JP2016063144A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子制御装置の長期信頼性を維持し、小型化、軽量化、低コスト化を図る。
【解決手段】本発明による電子制御装置は、電子部品が実装され、上面と下面との間を貫通する取付用の貫通孔が周縁部に形成された回路基板と、回路基板を覆う覆い部および開口を有し、開口から挿入された回路基板を保持する保持部が一体成形されたカバー部材とを備え、保持部は、カバー部材および回路基板の熱変形によるカバー部材と回路基板との姿勢の変化を許容する構造を有する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、電子制御装置に関し、熱変形を許容可能な構造を備える電子制御装置に関するものである。

電子制御装置を車両や航空機へ搭載する場合、搭載面積が限られるため、電子制御装置の小型化、軽量化が求められる。また電子部品（素子）からの発熱量が増大する傾向にあるため、高放熱化も求められる。さらに、自動車のエンジンルーム内など、雨水等の水分が浸入する部位に取り付けられる電子制御装置は、雨水等が電子制御装置に入るのを防ぐために防水性が求められる。電子制御装置の電子部品や回路等の保護と、車両等への取り付けを容易にするため、電子制御装置は、カバーとケースを組み合わせて作られる箱状の外形とし、カバーとケースの接続部には、防水性接着剤を用いることが多い。このような電子制御装置は、長期にわたる信頼性が要求される。

たとえば、樹脂部品の接合に関し、接合時に樹脂部品の突起の根元部分が溶融したり巣が発生したりすることを防止し、十分な接合強度を達成するように構成された樹脂部品が知られている（特許文献１参照）。

特開２００７−００１１１６号公報

上述した特許文献に記載の樹脂部品では、被接合物が樹脂部品に面で当接して保持される。したがって、被接合物が樹脂部品と当接する面で樹脂部品に拘束される。そのため、環境温度の変化によって樹脂部品が変形すると、被接合物に対して樹脂部品から変形させようとする力が加わる。

本発明による電子制御装置は、電子部品が実装され、上面と下面との間を貫通する取付用の貫通孔が周縁部に形成された回路基板と、回路基板を覆う覆い部および開口を有し、開口から挿入された回路基板を保持する保持部が一体成形されたカバー部材とを備え、保持部は、カバー部材および回路基板の熱変形によるカバー部材と回路基板との姿勢の変化を許容する構造を有する。

本発明によれば、電子制御装置の長期信頼性を維持し、小型化、軽量化、低コスト化できる。

第１の実施の形態による、電子制御装置の一例を模式的に示した斜視図である。 第1の実施の形態の電子制御装置から樹脂製カバーのみを取り除いた状態を示す斜視図である。 樹脂製カバーの内側を示す斜視図である。 基板固定部の近傍の斜視図である。 図３のＶ−Ｖ矢視断面図である。 基板固定部の縦断面図である。 樹脂製カバーの下部開口側から見た斜視図である。 樹脂製カバーに回路基板を装着した状態を示す斜視図であり、熱かしめ前の状態を示す。 樹脂製カバーに回路基板を装着した状態を示す斜視図であり、熱かしめ後の状態を示す。 図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。 熱かしめ後の基板固定部の縦断面図である。 回路基板自体の熱変形を誇張して描いた斜視図である。 比較例１を示す基板固定部近傍の斜視図である。 実施例１と比較例１のそれぞれの筐体を採用した電子制御装置における、電子回路のリードと回路基板間のはんだ接続部の熱疲労寿命を示すグラフである。 実施例２で用いた電子制御装置の樹脂製カバーの基板固定部近傍を拡大した斜視図である。 実施例２と比較例１のそれぞれの筐体を採用した電子制御装置における、電子回路のリードと回路基板間のはんだ接続部の熱疲労寿命を示すグラフである。 第２の実施の形態における電子制御装置の基板固定部の一例を模式的に示した斜視図である。 第２の実施の形態における電子制御装置の基板固定部の近傍を下方から見た図である。 実施例３と比較例１のそれぞれの筐体を採用した電子制御装置における、電子回路のリードと回路基板間のはんだ接続部の熱疲労寿命を示すグラフである。 第３の実施の形態における電子制御装置の基板固定部の一例を模式的に示した斜視図である。 第３の実施の形態における電子制御装置の基板固定部の近傍を下方から見た図である。 実施例４と比較例１のそれぞれの筐体を採用した電子制御装置における、電子回路のリードと回路基板間のはんだ接続部の熱疲労寿命を示すグラフである。 変形例を示す図である。 変形例を示す図である。 変形例を示す図である。 変形例を示す図である。 変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施の形態と実装例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
以下で説明する実施の形態では、当業者が本発明を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本発明の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。したがって、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

