JP2014015080A - 車載用電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載用電子制御装置の軽量化と価格の低減を図る。
【解決手段】車載用電子制御装１は、開口部１１ａを有する枠部材１０と、枠部材１０の開口部１１ａに対応して凹部２３が形成された樹脂容器２０と、電子部品３１、３２が搭載され、凹部２３内に配置された基板３０と、基板３０と外部部材とを接続するためのコネクタ４０と、電子部品３１、３２と基板３０とを覆うように凹部２３内に充填された封止材５０を備えている。枠部材１０は、樹脂容器２０および封止材５０よりも弾性率が大きい材料により形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品が搭載された基板および基板に接続されたコネクタを有する車載用電子制御装置に関する。

自動車等の車両には、例えば、エンジン制御用、モータ制御用、自動変速機制御用等の各種の電子制御装置が搭載される。これらの車載用電子制御装置は、エンジンルーム、エンジン内、自動変速機内等、振動が大きい場所に設置される。このため、車載用電子制御装置には耐振性が必要とされる。

車載用電子制御装置として、矩形状の平板部の周囲に枠部が形成された金属ベースと、各種電子部品が搭載されたフレキシブル基板と、コネクタとを、金属ベースの枠部内全体に樹脂材料を充填して一体成形した構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１９０７２５号公報

特許文献１に記載された車載用電子制御装置では、フレキシブル基板とコネクタとが枠部枠部を有する金属ベースにより支持されており、また、枠部内に充填された樹脂により覆われている。このため、金属ベースの面積が大きい構造となっており、重量が重く、かつ高価格であった。

本発明の車載用電子制御装置は、複数の取付部を有し、厚さ方向に貫通する開口部が形成された枠部材と、枠部材に一体化され、枠部材の開口部に連通する凹部および凹部内に設けられた複数の基板支持部を有する樹脂容器と、電子部品が搭載され、樹脂容器の凹部内に収容されると共に基板支持部に支持された基板と、一端が基板に連結され、他端が樹脂容器の外部に表出された複数の接続ピンを有するコネクタと、樹脂容器の凹部内に、基板および電子部品を覆って形成された封止材と、を備え、枠部材の弾性率は、樹脂容器および封止材の弾性率よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、開口部を有する枠部材に樹脂容器を一体的に設け、樹脂容器の凹部内に封止材が形成された構造を有する。このため、軽量化を図ることができ、また、価格を低減することができる。

本発明の車載用電子制御装置の一実施の形態を示し、（Ａ）は車載用電子制御装置の断面図、（Ｂ）は、（Ａ）における車載用電子制御装置を下方から観た平面図。 図１（Ａ）、１（Ｂ）に図示された車載用電子制御装置を、上下反転した状態の分解斜視図。 （Ａ）〜（Ｄ）は、図１（Ａ）、１（Ｂ）に図示された車載用電子制御装置の製造方法を説明するための断面図。 実施形態１の変形例を示し、（Ａ）〜（Ｃ）は、その製造方法を説明するための断面図。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図４（Ａ）〜（Ｃ）に続く工程を説明するための断面図。 本発明の車載用電子制御装置の実施形態２を示し、下方から観た平面図。 本発明の車載用電子制御装置の実施形態４の断面図。 （Ａ）および（Ｂ）は、実施形態４の車載用電子制御装置の製造方法を説明するための断面図。 本発明の車載用電子制御装置の実施形態５を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）および（Ｃ）は、実施形態５の製造方法を説明するための断面図。 本発明の車載用電子制御装置の実施形態６を示し、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は、（Ａ）における車載用電子制御装置を下から観た平面図。 本発明の車載用電子制御装置の実施形態７を示し、トランスファーモールドにより作製する方法を説明するための図。 本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の断面図。 本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の変形例１。 本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の変形例２。 本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の変形例３。 本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の変形例４。 本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の変形例５。 比較例として車載用電子制御装置の図。 共振周波数と、枠部材の弾性率および固定数との関係を示す特性図。 本発明の各実施形態と比較例との構成および試験の評価結果を示す図。

以下、図を参照して、本発明に係る車載用電子制御装置の実施形態を説明する。
−実施形態１−
［車載用電子制御装置の構造］
図１は、本発明の車載用電子制御装置の一実施の形態を示し、図１（Ａ）は車載用電子制御装置の断面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）における車載用電子制御装置を下方から観た平面図である。また、図２は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に図示された車載用電子制御装置を、上下反転した状態の分解斜視図である。
車載用電子制御装置１は、枠部材１０と、樹脂容器２０と、回路基板(基板)３０と、コネクタ４０と、封止材５０と、を備える。
枠部材１０は、ＦＲＰ（繊維強化樹脂）により形成され、矩形状の本体部１１と、各側辺の中央部外周に設けられた４つの取付部１２を有する。本体部１１には、矩形状に開口された開口部１１ａが形成され、各取付部１２には、中央部に貫通孔１２ａが形成されている。各取付部１２に形成された貫通孔１２ａには、後述するが、締結部材が挿通され、車両のシャーシ、ブラケット等の支持部材に固定される。本体部１１および取付部１２は、弾性率が１０ＧＰａ以上の材料により形成されている。枠部材１０の弾性率は、樹脂容器２０および封止材５０の弾性率よりも大きいものとなっている。

