JP2021129041A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度検出精度を向上可能な電子装置を提供する。【解決手段】電子装置１は、基板２１と、スイッチング素子１１と、複数のサーミスタ１５、１６と、を備える。スイッチング素子１１は、基板２１に実装される。サーミスタ１５、１６は、基板２１に実装され、共通のグランドパターン３０５に接続される。サーミスタ１５、１６の実装箇所は、グランドパターン３０５から離間しており、それぞれのサーミスタ１５、１６は、別々のグランド配線３１５、３１６でグランドパターン３０５と接続されている。これにより、スイッチング素子１１の温度検出精度を向上可能である。【選択図】 図３

Description

本発明は、電子装置に関する。

従来、スイッチング素子等の温度を測定するサーミスタ等の温度検出素子が実装された電子装置が知られている。例えば特許文献１では、発熱温度の比較的高い発熱部品の近くに温度検出素子を設けている。

特開２０１７−１４７２５９号公報

特許文献１では、サーミスタが実装される箇所の配線パターンについては言及されていない。例えばサーミスタが比較的大きなグランドパターンに実装されていると、熱がグランドパターン側に引かれることで、温度推定精度が低下する虞がある。本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度検出精度を向上可能な電子装置を提供することにある。

本発明の電子装置は、基板（２１、２２、２３）と、発熱素子（１１）と、複数の温度検出素子（１５、１６）と、を備える。発熱素子は、基板に実装される。温度検出素子は、基板に実装され、共通のグランドパターン（３０５、３０６）に接続される。温度検出素子の実装箇所は、グランドパターンから離間しており、それぞれの温度検出素子は、別々のグランド配線（３１５、３１６、３２５、３２６）でグランドパターンと接続されている。これにより、温度検出精度を向上可能である

第１実施形態によるブレーキ液圧制御装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態による電子装置を示す回路図である。 第１実施形態による基板にスイッチング素子およびサーミスタが実装された状態を示す平面図である。 第１実施形態による基板を示す平面図である。 第１実施形態による２層目の配線パターンを示す模式図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 第２実施形態による基板を示す平面図である。 第２実施形態による２層目の配線パターンを示す模式図である。 図８のＸ−Ｘ線断面図である。 第３実施形態による基板を示す平面図である。 第３実施形態による２層目の配線パターンを示す模式図である。 図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。 参考例による基板を示す平面図である。 図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図である。

以下、本発明による電子装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態による電子装置を図１〜図７に示す。図１に示すように、電子装置１は、例えばブレーキ液圧制御装置９０に適用される。ブレーキ液圧制御装置９０は、モータ９１、液圧ブロック９２、ケース９５、および、コネクタ９６等を備える。

モータ９１は、直流モータであって、液圧ブロック９２の内部に組み込まれたポンプ９３を駆動する。ブレーキ液圧制御装置９０は、図示しないソレノイドバルブを備えており、ソレノイドバルブは、ポンプ９３の液圧路の接続、切り離し、弁部の開度調整を行う。車両の制動時、ドライバがブレーキペダルを踏む力に加え、モータ９１の駆動によりポンプ９３を作動させ、ブレーキ液圧を上昇させることで車両が制動される。

ケース９５は、液圧ブロック９２とモータ９１を挟んで反対側に設けられる。ケース９５の内部には、電子装置１が収容される。ケース９５は、内部の電子装置１およびソレノイドバルブ等が被水しないよう、防水構造となっている。ケース９５には、外部からの電源線や信号線が接続されるコネクタ９６が設けられる。

図１および図２に示すように、電子装置１は、スイッチング素子１１、１２、温度検出素子としてのサーミスタ１５、１６、マイコン１９、および、基板２１等を備える。図２に示すように、モータ９１の高電位側には、駆動用のスイッチング素子１１が設けられる。スイッチング素子１１をオンすることで、モータ９１が駆動される。モータ９１の低電位側には、フェイルセーフ用のスイッチング素子１２が設けられる。例えば異常発生時にスイッチング素子１２をオフすることで、モータ９１への通電を遮断することができる。本実施形態では、高電位側のスイッチング素子１１を駆動用、低電位側のスイッチング素子１２をフェイルセーフ用として用いているが、スイッチング素子１１をフェイルセーフ用、スイッチング素子１２を駆動用として用いてもよい。

