JP2014220921A - コネクタ一体型電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立て性を容易にし、放熱性、耐ノイズ性に優れるコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造を提供する。【解決手段】金属ケースにコネクタハウジングが一体で樹脂成形され、発熱体となる電子部品を含む電子回路が形成された制御基板が、金属ケースに配置される。金属ケースの側壁部にシール材を介してケース内部を完全密閉するためのカバーを備え、金属ケースは、複数の凸状の支柱部を有し、支柱部の少なくとも１つは、ねじで基板と直接接触固定することよって電気的に接触しており、金属ケースの他方の支柱部の少なくとも１つは、電子部品の発熱を放熱させる基板の箇所と、放熱材を介して熱的に接触させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、コネクタと金属ケースが一体となったコネクタ一体型電子制御装置に関するものである。

従来のコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造として、例えば特開2004−166413号公報に記載の発明では、コネクタハウジングとともに樹脂で一体成形されるカバーと、車体に取付けるための取付け足を有する高熱伝導性のベースにより、電子基板を挟み込み密封シール材で密閉するとともに、カバーと金属ベースをねじで固定する事で、電子基板をカバーとベースの間に挟持したコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造が開示されている。

さらに、樹脂カバーの中心位置には、一端が封鎖された中央ねじ穴を有する支柱が設けられるとともに、ベースの中心位置には電子基板が載置される台座と、この台座を貫通する中央抜き穴が設けられ、カバーと電子基板とベースとは、中央抜き穴を貫通して中央ねじ穴に挿入される。さらに、中央固定ねじによって一体化補強されるとともに、中央固定ねじの頭部は、密閉防水シール材が塗布されたコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造が開示されている。

特開2004−166413号公報

しかしながら、特許文献1に示す構造は、以下の課題がある。

すなわち、カバーと金属ベースをねじで締結し、カバーとベースの間に基板を挟み間接的に固定した構造であり、基板と金属ベースが安定的して熱的にも電気的にも接触した構造ではない。

さらに、金属ベースの貫通穴から基板を介して、カバーをねじで締結し固定する構造は、金属ベース貫通穴の気密性を確保するため、カバーと金属ベースの密閉部以外にも、ねじ固定後に貫通穴に防水シール材を塗布するプロセスが追加となるため、コストアップであった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、放熱性、耐ノイズ性に優れるコネクタ一体ケースの筐体構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明者らが種々検討した結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は下記のコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造である。

床蓋部と側壁部からなる金属ケースと前記金属ケースと一体で成形され、外部接続用コネクタと勘合する複数の外部接続端子を備えた樹脂製のコネクタハウジングと、前記金属ケースに配置し、発熱体となる電子部品を含む電子回路が形成された制御基板と、前記金属ケースの側壁部とシール材を介してケース内部を完全密閉するためのカバーを備え、前記金属ケースは、前記コネクタハウジングから露出するよう、複数の凸状の支柱部を有し、前記支柱部の少なくとも１つは、ねじで前記制御基板と直接接触固定することよって電気的に接触しており、前記金属ケースの他方の支柱部の少なくとも１つは、前記電子部品の発熱を放熱させる前記制御基板の箇所と、放熱材を介して熱的に接触させる構造である。

かかる手段は、基板をねじで直接金属ケースへ固定する構造であり、金属ケースへの放熱が容易であり、ケースアースを確実にとることが可能である。

本発明によれば、放熱性、耐ノイズ性に優れるコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造を製造容易に提供できる。

図6の平面Sに沿って切断された、本実施形態に係る電子制御装置の実施例1を示す断面図である。 本実施形態に係るコネクタ一体型電子制御装置の実施例2を示す断面図である。 本実施形態に係るコネクタ一体型電子制御装置の組立工程の一部を示す断面図である。 従来のコネクタ一体型電子制御装置の組立工程の一部を示す断面図である。 本実施形態に係る電子制御装置の実施例1の放熱構造を示す一部断面図であり、図1に示すA領域の部分拡大図である。 本実施形態に係るコネクタ一体型電子制御装置の外観斜視図である。 本実施形態に係るコネクタ一体型電子制御装置の展開斜視図である。

以下、本実施形態であるコネクタ一体型電子制御装置を図面を参照しながら説明する。まず、実施例1のコネクタ一体型電子制御装置を図1、図5、図6及び図7に基づいて説明する。図6は、本実施形態に係る電子制御装置の外観斜視図である。図7は、本実施形態に係る電子制御装置の展開斜視図である。図1は、図6の平面Sに沿って切断された、本実施形態に係る電子制御装置の実施例1を示す断面図である。図5は、本実施形態に係る電子制御装置の実施例1の放熱構造を示す一部断面図であり、図1に示すA領域の部分拡大図である。

実施例1のコネクタ一体型電子制御装置1は、底部と側壁部からなる金属ケース2と、コネクタハウジング3と、制御基板5と、カバー8とを備える。コネクタハウジング3は、金属ケース2と樹脂で一体成形され、外部接続端子33を有する。制御基板5は、発熱体となる電子部品4を含む電子回路を有する。カバー8は、シール材6を介して金属ケース2の内部を完全密閉する
金属ケース2は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を鋳造して作製したアルミダイカストであり、その表面の一部は、物理的なブラスト処理、もしくは、化学的な薬液エッチングにより表面粗化されている。

