JP4062835B2

JP4062835B2 - Electronic control unit

Info

Publication number: JP4062835B2
Application number: JP28839899A
Authority: JP
Inventors: 透室脇; 利明矢倉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2019-10-08
Also published as: JP2001111267A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外部の制御対象を駆動制御する電子制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外部の制御対象（例えば電磁ソレノイド等の各種アクチュエータ）に対して電力を供給して駆動させると共に、その動作を制御するための電子制御装置（例えば、エンジン制御や変速制御を行う車載用の電子制御装置）が知られている。この種の電子制御装置は、例えば図６に示す様に、コネクタ１０２と、制御処理素子１０３と、駆動素子１０５とを筐体１０７に収容することにより構成されている。制御処理素子１０３は、コネクタ１０２を介して外部から入力された信号に基づき演算処理等を行って制御信号を出力するものであり、例えばＣＰＵやマイクロコンピュータなどである。また、駆動素子１０５は、制御処理素子１０３からの制御信号により駆動され、外部の制御対象に電力を供給するためのものであり、例えばパワートランジスタやパワーＩＣなどである。
【０００３】
そして、この種の電子制御装置において、生産性向上およびコスト削減の観点から、これら制御処理素子１０３や駆動素子１０５は、図６に示す如く同一の回路基板１０９上に実装されてきた。しかし、駆動素子１０５は、制御処理素子１０３などに比べて大きな電流（即ち電力）を扱うものであり、そこでは多量の熱が発生される。一方、様々な演算処理を行う制御処理素子１０３は、熱の影響を受けやすいものであり、そのため、駆動素子１０５にて発生した熱が、制御処理素子１０３の温度を過度に上昇させて、その動作を不安定にさせる可能性が考えられる。
【０００４】
一般的に、制御処理素子１０３および駆動素子１０５を搭載する回路基板１０９は、各種の回路基板のなかでは比較的熱伝導性が低い樹脂製の基板を用いているので、例えば、基板上にて制御処理素子１０３と駆動素子１０５とをなるべく離すなど、両者の位置関係を考慮するようにしていた。こうすることによって、駆動素子１０５にて発生した熱が、制御処理素子１０３に達しにくくなるようにしたのである。なお、図６（ａ）は、回路基板１０９の基板面に平行な方向から見た電子制御装置の構成を示すものであり、図６（ｂ）は、回路基板１０９の基板面に垂直な方向から見た電子制御装置の構成を示すものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年の電子制御装置においては、制御内容の高度化・多機能化により、駆動素子１０５の数の増加や、駆動素子１０５にて扱われる電力の増大が進んでいる。そして、これに伴い駆動素子１０５における発熱量が増加する傾向にある。この場合であっても、回路基板１０９を大きくして、制御処理素子１０３と駆動素子１０５とを更に離すことによって、制御処理素子１０３への熱的影響を抑制することが考えられる。しかし、電子制御装置を搭載するための空間が制限される場合（例えば電子制御装置を自動車に搭載する場合など）には、省スペースの観点から限界がある。また、回路基板１０９の面積を大きくしようとすると、回路基板１０９の製造歩留まりが悪くなり、その結果、電子制御装置の製造コストが増大する可能性もある。
【０００６】