−−−第１の実施の形態−−−
図１は、本発明の第１の実施の形態による、電子制御装置の一例を模式的に示した斜視図である。図２は、第1の実施の形態の電子制御装置１から、説明のために後述する樹脂製カバー３のみを取り除いた状態を示す斜視図である。図３は、樹脂製カバー３の内側を示す斜視図である。説明の便宜上、本実施の形態では各図に記載したように上下方向を規定する。

図１〜３に示されるように、第1の実施の形態の電子制御装置１は、金属製ベース２と、金属ベース２の上部に取り付けられる樹脂製カバー３と、コネクタピン４と、回路基板６とを備えている。電子制御装置１では、金属製ベース２と、樹脂製カバー３とによって、回路基板６を収納する箱状のケースが形成されている。金属製ベース２と樹脂製カバー３とは、四隅で不図示のねじによって固定されるとともに、金属製ベース２と樹脂製カバー３との接触部が不図示の防水接着剤で接着されている。

図３に示すように、樹脂製カバー３は、略方形状の下部開口３ｄを有する蓋状の部材であり、たとえば熱可塑性樹脂で形成されていて、あらかじめ、コネクタの端子である、Ｌ字形状を呈する複数のコネクタピン４と一体的に成形されている。なお、図２では、説明のために、電子制御装置１から樹脂製カバー３のみを取り除いているが、実際には、コネクタピン４は、樹脂製カバー３と一体成形されたうえ、回路基板４に実装される。

樹脂製カバー３の天井部３ａは、回路基板６の上面を覆う覆い部である。天井部３ａには、上方に向かって凹んでいる凹部３ｃが設けられている。コネクタピン４は、凹部３ｃの側面３ｂから外部に突出している。天井部３ａの周囲には、下方に延在された周側部３ｅが設けられている。周側部３ｅの内側における天井部３ａの内面３ａ１には、軸状部材である基板固定部７が下方に向かって突出して形成されている。基板固定部７は、樹脂製カバー３に一体成形された回路基板６の保持部であり、天井部３ａの４つの角部に設けられている。

図４は基板固定部７の近傍の斜視図であり、図５は図３のＶ−Ｖ矢視断面図であり、図６は基板固定部７の縦断面図である。基板固定部７は、第１軸状部７１と、第２軸状部７２と、径変化部７３と、溝部７４とを備えている。第１軸状部７１は、基板固定部７の基端側、すなわち基板固定部７の上端側の部位であり、樹脂製カバー３の天井部３ａの内面３ａ１に立設されていて、下端に径変化部７３が設けられている。第２軸状部７２は、基板固定部７の先端側、すなわち、基板固定部７の下端側の部位であり、第１軸状部７１よりも径が小さく、後述するように、回路基板６の貫通孔６ａに挿通される部位である。

径変化部７３は、第１軸状部７１の下端に設けられた略球面状を呈する部位であり、下方に向かうにつれて径が小さくなるように形成されている。径変化部７３の頂部７３ａには、第２軸状部７２が立設されている。溝部７４は、樹脂製カバー３の天井部３ａに対して、第１軸状部７１の基端の周囲に設けられた溝である。第１軸状部７１の基端に溝部７４を設けることで、第１軸状部７１の基端を天井部３ａの内面３ａ１よりも上方に設けることができ、溝部７４を設けない場合に比し、第１軸状部７１の長さを長くすることができる。つまり、溝部７４を設けることで、径変化部７３の頂部７３ａから天井部３ａの内面３ａ１までの距離を変えなくても、第１軸状部７１の長さを溝部７４を設けない場合よりも長くすることができる。
なお、後述するように、回路基板６には、回路基板６の周縁部で各基板固定部７に対応する位置に、第２軸状部７２を挿通する取付用の貫通孔６ａ（図８参照）が設けられている。

電子制御装置１と外部との間では、回路基板６に接続されたコネクタピン４を介して、電力や制御信号の送受信が行われる。回路基板６には、電子部品５が搭載されている。電子部品５が搭載された回路基板６は、基板固定部７で樹脂製カバー３に後述するように固定されている。

このような電子制御装置１を組み立てる場合、まず、電子部品５をはんだ等の不図示の接続材により回路基板６に電気的、かつ熱的に接続する。ここで電気的に接続するとは、通電できる状態を示す。また熱的に接続するとは、伝熱できる状態を示す。

図７〜１１を参照して、樹脂製カバー３に回路基板６を固定する過程を説明する。図７は、樹脂製カバー３の下部開口３ｄ側から見た斜視図である。上述したように、樹脂製カバー３は、あらかじめ、コネクタの端子である、Ｌ字形状を呈する複数のコネクタピン４と一体的に成形されている。コネクタピン４の一端は、図１に示すように樹脂製カバー３の側面３ｂから樹脂製カバー３の外側へ向かって突出し、他端は、図７に示すように樹脂製カバー３の下部開口３ｄに向かって突出している。すなわち、樹脂製カバー３は、コネクタピン４のハウジング３ｍとしての役割を有している。換言すると、樹脂製カバー３はコネクタピン４のハウジング３ｍと一体的に形成されていて、コネクタピン４とハウジング３ｍとによってコネクタが形成されている。樹脂製カバー３の内側には、すなわち樹脂製カバー３の天井部３ａの内面３ａ１には、上述した基板固定部７が設けられている。

