JP2012253221A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導体板を用いて電子部品を電気的に接続する構造において、導体板と金属筐体とのクリアランスを確保することができる電子制御装置を提供する。
【解決手段】外部に電気的に接続される複数のコネクタピン２３を有するコネクタ２１と、電解コンデンサ２２ａが実装されたプリント基板２０と、コネクタ２１のうち外部との電気接続部が露出するように、コネクタ２１、電解コンデンサ２２ａ、およびプリント基板２０を覆う金属筐体１０と、を備える。そして、プリント基板２０には、金属筐体１０と離間するようにプリント基板２０に固定されると共に複数のコネクタピン２３のいずれかと電解コンデンサ２２ａ２とを電気的に接続するバスバーとしての導体板３０が設けられている。さらに、導体板３０と金属筐体１０とに挟まれた放熱ゲル４０が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板が金属筐体で覆われた電子制御装置に関する。

従来より、回路基板にコネクタが取り付けられた電子制御装置では、コネクタから回路基板に配線を引き出す必要がある。しかし、コネクタに接続された配線から入るノイズの除去や電気負荷試験の耐性向上のためにできるだけコネクタ近傍に配置すべき素子が多く存在しても、コネクタ近傍の面積には限界があるため理想的な素子配置ができないという問題があった。

その問題を解決する方法として、回路基板上に設けるべき配線パターンを基板に接続させたバスバーと呼ばれる導体板で代用させる構成が特許文献１に提案されている。このバスバーを利用することで、回路基板上のコネクタ近傍のパターンを削減させて理想的な素子配置を可能とすることができる。

また、コネクタおよび回路基板は外部からの保護を目的として金属筐体でカバーされる構成が一般的である。

特開平５−６７８８９号公報

ところで、上記のコネクタおよび回路基板で構成される電子制御装置が設置されるスペースが小さくなってきており、これに伴って電子制御装置の小型化が求められている。したがって、特許文献１のように導体板を用いた回路設計を行うことで回路基板の小型化を図ることが考えられる。

しかし、金属筐体のサイズも小さくなるため、導体板と金属筐体とのクリアランスも小さくなってしまう。このため、このクリアランスを確保できなくなると、導体板と金属筐体とが接触してショートを起こすという問題が生じる。

本発明は上記点に鑑み、導体板を用いて電子部品を電気的に接続する構造において、導体板と金属筐体とのクリアランスを確保することができる電子制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、外部に電気的に接続される複数のコネクタピン（２３）を有するコネクタ（２１）と、電子部品（２２）と、が実装されたプリント基板（２０）と、コネクタ（２１）のうち外部との電気接続部が露出するように、コネクタ（２１）、電子部品（２２）、およびプリント基板（２０）を覆う金属筐体（１０）と、を備えている。

また、金属筐体（１０）と離間するようにプリント基板（２０）に固定されると共に、複数のコネクタピン（２３）のいずれかと電子部品（２２）とを電気的に接続するバスバーとしての導体板（３０）を備えている。そして、導体板（３０）と金属筐体（１０）とに挟まれた放熱ゲル（４０）を備えていることを特徴とする。

これによると、導体板（３０）と金属筐体（１０）との間に放熱ゲル（４０）が位置しているので、導体板（３０）と金属筐体（１０）との間で確実にギャップを確保することができる。このため、導体板（３０）と金属筐体（１０）とのクリアランスを確保することができ、ひいては導体板（３０）と金属筐体（１０）とのショートを防止することができる。

また、放熱ゲル（４０）を介して導体板（３０）から金属筐体（１０）に放熱することができる。さらに、放熱ゲル（４０）によって導体板（３０）が支えられるので、導体板（３０）の振動を抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、導体板（３０）は、金属筐体（１０）に対向する一面（３４）を有し、放熱ゲル（４０）は、導体板（３０）の一面（３４）の全体と金属筐体（１０）とに挟まれていることを特徴とする。

これによると、放熱ゲル（４０）が導体板（３０）の一面（３４）の全体に接触しているので、導体板（３０）全体での放熱が可能になる。したがって、放熱ゲル（４０）を介した放熱性を高めることができる。

請求項３に記載の発明では、導体板（３０）は、金属筐体（１０）に対向する一面（３４）を有し、放熱ゲル（４０）は、導体板（３０）の一面（３４）の一部の領域と金属筐体（１０）とに挟まれていることを特徴とする。

