JP2018098436A - 電子装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】通気孔が設けられた筐体を備える電子装置において、低コスト且つ簡易な構成で、該通気孔を保護すると共に該電子装置の冷却効率を高める。【解決手段】筐体(101)と、前記筐体の内部空間(203)に収容された回路基板(216)と、を備える電子装置(10)において、前記筐体は、少なくとも2つの支持体(101a、101b)からなり、各支持体の対向する各々の外面(204a、206)の一部を接続して各支持体の内面に接する前記内部空間を構成し、前記2つの支持体の少なくとも一方は、通気孔(110a)を備え、該通気孔は、前記対向する各々の外面の間に形成される間隙(214)に接し、前記支持体の前記外面から前記内面へと貫通する。【選択図】図2

Description

本発明は、電子装置に関し、特に、通気孔を有する筐体を備えた電子装置に関する。
一般に、車両に搭載された電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)は、車載装置を制御するための制御回路が実装された回路基板と、該回路基板を内部に収容する筐体とにより構成されている。また、該筐体には、筐体の内部空間と外部とを連通させて、該内部空間の圧力を大気圧に均衡させる通気孔を設ける場合がある。これにより、該筐体の内部に配置された回路基板に大気圧センサを配置することができ、また、筐体の内部空間と外部との圧力差による筐体の変形が防止される。
また、このような通気孔は、該筐体の内部空間への水や塵埃などの異物の侵入経路となり得るため、通常、その開口は、通気性と防水性とを備えた通気フィルタにより塞がれている。
しかし、エンジンルームなどに配置される電子制御装置は、例えば高圧の洗浄水などに晒される場合があり、該洗浄水の衝撃の程度によっては、筐体に装着された該通気フィルタが変形または脱落するおそれがある。通気フィルタの取り付けに不具合が生じると、筐体の内部空間への異物の侵入を遮断することができなくなるため、該通気フィルタを保護するための様々な対策が実施されている。
例えば、特許文献1は、筐体の外側に突出する筒状の通気部に、一方の端部が通気フィルタで覆われたインナーパイプを装着すると共に、該通気フィルタの上部が覆われるようにフィルタ保護キャップを設けた筐体を備える電子装置を開示している。特許文献1に記載された電子装置によれば、該通気フィルタに飛来する高圧の洗浄水などを該フィルタ保護キャップにより遮断することができ、これにより、該通気フィルタの変形や脱落を防止することができる。
しかし、特許文献1に記載された電子装置では、通気部に装着するためのインナーパイプやフィルタ保護キャップなどの専用の部品が複数必要となり、製造コストが上昇する。また、特許文献1の該通気部は、筐体の表面から筒状に突出するという構成であるため、振動や過失などにより該通気部に衝撃が加わる頻度が増え、筒状部と筐体との接続部における機械的強度の劣化を招来しやすい。
さらに、特許文献1の該通気部は、回路基板に搭載される特定の発熱素子の近傍に設けられて、該特定の発熱素子に対する放熱効果を向上させるものの、これ以外の他の発熱素子に対する放熱効果は限定的なものであるため、筐体全体としての放熱効率を十分に高めることはできない。また、該通気部と当該所望の発熱素子との位置を対応させる必要があることから、回路基板における電気部品の配置に係る自由度を制限するという問題を生じさせている。
特開2002−353675号公報
このような背景から、通気孔が設けられた筐体を備える電子装置において、低コスト且つ簡易な構成で、該通気孔を保護すると共に該電子装置の冷却効率を高めることが望まれている。
本発明の一の態様は、筐体と、前記筐体の内部空間に収容された回路基板と、を備える電子装置である。前記筐体は、少なくとも2つの支持体からなり、各支持体の対向する各々の外面の一部を接続して各支持体の内面に接する前記内部空間を構成し、前記2つの支持体の少なくとも一方は、通気孔を備え、該通気孔は、前記対向する各々の外面の間に形成される間隙に接し、前記支持体の前記外面から前記内面へと貫通する。
本発明の他の態様によると、前記2つの支持体の少なくとも一方は、外縁の一部が前記内部空間側に折り曲げられた折曲部を備え、該折曲部は、前記通気孔を備える。
