動中において過度に発熱するものであり、何らかの放熱手段を講じなければ電子素子自体の温度が正常作動可能な最高温度を超える可能性が高いものを指している。発熱する電子素子としては、パワートランジスタ３２に限定されるものではなく、他の種類の電子素子、たとえば、電力制御用の各種半導体等であってもよい。

プリント基板２には、エンジンＥＣＵ１を外部の電気回路、たとえば車両側ワイヤーハーネス（図示せず）に接続するためのコネクタ５が実装されている。コネクタ５は、図２に示すように、樹脂材料からなるハウジング５１内に導電性材料からなるピン５２を保持して構成されている。ピン５２の一端は、図２に示すように、プリント基板２にはんだ付けされている。

ケーシング４は、樹脂材料から形成されている。ケーシング４は、樹脂材料により、プリント基板２と、プリント基板２に実装された電子部品３１およびパワートランジスタ３２の全体と、コネクタ５の一部とを、封止して形成されている。つまり、ケーシング４を成形する型のキャビティ内の所定位置に、電子部品３１、パワートランジスタ３２およびコネクタ５の実装が完了したプリント基板２を保持して、樹脂材料によりインサート成形して形成されている。

ケーシング４の成形が完了すると、プリント基板２、およびそこに実装された電子部品３１およびパワートランジスタ３２は、ケーシング４を形成する樹脂内に完全に内蔵されている。また、コネクタ５は、車両側ワイヤーハーネス（図示せず）に装着されたコネクタ（図示せず）と結合される部分をケーシング４から露出させ、それ以外の部分は、やはり樹脂内に完全に内蔵されている。これにより、ケーシング４内の電気回路は完全に密閉されるので、エンジンＥＣＵを完全防水とすることができる。

ケーシング４を形成する樹脂材料として、本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１においては、熱硬化性樹脂、たとえばエポキシ樹脂を用いている。熱硬化性樹脂により型成形する場合、型の温度を樹脂の硬化反応に適した温度とする必要がある。ケーシング４には、電子部品３１およびパワートランジスタ３２が実装されたプリント基板２がインサート成形されるので、樹脂材料の硬化反応に必要な温度が、プリント基板２に電子部品３１、パワートランジスタ３２およびコネクタ５を実装するために用いられるはんだの融点よりも十分低い樹脂が用いられている。本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１の場合、はんだとしては融点が２４０℃のものが、樹脂材料としては、硬化反応温度が１７０℃のエポキシ樹脂がそれぞれ用いられている。

エンジンＥＣＵは、通常は、自動車のエンジンルーム内に取り付けられることが多いが、本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１では、ケーシング４を熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂から形成することにより、ケーシング４の耐熱性、機械的強度を高めてエンジンＥＣＵの信頼性を高めることができる。

なお、本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１では、ケーシング４の材質として、エポキシ樹脂を用いているが、これに限定されるものではなく、他の種類の熱硬化性樹脂を用いてもよい。その場合も、「はんだの融点＞樹脂材料の硬化反応温度」なる関係を成立させる必要がある。

ケーシング４には、図２に示すように、発熱する電子素子であるパワートランジスタ３２に対応する位置に、衝立状に突出する放熱部である放熱フィン４１が設けられている。放熱フィン４１は、ケーシング４を型成形する際にケーシング４と一体に成形される。パワートランジスタ３２が発生する熱は、パワートランジスタ３２とケーシング４との接触部からケーシング４に伝達され、ケーシング４内を放熱フィン４１へ向かって熱伝導し、放熱フィン４１の表面から空気中に伝達される。これにより、パワートランジスタ３２が発生する熱を高効率でケーシング４外へ放散させて、パワートランジスタ３２の温度を正常動作が可能な所定の温度範囲内に確実に維持することができる。

ここで、放熱フィン４１の面積および厚さ、放熱フィン４１の枚数等は、パワートランジスタ３２の温度を正常動作が可能な所定の温度範囲内に確実に維持できるように設定される。

