JP2013093372A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型電子部品を実装する回路基板の振動に起因する変形を防止し、電気的な機能障害が生じるのを抑制した電子制御装置を提供する。
【解決手段】回路基板２とケース３とカバー４とを備えた電子制御装置１である。回路基板２には、発熱電子部品５と大型電子部品６とが実装されている。ケース３には、大型電子部品６を収容する大型電子部品収容部と、大型電子部品収容部の底面より回路基板２側に台座面１１ａを有して発熱電子部品５の熱を放出するための放熱用台座１１とが、互いに隣接して配置されている。放熱用台座１１の台座面１１ａには、発熱電子部品５と対応する位置に発熱電子部品５の熱を放熱用台座１１に伝導する熱伝導材１２が設けられている。放熱用台座１１には、回路基板２に当接する少なくとも一つの凸部１３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

自動車等に搭載される電子制御装置は、電子部品を実装した回路基板が筐体内に収容されて構成されている。このような電子制御装置では、近年の高電圧化に伴い、回路基板に実装される電子部品も大型のものが用いられるようになってきている。そのため、例えば自動車が振動することで電子制御装置にも大きな振動が加わると、大型の電子部品は重量も大となっていることから、回路基板に共振が生じることなどによって回路基板が変形し易くなっている。回路基板が変形すると、その配線パターンが損傷もしくはショートしたり、ケース（筐体）に接触してショートしたり、筐体内に収容される熱伝導材に異物が混入したりするおそれがある。

なお、従来では回路基板が筐体に接触するのを防止するため、筐体に所定の高さの突起部を形成した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような構成により、回路基板と筐体との間隔が縮められても、前記突起部によって回路基板の配線パターンと筐体とが接触するのが防止されているため、配線パターンと筐体との接触によるショートが防止されている。

特開２００４−３１４９５号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載された構造では、突起部が回路基板と筐体の両方に接することなく、一方に設けられて他方には接していないため、ある程度の回路基板の変形を許容することになり、配線パターンの損傷や配線パターン間のショートが生じる可能性は否定できない。
また、特に振動の影響を受け易い大型の電子部品を実装することについては何等考慮されておらず、したがってこのような大型の電子部品を実装した場合には、振動によって回路基板の変形が大となり、配線パターンの損傷や配線パターン間のショートが生じる可能性も高くなる。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、特に大型電子部品を実装する回路基板の振動に起因する変形を防止し、配線パターンの損傷やショート、さらには配線パターンとケース（筐体）との接触によるショートを防止することにより、電気的な機能障害が生じるのを抑制した電子制御装置を提供することにある。

本発明の電子制御装置は、電子部品を実装した回路基板と、前記回路基板を収容保持するケースと、前記ケースに装着されるカバーと、を備えた電子制御装置において、
前記回路基板には、前記電子部品として発熱電子部品と該発熱電子部品より大型の大型電子部品とが実装され、
前記ケースには、前記大型電子部品を収容する大型電子部品収容部と、該大型電子部品収容部の底面より前記回路基板側に台座面を有して前記発熱電子部品の熱を放出するための放熱用台座とが、互いに隣接して配置され、
前記放熱用台座の台座面には、前記発熱電子部品と対応する位置に該発熱電子部品の熱を前記放熱用台座に伝導する熱伝導材が設けられ、
前記放熱用台座には、前記回路基板に当接する少なくとも一つの凸部が設けられていることを特徴とする。

また、前記電子制御装置において、前記凸部は、前記台座面の周縁部の、前記大型電子部品収容部側に少なくとも一つ設けられていることが好ましい。

また、前記電子制御装置において、前記ケースの側壁には、前記大型部品収容部の一部と前記放熱用台座の一部とを囲って、前記回路基板を保持する回路基板保持座面が設けられていることが好ましい。また、前記回路基板保持座面の高さ位置は、前記凸部の、前記回路基板に当接する部位の高さ位置と同じに形成されていることが好ましい。

