JP2021118212A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能が大きく、かつ、外部への電磁放射および外部からの電磁ノイズの侵入を抑制することができる電子制御装置を提供する。【解決手段】電子制御装置１００は、組付け用開口部１１を有する第一筐体１および組付け用開口部１１全体を覆う第二筐２体により構成され、組付け用開口部１１に連通する連通開口部１２を有する筐体１０と、筐体１０の内部に収容された回路基板３と、回路基板３に実装された集積回路素子４と、集積回路素子４に熱結合され、グラウンドに接地された放熱シールド部材６とを備える。放熱シールド部材６は、筐体１０の内部に収容され、集積回路素子４と熱結合された内側部６ａと、連通開口部１２を介して筐体１０の外側に延在された外側部６ｂとを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

車載用等に用いられる電子制御装置は、小型化、高性能化が図られており、発熱量および高周波ノイズが増大する傾向がある。近年では、動作周波数がＭＨｚ帯からＧＨｚ帯に増大しており、これに伴い、電子制御装置と外部機器との通信も高速になっている。動作周波数の増大により、電子制御装置はより大きな冷却性能を有することが要求される。また、通信速度の高速化は、外部への電磁放射および外部からの電磁ノイズの侵入に対する一層の抑制が要求される。

ハウジング内部に発熱電気部品が収容された電子モジュールとして、プリント回路基板に実装された発熱電気部品に熱伝導材料を介してヒートシンクを接合し、ヒートシンクのフィンをハウジングの上面に設けた開口から外部に突出させた構造が知られている。この電子モジュールでは、プリント回路基板が固定された導電性ベースが、フィンと反対側の下面で、ハウジングから露出する構造を有している（例えば、特許文献１参照）。

欧州特許出願公開第０２１７５７０８号明細書

上記特許文献１に記載された電子モジュールでは、プリント回路基板を固定する導電性ベースがハウジングから露出する構造を有するため、外部への電磁放射および外部からの電磁ノイズの侵入を十分、抑制することができでない。

本発明の一態様による電子制御装置は、組付け用開口部を有する第一筐体および前記組付け用開口部全体を覆う第二筐体により構成され、前記組付け用開口部に連通する連通開口部を有する筐体と、前記筐体の内部に収容された回路基板と、前記回路基板に実装された集積回路素子と、前記集積回路素子に熱結合され、グラウンドに接地された放熱シールド部材とを備え、前記放熱シールド部材は、前記筐体の内部に収容され、前記集積回路素子と熱結合された内側部と、前記連通開口部を介して筐体の外側に延在された外側部とを有する。

本発明によれば、冷却性能が大きく、かつ、外部への電磁放射および外部からの電磁ノイズの侵入を抑制することができる電子制御装置が提供される。

図１は、本発明の電子制御装置の第１の実施形態の外観斜視図である。 図２（ａ）は、図１に図示された電子制御装置のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図２（ｂ）は、筐体の連通開口部周縁部の側面図である。 図３は、図２（ａ）に図示された電子制御装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４は、図２（ａ）に図示された第一筐体および放熱シールド部材の分解斜視図である。 図５は、本発明の電子制御装置の第２の実施形態を示す断面図である。 図６は、本発明の電子制御装置の第３の実施形態を示す断面図である。 図７は、本発明の電子制御装置の第４の実施形態を示す外観斜視図図である。 図８は、本発明の電子制御装置の第５の実施形態を示す外観斜視図図である。 図９は、図８に図示された電子制御装置のＩＸ−ＩＸ線断面図である。 図１０は、図９に図示された電子制御装置のＸ−Ｘ線断面図である。 図１１は、本発明の実施例と比較例のジャンクション温度を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

−第１の実施形態−
以下、図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、本発明の電子制御装置の外観斜視図であり、図２（ａ）は、図１に図示された電子制御装置のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図２（ｂ）は、筐体の連通開口部周縁部の側面図であり、図３は、図２（ａ）に図示された電子制御装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。また、図４は、図２（ａ）に図示された第一筐体および放熱シールド部材の分解斜視図である。
電子制御装置１００は、第一筐体１と第二筐体２とからなる筐体１０、放熱シールド部材６、回路基板３、集積回路素子４、コネクタ７、イーサネットターミナル８を有する。図１に図示されるように、第一筐体１は、第二筐体２の後部側に配置され、第一筐体１と第二筐体２とは同層で、つまり、同一平面上で組み付けられている。第一筐体１は、第二筐体２に対向する側、換言すれば前面側に組付け用開口部１１（図４参照）を有する。第二筐体２は、筐体１０の前部側に配置され、後面側に第一筐体１の組付け用開口部１１と同じ大きさの開口部を有する。第一筐体１と第二筐体２は、図２に図示されるように、第一筐体１の組付け用開口部１１の前面側の周縁側部と、第二筐体２の後面側の開口部の周縁側部とを嵌合して組み付けられている。

第一筐体１と第二筐体２とは、例えば、第一筐体１と第二筐体２の一方に係合片を、他方に係合片を係止する係止部を設けるスナップフィットにより固定される。第一筐体１と第二筐体２とは、スナップフィットに替えて、ねじまたはボルト等の締結部材により組み付けてもよい。
第一筐体１と第二筐体２とを組み付けることにより、第一筐体１の組付け用開口部１１全体が第二筐体２により覆われ、筐体１０の内部空間が形成される。
図１および図２に図示されるように、第一筐体１と第二筐体２の上面および下面は平坦面であり、これらの面は平行配置となっている。電子制御装置１００の放熱性向上のために、第一筐体１および／または第二筐体２に放熱フィン等を設けるようにしてもよい。

図２に図示されるように、筐体１０内部には、回路基板３および集積回路素子４が収容されている。１つまたは複数のコネクタ７と、複数のイーサネット（登録商標）ターミナル８は、はんだ付けにより回路基板３に実装されている。コネクタ７およびイーサネットターミナル８は、回路基板３に実装された状態で、第二筐体２に形成された開口部内に挿通され、第二筐体２の前面側から外部に突出している。
集積回路素子４は、はんだ等の接合材４１（図２参照）により回路基板３に実装されている。

