JP2019161136A - 電子装置、及び、電子装置の製造方法 - Google Patents

電子装置、及び、電子装置の製造方法 Download PDF

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Takahiro Nakamura
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Abstract

【課題】少量の放熱材で電子部品の効率的な放熱を可能にする。【解決手段】電子装置10において電子部品14は、基板12の上に配置された部品本体20と、部品本体20の側面20Bから延びて基板12に接続された端子22とを有する。筐体16は、部品本体20の天面20Aと対向する第一壁部16Aと、第一壁部16Aと連続し側面20Bと対向する段差部16Bと、段差部16Bと連続し基板12と対向する第二壁部16Cとを有する。放熱材18は、半固形状であり、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1と天面20Aとの間、及び、段差部16Bと側面20Bとの間に亘って介在する。放熱材18は、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1よりも段差部16Bと反対側の部分16A2と天面20Aとの間には介在しない。凹凸部24は、筐体16に形成され、放熱材18と接触する。【選択図】図4

Description

本願の開示する技術は、電子装置、及び、電子装置の製造方法に関する。
電子装置としては、基板と、基板に実装された電子部品と、基板及び電子部品を覆う筐体とを備えるものがある。また、このような電子装置では、電子部品として、基板の上に配置された部品本体と、部品本体の側面から延びて基板に接続された端子とを有するものが使用されることがある。
ところで、上記電子装置において、電子部品の放熱性が要求される場合には、半固形状の放熱材が使用されることがある。このような半固形状の放熱材は、電子部品と接触することで放熱性を発揮する。
上述の半固形状の放熱材を使用した技術には、次のものがある。例えば、第一の技術(例えば、特許文献1の図6参照)では、電子部品の部品本体と筐体との間に放熱材を介在させ、部品本体の天面全体に放熱材を接触させている。また、この第一の技術では、筐体に形成された凹凸部を放熱材に接触させて放熱材を凹凸部で保持することで、放熱材の移動を抑制している。
また、第二の技術(例えば、特許文献2参照)では、電子部品を収容する凹部を筐体に設けると共に、凹部に半固形状の放熱材を充填し、電子部品全体に放熱材を接触させている。また、この第二の技術では、凹部に半固形状の放熱材を充填することで、放熱材の移動を抑制している。
特開2006−54481号公報 特開2017−11303号公報 特開2012−191118号公報 特開2008−91817号公報
しかしながら、上述の第一の技術のように、電子部品の部品本体の天面全体に放熱材を接触させたり、上述の第二の技術のように、電子部品全体に放熱材を接触させたりすると、放熱材の使用量が多くなる。また、部品本体の外層部が、一般的に伝熱性が低いとされる樹脂で形成されている場合には、放熱の効率が低くなる。したがって、少量の放熱材で電子部品の効率的な放熱を可能にするには改善の余地がある。
そこで、本願の開示する技術は、一つの側面として、少量の放熱材で電子部品の効率的な放熱が可能な電子装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本願の開示する技術によれば、基板と、電子部品と、筐体と、放熱材と、凹凸部とを備える電子装置が提供される。電子部品は、基板の上に配置された部品本体と、部品本体の側面から延びて基板に接続された端子とを有する。筐体は、部品本体の天面と対向する第一壁部と、第一壁部と連続し側面と対向する段差部と、段差部と連続し基板と対向する第二壁部とを有する。放熱材は、半固形状であり、第一壁部における段差部側の部分と天面との間、及び、段差部と側面との間に亘って介在する。放熱材は、第一壁部における段差部側の部分よりも段差部と反対側の部分と天面との間には介在しない。凹凸部は、筐体に形成され、放熱材と接触する。
本願の開示する技術によれば、少量の放熱材で電子部品の効率的な放熱が可能になる。
本実施形態に係る電子装置の斜視図である。 図1の電子装置における電子部品周辺部の拡大斜視図である。 図2の分解斜視図である。 図2の側面断面図である。 図2の平面図である。 図2の基板及び電子部品の斜視図である。 図6の側面断面図である。 図6の平面図である。 図2の筐体を底面側から見た斜視図である。 図9の側面断面図である。 図9の底面図である。 図1の電子装置の製造方法を説明する図である。 第一比較例に係る電子装置における電子部品周辺部の側面断面図である。 第二比較例に係る電子装置における電子部品周辺部の側面断面図である。 第三比較例に係る電子装置における電子部品周辺部の側面断面図である。
以下、本願の開示する技術の一実施形態について説明する。