また、前記電子制御装置において、前記回路基板の前記凸部に当接する箇所は、配線パターンが除去されてなる非配線パターン領域となっていることが好ましい。

本発明の電子制御装置によれば、大型電子部品を収容する大型電子部品収容部に隣接する放熱用台座に、前記回路基板に当接する凸部が設けられているので、振動によって特に変形し易い大型電子部品を実装した部位の近傍を凸部で支持することにより、回路基板の変形を効果的に防止することができる。したがって、回路基板の配線パターンが損傷もしくはショートしたり、ケースに接触してショートしたりすることにより、電気的な機能障害が生じるのを抑制することができる。

また、前記放熱用台座の台座面には、前記発熱電子部品と対応する位置に該発熱電子部品の熱を前記放熱用台座に伝導する熱伝導材が設けられているので、該熱伝導材によっても前記の大型電子部品を実装した部位の近傍を支持することができ、これにより回路基板の変形を効果的に防止し、電気的な機能障害が生じるのを抑制することができる。

本発明の電子制御装置の一実施形態の概略構成を示す分解斜視図である。 （ａ）はケースの斜視図、（ｂ）はケースの平面図である。 ケースに回路基板が実装された状態を示す斜視図である。 図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る電子制御装置について説明する。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。
図１は、本発明の電子制御装置の一実施形態の概略構成を示す分解斜視図であり、図１中符号１は、自動車用の電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。
この電子制御装置１は、回路基板２と、該回路基板２を収容保持する金属製のケース３と、該ケース３に装着される金属製のカバー４とを備えて構成されている。なお、ケース３とカバー４とにより、回路基板２を収容する筐体が形成される。

回路基板２は、その上面に電子部品として発熱電子部品５を実装し、下面に大型電子部品６及びコネクタ７等を実装し、さらに内層を含む各面に配線パターン（図示せず）を形成した略矩形状のプリント基板である。発熱電子部品５は、電流が流れることで大きく発熱するもの、例えばトランジスタやダイオード等からなっている。大型電子部品６は、前記発熱電子部品５より大型のもの、例えばコンデンサやコイル等からなっている。

発熱電子部品５は、回路基板２の一方の短辺２ａ側において、一方の長辺側に配置されており、大型電子部品６は、回路基板２の一方の短辺２ａ側において、他方の長辺側に配置されている。したがって、これら発熱電子部品５と大型電子部品６とは、回路基板２の一方の短辺２ａ側において、互いに隣り合って配置されている。

コネクタ７は、例えばＰＢＴやＰＰＳ等の高熱伝導性樹脂から形成されたもので、大型電子部品６が配置された長辺側に配置されており、回路基板２の裏面側から表面側へ向けて挿通される２本のコネクタ固定用ネジにより、回路基板２にネジ止め固定されている。
また、回路基板２には、前記発熱電子部品５が配置された一方の長辺側の外端部、および前記大型電子部品６が配置された他方の長辺側の略中央部に、ケース３に回路基板２を固定するためのネジ孔８が合計４箇所形成されている。

ケース３は、前記回路基板２を内部に収容保持して保護する、鉄あるいはアルミニウム等の金属製のものである。このケース３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように平面視して前記回路基板２にほぼ一致する略矩形状の収容空間を有しており、該収容空間の前記大型電子部品６に対応する位置、すなわち前記回路基板２の一方の短辺２ａに対応する側壁３ａ側に、大型電子部品６を収容する大型電子部品収容部９を形成している。

大型電子部品収容部９は、略矩形状の底面９ａを有したもので、この底面９ａが、図２（ａ）に示すように側壁３ａと反対の側のケース底面１０より一段低く（深く）形成されている。これにより、大型電子部品収容部９には、図１に示した大型電子部品６が収容可能になっている。
また、ケース３には、図１、図２（ａ）、（ｂ）に示すように前記発熱電子部品５に対応する位置、すなわち前記大型電子部品収容部９より側壁３ｂ側に、該大型電子部品収容部９に隣接して放熱用台座１１が形成されている。なお、側壁３ｂは、前記回路基板２の、発熱電子部品５が配置された一方の長辺に対応している。