回路基板６を下部開口３ｄから樹脂製カバー３に装着して固定する。このとき、図８に示すように、回路基板６の貫通孔６ａに基板固定部７の第２軸状部７２を挿入する。このとき、同時に、回路基板６のスルーホール６ｂにコネクタピン４の他端を挿入する。回路基板６の貫通孔６ａの径は、第２軸状部７２に径より僅かに大きく、第１軸状部７１の径よりもかなり小さく形成されている。第２軸状部７２に挿入した回路基板６は、径変化部７３に当接し、挿入が規制される。この状態で、第２軸状部７２は、先端側が回路基板６の下面（第２軸上部７２の挿入側とは反対面）から突き出す長さとされている。

そして、回路基板６の貫通孔６ａから突出している基板固定部７の第２軸状部７２に、たとえば加熱された冶具を押し当てる、いわゆる熱かしめにて、図９〜１１に示すように、回路基板６を樹脂製カバー３に固定する。これにより、第２軸状部７２の先端は熱で変形し、回路基板６の下面で貫通孔６ａの径よりも径が大きくなる。熱かしめによる変形後の第２軸状部７２の先端を熱変形部７２ａと呼ぶ。

図１０は、図９のＸ−Ｘ矢視断面図であり、図１１は、熱かしめ後の基板固定部７の縦断面図である。図１１に示すように、熱かしめにて回路基板６を樹脂製カバー３に固定した状態では、回路基板６の上面が、基板固定部７の径変化部７３の頂部７３ａと当接し、回路基板６の下面が、基板固定部７の熱変形部７２ａと当接する。上述したように、径変化部７３は球面形状とされている。このため、回路基板６の下面と、基板固定部７の径変化部７３の頂部７３ａとの接触は、平面と球面との接触であり、面と面との接触ではない。このようにして、回路基板６が基板固定部７に固定される。

熱かしめにて回路基板６を樹脂製カバー３に固定することで、回路基板固定用のボルトやバネ座金等が不要となる。なお、たとえば、第２軸状部７２に雄ネジを形成し、ナットを螺合させることで回路基板６を樹脂製カバー３に固定してもよい。

回路基板６を樹脂製カバー３に固定した後、コネクタピン４の他端と回路基板６とを、はんだ等の接続材等で電気的に接続する。はんだを用いる場合は、スポットフロー工法などではんだ付けするとよい。その後、金属製ベース２に、樹脂製カバー３を防水接着剤（図示せず）で接着し、金属製ベース２と樹脂製カバー３とを不図示のねじによって固定すると、電子制御装置１が完成する。

コネクタピン４は、自動車のエンジンやステアリング等、被制御装置と接続するハーネスケーブルで接続される。

電子制御装置１が高温環境や低温環境に繰り返し曝された際、電子制御装置１を構成する各部材の熱膨張係数が異なるため、各部材の接続部に熱膨張差によって歪み、熱変形を生じる。樹脂製カバー３が熱によって変形すると、回路基板６には、基板固定部７を介して回路基板６を変形させようとする力である変形力が加わる。回路基板６と樹脂製カバー３とが面同士で接触して固定されていると、上記変形力が回路基板６に伝わりやすくなる。樹脂製カバー３の熱変形に起因して回路基板６に作用する変形力が増大すると、回路基板６が不所望に変形してしまうため、回路基板６に搭載される電子部品５の接続材であるはんだに生じる応力が増大する。

また、回路基板６自体も熱によって図１２に誇張して図示したように反ったり、ねじれたりするように変形しようとする。そのため、回路基板６と樹脂製カバー３とが面同士で接触して固定されていると、樹脂製カバー３が回路基板６の変形を抑制してしまう。回路基板６自体の熱変形が抑制されてしまうと、回路基板６に搭載される電子部品５の接続材であるはんだに生じる応力が増大する。

そこで、本実施の形態では、樹脂製カバー３に生じる熱変形に起因して基板固定部７を介して回路基板６に作用する変形力を抑制するために、および、回路基板６に生じる熱変形を許容するために、樹脂製カバー３と回路基板６との姿勢の変化を許容するように基板固定部７を構成した。すなわち、本実施の形態では、回路基板６に搭載される電子部品５の接続材であるはんだに生じる応力を抑制するために、樹脂製カバー３と回路基板６との姿勢の変化を許容するように基板固定部７を構成した。

具体的には、基板固定部７に径変化部７３を設け、回路基板６が天井部３ａの内面３ａ１から離間した状態で樹脂製カバー３に固定されるように構成した。これにより、回路基板６と天井部３の内面３ａ１とが面同士で接触しなくなるので、樹脂製カバー３と回路基板６との姿勢の変化が許容される。したがって、樹脂製カバー３の熱変形によって天井部３ａがねじれたり反ったりしても、回路基板６に対して変形力が作用し難くなる。また、回路基板６に熱変形が生じても、その熱変形が樹脂製カバー３によって拘束され難くなる。

