JP2019106404A - 電子制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子部品の動作周波数が高くなると、電子部品と筐体との間に放熱グリス等により形成された寄生容量を介して、電子部品の動作によるノイズが筐体の外へ漏れ出してしまう。【解決手段】半導体チップ２０２に起因するノイズ電流は、筐体上部１０１から第２凸部１０３、誘電体２０４、プリント基板２０１を経るノイズ電流経路５０３が形成される。このノイズ電流経路５０３は、図１の比較例で示した筐体外を通るノイズ電流経路５０３よりも低いインピーダンスであるので、筐体外を経由することが無い。【選択図】 図２

Description

本発明は、電子制御装置に関する。
車両の衝突被害軽減ブレーキを初めとする運転支援システムや自動運転などが普及に向けて検討されている。このような車両に搭載される電子制御装置は演算性能の高いものが要求される。この要求に答えるために、電子制御装置には動作周波数の高いＣＰＵなどの半導体チップを搭載する必要がある。
一方、動作周波数の高い半導体チップを搭載した電子制御装置からは不要な電磁放射（ノイズ）が発生する。さらに、高速動作する半導体チップは発熱も大きくなる。特許文献１には、電子部品が配置された回路基板を覆うように電磁波シールド板が設けられ、電子部品と電磁波シールド板の間に熱伝導性部材を介在させて電磁波シールド板を放熱板として活用することが記載されている。
特開２０１１−０５４６４０号公報
特許文献１では、放熱効果を高めるために熱伝導性部材を薄くした場合に、電子部品と電磁波シールド板との間に形成された寄生容量のインピーダンスは動作周波数と容量値に反比例して小さくなるため、電子部品の動作周波数が高くなると、形成された寄生容量を介して電子部品の動作によるノイズが電磁波シールド板の外へ漏れ出してしまう。
本発明による電子制御装置は、電子部品を搭載した基板を格納した筐体を備える電子制御装置であって、前記筐体と前記電子部品との間で形成される第１容量部と、前記筐体と前記基板との間で形成される第２容量部と、を備え、前記筐体と前記基板には、前記第１容量部と前記第２容量部とを介してノイズ伝達経路が形成される。
本発明によれば、電子部品の動作によるノイズが電子制御装置の外へ漏れるのを防ぐことができる。
比較例の電子制御装置の断面図である。 第１の実施形態に係る電子制御装置の断面図である。 第１の実施形態に係る電子制御装置の上面図である。 第２の実施形態に係る電子制御装置の上面図である。 第３の実施形態に係る電子制御装置の断面図である。 第４の実施形態に係る電子制御装置の断面図である。 第５の実施形態に係る電子制御装置の断面図である。 第６の実施形態に係る電子制御装置の断面図である。 第６の実施形態に係る電子制御装置の断面図である。 第７の実施形態に係る電子制御装置の断面図である。 第８の実施形態に係る電子制御装置の断面図である。 第９の実施形態に係る電子制御装置の断面図である。 第１０の実施形態に係る電子制御装置の断面図である。 第１０の実施形態に係る電子制御装置の上面図である。 第１１の実施形態に係る電子制御装置の断面図である。 第１１の実施形態に係る電子制御装置の上面図である。
［比較例］
図１に比較例を示す。この比較例は本実施形態の比較対象となる電子制御装置の一例を示すものである。
図１は比較例による電子制御装置の断面図である。プリント基板２０１には電子部品である半導体チップ２０２が搭載されている。さらに、プリント基板２０１には電源および通信線を引き込むワイヤハーネス４０１を接続するためのコネクタ３０２が搭載され、コネクタピン３０１がプリント基板２０１に接続されている。コネクタ３０２は、メス型のコネクタ３０２ａとオス型のコネクタ３０２ｂより成り、メス型のコネクタ３０２ａがプリント基板２０１上に搭載されている。
プリント基板２０１は、筐体上部１０１と筐体下部１０４に挟持されて配置される。筐体上部１０１には半導体チップ２０２に対向してプリント基板２０１側に向けて第１凸部１０６が形成される。半導体チップ２０２と第１凸部１０６の間には放熱グリス２０３が挿入される。半導体チップ２０２に発生した熱は、放熱グリス２０３から筐体上部１０１に伝わり、筐体上部１０１に設けられた放熱フィン１０２から空気中へ伝導あるいは輻射される。
一方で、高い動作周波数で動作した半導体チップ２０２に起因するノイズ電流が、放熱グリス２０３の寄生容量を介して筐体上部１０１に伝わる。筐体上部１０１と筐体下部１０４は金属製であり、筐体上部１０１と筐体下部１０４はネジによって互いに固着されている。ノイズ電流が伝わるノイズ電流経路５０３を図中に点線で示す。
筐体上部１０１から筐体下部１０４に伝わったノイズ電流の一部は筐体下部１０４とアース５０１（車体）の間の寄生容量５０２を介して、アース５０１に伝わる。アース５０１に伝わったノイズ電流は図示省略した外部装置を経てワイヤハーネス４０１を介してプリント基板２０１に戻ることで、電子制御装置の外部に放射効率の高い大きなノイズ電流ループを形成し、不要な電磁放射（ノイズ）が発生する。
また、電子制御装置を自動車へ搭載した場合においては、筐体上部１０１、筐体下部１０４とアース５０１を導通させる場合もあるが、筐体上部１０１、筐体下部１０４とアース５０１との間の寄生容量５０２を介さずに筐体上部１０１、筐体下部１０４からアース５０１にノイズ電流に流れるため、同じように電子制御装置の外部にノイズ電流ループが形成されて不要な電磁放射が発生する。
以下に説明する各実施形態では、電子部品の動作によるノイズが電子制御装置の外へ漏れるのを防ぐ。
［第１の実施形態］
図２、図３は、本発明の第１の実施形態を示す図である。図２は、図３に示す電子制御装置のＡ-Ａ’線断面図であり、図３は、電子制御装置の筐体上部１０１を取り外した上面図である。図１の比較例と同一の箇所は同一の符号を付す。