このため近年の電子制御装置においては、駆動素子１０５における発熱が制御処理素子１０３に与える熱的影響を抑制することが容易でなくなってきている。また今後、駆動素子１０５にて発生される熱量が増大すると、従来の電子制御装置における放熱性能の限界を超える可能性もある。その場合には、駆動素子１０５などにて発生された熱が十分に放熱されず、制御処理素子１０３ばかりでなく、駆動素子１０５自身の動作が不安定となってしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電子制御装置において、装置の大型化や製造コストの増大化を抑制しつつ、熱に対する動作信頼性を良好なものとすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するためになされた本発明（請求項１記載）の電子制御装置においては、筐体の壁面の少なくとも一部が放熱板として構成されており、駆動素子や、制御処理素子や、コネクタを実装するための回路基板として、互いに向き合うよう略平行に配置された駆動回路基板と制御回路基板とを備えている。
【０００９】
このうち駆動回路基板は、放熱板としての壁面の内側に密着して設けられており、その基板面上には駆動素子が実装されている。また制御回路基板は制御処理素子およびコネクタが実装されたものであり、駆動回路基板に対向して配置されると共に駆動回路基板に接続ワイヤにて接続されている。
そして、コネクタは、制御回路基板の端部、且つ、駆動回路基板と対向する面の裏側面に配設され、また、接続ワイヤの制御回路基板における接合部位は、駆動回路基板と対向する面、且つ、コネクタのコネクタピンと制御回路基板との接続部位より基板端側に位置する。
【００１０】
即ち、本発明（請求項１）記載の電子制御装置においては、多量の熱が発生しやすい駆動素子と、熱の影響を受けやすい制御処理素子とを互いに異なる別々の基板に実装していることから、駆動素子にて発生された熱が制御処理素子に達し難くすることができる。そのため、今後、駆動素子で扱われる電力が大きくなったり、駆動素子数が増加したりして、駆動素子における発熱量が増加したとしても、制御処理素子に及ぶ熱の影響を抑制することができることになる。
【００１１】
しかも、電子制御装置の筐体の壁面の一部が放熱板として構成され、駆動素子が実装される駆動回路基板が、その放熱板としての壁面に密着して設けられていることから、駆動素子が発熱したとしても、放熱板を介して、その熱を速やかに筐体外部（即ち電子制御装置の外部）に放出することができる。そのため、駆動素子にて発生された熱による制御処理素子への影響を更に抑えることが可能となると共に、駆動素子自体の温度上昇も抑制することができる。
【００１２】
なお、駆動回路基板は放熱板に密着して設けられるので、駆動回路基板にコネクタを配設するのは容易でない。そのため、コネクタは制御回路基板に設けるのが好ましい。
そして、本発明（請求項１）の電子制御装置においては、制御回路基板と駆動回路基板とを互いに対向するように配置していることから、制御処理素子への熱的影響を抑制できるという効果と共に、装置の大型化の抑制を図ることもできるという効果も得られる。即ち、駆動回路基板と制御回路基板とを筐体内に配置するにあたり、例えば、両基板が重なり合わないように並べて配設することも可能であるが、それでは、筐体が大きくなってしまう。請求項１の電子制御装置では、制御回路基板と駆動回路基板とが重なり合うよう（即ち互いの基板面が対向するよう）に配置することで、装置の大型化の抑制を図っているのである。
【００１３】
ところで、回路基板を上記の様に制御回路基板と駆動回路基板とに分け、両基板間の電気的接続を接続ワイヤにて図る場合、制御回路基板における接続ワイヤの接合位置によっては、制御回路基板の回路設計が困難となる可能性がある。
即ち、近年の電子制御装置の制御処理内容の高度化により駆動素子で扱う電力が増加する傾向にあり、これに伴い、制御対象への通電経路を形成する配線パターン（通電経路用の配線パターン）の幅を広くする必要が生じている。また、これに加えて、駆動素子の数も増加しつつある。そして、外部の制御対象に対する通電（電力供給）は、制御回路基板上のコネクタを介して行われるため、接続ワイヤの制御回路基板における接合部位によっては、制御回路基板上における通電経路用の配線パターンが長くなり、大きな面積を占めることとなる。