放熱用台座１１は、前記側壁３ａと側壁３ｂとがなす角部（隅部）に形成配置されたもので、大型電子部品収容部９の底面９ａやケース底面１０より上方に、すなわち前記回路基板２側に突出して形成されている。これにより、放熱用台座１１には、底面６ａやケース底面１０より充分に高い位置に、前記発熱電子部品５に対応して台座面１１ａが形成されている。

台座面１１ａには、図１に示すように熱伝導材１２が設けられている。熱伝導材１２は、ケース３に回路基板２が実装された状態を示す斜視図である図３、および図３のＡ−Ａ線矢視断面図である図４に示すように、回路基板２の発熱電子部品５が実装された上面側の位置と対応する下面側の位置に当接し、したがって回路基板２を挟んで前記発熱電子部品５と間接的に接するように配置されている。この熱伝導材１２は、グリス状のものや弾性変形可能なシート状のものなど、従来公知のものが用いられる。このような熱伝導材１２を介して回路基板２上の発熱電子部品５に接することにより、放熱用台座１１は、発熱電子部品５が生じた熱をケース３の外部に放出し、発熱電子部品５の温度上昇による性能低下を抑制するものとなっている。

ここで、熱伝導材１２としてグリス状のものを用いた場合、熱伝導材１２はその可塑性によって回路基板２に良好に密着するため、回路基板２上の発熱電子部品５と放熱用台座１１との間の熱伝導性をより良好にする。また、回路基板２と放熱用台座１１の台座面１１ａとの間に異物が混入するのを防止することができる。
また、シート状のものを用いた場合にも、熱伝導材１２はその弾性変形によって回路基板２に良好に密着するため、回路基板２上の発熱電子部品５と放熱用台座１１との間の熱伝導性をより良好にする。また、回路基板２を弾性的に支持するため、振動を吸収して回路基板２の変形を防止することができる。

また、台座面１１ａには、図１に示すように熱伝導材１２と異なる位置に、凸部１３が設けられている。凸部１３は、本実施形態では円柱状の突起であって、図４に示すようにその上面が回路基板２に当接して配置されている。また、この凸部１３は、図１に示すように台座面１１ａの周縁部であって、前記大型電子部品収容部９側に設けられている。すなわち、本実施形態では、凸部１３は放熱用台座１１と大型電子部品収容部９との境界となる側で、かつ、側壁３ａと反対の側に配置されている。

このような位置に配置されていることにより、凸部１３は回路基板２に対して、大型電子部品６を実装した部位の近傍を支持するようになっている。また、回路基板２の比較的中央部側を支持するようにもなっている。したがって、重量が大である大型電子部品６を実装した部位の近傍であり、かつ、回路基板２の比較的中央部側を支持することにより、後述するように凸部１３は回路基板２の変形を効果的に防止できるようになっている。さらに、熱伝導材１２がシート状のものである場合には、このシート状の熱伝導材１２の位置決め用、すなわち台座面１１ａからの脱落防止用としても機能するようになっている。

また、凸部１３が当接する回路基板２では、この凸部１３に当接する箇所が、予め配線パターン（図示せず）が除去されてなる非配線パターン領域（図示せず）となっている。これにより、たとえ回路基板２に変形が生じても、凸部１３は非配線パターン領域に接触し、したがって配線パターンには直接接していないため、配線パターンとケース３との間の電気的接続を損なうことはない。