本発明の他の態様によると、前記通気孔を塞ぐように設けられた通気フィルタを備える。
本発明の他の態様によると、前記2つの支持体は、前記外面の一部に設けられた接着剤を介して各々接続される。
本発明の他の態様によると、前記2つの支持体の他方の一部は、前記2つの支持体の一方に形成された前記通気孔の開口と対向するように配置されて前記間隙を構成する。
本発明の他の態様によると、前記2つの支持体の他方は、該電子装置を固定するための固定部を備え、該固定部の一部は、前記開口と対向するように配置されて前記間隙を構成する。
本発明の他の態様によると、前記回路基板は、前記2つの支持体の各々の前記内面で挟持され、前記内部空間内に固定される。
本発明の実施形態に係る電子装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る電子装置の断面の構成を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図1、2は、本発明の一実施形態に係る電子装置10の構成を示す図である。本実施形態に係る電子装置10は、例えば車両に搭載されて当該車両における少なくとも一の機能制御を行う電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)であるが、これに限らず、本発明の電子装置の構成は、広く一般の電子装置に適用することができる。
図1は、本実施形態に係る電子装置10の平面図である。また、図2(a)及び図2(b)は、図1のAA断面矢視図及びBB断面矢視図である。本発明の実施形態に係る電子装置10は、筐体101と、当該筐体101に収容された回路基板216と、を有する。
筐体101は、2つの支持体であるカバー101aとベース101bとから構成されている。カバー101a及びベース101bは、筐体101の外周の三辺(図1の筐体101において、コネクタ102が設けられた辺を除く筐体101の図示左側、右側及び下側の辺)に沿って連続する所定の領域(図1の図示破線112で囲む領域)に設けられた防水グリスなどからなる接着剤112を介して互いに接続されて、回路基板216を収容するための内部空間203を構成する。また、ベース101bは、その周縁の4箇所において、該電子装置10をエンジンなどの車体の一部に固定するための固定金具106a、106b、106c、106dを有しており、さらに、該固定金具には、車体などに固定するためのネジなどの締結部材を挿入するための締結用穴108a〜108dが設けられている。
回路基板216は、例えば車両に搭載され当該車両のエンジン制御を行う電子装置を構成する回路基板であり、動作時に発熱を伴う半導体素子などの電気部品215a〜215eなどによって構成される制御回路を搭載している。また、回路基板216は、例えば矩形状の平板であり、例えば、所定の誘電率を有する複数の絶縁体層が積層された多層基板(例えば多層プリント配線基板)などで構成されている。
さらに、回路基板216は、コネクタ102を実装し、該コネクタ102を介して電気的に接続された外部の制御装置(不図示)を制御する。また、回路基板216には、銅箔等の電気回路パターン(配線ライン)が形成されており、複数の電子回路や部品の間を互いに電気的に接続する制御回路を備えている。本実施形態に係る電子装置10では、例えば、図2(a)(b)の回路基板216の図示上面及び下面には、該制御回路などを構成する導電パターン211a、211bが該回路基板216の周縁に沿って形成されている。導電パターン211a、211bは、該制御回路等に、例えば電源電位やグランド電位を供給すると共に、半導体素子などの発熱性の電気部品215a〜215e等と接続されて、該電気部品の熱を逃がすための放熱性部材としても機能する。
さらに、回路基板216は、筐体101の内面(内部空間203側の面)に設けられた7箇所の挟持部120a〜120g(図1の一点鎖線で囲む領域)によって挟持されて、筐体101の内部空間203内に固定される。各挟持部の構成について、以下、図2(b)に示す挟持部120aを例として説明する。筐体101は、カバー101a及びベース101bの各々の内面(内部空間203側の面)から該内部空間203側に向かって突出する凸部220a及び凸部220bからなる挟持部120aを備えている。該挟持部120aは、その凸部220a、220bが回路基板216の周縁の図示上面側及び下面側を厚さ方向に挟持することにより、該回路基板216を筐体101の内部空間203内に固定する。