集積回路素子４上には、放熱シールド部材６が配置されている。放熱シールド部材６と集積回路素子４との間には、集積回路素子４と放熱シールド部材６との熱伝導を向上するための伝熱部５が介在されており、集積回路素子４と放熱シールド部材６とは熱結合されている。
集積回路素子４と熱結合された放熱シールド部材６は、第一筐体１および第二筐体２の左右側部に形成された連通開口部１２（図２（ｂ）、図３、図４参照）から筐体１０外部に露出されている。放熱シールド部材６の構造および作用等については後述する。

第一筐体１は、ＰＢＴ（例えば、導電性フィラー入りの樹脂）等の成形性および軽量化に優れた樹脂材料により形成されている。第一筐体１は、鉄などの板金、あるいはアルミニウムやアルミニウム合金であるＡＤＣ１２等の熱伝導性に優れた金属材料により形成し、耐久性および放熱性向上を図ることもできる。第一筐体１は、後側部、後側部に隣接する左側部および右側部、天井部、ならびに底部を有し、前面側に組付け用開口部１１が設けられたボックス状に形成されている。図２〜図４に図示されるように、第一筐体１の、後側部および左右側部それぞれの内面には、第一筐体１の内部側に突出する基板ガイド部１５が設けられている。図３を参照すると、基板ガイド部１５は、平面視でコ字形状を呈している。

基板ガイド部１５は、第一筐体１の天井部と底部との間に、後側部および左右側部の内面に沿って設けられている。図４に図示されるように、基板ガイド部１５には、内部側面から外側側面に向けて所定の深さに形成された溝１６が設けられている。回路基板３は、左右の端部および後部の端部が基板ガイド部１５の溝１６に嵌合されて、筐体１０内に保持されている。

回路基板３を、基板ガイド部１５の溝１６に取り付けるには、予め、集積回路素子４、放熱シールド部材６、コネクタ７、イーサネットターミナル８を回路基板３に実装しておく。そして、コネクタ７、イーサネットターミナル８を第二筐体２の開口に挿通した状態で、回路基板３の左右の端部を溝１６内に嵌合して、後部側に向けてスライドさせる。これにより、回路基板３が、基板ガイド部１５の溝１６内に保持される。回路基板３の後端面が、第一筐体１の後部側に位置する基板ガイド部１５の溝１６の底面に当接した位置が、回路基板３の配置位置であるように設定しておけば、組み付けの作業性が効率的となる。

また、回路基板３を溝１６に嵌合する前に、コネクタ７およびイーサネットターミナル８を第二筐体２に固定しておくと良い。このようにしておけば、回路基板３を溝１６内に取り付ける作業中、第二筐体２が、コネクタ７およびイーサネットターミナル８が実装された回路基板３とずれることがなく、組付けが、一層、容易となる。但し、この組付け方法は一例であって、これに限られるものではない。

第二筐体２は、第一筐体１と同様に、ＰＢＴ等の成形性および軽量化に優れた樹脂材料により形成されている。第二筐体２は、第一筐体１と同様に、鉄などの板金、あるいはアルミニウムやＡＤＣ１２等の熱伝導性に優れた金属材料により形成し、耐久性および放熱性向上を図ることもできる。
図２に示されるように、第二筐体２は、前側部（図２において左側の側部）、前側部に隣接する左側部および右側部、天井部ならびに底部を有する。第二筐体２は、第二筐体２の後部側、換言すれば、第一筐体１と対向する側部に、第一筐体１の組付け用開口部１１と同じ大きさの開口部が設けられたボックス状に形成されている。

図２（ｂ）を参照すると、第一筐体１の前面部と第二筐体２の後面部との突合せ部の左右側部には、それぞれ矩形切欠凹部１２−１と１２−２が形成され、これら矩形切欠凹部１２−１と１２−２により、筐体外部に開放された連通開口部１２が設けられている。つまり、第一筐体１の前部側には、連通開口部１２の後部側（図２では右側）部分の矩形切欠凹部１２−１が設けられ、第二筐体２の後部側には、連通開口部１２の前部側（図２では左側）部分の矩形切欠凹部１２−２が設けられており、後部側部分の矩形切欠凹部１２−１と前部側部分の矩形切欠凹部１２−２とにより１つの連通開口部１２が形成されている。連通開口部１２は、組付け用開口部１１に連通している。

上述したように、第二筐体２の前面側には、コネクタ７およびイーサネットターミナル８を挿通するための開口が形成されており、該開口を通してコネクタ７およびイーサネットターミナル８が第二筐体２の前面側に突出している。コネクタ７およびイーサネットターミナル８は、回路基板３に形成された配線パターン（図示せず）に接続されており、コネクタ７およびイーサネットターミナル８を介して、外部と電子制御装置１００間との電力や制御信号の送受信が行われる。回路基板３が実装されたコネクタ７とイーサネットターミナル８とを締結部材等により第二筐体２に固定することにより、コネクタ７、イーサネットターミナル８および第二筐体２を回路基板３と一体化することができる。

図２では、回路基板３上に、集積回路素子４と放熱シールド部材６がそれぞれ１つ実装された構造として例示されているが、いずれか一方もしくは両方を複数実装してもよい。図示はしないが、回路基板３には、コンデンサ等の受動素子も実装され、これらの電子部品とコネクタ７およびイーサネットターミナル８とを接続する配線パターンも形成されている。回路基板３は、例えば、エポキシ樹脂等の有機材料や、金属材料により形成されており、特に、ＦＲ４材により形成することが好ましい。回路基板３は、単層基板または多層基板とすることができる。また、回路基板３には、不図示のスルーホールが複数備えられていて、回路基板３の内部のグラウンド層と電気的に接続している。

集積回路素子４は、例えば、ＦＣＢＧＡ（Flip Chip Ball Grid
Array）型の発熱を伴う半導体素子である。ＦＣＢＧＡは、半導体チップと、インターポーザー基板とを有し、半導体チップが、はんだ等の接合材（図示せず）により、インターポーザー基板にフリップチップ実装された構造を有する。インターポーザー基板の半導体チップの反対側の面には、複数のはんだボール等の接合材４１が形成されており、インターポーザー基板、換言すれば、集積回路素子４は、接合材４１により回路基板３に電気的に接続されている。

