JP2014086436A - On-vehicle circuit board housing case - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特定周波数で動作する電子部品が実装された車載回路基板を収容する車載回路基板収容筐体に関するものである。 The present invention relates to a vehicle-mounted circuit board housing case that houses a vehicle-mounted circuit board on which electronic components that operate at a specific frequency are mounted.
自動車などの車両には、例えばエアバックなどの各種車載用機器を制御する電子制御ユニット(ECU: Electronic Control Unit)が多数配置されている。電子制御ユニットは、車載用電子機器である制御基板(車載回路基板)を含み、高周波で動作する電子部品が多数実装されている。 In vehicles such as automobiles, a large number of electronic control units (ECUs) that control various in-vehicle devices such as airbags are arranged. The electronic control unit includes a control board (on-vehicle circuit board) that is an on-vehicle electronic device, and is mounted with a large number of electronic components that operate at high frequencies.
車載回路基板は、例えばアルミダイキャストの箱型の筐体に収容される。金属製の筐体に車載回路基板を収容することで、剛性などが向上し、車両衝突時に車載回路基板上の電子部品を保護できる。 The in-vehicle circuit board is accommodated in, for example, an aluminum die-cast box-shaped housing. By housing the in-vehicle circuit board in the metal casing, the rigidity and the like are improved, and the electronic components on the in-vehicle circuit board can be protected in the event of a vehicle collision.
しかし、金属製の筐体を用いると、重量が重くなったりや製造コストが高くなるという問題があった。これに対して、特許文献1には、軽量化や低コスト化を図るために、下方が開口された箱型の樹脂製のケースを採用した筐体が記載されている。 However, when a metal casing is used, there is a problem that the weight increases or the manufacturing cost increases. On the other hand, Patent Document 1 describes a housing that employs a box-shaped resin case with an opening at the bottom in order to reduce weight and cost.
この筐体は、上記樹脂製のケース(本願でのカバー部材)と、このケースの開口に蓋をする金属製のカバー(本願での土台部材)とを備えている。電子部品が実装された基板(本願での車載回路基板)は、ケースの開口からケース内に収容されて固定される。 The housing includes the resin case (cover member in the present application) and a metal cover (base member in the present application) that covers the opening of the case. A board on which electronic components are mounted (an in-vehicle circuit board in the present application) is housed and fixed in the case from the opening of the case.
ところで、車載回路基板を収容した筐体には、周辺の環境に起因して、外部から放射ノイズ(電磁波)に曝される場合がある。この場合、金属製の筐体は、静電遮蔽体として機能する。このため、車載回路基板に実装された電子部品は、放射ノイズの影響を受けず、誤動作が生じ難い。 By the way, the housing that houses the in-vehicle circuit board may be exposed to radiation noise (electromagnetic waves) from the outside due to the surrounding environment. In this case, the metal housing functions as an electrostatic shield. For this reason, the electronic component mounted on the in-vehicle circuit board is not affected by the radiation noise and is unlikely to malfunction.
特許文献1では、筐体の一部として樹脂製のケースを採用しているので、筐体は静電遮蔽体として機能せず、放射ノイズがケースを通過する。ここで、車載回路基板は、電子部品が実装された例えば多層基板であるから、全体として見れば1枚の金属板(導電壁)と見なせるが、実際には電子部品間に隙間が存在する。また、電子部品を搭載する基板には配線のためのパターンによる隙間や、金属製カバーと実装基板との間などにも隙間が存在する。そのため、ケースを通過した放射ノイズは、これらの隙間を部分的に通過して、金属製のカバーにより反射され、再び車載回路基板で部分的に反射される。 In patent document 1, since the resin-made case is employ | adopted as a part of housing | casing, a housing | casing does not function as an electrostatic shielding body but a radiation noise passes a case. Here, since the in-vehicle circuit board is, for example, a multilayer board on which electronic components are mounted, it can be regarded as a single metal plate (conductive wall) as a whole, but there is actually a gap between the electronic parts. In addition, there is a gap due to a pattern for wiring on the board on which the electronic component is mounted, and a gap between the metal cover and the mounting board. Therefore, the radiated noise that has passed through the case partially passes through these gaps, is reflected by the metal cover, and is partially reflected again by the in-vehicle circuit board.
その結果、上記筐体では、車載回路基板と金属製のカバーとの間の空間で共振現象が生じる。特に、共振周波数が電子部品の誤動作する周波数に一致してしまうと、エアバッグ展開が正常に行われないなどの問題が生じる可能性がある。 As a result, in the casing, a resonance phenomenon occurs in the space between the on-board circuit board and the metal cover. In particular, if the resonance frequency coincides with the frequency at which the electronic component malfunctions, there is a possibility that problems such as the airbag not being deployed normally occur.
つまり、筐体の軽量化や低コスト化を図るために、筐体の一部に樹脂製の部材を採用すると、放射ノイズの影響を低減することが困難になるという問題があった。 That is, when a resin member is used as a part of the housing in order to reduce the weight and cost of the housing, there is a problem that it becomes difficult to reduce the influence of radiation noise.
さらに、車載回路基板には、他の車載用部品を接続するための外部コネクタが実装されている。外部コネクタは、複数の端子を有し、これらの端子が例えば車載回路基板に複数配列されたスルーホールに挿入され、はんだ付けされる。外部コネクタの端子は、信号の入出力線となるため、他の車載用部品などから伝導ノイズが伝播する可能性がある。その結果、上記筐体では、伝導ノイズの影響を受けて電子部品の誤動作が生じる場合があり得る。 Furthermore, an external connector for connecting other in-vehicle components is mounted on the in-vehicle circuit board. The external connector has a plurality of terminals, and these terminals are inserted into through holes arranged in a plurality of on-vehicle circuit boards, for example, and soldered. Since the terminals of the external connector serve as signal input / output lines, conduction noise may propagate from other in-vehicle components. As a result, in the case, the electronic component may malfunction due to the influence of conduction noise.