【００１４】
しかし制御回路基板においては、制御処理素子の扱う様々な信号がコネクタを介して入出力されることから、通電経路の配線パターンに占有される領域が大きいと、配線パターンの全体的なレイアウトなど、制御回路基板の回路設計が困難となってしまうのである。その結果、設計期間が長くなったり、配線パターンが徒に複雑になったりする可能性があり、延いては製造コストの増大につながることになる。
【００１５】
そこで、本発明（請求項１）の電子制御装置では、コネクタは、制御回路基板の端部、且つ、駆動回路基板と対向する面の裏側面に配設され、制御回路基板における接続ワイヤの接合部位が駆動回路基板と対向する面、且つ、コネクタのコネクタピンと制御回路基板との接続部位より基板端側に位置するような構成を採っている。こうすれば、制御回路基板における通電経路用の配線パターンの占有面積を抑えることができ、上記の様な回路設計の困難性を軽減することが可能となる。そしてまた、駆動素子とコネクタとの間の経路も短くなることから、その間における電圧降下を抑制できることになる。
【００１７】
また、コネクタピンと制御回路基板との接続部位より基板端側の部位は、コネクタから制御処理素子へつながる配線パターンが少なく、主にノイズ対策用の部品が配置される部位であるので、部品配置や配線パターンに関する設計上の自由度が高い。そのため、本発明（請求項１）の電子制御装置によれば、レイアウトを設計する上での制約を大幅に少なくすることができるのである。
【００１８】
しかも、コネクタは、駆動回路基板と対向する面の裏側面にて制御回路基板に配設されるので、接続ワイヤが接合される面は、駆動回路基板と対向する面側となる。そのため、互いに重なるように（即ち、互いに対向するように）配置された制御回路基板と駆動回路基板との接続を支障なく図ることができる。
【００１９】
また、本発明（請求項１）の電子制御装置では、コネクタを制御回路基板の端部に配設することにより、接続ワイヤの接合部位を制御回路基板の端部に位置させると共に、接続ワイヤの駆動回路基板における接合部位も、駆動回路基板の端部に位置させている。
【００２０】
この様に構成された本発明（請求項１）の電子制御装置によれば、コネクタが制御回路基板の端部に配設されると共に、接続ワイヤも両基板の端部にて接合されることから、配線パターンや電子部品（制御処理素子や駆動素子も含む）のレイアウトの自由度がより高まることとなり好ましい。また、接続ワイヤを両基板の端部にて接合する構成とすることから、例えば後述の様な方法で、両基板への接続ワイヤの接合を簡便に行うことができるという効果も奏する。
なお、コネクタは、請求項２に記載のように、制御回路基板の貫通孔に挿入されたコネクタピンを介して、制御回路基板に電気的に接続されていることが望ましい。
【００２１】
さて、接続ワイヤとしては、１本１本が別々に構成されたものを使用しても良いが、それでは、駆動回路基板および制御回路基板への接合も、１本１本行う必要が生じて面倒であるし、また部品点数が多くなることから、製造コストが嵩む可能性がある。
【００２２】
そこで、請求項３に記載の様に、接続ワイヤとして、フレキシブルプリント配線板を用いるようにすると良い。即ち、フレキシブルプリント配線板は、薄い帯状の基板であってスペースをとらず、また、多数の配線パターンを形成することができる。そのため、電子制御装置の小型化を更に推進できるし、部品点数を少なくすることができる。また、後述するように、制御回路基板と駆動回路基板との接続を簡単に図ることができるという効果を奏する。
【００２３】