また、径変化部７３を球面状に形成した。これにより、回路基板６と頂部７３ａとの当接部分が線状となり、基板固定部７と回路基板６とのねじれが許容されるので、樹脂製カバー３の熱変形によって天井部３ａがねじれたり反ったりして、基板固定部７が回路基板６に対してねじれても、回路基板６に対して変形力が作用し難くなる。また、回路基板６に熱変形が生じても、その熱変形が基板固定部７で拘束され難くなる。

また、第１軸状部７１を天井部３ａから立設させて、第１軸状部７１の先端側で回路基板６を保持するように構成した。これにより、第１軸状部７１が撓むことで、樹脂製カバー３と回路基板６との姿勢の変化が許容される。したがって、樹脂製カバー３の熱変形によって天井部３ａがねじれたり反ったりしても、回路基板６に対して変形力が作用し難くなる。また、回路基板６に熱変形が生じても、その熱変形が樹脂製カバー３によって拘束され難くなる。

また、第１軸状部７１の基端の周囲に溝部７４を設けた。これにより、上述したように、第１軸状部７１の基端を天井部３ａの内面３ａ１よりも上方に設けることができ、溝部７４を設けない場合に比し、第１軸状部７１の長さを長くすることができる。つまり、電子制御装置１の大きさを大きくすることなく、第１軸状部７１の長さを長くすることができる。第１軸状部７１の長さを長くすることで、第１軸状部７１が撓み易くなるので、樹脂製カバー３の熱変形によって天井部３ａが反ったりねじれたりしても、回路基板６に対して変形力がより一層作用し難くなる。また、回路基板６に熱変形が生じても、その熱変形が樹脂製カバー３によってより一層拘束され難くなる。

上述したように、本実施の形態では、樹脂製カバー３と回路基板６との姿勢の変化が許容されるように各部を構成したので、樹脂製カバー３の熱変形によって天井部３ａがねじれたり反ったりしても、回路基板６に対して変形力が作用し難くなる。また、回路基板６に熱変形が生じても、その熱変形が樹脂製カバー３によって拘束され難くなる。これにより、回路基板６に電子部品５を接続するはんだ等の接続材のひずみの変動幅が抑制できるので、電子制御装置１の熱疲労寿命を向上でき、電子制御装置１の信頼性を向上できる。

基板固定部７の構造が単純であるので、電子制御装置１のコスト増を抑制できるとともに、電子制御装置１の小型化、軽量化に貢献できる。

すなわち、樹脂製カバー３に設けた基板固定部７の径変化部７３で回路基板６の上面に当接して回路基板６を天井部３ａの内面３ａ１から離間させ、熱かしめによる熱変形部７２ａで回路基板６の下面に当接することで回路基板６の下方への移動を規制するように構成したので、電子制御装置１のコスト増を抑制できるとともに、電子制御装置１の小型化、軽量化に貢献できる。

＜第１の実施の形態に基づく実施例＞
（i）実施例１として、電子部品５にはリード形状端子を有するＡＳＩＣを用い、組成がＳｎ（錫）−３．０Ａｇ（銀）−０．５Ｃｕ（銅）（単位：ｗｔ％）である、はんだを用いてＡＳＩＣのリードを回路基板６に接続した。回路基板６として、２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ１．６ｍｍで、面内方向の等価熱伝導率が４０Ｗ／ｍＫ、垂直方向の等価熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫのＦＲ４（プリント基板）を用いた。金属製ベース２として、組成がＡＤＣ１２の鍛造品を用いた。コネクタピン４として銅を用いた。実施例１の外観、および各部の構造は、上述した図１〜１０に示すとおりである。

比較例１として、図１３に示すように、天井部３ａの内面３ａ１から一段下方に下がった平面状の基板保持面３ｆに回路基板６の上面が面で当接して固定されるように構成した樹脂製カバー３０１を用いる。基板保持面３ｆには、基板固定部７００が設けられている。基板固定部７００は、基板保持面３ｆに立設された軸状部材であり、その直径は、上述した実施の形態の第２軸状部７１と同じである。その他の樹脂製カバー３０１の構造は、上述した実施の形態と同じである。また、回路基板６は、実施例１と同じである。

実施例１と比較例１とについて、雰囲気温度を一定周期で変化させる、いわゆる温度サイクル試験にて、はんだ接続部の熱疲労寿命を比較した。該温度サイクル試験では、下限保持温度を−４０℃、上限保持温度を１２０℃として、上限温度と下限温度の保持時間をそれぞれ３０分とした。

