JP2007216823A - Case storage structure of on-vehicle control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両に搭載される車載制御装置のケース収容構造に関し、特に、電子部品が実装された回路基板をケースに収容した車載制御装置のケース収容構造に関する。 The present invention relates to a case housing structure for an in-vehicle control device mounted on a vehicle such as an automobile, and more particularly to a case housing structure for an in-vehicle control device in which a circuit board on which electronic components are mounted is housed in a case.
電子制御式の内燃機関用制御装置等の車載制御装置は、電子部品が実装された回路基板を密閉構造のケースに収容したケース収容構造になっている。このような車載制御装置では、回路基板は、フィンを有するケースに、伝熱性を向上させた防振ゴムのような弾性部材によって接続した伝熱構造をもって収容されている。 An on-vehicle control device such as an electronically controlled internal combustion engine control device has a case housing structure in which a circuit board on which electronic components are mounted is housed in a sealed case. In such an in-vehicle control device, the circuit board is housed in a case having fins with a heat transfer structure connected by an elastic member such as a vibration-proof rubber having improved heat transfer properties.
最近の小型化のニーズから、発熱する電子部品が集約化され、回路基板の部品実装密度が高くなることにより、伝熱に関する機能が重視される傾向がある。回路基板がケースに収容された車載制御装置では、発熱する電子部品の集約化に伴い、片側からの伝熱構造では伝熱不足が生じるから、回路基板に実装された電子部品に対して両側に伝熱構造をとることで対応しているものがある(例えば、特許文献1)。
回路基板を収容するフィン付きケースは、回路基板を固定する機能の他に、車載制御装置を自動車の車体に固定する機能を有していることから、それらの機能を確保するために、各々に特化した材質を選定できない問題がある。また、生産性を考慮し、安価な車載制御装置となることも考慮されていた。よって、フィン付きケースの材質は、伝熱性に関しては、ある程度妥協した材質を選定せざるを得ない状態である。 In addition to the function of fixing the circuit board, the case with fins for storing the circuit board has a function of fixing the in-vehicle control device to the body of the automobile. There is a problem that specialized materials cannot be selected. In consideration of productivity, it has been considered to be an inexpensive in-vehicle control device. Therefore, the material of the case with fins is in a state where it is necessary to select a material that is compromised to some extent with respect to heat transfer.
また、伝熱性を向上させた弾性部材も、車載制御装置では、伝熱する機能の他に、車両走行等に伴う振動等からの回路基板の保護や、回路基板とケースとの寸法ばらつきの吸収、使用環境や動作、停止時等で発生する温度変化に伴う収縮、拡大による干渉問題を発生させないための熱変形吸収等の機械的な機能も必要である。弾性部材の伝熱機能と機械的な機能とは、寸法、仕様的には、相反しており、伝熱性を重視すると、弾性部材は、硬く薄いものである必要があり、機械的な機能を重視すると、厚く柔らかいものである必要がある。 In addition, the in-vehicle control device has an elastic member with improved heat transfer, in addition to the function of transferring heat, protects the circuit board from vibrations caused by vehicle running, etc., and absorbs dimensional variations between the circuit board and the case. In addition, mechanical functions such as thermal deformation absorption are necessary to prevent interference problems due to shrinkage and expansion due to temperature changes that occur during use, operation, and stopping. The heat transfer function and the mechanical function of the elastic member are contradictory in terms of dimensions and specifications. If importance is attached to heat transfer, the elastic member needs to be hard and thin, and the mechanical function is If it is important, it must be thick and soft.
また、回路基板に実装された電子部品に対して両側に伝熱構造をとると、回路基板のケース収容構造が複雑になり、高価な伝熱構造を有した車載制御装置になる。 Further, if the heat transfer structure is provided on both sides of the electronic component mounted on the circuit board, the case housing structure of the circuit board becomes complicated, and the vehicle-mounted control device having an expensive heat transfer structure is obtained.
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、伝熱機能、固定機能、機械的な機能等の各機能に対して最適な構造として、これら各機能を高度に両立し、小型軽量、安価で、高信頼性の車載制御装置のケース収容構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to provide each of these functions as an optimum structure for each function such as a heat transfer function, a fixing function, and a mechanical function. An object of the present invention is to provide a case housing structure for an in-vehicle control device that is highly compatible, compact, lightweight, inexpensive, and highly reliable.