ケーシング４には、図１に示すように、ケーシング４を他の部材、この場合は自動車のエンジンルーム（図示せず）に固定するための取り付け部材であるブラケット４２が形成されている。ブラケット４２は、ケーシング４を型成形する際にケーシング４と一体に成形される。ブラケット４２には、図３に示すように、円筒状のカラー４３がインサート成型されている。カラー４３は、金属材料、たとえば鉄製のパイプから形成されている。ケーシング４は、カラー４３の貫通孔４３ａにボルト（図示せず）を通してエンジンルーム（図示せず）にねじ締めにより固定されている。このとき、ねじ締めによるねじの軸力の大部分は鉄製のカラー４３に作用し、樹脂製のケーシング４に過大な力が作用することを防止できる。

以上説明した、本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１においては、ケーシング４は、樹脂材料により、プリント基板２と、プリント基板２に実装された電子部品３１およびパワートランジスタ３２の全体と、コネクタ５の一部とを、封止して形成されている。つまり、ケーシング４を作る成形型内の所定位置に、電子部品３１、パワートランジスタ３２およびコネクタ５の実装が完了したプリント基板２を保持して、樹脂材料によりインサート成形して形成されている。

このような構成によれば、各種電子部品の実装が完了したプリント基板２を樹脂材料にケーシング４内にインサート成型する一つの工程を実施することで、ケーシング４を形成する工程およびプリント基板２をケーシング４内に組み付ける工程が同時に完了する。これにより、エンジンＥＣＵ１の構成部品点数および組付け工数を大幅に低減することができる。

また、本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１においては、プリント基板２、およびそこに実装された電子部品３１およびパワートランジスタ３２は、ケーシング４を形成する樹脂内に完全に内蔵されている。これにより、ケーシング４内の電気回路は完全に密閉されるので、エンジンＥＣＵ１内部への水や埃等の異物浸入を完全に阻止して、それによる不具合発生を確実に防止できる。

また、プリント基板２はケーシング４内に封止されているため、エンジン振動が伝達されてエンジンＥＣＵ１が振動した場合、従来の電子回路装置における回路基板がケーシングに対して相対的運動をして異音が発生する不具合の発生を確実に阻止できる。

したがって、構成部品点数を増大することなく、振動を受けたときに、異音が発生したり電子部品が損傷したりすることを防止できるエンジンＥＣＵ１を実現することができる。

ところで、エンジンＥＣＵは、耐ノイズ性、調整作業性等の点からできるだけエンジンに近い場所、たとえばエンジンルーム内に取り付けられている。一方、このような場所は高温でありまた振動的にも電子回路装置にとっては厳しい環境である。

本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１においては、ケーシング４を形成する樹脂材料として、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いることにより、ケーシング４の耐熱性、機械的強度を高めてエンジンＥＣＵ１の信頼性を高めることができる。

また、以上説明した、本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１においては、ケーシング４のパワートランジスタ３２に対応する位置に、衝立状に突出する放熱部である放熱フィン４１が設けられている。

これにより、パワートランジスタ３２が発生する熱を高効率でケーシング４外へ放散させて、パワートランジスタ３２の温度を正常動作が可能な所定の温度範囲内に確実に維持することができる。

（第２実施形態）
図４に、本発明の第２実施形態によるエンジンＥＣＵ１の断面図を示す。

図５に、図４中のＶ−Ｖ線断面図を示す。

図６に、放熱部材６の斜視外観図を示す。

本発明の第２実施形態によるエンジンＥＣＵ１では、本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１に対して、パワートランジスタ３２の放熱手段を変更している。すなわち、ケーシング４と一体に形成された放熱フィン４１に替えて、図４に示すように、放熱部材６を設けている。

放熱部材６は、熱伝導性に優れる材質、たとえばアルミニウムの板材から形成されている。放熱部材６は、たとえばプレス加工等により図６に示すような形状に形成され、放熱機能を果たす放熱フィン６１と、放熱部材６をパワートランジスタ３２に固定するための一対のクリップ部６２とを備えている。放熱部材６は、プリント基板２に実装されたパワートランジスタ３２に、一対のクリップ部６２でパワートランジスタ３２を挟むようにして固定されている。

このとき、パワートランジスタ３２が発生する熱を高効率で放熱部材６へ伝達するためには、パワートランジスタ３２と放熱部材６とが密着していることが望ましい。たとえば、パワートランジスタ３２から放熱部材６への熱伝達を高めるために、パワートランジスタ３２と放熱部材６の間に放熱ゲル、あるいは放熱グリスを充填してもよい。