図１４に、実施例１と比較例１のそれぞれの筐体を採用した電子制御装置における、電子部品５のリードと回路基板６間のはんだ接続部の熱疲労寿命を示した。図１４に示すように、実施例１のはんだ接続部の熱疲労寿命は、比較例１のはんだ接続部の熱疲労寿命より１６％程度長かった。

実施例１の樹脂製カバー３を用いた電子制御装置１の回路基板６では、比較例１の樹脂製カバー３０１を用いた電子制御装置の回路基板６に比べて、高温、低温環境とも、基板固定部７近傍の回路基板６の曲率が小さかった。すなわち、実施例１の電子制御装置１では、樹脂製カバー３が回路基板６自体の熱変形を抑制せず、基板固定部７近傍の回路基板６の反りやねじれが比較例１よりも大きくなった。

すなわち、樹脂製カバー３の主面である天井部３ａの内面３ａ１が回路基板６と所定距離離れた状態で固定する実施例１では、比較例１に比べて、回路基板６の反りやねじれが生じやすく、すなわち、回路基板６の厚さ方向に変形し易く、回路基板６の曲率半径が小さかった。また周囲に凹部、すなわち溝部７４を有する基板固定部７の第１軸状部７１は、比較例１の基板固定部７００に比べて変形し易かった。その結果、回路基板６に搭載される電子部品５の接続材であるはんだに生じるひずみの変動幅、すなわちひずみの振幅値が小さくなった。

この結果より、電子制御装置１の樹脂製カバー３に、本実施例１の構成における樹脂製カバー３を用いることで、該電子制御装置１に搭載される電子部品５のはんだ接続部の熱疲労寿命を向上でき、電子制御装置１の信頼性を向上できる。

以上のごとく、電子制御装置１が高温環境と低温環境に繰り返し曝された際、回路基板６が樹脂製カバー３と線接触、又は点接触で固定される構造とすることで、回路基板６が樹脂製カバー３と面接触で固定される構造とする場合に比べて、回路基板６の厚さ方向の変形裕度が大きくでき、基板固定部７近傍の回路基板６に搭載された、電子部品５を回路基板６に搭載する接続部の信頼性を維持しつつ、電子制御装置１を小型化、軽量化できる効果を見出した。

（ii）図１５に、実施例２で用いた電子制御装置１の樹脂製カバー３の基板固定部７近傍を拡大した斜視図を示した。実施例２で用いた電子制御装置１の樹脂製カバー３の基板固定部７は、溝部７４を有していない構造とした。実施例２における電子制御装置１のその他の構成、および材質は、実施例１における電子制御装置１の構成、および材質と同じである。

実施例２と比較例１とについて、前記温度サイクル試験にて、はんだ接続部の熱疲労寿命を比較した。該温度サイクル試験条件は、前記と同じとした。

図１６に、実施例２と比較例１のそれぞれの筐体を採用した電子制御装置における、電子部品５のリードと回路基板６間のはんだ接続部の熱疲労寿命を示した。図１６に示すように、実施例２のはんだ接続部の熱疲労寿命は、比較例１のはんだ接続部の熱疲労寿命より１３％程度長かった。実施例２の樹脂製カバー３を用いた電子制御装置１の回路基板６では、比較例１の樹脂製カバー３０１を用いた電子制御装置の回路基板６に比べて、高温、低温環境とも、基板固定部７近傍の曲率が小さかった。

すなわち、樹脂製カバー３の主面である天井部３ａの内面３ａ１が回路基板６と所定距離離れた状態で固定する実施例２では、比較例１の基板固定部７００に固定された回路基板に比べて、回路基板の厚さ方向に変形し易く、回路基板の曲率半径が小さかった。その結果、回路基板６に搭載される電子部品５の接続材であるはんだに生じるひずみの振幅値が小さくなった。

この結果より、電子制御装置１の樹脂製カバー３に、本実施例２の構成における樹脂製カバー３を用いることで、該電子制御装置１に搭載される電子部品５のはんだ接続部の熱疲労寿命を向上でき、電子制御装置１の信頼性を向上できる。

以上のごとく、電子制御装置１が高温環境と低温環境に繰り返し曝された際、回路基板６が樹脂製カバー３と線接触、又は点接触で固定される構造とすることで、回路基板６が樹脂製カバー３と面接触で固定される構造とする場合に比べて、回路基板６の厚さ方向の変形裕度が大きくでき、基板固定部７近傍の回路基板６に搭載された、電子部品５を回路基板６に搭載する接続部の信頼性を維持しつつ、電子制御装置１を小型化、軽量化できる効果を見出した。

−−−第２の実施の形態−−−
以下、本発明による電子制御装置の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、基板固定部７が円柱形状の軸状部７５を有し、天井部３ａの内面３ａ１に回路基板６の支持用突起８が設けられている点で、第１の実施の形態と異なる。