本発明は、このような課題に鑑み、樹脂製の部材を採用しながら、放射ノイズだけでなく伝導ノイズの影響も低減できる車載回路基板収容筐体を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide an in-vehicle circuit board housing case that can reduce not only radiation noise but also conduction noise while employing a resin member.
上記課題を解決するために、本発明にかかる車載回路基板収容筐体の代表的な構成は、電子部品が実装された車載回路基板を備え、車載回路基板を収容する車載回路基板収容筐体であって、車載回路基板が載置される金属製の土台部材と、車載回路基板を覆って土台部材に組み付けられる樹脂製のカバー部材とを備え、車載回路基板は、外部コネクタの複数の端子が接続されていて車載回路基板の一方の端部付近に位置する第1領域を有し、土台部材は、矩形の底面部と、底面部の周囲に立設され車載回路基板に接することで底面部と車載回路基板との間に空洞を形成する枠体と、底面部から空洞内に立設されていて、第1領域を区画する壁部とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of an in-vehicle circuit board housing case according to the present invention is an in-vehicle circuit board housing case that includes an in-vehicle circuit board on which electronic components are mounted and houses the in-vehicle circuit board. And a metal base member on which the in-vehicle circuit board is placed and a resin cover member that covers the in-vehicle circuit board and is assembled to the base member. The in-vehicle circuit board has a plurality of terminals of the external connector. It has a first region that is connected and is located near one end of the in-vehicle circuit board, and the base member is a rectangular bottom surface part, and stands on the periphery of the bottom surface part so as to be in contact with the in-vehicle circuit board. And a vehicle-mounted circuit board, and a wall portion that stands in the cavity from the bottom surface and divides the first region.
上記の構成において、外部からカバー部材に向けて放射ノイズ(電磁波)が照射された場合を想定する。電磁波は、外部から樹脂製のカバー部材を通って、さらに車載回路基板に至る。車載回路基板に至る電磁波は、車載回路基板を部分的に通過して上記空洞に至り、金属製の土台部材で反射される。土台部材で反射された電磁波は、車載回路基板で部分的に反射され、その後再度、土台部材で反射される。 In said structure, the case where radiation noise (electromagnetic wave) is irradiated toward the cover member from the outside is assumed. The electromagnetic wave passes from the outside through the resin cover member and further reaches the in-vehicle circuit board. The electromagnetic wave reaching the in-vehicle circuit board partially passes through the in-vehicle circuit board, reaches the cavity, and is reflected by the metal base member. The electromagnetic wave reflected by the base member is partially reflected by the in-vehicle circuit board and then again reflected by the base member.
上記空洞は、金属製の土台部材と、部分的には導電壁と見なせる車載回路基板とで囲まれた空間であるから、いわゆる空洞共振器として機能する。一般に、空洞共振器は、導電壁で囲まれた空間内に、空間の寸法および形状で定まる、ある特定の波長の電磁界のみが成長する共振現象を生じさせる。なお、共振現象に伴い空間内に生じる電磁界の様子を示す共振モードは、空間内の電磁波の共振周波数に応じて多数存在する。 The cavity functions as a so-called cavity resonator because it is a space surrounded by a metal base member and an in-vehicle circuit board that can be regarded as a conductive wall. In general, a cavity resonator generates a resonance phenomenon in which only an electromagnetic field having a specific wavelength, which is determined by the size and shape of a space, is grown in a space surrounded by conductive walls. Note that there are a large number of resonance modes indicating the state of the electromagnetic field generated in the space due to the resonance phenomenon according to the resonance frequency of the electromagnetic wave in the space.
上記空洞内では、土台部材と車載回路基板との間で電磁波が反射を繰り返すので、共振現象が生じる。共振現象により、車載回路基板に実装された電子部品が誤動作する共振周波数(例えば、1.64GHz程度)を有する、電磁波(例えば、マイクロ波)が空洞内に発生する可能性がある。つまり、上記空洞を有する筐体では、共振現象により生じた電磁波によって、電子部品の動作が不安定となり、誤動作を生じることがあり得る。一例として、矩形の底面部の長辺、短辺などの長さが、電子部品が誤動作する周波数を有する電磁波の1/2波長(一般的には1/n波長、nは2以上の整数)に一致してしまうと、誤動作が生じ易い。 In the cavity, the electromagnetic wave is repeatedly reflected between the base member and the on-vehicle circuit board, so that a resonance phenomenon occurs. Due to the resonance phenomenon, electromagnetic waves (for example, microwaves) having a resonance frequency (for example, about 1.64 GHz) at which an electronic component mounted on the on-vehicle circuit board malfunctions may be generated in the cavity. That is, in the casing having the above-described cavity, the operation of the electronic component may become unstable and malfunction may occur due to electromagnetic waves generated by the resonance phenomenon. As an example, the long side, the short side, etc. of the bottom surface of the rectangle has a half wavelength of an electromagnetic wave having a frequency at which the electronic component malfunctions (generally 1 / n wavelength, n is an integer of 2 or more). If they match, malfunction is likely to occur.