このように、導体板（３０）の一面（３４）の全体でなくても、一部の領域に放熱ゲル（４０）が接触しているだけで導体板（３０）と金属筐体（１０）のクリアランスを確保することができる。また、導体板（３０）の一面（３４）の全体に放熱ゲル（４０）が接触する場合よりも放熱ゲル（４０）の量を少なくすることができるので、電子制御装置の製造コストを低減することができる。

請求項４に記載の発明では、導体板（３０）は、金属筐体（１０）に対向する一面（３４）を有し、当該一面（３４）はＬ字状にレイアウトされていることを特徴とする。これによると、他の電子部品（２２）の配置の影響を少なくすることができる。例えば、プリント基板（２０）に実装された他の電子部品（２２）に導体板（３０）が接触しないようにすることや、プリント基板（２０）上に実装されている発熱素子等の電子部品（２２）と金属筐体（１０）で放熱ゲル（４０）を挟んで放熱することができる。

請求項５に記載の発明では、導体板（３０）は、金属筐体（１０）に対向する一面（３４）を有し、当該一面（３４）は複数のコネクタピン（２３）のいずれかと電子部品（２２）とを最短距離で結ぶように直線状にレイアウトされていることを特徴とする。これにより、導体板（３０）において無駄な電流経路を削除することができる。また、導体板（３０）の材料が少なくて済むので、電子制御装置の製造コストを低減することができる。

請求項６に記載の発明では、導体板（３０）は、プレスフィット構造（３３）によりプリント基板（２０）に固定されていることを特徴とする。これによると、導体板（３０）をプリント基板（２０）に固定するために必要な面積を最小限にできるため、プリント基板（２０）により多くの素子を実装することができる。

請求項７に記載の発明では、導体板（３０）は、はんだ付けによってプリント基板（２０）に対して固定されていることを特徴とする。これにより、電子制御装置の製造コストを低減することができる。

請求項８に記載の発明では、導体板（３０）は、少なくとも３個の端子（３１、３２、３５）でプリント基板（２０）に固定されていることを特徴とする。これにより、電子部品（２２）だけでなく、基板に実装されている他の素子に導体板（３０）に流れる電流を提供することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る電子制御装置の分解斜視図である。 （ａ）は電子制御装置の一部平面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面透視図である。 プリント基板に導体板が固定された模式図である。 本発明の第２実施形態に係る電子制御装置の平面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る電子制御装置の一部平面図であり、（ｂ）は第３実施形態に係る導体板の斜視図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係る電子制御装置の一部平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図であり、（ｃ）は第４実施形態に係る導体板の斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る電子制御装置の一部平面図である。 本発明の第６実施形態に係る電子制御装置の一部斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る電子制御装置の分解斜視図である。また、図２（ａ）は電子制御装置の一部平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の側面透視図である。これらの図に示されるように、電子制御装置は、金属筐体１０、プリント基板２０、導体板３０、および放熱ゲル４０を備えて構成されている。

金属筐体１０は、プリント基板２０、導体板３０、および放熱ゲル４０を覆う金属製のケースであり、上筐体１１と下筐体１２とが図示しない固定ネジにより固定されることで構成されている。

プリント基板２０は、コネクタ２１と、電子部品２２と、が実装された回路基板である。コネクタ２１は外部との電気的接続を行うための樹脂部品であり、電気接続部（開口部）に外部コネクタが差し込まれる構造になっている。また、コネクタ２１は複数のコネクタピン２３を有している。各コネクタピン２３の一端側はコネクタ２１の電気接続部に位置し、中間部は適宜折り曲げられており、他端側は図２（ｂ）に示されるようにプリント基板２０に設けられた孔に差し込まれると共にプリント基板２０に形成された回路パターンに電気的に接続されている。

電子部品２２は、プリント基板２０の一方の面２４と他方の面２５とにそれぞれ実装されており、所定の動作を行うように回路構成されている。電子部品２２の中には、例えばＥＭＣ対策として設けられた電解コンデンサ２２ａやツェナーダイオード２２ｂ等のノイズ除去用の素子がある。これら電解コンデンサ２２ａおよびツェナーダイオード２２ｂは、図２（ａ）に示されるように、プリント基板２０においてコネクタ２１から離れた場所に配置されていると共に配線パターン２６に接続されている。通常、ノイジーなパターンをなるべく短くするために電解コンデンサ２２ａやツェナーダイオード２２ｂはコネクタ２１近傍に配置されるが、これらはコネクタ２１側のスペースの制限によってコネクタ２１から離れた位置に配置されている。「離れた位置」とは、本実施形態ではプリント基板２０においてコネクタ２１が実装された側とは反対側である。

