JP2010103369A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子制御装置において、発熱部品や発熱部品とプリント基板との接続箇所に対してかかるストレスを低減する。
【解決手段】プリント基板２と、複数の脚部３ａが上記プリント基板２に接続されることによって上記プリント基板２に実装される発熱部品３とを備える電子制御装置であって、上記脚部３ａが上記プリント基板２に対してプレスフィット接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板と、プリント基板に実装される発熱部品とを備える電子制御装置に関するものである。

例えば四輪自動車や二輪自動車には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やデバイスドライバ等の発熱部品が実装されたプリント基板と、該プリント基板を収容する筐体とを備え、四輪自動車や二輪自動車の搭載装置の電子制御を行う電子制御装置が設置されている。

このような電子制御装置では、発熱部品から発生する熱を筐体に伝熱して放熱することによって発熱部品を良好に動作させる必要から、高い寸法精度で発熱部品や筐体、または発熱部品と筐体との間において伝熱するための部材を形成する必要が生じる。

例えば、特許文献１には、筐体（シールドケース）の一部で内部に向けて突出された筒状の突出部を形成し、当該突出部をプリント基板上の発熱部品に当接させることによって、発熱部品から発生する熱を筐体に逃がす方法が開示されている。

また、特許文献２には、発熱部品を放熱部材を介して筐体（カバー）に接続し、筐体に固定された放熱部材を介して発熱部品から発生する熱を筐体に逃がす方法が開示されている（例えば、特許文献２の図６参照）。

また、特許文献３及び特許文献４には、発熱部品が実装されるプリント基板の領域に開口（貫通孔）を形成し、筐体の一部で内部に向けて突出された突出部を直接あるいはヒートシンクを介して発熱部品に接続することによって、発熱部品から発生する熱を筐体に逃がす方法が開示されている。
特開平１０−１９０２６３号公報 特開２００６−８６５３６号公報 特開２００３−１１５６８１号公報 特開２００６−２９４７５４号公報

しかしながら、製造環境の時間変化等に起因して、電子制御装置の構成部品において上述のような寸法制度を常に実現することは難しい。
このため、従来の電子制御装置においては、発熱部品をプリント基板に実装する場合や筐体を製造する場合に構成部品に対してある程度の寸法誤差を許容し、電子制御装置を組み立てる際に、プリント基板や筐体を押さえつけながら組み立てることによって、上記寸法誤差を吸収している。
このような場合には、最終的に組み立てられた電子制御装置自体の寸法精度は確保されるものの、組立ての際に発熱部品や該発熱部品とプリント基板との接続箇所に対してストレスがかかり、電子制御装置の損傷を招く虞がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電子制御装置において、発熱部品や発熱部品とプリント基板との接続箇所に対してかかるストレスを低減することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、プリント基板と、複数の脚部が前記プリント基板に接続されることによって前記プリント基板に実装される発熱部品と、該発熱部品から伝熱された熱を放熱する筐体とを備える電子制御装置であって、前記脚部が前記プリント基板に対してプレスフィット接続されているという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、いずれかの前記脚部が前記発熱部品と前記プリント基板との電気的な接続を行うリードとして機能するという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、いずれかの前記脚部が前記発熱部品と前記プリント基板との電気的な接続を行わないダミーリードとして機能するという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、前記発熱部品から発生する熱を前記筐体に伝熱する熱伝導材を備えるという構成を採用する。

第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、前記脚部が前記プリント基板及び前記筐体に対してプレスフィット接続されているという構成を採用する。

本発明によれば、プリント基板に実装される発熱部品の脚部がプリント基板に対してプレスフィット接続されている。このため、プリント基板の厚さ方向（発熱部品の高さ方向）に発熱部品を移動させることができる。
つまり、本発明によれば、プリント基板に対する発熱部品の高さ方向の位置を任意に調節することができ、電子制御装置の構成部材の寸法精度が高くない場合であっても最適な位置に発熱部品を配置することができる。
また、電子制御装置を組み立てる際に、発熱部品に高さ方向から力が加わった場合であっても、脚部がプリント基板に対してプレスフィット接続されているため、加わる力に応じて発熱部品がプリント基板に対して高さ方向に移動することができ、発熱部品及び該発熱部品とプリント基板との接続箇所にストレスがかかることを抑制することができる。
したがって、本発明によれば、電子制御装置において、発熱部品や発熱部品とプリント基板との接続箇所に対してかかるストレスを低減することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る電子制御装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の電子制御装置１の一部を模式的に示した断面図である。この図に示すように電子制御装置１は、プリント基板２と、発熱部品３と、筐体４とを備えている。

