JP2014225630A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】体格の増大が抑制された電子制御装置を提供する。【解決手段】配線基板（１０）、挿入実装型の第１電子部品（２０）、複数の第２電子部品（３０）、配線基板に搭載される被搭載部材（４０）を有する。被搭載部材は、配線基板に固定され、第２電子部品の熱を放熱する放熱部（４１）と、第１電子部品の本体部（２２）を支持するために、放熱部に一体成形された支持部（４２）と、配線基板を車両に取り付けるために、放熱部に一体成形された車両固定部（４５）を有する。支持部と配線基板との間に、第２電子部品の少なくとも１つを配線基板に搭載するための空間が構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、スルーホールが形成された配線基板と、スルーホールに挿入されたリード、および、リードによって支持された本体部を有する挿入実装型の第１電子部品と、配線基板に搭載された複数の第２電子部品と、を備える電子制御装置に関し、特に車両に取り付けられるものに関する。

従来、例えば特許文献１に示されるように、部品本体および部品本体から突出したリード線からなる挿入実装型の電子部品（以下、第１電子部品と示す）が、リード線を挿入するための複数のスルーホールが形成された回路基板に実装されてなる電子制御装置が知られている。

特開２０１２−８９６６６号公報

上記した電子制御装置では、通常、第１電子部品の他に、第１電子部品とともに回路を構成する複数の第２電子部品や、第２電子部品にて生じた熱を放熱するための放熱部が回路基板に搭載される。

第１電子部品は、上記したようにリードと部品本体から成り、リードが回路基板のスルーホールに挿入される。したがって、電子制御装置が車両に取り付けられると、車両振動などの外力によって回路基板が振動し、回路基板の振動によって部品本体がリードと回路基板との固定部位を支点として振動する。これによりリードが疲労し、第１電子部品と回路基板とで電気的な接続不良が生じる虞がある。

そこで、回路基板に第１電子部品の部品本体を支持するための支持部が設けられた構成も考えられる。しかしながらこの構成の場合、回路基板に支持部が設けられるため、回路基板における第２電子部品を搭載するための領域が少なくなる。この結果、回路基板の体格が増大し、ひいては電子制御装置の体格が増大する虞がある。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、体格の増大が抑制された電子制御装置を提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲、および、この項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、車両に取り付けられる電子制御装置であって、スルーホール（１２）が形成された配線基板（１０）と、スルーホールに挿入されたリード（２１）、および、リードによって支持された本体部（２２）を有する挿入実装型の第１電子部品（２０）と、配線基板に搭載された複数の第２電子部品（３０）と、配線基板に搭載された被搭載部材（４０）と、を有し、被搭載部材は、配線基板に固定された、第２電子部品にて生じた熱を放熱する放熱部（４１）と、放熱部に一体成形された、本体部を支持する支持部（４２）と、配線基板を車両に取り付けるために、放熱部に一体成形された車両固定部（４５）と、を有し、支持部と配線基板とは所定距離離間しており、支持部と配線基板との間に、複数の第２電子部品の少なくとも１つを配線基板に搭載するための空間が構成されていることを特徴とする。

これによれば、第１電子部品の本体部を支持する支持部が配線基板に直接固定された構成と比べて、配線基板（１０）における第２電子部品（３０）を搭載するための領域が少なくなることが抑制される。この結果、配線基板（１０）の体格の増大が抑制され、ひいては電子制御装置（１００）の体格の増大が抑制される。

なお、被搭載部材（４０）は、放熱部（４１）に一体成形された車両固定部（４５）を有している。したがって、第２電子部品（３０）の生じた熱を、配線基板（１０）、放熱部（４１）、および、車両固定部（４５）を介して車両側に逃がすことができる。すなわち、第２電子部品（３０）の熱を効率よく放熱させることができる。これにより、支持部（４２）が放熱部（４１）に一体成形された構成でありながら、放熱部（４１）から支持部（４２）側に伝達される熱を低減し、ひいては第２電子部品（３０）の熱が第１電子部品（２０）に影響するのを抑制することもできる。

