JP2012199451A - Electronic controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、本発明は、例えば、自動車等に搭載される電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device mounted on, for example, an automobile.
例えば、特許文献1には、電子部品がその表面に実装された配線基板が取り付けられたケースに、前記配線基板の裏面側から前記電子部品に近接するよう突接する台座と、この台座に連なる放熱用突条部とを設け、前記電子部品に発生する熱を、前記台座から前記放熱用突条部を介して前記ケースの広い範囲に拡散して逃がすようにした技術が開示されている。
For example,
ここで、前記配線基板は、実装された前記電子部品がケースに対して干渉しないように前記ケースに取り付ける必要があり、前記電子部品と前記ケースの前記台座や前記ケースの底面との間には所定のクリアランスを確保する必要がある。 Here, the wiring board needs to be attached to the case so that the mounted electronic component does not interfere with the case, and between the electronic component and the base of the case or the bottom surface of the case It is necessary to ensure a predetermined clearance.
そのため、前記電子部品と前記ケースとのクリアランスは、前記配線基板や前記ケースが何らかの要因で変形したとしても、前記電子部品が前記ケースに対して干渉しないように設定されることになる。 For this reason, the clearance between the electronic component and the case is set so that the electronic component does not interfere with the case even if the wiring board or the case is deformed for some reason.
しかしながら、前記配線基板や前記ケースの変形による前記電子部品と前記ケースとのクリアランスの変化量は、前記ケース内の位置によって異なる。例えば、前記電子部品と、この電子部品が実装された電子部品実装面に対向する前記ケースの内壁面とのクリアランスを設定する場合、前記電子部品実装面と直交する方向において当該電子部品実装面と前記ケースの内壁面とのクリアランスの変化量が最も大きい位置を基準にすると、前記クリアランスの変化量が小さい位置では、前記電子部品と前記ケースの内壁面とのクリアランスが必要以上に大きくなってしまう。 However, the amount of change in the clearance between the electronic component and the case due to the deformation of the wiring board or the case varies depending on the position in the case. For example, when setting the clearance between the electronic component and the inner wall surface of the case facing the electronic component mounting surface on which the electronic component is mounted, the electronic component mounting surface in a direction orthogonal to the electronic component mounting surface Based on the position where the amount of change in the clearance with the inner wall surface of the case is the largest, the clearance between the electronic component and the inner wall surface of the case becomes larger than necessary at the position where the amount of change in the clearance is small. .
そのため、前記電子部品と前記ケースとのクリアランスの変化量に応じて、前記電子部品と前記ケースとのクリアランスを設定してやらないと、仮に前記台座を形成したとしても、前記電子部品と前記ケースとのクリアランスが大きくなって放熱性能が悪化してまう虞がある。 Therefore, if the clearance between the electronic component and the case is not set according to the amount of change in the clearance between the electronic component and the case, even if the pedestal is formed, the electronic component and the case There is a possibility that the clearance becomes large and the heat dissipation performance deteriorates.
そこで、本発明の電子制御装置は、回路基板の電子部品実装面に対向する基板対向壁と、前記回路基板を支持固定する回路基板支持部と、有する筐体を有し、前記基板対向壁は、前記回路基板支持部に近づくほど、前記基板対向壁と前記電子部品実装面とのクリアランスが小さくなるよう形成されたクリアランス変化部を有していることを特徴としている。 Therefore, the electronic control device of the present invention has a housing having a board facing wall facing the electronic component mounting surface of the circuit board, and a circuit board support part for supporting and fixing the circuit board, and the board facing wall is The clearance changing portion is formed such that the closer to the circuit board support portion, the smaller the clearance between the substrate facing wall and the electronic component mounting surface.