プリント基板２は、配線パターンが形成された多層配線基板であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やデバイスドライバといった発熱部品３を含む複数の電子部品が実装されている。
また、プリント基板２は、後述の発熱部品３の脚部３ａを設置するための複数のスルーホール２１を備えている。

発熱部品３は、上述のようにＣＰＵ（Central Processing Unit）やデバイスドライバといった通電されることによって発熱する電子部品であり、複数の脚部３ａがプリント基板２に接続されていることによってプリント基板２に実装されている。

そして、本実施形態の電子制御装置１においては、発熱部品３の全ての脚部３ａが、図２の拡大図に示すように、プリント基板２とプレスフィット接続するための接触部３ｂを有している。この接触部３ｂは、脚部３ａの他の部位と比較して幅広く形状設定され、径方向への伸縮が可能な部位である。そして脚部３ａは、接触部３ｂがプリント基板２のスルーホール２１に圧入されることによってプリント基板２に対して接続される。
このように脚部３ａがプリント基板２に対してプレスフィット接続されていることから、高さ方向から力を加えることによって発熱部品３をプリント基板２の厚さ方向に移動させることができ、プリント基板２に対して位置調節を行うことができる。そして、接触部３ｂは、発熱部品３のプリント基板２に対する位置調整範囲を確保するために、プリント基板２の厚さ距離よりも脚部３ａの長さ方向に長く形成されている。
なお、図２においては、接触部３ｂがいわゆるアイレッド型とされているが、シグマ型、Ｍ型あるいは丸型等の他の型とされていても構わない。

また、発熱部品３の脚部３ａは、発熱部品３とプリント基板２との電気的な接続を行うリードとして機能する脚部３ｃと、発熱部品３とプリント基板２との電気的な接続を行わないダミーリードとして機能する脚部３ｄとによって構成されている。

筐体４は、プリント基板２を内部に収容するものであり、筐体４とプリント基板２との位置関係を固定する不図示の支持機構を有している。
そして、このような支持機構によってプリント基板２が支持されることによって、プリント基板２に実装された発熱部品３と筐体４の内壁面とが当接された状態となる。
なお、筐体４は、亜鉛、アルミニウム、銅等の金属材料をプレス加工、切削加工、あるいはダイカスティングすることによって形成される。

このような構成を有する電子制御装置１においては、発熱部品３から発生する熱は、脚部３ａを介して筐体４に伝熱されて放熱される。

以上のような本実施形態の電子制御装置１によれば、プリント基板２に実装される発熱部品３の脚部３ａがプリント基板２に対してプレスフィット接続されている。このため、プリント基板２の厚さ方向（発熱部品の高さ方向）に発熱部品３をプリント基板２に対して移動させることができる。
つまり、本実施形態の電子制御装置１によれば、プリント基板２に対する発熱部品３の高さ方向の位置を任意に調節することができ、電子制御装置１の構成部材（例えば、筐体４等）の寸法精度が高くない場合であっても最適な位置に発熱部品３を配置することができる。
また、電子制御装置１を組み立てる際に、発熱部品３に高さ方向から力が加わった場合であっても、脚部３ａがプリント基板２に対してプレスフィット接続されているため、加わる力に応じてプリント基板２に対して発熱部品３が高さ方向に移動することができ、発熱部品３及び該発熱部品３とプリント基板２との接続箇所にストレスがかかることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の電子制御装置１によれば、発熱部品３や発熱部品３とプリント基板２との接続箇所に対してかかるストレスを低減することが可能となる。

なお、本実施形態の電子制御装置１においては、図３に示すように、発熱部品３の上方に位置する筐体４の一部を突出させて突出部４ａを設け、当該突出部４ａを発熱部品３に当接させても良い。
このような構成を採用することによって、筐体４からプリント基板２の実装面までの距離が長い場合であっても、発熱部品３に直接筐体４を接触させることが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１においては、図４に示すように、発熱部品３の下方に位置するプリント基板２の領域に開口２ａを形成し、さらに発熱部品３の下方に位置する筐体４の一部を突出させて突出部４ｂを設け、当該突出部４ｂを開口２ａを通過させて発熱部品３に当接させても良い。
このような構成を採用した場合にも、筐体４からプリント基板２の実装面までの距離が長い場合であっても、発熱部品３に直接筐体４を接触させることが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１においては、図５に示すように、図３に示す突出部４ａと発熱部品３との間に、シリコンゲル、グリス及び伝熱シート等の柔軟な熱伝導材５を設置しても良い。
このような構成を採用することによって、発熱部品３が柔軟な熱伝導材５を介して筐体４と接続されるため、柔軟な熱伝導材５の変形によって筐体４から発熱部品３への力を吸収し、発熱部品３にかかるストレスをより低減させることが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１においては、図６に示すように、図４に示す突出部４ｂと発熱部品３との間に、シリコンゲル、グリス及び伝熱シート等の柔軟な熱伝導材５を設置しても良い。
このような構成を採用した場合にも、発熱部品３が柔軟な熱伝導材５を介して筐体４と接続されるため、柔軟な熱伝導材５の変形によって筐体４から発熱部品３への力を吸収し、発熱部品３にかかるストレスをより低減させることが可能となる。

