JP2017162860A - Electronic control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device.
エンジンコントロールユニットや自動変速機用コントロールユニットなどの車両に搭載される電子制御装置において、電子部品の発熱により筐体の内部温度が上昇し、回路が異常動作したり、電子部品が破損したりすることがある。 In electronic control devices mounted on vehicles such as engine control units and automatic transmission control units, the internal temperature of the housing rises due to heat generated by electronic components, causing abnormal circuit operation or damage to electronic components. Sometimes.
そのため、これらの電子部品が発生する熱を装置の筐体に伝達し、更に筐体の表面から筐体外に放出する放熱構造がある。具体的には、基板に搭載された電子部品と筐体に設けられた放熱台座の間には、熱伝導材が介在されていて、電子部品からの発熱は、熱伝導材を介して筐体に伝達され、筐体の表面から筐体外に放熱される。 For this reason, there is a heat dissipation structure that transfers heat generated by these electronic components to the housing of the apparatus and releases the heat from the surface of the housing to the outside of the housing. Specifically, a heat conductive material is interposed between the electronic component mounted on the board and the heat radiating pedestal provided in the case, and heat generated from the electronic component is transferred to the case via the heat conductive material. And is radiated from the surface of the casing to the outside of the casing.
熱伝導材として、例えば、放熱グリスが知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
As a heat conductive material, for example, heat radiation grease is known (see, for example,
特許文献1では、上記熱伝導材として放熱グリスが使用されており、回路基板に搭載された電子部品と筐体の間には、熱伝導材が介在されていて、電子部品からの発熱は、熱伝導材を介して筐体に伝達され、筐体の表面から筐体外に放熱される。
In
また、特許文献2では、コネクタと電気的に接合した回路基板をケースに固定し、防水シールでカバーとシールする構造を有する筐体構造を有する車載電子制御装置において、基板に実装されるICからの発熱量を、放熱グリスを介して直接に、金属のカバーやケースに熱伝導し、空気に熱放散する放熱構造を有する。
Moreover, in
特許文献1及び2で開示されるような前記熱伝導材をBGAパッケージ(電子部品)に使用した場合、熱伝導材がBGAパッケージに直接触れるため、筐体の熱変形や外力による影響をはんだボールへ与え、はんだボールの接続寿命が低下する。
When the heat conductive material as disclosed in
その結果、電子部品と回路基板(基板)との接続信頼性が低下する懸念があった。 As a result, there is a concern that the connection reliability between the electronic component and the circuit board (substrate) is lowered.
本発明の目的は、電子部品と基板の接続信頼性を向上することができる電子制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electronic control device capable of improving the connection reliability between an electronic component and a board.
上記目的を達成するために、本発明は、基板と、前記基板に電気的に接続されるはんだボールの配列を有する電子部品と、前記電子部品に対向する放熱台座を有する筐体と、前記電子部品と前記放熱台座の間に配置される熱伝導材と、を備え、前記熱伝導材は、前記電子部品の前記放熱台座側の第1の面の少なくとも1つの隅に配置されない。 In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate, an electronic component having an array of solder balls electrically connected to the substrate, a housing having a heat dissipation base facing the electronic component, and the electronic A heat conductive material disposed between the component and the heat dissipation pedestal, and the heat conductive material is not disposed in at least one corner of the first surface of the electronic component on the heat dissipation pedestal side.
本発明によれば、電子部品と基板の接続信頼性を向上することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, the connection reliability between the electronic component and the board can be improved. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、図面を用いて、本発明の第1〜第4の実施形態による電子制御装置の構成及び作用効果について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。 Hereinafter, the configuration and operational effects of the electronic control device according to the first to fourth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same numerals indicate the same parts.