樹脂容器２０の上方は開放されており、底部２１から上面２２（図２参照）側に向かって拡大する傾斜側面を有し、樹脂容器２０の内部には、底部２１側から上面２２側に向かって拡大する角錐台形状の凹部２３が形成されている。凹部２３には、底部２１から立ち上げられ、凹部２３の深さの中間まで延出された基板支持部２４が設けられている。基板支持部２４は、底部２１の一つの対角線上の角部に一対設けられており、他の対角線上には設けられていない。

回路基板３０は、例えば、両面回路基板であり、両面に制御用の複数の電子部品３１、３２が搭載されている。回路基板３０に搭載された制御用電子部品には、マイコンやパワー半導体素子が含まれており、ＥＣＵ（電子制御ユニット）が構成される。図示の例では、電子部品３２はパワー半導体素子であり、回路基板３０における樹脂容器２０の底部２１とは反対側の面上に搭載されている。回路基板３０は、電子部品３１、３２が搭載された状態で樹脂容器２０の凹部２３内に収容され、一対の基板支持部２４により支持されている。
なお、図１（Ｂ）では、回路基板３０は、図示を省略されている。

コネクタ４０は、複数の接続ピン４２と、この接続ピン４２の外周を覆う樹脂製の本体部４１を有する。接続ピン４２の一端４２ａは、回路基板３０に設けられた貫通孔に挿通され、回路基板３０に設けられた接続パッド（図示せず）に半田付されている。接続ピン４２の他端４２ｂは、樹脂容器２０に設けられた貫通孔に挿通され、外部に突出されている。

樹脂容器２０の凹部２３内には、封止材５０が充填されており、電子部品３１、３２の外表面および回路基板３０の表裏両面は、封止材５０により覆われている。
封止材５０は、樹脂により形成されており、耐熱性、防水性の他、耐振性、耐塩水性等の信頼性を確保する。回路基板３０に搭載された電子部品３１の上面と樹脂容器２０の底部２１の内面とは、少なくとも０．５ｍｍの間隙を形成することが好ましい。間隙が０．５ｍｍ以下であると、電子部品３１の上面と樹脂容器２０の底部２１との間隙に回り込む封止材５０の厚さが薄くなり、強度不足のため、クラックが生じやすい。
なお、図２においては、封止材５０は図示を省略されている。

電子部品３１、３２または接続ピン４２が回路基板３０に半田付けされている場合、封止材５０により半田ひずみが低減され、半田付けの信頼性が向上する。また、樹脂は空気よりも熱伝導度が大きいため、封止材５０により電子部品３１、３２が搭載された回路基板３０を覆うことにより放熱性が向上する。
さらに、本実施形態においては、封止材５０は、回路基板３０を基板支持部２４に当接した状態に保持する機能を兼用している。

コネクタ４０は、本体部４１の底面と樹脂容器２０の底部２１との間に設けられた接着剤６１により樹脂容器２０に接着されている。
樹脂容器２０は、接着剤６２により枠部材１０に接着されている。つまり、コネクタ４０、樹脂容器２０および枠部材１０は、接着により一体化されている。
接着剤６１、６２としては、例えば、シリコーン系接着剤、エポキ樹脂系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ビスマレイミド系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤等を用いることができる。
樹脂容器２０を熱可塑性樹脂により形成した場合、超音波振動等による振動熱またはレーザ照射による加熱を利用して樹脂容器２０を溶融し、この溶融層により枠部材１０および／またはコネクタ４０に接合することが可能である。この場合には、接着剤６１および／または接着剤６２は不要となる。

［車載用電子制御装置の製造方法］
図３（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、上記一実施の形態の車載用電子制御装置の製造方法の一例を説明する。
図３（Ａ）に図示されるように、樹脂容器２０の凹部２３の開口側を枠部材１０側に対面させ、接着剤６２により樹脂容器２０を枠部材１０に接着する。接着に際しては、樹脂容器２０の凹部２３の開口縁を枠部材１０の開口部１１ａに位置合せして行う。

また、コネクタ４０の接続ピン４２を樹脂容器２０の底部２１に設けた貫通孔に挿通し、接着剤６１により、本体部４１を樹脂容器２０の底部２１の上面に接着する。この状態では、各接続ピン４２の一端４２ａは、樹脂容器２０の凹部２３内の深さ方向における所定の位置に配置される。接着の強度を向上するために、樹脂容器２０の底部２１におけるコネクタ４０との接着部に凹部が形成されている。凹部を省略してもよい。

枠部材１０、樹脂容器２０、コネクタ４０を一体化した後、図３（Ｂ）に図示されるように、この組立体を上下反転する。
電子部品３１、３２が搭載された回路基板３０には接続ピン４２が挿通される貫通孔が形成されており、この貫通孔を接続ピン４２の一端４２ａから挿通して、回路基板３０を樹脂容器２０の基板支持部２４に当接させる。基板支持部２４は、回路基板３０の１つの対角線上の各角部に対応する位置に設けられており、回路基板３０は、この一対の基板支持部２４により保持される。
この状態で、各接続ピン４２を、回路基板３０の接続パッド（図示せず）に半田付けする。

