JP2014197643A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板の熱膨張による反りを抑えつつ、回路レイアウトの自由度を向上させる電子制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ケース１２は、回路基板３０に下から当接すると共に熱を伝える複数の熱伝導部１８、１８を備える。カバー１１は、回路基板３０に上から当接すると共に熱を伝える複数の熱伝導部２５、２５を備える。接触面３７、３７は、熱伝導部１８、１８に接する。接触面３９、３９は、熱伝導部２５、２５に接する。
【効果】発熱部品の熱は、熱伝導経路から熱伝導部を介して外部へ逃がすことができる。熱伝導部から放出しきれない熱により熱膨張が生じ、回路基板が反る方向に力を受けても、熱伝導部が発熱部品の実装領域の隅部を上下から押圧するので、回路基板の反りを抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱部品が実装された回路基板を備える電子制御装置に関する。

乗用車や自動二輪車に代表される車両に、電子制御装置が搭載される。この電子制御装置は、デバイスドライバ等の発熱部品を含むため、発熱対策が求められる（例えば、特許文献１（図４、図６）参照。）。

特許文献１の図４に示すように、電子制御装置では、回路基板（３０）（括弧付き数字は特許文献１に記載されている符号を示す。以下同じ。）に複数の半田バンプ（５３）を介して発熱部品（５０）が設けられている。

発熱部品（５０）からの熱により、回路基板（３０）は膨張する。この膨張によって回路基板（３０）が反り、半田バンプ（５３）が回路基板（３０）から剥離する虞がある。対策として、特許文献１では図６に示すように、発熱部品（５０）の実装領域の隅部にて、回路基板（３０）に孔（３５）が設けられる。隅部に孔（３５）を設けることによって、隅部に加えられる応力が緩和される。

しかし、回路基板（３０）に孔（３５）を設ける場合、この孔（３５）を設けた部分には、回路基板（３０）の内層に配線パターンを設けることができず、回路レイアウト上の自由度が制限される。すなわち、回路基板の熱膨張による反りを抑えつつ、回路レイアウトの自由度を向上させる電子制御装置が求められる。

特開２０１０−１０４２８公報

本発明は、回路基板の熱膨張による反りを抑えつつ、回路レイアウトの自由度を向上させる電子制御装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明では、カバー及びケースにより構成される筐体と、この筐体に収容される回路基板と、この回路基板に実装される発熱部品と、前記回路基板に設けられる熱伝導経路とを備える電子制御装置であって、前記回路基板は、前記発熱部品の実装領域の隅部に及び非実装面の前記隅部に対向する位置に設けられ前記熱伝導経路の一部を形成する接触面を備え、前記筐体は、前記カバー及び前記ケースに設けられ前記接触面に接触して熱を伝達する熱伝導部を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、熱伝導部と接触面との間に、放熱材が設けられることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、筐体に、放熱フィンが設けられることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、熱伝導部は、筐体に一体的に形成されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、回路基板は、発熱部品の実装領域の隅部に及び非実装面の隅部に対向する位置に設けられ熱伝導経路の一部を形成する接触面を備える。筐体は、カバー及びケースに設けられ接触面に接触して熱を伝達する熱伝導部を備えるので、発熱部品の熱は、熱伝導経路から熱伝導部を介して外部へ逃がすことができる。回路基板の実装領域の隅部及び非実装面の隅部に対向する位置から熱を逃がすので、回路基板の上下及び実装領域内の熱の偏在を抑制でき、熱膨張による回路基板の反りを抑えることができる。

加えて、熱伝導部から放出しきれない熱により熱膨張が生じ、回路基板が反る方向に力を受けても、熱伝導部が発熱部品の実装領域の隅部を上下から押圧するので、回路基板の反りを抑えることができる。

さらに加えて、回路基板の実装領域の隅部に孔を開ける必要がないので、回路基板の内部に配線パターンを設けることができ、回路レイアウトの自由度を向上させることができる。

請求項２に係る発明では、熱伝導部と接触面との間に、放熱材が設けられる。放熱材からも熱が放出されるので、放熱性を向上させることができる。

請求項３に係る発明では、筐体に、放熱フィンが設けられる。放熱フィンで伝熱面積を稼ぐことができ、より一層放熱性を向上させることができる。

請求項４に係る発明では、熱伝導部は、筐体に一体的に形成されている。熱伝導部を別部材により形成した場合に比較して、熱貫流率が大きくなり、より効率的に放熱することができる。加えて、一体的に形成することで、電子制御装置の組立性が向上する。