図２に示すように、プリント基板２０１には電子部品であるＣＰＵなどの半導体チップ２０２が搭載されている。さらに、プリント基板２０１には電源および通信線を引き込むワイヤハーネス４０１を接続するためのコネクタ３０２が搭載され、コネクタピン３０１がプリント基板２０１に接続されている。コネクタピン３０１は、プリント基板２０１と図示省略した外部装置との間で電気的な接続をとるための端子である。コネクタ３０２は、メス型のコネクタ３０２ａとオス型のコネクタ３０２ｂより成り、メス型のコネクタ３０２ａがプリント基板２０１上に搭載されている。
プリント基板２０１は、筐体上部１０１と筐体下部１０４に挟持されて配置される。筐体上部１０１には半導体チップ２０２に対向してプリント基板２０１側に向けて第１凸部１０６が形成される。半導体チップ２０２と第１凸部１０６の間には放熱グリス２０３が挿入される。放熱グリス２０３は、例えば、シリコーン系の樹脂にセラミック材料を混ぜた熱伝導率の高い材料である。半導体チップ２０２に発生した熱は、放熱グリス２０３から筐体上部１０１に伝わり、筐体上部１０１に設けられた放熱フィン１０２から空気中へ伝導あるいは輻射される。
図２に示すように、筐体上部１０１には、筐体上部１０１の内側であって、コネクタピン３０１の近傍の位置に、プリント基板２０１に向けて第２凸部１０３を設ける。そして、第２凸部１０３とプリント基板２０１の間に誘電体２０４を挿入する。誘電体２０４は、例えば、シリコーン系の樹脂にセラミック材料を混ぜた絶縁性の材料である。プリント基板２０１にはＧＮＤパターンが含まれているので、誘電体２０４は、筐体上部１０１とプリント基板２０１との間で容量結合を実現する。
これにより、半導体チップ２０２に起因するノイズ電流は、筐体上部１０１から第２凸部１０３、誘電体２０４、プリント基板２０１を経るノイズ電流経路５０３が形成される。ここで、ノイズ電流経路５０３は、筐体上部１０１の内壁側を経て形成されるので、筐体外部にノイズ電流ループが晒されて生じる電磁放射を抑えることができる。また、ノイズ電流経路５０３は、図１の比較例で示した筐体外を通るノイズ電流経路５０３よりも低いインピーダンスになるので、図１の比較例で示したように筐体外を経由することが無い。
これにより、電子制御装置は、放熱性能を確保しながら、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
図３は、電子制御装置の筐体上部１０１を取り外した状態の上面図である。なお、図２は、図３のＡ-Ａ’の位置における断面図である。図３に示すように、プリント基板２０１はその四隅にネジ穴２０５を有し、図示省略した筐体上部１０１に対してネジによって固定される。また、筐体下部１０４は、その四隅にネジ穴１０５を有し、筐体上部１０１に対してネジによって固定される。
図３に示すように、半導体チップ２０２上の放熱グリス２０３は半導体チップ２０２を含むようにプリント基板２０１上のエリア２０６に塗布される。また、筐体上部１０１の内側であって、コネクタピン３０１の近傍の位置に、プリント基板２０１に向けてコネクタ３０２を囲むようにコの字状に形成された第２凸部１０３に対向して、プリント基板２０１上のエリア２０７に誘電体２０４が塗布される。コネクタ３０２は、メス型のコネクタ３０２ａとオス型のコネクタ３０２ｂより成り、メス型のコネクタ３０２ａがプリント基板２０１上に搭載されている。
放熱グリス２０３による寄生容量（第１容量部の容量）に対して、誘電体２０４による寄生容量（第２容量部の容量）は同程度以上が好ましい。このような容量条件を満たすように放熱グリス２０３および誘電体２０４の誘電率および厚み、面積を定める。例えば、誘電体２０４として放熱グリス２０３と同じ材料を用い、厚みが同じである場合は、（エリア２０６の面積）≦（エリア２０７の面積）となるようにする。なお、第１容量部の容量に対して、第２容量部の容量は同程度以上が好ましいが、この容量条件は、以下に説明する各実施形態においても同様である。
なお、誘電体２０４を塗布するエリア２０７内には誘電体２０４の厚みを薄くする観点から、部品が搭載されていないことが望ましいが、チップコンデンサやチップ抵抗などの低背部品であれば、搭載されていてもよい。
また、筐体上部１０１の内側にコネクタ３０２を囲むように第２凸部１０３を設けているので、コネクタ３０２のハウジングが樹脂製であっても、プリント基板２０１上の電子部品から筐体内の空間に直接放射された電磁波が漏洩するのを防ぐ効果が得られる。
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態を示す図である。図４は、図３に示す第１の実施形態と同様に、電子制御装置の筐体上部１０１を取り外した状態のプリント基板２０１の上面図である。なお、断面図は図２に示す第１の実施形態と同様であるので省略する。図３に示した第１の実施形態と同一の箇所は同一の符号を付す。
図４に示すように、本実施形態では、プリント基板２０１上であってコネクタ３０２の周辺に電解コンデンサなどの背の高い部品２１５を配置した例を示す。
半導体チップ２０２上の放熱グリス２０３は半導体チップ２０２を含むようにプリント基板２０１上のエリア２０６に塗布される。また、筐体上部１０１の内側であって、コネクタピン３０１の近傍の位置に、プリント基板２０１に向けてコネクタ３０２を囲むようにコの字状に形成された第２凸部１０３に対向して、プリント基板２０１上のエリア２０７に誘電体２０４が塗布される。誘電体２０４は、例えば、シリコーン系の樹脂にセラミック材料を混ぜた絶縁性の材料である。この場合に、プリント基板２０１上のエリア２０７内の３つの部品２１５を避けるように、誘電体２０４を塗布するエリア２０７を４分割して設ける。なお、この例ではエリア２０７を４分割した例で説明したが、エリア２０７の分割数は部品２１５の数に応じて決定する。第２凸部１０３の誘電体２０４と接する先端部分は、背の高い部品２１５と干渉しないようにエリア２０７の分割数に応じて分割される。