半田付けは、半田付け箇所にレーザビームを照射する局所接合とすることができる。電子部品３１、３２が回路基板３０に半田付けにより搭載されている場合、局所接合を行うことにより、半田の溶融を防ぐことができる。半田付けされた箇所の半田が溶融すると、電子部品３１、３２の位置がずれたり、接合力が低下したりする。局所接合により、半田の再溶融を防止し、電気的接続の信頼性を確保することができる。基板支持部２４を、回路基板３０との位置合せ用に用いてもよい。このようにすれば、回路基板３０に半田付けする際、半田接続箇所の自動認識を行うことができる。

また、半田付けに替えて、接続ピン４２を回路基板３０のビアホールに圧入することによって、コネクタ４０と回路基板３０との電気的接続を行うようにしてもよい。この場合、接続ピン４２は、軸方向に、弾性変形により径を縮小するためのスリットが形成されているタイプを用いてもよい。

コネクタ４０と回路基板３０との電気的接続は、リフローによって行うこともできる。リフローによる場合には、チップ部品等の小型の電子部品３１を、回路基板３０における樹脂容器２０の底部２１側（下面側）に配置し、マイコン等の大型の電子部品３２を回路基板３０における樹脂容器２０の凹部２３の開口部側（上面側）に配置するようにすることが好ましい。このようにすることにより、回路基板３０の下面側に配置された大型の電子部品３２の落下を防ぐことができる。また、リフローによる場合には、コネクタ４０の接続ピン４２の半田付け時に、回路基板３０の上面側に配置された電子部品３２の半田付けを行うこともできる。

回路基板３０とコネクタ４０との電気的接続を行った後は、樹脂容器２０の凹部２３内に封止材５０を形成する。図３（Ｃ）は、ポッティング法により封止材５０を形成する方法を示している。
ノズル５５から流動性を有する樹脂５０ａを吐出し、樹脂容器２０の凹部２３内に注入する。回路基板３０は、樹脂容器２０の凹部２３内における、回路基板３０の一対角線上の各角部に対応する位置に設けられた一対の基板支持部２４により支持されており、この基板支持部２４により支持された部分を除く領域では回路基板３０と凹部２３の周縁部との間には間隙が形成されている。このため、樹脂５０ａは、この間隙から、回路基板３０の下面側に回り込み、回路基板３０と樹脂容器２０の底部２１との間の凹部２３内にも充填される。

上述したが、回路基板３０に搭載された電子部品３１の上面と樹脂容器２０の底部２１の内面との間に、少なくとも０．５ｍｍの間隙が設けられていれば、この部分への樹脂５０ａの回り込みも確実となり、信頼性が確保できる。
樹脂５０ａは、回路基板３０の上面側に搭載された電子部品３２の上面を覆うまで凹部２３内に充填される。また、樹脂５０ａは、枠部材１０の開口部１１ａ内において、枠部材１０の厚さの中間に達するまで充填することが好ましい。このようにすることにより、樹脂５０ａにより樹脂容器２０と枠部材１０の密着強度を向上することができる。

樹脂容器２０の凹部２３内に、流動性を有する樹脂５０ａを所定量充填したら、加熱などを行って樹脂５０ａを硬化することにより封止材５０を形成する。
これにより、図１（Ａ）に図示される車載用電子制御装置１が作製される。
車載用電子制御装置１は、例えば、エンジンルーム内の車両部材に固定される。図３（Ｄ）に図示されるように、ボルト等の締結部材５６を、取付部１２の貫通孔１２ａに挿通し、締結により車載用電子制御装置１を車両部材(支持部材)９１に固定する。

上記一実施の形態によれば、枠部材１０、樹脂容器２０、コネクタ４０は一体化され、樹脂容器２０の凹部２３が、封止材５０の容器とされる。回路基板３０は、予め、電子部品３１、３２が搭載された状態で、樹脂容器２０の凹部２３内に収容されて組み立てられる。
このように、電子部品の集合体と、容器とは、別々に準備されたうえ組立てられるため、温度、湿度、空気クリーン度等の管理が必要な電子部品のメンテナンスが容易となる。また、回路基板３０を、基板支持部２４により支持してコネクタ４０の接続ピン４２を回路基板３０の接続パッドに接続し、この状態で封止材５０により固定する簡単なプロセスで組立が完了するため、量産性に優れている。

枠部材１０は、回路基板３０が挿通される大きさの開口部１１ａを有するため、軽量となり、かつ、材料を削減して価格を低減することができる。枠部材１０として、高弾性率のＦＲＰを用いることにより、金属材料の場合より軽量化することができる。
枠部材１０には開口部１１ａが形成されるため、耐振性が低下する。しかし、枠部材１０に一体化される樹脂容器２０の凹部２３内に封止材５０が充填されるため、剛性が大きくなり、耐振性を改善することができる。

枠部材１０の共振周波数は、枠部材１０の弾性率と、取付部１２を支持部材に固定する箇所の数（固定数）により変化する。
図１９に、共振周波数と、枠部材１０の弾性率および固定数との関係を図示する。
図１９に示されるように、共振周波数は、弾性率が大きくなるのに伴って高くなる。また、固定数との関係では、固定数が多いほど、共振周波数が高くなる。つまり、固定数が多くなるほど、枠部材１０の剛性が大きくなり、共振周波数は高くなる。