図３はプリント基板２０に導体板３０が固定された模式図である。導体板３０は、電子部品２２とコネクタ２１とを電気的に接続するバスバーとしての役割を果たす。導体板３０の材料として例えば銅合金（ＤＣ２６００）等が採用されている。

図３（ａ）に示されるように、導体板３０はコネクタ２１側の端子３１と電解コンデンサ２２ａ側の端子３２とを備えており、これら２つの端子３１、３２によってプリント基板２０に固定されている。このように導体板３０が固定される際、図３（ｂ）に示されるようにプリント基板２０の他方の面２５に実装された電子部品２２に導体板３０が接触しないように各端子３１、３２の長さが設定されている。これにより、電子部品２２と導体板３０とのクリアランスが保たれるので、プリント基板２０上のパターンや電子部品２２と導体板３０とのショートを防ぐことができる。

また、図３（ｂ）に示されるように、各端子３１、３２の先端はバネ性を持ったプレスフィット構造３３になっている。プレスフィット構造３３は、図３（ｃ）に示されるように、各端子３１、３２の先端がバネ状になっている。そして、プリント基板２０にはめっき処理が施されたスルーホール２７が形成されており、このスルーホール２７に各端子３１、３２が各スルーホール２７にそれぞれ差し込まれる。これにより、プレスフィット構造３３のバネの復元力によって各端子３１、３２の先端がプリント基板２０に押さえつけられる。このように、導体板３０は各端子３１、３２のプレスフィット構造３３によりプリント基板２０に固定されている。

なお、各端子３１、３２は、図３（ｂ）および図３（ｃ）以外の図１、図２、図３（ａ）では模式的に描いてあるが、実際はプレスフィット構造３３になっている。

このように、導体板３０の各端子３１、３２がプレスフィット構造３３になっていることで、導体板３０をプリント基板２０に固定するために必要な面積が最小限となるので、プリント基板２０により多くの電子部品２２を実装することが可能となる。

そして、コネクタ側の端子３１はコネクタピン２３のうちの例えば電源用のコネクタピン２３に電気的に接続され、電解コンデンサ２２ａ側の端子３２は配線パターン２６に電気的に接続されている。したがって、コネクタピン２３と電解コンデンサ２２ａおよびツェナーダイオード２２ｂとは互いに離れた場所に位置しているが、導体板３０を介することで電気的に接続されている。なお、コネクタピン２３の端子３１は、コネクタピン２３のうちの例えばグランド用のコネクタピン２３に電気的に接続される構成でも良い。

上記のようにプリント基板２０に固定された導体板３０は、図２（ｂ）に示されるように下筐体１２に対向する一面３４を有しており、この一面３４は図２（ａ）に示されるように四角形状にレイアウトされている。これは、ノイズの低減を優先に考え、低インピーダンスな形状になるように導体板３０の面積を広くしているからである。また、導体板３０は、下筐体１２と離間するように金属筐体１０内に位置している。

放熱ゲル４０は、導体板３０と金属筐体１０すなわち下筐体１２とに挟まれた部材である。この放熱ゲル４０は、導体板３０と下筐体１２とのクリアランスを確保する役割と、導体板３０の熱を下筐体１２に放出する役割を果たすものである。放熱ゲル４０としてＳｉ系の液体材料が用いられる。放熱ゲル４０の粘度は電子制御装置の仕様に応じて異なるが、シート状のものが用いられても構わない。

また、放熱ゲル４０は、導体板３０の一面３４の全体と下筐体１２とに挟まれている。このように、放熱ゲル４０が導体板３０の一面３４の全体に接触しているので、導体板３０全体での放熱が可能になる。したがって、放熱ゲル４０を介した放熱性を高めることができる。

そして、図１に示されるように、下筐体１２には複数の溝１３が設けられており、放熱ゲル４０が溝１３に入り込むことで放熱ゲル４０の位置ずれが起こらないようになっている。