前記目的を達成するために、本発明による車載制御装置のケース収容構造は、電子部品が実装された回路基板をケースに収容した車載制御装置のケース収容構造であって、前記ケースとは別部品として伝熱用突起部材が形成され、前記伝熱用突起部材の一方の端面がなす頂面には基板側弾性シート部材が、前記伝熱用突起部材の他方の端面がなす下底面にはケース側弾性シート部材が各々接合設置され、前記基板側弾性シート部材は前記回路基板の裏面に接合接触し、前記ケース側弾性シート部材は前記ケースの内面に接合接触し、前記伝熱用突起部が前記ケースを構成する材質より高熱伝導率の材料によって構成されている。 In order to achieve the above object, a case housing structure for an in-vehicle control device according to the present invention is a case housing structure for an in-vehicle control device in which a circuit board on which electronic components are mounted is housed in a case, and is a separate part from the case. A heat transfer projection member is formed, a substrate-side elastic sheet member is formed on the top surface formed by one end surface of the heat transfer projection member, and a case is formed on the lower bottom surface formed by the other end surface of the heat transfer projection member. Side elastic sheet members are joined and installed, the board side elastic sheet member is joined and contacted to the back surface of the circuit board, the case side elastic sheet member is joined and contacted to the inner surface of the case, and the heat transfer protrusions are The case is made of a material having higher thermal conductivity than the material constituting the case.
本発明による車載制御装置のケース収容構造は、好ましくは、前記ケース側弾性シート部材は前記基板側弾性シート部材より弾性変形し易く構成され、前記ケース側弾性シート部材の前記伝熱用突起部材の前記下底面および前記ケースの前記内面との各々の接触面積が、前記基板側弾性シート部材の前記伝熱用突起部材の前記頂面および前記回路基板の前記裏面との各々の接触面積より大きい。 The case housing structure of the vehicle-mounted control device according to the present invention is preferably configured such that the case-side elastic sheet member is more easily elastically deformed than the substrate-side elastic sheet member, and the heat transfer protrusion member of the case-side elastic sheet member Each contact area between the lower bottom surface and the inner surface of the case is larger than each contact area between the top surface of the heat transfer protrusion member of the board-side elastic sheet member and the back surface of the circuit board.
本発明による車載制御装置のケース収容構造は、好ましくは、前記ケース側弾性シート部材が前記基板側弾性シート部材より熱伝導率が高い材料により構成されている。 In the case housing structure of the in-vehicle control device according to the present invention, preferably, the case side elastic sheet member is made of a material having a higher thermal conductivity than the substrate side elastic sheet member.
本発明による車載制御装置のケース収容構造は、好ましくは、前記ケースは、前記基板側弾性シート部材が接合する前記内面を形成するケース壁部の外面側に、放熱フィンを一体形成されている。 In the case housing structure of the vehicle-mounted control device according to the present invention, preferably, the case is integrally formed with heat radiation fins on the outer surface side of the case wall portion that forms the inner surface to which the substrate-side elastic sheet member is joined.
本発明によるケース収容構造によれば、伝熱機能、固定機能、機械的な機能等の各機能を受け持つ要素が分離され、各機能に対して最適な構造に設定でき、集約化された電子部品からも最適な構造で伝熱できることから、集約化された部品実装の懸案項目がなくなり、高い吸振性能も確保でき、寸法ばらつきを回路基板に負担を掛けることなく吸収し、熱等による変形も吸収できることから、高信頼性を有する車載制御装置を構成できる。 According to the case housing structure according to the present invention, the elements responsible for each function such as the heat transfer function, the fixing function, and the mechanical function are separated and can be set to an optimum structure for each function, and the integrated electronic component Because it can transfer heat with an optimal structure, there are no centralized component mounting issues, ensuring high vibration absorption performance, absorbing dimensional variations without imposing a burden on the circuit board, and absorbing deformation due to heat, etc. Since it can do, the vehicle-mounted control apparatus which has high reliability can be comprised.