さらに、筐体101の該挟持部120aを構成する凸部220a、220bは、該回路基板216の周辺に沿って形成された上記導電パターン211a、211bと当接するように、回路基板216を挟持している。これにより、導電パターン211a、211bを、例えばグランドパターンとし、筐体101(すなわち、カバー101a及びベース101b)を、例えば金属等の導電性材料(例えば、アルミニウム)とすれば、該筐体101の凸部220a及び凸部220bと導電パターン211a、211bとが電気的に接続されることとなり、回路基板216上に構成された電子回路のグランドラインを、電子装置10の外部に設けられた電源(不図示)のグランドラインなどと接続することができる。
また、導電パターン211a、211bは、半導体素子などの発熱性の電気部品215a〜215eの放熱経路ともなるため、該導電パターン211a、211bを伝導する熱は、各導電パターンを挟持する前記凸部220a、220bを介して、筐体101外部に放熱されることとなる。なお、筐体101の該挟持部の構成を、挟持部120aを例に説明したが、該挟持部120a以外の他の挟持部120b〜120gについても、該挟持部120aと同様の構成及び機能を備えている。
ここで、本実施形態に係る電子装置10の筐体101を構成するカバー101aは、特に、その外縁を筐体101の内部空間203側に折り返すように形成された折曲部204を備えており、当該折曲部204は、筐体101の外周の三辺(図1の図示左側、右側及び下側の辺)に亘って連続するように形成されている。また、該折曲部204は、図2(a)に示すように、該折曲部204の内面(内部空間203側の面)と、カバー101aの図示上部を構成するカバー上部202の該内面との間に、該内部空間203の一部を構成する空間208が生じるように折り返されている。また、当該空間208は、筐体101の外周の三辺(図1の図示左側、右側及び下側の辺)に亘って連続するように当該空間を構成している。
さらに、筐体101は、カバー101aの外面(外部空間230に接する面)の一部である面204aと、ベース101bの該外面の一部である面206とが接続されて、カバー101a及びベース101bの内面(内部空間203側の面)に接する内部空間203を構成する。すなわち、該折曲部204のベース101bと対向する面である面204aと、ベース101bの該折曲部204に対向する面である面206とは、筐体101の外周の三辺(図1の図示左側、右側及び下側の辺)に亘って、防水グリスなどからなる接着剤112によって接着固定される。これにより、カバー101a及びベース101bの各々の外面は、図1に示す接着剤112が形成される領域において各々接続されて、該内面側に内部空間203を構成すると共に、筐体101の接続部を構成する。
次に、本実施形態に係る筐体101の上記折曲部204に形成される通気孔について説明する。本実施形態に係る電子装置10では、図1に示すように、4つの通気孔110a、110b、110c、110dが設けられており、各通気孔は、固定金具106a、106b、106c、106dが形成されている位置と対応するように、前記折曲部204に各々設けられている。
通気孔110a〜110dは、回路基板216が収容される内部空間203と外部空間230とを連通させる貫通孔であって、該通気孔の開口部の形状は、例えば矩形状、スリット状または楕円形状である。また、通気孔110a〜110dは、内部空間203の気圧と外部空間230の気圧(例えば、大気圧)とを均衡させる機能を有しているため、筐体101の内部空間203と外部空間230との圧力差によって筐体101が変形することを防止する。また、筐体101に通気孔110a〜110dが設けられたことにより、内部空間203を大気圧とすることができるため、回路基板216上に、例えば大気圧センサなどを配置して、筐体101内部において気圧測定を行うことができる。
以下、図2(a)を用いて、本実施形態に係る電子装置10の筐体101に形成される各通気孔の詳細について説明する。なお、以下では、通気孔110aを例として各通気孔の構成を説明するが、他の通気孔110b、110c、110dについても、通気孔110aと同様の構成及び機能を備えている。