(比較例)
最初に、図1〜図3(3A〜3C)を用いて、第1〜第4の実施形態との比較例である電子制御装置20の構成を説明する。なお、本比較例の電子制御装置20は、後述する放熱台座を除き、第1〜第4の実施形態の電子制御装置20と共通の構成となっている。
(Comparative example)
Initially, the structure of the
図1は電子制御装置20の一例としての自動車のエンジンコントロールユニットの斜視図であり、図2はその分解斜視図である。この電子制御装置20は、車体側に取り付けられる例えば略板状のケース1と略箱状のカバー2と、発熱性電子部品や非発熱性電子部品等の電子部品を実装した回路基板3(基板)と、により大略構成されている。なお、ケース1及びカバー2は、筐体を構成する。
FIG. 1 is a perspective view of an engine control unit of an automobile as an example of the
前記回路基板3には、図2に示すように、外部のコネクタと接続されるコネクタ4や前記電子部品が電気的に接続されている。また、前記電子部品は例えばBGA7(Ball Grid Array)であり、図3Bに示すように、パッケージ7a内にはチップ7bが実装されており、前記チップ7bが実装される側の面にはインターポーザー基板7cが実装される。
As shown in FIG. 2, the
また、前記インターポーザー基板7c上には、はんだボール9がアレイ状に配列されている。換言すれば、BGA7(電子部品)は、図3Bに示すように、回路基板3(基板)に電気的に接続されるはんだボール9の配列を有する。
図2に示すように、発熱性電子部品である前記BGA7と前記カバー2内面の間には、熱伝導材8が介在される。前記熱伝導材8は、前記回路基板3の下方側面に搭載された前記BGA7と、前記カバー2に設けられた放熱台座2aとの間に介在されている。カバー2(筐体)は、BGA7(電子部品)に対向する放熱台座2aを有する。
As shown in FIG. 2, a heat
前記カバー2は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料によって略箱状一体形成されたものである。例えばほぼ矩形状の底壁2cの外周縁(各側辺)の4隅には、前記カバー2を取付固定するためのカバー固定部2bが形成されている。該カバー固定部2bに前記カバー2と前記ケース1とが筐体固定ネジ5により取り付けられる。
The
また、前記回路基板3は、例えば前記カバー2の内壁面側の周縁部(例えば、4隅)及び中央部に立設された基板固定台座2dの上端面に回路基板固定ネジ6にて取り付けられる。換言すれば、基板固定台座2dに、回路基板3(基板)が固定される。
Further, the
前記熱伝導材8は、前記BGA7の発熱を、前記カバー2側に効果的に伝達(伝導)させて、前記カバー2の外面から放出させる。
The
しかしながら、一般的に前記BGA7の前記はんだボール9の接続寿命において、4隅のはんだボール9aの接続寿命が最も弱いということが知られている。そのため、前記熱伝導材8を前記パッケージ7a全体に配置した構造(図3B、3C参照)では、前記熱伝導材8が筐体の熱変形や外力による影響を前記4隅のはんだボール9aへ与えてしまうことで、接続寿命を低下させる。
However, it is generally known that the connection life of the
また、先行研究により、前記BGA7の4隅のはんだボール9aの中でも特に前記基板固定台座2dに最も近いはんだボール9bの接続寿命が最も低いことが判明した。
Further, it has been found from prior research that the connection life of the
そこで、後述する本発明の第1〜第4の実施形態による電子制御装置20では、筐体の熱変形や外力による影響を前記熱伝導材8が前記4隅のはんだボール9a及び前記基板固定台座2dに最も近いはんだボール9bへ与え接続寿命が低下することを防止するため、前記放熱台座2aの形状を変更した。
Therefore, in the
(第1の実施形態)
図4(4A〜4C)は当該発明の第1実施形態を示している。前記放熱台座2aにおいて、図1のx方向を正面にして見た際、前記基板固定台座2dに最も近いはんだボール9bが投影される面に凹部2eを設けることで、前記パッケージ7aに前記熱伝導材8が直接付着することによる筐体の熱変形や外力の影響を、最も接続寿命が弱いはんだボール9bへ及ばさないようにして、はんだ接続寿命の低下を防止する構造である。
(First embodiment)
FIG. 4 (4A to 4C) shows a first embodiment of the invention. When the
換言すれば、熱伝導材8は、図4B、4Cに示すように、BGA7(電子部品)と放熱台座2aの間に配置されるが、BGA7の放熱台座2a側の面S1(第1の面)の1つの隅S1Cに配置されない。
In other words, as shown in FIGS. 4B and 4C, the
本実施形態では、放熱台座2aは、面S1(第1の面)の1つの隅S1Cに対向する凹部2e(第1の凹部)を有する。詳細には、凹部2eは、基板固定台座2dに最も近い面S1の隅S1Cに対向する。
In the present embodiment, the
以上説明したように、本実施形態によれば、4隅のはんだボール9のうち最も接続寿命が短いはんだボール9bについて筐体の熱変形や外力による影響が減少するため、BGA7(電子部品)と回路基板3(基板)の接続信頼性を向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
(第2の実施形態)
図5(5A〜5C)は当該発明の第2実施形態を示している。図1のx方向を正面にして見た際、前記放熱台座2aにおいて前記熱伝導材8が塗布される面が、前記4隅のはんだボール9aが投影される面より内側の領域にあることを特徴とするものである。