これにより、プリント基板２０１上に背の高い部品２１５が配置されていた場合でも、電子制御装置は、放熱性能を確保しながら、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について、図５を参照して説明する。図５は、電子制御装置の断面図である。図２に示した第１の実施形態と同一の箇所は同一の符号を付す。
本実施形態では、電子部品である半導体チップ２０２は、プリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面とは逆の面に搭載されている。そして、半導体チップ２０２と筐体下部１０４の第１凸部１０６との間に放熱グリス２０３が挿入されている。第１の実施形態と同様に、筐体上部１０１には、筐体上部１０１の内側であって、コネクタピン３０１の近傍の位置に、コネクタピン３０１を囲むようにコの字状にプリント基板２０１に向けて第２凸部１０３を設ける。そして、第２凸部１０３とプリント基板２０１の間に誘電体２０４を挿入する。誘電体２０４は、例えば、シリコーン系の樹脂にセラミック材料を混ぜた絶縁性の材料である。
また、筐体上部１０１と筐体下部１０４は金属製であり、筐体上部１０１と筐体下部１０４はネジによって互いに固着されている。そして、筐体上部１０１および筐体下部１０４の外面にはそれぞれ放熱フィン１０２が形成されている。
プリント基板２０１にはＧＮＤパターンが含まれているので、誘電体２０４は、筐体上部１０１とプリント基板２０１との間で容量結合を実現する。これにより、半導体チップ２０２に起因するノイズ電流は、筐体下部１０４から筐体上部１０１、第２凸部１０３、誘電体２０４、プリント基板２０１を経るノイズ電流経路５０３が形成される。ここで、ノイズ電流経路５０３は、筐体下部１０４、筐体上部１０１の内壁側を経て形成されるので、筐体外部にノイズ電流ループが晒されて生じる電磁放射を抑えることができる。また、ノイズ電流経路５０３は、図１の比較例で示した筐体外を通るノイズ電流経路５０３よりも低いインピーダンスであるので、筐体外を経由することが無い。
また、半導体チップ２０２に発生した熱は、放熱グリス２０３から筐体下部１０４および筐体上部１０１に伝わり、筐体下部１０４および筐体上部１０１に設けられた放熱フィン１０２から空気中へ伝導あるいは輻射される。
これにより、電子部品がプリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面とは逆の面に搭載されていた場合でも、電子制御装置は、放熱性能を確保しながら、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、電子制御装置の断面図である。図５に示した第３の実施形態と同一の箇所は同一の符号を付す。
本実施形態では、図６に示すように、電子部品である半導体チップ２０２は、第３の実施形態と同様に、プリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面とは逆の面に搭載されている。そして、半導体チップ２０２と筐体下部１０４の第１凸部１０６との間に放熱グリス２０３が挿入されている。筐体下部１０４には、筐体下部１０４の内側であって、コネクタピン３０１の近傍の位置に、コネクタピン３０１を囲むように上面視コの字状にプリント基板２０１に向けて第２凸部１０３Ａを設ける。そして、第２凸部１０３Ａとプリント基板２０１の間に誘電体２０４を挿入する。誘電体２０４は、例えば、シリコーン系の樹脂にセラミック材料を混ぜた絶縁性の材料である。
また、筐体上部１０１と筐体下部１０４は金属製であり、筐体上部１０１と筐体下部１０４はネジによって互いに固着されている。そして、筐体上部１０１および筐体下部１０４の外面にはそれぞれ放熱フィン１０２が形成されている。
プリント基板２０１にはＧＮＤパターンが含まれているので、誘電体２０４は、筐体下部１０４とプリント基板２０１との間で容量結合を実現する。これにより、半導体チップ２０２に起因するノイズ電流は、筐体下部１０４から第２凸部１０３Ａ、誘電体２０４、プリント基板２０１を経るノイズ電流経路５０３が形成される。ここで、ノイズ電流経路５０３は、筐体下部１０４の内壁側を経て形成されるので、筐体外部にノイズ電流ループが晒されて生じる電磁放射を抑えることができる。また、ノイズ電流経路５０３は、図１の比較例で示した筐体外を通るノイズ電流経路５０３よりも低いインピーダンスであるので、筐体外を経由することが無い。
また、半導体チップ２０２に発生した熱は、放熱グリス２０３から筐体下部１０４および筐体上部１０１に伝わり、筐体下部１０４および筐体上部１０１に設けられた放熱フィン１０２から空気中へ伝導あるいは輻射される。
これにより、電子部品がプリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面とは逆の面に搭載されていた場合でも、電子制御装置は、放熱性能を確保しながら、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、電子制御装置の断面図である。図６に示した第４の実施形態と同一の箇所は同一の符号を付す。
本実施形態では、図７に示すように、電子部品である半導体チップ２０２は、第３の実施形態と同様に、プリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面とは逆の面に搭載されている。そして、半導体チップ２０２と筐体下部１０４の第１凸部１０６Ａとの間に放熱グリス２０３が挿入されている。プリント基板２０１のコネクタピン３０１接続エリアにおいて、プリント基板２０１と筐体下部１０４との間に誘電体２０４を設置する。コネクタピン３０１はプリント基板２０１のＧＮＤ端子に接続されるコネクタピンが含まれる。誘電体２０４は、例えば、シリコーン系の樹脂にセラミック材料を混ぜた絶縁性の材料である。