通気孔110aは、カバー101aの外面の一部を構成する面204aから、カバー101aの内面(内部空間203側の面)に貫通する貫通孔であると共に、ベース101bとの接続部である面204aと同一面内に開口を有する貫通孔であって、内部空間203の一部を構成する空間208と外部空間230の一部を構成する間隙214とを連通させる貫通孔である。なお、間隙214は、該折曲部204の面204aと、ベース101bの図示上面206とが対向する面の間に形成される空間である。また、通気孔110aには、該通気孔に嵌るように通気フィルタ210aが設けられており、該通気孔110aの開口及び貫通孔が該通気フィルタ210aによって塞がれている。通気フィルタ210aは、例えば空気を通過させる通気性と水などを通過させない防水性とを有する防水透湿性素材から構成されて、水や塵埃などの異物が通気孔110aを通じて内部空間203に侵入することが防止する。なお、通気孔110a以外の他の通気孔110b〜110dの各々についても、通気孔110aと同様に通気フィルタが取り付けられる。また、通気孔110a〜110dに設けられる各通気フィルタは、各通気孔に嵌め込むように装着されるような場合に限らず、例えば、テープ等によりカバー101aに取り付けたり、ネジ等の締結部材と平板状の金具とを用いて、各通気フィルタの縁部などを該金具とカバー105aとで挟持するように固定したりしてもよい。
この構成により、筐体101の外部空間230の空気は、図2(a)の破線矢印において示すように、該折曲部204の面204aとベース101bの図示上面206との対向面間に形成される間隙214から、通気孔110aを介して筐体101内部の空間208に取り込まれ、該空間208から、回路基板216の図示上面及び下面へと流入することとなる。また、通気孔110aから取り込まれた空気は、筐体101の外周の三辺(図1の図示左側、右側及び下側の辺)に亘って連続して空間208内にも流入して、他の通気孔110b、110c、110dへと到達し、各通気孔110b、110c、110dから外部空間230へと放出される。
このように、本実施形態に係る電子装置10では、4つの通気孔110a〜110dが筐体101に設けられているため、通気孔が単一である従来の電子装置に比べると、内部空間203の気圧をより安定させて、内部空間203の雰囲気と外気とを効率的に循環させることができる。これにより、例えば、発熱性の電気部品215a〜215eにより加熱された雰囲気を内部空間203内に滞留させることなく外部空間230に速やかに放出し、同時に、外部空間230の外気を内部空間203内に即座に取り込んで、該外気によって該電気部品を直接的に冷却することができる。
また、回路基板216の図示上面及び下面へと流入した外気は、電気部品215a〜215eの放熱経路を構成する上記導電パターン211a及び211bを直接的に冷却し、各導電パターンが有する熱を効果的に奪うため、各電気部品の冷却効率を大幅に高めることができる。また、該導電パターン211a及び211bから狭持部120aを通じて筐体101に逃がされた熱の一部は、筐体101の外面から放出されるほか、空間208を流れる外気によって筐体101の内面側からも冷却されることとなり、筐体101を効率よく冷却することができる。
なお、図2(a)の破線矢印は、筐体101の外部から、内部空間203の方向への空気の流れを示すものであるが、このような空気の流れに限らず、筐体101の外部空間230及び内部空間203の圧力差によっては、該破線矢印とは逆向きの流れ、すなわち、筐体101の内部空間203から外部空間230へと流れが生じ得る。
また、通気孔110aの開口及び当該開口を塞ぐ通気フィルタ210aは、間隙214内に位置するため、各通気孔及び通気フィルタに対向するように配置されたベース101bの一部(本実施形態では固定金具106a)によって常に覆われて保護されるため、例えば、筐体101に高圧洗浄水が到来したとしても、各通気孔及び通気フィルタに当該洗浄水が直撃することがないため、通気フィルタ210aの変形やカバー101aとの密着強度の低下を効果的に抑止することができ、結果的に、筐体101からの通気フィルタ210aの脱離を未然に防止することができる。