本発明による車載制御装置のケース収容構造の実施形態を、図を参照して説明する。
図1(a)は、本発明による車載制御装置のケース収容構造の概略構成を示している。図1(a)において、10はケースを、20は電子部品を実装されるプリント回路基板を、30は伝熱構造体を各々示している。
An embodiment of a case housing structure of an in-vehicle control device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig.1 (a) has shown schematic structure of the case accommodation structure of the vehicle-mounted control apparatus by this invention. In FIG. 1A, 10 indicates a case, 20 indicates a printed circuit board on which electronic components are mounted, and 30 indicates a heat transfer structure.
伝熱構造体30は、図1(b)に示されているように、ケース10とは別部品として構成された伝熱用突起部材31と、伝熱用突起部材31の一方の端面がなす頂面31Aに接合設置される基板側弾性シート部材32と、伝熱用突起部材31の他方の端面なす下底面31Bに接合設置されるケース側弾性シート部材33との積層体により構成されている。
As shown in FIG. 1B, the
図2は、本発明による車載制御装置のケース収容構造の一実施形態の詳細を示している。なお、図2において、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて説明する。 FIG. 2 shows details of an embodiment of the case housing structure of the in-vehicle control device according to the present invention. In FIG. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are described with the same reference numerals as those in FIG.
プリント回路基板20は、導体パターン(図示省略)が形成されたプリント配線板21に、CPUチップ等の電子部品22を実装し、外部との電気的な接続のための電気コネクタ23にリード線24によって電気的に接続されている。
In the printed
プリント回路基板20は、ケース10に形成された基板取付座部15にねじ16等によって固定されている。
The printed
ケース10は、上方開放ボックス型のケース本体11と、ケース本体11の上方開放部を塞ぐようにねじ12によってケース本体11にねじ止めされたカバー部材13とにより構成され、ケース内空間14を画定している。
The
ケース本体11は、アルミ合金等のダイキャスト製のものであり、基板取付座部15を一体形成され、基板取付座部15にねじ16によってプリント回路基板20を固定している。これにより、プリント回路基板20はケース内空間14に配置収容される。
The
ケース本体11の底壁(ケース壁部)17の外面17A側には複数個の放熱フィン18が一体形成されている。
A plurality of radiating
ケース本体11とカバー部材13の間には、取付環境等によって異なるが、通常、防水性を確保するためのシール部材19が配置されている。
Usually, a
伝熱用突起部材31は、銅合金等、ケース本体11を構成する材質より高熱伝導率の材料によって構成されている。つまり、伝熱用突起部材31は、ケース本体11とは異種材料により構成されている。伝熱用突起部材31は、切頭四角錐形状をなし、下底面31Bの面積が頂面31Aの面積より大きくなっている。
The heat
基板側弾性シート部材32は、シリコーンゴム等、伝熱性を向上させたゴム状弾性材料により構成され、伝熱用突起部材31の頂面31Aの全面に接合設置(貼合)され、全面をもってプリント回路基板20の裏面(電子部品22の実装面とは反対の面)20A、特に、電子部品22の配置位置の対応する部位に接合接触している。基板側弾性シート部材32は、比較的硬くて薄く、伝熱性が比較的よいものとして構成されている。つまり、基板側弾性シート部材32は、ケース側弾性シート部材33の熱伝導率より高い熱伝導率になるように設定されている。
The board-side
ケース側弾性シート部材33は、シリコーンゴム等、伝熱性を向上させたゴム状弾性材料により構成され、伝熱用突起部材31の下底面31Bの全面に接合設置(貼合)され、全面をもってケース本体11の底壁17がなす内面17Bに接合接触している。ケース側弾性シート部材33は、基板側弾性シート部材32に比して軟らかくて厚く、基板側弾性シート部材32より弾性変形し易し構成されている。
The case-side
上述の構造により、ケース側弾性シート部材33の伝熱用突起部材31の下底面31Bおよびケース本体11の内面17Bとの各々の接触面積が、基板側弾性シート部材32の伝熱用突起部材31の頂面31Aおよびプリント回路基板20の裏面20Aとの各々の接触面積より大きい。
With the above-described structure, the contact area between the
また、基板側弾性シート部材32が接合する内面17Bを形成するケース壁部である底壁17の外面17A側に、放熱フィン18が一体形成されていることになる。
In addition, the
上述の構成によれば、プリント回路基板20の電子部品22の熱は、専ら、基板側弾性シート部材32、伝熱用突起部材31、ケース側弾性シート部材33を伝わってケース本体11に至り、放熱フィン18を含むケース本体11の外表面よりケース外に効率よく放熱される。
According to the above configuration, the heat of the