本発明によれば、基板対向壁のクリアランス変化部において、筐体の基板対向壁と電子部品実装面とのクリアランスを、回路基板支持部からの距離に応じて設定することが可能となるので、回路基板に実装された電子部品と基板対向壁とのクリアランスが必要以上に大きくなってしまい、放熱性能が悪化してしまうことを抑制することができる。 According to the present invention, in the clearance changing portion of the substrate facing wall, the clearance between the substrate facing wall of the housing and the electronic component mounting surface can be set according to the distance from the circuit board support portion. It can be suppressed that the clearance between the electronic component mounted on the circuit board and the board facing wall becomes larger than necessary and the heat dissipation performance is deteriorated.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜図5は、本発明に係る電子制御装置1の概略構成を模式的に示した説明図であり、図1及び図2は電子制御装置1の分解斜視図であり、図3は電子制御装置1の斜視図、図4は図3のA−A線に沿った断面図、図5は電子制御装置1の筐体8を構成するケース5の斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 5 are explanatory views schematically showing a schematic configuration of an
電子制御装置1は、例えば、自動車に搭載されてエンジンやトランスミッションあるいはブレーキ等の制御に用いられるものであって、発熱性のある電子部品2a〜2cや各種電子部品2d、2e等の電子部品2が電子部品実装面であるその表面3a及び裏面3bに複数実装された矩形板状の回路基板3と、回路基板3に取り付けられ、回路基板に形成される電気回路と外部機器とを電気的に接続するコネクタ4と、回路基板3が収容固定されるケース5と、ケース5に収容された回路基板3を覆う上側のカバー6と、電子部品2のうち回路基板3の裏面3bに実装された電子部品2a、2b、2cとケース5との間を隙間なく埋める放熱材7と、から大略構成されている。尚、回路基板3には、実際には、図示した電子部品2a〜2e以外にも、各種電子部品が複数実装されている。
The
電子部品2aは、回路基板3の一端(図1における左側端)側の外周縁に複数(本実施形態では4つ)実装されている。電子部品2bは、回路基板3の一端(図1における左側端)側で、電子部品2aよりも内周側となる位置に複数(本実施形態では4つ)実装されている。電子部品2cは、回路基板3の一端(図1における左側端)側で、電子部品2a、2bよりも内周側となる位置に複数(本実施形態では3つ)実装されている。つまり、図2に示すように、発熱性のある電子部品2a〜2cは、回路基板3の短辺方向にそれぞれ直列に並んだ状態で、回路基板3の一端(図1における左側端)側の外周縁から内周側に向かって、電子部品2a、2b、2cの順番で並列に実装されている。
A plurality (four in this embodiment) of
回路基板3に実装される電子部品2としては、例えば、IC、FET(電界効果トランジスタ)、MOSFET(酸化膜半導体電界効果トランジスタ)、トランジスタ、コンデンサ、ダイオード、抵抗等が挙げられる。
Examples of the
回路基板3は、例えば、ガラスエポキシ樹脂等からなり、回路基板3の表面3aに、外部のコネクタ(図示外)とそれぞれ接続される2つ接続口4a、4bを有するコネクタ4が取り付けられている。尚、本実施形態では、回路基板3の裏面3b側がケース5に対する取付面となっている。
The
また、回路基板3は、その外周縁の4隅が、ねじ18によってケース5の回路基板支持部11(後述)に固定されている。尚、回路基板3をケース5に対して接着材で固定することも可能である。
The
ケース5及びカバー6は、電子制御装置1の筐体8を構成するものであって、ケース5は略矩形の皿形状を呈し、カバー6はケース5よりも深底となる略矩形の皿形状を呈している。
The
ケース5は、アルミや鉄等の放熱性に優れた金属材料によって形成されており、図5に示すように、筐体8の基板対向壁に相当する略矩形板状の底壁9と、底壁9の外周縁に立設された側壁10と、その上端面11aで回路基板3を支持する回路基板支持部11と、を有している。尚、側壁10は、底壁9の短辺方向に沿った側壁10a、10bと、底壁9の長辺方向に沿った側壁10c、10dとから大略構成されている。
The
底壁9は、回路基板3の裏面3bと対向しており、回路基板支持部11に近づくほど、回路基板3の裏面3bとのクリアランスCが小さくなるように形成されたクリアランス変化部12と、回路基板支持部11との位置関係に関わらず回路基板3の裏面3bとのクリアランスCが一定となるクリアランス一定部13と、を有している。
The
クリアランス変化部12は、回路基板3の裏面3bに実装された電子部品2a〜2cと対向する部分に形成されている。詳述すれば、底壁9の片側(図1に左側)に、底壁9の短辺方向の全長に亙ってクリアランス変化部12が形成されている。
The