なお、図５及び図６において示した柔軟な伝熱部材は、突出部４ａ，４ｂを備えない筐体４と発熱部品３との間に配置しても良い。

また、本実施形態の電子制御装置１においては、図７に示すように、発熱部品３と上方に位置する筐体４の領域との間に、銅やステンレス等の熱伝導率の高い金属からなる固体の熱伝導材６を配置しても良い。
このような構成を採用することによって、熱伝導材６によって発熱部品３から発生する熱が素早く吸収され、より効率的に放熱を行うことが可能となる。
また、固体の熱伝導材６は、任意の箇所に容易に配置することができるため、筐体４に突出部４ａ，４ｂを形成する場合と比較して、プリント基板２上の発熱部品３のレイアウト変更等の設計変更に容易に対応することが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１においては、図８に示すように、発熱部品３の下方に位置するプリント基板２の領域に開口２ａを形成し、当該突出部４ｂを開口２ａを通過させて発熱部品３と下方に位置する筐体４の領域との間に固体の熱伝導材６を配置しても良い。
このような構成を採用する場合にも、熱伝導材６によって発熱部品３から発生する熱が素早く吸収され、より効率的に放熱を行うことが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１においては、図９，１０に示すように、図７，８に示す固体の熱伝導材６と発熱部品３との間に柔軟な熱伝導材５を配置しても良い。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図１１は、本実施形態の電子制御装置１Ａの一部を模式的に示した断面図である。この図に示すように、本実施形態の電子制御装置１Ａが備える発熱部品３の脚部３ａは、上記第１実施形態における脚部３ａよりもさらに下方に延在されて、筐体４にもプレスフィット接続されている。
すなわち、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、発熱部品３の脚部３ａが、プリント基板２及び筐体４に対してプレスフィット接続されている。

より詳細には、脚部３ａに接触部３ｂに加えて、筐体４とプレスフィット接続するための接触部３ｅが形成されている。この接触部３ｅは、接触部３ｂと同様に、脚部３ａの他の部位と比較して幅広く形状設定され、径方向への伸縮が可能な部位である。
そして、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、筐体４に脚部３ａを挿入する挿入孔４ｃが形成されており、当該挿入孔４ｃに接触部３ｅが圧入されることによって脚部３ａが筐体４に対してプレスフィット接続される。

このような構成を有する本実施形態の電子制御装置１Ａによれば、接触部３ｂのみの場合（すなわち脚部３ａがプリント基板２のみにプレスフィット接続されている場合）と比較して、脚部３ａの規制力を高めることができ、不必要に発熱部品３が移動することを防止することができる。

なお、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、図１２に示すように、発熱部品３の上方に位置する筐体４の一部を突出させて突出部４ａを設け、当該突出部４ａを発熱部品３に当接させても良い。
このような構成を採用することによって、筐体４からプリント基板２の実装面までの距離が長い場合であっても、発熱部品３に直接筐体４を接触させることが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、図１３に示すように、発熱部品３の下方に位置するプリント基板２の領域に開口２ａを形成し、さらに発熱部品３の下方に位置する筐体４の一部を突出させて突出部４ｂを設け、当該突出部４ｂを開口２ａを通過させて発熱部品３に当接させても良い。
このような構成を採用した場合にも、筐体４からプリント基板２の実装面までの距離が長い場合であっても、発熱部品３に直接筐体４を接触させることが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、図１４に示すように、図１２に示す突出部４ａと発熱部品３との間に、シリコンゲル、グリス及び熱伝導シート等の柔軟な熱伝導材５を設置しても良い。
このような構成を採用することによって、発熱部品３が柔軟な熱伝導材５を介して筐体４と接続されるため、柔軟な熱伝導材５の変形によって筐体４から発熱部品３への力を吸収し、発熱部品３にかかるストレスをより低減させることが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、図１５に示すように、図１３に示す突出部４ｂと発熱部品３との間に、シリコンゲル、グリス及び伝熱シート等の柔軟な熱伝導材５を設置しても良い。
このような構成を採用した場合にも、発熱部品３が柔軟な熱伝導材５を介して筐体４と接続されるため、柔軟な熱伝導材５の変形によって筐体４から発熱部品３への力を吸収し、発熱部品３にかかるストレスをより低減させることが可能となる。