なお請求項３記載の電子制御装置において、フレキシブルプリント配線板には、制御処理素子から駆動素子への制御信号と、駆動素子からコネクタを介して外部の制御対象へ供給されるべき電力とが通ることになる。制御信号は微少電流であるため、これを伝達するための配線パターンは細いもので十分であるが、外部の制御対象へ電力供給するための電流は大きいので、フレキシブルプリント配線板における電圧降下や発熱を防ぐために、配線パターンの幅を広くする必要がある。しかし、全ての配線パターンの幅を広くしたのでは、フレキシブルプリント配線板全体の幅が広くなってしまい、電子制御装置が大型化してしまうことになる。
【００２４】
そこで、請求項４に記載の様な構成とすると良い。即ち、フレキシブルプリント配線板に形成された配線パターンのうち、駆動素子からコネクタを介して制御対象に至る通電経路を構成する配線パターンを、制御処理素子から駆動素子に至る制御信号の伝達経路を構成する配線パターンよりも、幅が広くなるよう形成するのである。
【００２５】
この様に構成された請求項４記載の電子制御装置によれば、制御信号伝達用の配線パターンよりも、制御対象への電力伝達用の配線パターンの幅を広くしていることから、フレキシブルプリント配線板の大型化を抑制しつつ、フレキシブルプリント配線板における電圧降下や発熱を防ぐことができる。即ち、配線パターンの幅を、伝送すべき電流の大きさに応じて変えることにより、フレキシブルプリント配線板の全体的な幅も小さくすることが可能となり、延いては電子制御装置の大型化の抑制も図ることができるのである。
【００２６】
さて、請求項３，４記載の構成を取る電子制御装置は、以下の手順によって、簡便に製造することができる。即ち、まず、駆動素子が実装された駆動回路基板と、制御処理素子およびコネクタが実装された制御回路基板とを同一平面上に並べて配置する。このとき、駆動回路基板を、制御回路基板のコネクタが配設された端部側に配置する。また、両基板の互いに対向すべき面が同じ方向を向くよう配置する。そして、この状態に配置された両基板の互いに隣接する端部に、上記平面の片側方向から、フレキシブルプリント配線板をはんだ付けにより接合する。これにより、制御回路基板と駆動回路基板とを互いに電気的に接続し、その後、これら両基板を筐体に収容する。
【００２７】
即ち、上述の様に、制御回路基板および駆動回路基板接続における接続ワイヤの接続部位を両基板の端部にする（請求項１，２）と共に、接続ワイヤとしてフレキシブルプリント配線板を使用する（請求項３）構成とすれば、簡便に両基板の接続を図ることができる。そして、その結果、電子制御装置の製造工程を簡便なものとすることができ、延いては製造コストを抑制することができる。
【００２８】
ここで、はんだ付けは、高温の圧着用治具などにてフレキシブルプリント配線板を両基板の端部に接触させることにより行われる。具体的には、例えば両基板におけるフレキシブルプリント配線板を接合すべき接合部位に半田を予め付着させておき、この半田を溶融させることにより、両基板とフレキシブルプリント配線板との接合を図ることが考えられる。
【００２９】
なお、駆動回路基板を放熱板に密着して設けるには、熱伝導性に優れた接着剤が使用されるが、そうした接着剤は、所定時間（例えば約３０分）、高温（例えば約１５０℃）に保つことにより硬化させる必要があるものが多い。この種の接着剤の場合、接着剤の硬化は、駆動回路基板と放熱板とを密着させた状態で高温下に置くことにより行われるので、駆動回路基板を制御回路基板に接続した後に熱硬化を行うのは好ましいとはいえない。即ち、駆動回路基板と共にこれに接続された制御回路基板をも高温下に置いたのでは制御処理素子に不具合が発生する可能性があるし、駆動回路基板および放熱板のみを高温下に置くことは困難であるからである。
【００３０】
そのため、制御回路基板と駆動回路基板とをフレキシブルプリント配線板にて互いに接続する前に、駆動回路基板を、放熱板に密着させるようにすると良い。こうすれば、上述のような問題が起こることもなく、簡便に、請求項３又は請求項４の電子制御装置の製造を行うことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例を図面と共に説明する。