エンジンルームにおいては、共振周波数を２ＫＨ_Ｚより大きくすると、振動の程度が問題とはならないことが確認されている。
図１９を参照すると、一実施の形態に示した取付部１２を４つとした、４点固定の場合には、弾性率が３ＧＰａ程度を超えると、共振周波数は２ＫＨ_Ｚを超え、少なくとも、弾性率が１０ＧＰａ以上であれば、共振は問題とはならない。
同様に、３点固定の場合には、弾性率が２０ＧＰａ以上であれば、共振は問題とはならない。２点固定の場合には、３点固定の場合とほぼ同程度であるが、弾性率が２０ＧＰａ程度では、共振が問題となるか否か微妙であり、２５ＧＰａ以上であれば、問題とならないことが明確である。

［実施形態１の変形例］
図４（Ａ）〜（Ｃ）および図５（Ａ）〜（Ｃ）に、実施形態１に示した車載用電子制御装置の変形例を示す。
以下に、変形例に示す車載用電子制御装置１の構造および製造方法を説明する。但し、以下の説明では、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示す車載用電子制御装置１に対する相違点を主体として説明することとし、同様な構成については、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
変形例１に示す車載用電子制御装置１では、樹脂容器２０の凹部２３内に設けられた基板支持部２４には、その上端に、凹部２３の開口部側に向かって突出された柱状部２５が形成されている。また、回路基板３０には、柱状部２５に対応する位置に貫通孔３３が形成されている。樹脂容器２０は熱可塑性樹脂により形成されており、また、柱状部２５は、その高さが、回路基板３０の厚さよりも大きく形成されている。

枠部材１０、樹脂容器２０およびコネクタ４０を、接着剤６１、６２を用いて一体化し、図４（Ａ）に図示されるように、一体化された組立体を上下反転する。そして、回路基板３０の貫通孔３３と柱状部２５との位置合せを行う。

図４（Ｂ）に図示されるように、回路基板３０の貫通孔３３を樹脂容器２０の柱状部２５に挿通し、回路基板３０を押し下げて基板支持部２４に当接させる。このとき、コネクタ４０の接続ピン４２は、回路基板３０に設けた貫通孔（図示せず）に挿通される。
回路基板３０が基板支持部２４に当接した状態では、柱状部２５の上端部は、回路基板３０から突き出す。

図４（ｃ）に図示されるように、回路基板３０から突き出した柱状部２５の上部を、熱圧着具５８により熱圧着する。これにより、柱状部２５の上部が溶融して大径部２５ａが形成され、冷却されると、この大径部２５ａにより、回路基板３０が柱状部２５から抜け出ないように保持される。

図５（Ａ）に図示されるように、この状態の組立体を上下反転し、コネクタ４０の接続ピン４２と回路基板３０とを、スポットフロー（局所半田付け）により半田付けする。樹脂容器２０に設けられた基板支持部２４は、底部２１の一対角線上の各角部に設けられており、柱状部２５は各基板支持部２４に形成されている。図５（Ａ）に示す状態では、回路基板３０は、一対の柱状部２５の大径部２５ａに支持され、落下することはない。
スポットフローでは、噴流ガイド部材５９を設けて、半田付け領域の周囲が半田噴流５７に接触しないようにして、接続ピン４２の一端４２ａと回路基板３０の接続パッド(図示せず)とを半田噴流５７に浸漬して半田付けを行う。
従って、回路基板３０の上部から突き出した接続ピン４２の一端４２ａ全体が半田に覆われる。これにより、半田付けの信頼性を高いものとすることができる。

この後は、図５（Ｂ）に図示されるように、実施形態１の場合と同様、ポッティング法により流動性を有する樹脂５０ａを樹脂容器２０の凹部２３内に充填し、樹脂５０ａを硬化して、封止材５０を形成する。これにより、変形例の車載用電子制御装置１が作製される。
変形例の車載用電子制御装置１も、図５（Ｃ）に図示されるように、ボルト等の締結部材５６により、車両部材９１に固定される。

変形例に示す車載用電子制御装置１においても、実施形態１の場合と同様な効果を奏する。また、変形例では、コネクタ４０の接続ピン４２と回路基板３０の接続パッドとを半田付けの信頼性が高いスポットフローにより接続することができる。スポットフローにおいても、回路基板３０に半田付けされている電子部品３１、３２の半田の再溶融を防ぐことができる。

本発明の車載用電子制御装置１は、種々の実施形態を採用することが可能である。
以下に、実施形態２乃至８について説明する。
そして、各実施形態に対して行った各種の試験によって得られた試験結果を、比較例と比較して示し、本発明による効果を具体的に説明することとする。

-実施形態２-
実施形態２の車載用電子制御装置１は、実施形態１における枠部材１０を、弾性率１００ＧＰａのＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）により作製したものである。
また、車載用電子制御装置１は２点固定とした。
図６は、実施形態２の車載用電子制御装置１を、図１（Ｂ）と同様に、下方から観た平面図である。
図６に図示された車載用電子制御装置１が、図１（Ｂ）に図示されたものと相違する点は、枠部材１０に設けられた取付部１２が、２つとされている点である。
各取付部１２は、矩形形状の枠部材１０の、一対の短側辺の外周側縁に設けられている。実施形態２の車載用電子制御装置１は、一対の取付部１２の各貫通孔１２ａに挿通される２つの締結部材５６により車両部材９１に固定される。