そこで本発明では、土台部材の底面部から空洞に向けて立設する壁部を形成することで、壁部が存在しないとき空洞内で生じると予想される、共振モードの電界および磁界の形成を妨げる。言い換えると、壁部は、上記空洞内の電磁波の共振周波数をずらす機能を有する。このため、上記構成によれば、樹脂製のカバー部材を採用しながらも、電子部品の誤動作周波数と一致する共振周波数を有する電磁波が、空洞内に形成されることを防ぐことができ、電子部品の誤動作を防止し、外部からの放射ノイズの影響を低減できる。 Therefore, in the present invention, by forming a wall portion standing from the bottom surface portion of the base member toward the cavity, formation of an electric field and a magnetic field in a resonance mode, which is expected to occur in the cavity when the wall portion does not exist, is formed. Hinder. In other words, the wall has a function of shifting the resonance frequency of the electromagnetic wave in the cavity. Therefore, according to the above configuration, it is possible to prevent an electromagnetic wave having a resonance frequency that matches the malfunction frequency of the electronic component from being formed in the cavity while adopting a resin cover member. Can be prevented, and the influence of external radiation noise can be reduced.
さらに、上記構成において、外部コネクタの端子は、信号の入出力線であり外部コネクタに接続される他の車載用部品などから伝導ノイズが伝播する可能性がある。この場合、第1領域内に位置する外部コネクタの複数の端子が例えばアンテナとして機能し、伝導ノイズが筐体内に放射される場合がある。 Further, in the above configuration, the terminal of the external connector is a signal input / output line, and conduction noise may propagate from other in-vehicle components connected to the external connector. In this case, a plurality of terminals of the external connector located in the first region may function as an antenna, for example, and conduction noise may be radiated into the housing.
このような場合を想定し、本発明では、上記の壁部によって車載回路基板の第1領域を区画した。第1領域を区画することで、伝導ノイズに伴う高調波などが、壁部を挟んだ車載回路基板の他の領域に伝播し難くなる。その結果、他の領域に実装された電子部品では、伝導ノイズに起因する誤動作が生じ難くなる。したがって、上記車載回路基板収容筐体によれば、樹脂製の部材を採用しながら、放射ノイズだけでなく、伝導ノイズの影響も低減できる。ここで、第1領域を区画するとは、伝導ノイズの伝播を妨げるように、第1領域を他の領域から隔離することをいい、第1領域と他の領域との間を隙間なく隔離する場合に限らず、枠体との間に隙間があってもよく、また、壁部自体に隙間が存在してもよい。 Assuming such a case, in the present invention, the first region of the in-vehicle circuit board is partitioned by the wall portion. By dividing the first region, it is difficult for harmonics associated with conduction noise to propagate to other regions of the in-vehicle circuit board with the wall portion interposed therebetween. As a result, an electronic component mounted in another region is less likely to malfunction due to conduction noise. Therefore, according to the on-vehicle circuit board housing case, it is possible to reduce not only the radiation noise but also the influence of conduction noise while adopting a resin member. Here, partitioning the first region means that the first region is isolated from other regions so as to prevent propagation of conduction noise, and the first region and other regions are separated without gaps. However, the present invention is not limited to this, and there may be a gap between the frame and the wall itself.
上記の壁部は、底面部の一方の端部から他方の端部まで横断するように隙間なく形成されているとよい。これにより、車載回路基板では、第1領域と他の領域とが壁部によって隙間なく区画される。よって、第1領域から他の領域に伝導ノイズがより伝播し難くなり、他の領域に実装された電子部品の伝導ノイズに起因する誤動作をより防止できる。また、この壁部によって空間が分断され、ノイズとして発生する共振周波数も電子部品が誤動作する周波数から大きくはずれる。 Said wall part is good to be formed without a gap so that it may cross from one edge part of the bottom face part to the other edge part. Thereby, in a vehicle-mounted circuit board, a 1st area | region and another area | region are divided by a wall part without a clearance gap. Therefore, the conduction noise is more difficult to propagate from the first region to the other region, and the malfunction due to the conduction noise of the electronic component mounted in the other region can be further prevented. Further, the space is divided by the wall portion, and the resonance frequency generated as noise greatly deviates from the frequency at which the electronic component malfunctions.
上記の車載回路基板は、車載回路基板の他方の端部を含み、壁部を挟んで第1領域の反対側に位置する第2領域を有し、壁部は、第1領域に面する第1側面と、第2領域に面する第2側面とを有し、底面部は、第1側面に面する第1辺と、第2側面に面する第2辺とを有し、第1側面から第1辺までの距離は、第2側面から第2辺までの距離より小さいとよい。これにより、第2領域は、伝導ノイズの影響を受け難いだけでなく、第1領域よりも広い領域となる。このため、第2領域には、電子部品をより多く搭載でき、これらの電子部品に対する伝導ノイズの影響を低減できる。 The above-described on-board circuit board includes the other end of the on-board circuit board, has a second region located on the opposite side of the first region across the wall portion, and the wall portion faces the first region. The first side surface has a side surface and a second side surface facing the second region, and the bottom surface portion has a first side facing the first side surface and a second side facing the second side surface. The distance from the first side to the first side is preferably smaller than the distance from the second side surface to the second side. As a result, the second region is not only less susceptible to conduction noise, but is wider than the first region. For this reason, more electronic components can be mounted in the second region, and the influence of conduction noise on these electronic components can be reduced.