上記のような構成において、コネクタ２１や電子部品２２が実装されたプリント基板２０に導体板３０を接続し、コネクタ２１のうち外部との電気接続部が露出するように、放熱ゲル４０を塗布した下筐体１２と上筐体１１とに挟み込んで組付ける。このようにして電子制御装置を製造することができる。上述のように、導体板３０は電源用のコネクタピン２３に接続され、電子制御装置に入力される電源電圧のラインの一部として利用される。すなわち、電源用のコネクタピン２３から入力される電源電圧はコネクタ２１からパターンをできるだけ短くするためにコネクタピン２３の直近で接続された導体板３０を通してプリント基板２０の任意の位置に配置された電解コンデンサ２２ａ等の素子に供給される。

以上説明したように、本実施形態では、プリント基板２０に固定された導体板３０と金属筐体１０とで放熱ゲル４０を挟み込む構造としたことが特徴となっている。これによると、以下の効果を得ることができる。

まず、導体板３０と金属筐体１０との間に放熱ゲル４０が位置しているので、導体板３０と金属筐体１０との間で確実にクリアランスを確保することができる。このため、導体板３０自体や組みつけの際に発生する公差などによって導体板３０と金属筐体１０との間のギャップが確実に取れない可能性がある場合でも導体板３０と金属筐体１０とのクリアランスを確保することができ、導体板３０と金属筐体１０とのショートを防止することができる。したがって、導体板３０を配線の一部として用いる電子制御装置を小型化する際に、金属筐体１０を使用することによるショートの懸念が解消されるため、コネクタ２１近傍に配置が制限されていた電解コンデンサ２２ａ等の素子を制限なく自由にプリント基板２０に配置することができる。もちろん、電子制御装置の製造の際に、導体板３０と金属筐体１０とが接触するという心配もない。

また、放熱ゲル４０が導体板３０と金属筐体１０との両方に接触しているので、導体板３０での発熱を放熱ゲル４０を介して金属筐体１０に放熱することができる。このため、電子制御装置の放熱性能を向上させることができる。

さらに、放熱ゲル４０によって導体板３０が支えられるので、導体板３０の振動を抑制することができる。すなわち、導体板３０が振動することで、導体板３０が金属筐体１０に接触することを防止することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、電解コンデンサ２２ａおよびツェナーダイオード２２ｂが特許請求の範囲の「電子部品」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図４は、本実施形態に係る電子制御装置の平面図である。この図に示されるように、放熱ゲル４０は導体板３０の一面３４の全体でなく、導体板３０の一面３４の一部の領域と金属筐体１０とに挟まれている。

本実施形態では、放熱ゲル４０は点在するように設けられている。放熱ゲル４０は複数に分割されて設けられていても良いし、一個所のみに設けられていても良い。

このように、一部の領域に放熱ゲル４０が接触していることでも導体板３０と金属筐体１０のクリアランスを確保することができる。また、導体板３０の一面３４の全体に放熱ゲル４０が接触する場合よりも放熱ゲル４０の量が少なく済むので、電子制御装置の製造コストを低減できる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図５（ａ）は本実施形態に係る電子制御装置の一部平面図であり、図５（ｂ）は導体板３０の斜視図である。

図５（ｂ）に示されるように、導体板３０は、上述の端子３１、３２とは別の端子３５を備えている。そして、導体板３０はこれらの端子３１、３２、３５によって図５（ａ）に示されるようにプリント基板２０に固定されている。なお、本実施形態に係る端子３１、３２、３５の先端構造は第１実施形態と同様にプレスフィット構造３３になっている。

以上のように、導体板３０に第３の端子３５を設けることで、この第３の端子３５を介して電解コンデンサ２２ａ以外の他の電子部品２２に、導体板３０に流れる電流を供給することができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。図６（ａ）は本発明の第４実施形態に係る電子制御装置の一部平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ矢視図であり、図６（ｃ）は導体板３０の斜視図である。

図６（ａ）に示されるように、導体板３０の一面３４はＬ字状にレイアウトされている。このように、導体板３０をＬ字状にレイアウトしているのは、プリント基板２０に実装された電子部品２２の発熱を放熱ゲル４０を介して下筐体１２に直接放熱するべく、当該電子部品２２と下筐体１２との間に導体板３０が存在しないようにするためである。したがって、図６（ｂ）に示されるように、導体板３０が存在しない場所では、電子部品２２と下筐体１２とで放熱ゲル４０が挟まれている。

また、図６（ｃ）に示されるように、本実施形態においても、Ｌ字状の導体板３０に３つの端子３１、３２、３５を設け、導体板３０を３個所でプリント基板２０に固定している。