(Second Embodiment)
FIG. 5 (5A to 5C) shows a second embodiment of the invention. When the x direction in FIG. 1 is viewed from the front, the surface on which the heat
換言すれば、図5B、5Cに示すように、放熱台座2aのBGA7(電子部品)側の面S2(第2の面)をBGA7の回路基板3(基板)側の面(第3の面)に投影して得られる図形は、はんだボール9の配列のうち最外周に配置されるはんだボール9によって囲まれる領域S3a内にある。
In other words, as shown in FIGS. 5B and 5C, the surface S2 (second surface) on the BGA 7 (electronic component) side of the
前記パッケージ7aに前記熱伝導材8が直接付着することによる筐体の熱変形や外力の影響を、前記4隅のはんだボール9aや最も接続寿命が弱い前記はんだボール9bへ及ばさないようにして筐体の熱変形や外力による影響を低減することではんだ接続寿命低下を防止している。
The effect of thermal deformation and external force of the housing due to the direct attachment of the heat
以上説明したように、本実施形態によれば、4隅のはんだボール9のすべてについて筐体の熱変形や外力による影響が減少するため、BGA7(電子部品)と回路基板3(基板)の接続信頼性を向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, the influence of thermal deformation or external force of the casing on all of the four
(第3の実施形態)
図6(6A〜6C)は当該発明の第3実施形態を示している。前記放熱台座2aにおいて前記電子部品としてのBGA7に対向する面に前記熱伝導材8を塗布する凹形状2fを設けたものであり、図1のx方向を正面にして見た際、前記凹形状2fの前記熱伝導材8が塗布される面2f1が、前記4隅のはんだボール9aより内側の領域にあることを特徴とするものである。
(Third embodiment)
FIG. 6 (6A to 6C) shows a third embodiment of the invention. In the
換言すれば、放熱台座2aは、図6B、6Cに示すように、BGA7(電子部品)に対向する凹形状2f(第2の凹部)を有する。凹形状2fをBGA7の回路基板3(基板)側の面S3(第3の面)に投影して得られる図形は、はんだボール9の配列のうち最外周に配置されるはんだボールによって囲まれる領域S3a内にある。熱伝導材8は、凹形状2fとBGA7との間に配置される。
In other words, as shown in FIGS. 6B and 6C, the
前記パッケージ7aに前記熱伝導材8が直接付着することによる筐体の熱変形や外力の影響を、前記4隅のはんだボール9aや最も接続寿命が弱い前記はんだボール9bへ及ばさないようにして筐体の熱変形や外力による影響を低減することではんだ接続寿命低下を防止している。
The effect of thermal deformation and external force of the housing due to the direct attachment of the heat
また前記凹形状2fに前記熱伝導材8が塗布されることにより、前記凹形状2fの壁2f2(壁部)が前記熱伝導材8の前記はんだボール9への付着を抑制することで、はんだ接続寿命の低下を防止する構造である。
Further, by applying the heat
以上説明したように、本実施形態によれば、4隅のはんだボール9のすべてについて筐体の熱変形や外力による影響が減少するため、BGA7(電子部品)と回路基板3(基板)の接続信頼性を向上することができる。また、凹形状2f(第2の凹部)により熱伝導材8が移動することを抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the influence of thermal deformation or external force of the casing on all of the four
(第4の実施形態)
図7(7A〜7C)は当該発明の第4実施形態を示している。前記凹形状2fに凸形状2f3を設けたことを特徴とする。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 (7A to 7C) shows a fourth embodiment of the invention. The
換言すれば、図7Bに示すように、放熱台座2aは、凹形状2f(第2の凹部)の底面に、BGA7(電子部品)に対向する凸形状2f3(凸部)を有する。
In other words, as shown in FIG. 7B, the
前記放熱台座2aと前記パッケージ7a(電子部品パッケージ)とのクリアランスは一定であるため、第3実施形態では前記凹形状2fを設けたことによる放熱効率の低下の恐れがある。
Since the clearance between the
当該発明の第4実施形態は、前記凸形状2f3の設置により放熱効率の低下を防止した構造である。 4th Embodiment of the said invention is the structure which prevented the fall of the thermal radiation efficiency by installation of the said convex shape 2f3.