図1に示される本実施形態に係る電子装置10は、一例として、車両の制御に用いられる電子制御装置である。この電子装置10は、筐体16を備える。以下、電子装置10の内部の構成、及び、筐体16の構成の特徴部分について説明する。
図2〜図5に示されるように、本実施形態に係る電子装置10は、基板12と、電子部品14と、放熱材18(図4、図5参照)とを備える。図2、図3では、放熱材18の図示が省略されている。基板12と、電子部品14と、放熱材18とは、筐体16の内側に配置されている。
図6〜図8に示されるように、基板12は、平板状に形成されている。この基板12の表面12Aには、導電性を有する配線パターン等が形成されている。
電子部品14は、基板12の上に実装されている。この電子部品14は、例えば、コンデンサ、IC(Integrated Circuit)チップ、抵抗等である。この電子部品14は、部品本体20と端子22とを有する。
部品本体20は、一例として、直方体である。この部品本体20は、基板12の上に配置されている。端子22は、一例として、長尺板状に形成されている。部品本体20の天面20Aを含む外層部は、樹脂で形成されており、端子22は、金属で形成されている。端子22は、部品本体20に形成された複数の側面のうち一の側面20Bから延びている。
端子22は、より具体的には、基端部分22Aと、段差部分22Bと、先端部分22Cとを有する。基端部分22Aは、側面20Bから延びており、段差部分22Bは、基端部分22Aと連続しており、先端部分22Cは、段差部分22Bと連続している。
ここで、図6〜図8において、矢印Lは、基板12の表面12Aと平行な方向に沿った電子部品14の長さ方向に相当する。また、矢印Hは、基板12の表面12Aと垂直な方向に沿った電子部品14の高さ方向に相当する。
基端部分22Aは、矢印L方向に沿って延びており、段差部分22Bは、矢印H方向に沿って延びている。また、先端部分22Cは、段差部分22Bに対する部品本体20と反対側に向けて矢印L方向に沿って延びている。先端部分22Cは、例えば、ハンダ等により、基板12の表面12Aの配線パターン等に接続されている。
図2〜図5に示されるように、筐体16は、第一壁部16Aと、段差部16Bと、第二壁部16Cと、側壁部16Dとを有する。第一壁部16Aは、矢印L方向に沿って延びている。上述の部品本体20の天面20A及び端子22の基端部分22Aは、矢印L方向に並んでおり、第一壁部16Aは、部品本体20の天面20A及び端子22の基端部分22Aと矢印H方向に対向している。
段差部16Bは、第一壁部16Aと連続している。この段差部16Bは、第一壁部16Aから基板12側に向けて矢印H方向に沿って延びている。上述の部品本体20の側面20Bは、矢印H方向に沿って延びており、段差部16Bは、部品本体20の側面20Bと矢印L方向に対向している。この段差部16Bは、側壁部16Dに近い位置に配置されている。側壁部16Dは、矢印H方向に沿って延びており、基板12の外縁部12Bよりも外側に配置されている。段差部16Bは、側壁部16Dと側面20Bとの間に配置されている。
上述の端子22の基端部分22Aは、第一壁部16Aに沿って側面20Bから段差部16Bに向けて延びている。部品本体20の側面20Bと段差部16Bとの間には、端子22の段差部分22Bが配置されている。この段差部分22Bも、側面20Bと同様に矢印H方向に沿って延びており、段差部16Bは、段差部分22Bと矢印L方向に対向している。
第二壁部16Cは、段差部16Bと連続している。この第二壁部16Cは、段差部16Bに対する部品本体20と反対側に向けて矢印L方向に沿って延びている。上述の基板12は、矢印L方向に沿って延びており、第二壁部16Cは、基板12と矢印H方向に対向している。
図2〜図5に示されるように、筐体16における基板12側の面には、凹凸部24が形成されている。この凹凸部24は、より具体的には、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1と、段差部16Bと、第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1とに亘って形成されている。図9〜図11に示されるように、この凹凸部24は、格子状に延びる複数の溝24Aによって形成されている。すなわち、複数の溝24Aの間が凸部となっており、複数の溝24Aが凹部となっている。
図9〜図11に示される矢印Wは、電子部品14の幅方向を示している。矢印W方向は、矢印L方向及び矢印H方向とそれぞれ直交する。複数の溝24Aには、筐体16の平面視で矢印L方向に延びる溝24Aと、筐体16の平面視で矢印W方向に延びる溝24Aが含まれる。
図4、図5に示される放熱材18は、半固形状である。この放熱材18には、例えば、サーマルコンパウンドが適用される。この放熱材18は、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1と天面20Aとの間、段差部16Bと側面20Bとの間、及び、第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1と基板12との間に亘って介在している。そして、この放熱材18は、基端部分22A、段差部分22B、及び、先端部分22Cとそれぞれ接触している。また、上述の凹凸部24は、放熱材18と接触している。つまり、放熱材18には、凹凸部24の凹凸形状が押し付けられている。