これは、コネクタハウジング3の樹脂と接着性を向上させるためであり、本構造において、外部との気密性を保つために金属ケース2とコネクタハウジング3の樹脂の接着性はきわめて重要である。アルミダイカストの表面を粗化は、樹脂との接着強度が向上し、安定する事がわかっている。

さらに、コネクタハウジング3は、一体成形した際に凹部31及び凹部32を形成され、これらの凹部31及び凹部32を介して金属ベース2に保持される。

これは、コネクタハウジング3の樹脂と金属ベース2の接着沿面積を増やすとともに、アンカー効果を利用し、機械強度を向上させた保持構造とするためである。

コネクタハウジング3の樹脂成形は、例えば、金属ケース2の側壁部300の一部を樹脂で形成することもでき、放熱性や樹脂と金属の材料コストの観点から、樹脂の射出成形で形成可能な範囲で自由にレイアウトすればよく、樹脂による一体成形で作製する利点である。

本実施形態の制御基板5は、ガラス−エポキシ基板であるが、他の樹脂系の有機基板、セラミック基板のような無機基板、金属基板のように金属に絶縁層を貼り合わせたものでもよく、材質や大きさは特に限定されるものではない。

外部接続端子33は、端子整列板50に挿入され、整列した状態となる。さらに端子整列板50に固定された外部接続端子33は、制御基板5のスルーホール内へ挿入され、制御基板5とはんだにより接合されている。

また、制御基板5には、発熱する電子部品4と、特に図示はしていないが、その他、半導体素子や抵抗コンデンサの電子部品と一緒にはんだリフローにより実装される。

図5は本発明に係る電子制御装置の実施例1の放熱構造を示す一部断面図であり、図1に示すA領域の部分拡大図である。

発熱部品4はヒートシンク4bを備え、制御基板5の銅のランドと、はんだリフローによって接合されている。ヒートシンク4bの基板搭載箇所には、熱を伝える貫通ビア5aが複数有り、基板裏面への放熱材7を介して金属ケースの支柱部21aと熱的に接触している。

また図１に示されるように、制御基板5は、ねじ30により、金属ケースの支柱部21ｂ直接固定され、電気的な導通をとることで、ケースアースとなる。

このケースアースは、金属ケース2を車両側の金属面へ取り付けることで、放射ノイズ等で誤動作しづらい絶対的な基準アースとなり、電子制御装置の耐ノイズ性が向上する。本実施例では、ねじ30で固定する支柱部21は2箇所(図面では1箇所のみ図示)であるが、支柱部21bは、制御基板5の裏面にも電子部品を実装する際に、部品実装率の低下を招くので、必要に応じた数を受ければよい。

また、制御基板5を金属ケース2へねじ30で直接拘束することにより、外部の振動や熱応力に対して制御基板5の反り等の変位を拘束し、放熱材7の厚さのばらつきを抑制する事ができる。したがって、放熱性が良くなる。

また、金属ケース2の突起部21aは、発熱部品4のヒートシンク4bの放熱面積とほぼ同一である。これ以上大きくしても、放熱性の大きな改善は望めなかったため、ヒートシンクの放熱面積を投影した面積程度に金属ケース2の支柱部21aの形状を設定することが、上述のとおり実装面積が低下することないので好ましい。

カバー8はPBT樹脂にガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂組成物であり、難燃性がUL94-HBグレードの非難燃性樹脂である。コネクタハウジング3も、PBT樹脂にガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂組成物であるが、難燃性がUL94-V0グレードの難燃性樹脂である。

コネクタハウジング3に挿入される外部接続端子33には電流が流れ、トラッキング現象により発火する恐れがあるため、コネクタハウジング3には難燃性樹脂を使用している。一般的には、難燃性樹脂は非難燃性の樹脂より高価であるため、電流の流れないカバー8には安価な非難燃性の樹脂を採用している。このように、カバー8とコネクタハウジング3の樹脂は、求められる特性にあわせ適宜選択すればよい。

ここで、従来のコネクタ一体型電子制御装置と本発明のコネクタ一体型電子制御装置筐の筐体構造による組立工程を以下に示す。

図4は、従来のコネクタ一体型電子制御装置の組立工程の一部を示す断面図である。

従来のコネクタ一体型電子制御装置の組立工程は、外部接続端子33を備えたコネクタハウジング3とカバー8を樹脂で一体に成形し、コネクタ一体カバー100を形成する工程(4-1)と、電子部品4が実装された制御基板5をコネクタ一体カバー100に搭載し、コネクタ端子33をはんだ付けする工程(4-2)と、制御基板5が搭載されたコネクタ一体カバー100を金属ベース2にシール材6により接着するとともに、カバー8と金属ベース2をねじ30で固定する工程(4-3)からなる。