図２、図３に図示されるように、回路基板３は、第一筐体１内の空間と第二筐体２内の空間に跨って、第一筐体１の天板部と第二筐体２の底部の面の双方と平行に、筐体空間内を横断して設けられている。回路基板３をその面に垂直な方向から第一筐体１の底板に平行な面に投影した面積は、第二筐体２の底板に平行な面に投影した面積より大きい。換言すると、回路基板３が第一筐体１内で占有する面積は、第二筐体２内で占有する面積より大きい。集積回路素子４は、第一筐体１内に収容される回路基板３の領域内に配置されている。

伝熱部５は、グリース状、ジェル状、シート状等さまざまな種類の材料を用いて形成することができる。一般的に使用されているのはグリース状の伝熱材であり、この種の伝熱材には、接着性を有する熱硬化樹脂や、低弾性を有する半硬化樹脂等がある。伝熱部５を構成する樹脂には、金属、カーボン、セラミック等により形成された熱伝導性が良好なフィラーが含有されている。伝熱部５は、回路基板３の熱による変形や振動、および製造時の公差に対して変形可能な柔軟性を有する、例えば、セラミックフィラーが含有されたシリコン系樹脂を用いた半硬化樹脂が好ましい。

放熱シールド部材６は、アルミニウムや銅等の熱伝導性に優れ、導電性を有する板状の金属部材により形成されている。放熱シールド部材６は、金属部材に、グラフェンやグラファイトシート等のカーボンを貼り付けた構造を有するものでもよい。また、放熱シールド部材６は、ヒートパイプやベーパチャンバ等の相変化技術を利用した熱輸送に優れた材料を用いて、放熱性の向上を図ることもできる。

図４に図示されるように、放熱シールド部材６は、第一筐体１の内部に収容される内側部６ａと、内側部６ａに接続され、連通開口部１２を介して第一筐体１の外部に延在される外側部６ｂとを有する。図示はしないが、連通開口部１２内にシール材を設け、筐体１０と放熱シールド部材６とにより内部を水密にする構造としてもよい。筐体１０と放熱シールド部材６とで筐体内部を水密構造とすれば、シールド効果を有する放熱シールド部材６を用いて防水性を図ることが可能となり、防水のための部材を追加する必要がない。
なお、上述したように、連通開口部１２は、第一筐体１に設けられた後部側の矩形切欠凹部１２−１と、第二筐体２に設けられた前部側の矩形切欠凹部１２−２により形成される。第一筐体１に設けられた矩形切欠凹部１２−１は、連通開口部１２の後部側の開口を構成している。

放熱シールド部材６の内側部６ａおよび外側部６ｂは、板金加工により一体に、換言すれば、一部材として形成することができる。また、アルミニウム等の金属材料を用いて、鋳造により一体に形成することができる。また、放熱シールド部材６は、内側部６ａおよび外側部６ｂを別部材として形成し、溶接や締結などにより、一体化するようにしてもよい。

放熱シールド部材６の内側部６ａは、回路基板３とほぼ平行な平坦部３１と、平坦部３１に対してほぼ垂直に屈曲されたシールド部３２を有する。平坦部３１は、集積回路素子４の左右方向（長手方向）および前後方向の長さよりも大きい帯状形状を有する。換言すると、集積回路素子４を平坦部３１に投影すると、その影は平坦部３１の輪郭の内側に形成される。平坦部３１は、伝熱部５を介して集積回路素子４に熱結合される熱結合部３１ａ（図２参照）を含んでいる。
放熱シールド部材６の内側部６ａは、第一筐体１の内側において伝熱部５を介して集積回路素子４に熱結合されており、表面積が大きい帯状形状を有している。このため、集積回路素子４から放出される熱を、第一筐体１内に広げる拡散機能を有する。放熱シールド部材６の内側部６ａは、回路基板３に実装された他の発熱部品（図示せず）に対しても、伝熱部５を介して熱結合させることができる。

放熱シールド部材６の内側部６ａのシールド部３２は、図２に図示されるように、回路基板３側に向けて延在されている。また、図３に図示されるように、シールド部３２は、左右方向（長手方向）において、コネクタ７およびイーサネットターミナル８に対向する領域全体に亘り延在されている。図２、図４に図示されるように、シールド部３２の先端部３３は、ほぼ直角に屈曲されている。図２に図示されるように、シールド部３２の先端部３３と回路基板３との間には、ガスケット２１が介装されている。

ガスケット２１は、ポリウレタンやゴム等を芯材として周囲に導電層を有した部材である。ガスケット２１は、回路基板３に設けられたグラウンド部（図示せず）に電気的に接続される。従って、放熱シールド部材６は、ガスケット２１を介してグラウンド部に接続される。

放熱シールド部材６の内側部６ａのシールド部３２は、図３に示されるように、左右方向（長手方向）の両端部が、第一筐体１と第二筐体２の突合せ部に形成された連通開口部１２内に挿通され、外部に露出されている。そして、シールド部３２は、シールド部３２の両端部が外部に露出された位置で、後部側に向けて直角に屈折され、外側部６ｂに接続されている。放熱シールド部材６の外側部６ｂは、内側部６ａのシールド部３２の左右方向（長手方向）の両端に一対、設けられている。外側部６ｂの高さ方向（第一筐体の底部から天井部に向かう方向）の長さは、シールド部３２の高さ方向の長さとほぼ同じであり、表面積が大きい帯状形状を有する。放熱シールド部材６の外側部６ｂの面積は、筐体１０に設けられた連通開口部１２の面積より大きい。

連通開口部１２の面積は、連通開口部１２内に挿通される、断面ほぼ矩形形状のシールド部３２の断面積とほぼ同等、またはそれよりは僅かに大きく形成されており、連通開口部１２とシールド部３２との間には殆ど隙間が無い。連通開口部１２の両端面をシールド部３２に接触させてもよい。また、上述したように、筐体内部を水密とするため、連通開口部１２内に水密機能性部材を設けてもよい。