以上のように、他の電子部品２２に接触しないように導体板３０をレイアウトすることで他の電子部品２２に影響を及ぼさないようにすることができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、第１〜第４実施形態と異なる部分について説明する。図７は、本実施形態に係る電子制御装置の一部平面図である。この図に示されるように、導体板３０の一面３４は電子部品２２とコネクタ２１とを最短距離で結ぶように直線状にレイアウトされている。このように、導体板３０の電流経路を最短距離とすることで、導体板３０において無駄な電流経路を削除することができる。また、導体板３０の材料が最適な量で済むので、電子制御装置の製造コストを低減することができる。

（第６実施形態）
本実施形態では、第１〜第５実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、導体板３０はプリント基板２０に対してプレスフィット構造３３によって固定されていたが、本実施形態では導体板３０ははんだ付けによってプリント基板２０に固定されている。

図８は、本実施形態に係る電子制御装置の一部斜視図である。この図に示されるように、導体板３０の各端子３１、３２はプリント基板２０に設けられたスルーホール２７に差し込まれると共にはんだ２８によって固定されている。このように、導体板３０の各端子３１、３２をはんだ付けによってプリント基板２０に固定することで電子制御装置の製造コストを低減することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された電子制御装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の放熱ゲル４０を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、導体板３０で電気的に接続される電子部品２２として上記各実施形態では電解コンデンサ２２ａやツェナーダイオード２２ｂを例に説明したが、他の素子でも良い。また、コネクタピン２３から導体板３０を介して接続する対象として、電源回路、入力回路、および出力回路等でも良い。これらの回路は、耐ノイズ性のために太い配線のパターンで構成されるが、スペースが必要となるため、コネクタ２１の近傍に配置することが難しいが、導体板３０を介することによってコネクタ２１から離れた場所に配置が可能となる。

上記各実施形態では導体板３０の材料として銅合金を例に説明したが、鉄板等の他の金属材料で構成されたものでも良い。

さらに、導体板３０を３個の端子３１、３２、３５でプリント基板２０に固定する例についても説明したが、３個の端子３１、３２、３５で成立するということは、当然４個以上でも成立する。

１０ 金属筐体
２０ プリント基板
２１ コネクタ
２２ 電子部品
２３ コネクタピン
３０ 導体板
３１ 端子
３２ 端子
３３ プレスフィット構造
３４ 導体板の一面
３５ 端子
４０ 放熱ゲル

Claims (8)

1. 外部に電気的に接続される複数のコネクタピン（２３）を有するコネクタ（２１）と、電子部品（２２）と、が実装されたプリント基板（２０）と、
   前記コネクタ（２１）のうち外部との電気接続部が露出するように、前記コネクタ（２１）、前記電子部品（２２）、および前記プリント基板（２０）を覆う金属筐体（１０）と、
   前記金属筐体（１０）と離間するように前記プリント基板（２０）に固定されると共に、前記複数のコネクタピン（２３）のいずれかと前記電子部品（２２）とを電気的に接続するバスバーとしての導体板（３０）と、
   前記導体板（３０）と前記金属筐体（１０）とに挟まれた放熱ゲル（４０）と、を備えていることを特徴とする電子制御装置。
2. 前記導体板（３０）は、前記金属筐体（１０）に対向する一面（３４）を有し、
   前記放熱ゲル（４０）は、前記導体板（３０）の一面（３４）の全体と前記金属筐体（１０）とに挟まれていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記導体板（３０）は、前記金属筐体（１０）に対向する一面（３４）を有し、
   前記放熱ゲル（４０）は、前記導体板（３０）の一面（３４）の一部の領域と前記金属筐体（１０）とに挟まれていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
4. 前記導体板（３０）は、前記金属筐体（１０）に対向する一面（３４）を有し、当該一面（３４）はＬ字状にレイアウトされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子制御装置。
5. 前記導体板（３０）は、前記金属筐体（１０）に対向する一面（３４）を有し、当該一面（３４）は前記複数のコネクタピン（２３）のいずれかと前記電子部品（２２）とを最短距離で結ぶように直線状にレイアウトされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子制御装置。
6. 前記導体板（３０）は、プレスフィット構造（３３）により前記プリント基板（２０）に固定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電子制御装置。
7. 前記導体板（３０）は、はんだ付けによって前記プリント基板（２０）に対して固定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電子制御装置。
8. 前記導体板（３０）は、少なくとも３個の端子（３１、３２、３５）で前記プリント基板（２０）に固定されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電子制御装置。

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