サーミスタ１５、１６は、発熱素子としてのスイッチング素子１１の温度を検出すべく、スイッチング素子１１の近傍に配置される。サーミスタ１５、１６を複数設けることで、異常検出が可能となるので、誤った温度検出値に基づく制御が行われるのを防ぐことができる。スイッチング素子１１の検出値は、マイコン１９に出力される。マイコン１９は、図示しないストロークセンサの検出値に基づくブレーキペダル踏み込み量や、サーミスタ１５、１６の検出値等に基づき、モータ９１の駆動を制御することで、制動力を制御する。

図３〜図７に基づき、基板２１の配線パターンを説明する。図３〜図７は、いずれも模式的な図であって、主にスイッチング素子１１およびサーミスタ１５、１６が実装される箇所について示し、スイッチング素子１２およびマイコン１９を省略した。図３はスイッチング素子１１およびサーミスタ１５、１６が実装された状態での基板２１の平面図、図４はスイッチング素子１１およびサーミスタ１５、１６が実装されていない状態での基板２１の平面図であって、レジストにて覆われている配線パターンを破線で示した。後述の実施形態に係る図も同様である。

スイッチング素子１１、１２、および、サーミスタ１５、１６は、基板２１の一方の面に実装される。本実施形態では、スイッチング素子１１等が実装される面のレジスト直下の配線パターンを第１層、第１層の直下の配線パターンを第２層とし、第１層の配線パターンを第１配線パターン３０、第２層の配線パターンを第２配線パターン４０とする。ここでは、２層分の配線パターンを主に説明しているが、基板２１は、４層基板や６層基板等、層数は問わない。

第１配線パターン３０には、ランド３０１〜３０３、３１１〜３１４、および、グランドパターン３０５等が含まれる。第２配線パターン４０には、ランド４０１、および、グランドパターン４０５等が含まれる。本明細書では、幅広の銅箔部分を「ランド」または「パターン」とし、ランドやパターンの間を接続する幅狭の銅箔部分を「配線」とする。また、「ランド」および「パターン」は面状であり、「配線」が線状である、と捉えることもできる。第１配線パターン３０において、実装される電子部品の端子と接続される箇所は、レジストパターンが形成されず、銅箔部分が露出する。なお、銅箔以外のものを用いて電気的接続を行ってもよい。

図３に示すように、スイッチング素子１１は、モールド部１１０が平面視略矩形に形成される。モールド部１１０の裏面には、ドレイン端子を構成する金属板が露出している。モールド部１１０の１つの側面からは、ソース端子１１２およびゲート端子１１３が突出して設けられる。ドレイン端子、ソース端子１１２およびゲート端子１１３は、それぞれ分離されたランド３１１〜３１３に接続される。ランド３０１〜３０３は、グランドパターン３０５とも分離されている。

図４に示すように、モールド部１１０が配置される箇所には、第１配線パターン３０と第２配線パターン４０とを接続するビア５１が形成される。ビア５１をモールド部１１０の実装領域内に形成することで、基板２１の実装面積を有効に活用することができる。図４では、５つのビア５１を一列に配置しているが、ビアの個数や配置は適宜設定可能である。

サーミスタ１５、１６は、スイッチング素子１１のソース端子１１２およびゲート端子１１３が設けられる面と隣接する面に沿って、横並びに配置される。サーミスタ１５、１６は、スイッチング素子１１の温度を検出すべく、スイッチング素子１１に可及的近づけて配置することが望ましい。

サーミスタ１５、１６は、内側がグランド端子、外側が高電位側端子となるように配置される。サーミスタ１５、１６のグランド端子と接続されるランド３１１、３１２は、ランド３１１、３１２よりも幅狭のグランド配線３１５、３１６を経由して、グランドパターン３０５と接続される。また、サーミスタ１５、１６の高電位側端子と接続されるランド３１３、３１４は、ランド３１３、３１４よりも幅狭の高電位側配線３１７、３１８を経由して、グランドパターン３０５と電気的に分離されているビア５８、５９と接続される。

サーミスタ１５、１６が実装されるサーミスタ実装領域Ｒｓの周りには、ランドが形成されないランド未形成領域Ｒｎが設けられる。ランド未形成領域Ｒｎは、グランドパターン３０５の内部に入り込むように形成されている。また、スイッチング素子１１が実装されるランド３０１は、幅狭のランド未形成領域Ｒｎを挟んで、サーミスタ実装領域Ｒｓの三方を取り囲むように形成されている。サーミスタ実装領域Ｒｓの周りを囲むようにランド３０１を形成することで、スイッチング素子１１の熱をサーミスタ１５、１６に伝達しやすくなる。