さらに、被搭載部材（４０）は、放熱部（４１）と、支持部（４２）と、車両固定部（４５）と、一体的に有しているため、部品点数を削減することもできる。

開示された他の発明は、支持部と本体部とが、接着剤（７１）を介して機械的に接続されていることを特徴とする。

これによれば、電子部品（２０）を構成するリード（２１）と本体部（２２）それぞれが配線基板（１０）に固定される。したがって、配線基板（１０）が車両振動などの外力によって振動したとしても、電子部品（２０）は配線基板（１０）とともに振動するので、電子部品（２０）の本体部（２２）がリード（２１）と配線基板（１０）との固定部位を支点として振動することが抑制される。このため、リード（２１）の疲労のために電子部品（２０）と配線基板（１０）とで電気的な接続不良が生じることが抑制される。

第１実施形態に係る電子制御装置の概略構成を示す斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 電子制御装置の構成要素を示す分解斜視図である。 配線基板にインナーケースが組みつけられた状態を示す斜視図である。 図４に示す配線基板とインナーケースにコネクタと電子部品が組みつけられた状態を示す斜視図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 電子制御装置の変形例を示す断面図である。

以下、本発明を、車両に搭載した場合の実施形態を図に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図６に基づいて、本実施形態に係る電子制御装置を説明する。以下においては、互いに直交の関係にある３方向を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向と示す。また、ｘ方向とｙ方向とによって規定される平面をｘ−ｙ平面、ｙ方向とｚ方向とによって規定される平面をｙ−ｚ平面、ｚ方向とｘ方向とによって規定される平面をｚ−ｘ平面と示す。

図１〜図３に示すように、電子制御装置１００は、例えばエンジンＥＣＵとして構成されており、配線基板１０と、第１電子部品２０と、第２電子部品３０と、インナーケース４０と、を有する。第１電子部品２０、第２電子部品３０、および、インナーケース４０それぞれが配線基板１０に搭載されている。配線基板１０（電子制御装置１００）は、インナーケース４０に挿し込まれた図示しないねじによって車両（例えばエンジンブロック）に固定される。

本実施形態に係る電子制御装置１００は、上記要素以外にも、配線基板１０、第１電子部品２０、第２電子部品３０、および、インナーケース４０の一部を収容するアウターケース５０を有する。また、配線基板１０、第１電子部品２０、および、第２電子部品３０を外部装置と電気的に接続するためのコネクタ６０を有する。

配線基板１０は、絶縁材料から成る基板１１と、基板１１の表面と内部それぞれに形成された配線（図示略）と、から成る。また、配線基板１０にはスルーホール１２が形成されており、このスルーホール１２に後述する第１電子部品２０のリード２１が挿入される。

第１電子部品２０は、挿入実装型の電子部品であり、リード２１と、リード２１によって支持された本体部２２と、を有する。本実施形態では、この第１電子部品２０として、アルミ電解コンデンサを採用している。そして、図５に示すように、４つのアルミ電解コンデンサ（第１電子部品２０）が、配線基板１０に実装されている。本体部２２は、全体形状が円柱状となっており、円形の底面からリード２１が突出している。そして、本体部２２の側面が後述するインナーケース４０の支持部４２に支持されるべく、リード２１はＬ字に折れ曲がっている。

第２電子部品３０は、表面実装型の電子部品であり、配線基板１０に搭載されることで、配線基板１０の配線、および、第１電子部品２０とともに回路を構成する。配線基板１０には、複数の第２電子部品３０が搭載されている。また、第２電子部品３０として、コンデンサや抵抗などの受動素子や、ＭＯＳＦＥＴやダイオードなどの能動素子を含んでいる。これら能動素子は、概して受動素子と比べて発熱量が高い。それ以外にも、第２電子部品３０として、マイコンやＩＣチップなどを採用することができる。