クリアランス変化部12において、底壁9の内壁面9aは、回路基板3の裏面3bに対して凹となり、ケース5の側壁10aに近づくほど、回路基板3の裏面3bとのクリアランスCが小さくなる。したがって、クリアランス変化部12においては、回路基板支持部11に近づくほど、底壁9の内壁面9aと、回路基板3の裏面3bとのクリアランスCが概して小さくなる。
In the
尚、本実施形態のクリアランス変化部12においては、底壁9の長辺方向の位置(側壁10aからの距離)が同じであれば、底壁9の短辺方向の位置(側壁10cまたは10dからの距離)が異なっていても、底壁9の内壁面9aと回路基板3の裏面3bとのクリアランスCは同じとなる。
In the
底壁9のクリアランス変化部12以外の部分はクリアランス一定部13となっている。クリアランス一定部13において、底壁9の内壁面9aは、ケース5に固定された状態の回路基板3の裏面3bと平行となる平面となる。
A portion other than the
側壁10の先端には、側壁10の全周に亙って連続する溝14が形成されている。この溝14には、接着材15(後述の図4を参照)が充填され、カバー6に設けられた突条25(後述)や、コネクタ4に設けられた係合突片4c、4cの先端側が挿入されることで、ケース5とカバー6とが接着固定され、溝14から筐体8内に水分や塵埃等の異物が侵入しないように液密にシールされる。また、カバー6に設けられた切欠部23(後述)と、コネクタ4とが当接する部分にも接着材(図示せず)が塗布されており、この当接部分から筐体8内に水分や塵埃等の異物が侵入しないように液密にシールされる。
A
回路基板支持部11は、底壁9の4隅から側壁10に沿って突出する柱状の台座であり、全長に亙って側壁10に対して連結されている。換言すれば、回路基板支持部11は、側壁10からケース5の内側に向かって突出した(張り出した)柱状の台座である。
The circuit board support
この回路基板支持部11は、その上端面11aに回路基板3を載せることで、ケース5内における回路基板3の上下方向(後述する図4における上下方向)の位置決めが行われる。
The circuit
また、回路基板支持部11の上端面11aには、回路基板3をケース5に対して固定するねじ18が螺合するねじ穴16が形成されている。そして、4つある回路基板支持部11のうちの2つの回路基板支持部11の上端面11aには、回路基板3の外周縁に形成された切欠穴3cと係合し、ケース5内における回路基板3の水平方向の位置決めを行う位置決め突起17がそれぞれ形成されている。
In addition, a
また、ケース5には、電子制御装置1の車体(図示外)への取り付けのため一対のブラケット19、19が一体に設けられている。本実施形態では、各ブラケット19、19にそれぞれ設けられた上下方向に貫通する貫通穴19a、19aにより、電子制御装置1の前記車体への取り付けが行われる。
The
カバー6は、金属または樹脂材料によって形成されており、略矩形板状の上壁20と、上壁20の外周縁に立設された側壁21と、コネクタ4の外形状に合わせて上壁20から突出したコネクタ収容部22と、コネクタ4の一端を外部に臨ませるために側壁21の一部を切り欠いて形成された切欠部23と、側壁21の先端側に設けられた鍔状のフランジ部24と、フランジ部24に形成され、ケース5との組み付け時には側壁10先端の溝14に係合する突条25と、を有している。切欠部23により、ケース5にカバー6を組み付けた際に、筐体8の一側面に開口が形成され、この開口からコネクタ4の一端が外部に突出可能となる。
The
放熱材7は、回路基板3の裏面3bに実装された複数の電子部品2a〜2cで発生した熱を、ケース5の底壁9に対して伝導するよう設けられている。この放熱材7は、例えばシリコンを基材とした放熱グリスであって、絶縁性を有している。尚、放熱材7としては、ケース5に対して回路基板3を組み付ける際には、液状あるいはペースト状で、組み付け後に固化するものが好ましい。
The
ここで、外力、周囲の温度変化、周囲の圧力変化等の影響を受けて回路基板3もしくは筐体8が変形した場合でも、回路基板支持部11では回路基板3の筐体8内の位置が拘束されほとんど不変なので、筐体8に対する固定点である回路基板支持部11に近いほど、回路基板3の電子部品実装面と直交する方向における電子部品実装面と基板対向壁の内壁面とのクリアランスCの変化量は小さくなる。すなわち、回路基板支持部11では筐体8内の位置が拘束されほとんど不変なので、外力、周囲の温度変化、周囲の圧力変化等の影響を受けて回路基板3もしくは筐体8が変形した場合でも、筐体8に対する固定点である回路基板支持部11に近いほど、回路基板3と直交する方向における裏面3bと底壁9の内壁面9aとのクリアランスCの変化量は小さくなる。
Here, even when the
また、回路基板3の裏面3bに実装された電子部品2a〜2cと、回路基板3の裏面3bと対向する底壁9の内壁面9aとのクリアランスCは、回路基板3もしくは筐体8が変形しても各電子部品2a〜2cがそれぞれケース5の底壁9に対して接触しないように設定する必要があるが、これによって、クリアランス変化部12においては、回路基板支持部11に近接して実装された電子部品2aほど、基板対向壁である底壁9とのクリアランスCを小さくすることが可能となる。
The clearance C between the