集積回路素子４から発生される熱は、内側部６ａからシールド部３２を介して外側部６ｂに伝熱する。そして、外側部６ｂから空気中へ対流および放射により放熱する。外側部６ｂは、第一筐体１の左右の側部に沿って延在された帯状形状の大面積を有する。従って、本実施形態によれば、放熱シールド部材６による放熱性を大きいものとすることができる。外側部６ｂに放熱フィンを設けること可能であり、このような構造とすれば、放熱性を一層向上することができる。

放熱シールド部材６は、板状の導電性部材により形成されており、連通開口部１２内に挿通されるシールド部３２の断面積は小さい。筐体１０を構成する第一筐体１および第二筐体２は、導電性を有する。そして、シールド部３２と連通開口部１２との間には殆ど隙間が形成されていない。また、第一筐体１と第二筐体２との突合せ部に設けられた組付け用開口部１１は、その全体が第二筐体２により塞がれており、換言すれば、覆われており、筐体１０には、シールド部３２と連通開口部１２との隙間以外には隙間が形成されていない。

このため、シールド部３２と連通開口部１２との隙間を介して、集積回路素子４等からの電磁ノイズが筐体１０の外部に放射される電磁放射および外部から筐体１０内に侵入する電磁ノイズを抑制することができる。
なお、上記では、連通開口部１２は、第一筐体１と第二筐体２それぞれに設けた開口部分により形成される構造として例示したが、連通開口部１２は、第一筐体１および第二筐体２の一方に設けた開口部により形成される構造としてもよい。

外側部６ｂは、ねじ等の締結部材（図示せず）を用いて、第一筐体１の側部で固定してもよい。また、放熱シールド部材６の外側部６ｂに、車両の車体等の外部機器に取り付ける取付部３４（図４参照）を設けてもよい。図示はしないが、取付部３４には、ボルト等の締結部材が締結される雌ねじ部や、締結部材を挿通するための貫通孔を設けてもよい。

図２、図３に示されるように、放熱シールド部材６のシールド部３２は、集積回路素子４と、コネクタ７およびイーサネットターミナル８との間に配置されている。従って、集積回路素子４から放射される電磁ノイズを遮断する壁を形成する。このため、第二筐体２の開口と、コネクタ７および各イーサネットターミナル８との間から侵入する電磁ノイズは、放熱シールド部材６のシールド部３２により遮断され、集積回路素子４に漏洩するのを防止することができる。また、集積回路素子４から放射される電磁ノイズは、放熱シールド部材６のシールド部３２により遮断され、各イーサネットターミナル８に接続される接続部材を介して、漏洩電磁ノイズが外部に放射されるのを防止することができる。

また、図２に図示されるように、放熱シールド部材６のシールド部３２は、連通開口部１２よりも第二筐体２側に位置している（図２には、連通開口部１２を二点鎖線で示す）。つまり、放熱シールド部材６のシールド部３２は、連通開口部１２の第二筐体２側の端部１２ａと同一面またはそれよりもコネクタ７およびイーサネットターミナル８側に配置されている。

このため、筐体１０の外部から連通開口部１２を介して侵入する電磁ノイズは、シールド部３２により遮断される。これにより、各イーサネットターミナル８への電磁ノイズの漏洩の防止効果を、一層、向上することができる。

また、上述したように、放熱シールド部材６のシールド部３２は、ガスケット２１を介して回路基板３のグラウンド部（図示せず）に電気的に接続されている。電磁ノイズは交流であるため、シールド部３２とグラウンド部とを接続するインピーダンスは、遮断する電磁ノイズの周波数に関して十分小さくなるように考慮する。このような構造では、集積回路素子４、伝熱部５、放熱シールド部材６の平坦部３１、シールド部３２、ガスケット２１、回路基板３のグラウンド部との間にノイズ伝達経路となるループが形成され、コネクタ７および各イーサネットターミナル８への電磁ノイズの漏洩を抑制することができる。

このように、放熱シールド部材６を回路基板３に設けられたグラウンド部に電気的に接続することにより、電磁ノイズのシールド効果を、一層、向上することができる。
なお、上記実施形態では、ガスケット２１を回路基板３に押圧するシールド部３２の先端部３３は、シールド部３２に対してほぼ直角に屈曲される構造として例示した。しかし、シールド部３２の先端部３３は、屈曲せずに、シールド部３２をそのまま延在するストレート形状としてもよい。

また、放熱シールド部材６のシールド部３２は、集積回路素子４から離れた位置で、ガスケット２１を介して回路基板３に熱伝導可能に接続されている。このため、集積回路素子４から発生される熱は、放熱シールド部材６の内側部６ａにより回路基板３の広い領域に分散され、熱の局所集中を抑制することができる。

回路基板３と放熱シールド部材６のシールド部３２との間に介在するガスケット２１は、ポリウレタンやゴム等の柔軟性を有する部材を芯材とする構造を有する。このため、回路基板３の熱による変形や振動、製造時の公差、あるいは外側部６ｂに外力が与えられたことにより集積回路素子４に作用する応力を低減することができる。

なお、上記実施形態では、第二筐体２には、コネクタ７やイーサネットターミナル８等の端子を収容する内部空間を有する構造として例示したが、本発明の電子制御装置１００は、コネクタ７やイーサネットターミナル８を有していない構造にも適用することができる。コネクタ７やイーサネットターミナル８有しておらず、第二筐体２には、例えば、装飾パネル等のみが取り付けられる構造であれば、第二筐体２は板状の蓋体構造としてもよい。