インナーケース４０は、特許請求の範囲に記載の被搭載部材に相当し、後述するアウターケース５０によって構成される収納空間内に配置される。このインナーケース４０は、第２電子部品３０にて生じた熱を放熱する放熱部４１と、放熱部４１に一体成形され、第１電子部品２０の本体部２２を支持する支持部４２と、を有する。図３および図４に示すように、放熱部４１には第２電子部品３０の形状と配置に応じた凹凸や切欠きが形成され、支持部４２には第１電子部品２０の形状に応じた凹みが形成されている。そして図２に示すように、放熱部４１は熱伝導部材７０を介して配線基板１０と熱的に接続され、第１電子部品２０は接着剤７１を介して支持部４２と機械的に接続されている。

本実施形態では、本体部２２における支持部４２との対向面２２ａ、および、支持部４２における本体部２２との対向面４２ａが相似形状となっている。これにより、両者の間に設けられた接着剤７１の厚さが均一に成っている。また、本体部２２の対向面２２ａが支持部４２側に凸と成り、支持部４２の対向面４２ａが本体部２２の凸に対応する凹と成っている。そして、支持部４２には、液体状態の接着剤７１（硬化前の接着剤７１）の漏れを抑制するせき止め部４３が形成されている。せき止め部４３は、図３に示すように環状を成しており、図５に示すように本体部２２の周囲を囲んでいる。なお、熱伝導部材７０、および、接着剤７１は、いずれも空気より熱伝導性の高い性質を有する。熱伝導部材７０としては、例えば熱伝導シート、熱伝導ゲル、熱伝導グリス、熱伝導接着剤などを採用することができる。

図６に示すように、支持部４２と配線基板１０とはＺ方向に所定距離離間しており、支持部４２と配線基板１０との間に、第２電子部品３０の少なくとも１つを配線基板１０に搭載するための空間が構成されている。これにより、配線基板１０における支持部４２との対向領域に複数の第２電子部品３０が搭載されている。

インナーケース４０は、上記した放熱部４１、および、支持部４２の他に、配線基板１０などを車両にねじ止めするための車両固定穴４６の形成された車両固定部４５を有する。本実施形態では、平面略矩形状をなす放熱部４１の四隅それぞれに車両固定部４５が一体成形されている。

なお、上記した第２電子部品３０の内、特に発熱するＭＯＳＦＥＴやダイオードなどの能動素子は、配線基板１０における放熱部４１が固定された部分の裏面部位に設けられている。詳しくは、配線基板１０の一面に放熱部４１が固定され、一面と反対の面であって放熱部が固定された部分の裏面部位に、発熱する第２電子部品３０（能動素子）が配置されている。

アウターケース５０は、アッパケース５１と、ロウアケース５２と、を有する。図２および図３に示すように、アッパケース５１は、インナーケース４０、第１電子部品２０、および、第２電子部品３０それぞれの形状に応じた凹凸を有しており、ロウアケース５２は、第２電子部品３０の形状や配置に応じて中央が凹んだ形状を成している。また、図２に示すように、アッパケース５１とロウアケース５２、および、インナーケース４０には三者を機械的に接続し、且つ、アウターケース５０（５１，５２）によって構成される収納空間の気密性を保つための突起や凹みが形成されている。

放熱部４１におけるアッパケース５１との接触面には、アッパケース５１から離れる方向に凹んだ凹み部４１ａが形成され、ロウアケース５２との接触面には、ロウアケース５２に向かう方向に突起した突起部４１ｂが形成されている。これらに応じて、アッパケース５１には凹み部４１ａに挿入される突起部５１ａが形成され、ロウアケース５２には突起部４１ｂが挿入される凹み部５２ａが形成されている。