本発明に係る電子制御装置の断面図である。 図１の２−２線断面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

先ず、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、電子制御装置１０は、カバー１１及びケース１２により構成される筐体１３と、この筐体１３に収容される回路基板３０と、この回路基板３０に実装される発熱部品４０とを備える。

ケース１２は、底部１４と、この底部１４の周辺から立ち上がる側壁部１５と、この側壁部１５の上端から外方に形成されるフランジ部１６と、底部１４に設けられ回路基板３０を支持する複数の基板支持部１７、１７と、底部１４に設けられ回路基板３０に下から当接すると共に熱を伝える複数の熱伝導部１８、１８とを備える。基板支持部１７、１７の端部にねじ１９、１９を止めるねじ止め部２１、２１設けられる。回路基板３０は、ねじ１９、１９により基板支持部１７、１７に締結される。

カバー１１は、天板部２２と、この天板部２２の周辺から下方に向けて形成される側壁部２３と、この側壁部２３の下端から外方に形成されるフランジ部２４と、天板部２２の内側に設けられ回路基板３０に上から当接すると共に熱を伝える複数の熱伝導部２５、２５と、天板部２２の外側に設けられる複数の放熱フィン２６とを備える。カバー１１のフランジ部２４は、ねじ２７、２７によりケース１２のフランジ部１６に締結される。

カバー１１及びケース１２は、アルミニウム製でありダイカストにより成形される。このため、カバー１１及びケース１２に、熱伝導部１８、１８、２５、２５を容易に一体的に形成することができる。なお、実施例では、カバー１１及びケース１２は、アルミニウムによるダイカスト製品としたが、これに限定されず、熱伝導すると共に回路基板３０を支持することができれば、鉄等の金属材料をプレス加工や切削加工により形成しても差し支えない。また、熱伝導部１８、１８、２５、２５は、カバー１１及びケース１２に別体の部品として設けても良いが、一体的に成形した方が好ましい。

回路基板３０は、ガラス・エポキシ製の複数の層３１からなり、これらの各層３１に設けられる銅製の配線パターン３３と、これらの複数の配線パターン３３を適宜接続する銅製のスルーホール３４と、スルーホール３４又は配線パターン３３に接続され回路基板３０の実装面３５にて発熱部品４０の実装領域の隅部３６に設けられる接触面３７、３７と、回路基板３０の非実装面３８にて隅部３６に対向する位置に設けられる接触面３９、３９とを備える。接触面３７、３７は、熱伝導部１８、１８に接する。接触面３９、３９は、熱伝導部２５、２５に接する。

熱伝導経路３２は、配線パターン３３、スルーホール３４及び接触面３７、３７、３９、３９により構成される。熱伝導経路３２は、配線パターン３３及びスルーホール３４からなる電気回路を利用するので、回路基板３０の構造を簡単にすることができ、製造コストを低減させることができる。この場合、熱伝導部１８、１８、２５、２５にアースを設けても差し支えない。

また、配線パターン３３及びスルーホール３４からなる電気回路とは別に、放熱用のパターン及びスルーホールを設けて接触面３７、３７、３９、３９に接続することで、熱伝導経路３２を構成しても差し支えない。

熱伝導部１８、１８、２５、２５と接触面３７、３７、３９、３９との間に、放熱材５１、５１、５１、５１が設けられる。放熱材５１、５１、５１、５１からも熱を放出させることで、放熱性を向上させることができる。放熱材５１、５１、５１、５１は熱伝導材としての機能も有し、熱伝導経路３２からの熱を熱伝導部１８、１８、２５、２５へ伝える。

発熱部品４０は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）構造のパッケージであり、回路基板３０の配線パターン３３に複数の半田バンプ４１を介して設けられている。発熱部品４０は、半田バンプ４１を介して配線パターン３３に電気的に接続される。なお、実施例では、発熱部品４０はＢＧＡ構造のパッケージとしたが、これに限定されず、発熱部品４０が配線パターン３３に電気的に接続されていれば他の構造であっても差し支えない。