-実施形態３-
実施形態３の車載用電子制御装置１は、実施形態１における枠部材１０を、弾性率７０ＧＰａのアルミニウムにより作製したものである。
また、車載用電子制御装置１は、実施形態２と同様、２点固定とした。つまり、図６に図示された車載用電子制御装置１と同じである。

-実施形態４-
図７に本発明の実施形態４の断面図を示す。
実施形態４の車載用電子制御装置１は、コネクタ部４０Ａが、樹脂容器２０Ａに、例えば、射出成型により一体化して形成されている。
図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、実施形態４の車載用電子制御装置の製造方法を説明するための断面図である。
コネクタ部４０Ａが一体成型された樹脂容器２０Ａを、接着剤６２を用いて、枠部材１０に接着しておく。コネクタ部４０Ａには、接続ピン４２が取り付けられる貫通孔４４が形成されている。コネクタ４０Ａの貫通孔４４は、成型時に形成しておくことが好ましいが、成型後に機械加工により形成してもよい。

各接続ピン４２には、長さ方向の中間部に、径大とされたストッパ部４２ｃが設けられており、接続ピン４２は、ストッパ部４２ｃがコネクタ部４０Ａに当接するまで押し込まれる。接続ピン４２は、貫通孔４４への圧入により径方向に縮小する弾性を有するタイプが好ましい。
予め、チキソ性が強いエポキシ樹脂、シリコ―ン樹脂等により貫通孔４４をシールしておくことで、封止材５０を形成する際の樹脂漏れを完全に防ぐことができる。
これにより、図８（Ｂ）に図示される組立体が作製される。この組立体は、実施形態１の図３（Ａ）に図示される組立体に対応する。従って、以降は、図３（Ｂ）以降の工程と同じ工程により実施形態４の車載用電子制御装置１を作製することができる。
なお、実施形態４の車載用電子制御装置１は、枠部材１０をアルミニウムにより形成し、２点固定構造として作製した。

実施形態４の車載用電子制御装置１は、コネクタ部４０Ａが樹脂容器２０Ａに一体成型されているので、価格を低減することができる。また、コネクタ４０と樹脂容器２０とを接合する工程を削減することができるため量産性がよい。上記実施形態では、接続ピン４２にストッパ部４２ｃを設け、コネクタ部４０Ａに密着させ、且つ、貫通孔４４をチキソ性が強い樹脂によりシールするので、ポッティング時の樹脂５０ａが、コネクタ部４０Ａから漏れるのを防止することができる。

-実施形態５-
図９は、本発明の車載用電子制御装置の実施形態５を示し、図９（Ａ）は断面図であり、図９（Ｂ）および図９（Ｃ）は、図９（Ａ）に図示された車載用電子制御装置の製造方法を説明するための断面図である。
実施形態５に示す車載用電子制御装置１の特徴は、実施形態１における枠部材１０、樹脂容器２０およびコネクタ４０が一体化された枠体容器１００として形成されている点である。
枠体容器１００は、実施形態４として、図８（Ａ）に図示されたコネクタ部４０Ａが一体化された樹脂容器２０Ａを射出成型により形成する際に、金型内に枠部材１０をインサートして成型する。

枠体容器１００を作製した後は、実施形態４の場合と同様の方法で作製される。
コネクタ部４０Ａを有する樹脂容器２０Ａと枠部材１０とがインサート成型により一体化された枠体容器１００は、図９（Ｂ）に図示されるように、コネクタ部４０Ａに、接続ピン４２が取り付けられる貫通孔４４が形成されている。
この状態で、各接続ピン４２を、図９（Ｃ）に図示されるように、ストッパ部４２ｃがコネクタ部４０Ａに当接する深さまで貫通孔４４に圧入する。
以降は、実施形態４と同一の工程を行うことにより、実施形態５の車載用電子制御装置１が作製される。
なお、実施形態５の車載用電子制御装置１は、枠部材１０をアルミニウムにより形成し、２点固定構造として作製した。

実施形態５の車載用電子制御装置１は、コネクタ部４０Ａ、樹脂容器２０Ａと共に枠部材１０が一体成型された枠体容器１００を用いている。従って、実施形態４の場合よりも、さらに、価格を低減することができる。また、実施形態４に対して、樹脂容器２０Ａと枠部材１０とを接合する工程を削減することができるので、さらに量産性に優れている。

−実施形態６-
図１０は、本発明の車載用電子制御装置の実施形態６を示し、図１０（Ａ）はその断面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）における車載用電子制御装置を下から観た平面図である。
実施形態６の車載用電子制御装置１は、封止材５０の上面（図１０（Ａ）においては下方に位置している）に放熱板７１が配置されている点で、実施形態５とは相違している。