本実施形態では、サーミスタ１５、１６は、共通のグランドパターン３０５に接続されている。ここで、図１４および図１５に示す参考例の基板２９では、グランドパターン３９５をサーミスタ１５、１６側まで太く延ばし、サーミスタ１５、１６のグランド端子と共通のグランドパターン３９５とを、先端部３９６にて直接的に接続している。このように構成すると、スイッチング素子１１の熱がグランドパターン３９５に引かれることで、温度推定精度が悪くなる虞がある。

そこで本実施形態では、図４等に示すように、サーミスタ実装領域Ｒｓの周りをランド未形成領域Ｒｎとし、相対的に幅狭のグランド配線３１５、３１６にて、サーミスタ１５、１６と幅広のグランドパターン３０５とを接続している。換言すると、サーミスタ実装領域Ｒｓとグランドパターン３０５とは、離間している。これにより、スイッチング素子１１の熱がグランドパターン３０５に引かれることによる検出精度の悪化を防ぐことができる。

図５〜図７に示すように、スイッチング素子１１が実装されるランド３１１は、ビア５１により第２配線パターン４０の内層ランド４０１と接続される。内層ランド４０１は、サーミスタ１５、１６の直下まで延びて形成されている。これにより、ビア５１および内層ランド４０１を経由し、スイッチング素子１１の熱をサーミスタ１５、１６に伝達可能であるので、温度検出精度が向上する。

以上説明したように、本実施形態の電子装置１は、基板２１と、スイッチング素子１１と、複数のサーミスタ１５、１６と、を備える。スイッチング素子１１は、基板２１に実装される。サーミスタ１５、１６は、基板２１に実装され、共通のグランドパターン３０５に接続される。サーミスタ１５、１６の実装箇所は、グランドパターン３０５から離間しており、それぞれのサーミスタ１５、１６は、別々のグランド配線３１５、３１６でグランドパターン３０５と接続されている。

サーミスタ１５、１６を複数設けることで、サーミスタ１５、１６の異常検出が可能となる。また、サーミスタ１５、１６とグランドパターン３０５とを、相対的に細いグランド配線３１５、３１６で接続することで、グランドパターン３０５側へ熱が引かれるのを抑制可能である。これにより、スイッチング素子１１の温度検出精度を向上可能である。

隣り合って配置されるサーミスタ１５、１６とグランドパターン３０５とを接続するグランド配線３１５、３１６の間は、グランドパターン３０５が形成されていないグランドパターン未形成領域となっている。本実施形態では、ランド未形成領域Ｒｎがグランドパターン未形成領域を構成している。これにより、スイッチング素子１１の熱がグランドパターン３０５側へ引かれるのを、より抑制することができる。

スイッチング素子１１が実装されるランド３０１と基板２１の内層にて接続される内層ランド４０１は、サーミスタ１５、１６が実装される箇所まで延びて形成されている。これにより、スイッチング素子１１の熱をサーミスタ１５、１６により適切に伝達させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図８〜図１０に示す。本実施形態の基板２２では、グランドパターンの形状が異なっているので、この点を中心に説明する。グランドパターン３０６は、高電位側配線３１７、３１８の間にて、サーミスタ１５、１６側まで延びて形成される突状部３０７を有する。サーミスタ１５、１６のグランド端子と接続されるランド３１１、３１２は、グランド配線３２５、３２６により、グランドパターン３０６の突状部３０７の先端と接続される。

また、突状部３０７のサーミスタ１５、１６側の端部には、ビア５２が形成される。ビア５２を形成することで、グランドパターン３０６とランド未形成領域Ｒｎとを、熱的に分断する。すなわち、ビア５２は、「熱分断ビア」と捉えることもできる。このように構成しても、スイッチング素子１１の熱がグランドパターン３０６に引かれることによる検出精度の悪化を防ぐことができる。