なお、この放熱材18は、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1よりも段差部16Bと反対側の部分16A2と天面20Aとの間には介在していない。
次に、本実施形態に係る電子装置10の製造方法について説明する。
本実施形態に係る電子装置10の製造方法は、以下に説明するように、放熱材塗布工程と、筐体組付工程とを備える。
図12に示されるように、放熱材塗布工程では、基板12に実装された電子部品14の端子22に放熱材18を塗布する。このとき、部品本体20の天面20Aには、なるべく放熱材18を塗布しないようにする。なお、放熱材塗布工程において、筐体16における端子22と対向する部位に放熱材18を塗布しても良く、また、端子22と、筐体16における端子22と対向する部位の両方に放熱材18を塗布しても良い。筐体16における端子22と対向する部位は、例えば、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1と、段差部16Bと、第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1とに相当する。
続いて、筐体組付工程では、筐体16を基板12に対して組み付ける。筐体16が基板12に対して組み付けられると、段差部16Bと側面20Bとによって放熱材18が押し潰される。そして、放熱材18の一部が第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1と天面20Aとの間に流れ込み、放熱材18の他の一部が第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1と基板12との間に流れ込む。
なお、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1よりも段差部16Bと反対側の部分16A2と天面20Aとの間には放熱材18が流れ込まないように、上述の放熱材塗布工程では放熱材18の塗布量及び塗布位置等が調節される。
そして、上述のように、筐体16が基板12に対して組み付けられると、放熱材18が所定の位置に配置される。すなわち、放熱材18は、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1と天面20Aとの間、段差部16Bと側面20Bとの間、及び、第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1と基板12との間に亘って介在する。また、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1と、段差部16Bと、第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1とに亘って形成された凹凸部24に放熱材18が接触した状態になる。以上の放熱材塗布工程及び筐体組付工程を経て、電子装置10が得られる。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
はじめに、本実施形態の作用及び効果を明確にするために、比較例について説明する。
図13に示される第一比較例では、電子部品14の部品本体20の天面20A全体に放熱材18が塗布されている。この第一比較例のように、部品本体20の天面20A全体に放熱材18が塗布されていると、放熱材18の使用量が多くなる。また、部品本体20の外層部は、一般的に伝熱性が低いとされる樹脂で形成されているため、部品本体20に放熱材18を塗布した場合には、放熱性が低下する。
図14に示される第二比較例は、電子部品14全体を覆うように放熱材18が塗布されている。この第二比較例のように、電子部品14全体を覆うように放熱材18が塗布されている場合も、放熱材18の使用量が多くなる。
図15に示される第三比較例は、第一壁部16Aが側壁部16Dの側へ延長されて側壁部16Dが第一壁部16Aと連続して形成されている。つまり、第三比較例では、上述の段差部16B(図4参照)が省かれている。また、この第三比較例では、第一壁部16Aにおける側壁部16D側の部分A3と天面20Aとの間、側壁部16Dと側面20Bとの間に亘って放熱材18が介在している。この第三比較例のように、側面20Bと対向する部位が筐体16の側壁部16Dである場合には、側壁部16Dが側面20Bから遠い分、放熱材18の使用量が多くなる。
これに対し、図4に示されるように、本実施形態に係る電子装置10によれば、放熱材18は、金属製の端子22と接触する。したがって、例えば、第一比較例(図13参照)のように、外層部が樹脂で形成された部品本体20の天面20Aに放熱材18が接触する場合に比して、放熱性が向上する。