以上説明したように、本実施形態によれば、4隅のはんだボール9のすべてについて筐体の熱変形や外力による影響が減少するため、BGA7(電子部品)と回路基板3(基板)の接続信頼性を向上することができる。また、凹形状2f(第2の凹部)により熱伝導材8が移動することを抑制することができる。さらに、凸形状2f3(凸部)により放熱効率を確保することができる。
As described above, according to the present embodiment, the influence of thermal deformation or external force of the casing on all of the four
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, Various modifications are included. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。 In addition, the following aspects may be sufficient as embodiment of this invention.
(1)電子部品が配置される基板と、前記基板を収容する筐体とを備える電子制御装置において、前記筐体は、電子部品に対向して突出する放熱台座を有し、前記電子部品は、複数のアレイ状に配列したはんだボールを介して前記回路基板に電気的に接続され、前記放熱台座と前記電子部品のパッケージとの間には、熱伝導材が配置され、前記熱伝導材が塗布される前記放熱台座において、前記放熱台座の角部と前記基板固定台座とが成す距離が最も近い位置に凹部を設けたことを特徴とする電子制御装置。
(1) In an electronic control device including a substrate on which an electronic component is disposed and a housing that houses the substrate, the housing has a heat dissipation base that protrudes facing the electronic component, and the electronic component is And electrically connected to the circuit board through a plurality of solder balls arranged in an array, and a heat conductive material is disposed between the heat radiation base and the electronic component package, and the heat conductive material The electronic control device according to
(2)電子部品が配置される基板と、前記基板を収容する筐体とを備える電子制御装置において、前記筐体は、電子部品に対向して突出する放熱台座を有し、前記電子部品は、複数のアレイ状に配列したはんだボールを介して前記回路基板に電気的に接続され、前記放熱台座と前記電子部品のパッケージとの間には、熱伝導材が配置され、前記熱伝導材が塗布される前記放熱台座上の面が、最外周の前記はんだボールより内側に位置することを特徴とする電子制御装置。
(2) In an electronic control device including a substrate on which an electronic component is disposed and a housing that accommodates the substrate, the housing includes a heat dissipation base that protrudes facing the electronic component, and the electronic component is And electrically connected to the circuit board through a plurality of solder balls arranged in an array, and a heat conductive material is disposed between the heat radiation base and the electronic component package, and the heat conductive material The electronic control device according to
(3)電子部品が配置される基板と、前記基板を収容する筐体とを備える電子制御装置において、前記筐体は、電子部品に対向して突出する放熱台座を有し、前記電子部品は、複数のアレイ状に配列したはんだボールを介して前記回路基板に電気的に接続され、前記放熱台座と前記電子部品のパッケージとの間には、熱伝導材が配置され、前記放熱台座に前記熱伝導材の塗布部である凹形状が設けられ、前記凹形状が最外周の前記はんだボールより内側に位置することを特徴とする電子制御装置。 (3) In an electronic control device including a substrate on which an electronic component is disposed and a housing that houses the substrate, the housing has a heat dissipation base that protrudes facing the electronic component, and the electronic component is , Electrically connected to the circuit board via a plurality of solder balls arranged in an array, a heat conductive material is disposed between the heat dissipation base and the package of the electronic component, the heat dissipation base on the heat dissipation base An electronic control device comprising: a concave shape which is an application part of a heat conducting material, wherein the concave shape is located inside the outermost solder ball.
(4)(3)記載の電子制御装置において、前記放熱台座と前記電子部品のパッケージとの間には、熱伝導材が配置され、前記放熱台座に前記熱伝導材塗布部である凹形状が設けられ、前記凹形状が最外周の前記はんだボールより内側に位置し、前記凹形状内に凸形状を設けたことを特徴とする電子制御装置。 (4) In the electronic control device according to (3), a heat conductive material is disposed between the heat dissipation pedestal and the package of the electronic component, and the heat dissipation material has a concave shape that is the heat conductive material application portion. An electronic control device, wherein the concave shape is located inside the solder ball on the outermost periphery, and a convex shape is provided in the concave shape.
(5)(1)から(4)のいずれかに記載の電子制御装置において、前記熱伝導材は熱伝導グリス、あるいは熱伝導接着材、あるいは熱伝導シートであることを特徴とする電子制御装置。 (5) The electronic control device according to any one of (1) to (4), wherein the heat conductive material is a heat conductive grease, a heat conductive adhesive, or a heat conductive sheet. .