本発明の第１の実施形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）電子制御装置１００は、組付け用開口部１１を有する第一筐体１および組付け用開口部１１全体を覆う第二筐体２により構成され、組付け用開口部１１に連通する連通開口部１２を有する筐体１０と、筐体１０の内部に収容された回路基板３と、回路基板３に実装された集積回路素子４と、集積回路素子４に熱結合され、グラウンドに接地された放熱シールド部材６とを備えている。放熱シールド部材６は、筐体１０の内部に収容され、集積回路素子４と熱結合された内側部６ａと、連通開口部１２を介して筐体１０の外側に延在された外側部６ｂとを有する。第一筐体１に設けられた組付け用開口部１１は、その全体が第二筐体２により覆われている。放熱シールド部材６は、組付け用開口部１１に連通する連通開口部１２を介して筐体１０の外側に延在された外側部６ｂを有する。集積回路素子４から発生される熱は、放熱シールド部材６の外側部６ｂから空気中へ対流および放射により放熱するため、効率の良い放熱性を有する。また、筐体１０には、放熱シールド部材６と連通開口部１２との隙間以外には隙間が形成されておらず、しかも、放熱シールド部材６と連通開口部１２との隙間は殆ど無い。このため、放熱シールド部材６と連通開口部１２との隙間を介して、集積回路素子４からの電磁ノイズが筐体１０の外部に放射される電磁放射および外部から筐体１０内の侵入する電磁ノイズを抑制することができる。

（２）内側部６ａおよび外側部６ｂを有する放熱シールド部材６は、金属部材により一部材として形成されている。このため、放熱フィンを有する放熱部材等に比し、安価にすることができる。

（３）筐体１０は、それぞれ組付け用開口部１１に連通する連通開口部１２を有する一対の側部を有し、放熱シールド部材６は、連通開口部１２のそれぞれから筐体１０の外側に延在された一対の外側部６ｂを有する。外側部６ｂを筐体１０の両側部に設けることにより、外側部６ｂの面積を大きくすることができ、放熱性を向上することができる。

（４）回路基板３に接続されるイーサネットターミナル８をさらに備え、イーサネットターミナル８は、放熱シールド部材６の内側部６ａは、集積回路素子４とイーサネットターミナル８との間に、回路基板３に設けられたグラウンド部に電気的に接続されるシールド部３２を含む。このような構造では、集積回路素子４、放熱シールド部材６、回路基板３のグラウンド部との間にノイズ伝達経路となるループが形成され、イーサネットターミナル８への電磁ノイズの漏洩を抑制することができる。このため、第二筐体２のイーサネットターミナル８が取り付けられた開口を介して外部から侵入する電磁ノイズは、放熱シールド部材６のシールド部３２により遮断され、電磁ノイズが集積回路素子４に漏洩するのを防止することができる。

（５）放熱シールド部材６のシールド部３２と前記回路基板３の前記グラウンド部との間に、柔軟性を有し、シールド部３２と回路基板３のグラウンド部とを電気的に接続するガスケット２１を、さらに備える。このため、回路基板３の熱による変形や振動、製造時の公差、あるいは外側部６ｂに外力が与えられたことにより集積回路素子４に作用する応力を低減することができる。

（６）放熱シールド部材６のシールド部３２は、連通開口部１２のイーサネットターミナル８側の端部１２ａと同一線上、もしくは連通開口部１２のイーサネットターミナル８側の端部１２ａよりイーサネットターミナル８側に配置されている。これにより、筐体１０の外部から連通開口部１２を介して侵入する電磁ノイズは、シールド部３２により遮断され、イーサネットターミナル８への電磁ノイズの漏洩の防止効果を向上することができる。

−第２の実施形態−
図５は、本発明の電子制御装置の第２の実施形態を示す断面図である。図５は、第１の実施形態の図２に相当する図である。
第２の実施形態の電子制御装置１００が第１の実施形態と相違するのは放熱シールド部材６Ａのシールド部３２ａにより集積回路素子４の外周側面全体を取り囲む構造とした点である。
図５に図示されるように、放熱シールド部材６Ａは、平坦部３１の前部側、後部側および前部側と後部側を接続する一対の側部（図５には図示されず）に設けられたシールド部３２ａを備えている。つまり、放熱シールド部材６Ａのシールド部３２ａは、内側部６ａの外周を取り囲む、平面視で矩形形状に形成されている。したがって、集積回路素子４は、放熱シールド部材６Ａのシールド部３２ａによって、外周側面全体を取り囲まれている。
放熱シールド部材６Ａの内側部６ａの前後の一対のシールド部３２ａと回路基板３のグラウンド部との間には、ガスケット２１が設けられている。

第２の実施形態の電子制御装置１００の他の構造は、第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第２の実施形態の電子制御装置１００は、第１の実施形態の放熱シールド部材６を含め第１の実施形態のすべての部材を有している。
よって、第２の実施形態の電子制御装置１００は、第１の実施形態と同様の効果（１）〜（６）を有する。

加えて、第２の実施形態では、放熱シールド部材６Ａのシールド部３２ａは、集積回路素子４の外周側面全体を取り囲んでいる。このため、第二筐体２の開口と、コネクタ７および各イーサネットターミナル８との隙間から侵入する電磁ノイズの回り込みを抑えることができ、漏洩電磁ノイズの遮断に、一層、効果を奏する。また、集積回路素子４から発生される熱は、前・後部側の両側のシールド部３２ａ、３２ｂを介して回路基板３に伝熱されるので、熱の拡散効果をより大きくすることができる。

なお、上記では、放熱シールド部材６Ａのシールド部３２ａが集積回路素子４の外周側面全体を取り囲む構造として例示した。しかし、放熱シールド部材６Ａのシールド部３２ａが、集積回路素子４の前後の側面のみに対応して形成された構造としたり、集積回路素子４の前部と一対側面に対応して形成された構造としてもよい。

−第３の実施形態−
図６は、本発明の電子制御装置の第３の実施形態を示す断面図である。図６は、第１の実施形態の図３に相当する図である。
第１の実施形態の電子制御装置１００では、放熱シールド部材６の外側部６ｂは、第一筐体１の側部に沿って、後部側に延在する構造であった。これに対し、第２の実施形態の電子制御装置１００では、放熱シールド部材６Ｂの外側部６Ｂｂは、第一筐体１および第二筐体２の側部に沿って、前部側および後部側に延在する外側後部６Ｂｂ１と外側前部６Ｂｂ２を有する。

図６に図示されるように、第１の実施形態と同様、放熱シールド部材６Ｂは、左右方向（長手方向）の両端に設けられた一対の外側部６Ｂｂ１および６Ｂｂ２を有している。外側部６Ｂｂ１は、それぞれ、放熱シールド部材６のシールド部３２から、第一筐体１の側部に沿って後部側に延在され、外側前部６Ｂｂ２は第二筐体２の側部に沿って前部側に延在される。
これにより、放熱シールド部材６Ｂの表面積を、第一の実施形態よりも大きくすることができる。さらに、連通開口部１２からの電磁ノイズの侵入および放射を抑えることができる。