図２に示すように、回路基板３０には、平面視において、発熱部品４０の実装領域４２の隅部にＬ字形状を呈する接触面３７、３７、３７、３７が設けられる。図１に示した非実装面３８に設けられた接触面３９、３９も同様にＬ字形状を呈する。実装領域４２の隅部に接触面３７、３７、３７、３７を設け、実装領域４２の隅部に対向する位置にも接触面３９を設けることで、熱による回路基板３０の反りが最も大きくなる部分から放熱させることができ、熱による回路基板３０の反りを抑えることができる。

また、図１に示した熱伝導部１８、１８、２５、２５から逃がし切れない熱により回路基板３０が反る方向に力を受けても、回路基板３０は実装領域４２の隅部を上下から熱伝導部１８、１８、２５、２５により押圧されるので、回路基板３０の反りを抑えることができる。結果、半田バンプ４１が回路基板３０及び発熱部品４０から剥離することを防止できる。

接触面３７、３９と熱伝導部１８、２５との間に、放熱材としてのグリス（図１、符号５１）を介在させることで、回路基板３０の熱膨張による接触面３７、３９と熱伝導部１８、２５との位置ずれを吸収することができる。

次に電子制御装置１０の作用を説明する。
図１、図２に示すように、発熱部品４０からの熱は、熱伝導経路３２及び熱伝導部１８、１８、２５、２５を介して筐体１３から外部へ放出される。具体的には、太い矢印で示すように、発熱部品４０の熱は、半田バンプ４１から配線パターン３３、スルーホール３４に伝わり、接触面３７、３７、３９、３９から熱伝導部１８、１８、２５、２５を介して、カバー１１及びケース１２から外部へ放熱される。結果、回路基板３０の上下の熱の偏在及び実装領域４２内の熱の偏在を防止することができ、回路基板３０の熱膨張を低減させ、回路基板３０の反りの発生を抑えることができる。

熱伝導部１８、１８、２５、２５は、回路基板３０は上下から押圧する。このため、逃がし切れない熱により回路基板３０が反る方向に力を受けても、回路基板３０の反りを抑えることができる。加えて、回路基板３０には、実装領域４２の隅部に孔を設けないので、回路基板３０の内層に配線パターン３３を自由に設けることができる。

尚、実施の形態では、筐体１３をカバー１１とケース１２で構成し、フランジ部１６、２４をねじ２７で締結することにより、熱伝導部１８、２５を介して回路基板３０を上下方向から押圧したが、これに限定されず、回路基板３０を上下方向から押圧することができれば、カバー１１をケース１２にねじ２７以外の部材で締結しても差し支えない。さらには、カバー１１及びケース１２の形状は、図１に示したものに限定されない。

放熱材５１としてグリスを採用したが、これに限定されず、放熱材５１は、シリコンゲルや伝熱シートであっても差し支えない。また、実施例では、実装領域４２の隅部に熱伝導部１８を当接するようにしたが、これに限定されず、少なくとも実装領域４２の隅部に熱伝導部１８が当接していれば、実装領域４２を囲うように熱伝導部を形成しても差し支えない。さらに、非実装面３８の発熱部品４０に対向する位置に、熱伝導部を接触させ、発熱部品４０に対向する位置から、積極的に放熱させても差し支えない。

本発明は、ＢＧＡ構造の発熱部品が実装された回路基板を備えた電子制御装置に好適である。

１０…電子制御装置、１１…カバー、１２…ケース、１３…筐体、１８、２５…熱伝導部、２６…放熱フィン、３０…回路基板、３２…熱伝導経路、３７、３９…接触面、３８…非実装面、４０…発熱部品、４２…実装領域、５１…放熱部材（グリス）。

Claims (4)

1. カバー及びケースにより構成される筐体と、この筐体に収容される回路基板と、この回路基板に実装される発熱部品と、前記回路基板に設けられる熱伝導経路とを備える電子制御装置であって、
   前記回路基板は、前記発熱部品の実装領域の隅部に及び非実装面の前記隅部に対向する位置に設けられ前記熱伝導経路の一部を形成する接触面を備え、
   前記筐体は、前記カバー及び前記ケースに設けられ前記接触面に接触して熱を伝達する熱伝導部を備えることを特徴とする電子制御装置。
2. 前記熱伝導部と前記接触面との間に、放熱材が設けられることを特徴とする請求項１記載の電子制御装置。
3. 前記筐体に、放熱フィンが設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子制御装置。
4. 前記熱伝導部は、前記筐体に一体的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１項記載の電子制御装置。

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