さらに、複数の通気孔110a〜110d及び当該通気孔に装着される通気フィルタは、これらと対向する位置にベース101bの一部が配置されることとなるため、該通気孔の開口がベース101bによって常に保護されることとなる。このため、筐体に多数の通気孔が設けられたような場合においても、ベース101bの一部分のみで、全ての通気孔110a〜110dを一括して保護することができるため、従来技術のように、各通気孔を個別に保護するような保護部材を新たに設ける必要がない。このように、本実施形態の電子装置10では、筐体に複数の通気孔を設ける場合においても、筐体の構造を複雑化することなく、また、部品点数を増加させないで、複数の通気孔及び該通気孔に装着される通気フィルタを保護することができる。この結果、高価な保護部材を設けて通気フィルタを保護する従来技術の電子装置に比べて、大幅なコストダウンを実現することができる。
また、本実施形態に係る電子装置10では、ベース101bとカバー101aとが構成する間隙214の幅(折曲部の外面204aとベース上面206との距離)が、例えば接着剤112の厚み程度であるため、通気孔110a〜110d及び該通気孔を保護する通気フィルタが、例えば、高圧洗浄水などの直撃を受けることはない。さらに、間隙214は、上述のような非常に狭小な幅を有しているため、指などが入り難く、例えば、該電子装置10のメンテナンス等の際に、過って通気フィルタなどに指が接触して該通気フィルタを破損することを未然に防止する。この結果、各通気フィルタと筐体101との密着強度の低下が抑制され、通気フィルタの筐体101からの脱離が未然に防止される。
なお、本実施形態に係る電子装置10では、ベース101bとカバー101aとの間隙214の幅(面204aと面206との距離)を、接着剤112の厚みで調整する構成としたが、これに限らず、当該接着剤112が設けられる位置のベース101b及びカバー101aの領域112に凸状部を設けて、当該凸状部の高さによって、当該間隙214の幅を調節することもできる。
以上説明したように、本実施形態に係る電子装置10は、筐体101と、前記筐体の内部空間203に収容された回路基板216と、を備える電子装置であって、前記筐体は、少なくとも2つの支持体101a、101bからなり、各支持体の対向する各々の外面204a、206の一部を接続して各支持体の内面に接する前記内部空間203を構成し、前記2つの支持体の少なくとも一方の支持体101aは、通気孔110a〜110dを備え、該通気孔は、前記対向する各々の外面の間に形成される間隙214に接し、前記支持体の前記外面から前記内面へと貫通する。これにより、本実施形態に係る電子装置10では、該通気孔によって、回路基板216に実装された電気部品215a〜215eから発生する熱を効果的に放熱することができる。また、支持体101aに形成される通気孔110a〜110dは、該通気孔に対向する他の支持体101bと対向するように設けられるため、新たな保護部品を追加することなく、当該他の支持体101bのみで、通気孔110a〜110dを水など異物の到来から保護することができる。
なお、本実施形態の電子装置10では、回路基板216をベース101b及びカバー101aにより該回路基板の厚さ方向に挟持して固定するものとしたが、これに限らず、例えば、回路基板216の裏面(図2(a)に示す回路基板216の図示下面)を、ベース101bの表面(図2(a)に示すベース101bの図示上面)に放熱性グリスで接着するような構成とすることもできる。
また、本実施形態の電子装置10では、カバー101aとベース101bとを接着剤112により接着して固定する構成としたが、このような場合に限らず、接着剤112に代えて、例えば、カバー101aの外面204aの一部に設けた凸部と、ベース101bの外面206の一部に設けた凹部とを嵌合させて、両者を機械的に接続・固定することもできる。また、接着剤112に代えて、金属やゴムなどを当該外面に配置し、カバー101aとベース101bとを締結部材などで締め付ける構成とすることにより、筐体101の内面側に内部空間を形成するような構成としてもよい。なお、何れの場合においても、接着剤112を併用すれば、カバー101aとベース101bを強固に接続することができる。
さらに、本実施形態の電子装置10では、カバー101aのみに複数の通気孔を有するものとしたが、このような形態に限らず、例えば、ベース101bをカバー101aと同一の構成として、カバー101a及びベース101bの両方に通気孔を設けることもできる。これにより筐体101の内部空間203及び外部空間230との空気の循環をより効率良く行うことができる。