上記の壁部の高さは、枠体の高さと等しいとよい。これにより、壁部と車載回路基板とが直接接触し、一例として車載回路基板のグランドと壁部とが等電位となり、ノイズ対策として好ましい。また車載回路基板上のインピーダンスの低いラインに接触する構成であれば、同様な効果が期待できる。 The height of the wall portion is preferably equal to the height of the frame. Thereby, a wall part and a vehicle-mounted circuit board contact directly, and the ground and wall part of a vehicle-mounted circuit board become equipotential as an example, and it is preferable as a noise countermeasure. Moreover, if it is the structure which contacts the low impedance line on a vehicle-mounted circuit board, the same effect can be expected.
上記の壁部の高さは、枠体の高さより低いとよい。これにより、車載回路基板に壁部が接触せず、車載回路基板は、力学的ストレスを受けず好ましい。なお、壁部は、車載回路基板に直接接触していないものの、車載回路基板に接触する枠体を介して車載回路基板に間接的に接触している。このため、好ましくは、壁部は、車載回路基板のグランドと等電位となる。また前記と同様に、低インピーダンスラインへの接続でもよい。 The height of the wall portion is preferably lower than the height of the frame. Thereby, a wall part does not contact a vehicle-mounted circuit board, and a vehicle-mounted circuit board does not receive a mechanical stress, and is preferable. Although the wall portion is not in direct contact with the in-vehicle circuit board, the wall portion is in indirect contact with the in-vehicle circuit board through a frame body in contact with the in-vehicle circuit board. For this reason, the wall portion is preferably equipotential with the ground of the in-vehicle circuit board. Similarly to the above, it may be connected to a low impedance line.
本発明によれば、樹脂製の部材を採用しながら、放射ノイズだけでなく伝導ノイズの影響も低減できる車載回路基板収容筐体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vehicle-mounted circuit board accommodation housing | casing which can reduce not only radiation noise but the influence of conduction noise can be provided, adopting a resin member.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
図1は、本発明の実施形態における車載回路基板収容筐体を示す図である。図2は、図1の車載回路基板収容筐体の分解斜視図である。車載回路基板収容筐体(以下、筐体100)は、図示のように、金属製の土台部材102と、樹脂製のカバー部材104とを備え、内部には車載回路基板106が収容されている。
FIG. 1 is a diagram showing an in-vehicle circuit board housing case according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view of the on-board circuit board housing case of FIG. As shown in the figure, the in-vehicle circuit board housing case (hereinafter referred to as the housing 100) includes a
土台部材102は、車載回路基板106を載置する土台となる部材であり、例えばアルミダイキャストで成形されている。土台部材102は、図2に例示するように、矩形の底面部108と、底面部108の周囲に立設された枠体110と、底面部108に立設した壁部112とを備える。また、土台部材102は、底面部108と枠体110とを用いて形成されたグランド端子114a、114b、114c、114dと、筐体100を車両に固定するために外側に張り出したフランジ116a、116b、116cとを有している。
The
カバー部材104は、図2に例示するように、下方が開放された箱型を成す部材であり、その内部に車載回路基板106を収容する。そして、カバー部材104が車載回路基板106を覆って、土台部材102に組み付けられることで、図1に例示する筐体100が組立てられる。なお、土台部材102のグランド端子114a〜114dには、図2に例示するように孔が開けられていて、車載回路基板106およびカバー部材104を組付ける際の締結部としても用いられる。
As illustrated in FIG. 2, the
車載回路基板106には、所定の周波数で動作する電子部品が多数実装されている。ただし、図2では、車載回路基板106に設置された外部コネクタ117のみを示している。外部コネクタ117は、適宜の他の車載用部品を接続するために用いられ、車載回路基板106の一方の端部106a付近に実装されている。なお、車載回路基板106の他方の端部106b側には、主要回路としての電子部品が搭載される。ここで、主要回路とは、一例として、半導体素子を含む信号処理回路、インタフェース回路、電源回路などである。
A large number of electronic components that operate at a predetermined frequency are mounted on the in-
つぎに、図3〜図5を参照して、筐体100の各部材について説明する。図3は、図2の筐体100の土台部材102を示す図である。図3(a)は土台部材102の上面図である。図3(b)は、図3(a)のA−A断面図である。
Next, each member of the
土台部材102の底面部108は、図3(a)に例示するように、長辺118a、118bおよび短辺120a、120bとで規定された矩形である。ここでは一例として、長辺118a、118bを105mm程度、短辺120a、120bを85mm程度とした。また、図3(b)に例示する枠体110の高さ、すなわち底面部108から枠体110の上端110aまでの寸法Laを5mmとした。さらに、図3(b)に例示する壁部112の高さ、すなわち底面部108から壁部112の上端112aまでの寸法Lbも5mmとし、枠体110の高さと等しくした。
As illustrated in FIG. 3A, the
壁部112は、図3(a)に例示するように、第1側面(側面122)と第2側面(側面124)とを含む。側面122、124は、底面部108の第1辺(長辺118a)、第2辺(長辺118b)にそれぞれほぼ平行である。また、壁部112は、底面部108の一方の端部となる短辺120aに設定されたグランド端子114cから、底面部108の他方の端部となる短辺120bまで横断するように隙間なく形成されている。