従来のコネクタ一体型電子制御装置は、コネクタハウジング3とカバー8が樹脂により一体で形成されており、コネクタ端子33と制御基板5を取り付けた際、樹脂カバー8に遮られ、制御基板5を金属ベース2にねじにより直接固定できない。従って、ねじ固定構造は図4の（4-3）のごとく、樹脂カバー8側から金属ベース2をねじ止めし、樹脂カバー8と金属ベース2で基板5を挟持する構造となる。

図3は、本実施形態のコネクタ一体型電子制御装置の組立工程の一部を示す断面図である。

本実施形態のコネクタ一体型電子制御装置の組立工程は、外部接続端子33を備えたコネクタハウジング3と金属ケース2を樹脂で一体でインサート成形し、コネクタ一体ケース110を形成する工程(3-1)と、電子部品4が実装された制御基板5をコネクタ一体ケース110に搭載し、制御基板5を金属ケース2へねじ30で固定し、外部接続端子33をはんだ付けする工程(3-2)と、制御基板5が搭載されたコネクタ一体ケース110を樹脂カバー8で、シール材6により接着する工程(3-3)からなる。

本実施形態のコネクタ一体型電子制御装置は、コネクタハウジング3と金属ケース2が一体でできており、外部接続端子33と制御基板5を取り付けた際、金属ケース2に制御基板5が配置されるため、基板5を金属ケース2に直接ねじ固定することが可能となるのである。

樹脂カバー8と金属ベース2で基板5を挟持する従来のコネクタ一体型電子制御装置と比較し、組立て性も容易になる。

このように作製したコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造は、発熱素子の放熱性が良く、安定したケースアースをとること可能で、放熱性や耐ノイズ性に優れる。

本実施形態に係わる第2の実施例を、図2に基づいて説明する。図2は、実施例2のコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造を示す断面図である。

実施例1との違いは、金属ベース2に貫通孔210及び貫通孔220を設け、コネクタハウジング3を一体成形することで、コネクタハウジング3の樹脂が金属ケース2の貫通孔210及び貫通孔220に充填され、リベット形状をした係り止め部3a、3bを形成したことである。係り止め部3a、3bは、コネクタハウジング3の周囲に複数形成することで、コネクタハウジング3と金属ケース2の保持力が向上する。その他の構成、製造方法は実施例1と同様である。

このように作製したコネクタ一体型電子制御装置11の筐体構造は、コネクタと金属ケースを高い機械強度で保持されているため、コネクタのこじり力のような大きな外力がかかっても、気密性や防水性に優れ、かつ、発熱素子の放熱性が良く、安定したケースアースをとること可能で、放熱性や耐ノイズ性に優れる。

なお、本実施形態のコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造は、例えば、車載用のECUやATCUとして用いられるものであるが、その他、車載用電子制御用途であってもかまわない。

また、本発明のコネクタ一体型電子制御装置は、要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を実施することができる。例えば、コネクタハウジング3は、樹脂成形により一体形成されるが、カバー8の一部も一体形成してもよい。

1 実施例1のコネクタ一体型電子制御装置
2 金属ケース
21a、21b 支柱部
200 床蓋部
300 側壁部
210、220 貫通孔
3 コネクタハウジング
31、32 凹部
33 コネクタ端子
3a、3b 係り止め部
4 発熱部品
4b ヒートシンク
5 制御基板
5a 放熱ビア
50 端子整列板
6 シール材
7 放熱材
8 カバー
30 ねじ
100 コネクタ一体カバー
110 コネクタ一体ケース

Claims (4)

1. 底部と側壁部からなる金属ケースと、
   前記金属ケースと一体で成形される樹脂製のコネクタハウジングと、
   発熱体となる電子部品を含む電子回路を有する制御基板と、
   前記金属ケースの側壁部とシール材を介して固定されるカバーを備え、
   前記コネクタハウジングは、外部接続用コネクタと勘合する複数の外部接続端子を有し、
   前記金属ケースは、前記底部から突出する複数の支柱部を有し、
   前記支柱部の少なくとも１つは、固定部材により前記制御基板と接触固定することよって電気的に接触しており、
   前記金属ケースの他方の支柱部の少なくとも１つは、前記電子部品の発熱を放熱させる前記制御基板の箇所と、放熱材を介して熱的に接触していることを特徴とするコネクタ一体型電子制御装置。
2. 請求項１に記載されたコネクタ一体型電子制御装置であって、
   前記金属ケースは、貫通孔を形成し、
   前記コネクタハウジングを構成するための樹脂は、前記貫通孔に充填され、
   前記樹脂の先端がリベット形状を形成することによって、前記コネクタハウジングが前記金属ケースと係り止めされていることを特徴とするコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造。
3. 請求項１または2に記載されたいずれかのコネクタ一体型電子制御装置であって、
   前記金属ベースは、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を鋳造して作製したアルミダイカストであり、さらに、物理的なブラスト処理、もしくは、化学的な薬液エッチングにより表面粗化されていることを特徴とするコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造。
4. 請求項１ないし3に記載されたいずれかのコネクタ一体型電子制御装置であって、
   前記コネクタハウジングの樹脂は、難燃性を有する熱可塑性樹脂組成物であり、前記カバーは、非難燃性の熱可塑性樹脂組成物であることを特徴とするコネクタ一体型電子制御装置の筐体構造。