電子部品３１、パワートランジスタ３２およびコネクタ５の実装が完了し、且つパワートランジスタ３２に放熱部材６の固定が完了したプリント基板２をインサート成型してケーシング４が形成されると、放熱部材６の一部、詳しくは放熱フィン６１の大部分は、ケーシング４の外側に露出している。

これにより、本発明の第２実施形態によるエンジンＥＣＵ１においても、本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１の場合と同様の効果、つまり、エンジンＥＣＵ１の構成部品点数および組付け工数の大幅低減、およびエンジンＥＣＵ１振動時における異音発生阻止が得られる。

さらに、放熱部材６を追加配置したことにより、パワートランジスタ３２が発生する熱の放散機能をより一層高めて、パワートランジスタ３２の温度を正常動作が可能な所定の温度範囲内により確実に維持することができる。

なお、以上説明した、本発明の第１実施形態および第２実施形態によるエンジンＥＣＵ１においては、パワートランジスタ３２の放熱手段を、ケーシング４と一体の放熱フィン４１のみ、あるいはケーシング４とは別部材の放熱フィン６１のみとしているが、各構成に限定されるものではなく、一つのエンジンＥＣＵが、ケーシング４と一体の放熱フィン４１およびケーシング４とは別部品の放熱フィン６１の両者を備える構成としてもよい。

また、以上説明した、本発明の第１実施形態および第２実施形態においては、ケーシング４を形成する樹脂材料として、熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂を用いているが、熱硬化性樹脂に限定する必要はなく、適用される電子回路装置の使用環境条件等に応じて他の種類の樹脂、たとえば熱可塑性樹脂を用いても良い。この場合、ケーシング４の型成形工程において樹脂を軟化させる温度を、プリント基板２へ電子部品３１およびパワートランジスタ３２を実装するはんだの融点より低く設定する必要がある。

また、以上説明した、本発明の第１実施形態および第２実施形態においては、電子回路装置を自動車用のエンジンＥＣＵ１に適用した場合を例に説明したが、その用途はエンジンＥＣＵ１に限定されるものではなく、自動車に搭載される他の種類の電子回路装置に適用してもよい。さらには、自動車用の各種電子回路装置に限らず、民生用各種装置に組み込まれる電子回路装置に適用してもよい。

本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１の斜視外観図である。 本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１の断面図であり、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 本発明の第１実施形態によるエンジンＥＣＵ１の断面図であり、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明の第２実施形態によるエンジンＥＣＵ１の断面図であり、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図に相当する。 図４中のＶ−Ｖ線断面図である。 放熱部材６の斜視外観図である。 従来の電子回路装置の構造を説明する斜視図である。

符号の説明

１ 電子回路装置
２ プリント基板（回路基板）
３１ 電子部品（回路部品）
３２ パワートランジスタ（電子素子）
４ ケーシング
４１ 放熱フィン（放熱部）
４２ ブラケット（取り付け部）
４３ カラー
４３ａ 貫通孔
５ コネクタ
５１ ハウジング
５２ ピン
６ 放熱部材
６１ 放熱フィン
６２ クリップ部
１００ 電子回路装置
１０１ 回路基板
１０２ ケーシング
１０３ 収納部
１０４ 蓋
１０４ａ 開口部
１０５ コネクタ

Claims (4)

1. 回路部品が実装されている回路基板と、
   前記回路基板に実装され前記回路基板を外部の電気回路に接続するためのコネクタと、
   樹脂材料からなるケーシングとを備え、
   前記ケーシングは前記樹脂材料により前記回路基板および前記回路部品の全体と前記コネクタの一部とを封止して形成されることを特徴とする電子回路装置。
2. 前記回路基板には発熱する電子素子が実装され、
   前記ケーシングには衝立状に突出する放熱部が前記電子素子に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。
3. 前記回路基板には発熱する電子素子が実装され、
   前記回路基板には放熱部材が前記電子素子から熱伝達可能に配置され、
   前記放熱部材の一部は前記ケーシングの外側に露出していることを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。
4. 前記ケーシングは前記ケーシングを他の部材に固定するための取り付け部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電子回路装置。

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