また、筐体上部１０１と筐体下部１０４は金属製であり、筐体上部１０１と筐体下部１０４はネジによって互いに固着されている。そして、筐体上部１０１および筐体下部１０４の外面にはそれぞれ放熱フィン１０２が形成されている。
誘電体２０４は、筐体下部１０４とプリント基板２０１との間で容量結合を実現する。これにより、半導体チップ２０２に起因するノイズ電流は、筐体下部１０４から誘電体２０４、プリント基板２０１を経るノイズ電流経路５０３が形成される。ここで、ノイズ電流経路５０３は、筐体下部１０４の内壁側を経て形成されるので、筐体外部にノイズ電流ループが晒されて生じる電磁放射を抑えることができる。また、ノイズ電流経路５０３は、図１の比較例で示した筐体外を通るノイズ電流経路５０３よりも低いインピーダンスであるので、筐体外を経由することが無い。
また、半導体チップ２０２に発生した熱は、放熱グリス２０３から筐体下部１０４および筐体上部１０１に伝わり、筐体下部１０４および筐体上部１０１に設けられた放熱フィン１０２から空気中へ伝導あるいは輻射される。
これにより、電子部品がプリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面とは逆の面に搭載されていた場合でも、電子制御装置は、放熱性能を確保しながら、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
［第６の実施形態］
本発明の第６の実施形態について、図８を参照して説明する。図８は、電子制御装置の断面図である。図２に示した第１の実施形態と同一の箇所は同一の符号を付す。
本実施形態では、図８に示すように、電子部品である半導体チップ２０２は、第１の実施形態と同様に、プリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面と同じ面に搭載されている。そして、半導体チップ２０２と筐体上部１０１の第１凸部１０６との間に放熱グリス２０３が挿入されている。第１の実施形態と同様に、筐体上部１０１には、筐体上部１０１の内側であって、コネクタピン３０１の近傍の位置に、上面視でコネクタピン３０１を囲むようにコの字状にプリント基板２０１に向けて第２凸部１０３が設けられている。そして、第２凸部１０３とプリント基板２０１の間に誘電体２０４が形成される。誘電体２０４は、例えば、シリコーン系の樹脂にセラミック材料を混ぜた絶縁性の材料である。本実施例では、誘電体２０４はプリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面と同じ面に対して薄く塗布される。例えば、誘電体２０４としてはプリント基板２０１のソルダーレジストであっても良い。第２凸部１０３は誘電体２０４に接触するように設置される。誘電体２０４はプリント基板２０１と第２凸部１０３との間にのみ塗布することにしてもよい。
プリント基板２０１にはＧＮＤパターンが含まれているので、誘電体２０４は、筐体上部１０１とプリント基板２０１との間で容量結合を実現する。これにより、半導体チップ２０２に起因するノイズ電流は、筐体上部１０１から第２凸部１０３、誘電体２０４、プリント基板２０１を経るノイズ電流経路５０３が形成される。ここで、ノイズ電流経路５０３は、筐体上部１０１の内壁側を経て形成されるので、筐体外部にノイズ電流ループが晒されて生じる電磁放射を抑えることができる。また、ノイズ電流経路５０３は、図１の比較例で示した筐体外を通るノイズ電流経路５０３よりも低いインピーダンスであるので、筐体外を経由することが無い。
また、半導体チップ２０２に発生した熱は、放熱グリス２０３から筐体上部１０１に伝わり、筐体上部１０１に設けられた放熱フィン１０２から空気中へ伝導あるいは輻射される。
これにより、誘電体２０４を薄くすることにより、容量結合を高くすることができるため、放熱性能を確保しながら、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
（第６の実施形態の変形例）
第６の実施形態の変形例について、図９を参照して説明する。図９は、電子制御装置の断面図である。図８に示した第６の実施形態と同一の箇所は同一の符号を付す。
第６の実施形態では、誘電体２０４をプリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面と同じ面に薄く塗布するようにしたが、この場合、筐体上部１０１の第２凸部１０３が誘電体２０４に接触するような加工精度を必要とする。このような場合は、図９に示すように、第２凸部１０３と誘電体２０４の間に間隙を持たせ、この間隙に導電性の弾性体２１４を挿入する。導電性の弾性体２１４は、例えば導電布製ガスケットである。この弾性体２１４が第２凸部１０３の先端に押されて弾性変形し、プリント基板２０１上に塗布した誘電体２０４と第２凸部１０３とが弾性体２１４を介して確実に接触する。このような構成にすれば、第２凸部１０３の加工に高い加工精度が要求されない。
［第７の実施形態］
本発明の第７の実施形態について、図１０を参照して説明する。図１０は、電子制御装置の断面図である。図２に示した第１の実施形態と同一の箇所は同一の符号を付す。