図１は、一実施例としての電子制御装置１の構成を示す説明図である。この電子制御装置１は、自動車のエンジン（図示せず）に設けられた各種アクチュエータ（点火プラグ、電磁ソレノイドなど。即ち、請求項の「制御対象」に相当する。図示せず。）を駆動および制御することにより、エンジン制御を行うものであり、コネクタ２と、制御処理素子３と、駆動素子５（５ａ，５ｂ）とを備えている。
【００３２】
コネクタ２は、電子制御装置１が外部の制御対象との間で信号の授受を図るためのものである。本実施例の制御処理素子３は、いわゆるワンチップ・マイコンとして構成されたマイクロコンピュータであり、このコネクタ２を介して、エンジンの運転状態を検出する各種のセンサからの入力信号を取り込み、その入力信号に基づく制御処理（演算処理）を行ったり、その制御処理の結果に応じた制御信号を駆動素子５に対して出力したりする。また、制御処理素子３は、自動車に搭載されている様々な電子装置（図示せず）との通信などもコネクタ２を介して行う。
【００３３】
制御処理素子３は、電子制御装置１の外形を構成する筐体７の内部に収容され、この筐体７の内部において制御回路基板９に実装されている。制御回路基板９は、樹脂製の基板（本実施例では、ガラス布を基材とし、これにエポキシ樹脂を含浸させてなる基板）であり、外部のアクチュエータを制御するための制御回路を形成するための基板である。この制御回路基板９上には制御処理素子３の他にも複数の電子部品（図示せず）が実装され、制御処理素子３と共に所定の制御回路を構成している。
【００３４】
そして制御処理素子３からなる制御回路においては、外部のセンサ（図示せず）からの信号や、外部の電子装置からの通信信号などの多数の信号が扱われることを考慮すると共に、実装の容易性を考慮して、コネクタ２は制御回路基板９に設けられている。コネクタ２は、所定の回路基板に電気的に接続するためのコネクタピン８を有しており、このコネクタピン８を介して制御回路基板９上の配線パターンに電気的に接続されている。
【００３５】
制御回路基板９は、その基板面が駆動回路基板１１（後述する）の基板面と互いに向き合うよう、駆動回路基板１１と平行に配置されている。そして、コネクタ２および制御処理素子３は、制御回路基板９の、駆動回路基板１１と対向する面（図１（ａ）において、制御回路基板９の下面）の裏側面（即ち上面）に設けられており、しかも、コネクタ２は、制御回路基板９の端部に配設されている。なお、図１（ａ）は、制御回路基板９の基板面に平行な方向から見た電子制御装置１の構成を示すものであり、図１（ｂ）は、制御回路基板９の基板面に垂直な方向から見た電子制御装置１の構成を示すものである。
【００３６】
一方、駆動素子５は、エンジンのアクチュエータに通電して、これを駆動するためのものである。即ち駆動素子５は、所謂スイッチング素子であり、電子制御装置１の外部の車載バッテリ（図示せず）から各アクチュエータに至る通電経路に設けられ、この通電経路を制御処理素子３からの制御信号に基づき断続するよう構成されている。
【００３７】
駆動素子５も、制御処理素子３と同じく筐体７の内部に設けられているが、制御処理素子３が実装された制御回路基板９とは別の基板（駆動回路基板１１）に実装されている。この駆動素子５が実装された駆動回路基板１１は、放熱性に優れたセラミック製の基板であり、各アクチュエータに通電するための通電経路の一部を構成する駆動回路を形成するための基板である。この駆動回路基板１１の、上記制御回路基板９と対向する面（上面）には、駆動素子５を含め様々な電子部品（図示せず）が実装され、所定の駆動回路が形成されている。
【００３８】