図１７は第２の実施の形態における電子制御装置の基板固定部の一例を模式的に示した斜視図であり、図１８は基板固定部の近傍を下方から見た図である。図１７，１８に示すように、本実施の形態における電子制御装置１の基板固定部７は、軸状部７５と、溝部７４を有する。天井部３ａの内面３ａ１には、支持用突起８が下方に向かって突設されている。軸状部７５は、下端側が回路基板６の貫通孔６ａに挿通されて、熱かしめによって下端が変形される。

支持用突起８は、下端が半球状に形成されている突起であり、軸状部７５の近傍に設けられている。回路基板６が樹脂製カバー３に固定されると、支持用突起８の下端は、回路基板６の上面に点で当接する。支持用突起８の下端が回路基板６の上面に当接することで、回路基板６は、天井部３ａの内面３ａ１から離間した状態で樹脂製カバー３に保持される。本実施の形態では、支持用突起８は、基板固定部７の１箇所に付き２つ設けられている。図１８に示すように、２つの支持用突起８は、略方形形状を呈する樹脂製カバー３の下部開口部３ｄの辺に対して所定の角度θで交差する直線上に配設されている。

略方形形状を呈する回路基板６自体が熱変形する場合、図１２に誇張して示したように、四隅が上方や下方に曲がり込むように変形する。そのため、２つの支持用突起８が回路基板６の上面に当接した状態で上述した回路基板６の熱変形を阻害しないようにするためには、回路基板６の熱変形の前後で天井部３ａの内面３ａ１との距離が変わらない回路基板６における任意の２箇所と、２つの支持用突起８の配設位置とが平面視で一致することが望ましい。

本実施の形態では、回路基板６は、上述したように、上面が支持用突起８と当接し、下面が軸状部７５の熱かしめ部分と当接することで、樹脂製カバー３に保持される。これにより、たとえば比較例１のように樹脂製カバー３と回路基板６とが面接触する構造に比べて、回路基板６が、回路基板６の厚さ方向に変形し易い。

なお、支持用突起８は、軸状部７５の周囲に少なくとも１本設けられていればよい。また、支持用突起８の直径は、軸状部７５の直径より小さいことが望ましく、先端で回路基板６の上面と当接する部分の面積が小さい方が望ましい。

本実施の形態では、樹脂製カバー３と回路基板６との姿勢の変化が許容されるように各部を上述のように構成したので、樹脂製カバー３の熱変形によって天井部３ａがねじれたり反ったりしても、回路基板６に対して変形力が作用し難くなる。また、回路基板６に熱変形が生じても、その熱変形が樹脂製カバー３によって拘束され難くなる。これにより、回路基板６に電子部品５を接続するはんだ等の接続材のひずみの変動幅が抑制できるので、電子制御装置１の熱疲労寿命を向上でき、電子制御装置１の信頼性を向上できる。

＜第２の実施の形態に基づく実施例＞
（iii）実施例３の樹脂製カバー３の基板固定部７の構造および支持用突起８の構造は、上述した図１７，１８に示すとおりである。実施例３の電子制御装置１は、樹脂製カバー３の基板固定部７の構造および支持用突起８以外、第１の実施の形態における電子制御装置１に用いた材料、構造と同じである。

図１９に、実施例３の樹脂製カバー３と、上述した比較例１のそれぞれの筐体を採用した電子制御装置において、周囲温度を最低温度―４０℃から最高温度１２０℃で変化させた場合の、電子部品５のリードと回路基板６間のはんだ接続部の熱疲労寿命を示した。図１９に示すように、実施例３のはんだ接続部の熱疲労寿命は、比較例１のはんだ接続部の熱疲労寿命より９％程度長かった。実施例３の樹脂製カバーを用いた電子制御装置１の回路基板６は、比較例１の樹脂製カバー３０１を用いた電子制御装置の回路基板６に比べて、高温、低温環境とも、基板固定部７近傍の基板曲率が小さかった。

すなわち、樹脂製カバー３の主面である天井部３ａの内面３ａ１が回路基板６と所定距離離れた状態で固定する実施例３では、比較例１の基板固定部７００に固定された回路基板に比べて、回路基板の厚さ方向に変形し易く、回路基板の曲率半径が小さかった。また周囲に凹部、すなわち溝部７４を有する基板固定部７の軸状部７５は、比較例１の基板固定部７００に比べて変形し易かった。その結果、回路基板６に搭載される電子部品５の接続材であるはんだに生じるひずみの振幅値が小さくなった。

この結果より、電子制御装置１の樹脂製カバー３に、本実施例３の構成における樹脂製カバー３を用いることで、該電子制御装置１に搭載される電子部品５のはんだ接続部の熱疲労寿命を向上でき、電子制御装置１の信頼性を向上できる。

−−−第３の実施の形態−−−
以下、本発明による電子制御装置の第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態、及び第２の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態、及び第２の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、基板固定部７が上下方向に延在する分割面で分割された円柱状の軸状部７６を有する点で、第１の実施の形態、第２の実施の形態と異なる。