本実施形態では、図１０に示すように、電子部品である半導体チップ２０２は、第１の実施形態と同様に、プリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面と同じ面に搭載されている。そして、半導体チップ２０２と筐体上部１０１の第１凸部１０６との間に放熱グリス２０３が挿入されている。プリント基板２０１上には、コネクタピン３０１とコネクタ３０２の一部を覆う断面Ｌ字状のコネクタシールド２０８（第３凸部）が設けられている。コネクタシールド２０８は導電性金属であり、プリント基板２０１上のＧＮＤパターンと接続される。あるいは、コネクタシールド２０８はコンデンサを介してＡＣ的にプリント基板２０１上のＧＮＤパターンと接続される。コネクタシールド２０８と筐体上部１０１の間に誘電体２０４を挿入する。換言すると、誘電体２０４は、プリント基板２０１に形成されて筐体上部１０１側に凸となっている第３凸部２０８と筐体上部１０１との間に設けられる。誘電体２０４は、例えば、シリコーン系の樹脂にセラミック材料を混ぜた絶縁性の材料である。
誘電体２０４は、筐体上部１０１とコネクタシールド２０８との間で容量結合を実現する。これにより、半導体チップ２０２に起因するノイズ電流は、筐体上部１０１から誘電体２０４、コネクタシールド２０８、プリント基板２０１を経るノイズ電流経路５０３が形成される。ここで、ノイズ電流経路５０３は、筐体上部１０１の内壁側を経て形成されるので、筐体外部にノイズ電流ループが晒されて生じる電磁放射を抑えることができる。また、ノイズ電流経路５０３は、図１の比較例で示した筐体外を通るノイズ電流経路５０３よりも低いインピーダンスであるので、筐体外を経由することが無い。
また、半導体チップ２０２に発生した熱は、放熱グリス２０３から筐体上部１０１に伝わり、筐体上部１０１に設けられた放熱フィン１０２から空気中へ伝導あるいは輻射される。
これにより、筐体内に凸部形状などを形成しづらい場合においても、電子制御装置は、放熱性能を確保しながら、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
［第８の実施形態］
本発明の第８の実施形態について、図１１を参照して説明する。図１１は、電子制御装置の断面図である。図１０に示した第７の実施形態と同一の箇所は同一の符号を付す。
本実施形態では、図１１に示すように、電子部品である半導体チップ２０２は、第１の実施形態と同様に、プリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面と同じ面に搭載されている。半導体チップ２０２と筐体上部１０１の第１凸部１０６との間に放熱グリス２０３が挿入されている。さらに、筐体上部１０１の内側であって、コネクタピン３０１の近傍の位置に、プリント基板２０１に向けてコネクタ３０２を囲むように上面視コの字状に第２凸部１０３を形成する。そして、第２凸部１０３に囲まれたコネクタピン３０１を覆うように誘電体２０４を充填する。コネクタピン３０１にはプリント基板２０１のＧＮＤ端子に接続されるコネクタピンが含まれる。誘電体２０４は、例えば、シリコーン系の樹脂にセラミック材料を混ぜた絶縁性の材料である。
誘電体２０４は、筐体上部１０１とコネクタピン３０１との間で容量結合を実現する。これにより、半導体チップ２０２に起因するノイズ電流は、筐体上部１０１から誘電体２０４、コネクタピン３０１、プリント基板２０１を経るノイズ電流経路５０３が形成される。ここで、ノイズ電流経路５０３は、筐体上部１０１の内壁側を経て形成されるので、筐体外部にノイズ電流ループが晒されて生じる電磁放射を抑えることができる。また、ノイズ電流経路５０３は、図１の比較例で示した筐体外を通るノイズ電流経路５０３よりも低いインピーダンスであるので、筐体外を経由することが無い。
また、半導体チップ２０２に発生した熱は、放熱グリス２０３から筐体上部１０１に伝わり、筐体上部１０１に設けられた放熱フィン１０２から空気中へ伝導あるいは輻射される。
これにより、電子制御装置は、放熱性能を確保しながら、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。特に、ノイズ電流の出口となりうるコネクタピン３０１に直接結合させることから、ワイヤハーネス４０１へのノイズ電流の流出を抑制することができる。
［第９の実施形態］
本発明の第９の実施形態について、図１２を参照して説明する。図１２は、電子制御装置の断面図である。図１１に示した第８の実施形態と同一の箇所は同一の符号を付す。
図１２に示すように、電子部品である半導体チップ２０２は、第１の実施形態と同様に、プリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面と同じ面に搭載されている。半導体チップ２０２と筐体上部１０１の第１凸部１０６との間に放熱グリス２０３が挿入されている。さらに、筐体上部１０１の内側であって、コネクタピン３０１の近傍の位置に、プリント基板２０１に向けてコネクタ３０２を囲むように上面視コの字状に第２凸部１０３を形成する。本実施形態では、コネクタ３０２として、コネクタ３０２自身がシールド導体３０３を持つシールドコネクタを使用する。シールドコネクタは、プリント基板２０１側でＧＮＤ端子と接続され、さらにケーブル側ではケーブルの周囲を被覆したシールドケーブル４０２に接続されている。そして、第２凸部１０３に囲まれ、コネクタ３０２のシールド導体３０３と筐体上部１０１の間に誘電体２０４を充填する。誘電体２０４は、例えば、シリコーン系の樹脂にセラミック材料を混ぜた絶縁性の材料である。
誘電体２０４は、筐体上部１０１とコネクタ３０２のシールド導体３０３との間で容量結合を実現する。これにより、半導体チップ２０２に起因するノイズ電流は、筐体上部１０１から誘電体２０４、シールド導体３０３、プリント基板２０１を経るノイズ電流経路５０３が形成される。ここで、ノイズ電流経路５０３は、筐体上部１０１の内壁側を経て形成されるので、筐体外部にノイズ電流ループが晒されて生じる電磁放射を抑えることができる。また、ノイズ電流経路５０３は、図１の比較例で示した筐体外を通るノイズ電流経路５０３よりも低いインピーダンスであるので、筐体外を経由することが無い。