また、ケース３には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、側壁３ａ、側壁３ｂにそれぞれ回路基板保持座面１４ａ、１４ｂが設けられている。これら回路基板保持座面１４ａ、１４ｂは、側壁３ａ、側壁３ｂのそれぞれの内面側で、かつ、該側壁３ａ、側壁３ｂの上端より所定寸法低い位置に形成された面であり、図３に示すように回路基板２の周縁部が載置されることにより、該回路基板２を保持するものである。

回路基板保持座面１４ａは、側壁３ａに形成されていることで、大型電子部品収容部９の一部と放熱用台座１１の一部を囲って設けられたものとなり、回路基板保持座面１４ｂは、側壁３ｂに形成されていることで、放熱用台座１１の一部を囲って設けられたものとなっている。したがって、これら回路基板保持座面１４ａ、１４ｂは、特に重量が大である大型電子部品６を実装した部位の近傍を直接支持することにより、回路基板２の変形を防止できるようになっている。

また、ケース３には、前記回路基板２のネジ孔８と対応する位置、すなわち側壁３ｂの両端部の各隅部、および側壁３ｂと反対の側の側壁の内側の２箇所に、それぞれ回路基板保持部１５が形成配置されている。これら回路基板保持部１５には、その保持面（上面）に、前記ネジ孔８に連通してネジが挿通されるネジ孔１６が形成されている。

なお、これら回路基板保持部１５の保持面は、前記回路基板保持座面１４ａ、１４ｂの高さ位置と同じ高さ位置に形成されている。また、前記凸部１３の上面、すなわち回路基板２に当接する部位も、図４に示すように回路基板保持座面１４ａ、１４ｂの高さ位置と同じ高さ位置に形成されている。このような構成のもとに、回路基板２は回路基板保持部１５、回路基板保持座面１４ａ、１４ｂ、凸部１３によって全て同じ高さ位置で支持されるため、ケース３内に安定した状態で保持されるようになり、したがってその変形が防止されている。

図１に示すようにカバー４は、鉄あるいはアルミニウム等の金属製のもので、ケース３の平面視形状に対応した略矩形板状のものである。このカバー４にも、回路基板２のネジ孔８と対応する位置に、それぞれネジ孔１７が形成されている。これにより、カバー４は回路基板２を収容保持した状態のケース３に被着され、ネジ孔１７、ネジ孔８、ネジ孔１６にネジ１８が挿通され螺着されることにより、ケース３に固定されるようになっている。

すなわち、カバー４はケース３にネジ止めされることにより、ケース３内に回路基板２を固定するとともに、ケース３の収容空間を封止するようになっている。そして、このようにケース３内に回路基板２が収容保持され、その状態でカバー４が被着され、ケース３に固定されることにより、本実施形態の電子制御装置１が形成されている。

このような構成の電子制御装置１にあっては、大型電子部品収容部９に隣接する放熱用台座１１の台座面１１ａに、回路基板２に当接する凸部１３を設けているので、例えばこの電子制御装置１を搭載した車両（自動車）が大きく振動した場合にも、この振動によって特に変形し易い大型電子部品６を実装した部位の近傍を凸部１３で支持することにより、回路基板２の変形を効果的に防止することができる。

すなわち、大型電子部品６は発熱電子部品５などに比べて重量も大となっており、したがって大型電子部品６を実装した部位には大きな負荷がかかっているため、車両の振動によって回路基板２に共振を生じさせ、この共振等によって回路基板２に湾曲等の変形を起こさせ易くなっている。そこで、本実施形態では、特に大型電子部品収容部９に隣接する放熱用台座１１の台座面１１ａに凸部１３を設け、この凸部１３によって大きな負荷がかかる大型電子部品６の近傍部を回路基板２が下方（ケース３の底面側）に撓むのを防止したことにより、前記したように回路基板２の変形を効果的に防止することができる。
よって、回路基板２の変形に起因して回路基板２の配線パターンが損傷もしくはショートしたり、ケース３に接触してショートしたりすることにより、電気的な機能障害が生じるのを抑制することができる。