第３の実施形態の電子制御装置１００の他の構造は、第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第３の実施形態の電子制御装置１００が第１の実施形態の放熱シールド部材６と相違する点は、以下の点である。第１の実施形態においては、第一筐体１の後部側にのみ外側部６ｂが延在する構造であった。これに対し、第３の実施形態の電子制御装置１００では、第３の実施形態の放熱シールド部材６Ｂは、第一筐体１の後部側と第二筐体２の前部側に延在する外側後部６Ｂｂ１と外側前部６Ｂｂ２とを有する。従って、第３の実施形態の電子制御装置１００は、第１の実施形態のすべての部材を有している。
よって、第３の実施形態の電子制御装置１００は、第１の実施形態と同様の効果（１）〜（６）を有する。

加えて、第３の実施形態では、放熱シールド部材６Ｂの外側部６Ｂｂは、第二筐体２の前部側に延在した分、表面積が増大するので、放熱性をより大きくすることができる。さらに、連通開口部１２からの電磁ノイズの侵入および放射を抑えることができる。

なお、第１の実施形態において、放熱シールド部材６の外側部６ｂに、車両の車体等の外部機器に取り付ける取付部３４を設けることもできることを記載したが、第３の実施形態では、取付部３４を外側部６Ｂｂの前部側に延在される部分６Ｂｂ2に設けることもできる。つまり、取付部３４は、外側部６Ｂｂの後部側に延在される部分６Ｂｂ1または前部側に延在される部分６Ｂｂ2のどちらに設けてもよい。また、取付部３４は、外側部６Ｂｂの後部側に延在される部分６Ｂｂ1および前部側に延在される部分６Ｂｂ2の両方に設けることが可能であり、このようにすれば、電子制御装置１００の取付強度が大きくなり、また、取付部３４が４か所となるので、取付け構造が安定し、振動や衝撃に対する信頼性も向上する。

−第４の実施形態−
図７は、本発明の電子制御装置の第４の実施形態を示す図である。
第１の実施形態では、放熱シールド部材６の外側部６ｂは、筐体１０の左右方向（長手方向）の両端部で外部に引き出されていた。これに対し、第４の実施形態の電子制御装置では、放熱シールド部材（不図示）の外側部６Ｃｂは、筐体１０の天井部１０ａから外部に引き出されている。
図７に図示されるように、連通開口部１２は、第一筐体１の天井部と第二筐体２の天井部との突合せ部に跨がって設けられており、放熱シールド部材の外側部６Ｃｂは、この連通開口部１２から外部に引き出されている。放熱シールド部材の外側部６Ｃｂは、筐体１０の内部に設けられた内側部６ａ（図２〜４等参照）に接続される連結部６ｃを有している。連結部６ｃは、連通開口部１２に挿入される幅狭に形成されており、平坦部３１から上方（天井部側）に向けてほぼ直角に屈曲されている。

外側部６Ｃｂは、連結部６ｃに連結されており、連結部６ｃに対しほぼ直角に屈曲されて第一筐体１の天井部に沿って延在されている。外側部６Ｃｂは、第一筐体１の天井部より一回り小さい程度の大面積を有しており、放熱面積の大きい帯状形状を有している。

第４の実施形態の電子制御装置１００の他の構造は、第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第４の実施形態の電子制御装置１００は、放熱シールド部材の外側部６Ｃｂの配置を、第１の実施形態の左右方向（長手方向）側の両端部から、天井部側に変更しただけであり、他の構造は、第１の実施形態と同一である。
よって、第４の実施形態の電子制御装置１００は、第１の実施形態と同様の効果（１）〜（６）を有する。

なお、第４の実施形態において、放熱シールド部材の外側部６Ｃｂを、第一筐体１の底部側にも設けるようにしてもよい。また、放熱シールド部材の外側部６Ｃｂを、第３実施形態と同様、第一筐体の天井部に沿って後部側に延在される部分と、第二筐体２の天井部に沿って前部側に延在される部分を有する構造としてもよい。

−第５の実施形態−
図８は、本発明の電子制御装置の第５の実施形態を示す外観斜視図であり、図９は、図８に図示された電子制御装置のＩＸ−ＩＸ線断面図であり、図１０は、図９に図示された電子制御装置のＸ−Ｘ線断面図である。
第１〜第４の実施形態の電子制御装置１００の筐体１０は、第一筐体１と第二筐体２とを同層に、つまり、同一平面上に配置して組付けた構造であった。これに対し、第５の実施形態の電子制御装置１００の筐体１０は、第一筐体１Ａと第二筐体２Ａとを積層して組み付ける構造を有する。また、第１〜第４の実施形態では、回路基板３を基板ガイド部１５の溝１６に嵌合する構造であったが、第５の実施形態では、回路基板３を第二筐体２Ａに設けられたボス部１８に、ねじ等の締結部材により固定する構造を有する。
以下では、第１の実施形態と相違する構造を主として説明し、第１の実施形態と同様な構造については、適宜、説明を省略する。

電子制御装置１００は、第一筐体１Ａと第二筐体２Ａとからなる筐体１０、放熱シールド部材６Ｄ、回路基板３、集積回路素子４、コネクタ７、複数のイーサネットターミナル８を有する。図８に図示されるように、第一筐体１Ａと第二筐体２Ａは、積層されて配置されている。第一筐体１Ａは、上部側に組付け用開口部１１Ａ（図９参照）を有するボックス状に形成されている。また、第二筐体２Ａは、下部側に、組付け用開口部１１Ａに対向して組付け用開口部１１Ａと同じ大きさの開口部を有するボックス状に形成されている。第一筐体１Ａと第二筐体２Ａは、図８、図９に図示されるように、第一筐体１Ａの組付け用開口部１１Ａの周縁側部と、第二筐体２Ａの開口部の周縁側部とを積層して組み付けられている。