また、本実施形態に係る電子装置10によれば、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1よりも段差部16Bと反対側の部分16A2と天面20Aとの間には放熱材18が介在していない。したがって、第二比較例(図14参照)のように、電子部品14全体を覆うように放熱材18が塗布されている場合に比して、放熱材18の使用量を少なくすることができる。
また、本実施形態に係る電子装置10によれば、側面20Bと対向する段差部16Bが筐体16に形成されている。そして、放熱材18は、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1と天面20Aとの間、段差部16Bと側面20Bとの間、及び、第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1と基板12との間に亘って介在している。本実施形態に係る電子装置10では、第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1と基板12との間に放熱材18の一部が介在しているが、側壁部16Dに比して段差部16Bが側面20Bに近い分、放熱材18の使用量を第三比較例(図15参照)に比して少なくすることができる。
また、本実施形態に係る電子装置10によれば、筐体16には、凹凸部24(図5等も参照)が形成されており、この凹凸部24は、放熱材18と接触している。したがって、この凹凸部24によって放熱材18の移動を抑制できるので、放熱材18を塗布する際に、放熱材18が移動する分を余分に加えなくて済む。これにより、放熱材18の使用量をより一層少なくすることができる。
このように、本実施形態に係る電子装置10によれば、放熱性を向上させることができると共に、放熱材18の使用量を少なくすることができる。すなわち、少量の放熱材18で電子部品14の効率的な放熱が可能である。
しかも、図4に示されるように、本実施形態に係る電子装置10によれば、凹凸部24は、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1と、段差部16Bと、第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1とに亘って形成されている。したがって、凹凸部24と放熱材18との接触面積を拡大できるので、放熱材18全体の移動を抑制できる。これにより、放熱材18による放熱性を維持することができる。
次に、本実施形態の変形例について説明する。
上記実施形態では、段差部16Bが側壁部16Dに近い位置に配置され、段差部16Bと側壁部16Dとの間には、第二壁部16Cのみが形成されている。しかしながら、段差部16Bが側壁部16Dから遠い位置に配置され、第二壁部16Cと側壁部16Dとの間には、その他の構造物が筐体16に形成されていても良い。
また、上記実施形態では、筐体組付工程において筐体16が基板12に対して組み付けられた際に、放熱材18の一部が第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1と基板12との間に流れ込む。しかしながら、放熱材18の一部が第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1と基板12との間に流れ込まないように、放熱材18の塗布量及び塗布位置等が調節されても良い。
また、上記実施形態において、凹凸部24は、格子状に延びる複数の溝24Aによって形成されているが、並列する複数の溝24Aによって形成されていても良い。また、凹凸部24が並列する複数の溝24Aによって形成される場合に、複数の溝24Aが延びる方向は、車両の走行に伴い放熱材18に作用する荷重や振動等の作用方向と交差する方向であると好適である。このようにすると、並列する複数の溝24Aによって形成された凹凸部24によって放熱材18の移動を抑制することができる。
また、上記実施形態において、凹凸部24は、複数の溝24Aによって形成される以外に、複数の突起によって形成されていても良い。すなわち、複数の突起が凸部を形成し、複数の突起の間が凹部を形成しても良い。
また、上記実施形態において、凹凸部24は、第一壁部16Aにおける段差部16B側の部分16A1と、段差部16Bと、第二壁部16Cにおける段差部16B側の部分16C1とに亘って形成されている。しかしながら、筐体16における放熱材18と接する範囲であれば、筐体16のどの部位に形成されても良い。
また、上記実施形態において、電子装置10は、一例として、車両の制御に用いられる電子制御装置であるが、その他の装置でも良い。
また、上記複数の変形例は、適宜、組み合わされても良い。
以上、本願の開示する技術の一実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
なお、上述の本願の開示する技術の一実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
基板と、
前記基板の上に配置された部品本体と、前記部品本体の側面から延びて前記基板に接続された端子とを有する電子部品と、