As illustrated in FIG. 3A, the
なお壁部112の長さ、すなわちグランド端子114cから短辺120bに至る寸法Lcを95mm程度とした。また、壁部112の厚さ寸法Ldを1.0〜2.0mmとした。さらに、壁部112では、側面122から長辺118aまでの寸法Leを30mm程度とし、さらに、側面124から長辺118bまでの寸法Lfを55mm程度とすることで、寸法Leを寸法Lfよりも小さくした。
The length of the
ここで、グランド端子114c、114d間の寸法Lgは、約90mmとした。この寸法Lgは、車載回路基板106に実装されている多数の電子部品が誤動作する周波数1.64GHzの1/2波長である91.4mmに近い寸法であった。なお、波長は、式(1)から算出される。
Here, the dimension Lg between the
波長=電磁波の速度/周波数≒3×1011/1.64×109=182.8mm (1)
図4は、図2の筐体100の車載回路基板106の裏面を示す図である。図5は、図3の土台部材102に車載回路基板106を載置した状態を示す図である。図5(a)は、土台部材102とともに車載回路基板106の表面を示す上面図である。図5(b)は、図5(a)のB−B断面図である。
Wavelength = velocity of electromagnetic wave / frequency≈3 × 10 11 /1.64×10 9 = 182.8 mm (1)
FIG. 4 is a view showing the back surface of the in-
車載回路基板106の裏面には、図4に例示するように、主要回路となる電子部品の1つとして電源用IC128が実装されている。なお図中に例示する電源ライン130は、電源用IC128に接続されていて、車載回路基板106の表面に実装された図中点線で示す外部コネクタ117の一部と重なる位置に存在している。
As illustrated in FIG. 4, a
外部コネクタ117は、図5(a)および図5(b)に例示するように、ハウジング117aと、ハウジング117aに保持された複数の端子117bとを有する。複数の端子117bは、図5(a)に例示するように、ハウジング117aから図中点線で示す壁部112の側面122付近まで互いに平行に延びている。さらに、端子117bは、図5(b)に例示するように、壁部112の側面122付近から下方に屈曲し車載回路基板106の表面に到達している。この状態を車載回路基板106の裏面から見ると、図4に例示するように、複数の端子117aは、車載回路基板106のスルーホール132に挿入されていて、例えばはんだ付けされている。スルーホール132は、例えば車載回路基板106の端部106a側に位置し、端部106aに平行に複数配列(ここでは、3列)されている。
As illustrated in FIGS. 5A and 5B, the
以下では、車載回路基板106のうち、外部コネクタ117が実装されていて、複数の端子117aが接続された箇所を含むコネクタ接続領域を、第1領域134と称する。また、車載回路基板106のうち、主要回路として示した電源用IC128などが搭載される主要回路搭載領域を、第2領域136と称する。なお第2領域136は、図4および図5(a)に例示した点線で囲んだ領域であって、車載回路基板106の端部106b側に位置していて、代表的に例示した電源用IC128だけでなく、上記他の主要回路も搭載されている。
Hereinafter, the connector connection area including the portion where the
また、車載回路基板106は、図5(a)に例示するように土台部材102に載置された状態において、車載回路基板106をその法線方向(ここでは上方)から見ると、壁部112により第1領域134が区画されている。壁部112は、図3(a)に例示したように、土台部材102の底面部108に形成されたグランド端子114cから短辺120bまで横断するように隙間なく立設している。このため、車載回路基板106では、第1領域134と第2領域136とが壁部112によって隙間なく区画されることになる。
Further, when the in-
また、車載回路基板106が土台部材102に載置された図5(a)および図5(b)に例示する状態において、土台部材102の長辺118a、118bは、車載回路基板106の端部106a、106b近傍に位置していて、さらに第1領域134、第2領域136にそれぞれ面している。また、土台部材102では、上記したように、壁部112の側面122、124が第1領域134、第2領域136にそれぞれ面していて、図3(a)に例示した寸法Leが寸法Lfよりも小さい。したがって、車載回路基板106では、上記状態において、壁部112によって区画された第1領域134よりも第2領域136の方が広い領域となる。
Further, in the state illustrated in FIGS. 5A and 5B in which the in-
また、土台部材102の枠体110は、図5(b)に例示するように、その上端110aが車載回路基板106に接していて、底面部108と車載回路基板106との間に空洞140を形成している。さらに、壁部112の高さは、上記したように枠体110の高さと等しいので、図5(b)に例示するように、壁部112の上端112aと車載回路基板106とが直接接触している。
Further, as illustrated in FIG. 5B, the
以下、図6〜図8を参照して、筐体100に外部から放射ノイズ(電磁波)が照射される状況下で、空洞内に共振現象が生じる場合について説明する。なお、放射ノイズが照射される状況としては、例えば車室内に置かれる無線機や、沿道に設置された各種機器から放射ノイズが発生し、この放射ノイズが走行中の車両に照射される場合などが考えられる。
Hereinafter, with reference to FIGS. 6 to 8, a description will be given of a case where a resonance phenomenon occurs in the cavity under a situation where radiation noise (electromagnetic wave) is irradiated from the outside to the
図6は、比較例となる土台部材を示す上面図である。図7は、図6の土台部材で形成される空洞内に生じる共振現象の原理を説明する模式図である。図7(a)は、比較例の土台部材を用いた場合に空洞内に共振現象が生じる様子を示している。図7(b)は、図7(a)から土台部材を省略した構成での放射ノイズの様子を示している。図7(c)は、図7(a)に電磁波吸収シートを追加した構成での放射ノイズの様子を示している。 FIG. 6 is a top view showing a base member as a comparative example. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the principle of a resonance phenomenon that occurs in a cavity formed by the base member of FIG. FIG. 7A shows a state in which a resonance phenomenon occurs in the cavity when the base member of the comparative example is used. FIG.7 (b) has shown the mode of the radiation noise in the structure which abbreviate | omitted the base member from Fig.7 (a). FIG.7 (c) has shown the mode of the radiation noise in the structure which added the electromagnetic wave absorption sheet | seat to Fig.7 (a).
