JP2019216160A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝導部材と放熱部品とを螺合することにより、冷却性能を向上できるようにした電子制御装置を提供すること。【解決手段】電子制御装置は、筐体と、筐体の内部に設けられる電子基板１００とを備える電子制御装置であって、電子基板は、プリント配線基板１３０と、プリント配線基板の両面のうち第１面に搭載される発熱素子１２０と、プリント配線基板の両面のうち第１面に対向する第２面に搭載される放熱部品１１１ａと、第１面から第２面へ貫通して設けられる熱伝導部材１１４ａであって、一端側が第１面で発熱素子に接続され、他端側が第２面で放熱部品に接続される熱伝導部材とを含み、熱伝導部材の他端側と放熱部品とは螺合１１２ａされている。【選択図】図４

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

車両の内部には、電子制御装置が設けられている。電子制御装置は、燃料噴射装置、エンジン、変速機、ブレーキといった装置等を制御する。

プリント配線基板に放熱部を設け、発熱部品から放熱させる構造が知られている（特許文献１）。

特開２０１７−５０９３号公報

特許文献１には、プリント配線基板に実装された発熱部品から放熱させるための基板について開示されている。この基板放熱構造では、発熱部品で発生した熱が、熱伝導コアを経て放熱部に伝導し、放熱部から放出される。

しかし、放熱部をプリント配線基板に半田を用いて実装する場合、熱伝導コアの端面と放熱部の端面の平面度が低いと、半田がのりにくい。すなわち、半田が付着しにくくなる。このために放熱部と熱伝導体の間に空間が形成されてしまい、発熱部品の熱を放熱部へ伝達しにくくなる。

そこで、本発明の目的は、熱伝導部材と放熱部品とを螺合することにより、冷却性能を向上できるようにした電子制御装置を提供することにある。

本発明に従う電子制御装置は、筐体と筐体の内部に設けられる電子基板とを備える電子制御装置であって、電子基板は、プリント配線基板と、プリント配線基板の両面のうち第１面に搭載される発熱素子と、第１面に対向する第２面に搭載される放熱部品と、第１面から第２面へ貫通して設けられる熱伝導部材であって、一端側が第１面で発熱素子に接続され、他端側が第２面で放熱部品に接続される熱伝導部材と、を含み、熱伝導部材の他端側と放熱部品とは螺合されている。

本発明によれば、放熱部品と熱伝導部材とを螺合させることにより、放熱部品と熱伝導部材とを熱的にかつ機械的に接続することができる。したがって、発熱素子の熱を、熱伝導部材を介して放熱部品へ伝達し、放熱部品から放出させることができる。

車両の側面図。 電子制御装置の斜視図。 電子制御装置の断面図。 電子基板の断面図。 第２実施例に係り、電子基板の断面図。 第３実施例に係り、電子基板の断面図。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。

以下に詳述するように、本実施形態では、電子制御装置２の電子基板１００（図３参照）に放熱構造１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ（図３，４参照）が備えられている。図４、５、６に後述するように、放熱構造１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、「熱伝導部材」としてのインレイ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃと「放熱部品」の一例としてのヒートシンク１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃとを有する。ヒートシンク１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃは、インレイ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃに螺合される。特に区別しない場合は、「放熱構造１１０」、「ヒートシンク１１１」、「インレイ１１４」と呼ぶことがある。

本発明の理解及び実施のために、最初に電子制御装置２の全体構造について説明し、次に放熱構造１１０ａについて説明する。

図１の車両１の側面図に示す通り、電子制御装置２は車両１の内部に配置される。電子制御装置２は、後述の電子基板１００に実装されたマイクロプロセッサ等の電子回路が動作することにより、アクチュエータ等の装置を制御する装置である。

電子制御装置２は、例えば、エンジン室内、運転室内、トランク内等に配置することができる。電子制御装置２は、制御対象であるアクチュエータの近傍に配置することもできる。電子制御装置２は、アクチュエータと一体化して設けることもできる。この一体化した構成は、機電一体型と呼ばれる。

図２の斜視図に示すように、電子制御装置２は、後述する電子基板１００と筐体２００とを有する。筐体２００は、電子制御装置２の外装である。筐体２００は、例えば、樹脂製による有底の角筒状に形成される。筐体２００の正面に開口部２０３が設けられる。開口部２０３は、後述のコネクタ１４０とシール部材（不図示）とを用いて、水密に施蓋されている。

図３の縦断面図に示すように、電子基板１００は、筐体２００の内部に取り付けられている。以下の説明では、一端とは図中の上側を示す。他端とは図中の下側を示す。

筐体２００は、例えば、固定部２０１と支持台２０２とを備える。固定部２０１は、電子基板１００の端部を挟持して固定する。支持台２０２は、前記端部の反対側の端部を支持する。筐体２００の内部には、開口部２０３に連通する保護空間２０４が形成される。