前記部品本体の天面と対向する第一壁部と、前記第一壁部と連続し前記側面と対向する段差部と、前記段差部と連続し前記基板と対向する第二壁部とを有する筐体と、
前記第一壁部における前記段差部側の部分と前記天面との間、及び、前記段差部と前記側面との間に亘って介在し、前記第一壁部における前記段差部側の部分よりも前記段差部と反対側の部分と前記天面との間には介在しない半固形状の放熱材と、
前記筐体に形成され、前記放熱材と接触する凹凸部と、
を備える電子装置。
(付記2)
前記凹凸部は、格子状に延びる複数の溝によって形成されている、
付記1に記載の電子装置。
(付記3)
前記凹凸部は、並列する複数の溝によって形成されている、
付記1に記載の電子装置。
(付記4)
前記放熱材は、前記第一壁部における前記段差部側の部分と前記天面との間、前記段差部と前記側面との間、前記第二壁部における前記段差部側の部分と前記基板との間に亘って介在し、
前記凹凸部は、前記第一壁部における前記段差部側の部分と、前記段差部と、前記第二壁部における前記段差部側の部分とに亘って形成されている、
付記1〜付記3のいずれか一項に記載の電子装置。
(付記5)
前記端子は、
前記第一壁部に沿って前記側面から前記段差部に向けて延びる基端部分と、
前記基端部分と連続し前記側面と前記段差部との間に配置された段差部分と、
前記段差部分と連続し前記基板に接続された先端部分と、
を有する、
付記1〜付記4のいずれか一項に記載の電子装置。
(付記6)
前記放熱材は、前記基端部分、前記段差部分、及び、前記先端部分とそれぞれ接触している、
付記1〜付記5のいずれか一項に記載の電子装置。
(付記7)
前記筐体は、前記基板の外縁部よりも外側に配置された側壁部を有し、
前記段差部は、前記側壁部と前記側面との間に配置されている、
付記1〜付記6のいずれか一項に記載の電子装置。
(付記8)
基板の上に配置された部品本体と、前記部品本体の側面から延びて前記基板に接続された端子とを有する電子部品における前記端子、及び、前記部品本体の天面と対向する第一壁部と、前記第一壁部と連続し前記側面と対向する段差部と、前記段差部と連続し前記基板と対向する第二壁部とを有する筐体における前記端子と対向する部位の少なくとも一方に、に半固形状の放熱材を塗布し、
前記筐体を前記基板に対して組み付けて、前記筐体に形成された凹凸部が前記放熱材と接触した電子装置を得る、
ことを含む電子装置の製造方法。
10 電子装置
12 基板
14 電子部品
16 筐体
16A 第一壁部
16A1 第一壁部における段差部側の部分
16A2 第一壁部における段差部側の部分よりも段差部と反対側の部分
16B 段差部
16C 第二壁部
16C1 第二壁部における段差部側の部分
16D 側壁部
18 放熱材
20 部品本体
20A 天面
20B 側面
22 端子
22A 基端部分
22B 段差部分
22C 先端部分
24 凹凸部
24A 溝

Claims (3)

  1. 基板と、
    前記基板の上に配置された部品本体と、前記部品本体の側面から延びて前記基板に接続された端子とを有する電子部品と、
    前記部品本体の天面と対向する第一壁部と、前記第一壁部と連続し前記側面と対向する段差部と、前記段差部と連続し前記基板と対向する第二壁部とを有する筐体と、
    前記第一壁部における前記段差部側の部分と前記天面との間、及び、前記段差部と前記側面との間に亘って介在し、前記第一壁部における前記段差部側の部分よりも前記段差部と反対側の部分と前記天面との間には介在しない半固形状の放熱材と、
    前記筐体に形成され、前記放熱材と接触する凹凸部と、
    を備える電子装置。
  2. 前記放熱材は、前記第一壁部における前記段差部側の部分と前記天面との間、前記段差部と前記側面との間、前記第二壁部における前記段差部側の部分と前記基板との間に亘って介在し、
    前記凹凸部は、前記第一壁部における前記段差部側の部分と、前記段差部と、前記第二壁部における前記段差部側の部分とに亘って形成されている、
    請求項1に記載の電子装置。
  3. 基板の上に配置された部品本体と、前記部品本体の側面から延びて前記基板に接続された端子とを有する電子部品における前記端子、及び、前記部品本体の天面と対向する第一壁部と、前記第一壁部と連続し前記側面と対向する段差部と、前記段差部と連続し前記基板と対向する第二壁部とを有する筐体における前記端子と対向する部位の少なくとも一方に、半固形状の放熱材を塗布し、
    前記筐体を前記基板に対して組み付けて、前記筐体に形成された凹凸部が前記放熱材と接触した電子装置を得る、
    ことを含む電子装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011023459A (ja) * 2009-07-14 2011-02-03 Denso Corp 電子制御装置
JP2012079741A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Denso Corp 電子制御ユニット

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