また図２に示す様に、本実施例の駆動素子５は、所謂ベアチップタイプ（半導体チップが樹脂等のパッケージ内に収容されていないタイプのもの）のトランジスタである。そして、必要な電力が、制御対象であるアクチュエータ毎に異なり、各駆動素子５にて発生する熱量にも差が生じるため、電力量の違い（即ち、発熱量の違い）に応じて、異なるタイプの駆動素子を使用する場合がある。即ち、発熱量が多いと考えられる場合には、図２（ａ）に示す如く、放熱フィン６ａを介して半導体チップ６ｂを基板に搭載するタイプの駆動素子５ａを使用し、発熱量が比較的少ない場合には、図２（ｂ）に示す如く、放熱フィンを介さず半導体チップ６ｂを基板に直接搭載するタイプの駆動素子５ｂを使用する。「駆動素子５」というときには、上記の異なるタイプの駆動素子５ａ，５ｂを含むものとする。
【００３９】
なお、駆動素子５が搭載されるのは基板に形成された配線パターンの上であり、駆動素子５の電極の１つ（本実施例ではコレクタ電極）が、直接或いは放熱フィン６ａを介して、配線パターンに電気的に接続される。そして、他の電極（本実施例では、ベース電極およびエミッタ電極）は、金やアルミニウムなどのボンディングワイヤ６ｃを介して配線パターンに電気的に接続される。
【００４０】
制御処理素子３からなる制御回路が形成された制御回路基板９と、駆動素子５からなる駆動回路が形成された駆動回路基板１１とは、「接続ワイヤ」としてのフレキシブルプリント配線板１３（以下、単に「フレキシブル基板１３」という。）を介して互いに電気的に接続されている。フレキシブル基板１３は、弾力性に優れており、制御回路基板９と駆動回路基板１１との端部にはんだ付けにより接合され、両基板９，１１の配線パターンに電気的に接続されている。
【００４１】
そして、フレキシブル基板１３の制御回路基板９における接合部位は、コネクタ２の近傍に位置しており、具体的には、駆動回路基板１１と対向する面、且つ、コネクタピン８と制御回路基板９との接続部位より基板端側に位置するように設けられている。また、フレキシブル基板１３は、両基板９，１１の間において、適度な撓みを有するようＵ字状に折り曲げられていると共に、筐体７（特に、後述の筐体底部７ｂ、筐体筒部７ｃおよび基板支持部７ｆなど）との間に隙間が形成されるよう配置されている。
【００４２】
ここで、図３は、フレキシブル基板１３により接続された制御回路基板９および駆動回路基板１１の、互いに対向する面を示す図である。即ち、この図３においては、駆動回路基板１１の上面の方向から示されているが、制御回路基板９については、フレキシブル基板１３を中心に１８０度反転させた状態（即ち、裏返した状態）で示されている。なお、後述するように、駆動回路基板１１の下面は放熱板としての筐体底部７ｂに密着した状態で設けられている。
【００４３】
次に、この図３と共に、本実施例の電子制御装置１における信号の流れについて、その一例を説明する。
外部のセンサからの信号（センサ信号）がコネクタ２に伝達されると、そのセンサ信号は、コネクタピン８ａおよび、制御回路基板９の上面（即ち、駆動回路基板１１に対向する面の裏面）に形成された配線パターン１５ａを介して、制御処理素子３の入力端子に伝達される。また、制御処理素子３には、図示した以外の経路をも介して、様々な信号が入力される。そして、制御処理素子３は、入力された各種信号に基づく演算処理を行い、外部の制御対象を駆動制御するための制御信号を出力する。
【００４４】
制御処理素子３の出力端子から駆動素子５に向けて出力された制御信号は、制御回路基板９の上面に形成された配線パターン１５ｂ、制御回路基板９を貫通するバイヤホール１７、制御回路基板９の下面に形成された配線パターン１５ｃを介して、フレキシブル基板１３に伝達される。本実施例では、制御回路基板９におけるフレキシブル基板１３の接続部位をコネクタ２の裏側部分に配置している関係上、配線パターン１５ｃはコネクタピン８の間を通るように形成されている。
【００４５】
そして制御信号は、フレキシブル基板１３の配線パターン１９ａを介して、駆動回路基板１１に伝達され、更に、この駆動回路基板１１の上面に形成された配線パターン２１ａを介して、駆動素子５ｂの入力端子（本実施例ではベース電極）に伝達される。そして、駆動素子５ｂは、制御信号に応じてターンオン或いはターンオフされ、外部のアクチュエータの通電経路を接続或いは遮断する。