比較例の土台部材202は、図6に例示するように、底面部208に上記壁部112が形成されていない点で上記土台部材102と異なる。土台部材202は、図7(a)に例示するように、車載回路基板106との間で空洞140Aを形成している。
As illustrated in FIG. 6, the
まず、外部から放射ノイズが照射される状況を想定し、ECUの起動前に、筐体100に向けて放射ノイズを照射した。なお、ECUは、比較例の土台部材202を用いた筐体100に収容された車載回路基板106を含むものとする。そして、放射ノイズ照射中にECUを起動させたところ、ECUが起動しないという誤動作を確認した。また、動作中のECUにノイズを照射したところ、ECUの動作が停止するという誤動作も確認した。この誤動作は、共振現象に伴って空洞140A内に発生した放射ノイズの共振周波数が、車載回路基板106に実装された電子部品が誤動作する周波数に一致したためと考えられる。
First, assuming a situation where radiation noise is irradiated from the outside, radiation noise was irradiated toward the
具体的には、外部から筐体100に照射された放射ノイズ142は、図示を省略する上記樹脂製のカバー部材104を通って、図7(a)に例示するように車載回路基板106に至る。車載回路基板106は、電子部品が実装された例えば多層基板であり、全体として見れば1枚の金属板(導電壁)と見なせるものの、実際には電子部品間等多くの隙間が存在する。
Specifically, the
そのため、車載回路基板106に至る放射ノイズ142は、車載回路基板106を部分的に通過して空洞140Aに至り、金属製の土台部材202で反射される。土台部材202で反射された放射ノイズ144は、図7(a)に例示するように、車載回路基板106で部分的に反射され、その後再度、土台部材202で反射される。
Therefore, the radiated
つまり、上記空洞140Aは、金属製の土台部材202と、部分的には導電壁と見なせる車載回路基板106とで囲まれた空間であるから、いわゆる空洞共振器として機能していると考えられる。一般に、空洞共振器は、導電壁で囲まれた空間内に、空間の寸法および形状で定まる、ある特定の波長の電磁界のみが成長する共振現象を生じさせる。
In other words, the
一方、図7(b)に例示するように、土台部材202を除いた構成では、放射ノイズ142は車載回路基板106を部分的に通過するのみであり、電子部品の誤動作は確認されなかった。よって、車載回路基板106の上面から照射された放射ノイズ142が、車載回路基板106の電子部品に直接影響を与えてはいないことが確認された。
On the other hand, as illustrated in FIG. 7B, in the configuration excluding the
また、図7(c)に例示するように、車載回路基板106と土台部材202との間の空洞内に電磁波吸収シート146を配置した構成でも、電子部品の誤動作は確認されなかった。
Further, as illustrated in FIG. 7C, the malfunction of the electronic component was not confirmed even in the configuration in which the electromagnetic
この構成では、車載回路基板106を部分的に通過した放射ノイズ142は、電磁波吸収シート146で吸収されつつ、放射ノイズ148aとして土台部材202に至り、土台部材202で反射され、放射ノイズ148bとなる。放射ノイズ148bは、電磁波吸収シート146で吸収され、放射ノイズ148cとして車載回路基板106に至り、車載回路基板106で部分的に反射され、放射ノイズ148dとなる。放射ノイズ148dは、電磁波吸収シート146で吸収されつつ、放射ノイズ148eとして空洞に至る。つまり、電磁波吸収シート146により電磁波が吸収されることで、問題となる周波数で共振現象が生じなかったと考えられる。
In this configuration, the radiated
したがって、図7(a)に模式的に示す比較例の土台部材202を用いた筐体100では、車載回路基板106と土台部材202とが空洞140Aを介して平行平板を形成し、いわゆる平行平板共振を起こすような共振現象が生じていると想定される。
Therefore, in the
図8は、図7の空洞内に生じる共振モードを例示する図である。共振モードとは、共振現象に伴って空間内に生じる電磁界の様子を示すものであり、空間内の電磁波の共振周波数に応じて多数存在する。図8(a)および図8(b)では、ある瞬間での電界を実線で示し、磁界を点線で示している。 FIG. 8 is a diagram illustrating a resonance mode generated in the cavity of FIG. The resonance mode indicates a state of an electromagnetic field generated in the space due to the resonance phenomenon, and there are a large number according to the resonance frequency of the electromagnetic wave in the space. 8A and 8B, the electric field at a certain moment is indicated by a solid line, and the magnetic field is indicated by a dotted line.