さらに図３に示すように、アッパケース５１、ロウアケース５２、および、インナーケース４０には三者を本固定するための固定穴５１ｂ，５２ｂ，４１ｃが形成されている。これらの固定穴５１ｂ，５２ｂ，４１ｃに、ねじやボルトが挿入されることで、三者が本固定される。なお、図１に示すように、上記した車両固定部４５や後述するコネクタ６０は、アウターケース５０の構成する収納空間から外部に露出されている。車両固定部４５は放熱部４１から延設され、アウターケース５０の外部に配置されている。

コネクタ６０は、配線基板１０に構成された回路と外部装置とを接続するものである。コネクタ６０は、コネクタピン６１と、コネクタピン６１の周囲を囲む囲み部６２と、を有する。コネクタピン６１の一端が配線基板１０と電気的に接続され、他端が外部装置と接続可能となっている。

次に、本実施形態に係る電子制御装置１００の組み立て工程について説明する。先ず図３に示すように、第２電子部品３０を搭載した配線基板１０を用意する。換言すれば、第２電子部品３０をリフローはんだ付けする。その後図４に示すように、熱伝導部材７０を介してインナーケース４０を配線基板１０に組み付ける。次いで図５に示すように、コネクタ６０を配線基板１０に組み付けるとともに、第１電子部品２０を配線基板１０とインナーケース４０とに搭載する。この際、第１電子部品２０のリード２１やコネクタ６０のコネクタピン６１を配線基板１０のスルーホール１２に挿入する。そして、接着剤７１を介して本体部２２を支持部４２に搭載し、コネクタピン６１とリード２１それぞれをはんだ（例えば局所フローはんだ付け）で接続する。最後に、アッパケース５１とロウアケース５２とを組み付け、アウターケース５０内に配線基板１０やインナーケース４０の一部を収容する。以上により、図１に示す電子制御装置１００が形成される。

次に、本実施形態に係る電子制御装置１００の作用効果を説明する。上記したように支持部４２と配線基板１０とは所定距離離間しており、支持部４２と配線基板１０との間に、第２電子部品３０の少なくとも１つを配線基板１０に搭載するための空間が構成されている。これによれば、第１電子部品の本体部を支持する支持部が配線基板に直接固定された構成と比べて、配線基板１０における第２電子部品３０を搭載するための領域が少なくなることが抑制される。この結果、配線基板１０の体格の増大が抑制され、ひいては電子制御装置１００の体格の増大が抑制される。

インナーケース４０は、放熱部４１に一体成形された車両固定部４５を有している。したがって、第２電子部品３０の生じた熱を、配線基板１０、放熱部４１、および、車両固定部４５を介して車両側に逃がすことができる。すなわち、第２電子部品３０の熱を効率よく放熱させることができる。これにより、支持部４２が放熱部４１に一体成形された構成でありながら、放熱部４１から支持部４２側に伝達される熱を低減し、ひいては第２電子部品３０の熱が第１電子部品２０に影響するのを抑制することもできる。

インナーケース４０は、放熱部４１と、支持部４２と、車両固定部４５と、一体的に有しているため、部品点数を削減することもできる。

支持部４２と本体部２２とは、接着剤７１を介して機械的に接続されている。これによれば、第１電子部品２０を構成するリード２１と本体部２２それぞれが配線基板１０に固定される。したがって、配線基板１０が、車両に搭載されたエンジンの振動などの外力によって振動したとしても、第１電子部品２０は配線基板１０とともに振動するので、第１電子部品２０の本体部２２がリード２１と配線基板１０との固定部位を支点として振動することが抑制される。このため、リード２１の疲労のために第１電子部品２０と配線基板１０とで電気的な接続不良が生じることが抑制される。

本体部２２における支持部４２との対向面２２ａ、および、支持部４２における本体部２２との対向面４２ａが相似形状となり、両者の間に設けられた接着剤７１の厚さが均一に成っている。これによれば、本体部と支持部それぞれの対向面の形状が異なるために、両者の間に設けられる接着剤の厚さが不均一となった構成と比べて、接着剤７１の特定部位に応力集中が生じることが抑制される。また、接着剤７１の充填量を少なくすることができる。