筐体１０内部には、回路基板３および集積回路素子４が収容されている。コネクタ７および複数のイーサネットターミナル８は、はんだ付けにより回路基板３に実装されている。コネクタ７および複数のイーサネットターミナル８は、回路基板３に実装された状態で、第一筐体１Ａに形成された開口部内に挿通され、筐体１０の外部に突出している。

集積回路素子４上には、放熱シールド部材６Ｄが配置されている。放熱シールド部材６Ｄと集積回路素子４との間には、集積回路素子４と放熱シールド部材６Ｄとの熱伝導を向上するための伝熱部５が介在されている。

図９、図１０に図示されるように、第二筐体２Ａには、４つのコーナー部のそれぞれから回路基板３に向けて延在するボス部１８が一体に形成されている。回路基板３は、ねじ等の締結部材（図示せず）を用いて、ボス部１８に固定されている。上記実施形態では、ボス部１８が第二筐体２Ａに設けられた構造として例示したが、ボス部１８は、第一筐体１Ａに設けてもよい。

第一筐体１Ａおよび第二筐体２Ａの左右方向（長手方向）の両側部には、外部に開放された連通開口部１２が設けられている。連通開口部１２は、組付け用開口部１１Ａに連通している。

回路基板３上には、集積回路素子４および放熱シールド部材６Ｄが実装されている。図９に図示されるように、放熱シールド部材６Ｄは、第一筐体１Ａの内部に収容される内側部６ａと、内側部６ａに接続され、連通開口部１２を介して第一筐体１Ａの外部に延在される外側部６ｂとを有する。

図１０に図示されるように、放熱シールド部材６Ｄの内側部６ａは、前後方向の長さ（幅）が、集積回路素子４とほぼ同じ長さを有し、左右方向（長手方向）に同一幅に延在された帯状形状を有する。放熱シールド部材６Ｄの内側部６ａは、連通開口部１２から露出した位置で外側部６ｂに接続されている。放熱シールド部材６Ｄの外側部６ｂは、内側部６ａに対し、第一筐体１Ａの底部側に向けてほぼ直角に屈曲され、第一筐体１Ａの側部に沿って前後方向に延在されている。外側部６ｂは、内側部６ａよりも大きい前後方向の長さ(幅)を有しており、大面積を有する。

第５の実施形態の電子制御装置１００の放熱シールド部材６Ｄは、第１の実施形態に設けられた、イーサネットターミナル８と集積回路素子４との間に配置されたシールド部３２を有していないので、構造が簡素化され、低コスト化を図ることができる。
第５の実施形態の電子制御装置１００の他の構造は、第１の実施形態と同様である。

第５の実施形態の電子制御装置１００は、組付け用開口部１１Ａを有する第一筐体１Ａおよび組付け用開口部１１Ａ全体を覆う第二筐体２Ａにより構成され、組付け用開口部１１Ａに連通する連通開口部１２を有する筐体１０と、筐体１０の内部に収容された回路基板３と、回路基板３に実装された集積回路素子４と、集積回路素子４に熱結合された放熱シールド部材６Ｄとを備えている。従って、第１の実施形態の効果（１）と同様な効果を奏する。

第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様、放熱シールド部材６Ｄは、金属部材により一部材として形成することができる。また、放熱シールド部材６Ｄの外側部６ｂは、組付け用開口部１１Ａに連通する連通開口部１２から筐体１０の外側に延在されている。さらに、第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様、放熱シールド部材６Ｄの内側部６ａは、集積回路素子４とコネクタ７との間に、回路基板３に設けられたグラウンド部に電気的に接続されるシールド部３２を含む構造とされている。また、放熱シールド部材６Ｄのシールド部３２と回路基板３のグラウンド部との間に、柔軟性を有し、シールド部３２と回路基板３のグラウンド部とを電気的に接続するガスケット２１を備えている。
従って、第５の実施形態においても、第１の実施形態の同様の効果（１）〜（５）を有する。

[実施例]
第５の実施形態として記載された電子制御装置１００を、下記に示す部材を用いて作製した。
筐体１０の外形は１７６ｍｍ×１１７ｍｍ×２８ｍｍ（厚さ）とした。回路基板３は、ねじ（図示せず）を用いて、第一筐体１Ａの４つのコーナー部に設けられたボス部（不図示）に固定した。第一筐体１Ａおよび第二筐体２Ａは、熱伝導率０．８Ｗ／ｍＫ、放射率０．９のＰＢＴ樹脂を用いて作製した。

集積回路素子４は、３０ｍｍ×３０ｍｍ×３．２ｍｍ（厚さ）のＦＣＢＧＡ（Flip
Chip Ball Grid Array）型の半導体装置として形成し、回路基板３に実装した。
回路基板３は、１５８ｍｍ×１０４ｍｍ×１．６ｍｍ（厚さ）を有するＦＲ４材料により形成した。回路基板３は８層の多層基板であり、等価熱伝導率は、面内方向では６９．４Ｗ／ｍＫ、垂直方向では０．４５Ｗ／ｍＫである。

コネクタ７および複数のイーサネットターミナル８は、回路基板３に実装した。
伝熱部５は、熱伝導率を２Ｗ／ｍＫとし、シリコン系樹脂に熱伝導性フィラーを含有した低弾性の伝熱材を用いて形成した。伝熱部５は、集積回路素子４の上部に設け、３０ｍｍ×３０ｍｍ×１．９ｍｍ（厚さ）とした。

放熱シールド部材６Ｄは、熱伝導率２４０Ｗ／ｍＫのアルミニウム材料を用いて形成した。内側部６ａは、幅３０ｍｍ、厚さ２ｍｍとし、集積回路素子４上の伝熱部５の上部に設けた。外側部６ｂは、長さ１０７ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ２ｍｍとし、第一筐体１Ａの外側表面と接続した。

本発明の実施例と比較するため、比較品を作製した。
比較品は、図８〜図１０に示す構造の電子制御装置１００において、放熱シールド部材６Ｄを有しておらず、第一筐体１Ａおよび第二筐体２Ａに連通開口部１２が形成されていない構造をとした。第一筐体１Ａおよび第二筐体２Ａの材料は、熱伝導率および放射率が実施例と同じＰＢＴ樹脂を用いて形成した。集積回路素子４上には、実施例と同材料で形成された伝熱部５を、実施例と同じ１．９ｍｍの厚さに設けた。