本実施形態では、グランドパターン３０６は、隣り合って配置されるサーミスタ１５、１６と接続される高電位側配線３１７、３１８の間に延びて形成されている。グランドパターン３０６には、高電位側配線３１７、３１８間にビア５２が設けられている。ビア５２を形成し、グランドパターン３０５とランド未形成領域Ｒｎとを熱的に分断することで、スイッチング素子１１の熱がグランドパターン３０５側へ引かれるのを抑制することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
第３実施形態を図１１〜図１３に示す。ここでは、第２実施形態のグランドパターン３０６としているが、第１実施形態のグランドパターン３０５としてもよい。本実施形態の基板２３では、サーミスタ１５、１６の間に、スイッチング素子１１が実装されるランド３０１と接続される中間ランド３４０が形成される。中間ランド３４０は、ビア形成部３４１、および、ビア形成部３４１から突出して形成される突出部３４２を有し、全周がランド未形成領域Ｒｎで囲まれている。

ビア形成部３４１は、グランド配線３２５、３２６の間に設けられ、ビア５３が形成される。ビア５３は、内層ランド４０１、および、ビア５１を経由し、ランド３０１と接続される。これにより、中間ランド３４０は、スイッチング素子１１が実装されるランド３０１と接続される。突出部３４２は、サーミスタ１５、１６の間まで延びて形成される。これにより、スイッチング素子１１の熱は、サーミスタ１５、１６に隣接する中間ランド３４０に伝達されるので、温度検出精度が向上する。

本実施形態では、隣り合って配置される２つのサーミスタ１５、１６のグランド配線３１５、３１６の間には、内層ランド４０１を経由してランド３０１と接続される中間ランド３４０が形成されている。これにより、スイッチング素子１１の熱をサーミスタ１５、１６により適切に伝達させることができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

実施形態では、スイッチング素子１１が「発熱素子」、サーミスタ１５、１６が「温度検出素子」、ビア５２が「ビア」、ランド３０１が「発熱素子実装ランド」、内層ランド４０１が「内層ランド」に対応する。

（他の実施形態）
上記実施形態では、温度検出素子は、駆動用のスイッチング素子１１の温度を検出する。他の実施形態では、温度検出素子は、基板に実装される駆動用のスイッチング素子以外の発熱素子、例えばダイオード、インダクタ、抵抗等の温度を検出してもよい。上記実施形態では、温度検出素子は２つである。他の実施形態では、温度検出素子は、３以上であってもよい。また、温度検出素子は、サーミスタ以外のものを用いてもよい。

上記実施形態の電子装置は、ブレーキ液圧制御装置に適用される。他の実施形態では、ブレーキ液圧制御装置に限らず、基板に実装された発熱素子の温度検出を要する装置に適用可能である。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・電子装置
１１・・・スイッチング素子
１５、１６・・・サーミスタ（温度検出素子）
２１〜２３・・・基板
３０１・・・ランド（発熱素子実装ランド） ４０１・・・ランド（内層ランド）
３０５、３０６・・・グランドパターン
３１５、３１６、３２５、３２６・・・グランド配線
３４０・・・中間ランド
５２・・・ビア

Claims (5)

1. 基板（２１、２２、２３）と、
   前記基板に実装される発熱素子（１１）と、
   前記基板に実装され、共通のグランドパターン（３０５、３０６）に接続される複数の温度検出素子（１５、１６）と、
   を備え、
   前記温度検出素子の実装箇所は、前記グランドパターンから離間しており、それぞれの前記温度検出素子は、別々のグランド配線（３１５、３１６、３２５、３２６）で前記グランドパターンと接続されている電子装置。
2. 隣り合って配置される前記温度検出素子と前記グランドパターンとを接続する前記グランド配線の間は、前記グランドパターンが形成されていないグランドパターン未形成領域となっている請求項１に記載の電子装置。
3. 前記グランドパターンは、隣り合って配置される前記温度検出素子と接続される高電位側配線（３１７、３１８）の間に形成されており、
   前記グランドパターンには、前記高電位側配線間にビア（５２）が設けられている請求項１に記載の電子装置。
4. 前記発熱素子が実装される発熱素子実装ランド（３０１）と前記基板の内層にて接続される内層ランド（４０１）は、前記温度検出素子が実装される箇所まで延びて形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子装置。
5. 隣り合って配置される温度検出素子の前記グランド配線の間には、前記内層ランドを経由して前記発熱素子実装ランドと接続される中間ランド（３４０）が形成されている請求項４に記載の電子装置。

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