伝熱用突起部材31とケース本体11とが別部材で、異種材料により構成されているから、伝熱性と機械的特性のそれぞれに特化した構造を採用することができる。つまり、伝熱用突起部材31とケース本体11を、各々、伝熱機能、固定機能を含む機械的な機能の各機能に対して最適な構造として構成することができる。
Since the heat
換言すると、伝熱機能を最適化するために放熱フィン18を有するケース本体11と、ケース本体11とプリント回路基板20とを接続するために設けられる伝熱用突起部材31を、互いに材質の異なるもので形成することより、所要の機械的な機能を確保したうえで、伝熱性を高めることができる。
In other words, the case
ケース側弾性シート部材33は、基板側弾性シート部材32より弾性変形し易く構成されているから、高い防振性能(ケース本体11よりプリント回路基板20に伝わる振動の減衰性能がよいこと)を示し、寸法ばらつき、熱変形の吸収も良好に行い、機械的な特性を良好に確保することができる。
Since the case-side
このことにより、ケース側弾性シート部材33は、基板側弾性シート部材32に比して熱伝導率が低いが、ケース側弾性シート部材33の伝熱用突起部材31の下底面31Bおよびケース本体11の内面17Bとの各々の接触面積が、基板側弾性シート部材32の伝熱用突起部材31の頂面31Aおよびプリント回路基板20の裏面20Aとの各々の接触面積より大きいことにより、基板側弾性シート部材32と同等の熱伝導性を確保される。
As a result, the case-side
つまり、伝熱特性を低下させないために、プリント回路基板20側に設けられて伝熱用突起部材31とプリント回路基板20との間に使用される、伝熱性を向上させた弾性材料による基板側弾性シート部材32は、薄く、伝熱性をより向上させることで、硬い弾性材料を使用する。
In other words, in order not to deteriorate the heat transfer characteristics, the board side of the elastic material with improved heat transfer provided on the printed
これに対し、ケース本体11側に設けられて伝熱用突起部材31とケース本体11との間に使用される、伝熱性を向上させた弾性材料によるケース側弾性シート部材33は、厚く、振動減衰と、ある程度の寸法ばらつき及び熱変形の吸収できる特性を確保できる程度の柔らかい伝熱性のやや劣る弾性材料を使用する。
On the other hand, the case-side
このことにより、伝熱用突起部材31とケース本体11との間の伝熱性能が低下する現象を解消するために、伝熱用突起部材31のプリント回路基板20側の接触面積よりも、伝熱用突起部材31のケース本体11側の接触面積を大きくする構造とし、接触面積によって、伝熱性能の低下分を補填する構造とする。
Thus, in order to eliminate the phenomenon in which the heat transfer performance between the heat
なお、プリント回路基板20側の接触面積は小さくてよいから、伝熱用突起部材31によってプリント回路基板20の有効実装領域を低減することが、最小限に止められる。
Since the contact area on the printed
伝熱用突起部材31のプリント回路基板20側の接触面積よりも、伝熱用突起部材31のケース本体11側の接触面積を大きくする構造は、伝熱用突起部材31を切頭錐体形状にする以外に、図3に示されているように、伝熱用突起部材31のケース本体11側の端部に凹部41に形成し、ケース本体11にはケース側弾性シート部材33を挟んで凹部41が嵌合する凸部42を形成し、凹部41と凸部42の嵌合部の周部にもケース側弾性シート部材33が存在するようにして接触面積の拡大を図ることができる。なお、この構造においては、空気逃げ用溝43が設けられる。
The structure in which the contact area on the
この実施形態では、図2に示されている実施形態よりも、伝熱用突起部材31のケース本体11との接触面積を、図2に示されている実施形態のものと同等の接触面積を確保しながら伝熱用突起部材31の外形形状を小さくすることができる。
In this embodiment, compared to the embodiment shown in FIG. 2, the contact area of the heat
また、図4に示されているように、ケース本体11に凹部44を形成し、この凹部44に、伝熱用突起部材31の端部がケース側弾性シート部材33を挟んで嵌合する構造でもよい。この場合も、凹部44と伝熱用突起部材31の端部との嵌合部の周部にもケース側弾性シート部材33が存在するようにして接触面積の拡大を図ることができる。
As shown in FIG. 4, a
したがって、この実施形態でも、図2に示されている実施形態よりも、伝熱用突起部材31のケース本体11との接触面積を、図2に示されている実施形態のものと同等の接触面積を確保しながら伝熱用突起部材31の外形形状を小さくすることができ、しかも、伝熱用突起部材31の形状を簡素化できる。
Therefore, also in this embodiment, the contact area of the heat