尚、上述したクリアランスCの変化量は、回路基板3の変形のほか、筐体8の構造によっても変化する。例えば、ケース5にリブ等の補強部位を設けられている場合には、この補強部位によってケース5の剛性が変化(向上)することになるため、補強部位の有無も考慮してクリアランスCを設定すればよい。また、回路基板3において、コネクタ4が取り付けられる部分は、コネクタ4からの多数のピンが固定されるため、相対的に剛性が高くなっているものの、コネクタ4に接続される外部のコネクタや、外部のコネクタに接続された配線等に作用した応力によってこじられると、それによってクリアランスCの変化量が大きくなる可能性がある。したがって、回路基板3のうち、コネクタ4が取り付けられる部分については、クリアランスCを設定する際に、外部からの応力の入力によりクリアランスCの変化量が大きい位置であること考慮しておけばよい。つまり、回路基板3のうち、コネクタ4が取り付けられる部分は、コネクタ4に対して入力が予想される外部からの応力の大きさに応じて、クリアランスCを設定すればよい。
The amount of change in the clearance C described above varies depending on the structure of the
図6に示す比較例の電子制御装置30にように、ケース5の底壁9にクリアランス変化部12が設定されていない構成では、回路基板3と直交する方向において、回路基板3の裏面3bと底壁9の内壁面9aとのクリアランスCの変化量が最も大きい位置(ケース5の中央)となる回路基板支持部11から最も離れた位置を基準に、電子部品2a〜2cと、これら電子部品2a〜2cに対向する底壁9の内壁面9aとのクリアランスCをそれぞれ設定すると、回路基板支持部11に近い電子部品2a、2bにおいては、底壁9の内壁面9aとのクリアランスCが必要以上に大きくなってしまい、放熱性能が悪化してしまうことになる。
In the configuration in which the
詳述すると、回路基板3と直交する方向における回路基板3の裏面3bと底壁9の内壁面9aとのクリアランスCの最大変化量δを考えた場合、回路基板支持部11から離れるほど最大変化量δも大きくなるため、図5中に矢示するように、回路基板支持部11に近い回路基板3の外周縁におけるクリアランスCの最大変化量δ1に比べて、ケース5の中央に位置における最大変化量δ2が相対的に大きくなる。したがって、回路基板3の裏面3bにおいては、ケース5の中央に位置においてクリアランスCの変化量が最大となったときに(最大変化量δ2のときに)、最も内側に位置する(回路基板支持部11から最も離れた)電子部品2cが底壁9の内壁面9aに対して接触しないように、各電子部品2a〜2cと底壁9の内壁面9aとのクリアランスCが決定されることになるため、回路基板支持部11に近い電子部品2a、2bにおいては、底壁9の内壁面9aとのクリアランスCが必要以上に大きくなってしまい、放熱性能が悪化してしまうことになる。
More specifically, when the maximum amount of change δ of the clearance C between the
尚、図6に示す比較例の電子制御装置30は、上述した実施形態におけるケース5の底壁9にクリアランス変化部12を設定していないものを模式的に示したものであり、上述した図4と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、この比較例においても、回路基板支持部11は底壁9の4隅にのみ設けられている。
Note that the
一方、上述した本実施形態の電子制御装置1においては、ケース5の底壁9に形成されたクリアランス変化部12により、ケース5の側壁10aに近づくほど、底壁9の内壁面9aと回路基板3の裏面3bとのクリアランスCが小さくなるため、ケース5の側壁10a側に位置する電子部品2aほど、底壁9の内壁面9aとのクリアランスCを小さくすることが可能となる。すなわち、クリアランス変化部12においては、回路基板支持部11に近い位置ほど、底壁9の内壁面9aと回路基板3の裏面3bとのクリアランスCが概して小さくなるため、回路基板支持部11に近づくほど、各電子部品2a〜2cと底壁9の内壁面9aとのクリアランスCを小さく設定することが可能となる。
On the other hand, in the
したがって、クリアランス変化部12においては、各電子部品2a〜2cと底壁9の内壁面9aとのクリアランスCが必要以上に大きくなってしまい、各電子部品2a〜2cの放熱性能が悪化してしまうことを抑制することができる。また、各電子部品2a〜2cと底壁9の内壁面9aとの間に介在させる放熱材7の使用量を相対的に削減することが可能となり、総じて電子制御装置1のコスト低減を実現することができる。
Accordingly, in the
尚、上述して実施形態においては、クリアランス変化部12における底壁9の内壁面9aを球面によって定義される曲面とすることも可能である。この場合には、各電子部品2a〜2cと底壁9の内壁面9aとのクリアランスCを、回路基板支持部11からの距離に応じてより厳密に設定することが可能となる。
In the above-described embodiment, the
また、クリアランス変化部12は、回路基板3の裏面3bに実装される電子部品2の位置や数等に応じて適宜設定することが可能であり、例えば、回路基板支持部11が底壁9の4隅にのみある場合には、図7〜図9に示すように形成することも可能である。
Further, the
図7に示す第2実施形態のケース40では、底壁9の片側(図1に左側)の一部分に、底壁9のクリアランス変化部41が形成されている。
In the
クリアランス変化部41は、回路基板支持部11に近づくほど、回路基板3の裏面3bとのクリアランスが小さくなるように形成されている。つまり、クリアランス変化部41において、底壁9の内壁面9aは、回路基板3の裏面3bに対して凹となり、ケース5の側壁10aに近づくほど、回路基板3の裏面3bとのクリアランスが小さくなる。したがって、クリアランス変化部41においては、回路基板支持部11に近づくほど、底壁9の内壁面9aと、回路基板3の裏面3bとのクリアランスが概して小さくなる。