また、本実施形態の電子装置10の筐体101に設けた各通気孔は、ベース101bに設けた固定金具106a、106b、106c、106dと対応する位置の折曲部204に設けられるものとしたが、これに限らず、カバー101aに設けられた通気孔及び通気フィルタと対向するように、ベース101bの一部が配置されて、該通気孔及び通気フィルタがベース101bの該一部によって保護される限りにおいて、任意の箇所に通気孔及び通気フィルタを設けることができる。
また、本実施形態に係る電子装置10において、通気孔110a〜110dの開口の周囲や通気孔内の側面を撥水加工(例えば、表面加工または撥水コーティングなど)することにより、該通気孔110a〜110dを通じた内部空間203への水の侵入を大幅に低減することが可能となり、筐体101の防水効果を更に高めることができる。
また、カバー101aの内部空間203側の内面のうち、電気部品215a〜215eに対向する内面に、該電気部品からの輻射熱が吸収できる塗料などを塗布することで、電気部品215a〜215eが放出する輻射熱を効果的に吸収して、該筐体の該表面から即座に放熱することができるため、筐体101の放熱効率を更に向上させることができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。
10・・・電子装置、101・・・筐体、101a・・・カバー、101b・・・ベース、102・・・コネクタ、106a、106b、106c、106d・・・固定金具、108a、108b、108c、108d・・・締結用穴、110a、110b、110c、110d・・・通気孔、112・・・接着剤、120a、120b、120c、120d、120e、120f、120g・・・挟持部、202・・・カバー上部、203・・・内部空間、204・・・折曲部、204a・・・折曲部外面、206・・・ベース上面、208・・・空間、210a・・・通気フィルタ、211a、211b・・・導電パターン、214・・・間隙、215a、215b、215c、215d、215e・・・電気部品、216・・・回路基板、220a、220b・・・凸部、230・・・外部空間。

Claims (7)

  1. 筐体と、前記筐体の内部空間に収容された回路基板と、を備える電子装置であって、
    前記筐体は、少なくとも2つの支持体からなり、各支持体の対向する各々の外面の一部を接続して各支持体の内面に接する前記内部空間を構成し、
    前記2つの支持体の少なくとも一方は、通気孔を備え、
    該通気孔は、前記対向する各々の外面の間に形成される間隙に接し、前記支持体の前記外面から前記内面へと貫通する、
    電子装置。
  2. 請求項1に記載された電子装置において、
    前記2つの支持体の少なくとも一方は、外縁の一部が前記内部空間側に折り曲げられた折曲部を備え、
    該折曲部は、前記通気孔を備える、
    電子装置。
  3. 請求項1または2に記載された電子装置において、
    前記通気孔を塞ぐように設けられた通気フィルタを備える、
    電子装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれか一項に記載された電子装置において、
    前記2つの支持体は、前記外面の一部に設けられた接着剤を介して各々接続される、
    電子装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の記載された電子装置において、
    前記2つの支持体の他方の一部は、前記2つの支持体の一方に形成された前記通気孔の開口と対向するように配置されて前記間隙を構成する、
    電子装置。
  6. 請求項5に記載された記載された電子装置において、
    前記2つの支持体の他方は、該電子装置を固定するための固定部を備え、
    該固定部の一部は、前記開口と対向するように配置されて前記間隙を構成する、
    電子装置。
  7. 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の記載された電子装置において、
    前記回路基板は、前記2つの支持体の各々の前記内面で挟持され、前記内部空間内に固定される、
    電子装置。
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