図２０は、第３の実施の形態における電子制御装置の基板固定部の一例を模式的に示した斜視図であり、図２１は、基板固定部の近傍を下方から見た図である。図２０，２１に示すように、本実施の形態における電子制御装置１の樹脂製カバー３の基板固定部７には、スリット７６ａを有する円柱状の軸状部７６が設けられている。すなわち、軸状部７６は、上下方向に延在する分割面で２つに分割されている。軸状部７６には、径方向に突出する支持用突部７６ｂが設けられている。

本実施の形態では、図２１に示すように、コネクタピン４と回路基板６との接続部となる複数のスルーホール６ｂ（図２，８参照）が設けられた領域の中心から基板固定部７の中心に向かう線分ｌ１に対して軸状部７６の分割面が略垂直となるように、スリット７６ａが設けられている。コネクタピン４と回路基板６との接続部では、コネクタピン４の他端と回路基板６とがはんだ等で接続されているために回路基板６の熱変形が抑制され、この接続部を中心として回路基板６の四隅が反るように変形する。そのため、この変形を阻害しないようにするために、線分ｌ１に対して軸状部７６の分割面が略垂直となるように、スリット７６ａが設けられている。このようにスリット７６ａを設けることで、軸状部７６の下端を線分ｌ１の延在方向に向かって曲げる場合の軸状部７６の曲げ剛性は、スリット７６ａを設けていない場合と比べて低下する。したがって、樹脂製カバー３の熱変形によって天井部３ａがねじれたり反ったりしても、回路基板６に対して変形力が作用し難くなる。また、回路基板６に熱変形が生じても、その熱変形が樹脂製カバー３によって拘束され難くなる。

なお、回路基板６に搭載される電子部品５の配置や、回路基板の内層／外層の配線パターン、スルーホール６ｂの位置、コネクタピン４の接続位置等により、回路基板６の変形が上記と異なる場合は、回路基板６の変形を阻害しないようにスリット７６ａを設ければよい。

支持用突部７６ｂは、軸状部７６の径方向に突出した突部である。回路基板６が樹脂製カバー３に固定されると、支持用突部７６ｂの下端は、回路基板６の上面と当接する。支持用突部７６ｂの下端が回路基板６の上面に当接することで、回路基板６は、天井部３ａの内面３ａ１から離間した状態で樹脂製カバー３に保持される。本実施の形態では、支持用突部７６ｂは、軸状部７６に２つ設けられている。図２１に示すように、２つの支持用突部７６ｂは、線分ｌ１と略直交する直線上に配設されている。

本実施の形態では、樹脂製カバー３と回路基板６との姿勢の変化が許容されるように各部を上述のように構成したので、樹脂製カバー３の熱変形によって天井部３ａがねじれたり反ったりしても、回路基板６に対して変形力が作用し難くなる。また、回路基板６に熱変形が生じても、その熱変形が樹脂製カバー３によって拘束され難くなる。これにより、回路基板６に電子部品５を接続するはんだ等の接続材のひずみの変動幅が抑制できるので、電子制御装置１の熱疲労寿命を向上でき、電子制御装置１の信頼性を向上できる。

＜第３の実施の形態に基づく実施例＞
（iv）実施例４の樹脂製カバー３の基板固定部７の構造は、上述した図２０，２１に示すとおりである。実施例４の電子制御装置１は、樹脂製カバー３の基板固定部７の構造以外、第１の実施の形態における電子制御装置１に用いた材料、構造と同じである。

図２２に、実施例４の樹脂製カバー３と、上述した比較例１のそれぞれの筐体を採用した電子制御装置において、周期的に周囲温度を最低温度―４０℃から最高温度１２０℃で変化させた場合の、電子部品５のリードと回路基板６間のはんだ接続部の熱疲労寿命を示した。図２２に示すように、実施例４のはんだ接続部の熱疲労寿命は、比較例１のはんだ接続部の熱疲労寿命より７％程度長かった。実施例４の樹脂製カバー３を用いた電子制御装置１の回路基板６は、比較例１の樹脂製カバー３０１を用いた電子制御装置の回路基板６に比べて、高温、低温環境とも、基板固定部７近傍の基板曲率が小さかった。

すなわち、樹脂製カバー３の主面である天井部３ａの内面３ａ１が回路基板６と所定距離離れた状態で固定する実施例４では、比較例１の基板固定部７００に固定された回路基板６に比べて、回路基板６の厚さ方向に変形し易く、回路基板の曲率半径が小さかった。またスリット７６ａを有する軸状部７６は、比較例１の基板固定部７００に比べて変形し易かった。その結果、回路基板６に搭載される電子部品５の接続材であるはんだに生じるひずみの振幅値が小さくなった。

この結果より、電子制御装置１の樹脂製カバー３に、本実施例４の構成における樹脂製カバー３を用いることで、該電子制御装置１に搭載される電子部品５のはんだ接続部の熱疲労寿命を向上でき、電子制御装置１の信頼性を向上できる。