本体部２２の対向面２２ａが支持部４２側に凸と成り、支持部４２の対向面４２ａが本体部２２の凸に対応する凹と成っている。これによれば、対向面２２ａ，４２ａそれぞれが平板形状である構成とは異なり、アンカー効果のために本体部２２と支持部４２の機械的な接続強度が向上される。

支持部４２には、硬化前の液体状態の接着剤７１の漏れを抑制するせき止め部４３が形成されている。これによれば、意図しない部位に接着剤７１が漏れた結果、意図しない部位が機械的に接続されることが抑制される。

第２電子部品３０の内、特に発熱するＭＯＳＦＥＴやダイオードなどの能動素子が、配線基板１０における放熱部４１が固定された部分の裏面部位に設けられている。これによれば、特に発熱する電子素子が、配線基板における放熱部４１が固定された部分の裏面部位とは別の部位に設けられる構成と比べて、第２電子部品３０にて生じた熱を効率よく放熱部４１に伝熱することができる。このため、第２電子部品３０にて生じた熱を効率よく放熱することができる。

放熱部４１に車両固定部４５が一体成形されている。これによれば、ねじ穴部がインナーケースとは別体で電子制御装置に設けられる構成と比べて、部品点数の増大が抑制される。また、特に発熱するＭＯＳＦＥＴやダイオードなどの第２電子部品３０の熱を、車両に効率よく放熱することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では、本体部２２がアルミ電解コンデンサである例を示した。しかしながら、本体部２２としては上記例に限定されず、例えばコイルなどを採用することができる。

本実施形態では、本体部２２の全体形状が円柱状となっている例を示した。しかしながら、本体部２２の全体形状としては上記例に限定されず、例えば角柱でも良い。

本実施形態では、支持部４２と第１電子部品２０とが接着剤７１を介して機械的に接続された例を示した。しかしながら、接着剤７１はなくとも良い。

実施形態では、本体部２２における支持部４２との対向面２２ａ、および、支持部４２における本体部２２との対向面４２ａが相似形状となっている例を示した。しかしながら、対向面２２ａ，４２ａが、相似ではない互いに異なる形状でも良い。

本実施形態では、本体部２２の対向面２２ａが支持部４２側に凸と成り、支持部４２の対向面４２ａが本体部２２の凸に対応する凹と成っている例を示した。しかしながら、これとは逆に、支持部４２の対向面４２ａが本体部２２側に凸と成り、本体部２２の対向面２２ａが支持部４２の凸に対応する凹と成っている構成を採用することもできる。すなわち、本体部２２の対向面２２ａ、および、支持部４２の対向面４２ａのうち、一方が他方側に凸、他方が上記凸に対応する凹、を有する構造を採用することができる。

本実施形態では、放熱部４１の四隅それぞれに車両固定部４５が設けられる例を示した。しかしながら、車両固定部４５の数と位置としては上記例に限定されない。車両固定部４５の数と位置は、電子制御装置１００や搭載相手の形状、および、電子制御装置１００における搭載相手との接続信頼性を加味して適宜変更可能である。

第２電子部品３０の内、特に発熱するＭＯＳＦＥＴやダイオードなどの能動素子が、配線基板１０における放熱部４１が固定された部分の裏面部位に設けられている例を示した。しかしながら、上記した能動素子と放熱部４１との搭載位置に関しては、上記例に限定されない。また、通電によって特に発熱する受動素子が、配線基板１０における放熱部４１が固定された部分の裏面部位に設けられた構成を採用することもできる。

本実施形態では、図６に示すように、支持部４２と配線基板１０との間に第２電子部品３０のみが設けられる例を示した。しかしながら図７に示すように、支持部４２と配線基板１０との間に、第２電子部品３０のほかに熱伝導部材７０が設けられ、熱伝導部材７０を介して支持部４２と配線基板１０とが熱的に接続された構成を採用することもできる。これによれば、第１電子部品２０にて生じた熱を、支持部４２、および、熱伝導部材７０を介して配線基板１０に伝熱することができる。これにより、第１電子部品２０にて生じた熱を、熱伝導部材７０、配線基板１０、アウターケース５０、および、車両固定部４５を介して車両に放熱することができる。