図8(a)は、比較例の土台部材202を用いた筐体100の空洞140Aに生じる共振モード150、152、154を模式的に示している。図8(b)は、共振モード150、152、154で示される電磁界と上記土台部材102とを重ねて示す模式図である。なお、図8(a)および図8(b)で各共振モードとして上側に例示する図は、空洞140Aを上方から見た状態を示している。また、各共振モードとして下側に例示する図は、空洞140Aを側方から見た状態を示していて、さらに高さ方向に拡大して示している。
FIG. 8A schematically shows
共振モード150、152、154は、いずれも代表的なモードであり、電子部品の誤動作周波数である1.6GHz程度を共振周波数と仮定している。上記の式(1)で算出したように、周波数1.64GHzの電磁波の1/2波長、すなわち91.4mmの整数倍の高調波が空洞140A内で定在波として存在し共振することで、共振モード150、152、154に示す電磁界がそれぞれ形成される。なお、空洞140A内に生じる電磁界の様子が共振モード150、152、154のうちいずれのモードに分類されるかは、空洞140Aの寸法および形状に依存する。
The
ここで、土台部材202の底面部208の長辺118a、118b、短辺120a、120bあるいはグランド端子114c、114d間の長さが、上記の電磁波の1/2波長にほぼ一致してしまうと、電子部品の誤動作が生じ易い。上記したように、図3(a)に例示するグランド端子114c、114d間の寸法Lfは、約90mmであり、誤動作を起こした周波数1.64GHzの電磁波の1/2波長である91.4mmに近い寸法であった。
Here, when the length between the
そこで本実施形態では、土台部材102の底面部108に上記壁部112を立設することで、放射ノイズの共振周波数をずらし、電子部品の誤動作する周波数と異なるようにして、電子部品の誤動作を防止している。
Therefore, in this embodiment, by erecting the
すなわち、図8(b)に例示するように、底面部108の長辺118aに点線で示す壁部112を立設した場合には、共振モード150、152、154に示される電界および磁界の形成が妨げられる。つまり、壁部112が占める領域には、電界および磁界が形成されず、図示は省略するが、共振モード150、152、154に示される電磁界とは異なる電磁界が形成される。その結果、空洞140内の電磁波の共振周波数をずらすことが可能となる。
That is, as illustrated in FIG. 8B, when the
さらに、本実施形態では、外部から筐体100に照射された放射ノイズの影響だけでなく、伝導ノイズの影響も考慮している。すなわち、車載回路基板106に実装された外部コネクタ117の複数の端子117bは、信号の入出力線であり外部コネクタ117に接続される他の車載用部品などから伝導ノイズが伝播する可能性がある。この場合、第1領域134内に位置する複数の端子117bが例えばアンテナとして機能し、伝導ノイズが筐体100の空洞140内に放射される場合がある。
Furthermore, in this embodiment, not only the influence of the radiation noise irradiated to the housing | casing 100 from the outside but the influence of conduction noise is also considered. That is, the plurality of
このような場合を想定し、本実施形態では、上記の壁部112によって車載回路基板106の第1領域134を区画した。第1領域134を区画することで、伝導ノイズに伴う高調波などが、壁部112を挟んだ車載回路基板106の第2領域136に伝播し難くなる。
Assuming such a case, in the present embodiment, the
本実施形態によれば、土台部材102の底面部108から空洞140に向けて立設する壁部112を形成することで、壁部112が存在しない空洞140A内で生じると予想される、共振モード150、152、154の電界および磁界の形成を妨げ、放射ノイズの共振周波数をずらすことが可能となる。このため、筐体100では、樹脂製のカバー部材104を採用しながらも、電子部品の誤動作する周波数と一致する放射ノイズが空洞140内に形成されることがない。その結果、電子部品の誤動作を防止でき、外部からの放射ノイズの影響を低減できる。
According to the present embodiment, by forming the
さらに、本実施形態によれば、車載回路基板106の第1領域134を壁部112により区画したので、第1領域134で生じる伝導ノイズが第2領域136に伝播し難い。その結果、第2領域136に実装された主要回路としての電子部品では、伝導ノイズに起因する誤動作が生じ難くなる。なお主要回路としては、電源用IC128だけでなく、上記したように半導体素子を含む信号処理回路、インタフェース回路など、一般に伝導ノイズの影響を受け易いと考えられる電子回路が挙げられる。一方、第1領域134には、コンデンサや抵抗など伝導ノイズの影響を受け難い回路素子を搭載してよい。したがって、上記筐体100によれば、上記壁部112を土台部材102に形成することにより、樹脂製のカバー部材104を採用しながら、放射ノイズだけでなく、伝導ノイズの影響も低減できる。
Furthermore, according to the present embodiment, since the
壁部112は、上記したように第1領域134と第2領域136とを隙間なく区画している。このため、第1領域134から第2領域136に伝導ノイズがより伝播し難くなり、第2領域136に実装された電子部品の伝導ノイズに起因する誤動作をより防止できる。
As described above, the
また、土台部材102では、壁部112が第1領域134を区画しさらに寸法Leが寸法Lfよりも小さい。このため、第2領域136は、伝導ノイズの影響を受け難いだけでなく、第1領域134よりも広い領域となるので、主要回路となる電子部品をより多く搭載でき、これらの電子部品に対する伝導ノイズの影響を低減できる。
In the
壁部112の高さは、枠体110の高さと等しいので、壁部112と車載回路基板106とが直接接触し、車載回路基板106のグランドもしくは低インピーダンスラインと壁部112とが等電位となるので、ノイズ対策として好ましい。
Since the height of the
図9は、本発明の他の実施形態である、他の土台部材を例示する断面図である。図9(a)は、図3(b)のA−A断面に対応した図である。図9(b)は、図5(b)のB−B断面に対応した図である。土台部材102Aは、壁部112Aの高さが枠体110の高さよりも低い点で、上記の土台部材102と異なる。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating another foundation member which is another embodiment of the present invention. Fig.9 (a) is a figure corresponding to the AA cross section of FIG.3 (b). FIG. 9B is a view corresponding to the BB cross section of FIG. The
一例として、壁部112Aの高さ、すなわち底面部108から壁部112Aの上端112a´までの寸法Lb´を、図9(a)に例示するように、枠体110の高さ寸法Laよりも例えば0.1〜1mm程度小さくした。このため、図9(b)に例示するように、車載回路基板106と壁部112Aとは接触せず、両者の間には隙間160が生じる。
As an example, the height of the
これにより、車載回路基板106は、例えば壁部112Aから力学的ストレスを受けず好ましい。ここで、壁部112Aは、車載回路基板106に直接接触していないものの、車載回路基板106に接触する枠体110を介して車載回路基板106に間接的に接触している。このため、壁部112Aは、車載回路基板106のグランドもしくは低インピーダンスラインと等電位となり、ノイズ対策としても好ましい。
Thereby, the in-
また、上記実施形態では、第1領域134と第2領域136とを壁部112により隙間なく区画するようにしたが、これに限定されない。すなわち、共振モードの電界および磁界の形成を妨げて共振周波数をずらし、さらに、第1領域134から第2領域136に伝導ノイズが伝播することを妨げることが可能であれば、壁部112の位置や形状など適宜設定してよい。
In the above embodiment, the
図10は、本発明のさらに他の実施形態である、他の土台部材を例示する上面図である。図10(a)は、壁部の位置を変更した例を示す図である。図10(b)は、壁部の形状を変更した例を示す図である。 FIG. 10 is a top view illustrating another foundation member, which is still another embodiment of the present invention. Fig.10 (a) is a figure which shows the example which changed the position of the wall part. FIG.10 (b) is a figure which shows the example which changed the shape of the wall part.