電子基板１００は、例えば、プリント配線基板１３０と、コネクタ１４０と、発熱素子１２０と、放熱構造１１０ａとを有する。プリント配線基板１３０の第１面１３１側には、複数の発熱素子１２０が設けられる。第１面１３１は、プリント配線基板１３０の両面のうちの一面である。第２面１３３側には、少なくとも一つの放熱構造１１０の一部であるヒートシンク１１１が設けられる。第２面１３３は、プリント配線基板１３０の両面のうち第１面１３１に対向する面である。

コネクタ１４０は、車両１内の他の電子回路（不図示）とプリント配線基板１３０とを電気的に接続する。コネクタ１４０は、プリント配線基板１３０の開口部２０３側に設けられている。コネクタ１４０に備えられるコネクタ端子１４１は、プリント配線基板１３０の電子回路に電気的に接続されると共に、図示せぬハーネスまたはケーブルを介して他の電子回路に電気的に接続される。

図４の電子基板１００の縦断面図に示すように、
プリント配線基板１３０は、例えば、複数の導電層１３４と、複数の絶縁層１３５と、ソルダーレジスト１３２と、「貫通孔」の一例としての少なくとも一つの貫通ビア１３６とを有する。ソルダーレジスト１３２は、プリント配線基板１３０の表面を覆い、回路パターンを保護する絶縁膜となるインクである。

プリント配線基板１３０は、導電層１３４と絶縁層１３５とが交互に積層されて構成される。プリント配線基板１３０の第１面１３１のうち半田１３７の付着を禁ずる領域は、ソルダーレジスト１３２で被覆される。第１面１３１のうち半田１３７の付着を許す領域では、導電層１３４が露出する。

貫通ビア１３６は、第１面１３１から第２面１３３まで、貫通して形成される。貫通ビア１３６は、円筒状の貫通孔として形成してもよいし、例えば、第１面１３１から第２面１３３に向かうにつれて縮径するテーパ状に形成してもよい。貫通ビア１３６の断面は矩形状等の非円形でもよい。貫通ビア１３６の周面には、導電層１３４間を電気的に接続する導電膜（不図示）が形成される。

発熱素子１２０は、例えば、素子本体１２１と、端子１２２と、放熱フィン１２３とを有する。端子１２２は、例えば、素子本体１２１の側面から突出して設けられる。端子１２２を素子本体１２１の他端面にボール状に設けてもよい。端子１２２は、導電層１３４に半田１３７で取り付けられる。素子本体１２１は、プリント配線基板１３０と電気的に接続される。発熱素子１２０は、例えば、マイクロプロセッサ、電圧制御素子等の作動をすると発熱する部品である。また、電子回路には、例えば、コンデンサ等の発熱の少ない素子（不図示）も含まれる。

放熱フィン１２３は、熱伝導性を有する。放熱フィン１２３には、素子本体１２１から熱が伝導される。放熱フィン１２３は、例えば、素子本体１２１の底部に設けられる。放熱フィン１２３は、導電層１３４とインレイ１１４ａの一端面とに、半田１３７により接続される。放熱フィン１２３は、半田１３７を介し、インレイ１１４ａと熱的に接続される。

放熱構造１１０ａは、例えば、インレイ１１４ａとヒートシンク１１１ａとを有する。ヒートシンク１１１ａは、インレイ１１４ａに接続される。

インレイ１１４ａには、放熱フィン１２３から熱が伝導される。インレイ１１４ａは、貫通ビア１３６の形状に対応するように形成される。インレイ１１４ａは、貫通ビア１３６に圧入される。インレイ１１４ａは、他端に雄ねじ形状をした螺合部１１５ａを有する。インレイ１１４ａは、例えば、銅や銅合金等の熱伝導性を有する金属材料から形成される。

ヒートシンク１１１ａには、インレイ１１４ａから熱が伝導される。ヒートシンク１１１ａは、保護空間２０４の空気中に熱を放出する。ヒートシンク１１１ａは、例えば、銅や銅合金等の熱伝導性を有する金属材料から形成される。

ヒートシンク１１１ａは、一端に螺合部１１２ａを有する。螺合部１１２ａは、インレイ１１４ａの螺合部１１５ａと対応する雌ねじ状に形成される。螺合部１１２ａと螺合部１１５ａとが螺合することにより、ヒートシンク１１１ａは、インレイ１１４ａに固定される。螺合部１１５ａと螺合部１１２ａとは、隙間が生じることなく、熱的にかつ機械的に接続される。ヒートシンク１１１ａは、接着剤１１３により、第２面１３３に固定される。

このように構成される本実施例によれば、素子本体１２１からヒートシンク１１１ａまで熱的に接続される。ヒートシンク１１１ａは、インレイ１１４ａを介して素子本体１２１の熱が伝導される。これにより、放熱構造１１０ａは、発熱素子１２０の温度上昇を抑制することができる。