樹脂容器２０Ａには、枠部材１０側に、段部２８が設けられており、放熱板７１は、段部２８上に配置されている。回路基板３０には、樹脂容器２０Ａの凹部２３の開口部側にパワー半導体素子等、発熱量が大きい電子部品３２を配置し、封止材５０として熱伝導率が大きい材料を用いる。このようにすることにより、電子部品３１、３２から放射される熱が、放熱板７１から効率よく放熱されるようにすることができる。
実施形態６の車載用電子制御装置１は、枠部材１０をアルミニウムにより形成し、２点固定構造として作製した。

-実施形態７-
図１１は、本発明の車載用電子制御装置の実施形態７を示し、トランスファーモールドにより作際する方法を説明するための図である。
実施形態７の車載用電子制御装置１は、実施形態６の車載用電子制御装置１における封止材５０を、トランスファーモールドにより形成したことを特徴とする。その他は、すべて、実施形態６の車載用電子制御装置１と同一である。

図１１に図示されるように、コネクタ部４０Ａを有する樹脂容器２０Ａに枠部材１０が一体成型された枠体容器１００をチャンバ８１内に収容し、上型８２と下型８３とにより枠部材１０をクランプして、加熱軟化した樹脂５０ｂをチャンバ８１内に圧入する。上型８２と下型８３によりクランプする枠部材１０の弾性率が低いと、樹脂漏れが起こる可能性が高くなる。
実施形態７では、枠部材１０を弾性率７０ＧＰａのアルミニウムとしたので、樹脂漏れを防止できる効果がある。また、封止材５０を、トランスファーモールドにより形成するので、成型サイクルが速く、寸法精度を高くすることができる。

-実施形態８-
図１２は、本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の断面図である。
実施形態８の車載用電子制御装置１は、複数のコネクタを備える点に特徴を有する。
図１２に図示されるように、実施形態８の車載用電子制御装置１は、図９（Ａ）に図示された車載用電子制御装置１に対し、第２のコネクタ４５を備えている点で相違している。
第２のコネクタ４５は、回路基板３０におけるコネクタ部４０Ａとは反対面側に配置されている。第２のコネクタ４５は根元側が封止材５０内に埋没し、先端側が封止材５０の上面から外方に突き出している。

電子部品３１、３２が搭載れた回路基板３０に、例えば、エンジン制御および自動変速機制御の制御回路を備える構成とすれば、コネクタ部４０Ａをエンジンに、第２のコネクタ４５を自動変速機に接続することができる。このように、複数の制御機能を一体化することができ、車両のスペース削減と価格の低減を図ることができる。

実施形態８の車載用電子制御装置１を作製するには、回路基板３０に電子部品３１、３２と共に、第２のコネクタ４５を実装しておく。このようにしておけば、実施形態１の図３（Ｂ）において、回路基板３０に第２のコネクタ４５が追加して搭載された状態となるから、この後は、図３（Ｃ）以降の工程を行えばよい。

[実施形態８の変形例１]
図１３は、本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の変形例１を示す。
変形例１が、図１２の車載用電子制御装置１と相違する点は、電子部品３２上に放熱板７２が配置されている点である。放熱板７２の効果は、実施形態６に関して説明された通りである。

[実施形態８の変形例２]
図１４は、本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の変形例２を示す。
変形例２では、車両部材９１の下方に、別の車両部材９２が配置されている。
変形例２における車載用電子制御装置１は、図１３に図示される車載用電子制御装置１と、基本的な構造の相違はない。変形例２では、第２のコネクタ４５の接続ピン４６が、車両部材９１に設けられた貫通孔に挿通されるケーブル４７を介して、別の車両部材９２に接続さている。

[実施形態８の変形例３]
図１５は、本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の変形例３を示す。
変形例３では、コネクタ部４０Ａとコネクタ部４０Ｂとが、並置して設けられている点に特徴を有する。すなわち、枠体容器１００は、コネクタ部４０Ａ、４０Ｂを、樹脂容器２０Ａとして一体に成型した後、インサート成型により枠部材１０を一体化して形成されている。このような構造とすることにより、第２のコネクタ４５の部品価格を低減し、また、回路基板３０への実装作業を能率化することが可能となる。

[実施形態８の変形例４]
図１６は、本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の変形例４を示す。
変形例４は、基本的には、変形例３と同様である。変形例３との相違点は、コネクタ部４０Ａとコネクタ部４０Ｂが備える接続ピンのピッチが相違する点である。
すなわち、コネクタ部４０Ａの接続ピン４２のピッチよりも、コネクタ部４０Ｂの接続ピン４８のピッチが小さい。コネクタ部４０Ａと４０Ｂとは、接続ピン４２、４８のピッチ以外に、本数、長さ等が異なるものとしてもよい。

図１７は、本発明の車載用電子制御装置の実施形態８の変形例５を示す。
変形例５が図１６に示す変形例４と相違する点は、コネクタ部４０Ａと４０Ｂの向きが異なる点である。
図１７において、コネクタ部４０Ａの接続ピン４２は、回路基板３０に接続された一端４２ａから回路基板３０に対して垂直に延出され、他端４２ｂ側で左方向に９０度屈曲されている。一方、コネクタ部４０Ｂの接続ピン４８は、回路基板３０に接続された一端４８ａから回路基板３０に対して垂直に延出され、他端４８ｂ側で右方向に９０度屈曲されている。