本実施形態では、配線基板１０に実装される電子部品として、インナーケース４０の支持部４２により支持される挿入実装型の第１電子部品２０と、表面実装型の第２電子部品３０を有する例を示した。換言すれば、挿入実装型の電子部品として、支持部４２により支持される第１電子部品２０のみを有する例を示した。しかしながら、支持部４２により支持されない挿入実装型の第３電子部品をさらに有する構成としても良い。第３電子部品は、例えば、配線基板１０に対し、第１電子部品２０と同一面側に配置され、第１電子部品２０などとともに局所フローはんだ付けされる。

また、第２電子部品３０として、表面実装型の電子部品のみを示したが、挿入実装型の電子部品を採用することができる。例えば、支持部４２と配線基板１０との間の空間に配置される第２電子部品３０として、挿入実装型の電子部品を採用することもできる。この場合、インナーケース４０の配線基板１０への固定の前に、挿入実装型の第２電子部品３０を配線基板１０に局所フローはんだ付けすれば良い。ただし、配線基板１０における放熱部４１が固定された部分の裏面部位に設けられる第２電子部品３０としては、表面実装型の電子部品を採用する。

１０・・・配線基板
１２・・・スルーホール
２０・・・電子部品
２１・・・リード
２２・・・本体部
３０・・・電子素子
４０・・・インナーケース（被搭載部材）
４１・・・放熱部
４２・・・支持部
５０・・・アウターケース、
１００・・・電子制御装置

Claims (7)

1. 車両に取り付けられる電子制御装置であって、
   スルーホール（１２）が形成された配線基板（１０）と、
   前記スルーホールに挿入されたリード（２１）、および、前記リードによって支持された本体部（２２）を有する挿入実装型の第１電子部品（２０）と、
   前記配線基板に搭載された複数の第２電子部品（３０）と、
   前記配線基板に搭載された被搭載部材（４０）と、を有し、
   前記被搭載部材は、前記配線基板に固定された、前記第２電子部品にて生じた熱を放熱する放熱部（４１）と、前記放熱部に一体成形された、前記本体部を支持する支持部（４２）と、前記配線基板を前記車両に取り付けるために、前記放熱部に一体成形された車両固定部（４５）と、を有し、
   前記支持部と前記配線基板とは所定距離離間しており、前記支持部と前記配線基板との間に、複数の前記第２電子部品の少なくとも１つを前記配線基板に搭載するための空間が構成されていることを特徴とする電子制御装置。
2. 前記支持部と前記本体部とは、接着剤（７１）を介して機械的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記本体部における前記支持部との対向面（２２ａ）、および、前記支持部における前記本体部との対向面（４２ａ）が相似形状となり、前記本体部と前記支持部との間に設けられた前記接着剤（７１）の厚さが均一に成っていることを特徴とする請求項２に記載の電子制御装置。
4. 前記本体部における前記支持部との対向面、および、前記支持部における前記本体部との対向面のうち、一方が他方に向けて凸と成り、他方が前記凸に対応する凹と成っていることを特徴とする請求項３に記載の電子制御装置。
5. 前記支持部には、液体状態の前記接着剤の漏れを抑制するせき止め部（４３）が形成されていることを特徴とする請求項２〜４いずれか１項に記載の電子制御装置。
6. 複数の前記第２電子部品の内、表面実装構造をなし、特に発熱する第２電子部品が、前記配線基板における前記放熱部が固定された部分の裏面部位に設けられていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の電子制御装置。
7. 前記放熱部は、空気よりも熱伝導性の高い熱伝導部材（７０）を介して前記配線基板と熱的に接続されていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の電子制御装置。

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