なお、図１４及び図１５において示した柔軟な伝熱部材は、突出部４ａ，４ｂを備えない筐体４と発熱部品３との間に配置しても良い。

また、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、図１６に示すように、発熱部品３と上方に位置する筐体４の領域との間に、銅やアルミニウム等の熱伝導率の高い金属からなる固体の熱伝導材６を配置しても良い。
このような構成を採用することによって、熱伝導材６によって発熱部品３から発生する熱が素早く吸収され、より効率的に放熱を行うことが可能となる。
また、固体の熱伝導材６は、任意の箇所に容易に配置することができるため、筐体４に突出部４ａ，４ｂを形成する場合と比較して、プリント基板２上の発熱部品３のレイアウト変更等の設計変更に容易に対応することが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、図１７に示すように、発熱部品３の下方に位置するプリント基板２の領域に開口２ａを形成し、当該突出部４ｂを開口２ａを通過させて発熱部品３と下方に位置する筐体４の領域との間に固体の熱伝導材６を配置しても良い。
このような構成を採用する場合にも、熱伝導材６によって発熱部品３から発生する熱が素早く吸収され、より効率的に放熱を行うことが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、図１８，１９に示すように、図１６，１７に示す固体の熱伝導材６と発熱部品３との間に柔軟な熱伝導材５を配置しても良い。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る電子制御装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、脚部３ａがプリント基板、あるいはプリント基板２及び筐体４とプレスフィット接続する構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、かかるストレスが許容値を超えない程度に発熱部品３を筐体４側に付勢する機能を脚部３ａが備えるようにしても良い。
このような構成を採用することによって、発熱部品３を常に筐体４あるいは熱伝導材５，６に当接させることが可能となり、放熱を確実に行うことが可能となる。

本発明の第１実施形態における電子制御装置の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置が備える発熱部品の脚部の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品の上方に突出部が設けられた構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品の下方に突出部が設けられた構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品の上方に設けられた突出部と発熱部品との間に柔軟な熱伝導材が配置された構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品の下方に設けられた突出部と発熱部品との間に柔軟な熱伝導材が配置された構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品と上方の筐体との間に固体の熱伝導材が設けられた構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品と下方の筐体との間に固体の熱伝導材が設けられた構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品と上方の筐体との間に固体の熱伝導材が設けられ、さらに固定の熱伝導材と発熱部品との間に柔軟な熱伝導材が配置された構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品と下方の筐体との間に固体の熱伝導材が設けられ、さらに固定の熱伝導材と発熱部品との間に柔軟な熱伝導材が配置された構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品の上方に突出部が設けられた構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品の下方に突出部が設けられた構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品の上方に設けられた突出部と発熱部品との間に柔軟な熱伝導材が配置された構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品の下方に設けられた突出部と発熱部品との間に柔軟な熱伝導材が配置された構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品と上方の筐体との間に固体の熱伝導材が設けられた構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品と下方の筐体との間に固体の熱伝導材が設けられた構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品と上方の筐体との間に固体の熱伝導材が設けられ、さらに固定の熱伝導材と発熱部品との間に柔軟な熱伝導材が配置された構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品と下方の筐体との間に固体の熱伝導材が設けられ、さらに固定の熱伝導材と発熱部品との間に柔軟な熱伝導材が配置された構成を示す断面図である。

符号の説明

１，１Ａ……電子制御装置、２……プリント基板、２ａ……開口、２１……スルーホール、３……発熱部品、３ａ……脚部、３ｂ，３ｅ……接触部、３ｃ……リードとして機能する脚部、３ｄ……ダミーリードとして機能する脚部、４……筐体、４ａ，４ｂ……突出部、４ｃ……挿入孔、５……柔軟な熱伝導材、６……固体の熱伝導材

Claims (5)

1. プリント基板と、複数の脚部が前記プリント基板に接続されることによって前記プリント基板に実装される発熱部品と、該発熱部品から伝熱された熱を放熱する筐体とを備える電子制御装置であって、
   前記脚部が前記プリント基板に対してプレスフィット接続されていることを特徴とする電子制御装置。
2. いずれかの前記脚部が前記発熱部品と前記プリント基板との電気的な接続を行うリードとして機能することを特徴とする請求項１記載の電子制御装置。
3. いずれかの前記脚部が前記発熱部品と前記プリント基板との電気的な接続を行わないダミーリードとして機能することを特徴とする請求項１または２記載の電子制御装置。
4. 前記発熱部品から発生する熱を前記筐体に伝熱する熱伝導材を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の電子制御装置。
5. 前記脚部が前記プリント基板及び前記筐体に対してプレスフィット接続されていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の電子制御装置。

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