以上、説明したように、伝熱性を現状技術と同等の構造(片面伝熱構造)で成立させることができるため、より厳しい環境下への適用や温度保証を下げた部品の採用により、安価で高信頼性の内燃機関用制御装置を構築できる。また、従来技術と同等の伝熱性能を少ない基板との接触面積で達成することができ、より実装面積を確保することができるから、小型化を達成することもできる。また、放熱特性に特化していることから、発熱部品の集約化、伝熱用突起部材のプリント回路基板との接触面積の縮小による電子部品実装面積拡大を図ることができ、小型化を達成することができる。また、寸法ばらつき及び熱変形を基板に最小限の影響で吸収することができることから高信頼性を確保することができる。 As explained above, heat transfer can be achieved with a structure equivalent to the current technology (single-sided heat transfer structure), so it is cheaper to apply in more severe environments and adopt parts with lower temperature guarantee. A highly reliable control device for an internal combustion engine can be constructed. Further, the heat transfer performance equivalent to that of the prior art can be achieved with a small contact area with the substrate, and a mounting area can be secured, so that downsizing can also be achieved. In addition, because it specializes in heat dissipation characteristics, it is possible to increase the mounting area of electronic components by consolidating heat generating components and reducing the contact area of the heat transfer projection member with the printed circuit board, thereby achieving miniaturization. be able to. In addition, high reliability can be ensured because dimensional variations and thermal deformation can be absorbed into the substrate with minimal influence.
これらにより、伝熱機能、固定機能、機械的な機能等の各機能に対して最適な構造として、これら各機能を高度に両立し、小型軽量、安価で、高信頼性の車載制御装置のケース収容構造が得られる。 As a result, as an optimal structure for each function such as heat transfer function, fixed function, mechanical function, etc., these functions are highly compatible with each other, and the case of a compact, lightweight, inexpensive and highly reliable on-board controller. A housing structure is obtained.
10 ケース
11 ケース本体
12 ねじ
13 カバー部材
14 ケース内空間
15 基板取付座部
16 ねじ
17 底壁(ケース壁部)
18 放熱フィン
19 シール部材
20 プリント回路基板
21 プリント配線板
22 電子部品
23 電気コネクタ
24 リード線
30 伝熱構造体
31 伝熱用突起部材
32 基板側弾性シート部材
33 ケース側弾性シート部材
41 凹部
42 凸部
43 空気逃げ用溝
44 凹部
DESCRIPTION OF
18
Claims (4)
前記ケースとは別部品として伝熱用突起部材が形成され、前記伝熱用突起部材の一方の端面がなす頂面には基板側弾性シート部材が、前記伝熱用突起部材の他方の端面がなす下底面にはケース側弾性シート部材が各々接合設置され、前記基板側弾性シート部材は前記回路基板の裏面に接合接触し、前記ケース側弾性シート部材は前記ケースの内面に接合接触し、前記伝熱用突起部が前記ケースを構成する材質より高熱伝導率の材料によって構成されていることを特徴とする車載制御装置のケース収容構造。 A case housing structure for an in-vehicle control device in which a circuit board on which electronic components are mounted is housed in a case,
A heat transfer projection member is formed as a separate component from the case, the substrate-side elastic sheet member is formed on the top surface formed by one end surface of the heat transfer projection member, and the other end surface of the heat transfer projection member is formed. Case-side elastic sheet members are joined and installed on the lower bottom surface, the board-side elastic sheet member is in contact with the back surface of the circuit board, the case-side elastic sheet member is in contact with the inner surface of the case, and A case housing structure for an in-vehicle control device, wherein the heat transfer protrusion is made of a material having a higher thermal conductivity than the material constituting the case.
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