ヒートシンク１１１ａとインレイ１１４ａとは螺合されるため、インレイ１１４ａの他端面とヒートシンク１１１ａの一端面との平面度に影響されることなく、取り付けることができる。ヒートシンク１１１ａとインレイ１１４ａとを螺合させるため、ヒートシンク１１１ａとインレイ１１４ａとを端面で接着させる場合に比べて、ヒートシンク１１１ａとインレイ１１４ａとの接触面積を大きくできる。これにより、インレイ１１４ａからヒートシンク１１１ａへの熱の伝導性を向上できる。

なお、車両１内に機電一体型に配置される電子制御装置２は、アクチュエータからの振動の影響を受ける。機電一体型の電子制御装置２に本実施例を適用した場合、ヒートシンク１１１ａとインレイ１１４ａとを螺合させることにより強固に接続することができる。したがって、放熱構造１１０ａは、発熱素子１２０の温度上昇を抑制できる。

本実施例によれば、インレイ１１４ａとヒートシンク１１１ａとを螺合させて接続するため、発熱素子１２０の熱を金属製の筐体等へ伝達させずに、発熱素子１２０の温度上昇を抑制することができる。本実施例によれば、筐体２００を樹脂材料から形成することができ、かつ、インレイ１１４ａとヒートシンク１１１ａの平面度を上げる平面加工が不要になるため、整合コストを抑制できる。

図５を用いて第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例は、第１実施例の変形例に該当するため、第１実施例との差異を中心に説明する。図５の縦断面図に示すように、本実施例に係る放熱構造１１０ｂは、インレイ１１４ｂとヒートシンク１１１ｂとを有する。

インレイ１１４ｂの他端には、雌ねじ形状をした螺合部１１５ｂが形成されている。ヒートシンク１１１ｂの一端には、雄ねじ形状の螺合部１１２ｂが形成されている。螺合部１１２ｂは、インレイ１１４ｂの螺合部１１５ｂに対応する。螺合部１１２ｂと螺合部１１５ｂとが螺合することにより、ヒートシンク１１１ｂは、インレイ１１４ｂに固定される。螺合部１１５ｂと螺合部１１２ｂとは、隙間が生じることなく、熱的にかつ機械的に接続される。このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。

図６を用いて第３実施例を説明する。図６の縦断面図に示すように、本実施例に係る放熱構造１１０ｃは、インレイ１１４ｃとヒートシンク１１１ｃとを有する。

インレイ１１４ｃの他端には、雄ねじ形状をした螺合部１１５ｃが形成されている。ヒートシンク１１１ｃの一端には、雌ねじ形状の螺合部１１２ｃが形成されている。螺合部１１２ｃは、インレイ１１４ｃの螺合部１１５ｃに対応する。螺合部１１２ｃは、ヒートシンク１１１ｃの一端面から他端面に貫通するように形成される。螺合部１１２ｃと螺合部１１５ｃとが螺合することにより、ヒートシンク１１１ｃは、インレイ１１４ｃに固定される。螺合部１１５ｃと螺合部１１２ｃとは、隙間が生じることなく、熱的にかつ機械的に接続される。このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。

１：車両、２：電子制御装置、１００：電子基板、１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ：放熱構造、１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ：ヒートシンク、１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ：螺合部、１１３：接着剤、１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ：インレイ、１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ：螺合部、１２０：発熱素子、１２１：素子本体、１２２：端子、１２３：放熱フィン、１３０：プリント配線基板、１３１：第１面、１３２：ソルダーレジスト、１３３：第２面、１３４：導電層、１３５：絶縁層、１３６：貫通ビア、１３７：半田、１４０：コネクタ、１４１：コネクタ端子、２００：筐体、２０１：固定部、２０２：支持台、２０３：開口部、２０４：保護空間

Claims (5)

1. 筐体と前記筐体の内部に設けられる電子基板とを備える電子制御装置であって、
   前記電子基板は、
   プリント配線基板と、
   前記プリント配線基板の両面のうち第１面に搭載される発熱素子と、
   前記プリント配線基板の両面のうち前記第１面に対向する第２面に搭載される放熱部品と、
   前記第１面から前記第２面へ貫通して設けられる熱伝導部材であって、一端側が前記第１面で前記発熱素子に接続され、他端側が前記第２面で前記放熱部品に接続される熱伝導部材と、
   を含み、
   前記熱伝導部材の他端側と前記放熱部品とは螺合されている、
   電子制御装置。
2. 前記熱伝導部材の他端側には雄ねじ部が形成されており、
   前記放熱部品には前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部が形成されている、
   請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記熱伝導部材の他端側には雌ねじ部が形成されており、
   前記放熱部品には前記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成されている、
   請求項１に記載の電子制御装置。
4. 前記筐体は密閉されている、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子制御装置。
5. 前記筐体は、前記電子基板の制御対象であるアクチュエータに近接して設けられる、
   請求項４に記載の電子制御装置。
   
   

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