このような構造とすることにより、コネクタ部４０Ａ、４０Ｂが接続される車両部材が、異なる方向に配置されている場合において、コネクタ部４０Ａ、４０Ｂと車両部材とを接続するケーブルの接続を容易にすることができる。

[試験評価]
上述した実施形態１〜８として示す車載用電子制御装置１を、各種試験を行って、比較例と比較した評価結果を図２０に示す。
図２０において、実施形態１は、図１および図３に図示された両方の構造に対するものであり、実施形態８は、図１３に図示された構造に対するものである。

比較例は図１８に図示する構造を有する。
比較例の電子制御装置２００は、周囲に枠２０１ａが形成されたベース２０１を有し、このベース２０１の上面に電子部品２０２が搭載された回路基板２０３が載置されている。ベース２０１はアルミニウムにより形成されている。ベース２０１には貫通孔が形成されており、この貫通孔を介して、回路基板２０３の裏面側にコネクタ２０４が実装されている。コネクタ２０４の接続ピン２０５は、回路基板２０３を貫通して回路基板２０３の表面側で半田付けされている。ベース２０１の枠２０１ａの内側には封止材２０６が充填されている。封止材２０６は、トランスファーモールドにより成型した。ベース２０１の固定部２０１ｂは２箇所である。

図２０において、評価欄の重量に関しては、比較例に対して、同等の場合を×、軽量化が１０％未満の場合を△、軽量化が１０％以上５０％未満の場合を○、軽量化が５０％以上の場合を◎で示した。
はんだ信頼性に関しては、―４０℃から１２５℃の温度サイクルを行う評価したが、すべて比較例と同等であるため、すべての実施形態に〇を付した。
放熱性に関しては、１２０℃の恒温槽中において動作試験を実施して評価した。
量産性に関しては、回路基板搭載後の工程長さが比較例と同等の場合を〇、比較例よりも短縮された場合を◎で示した。
コストに関しては、比較例と同等の場合を△、比較例よりも低減した場合を〇、比較例よりも大幅に低減した場合を◎で示した。

図２０を参照すると、放熱性に関しては、実施形態１〜５が比較例よりも劣る点を除けば、他の評価事項に関しては、すべての実施形態が、比較例よりも良好または同等であることを確認することができる。
特に、重量とコストに関しては、実施形態１〜８のすべてが比較例よりも良好である。

このように、本発明の実施形態１〜８によれば、車載用電子制御装置１の軽量化および価格の低減化を図ることができるという効果を奏する。
また、放熱性に関して、実施形態５〜８は比較例と同等であるという評価結果から、放熱板を用いれば、開口部が形成されていない、全面がべた状の金属ベースとした場合と同等の放熱性を持たせることが可能であることが判った。しかも、放熱板を備えた場合においても、軽量化と価格の低減化を達成することができる。

耐振性に関しては、共振周波数が２ＫＨ_Ｚであれば、４点固定であれば、弾性率１０ＧＰａ以上であれば問題がないことが判明した。また、図１９から、弾性率２５ＧＰａ以上であれば、２点〜４点固定でも問題がないことも判明した。

樹脂容器２０の凹部２３内に封止材５０を充填することにより剛性が大きくなり、共振周波数を高くすることができる。封止材５０を充填する際、樹脂容器２０に設けた一対角線上の各角部に設けた基板支持部２４により回路基板３０を支持する構造を採用したので、流動性を有する樹脂５０ａの回路基板３０の裏面側への回り込みを確実にすることができる。
封止材５０をトランスファーモールドにより形成する際、枠部材１０として高弾性率材料を用い、上・下型８２、８３により枠部材１０をクランプするようにしたので、樹脂漏れを防止することができる。

上記各実施形態においては、枠部材１０の弾性率を、樹脂容器２０および封止材５０の弾性率よりも大きくした。このため、共振周波数が高くなり、耐振性に関して、エンジンルーム内等振動が大きい車載用電子制御装置として適するものとなった。

コネクタ４０の接続ピン４２と回路基板３０とを局所半田付とすることにより、回路基板３０に半田付けされている電子部品３１、３２の接合の信頼性を確保することができる。

コネクタ部４０Ａを樹脂容器２０Ａに一体成型したので、部品コストを削減すると共に、コネクタ４０と樹脂容器２０とを接合する工程が不要となり、量産性を向上することができる。また、封止材５０を形成する工程において、コネクタ４０から樹脂漏れを防止することができる。

コネクタ部４０Ａが一体化された樹脂容器２０Ａと枠部材１０とをインサート成型により一体化して枠体容器１００を作製したので、量産性を一層向上することができる。

回路基板３０に第２のコネクタ４５を実装し、複数のコネクタを備える車載用電子制御装置１としたので、複数の制御機能を一体化することができ、車両のスペース削減と価格の低減を図ることができる。
また、コネクタ部４０Ａ、４０Ｂが一体に成型された樹脂容器２０Ａとしたので、複数の制御機能の一体化に加えて、量産性を向上することができる。
さらに、コネクタ部４０Ａ、４０Ｂを、車両部材の配置に合わせて異なる方向に向けるように構成したので、ケーブルの接続が容易となり、量産性を向上することができる。