また、半導体チップ２０２に発生した熱は、放熱グリス２０３から筐体上部１０１に伝わり、筐体上部１０１に設けられた放熱フィン１０２から空気中へ伝導あるいは輻射される。
これにより、電子制御装置は、放熱性能を確保しながら、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。特に、ノイズ電流の出口となりうるコネクタ３０２のシールド導体３０３に直接結合させることから、ワイヤハーネス４０１へのノイズ電流の流出を抑制することができる。
［第１０の実施形態］
本発明の第１０の実施形態について、図１３、図１４を参照して説明する。図１３は、電子制御装置の断面図であり、図１４は、電子制御装置の筐体上部１０１を取り外した上面図である。図２、図３に示した第１の実施形態と同一の箇所は同一の符号を付す。
図１３に示すように、電子部品である半導体チップ２０２は、第１の実施形態と同様に、プリント基板２０１上のコネクタ３０２の搭載面と同じ面に搭載されている。半導体チップ２０２と筐体上部１０１の第１凸部１０６との間に放熱グリス２０３が挿入されている。さらに、筐体上部１０１の内側であって、コネクタピン３０１の近傍の位置に、プリント基板２０１に接触する第２凸部１０３を形成する。そして、第２凸部１０３はプリント基板２０１の裏側から挿通されたネジ２０９によってプリント基板２０１に固定される。第２凸部１０３の先端はプリント基板２０１の表面に設けられた導電パターン２１１（図１４参照）に接触する。
図１４は、本実施形態において、電子制御装置の筐体上部１０１を取り外した状態の上面図である。なお、図１３は、図１４のＢ-Ｂ’の位置における断面図である。図１４に示すように、プリント基板２０１はその四隅にネジ穴２０５を有し、図示省略した筐体上部１０１に対してネジによって固定される。また、筐体下部１０４は、その四隅にネジ穴１０５を有し、筐体上部１０１に対してネジによって固定される。
図１４に示すように、第２凸部１０３が接触するプリント基板２０１上には導電パターン２１１が設けられている。導電パターン２１１に近接する位置にはプリント基板２０１のＧＮＤ端子に接続されたＧＮＤパターン２１３が設けられる。そして、導電パターン２１１とＧＮＤパターン２１３との間には両者を跨いで３個のチップコンデンサ２１０が配置される。各チップコンデンサ２１０の一端は導電パターン２１１に、他端はＧＮＤパターン２１３に接続される。なお、チップコンデンサ２１０は３個の例で説明したが、容量に応じて適宜増減可能である。また、半導体チップ２０２上の放熱グリス２０３は半導体チップ２０２を含むようにプリント基板２０１上のエリア２０６に塗布される。
チップコンデンサ２１０は、プリント基板２０１と第２凸部１０３との間で容量結合を実現する。これにより、半導体チップ２０２に起因するノイズ電流は、筐体上部１０１から第２凸部１０３、チップコンデンサ２１０、プリント基板２０１を経るノイズ電流経路５０３（図１３参照）が形成される。ここで、ノイズ電流経路５０３は、筐体上部１０１の内壁側を経て形成されるので、筐体外部にノイズ電流ループが晒されて生じる電磁放射を抑えることができる。また、ノイズ電流経路５０３は、図１の比較例で示した筐体外を通るノイズ電流経路５０３よりも低いインピーダンスであるので、筐体外を経由することが無い。
また、半導体チップ２０２に発生した熱は、放熱グリス２０３から筐体上部１０１に伝わり、筐体上部１０１に設けられた放熱フィン１０２から空気中へ伝導あるいは輻射される。
これにより、電子制御装置は、放熱性能を確保しながら、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。特に、容量結合を実現するための誘電体を用いるのが困難な場合に本実施形態を適用することができる。
［第１１の実施形態］
本発明の第１１の実施形態について、図１５、図１６を参照して説明する。図１５は、電子制御装置の断面図であり、図１６は、電子制御装置の筐体上部１０１を取り外した上面図である。図２、図３に示した第１の実施形態と同一の箇所は同一の符号を付す。
図１５に示すように、プリント基板２０１には電子部品である半導体チップ２０２が搭載されている。本実施形態では半導体チップ２０２がプリント基板２０１に複数搭載される。さらに、プリント基板２０１には電源および通信線を引き込むワイヤハーネス４０１を接続するためのコネクタ３０２が搭載され、コネクタピン３０１がプリント基板２０１に接続されている。
プリント基板２０１は、その周囲を筐体上部１０１と筐体下部１０４に挟まれて配置される。各半導体チップ２０２と筐体上部１０１の各第１凸部１０６との間には放熱グリス２０３が挿入される。各半導体チップ２０２に発生した熱は、放熱グリス２０３から筐体上部１０１に伝わり、筐体上部１０１に設けられた放熱フィン１０２から空気中へ伝導あるいは輻射される。
図１５の電子制御装置の断面図に示すように、筐体上部１０１には、筐体上部１０１の内側であって、コネクタピン３０１の近傍の位置に、プリント基板２０１に向けて第２凸部１０３を設ける。この第２凸部１０３の形状は図２を用いて説明した第１の実施形態と同様である。すなわち、第２凸部１０３は、筐体上部１０１の内側であって、コネクタピン３０１の近傍の位置に、プリント基板２０１に向けてコネクタ３０２を囲むように上面視コの字状に形成される。そして、第２凸部１０３とプリント基板２０１の間に誘電体２０４を挿入する。誘電体２０４は、例えば、シリコーン系の樹脂にセラミック材料を混ぜた絶縁性の材料である。