すなわち、電子部品を実装する回路基板と、該基板を内包する筐体との間を、柔軟性を有する熱伝導材を用いて熱的に接続する構成の電子制御装置において、BGAで最もはんだ接続寿命が短い4隅(角部)に直接前記熱伝導材から影響を与えないよう、前記放熱台座の形状を変更した。 That is, BGA is the most soldered connection in an electronic control device that is configured to thermally connect a circuit board on which an electronic component is mounted and a housing that encloses the board using a heat conductive material having flexibility. The shape of the heat dissipating base was changed so that the four corners (corners) having a short life would not be directly affected by the heat conducting material.
1…ケース
2…カバー
2a…放熱台座
2b…カバー固定部
2c…カバー底壁
2d…基板固定台座
2e…放熱台座2aへ設ける凹部
2f…放熱台座2aに設ける凹形状
2f1…2fにおいて、熱伝導材8が塗布される面
2f2…凹形状部2fと放熱台座2aからなる壁
2f3…凹形状2fに設ける凸形状
3…回路基板
4…コネクタ
5…筐体固定ネジ
6…回路基板固定ネジ
7…BGA
7a…電子部品パッケージ
7b…チップ
7c…インターポーザー基板
8…熱伝導材
9…はんだボール
9a…BGA7の4隅のはんだボール
9b…基板固定台座2dに最も近いBGA7の4隅のはんだボール
20…電子制御装置
DESCRIPTION OF
7a ...
Claims (7)
前記基板に電気的に接続されるはんだボールの配列を有する電子部品と、
前記電子部品に対向する放熱台座を有する筐体と、
前記電子部品と前記放熱台座の間に配置される熱伝導材と、を備え、
前記熱伝導材は、
前記電子部品の前記放熱台座側の第1の面の少なくとも1つの隅に配置されない
ことを特徴とする電子制御装置。 A substrate,
An electronic component having an array of solder balls electrically connected to the substrate;
A housing having a heat dissipation base facing the electronic component;
A heat conductive material disposed between the electronic component and the heat dissipation base,
The heat conducting material is
An electronic control device, wherein the electronic control device is not disposed in at least one corner of the first surface of the electronic component on the heat dissipation pedestal side.
前記放熱台座は、
前記第1の面の少なくとも1つの隅に対向する第1の凹部を有する
ことを特徴とする電子制御装置。 The electronic control device according to claim 1,
The heat dissipation pedestal is
An electronic control device comprising a first recess facing at least one corner of the first surface.
前記筐体は、
前記基板が固定される基板固定台座をさらに有し、
前記第1の凹部は、
前記基板固定台座に最も近い前記第1の面の隅に対向する
ことを特徴とする電子制御装置。 The electronic control device according to claim 2,
The housing is
A substrate fixing base to which the substrate is fixed;
The first recess is
The electronic control device, wherein the electronic control device faces a corner of the first surface closest to the substrate fixing base.
前記放熱台座の前記電子部品側の第2の面を前記電子部品の前記基板側の第3の面に投影して得られる図形は、前記はんだボールの配列のうち最外周に配置されるはんだボールによって囲まれる領域内にある
ことを特徴とする電子制御装置。 The electronic control device according to claim 1,
The figure obtained by projecting the second surface of the heat dissipating pedestal on the electronic component side onto the third surface of the electronic component on the substrate side is a solder ball arranged on the outermost periphery of the array of solder balls. An electronic control device characterized by being in a region surrounded by.
前記放熱台座は、
前記電子部品に対向する第2の凹部を有し、
前記第2の凹部を前記電子部品の前記基板側の第3の面に投影して得られる図形は、前記はんだボールの配列のうち最外周に配置されるはんだボールによって囲まれる領域内にあり、
前記熱伝導材は、前記第2の凹部と前記電子部品との間に配置される
ことを特徴とする電子制御装置。 The electronic control device according to claim 1,
The heat dissipation pedestal is
A second recess facing the electronic component;
The figure obtained by projecting the second concave portion onto the third surface of the electronic component on the substrate side is in a region surrounded by solder balls arranged on the outermost periphery in the arrangement of the solder balls,
The thermal control material is disposed between the second recess and the electronic component.
前記放熱台座は、
前記第2の凹部の底面に、前記電子部品に対向する凸部を有する
ことを特徴とする電子制御装置。 The electronic control device according to claim 5,
The heat dissipation pedestal is
An electronic control device comprising a convex portion facing the electronic component on a bottom surface of the second concave portion.
前記熱伝導材は、
熱伝導グリス、熱伝導接着材、又は熱伝導シートである
ことを特徴とする電子制御装置。 The electronic control device according to claim 1,
The heat conducting material is
An electronic control device, characterized by being a heat conductive grease, a heat conductive adhesive, or a heat conductive sheet.
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