なお、上記実施形態では、枠部材１０の材料としてＦＲＰまたはアルミニウムを用い場合で例示した。しかし、枠部材１０の材料は、これに限られるものではなく、例えば、アルミニウムよりも弾性率が大きい、銅、鉄等を用いることができる。

図２０を参照して、実施形態２〜８ではすべて２点固定として例示されているが、これらの各実施形態においても、当然、３点固定、４点固定とすることができる。

基板支持部２４を一対の対角線上に形成した構造として例示したが、基板支持部２４の位置、個数、形状は、適宜、変更することができる。要は、凹部２３内に注入した樹脂５０ａ、５０ｂが回路基板の裏面側に良好に回り込むような間隔が樹脂容器２０との間に形成される構造とすればよい。

回路基板３０は、単層として例示されているが、多層基板としたり、複数枚としたりすることができる。
また、コネクタの種類、構造、形状等は実施形態として図示されたものに限られるものではなく、例えば、コンタクト部が可動のもの等も含め、種々のタイプを用いることが可能である。

本発明の車載用電子制御装置は、上述した各実施形態を、適宜、組み合わせて適用することも可能である。
その他、発明の趣旨の範囲内で、種々、変形して適用することが可能であり、要は、開口部を有する枠部材と、枠部材の開口部に対応して凹部が形成された樹脂容器と、電子部品が搭載され、凹部内に配置された基板と、基板と外部部材とを接続するためのコネクタと、電子部品と基板とを覆うように凹部内に充填された封止材とを備え、枠部材の弾性率が、樹脂容器および封止材の弾性率よりも大きいものであればよい。

１ 車載用電子制御装置
１０ 枠部材
１１ 本体部
１２ 取付部
２０、２０Ａ 樹脂容器
２３ 凹部
２４ 基板支持部
３０ 回路基板(基板)
３１、３２ 電子部品
４０ コネクタ
４０Ａ、４０Ｂ コネクタ部
４２、４６、４８ 接続ピン
４５ 第２のコネクタ
５０ 封止材
５０ａ、５０ｂ 樹脂
６１、６２ 接着剤
７１、７２ 放熱板
１００ 枠体容器

Claims (15)

1. 複数の取付部を有し、厚さ方向に貫通する開口部が形成された枠部材と、
   前記枠部材に一体化され、前記枠部材の前記開口部に連通する凹部および前記凹部内に設けられた複数の基板支持部を有する樹脂容器と、
   電子部品が搭載され、前記樹脂容器の前記凹部内に収容されると共に前記基板支持部に支持された基板と、
   一端が前記基板に接続され、他端が前記樹脂容器の外部に表出された複数の接続ピンを有するコネクタと、
   前記樹脂容器の前記凹部内に、前記基板および前記電子部品を覆って形成された封止材と、を備え、
   前記枠部材の弾性率は、前記樹脂容器および前記封止材の弾性率よりも大きいことを特徴とする車載用電子制御装置。
2. 請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記枠部材は、弾性率１０ＧＰａ以上の繊維強化樹脂により形成され、前記取付部は、前記枠部材の外周に４箇所以上設けられていることを特徴とする車載用電子制御装置。
3. 請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記枠部材は、弾性率２５ＧＰａ以上の材料により形成され、前記取付部は、前記枠部材の外周に２〜４箇所設けられていることを特徴とする車載用電子制御装置。
4. 請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記枠部材は、弾性率７０ＧＰａ以上の金属により形成され、前記取付部は、前記枠部材の外周に２箇所または３箇所設けられていることを特徴とする車載用電子制御装置。
5. 請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記接続ピンは、前記樹脂容器に設けられた貫通孔に嵌入されて保持されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
6. 請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記封止材は、流動性樹脂材料を前記凹部内に注入することにより形成されたことを特徴とする車載用電子制御装置。
7. 請求項６に記載の車載用電子制御装置において、前記封止材の注入は、ポッティング法によるものであることを特徴とする車載用電子制御装置。
8. 請求項６に記載の車載用電子制御装置において、前記封止材の注入は、トランスファーモールドによるものであることを特徴とする車載用電子制御装置。
9. 請求項１に記載の車載用電子制御装置において、さらに放熱板を有し、前記放熱板は、一面を表出した状態で前記封止材に埋設されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
10. 請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記複数の接続ピンのうち、一部は、前記他端が他とは異なる方向に向いていることを特徴とする車載用電子制御装置。
11. 請求項１に記載の車載用電子制御装置において、さらに別のコネクタを有し、前記別のコネクタは、少なくとも一部が、前記封止材により覆われていることを特徴とする車載用電子制御装置。
12. 請求項１１に記載の車載用電子制御装置において、さらに前記枠部材の前記取付部が取り付けられる支持部材を有し、前記別のコネクタは、前記支持部材を厚さ方向に貫通して、外部端子に接続されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の車載用電子制御装置において、前記樹脂容器は熱可塑性樹脂により形成され、前記樹脂容器と前記枠部材、および前記樹脂部材と前記コネクタとは、少なくとも一方が、熱可塑性樹脂の溶融層により一体化されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
14. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の車載用電子制御装置において、前記コネクタは、前記樹脂容器に成型により一体化されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
15. 請求項１４に記載の車載用電子制御装置において、前記枠部材は、インサート成型により前記樹脂容器に一体化されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
    
    
    
    

Images