図１６は、電子制御装置の筐体上部１０１を取り外した状態の上面図である。なお、図１５は、図１６のＣ-Ｃ’の位置における断面図である。図１６に示すように、プリント基板２０１はその四隅にネジ穴２０５を有し、図示省略した筐体上部１０１に対してネジによって固定される。また、筐体下部１０４は、その四隅にネジ穴１０５を有し、筐体上部１０１に対してネジによって固定される。
本実施形態では複数の半導体チップ２０２がプリント基板２０１上に配置されている。放熱グリス２０３は各半導体チップ２０２を含むようにプリント基板２０１上の各エリア２０６に塗布される。さらに、筐体上部１０１の内側に設けた第２凸部１０３に対向して、プリント基板２０１上のエリア２０７に誘電体２０４が塗布される。
プリント基板２０１にはＧＮＤパターンが含まれているので、誘電体２０４は、筐体上部１０１とプリント基板２０１との間で容量結合を実現する。これにより、半導体チップ２０２の一つに起因するノイズ電流は、筐体上部１０１から第２凸部１０３、誘電体２０４、プリント基板２０１を経るノイズ電流経路５０３が形成される。他の半導体チップ２０２に起因するノイズ電流もそれぞれ同様なノイズ電流経路５０３が形成される。ここで、ノイズ電流経路５０３は、筐体上部１０１の内壁側を経て形成されるので、筐体外部にノイズ電流ループが晒されて生じる電磁放射を抑えることができる。また、ノイズ電流経路５０３は、図１の比較例で示した筐体外を通るノイズ電流経路５０３よりも低いインピーダンスであるので、筐体外を経由することが無い。
これにより、電子制御装置は、複数の電子部品を搭載した場合でも、放熱性能を確保しながら、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
なお、第２の実施形態〜第１０の実施形態では、電子部品が一つの場合を例に説明したが、各実施形態において、本実施形態と同様に複数の電子部品を搭載してもよい。
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電子制御装置は、半導体チップ２０２を搭載したプリント基板２０１を格納した筐体（実施形態は筐体上部１０１と筐体下部１０４により筐体を構成する）を備える電子制御装置であって、筐体（１０１、１０４）と半導体チップ２０２との間で形成される放熱グリス２０３と、筐体（１０１、１０４）とプリント基板２０１との間で形成される誘電体２０４と、を備え、筐体（１０１、１０４）とプリント基板２０１は、放熱グリス２０３と誘電体２０４とを介してノイズ伝達経路５０３が形成されている。これにより、半導体チップ２０２などの電子部品の動作によるノイズが電子制御装置の外へ漏れるのを防ぐことができる。
（２）電子制御装置は、筐体（１０１、１０４）と半導体チップ２０２との間に挿入された放熱グリス２０３を有し、筐体（１０１、１０４）とプリント基板２０１との間に挿入された誘電体２０４を有する。これにより、半導体チップ２０２などの電子部品の動作によるノイズが電子制御装置の外へ漏れるのを防ぐことができる。
（３）電子制御装置の筐体（１０１、１０４）は、少なくとも一つが放熱部（放熱フィン１０２）を有する複数の部材（筐体上部１０１、筐体下部１０４）を有する。放熱グリス２０３は、放熱部（放熱フィン１０２）を有する筐体上部１０１、筐体下部１０４のいずれか一方に形成されてプリント基板２０１側に凸となっている第１の凸部（１０６、１０６Ａ）と半導体チップ２０２との間に設けられている。これにより、放熱性能を確保しながら、半導体チップ２０２などの電子部品の動作によるノイズが電子制御装置の外へ漏れるのを防ぐことができる。
（４）電子制御装置は、筐体（１０１、１０４）に形成されてプリント基板２０１側に凸となっている第２の凸部（１０３，１０３Ａ）とプリント基板２０１との間に誘電体２０４を設ける。これにより、半導体チップ２０２などの電子部品の動作によるノイズが電子制御装置の外へ漏れるのを防ぐことができる。
（５）電子制御装置は、プリント基板２０１から外部装置に電気的な接続をとるための端子（コネクタ３０２）を囲うように第２の凸部１０３を設ける。これにより、プリント基板２０１上の電子部品から筐体内の空間に直接放射された電磁波が漏洩することを防ぐことができる。
（６）電子制御装置は、第２の凸部１０３の先端が複数に分割されている。そして、複数の分割された第２の凸部１０３の間に電子部品が配置されている。これにより、複数の第２の凸部１０３の先端の間の空間には、第２の凸部１０３と干渉しない背の高い部品２１５を配置して、電子部品の動作によるノイズが電子制御装置の外へ漏れるのを防ぐことができる。
（７）電子制御装置の筐体は、複数の部材（筐体上部１０１，筐体下部１０４）で構成され、複数の部材（筐体上部１０１、筐体下部１０４）のうち、プリント基板２０１から外部装置に電気的な接続をとる端子（コネクタ３０２）の搭載面とは逆側のプリント基板２０１面に対向する部材に第２の凸部１０３を設ける。これにより、プリント基板２０１の端子搭載面と反対面に電子部品が搭載されても、電子部品の動作によるノイズが電子制御装置の外へ漏れるのを防ぐことができる。
（８）電子制御装置は、プリント基板２０１上にソルダーレジスト２０４を塗布して形成されている。これにより、ソルダーレジスト２０４などの誘電体を薄くすることにより、容量結合を高くすることができ、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
（９）電子制御装置は、ソルダーレジスト２０４と筐体（１０１、１０４）との間に導電性の弾性体が挿入される。これにより、第２凸部１０３の加工に高い加工精度が要求されることなく、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
（１０）電子制御装置は、プリント基板２０１に形成されて筐体（１０１、１０４）側に凸となっている第３の凸部と筐体（１０１、１０４）との間に誘電体２０４を設ける。これにより、筐体内に凸部形状などを形成しづらい場合においても、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