−−−変形例−−−
（１） 上述した第１の実施の形態では、径変化部７３は球面状に形成されているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図２３に示すように、径変化部７３をテーパ状に形成してもよく、上述した作用効果と同様の作用効果を奏する。

（２） 上述した第２の実施の形態では、天井部３ａに設けた支持用突起８によって回路基板６が天井部３ａの内面３ａ１から離間するように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図２４に示すように、軸状部７５の側面に、第３の実施の形態における突出する支持用突部７６ｂと同様の支持用突部７５ａを設け、支持用突部７５ａの下端が回路基板６の上面に当接することで、回路基板６が天井部３ａの内面３ａ１から離間するように構成してもよい。

（３） 上述した第２の実施の形態では、天井部３ａに設けた支持用突起８の下端が半球状に形成されているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図２５に示すように、支持用突起８の下端が平面でもよい。また、図示はしていないが、支持用突起８の下端が錐状に形成されていてもよい。

（４） 上述した第３の実施の形態では、軸状部７６がスリット７６ａで２分割されているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図２６に示すように、スリット７６ｃをさらに設けることで、軸状部７６を３つ以上に分割してもよい。図２６では、軸状部７６は、スリット７６ａおよびスリット７６によって４分割されている例を示している。要は、回路基板６の貫通孔６ａに相互に分離された複数の軸状部７６が挿通される構成であればよい。図２７は、図２６の軸状部７６の下端を熱かしめによって変形させた熱変形部７６ｄの形状を示している。なお、図２７では、回路基板６の記載を省略している。
（５） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、電子部品が実装され、上面と下面との間を貫通する取付用の貫通孔が周縁部に形成された回路基板と、回路基板を覆う覆い部および開口を有し、開口から挿入された回路基板を保持する保持部が一体成形されたカバー部材とを備え、保持部は、カバー部材および回路基板の熱変形によるカバー部材と回路基板との姿勢の変化を許容する構造を有する各種構造の電子制御装置を含むものである。

１ 電子制御装置、２ 金属ベース、３ 樹脂製カバー、３ａ 天井部、４ コネクタピン、５ 電子部品、６ 回路基板、６ａ 貫通孔、７，７００ 基板固定部、８ 支持用突起、７１ 第１軸状部、７２ 第２軸状部、７２ａ，７６ｄ 熱変形部、７３ 径変化部、７４ 溝部、７５，７６ 軸状部、７５ａ，７６ｂ 支持用突部、７６ａ，７６ｃ スリット

Claims (11)

1. 電子部品が実装され、上面と下面との間を貫通する取付用の貫通孔が周縁部に形成された回路基板と、
   前記回路基板を覆う覆い部および開口を有し、前記開口から挿入された前記回路基板を保持する保持部が一体成形されたカバー部材とを備え、
   前記保持部は、前記カバー部材および前記回路基板の熱変形による前記カバー部材と前記回路基板との姿勢の変化を許容する構造を有する電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記覆い部は、前記回路基板の上面を覆い、
   前記構造は、前記覆い部から前記開口に向かって突出して、前記貫通孔に挿通されるとともに、前記回路基板を支持する軸状部を有し、前記軸状部が撓むことで前記カバー部材と前記回路基板との姿勢の変化を許容する電子制御装置。
3. 請求項２に記載の電子制御装置において、
   前記構造は、前記上面に当接して前記回路基板を前記覆い部から離間させる第１の当接部と、前記回路基板の前記下面に当接して前記回路基板の下方への移動を規制する第２の当接部とを有する電子制御装置。
4. 請求項３に記載の電子制御装置において、
   前記構造は、前記軸状部の基端の周囲に設けられた溝部を有する電子制御装置。
5. 請求項３に記載の電子制御装置において、
   前記第１の当接部は、前記貫通孔の径よりも大きな径を有し、前記回路基板の上面に対して前記貫通孔の周囲に当接する前記軸状部の径変化部である電子制御装置。
6. 請求項５に記載の電子制御装置において、
   前記径変化部は、球面形状を呈する電子制御装置。
7. 請求項５に記載の電子制御装置において、
   前記径変化部は、テーパ形状を呈する電子制御装置。
8. 請求項３に記載の電子制御装置において、
   前記第１の当接部は、前記覆い部から前記開口に向かって突出する突部である電子制御装置。
9. 請求項３に記載の電子制御装置において、
   前記第１の当接部は、前記軸状部の側面から前記軸状部の半径方向外側に向かって突出する突部である電子制御装置。
10. 請求項２に記載の電子制御装置において、
    前記軸状部は、前記軸状部の延在方向と平行なスリットを有する電子制御装置。
11. 請求項３に記載の電子制御装置において、
    前記カバー部材は、熱可塑性樹脂で形成され、
    前記第２の当接部は、前記軸状部の先端の熱かしめ部分である電子制御装置。

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