土台部材102Bは、壁部112Bが上記の壁部112に比べてより長辺118a側に位置している点で、上記の土台部材102と異なる。壁部112Bは、図10(a)に例示するように、短辺120aから短辺120bまで隙間なく形成されている。
The
壁部112Bは、車載回路基板106の第1領域134を区画するものであるから、第1領域134が狭ければ、その分、長辺118a側により近付くように形成されてよい。なお、第1領域134が狭くなる場合としては、図4(a)に例示した車載回路基板106に設けられたスルーホール132の列の数が少ないあるいは列同士の距離が小さい場合などが挙げられる。このような場合には、スルーホール132の列のうち最も端部106aから離れた列が端部106aに近くなることで、第1領域134が狭くなり、その結果、壁部112Bの位置も長辺118aに近くなる。そして、第2領域136は、より広い領域となり、主要回路としての電子部品をより多く搭載できる。
Since the
土台部材102Cは、図10(b)に例示するように、壁部112C自体に隙間162が形成されている点で、上記土台部材102と異なる。壁部112Cは、例えば、隙間162を介して隣接して配置された多数の壁片164を含む。なお壁片164は、図示のように、短辺120aのグランド端子114Cや短辺120bとの間にも隙間162が形成されていてよい。
As illustrated in FIG. 10B, the base member 102C is different from the
このような壁部112A、112B、112Cであっても、共振モードの電界および磁界の形成を妨げて共振周波数をずらし、さらに、第1領域134から第2領域136に伝導ノイズが伝播することを妨げると予想される。したがって、筐体100に土台部材102A、102B、102Cを用いた場合であっても、外部からの放射ノイズだけでなく、第1領域134からの伝導ノイズの影響も低減できる。
Even in the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、特定周波数で動作する電子部品が実装された車載回路基板を収容する車載回路基板収容筐体に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an in-vehicle circuit board housing case that houses an in-vehicle circuit board on which electronic components that operate at a specific frequency are mounted.
100…筐体、102、102A、102B、102C…土台部材、104…カバー部材、106…車載回路基板、108…底面部、110…枠体、112、112A、112B、112C…壁部、114a〜114d…グランド端子、116a〜116d…フランジ、117…外部コネクタ、117a…ハウジング、117b…端子、118a、118b…長辺、120a、120b…短辺、122、124…側面、128…電源用IC、130…電源ライン、132…スルーホール、134…第1領域、136…第2領域、140…空洞、142、144、148a〜148e…放射ノイズ(電磁波)、146…電磁波吸収シート、150、152、154…共振モード、160、162…隙間、164…壁片
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記車載回路基板が載置される金属製の土台部材と、
前記車載回路基板を覆って前記土台部材に組み付けられる樹脂製のカバー部材とを備え、
前記車載回路基板は、外部コネクタの複数の端子が接続されていて該車載回路基板の一方の端部付近に位置する第1領域を有し、
前記土台部材は、
矩形の底面部と、
前記底面部の周囲に立設され前記車載回路基板に接することで該底面部と該車載回路基板との間に空洞を形成する枠体と、
前記底面部から前記空洞内に立設されていて、前記第1領域を区画する壁部とを有することを特徴とする車載回路基板収容筐体。 An in-vehicle circuit board housing case that includes an in-vehicle circuit board on which electronic components are mounted and that houses the in-vehicle circuit board,
A metal base member on which the in-vehicle circuit board is placed;
A resin cover member that covers the in-vehicle circuit board and is assembled to the base member;
The in-vehicle circuit board has a first region that is connected to a plurality of terminals of an external connector and is located near one end of the in-vehicle circuit board;
The base member is
A rectangular bottom,
A frame that stands up around the bottom portion and forms a cavity between the bottom portion and the in-vehicle circuit board by contacting the in-vehicle circuit board;
An in-vehicle circuit board housing case, comprising: a wall portion standing upright in the cavity from the bottom portion and partitioning the first region.
前記壁部は、前記第1領域に面する第1側面と、前記第2領域に面する第2側面とを有し、
前記底面部は、前記第1側面に面する第1辺と、前記第2側面に面する第2辺とを有し、
前記第1側面から前記第1辺までの距離は、前記第2側面から前記第2辺までの距離より小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の車載回路基板収容筐体。 The in-vehicle circuit board includes the other end of the in-vehicle circuit board, and has a second region located on the opposite side of the first region across the wall portion,
The wall portion has a first side surface facing the first region and a second side surface facing the second region;
The bottom surface portion includes a first side facing the first side surface and a second side facing the second side surface,
The in-vehicle circuit board housing case according to claim 1, wherein a distance from the first side surface to the first side is smaller than a distance from the second side surface to the second side.
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