The
図8に示す第3実施形態のケース50では、底壁9の両側(図1に左側及び右側)に、底壁9の短辺方向の全長に亙ってクリアランス変化部12、51が形成されている。クリアランス変化部51は、回路基板支持部11に近づくほど、回路基板3の裏面3bとのクリアランスが小さくなるように形成されている。つまり、クリアランス変化部51において、底壁9の内壁面9aは、回路基板3の裏面3bに対して凹となり、ケース5の側壁10bに近づくほど、回路基板3の裏面3bとのクリアランスが小さくなる。したがって、クリアランス変化部51においては、回路基板支持部11に近づくほど、底壁9の内壁面9aと回路基板3の裏面3bとのクリアランスが概して小さくなる。
In the
図9に示す第4実施形態のケース60では、クリアランス変化部61が、ケース5の底壁9の略全体に形成されている。そして、クリアランス変化部61において、底壁9の内壁面9aは、球面によって定義される曲面となっている。つまり、クリアランス変化部61においては、回路基板支持部11に近づくほど、底壁9の内壁面9aと、回路基板3の裏面3bとのクリアランスが小さくなる。
In the
上述した各実施形態から把握し得る前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に列記する。 The technical ideas of the invention other than the claims that can be understood from the above-described embodiments are listed below.
[請求項a]
前記クリアランス変化部は、前記基板対向壁の片側に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子制御装置。
[Claim a]
The electronic control apparatus according to
[請求項b]
前記クリアランス変化部は、前記基板対向壁の両側に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子制御装置。
[Claim b]
The electronic control device according to
[請求項c]
前記クリアランス変化部において、前記基板対向壁の内壁面は、球面によって定義される曲面であることを特徴とする請求項3、a、bのいずれかに記載の電子制御装置。
[Claim c]
The electronic control device according to
[請求項d]
前記クリアランス変化部は、前記基板対向壁の全体に形成され、前記基板対向壁の内壁面は、球面によって定義される曲面であることを特徴とする請求項3に記載の電子制御装置。
[Claim d]
The electronic control device according to
[請求項e]
前記クリアランス変化部において、前記基板対向壁の内壁面は、電子部品実装面に対して所定の角度で傾いた平面によって定義される傾斜面であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子制御装置。
[Claim e]
3. The clearance changing portion according to
1…電子制御装置
2a…電子部品
2b…電子部品
2c…電子部品
3…回路基板
3b…裏面
5…ケース
6…カバー
7…放熱材
8…筐体
9…底壁
10…側壁
11…回路基板支持部
12…クリアランス変化部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記回路基板が収容された筐体と、を有する電子制御装置において、
前記筐体は、前記回路基板の電子部品実装面に対向する基板対向壁と、当該筐体内で前記回路基板を支持固定する回路基板支持部と、を有し、
前記基板対向壁は、前記回路基板支持部に近づくほど、前記基板対向壁と前記電子部品実装面とのクリアランスが小さくなるよう形成されたクリアランス変化部を有することを特徴とする電子制御装置。 A circuit board on which heat-generating electronic components are mounted;
In an electronic control device having a housing in which the circuit board is accommodated,
The housing includes a substrate facing wall facing the electronic component mounting surface of the circuit board, and a circuit board support portion for supporting and fixing the circuit board in the housing.
The electronic control device according to claim 1, wherein the board facing wall includes a clearance changing portion formed such that a clearance between the board facing wall and the electronic component mounting surface becomes smaller as the circuit board supporting portion is approached.
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