（１１）電子制御装置は、プリント基板２０１から外部装置に電気的な接続をとるためのコネクタピン３０１と筐体（１０１、１０４）の間に誘電体２０４を設ける。ノイズ電流の出口となりうるコネクタピン３０１に直接結合させることから、ワイヤハーネス４０１へのノイズ電流の流出を抑制することができる。
（１２）電子制御装置は、プリント基板２０１から外部装置に電気的な接続をとるためのシールド導体３０３と筐体（１０１、１０４）の間に誘電体２０４を設ける。ノイズ電流の出口となりうるコネクタ３０２のシールド導体３０３に直接結合させることから、ワイヤハーネス４０１へのノイズ電流の流出を抑制することができる。
（１３）電子制御装置は、プリント基板２０１上に搭載されたチップコンデンサ２１０によって誘電体を構成する。これにより、容量結合を実現するための誘電体を用いるのが困難な場合に適用することができる。
（１４）電子制御装置の筐体（１０１、１０４）は、複数の半導体チップ２０２を搭載したプリント基板２０１を格納する。放熱グリスである第1容量部２０３は、筐体（１０１、１０４）と複数の半導体チップ２０２の各々との間に形成される空間にそれぞれ設けられる。これにより、複数の電子部品を搭載した場合でも、電子制御装置の外部へノイズが漏れるのを防ぐことができる。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の各実施形態を組み合わせた構成としてもよい。
１０１：筐体上部
１０２：放熱フィン
１０３：第２凸部
１０４：筐体下部
１０５：ネジ用穴
１０６：第１凸部
２０１：プリント基板
２０２：半導体チップ
２０３：放熱グリス
２０４：誘電体
２０５：ネジ穴
２０６：放熱グリス塗布のエリア
２０７：誘電体材料塗布のエリア
２０８：コネクタシールド
２０９：ネジ
２１０：チップコンデンサ
２１１：導電パターン
２１３：ＧＮＤパターン
２１４：導電性の弾性体
２１５：電解コンデンサ
３０１：コネクタピン
３０２：コネクタ
３０３：コネクタのシールド導体
４０１：ワイヤハーネス
４０２：シールドケーブル
５０１：アース（車体）
５０２：筐体とアース間の寄生容量
５０３：放熱グリスを介したノイズ電流経路

Claims (14)

  1. 電子部品を搭載した基板を格納した筐体を備える電子制御装置であって、
    前記筐体と前記電子部品との間に形成される第１容量部と、前記筐体と前記基板との間に形成される第２容量部と、を備え、
    前記筐体と前記基板には、前記第１容量部と前記第２容量部とを介してノイズ伝達経路が形成される電子制御装置。
  2. 請求項１に記載の電子制御装置であって、
    前記第１容量部は、前記筐体と前記電子部品との間に挿入された第１誘電体を有し、
    前記第２容量部は、前記筐体と前記基板との間に挿入された第２誘電体を有する電子制御装置。
  3. 請求項２に記載の電子制御装置であって、
    前記筐体は、少なくとも一つが放熱部を有する複数の部材で構成され、
    前記第１誘電体は、前記放熱部を有する前記筐体の部材に形成されて前記基板側に凸となっている第１の凸部と前記電子部品との間に設けられている電子制御装置。
  4. 請求項２または請求項３に記載の電子制御装置であって、
    前記第２誘電体は、前記筐体に形成されて前記基板側に凸となっている第２の凸部と前記基板との間に設けられている電子制御装置。
  5. 請求項４に記載の電子制御装置であって、
    前記第２の凸部は、前記基板から外部装置に電気的な接続をとるための端子を囲うように設けられている電子制御装置。
  6. 請求項４または請求項５に記載の電子制御装置であって、
    前記第２の凸部は、その先端が複数に分割され、複数の前記分割された第２の凸部の間に前記電子部品が配置されている電子制御装置。
  7. 請求項４に記載の電子制御装置であって、
    前記筐体は、複数の部材で構成され、
    前記第２の凸部は、前記複数の部材のうち、前記基板から外部装置に電気的な接続をとる端子搭載面とは逆側の基板面に対向する部材に設けられている電子制御装置。
  8. 請求項２に記載の電子制御装置であって、
    前記第２誘電体は、基板上に塗布して形成されている電子制御装置。
  9. 請求項８に記載の電子制御装置であって、
    前記第２誘電体と前記筐体との間に導電性の弾性体が挿入される電子制御装置。
  10. 請求項２または請求項３に記載の電子制御装置であって、
    前記第２誘電体は、前記基板に形成されて前記筐体側に凸となっている第３の凸部と前記筐体との間に設けられている電子制御装置。
  11. 請求項２に記載の電子制御装置であって、
    前記第２誘電体は、前記基板から外部装置に電気的な接続をとるための端子と前記筐体との間に設けられている電子制御装置。
  12. 請求項２または請求項３に記載の電子制御装置であって、
    前記第２誘電体は、前記基板から外部装置に電気的な接続をとるための外部導体と前記筐体との間に設けられている電子制御装置。
  13. 請求項１に記載の電子制御装置であって、
    前記第２容量部は基板上に搭載されたコンデンサによって形成される電子制御装置。
  14. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電子制御装置であって、
    前記筐体には、複数の電子部品を搭載した基板が格納され、前記第1容量部は、前記筐体と前記複数の電子部品の各々との間に形成される複数の容量部を有する電子制御装置。
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