また、放熱用台座１１の台座面１１ａの、発熱電子部品５と対応する位置に、該発熱電子部品５の熱を放熱用台座１１に伝導する熱伝導材１２を設けているので、該熱伝導材１２によっても大型電子部品６を実装した部位の近傍を支持することができ、これにより回路基板２の変形を効果的に防止し、電気的な機能障害が生じるのを抑制することができる。

また、凸部１３を、台座面１１ａの周縁部の、大型電子部品収容部９側に設けることにより、回路基板２の変形量が一番大きくなる大型電子部品収容部９付近を支えることができ、回路基板２の変形をより効果的に防止することができる。
また、ケース３の側壁３ａ、３ｂに、回路基板２を保持する回路基板保持座面１４ａ、１４ｂを設けることにより、ケース３と回路基板２の設置面を増やし、これによっても回路基板２の変形をより効果的に防止することができる。
また、回路基板保持座面１４ａ、１４ｂの高さ位置を、凸部１３の、回路基板２に当接する部位の高さ位置と同じに形成しているので、これによっても回路基板２の変形をより効果的に防止することができる。

また、回路基板２の凸部１３に当接する箇所を、配線パターンが除去されてなる非配線パターン領域としているので、たとえ回路基板２に変形が生じても、凸部１３は非配線パターン領域に接触し、したがって配線パターンには直接接していないため、配線パターンとケース３との間の電気的接続が損なわれることを防止することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では放熱用台座に凸部を一つ設けているが、凸部の数についてはこれに限定されることなく、複数設けてもよい。また、凸部の形成位置についても、台座面の周縁部の、大型電子部品収容部側に限定されることなく、放熱用台座の適宜位置に形成配置することができる。さらに、凸部の形状についても、円柱状に限定されることなく、角柱状や半球状など、種々の形状を採用することができる。

また、前記実施形態では、本発明の電子制御装置を自動車用の電子制御装置に適用したが、本発明はこれに限定されることなく、振動が生じ得る全ての装置や構造体等に適用可能である。

１…電子制御装置、２…回路基板、３…ケース、３ａ、３ｂ…側壁、４…カバー、５…発熱電子部品、６…大型電子部品、９…大型電子部品収容部、１１…放熱用台座、１１ａ…台座面、１２…熱伝導材、１３…凸部、１４ａ、１４ｂ…回路基板保持座面

Claims (5)

1. 電子部品を実装した回路基板と、前記回路基板を収容保持するケースと、前記ケースに装着されるカバーと、を備えた電子制御装置において、
   前記回路基板には、前記電子部品として発熱電子部品と該発熱電子部品より大型の大型電子部品とが実装され、
   前記ケースには、前記大型電子部品を収容する大型電子部品収容部と、該大型電子部品収容部の底面より前記回路基板側に台座面を有して前記発熱電子部品の熱を放出するための放熱用台座とが、互いに隣接して配置され、
   前記放熱用台座の台座面には、前記発熱電子部品と対応する位置に該発熱電子部品の熱を前記放熱用台座に伝導する熱伝導材が設けられ、
   前記放熱用台座には、前記回路基板に当接する少なくとも一つの凸部が設けられていることを特徴とする電子制御装置。
2. 前記凸部は、前記台座面の周縁部の、前記大型電子部品収容部側に少なくとも一つ設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子制御装置。
3. 前記ケースの側壁には、前記大型部品収容部の一部と前記放熱用台座の一部とを囲って、前記回路基板を保持する回路基板保持座面が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子制御装置。
4. 前記回路基板保持座面の高さ位置は、前記凸部の、前記回路基板に当接する部位の高さ位置と同じに形成されていることを特徴とする請求項３記載の電子制御装置。
5. 前記回路基板の前記凸部に当接する箇所は、配線パターンが除去されてなる非配線パターン領域となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子制御装置。

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