比較品は放熱シールド部材６Ｄを有していないので、伝熱部５は、直接、第二筐体２Ａの天井部に接触させた。但し、第一筐体１Ａの内部空間の高さ（底部内面から天井部内面までの長さ）は、実施例と同一とし、第二筐体２Ａの天井部に、実施例の放熱シールド部材６Ｄの厚さ分のボス部を設けた。すなわち、伝熱部５は、下面側が集積回路素子４に接触し、上面が第二筐体２Ａの天井部に設けたボス部の下面に接触する。

本発明の実施形態による放熱効果を確認するため、実施例と比較品の集積回路素子４のジャンクション温度を測定した。ジャンクション温度とは、集積回路素子４を構成する半導体チップの表面温度のことであり、図９に図示された集積回路素子４の外周側面ＪＸで測定した。ジャンクション温度は、無風環境、環境温度７５℃において、集積回路素子４の発熱量を５．１Ｗとした条件で測定した。

図１１は、本発明の実施例と比較例のジャンクション温度を示す図である。
図１１に示されるように、上記条件でのジャンクション温度は、実施例の方が比較例よりも１８℃程度低いことが確認された。これにより、本発明の実施例の電子制御装置１００によれば、電磁ノイズのシールド性と放熱性との両立性を備えるものであることが確認された。

なお、上記各実施形態では、集積回路素子４を、ＦＣＢＧＡ型の半導体装置として例示した。しかし、集積回路素子４は、ＦＣＢＧＡ型以外のＢＧＡ型としてもよい。また、集積回路素子４はＢＧＡ型以外の電子部品であってもよい。

上記各実施形態では、放熱シールド部材６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄと集積回路素子４との間に伝熱部５を介在した構造として例示した。しかし、集積回路素子４と放熱シールド部材６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄとが良好に熱伝導可能な熱結合構造を有していればよく、伝熱部５は無くてもよい。

上記各実施形態に示した放熱シールド部材６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄの構造、材質、形状等は、それぞれ、一例として例示したものであり、筐体１０の内部構造や筐体１０内に収容される電子部品等、種々、要因により、適宜、変更して適用されるものである。

上記では、種々の実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。各実施形態を組合せたり、適宜、変形したりしてもよい。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１、１Ａ 第一筐体
２、２Ａ 第二筐体
３ 回路基板
４ 集積回路素子
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ 放熱シールド部材
６ａ 内側部
６ｂ、６Ｂｂ、６Ｃｂ 外側部
７ コネクタ
８ イーサネットターミナル
１０ 筐体
１１、１１Ａ 組付け用開口部
１２ 連通開口部
１２ａ 端部
１６ 溝
２１ ガスケット
３１ 平坦部
３２、３２ａ、３２ｂ シールド部
３４ 取付部
１００ 電子制御装置

Claims (12)

1. 組付け用開口部を有する第一筐体および前記組付け用開口部全体を覆う第二筐体により構成され、前記組付け用開口部に連通する連通開口部を有する筐体と、
   前記筐体の内部に収容された回路基板と、
   前記回路基板に実装された集積回路素子と、
   前記集積回路素子に熱結合され、グラウンドに接地された放熱シールド部材とを備え、
   前記放熱シールド部材は、
   前記筐体の内部に収容され、前記集積回路素子と熱結合された内側部と、
   前記連通開口部を介して前記筐体の外側に延在された外側部とを有する電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記内側部および前記外側部を有する前記放熱シールド部材は、金属部材により一部材として形成されている電子制御装置。
3. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記筐体は、それぞれ前記組付け用開口部に連通する前記連通開口部を有する一対の側部を有し、
   前記放熱シールド部材は、前記連通開口部のそれぞれから前記筐体の外側に延在された一対の前記外側部を有する電子制御装置。
4. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記回路基板に接続されるコネクタをさらに備え、
   前記コネクタは、前記筐体に設けられた開口を介して外部に露出され、
   前記放熱シールド部材の前記内側部は、前記集積回路素子と前記コネクタとの間に、前記回路基板に設けられたグラウンド部に電気的に接続されるシールド部を含む電子制御装置。
5. 請求項４に記載の電子制御装置において、
   前記放熱シールド部材の前記シールド部と前記回路基板の前記グラウンド部との間に、柔軟性を有し、前記シールド部と前記回路基板の前記グラウンド部とを電気的に接続するガスケットを、さらに備える電子制御装置。
6. 請求項５に記載の電子制御装置において、
   前記回路基板をその面に垂直な方向から前記第一筐体の底面に平行な面に投影した面積は、前記第二筐体の底面に平行な面に投影した面積より大きく、前記回路基板が前記第一筐体内で占有する面積は、前記第二筐体内で占有する面積より大きく、
   前記コネクタは、前記第二筐体に設けられている電子制御装置。
7. 請求項５に記載の電子制御装置において、
   前記コネクタは、前記第二筐体に固定され、前記回路基板の少なくとも一部は、前記第一筐体に設けられた溝内に嵌入されている電子制御装置。
8. 請求項５に記載の電子制御装置において、
   前記放熱シールド部材の前記シールド部は、前記連通開口部の前記コネクタ側の端部と同一線上、もしくは前記連通開口部の前記コネクタ側の端部より前記コネクタ側に配置されている電子制御装置。
9. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記放熱シールド部材の面積は、前記筐体に設けられた前記連通開口部の面積より大きい電子制御装置。
10. 請求項１に記載の電子制御装置において、
    前記第一筐体は、金属または導電性のフィラーを含む樹脂または金属を含む材料により形成されている電子制御装置。
11. 請求項１に記載の電子制御装置において、
    前記第二筐体は、金属または導電性のフィラーを含む樹脂または金属を含む材料により形成されている電子制御装置。
12. 請求項１から１１までのいずれか一項に記載の電子制御装置において、
    前記放熱シールド部材の前記外側部は、車両に取り付けられる取付け部を有する電子制御装置。

Images