【００４６】
この駆動素子５ｂがターンオンされると、駆動回路基板１１の上面に形成された配線パターン２１ｂ、フレキシブル基板１３の配線パターン１９ｂ、および制御回路基板９の下面に形成された配線パターン１５ｄ、コネクタピン８ｂなどから成る通電経路が接続状態とされ、そのアクチュエータへの通電が行われることになる。外部の制御対象の通電経路を構成する配線パターン１５ｄ，１９ｂ，２１ｂは、大電流が流れても発熱や電圧降下を抑制できるよう、センサ信号や制御信号の伝達経路を構成する配線パターン１５ａ〜１５ｃ，１９ａ，２１ａよりも幅広に形成されている。
【００４７】
この様に互いに接続された制御回路基板９および駆動回路基板１１は、筐体７に収容されている（図１）。これら両基板９，１１を収容する筐体７の壁面は、金属（本実施例ではアルミニウム）を鋳造して形成されたものであり、筐体蓋部７ａと、筐体底部７ｂ、筐体筒部７ｃとから構成されている。
【００４８】
筐体蓋部７ａは、一端（閉塞端）が閉塞された筒形体として形成されており、その筒状体の側面部には、コネクタ２を外部に露出させるための側面開口７ｄが形成されている。また筐体蓋部７ａの上記閉塞端とは反対側の端部には、制御回路基板９と略同形状の端部開口７ｅが形成されており、その端部開口７ｅに制御回路基板９を嵌め込みことができるように構成されている。端部開口７ｅに制御回路基板９が嵌合されると、筐体蓋部７ａは、制御回路基板９の基板面のうち、コネクタ２が配置された面を覆うこととなる。
【００４９】
また筐体底部７ｂは、制御回路基板９の筐体蓋部７ａとは反対側に、筐体筒部７ｃを介して配置される。筐体底部７ｂは、電子制御装置１（特に駆動素子５）にて発生される熱を筐体７の外部に放出し易くするためのものであり、熱を速やかに吸収することができるよう、肉厚な（例えば筐体蓋部７ａよりも厚く）放熱板として構成されている。そして、駆動素子５にて発生する熱が筐体底部７ｂによって効率的に放熱されるよう、駆動回路基板１１は、筐体底部７ｂの内側の表面（図１（ａ）において上側）に密着して設けられている。即ち、筐体底部７ｂが、請求項の「放熱板としての壁面」に相当するものである。
【００５０】
また筐体筒部７ｃは、筐体蓋部７ａと同形状の断面を有し、両端が開口した筒状体として形成され、その両端部にて筐体蓋部７ａおよび筐体底部７ｂに接続されている。筐体筒部７ｃは、図１（ａ）に示す様に、筐体蓋部７ａと共に筐体７の側面部を構成し、制御回路基板９と駆動回路基板１１（即ち、制御回路基板９と筐体底部７ｂ）との間の空間を筐体７の外部空間から遮断する。なお、筐体筒部７ｃには、制御回路基板９を支持するための基板支持部７ｆが設けられている。
【００５１】
以上の構成をとる電子制御装置１を組み立てるには、次に説明する順序にて行うと好ましい（図４参照）。まず、駆動回路基板１１には、駆動素子５ａを含む電子部品を実装して所定の駆動回路を形成する。そして、駆動回路が実装された駆動回路基板１１の下面（即ち、駆動素子５の実装面の裏側面）を、放熱板としての筐体底部７ｂに密着させる（図４（ａ）参照）。駆動回路基板１１と筐体底部７ｂとを密着させるには、熱伝導性に優れた接着剤を介して両者を張り合わせ、所定時間（例えば約３０分）、高温（例えば約１５０℃）に保つ。こうして接着剤を熱硬化させることにより、駆動回路基板１１と筐体底部７ｂとを密着した状態で接着させ、駆動回路基板１１と、筐体底部７ｂとの間の熱抵抗を少なくする。
【００５２】
一方、制御回路基板９についても、コネクタ２や制御処理素子を含む各種の電子部品を実装し、所定の制御回路を形成しておく。
次に、筐体底部７ｂに接着された駆動回路基板１１と、制御回路基板９とを同一平面Ｓ上に並べた状態に配置する。この際、両基板９，１１の互いに対向すべき面を同一の方向に向けておく。そして、その平面Ｓの片側方向（具体的には、両基板９，１１の互いに対向すべき面側）からフレキシブル基板１３を接近させ、並べて配置された両基板９，１１の互いに隣接する端部に、フレキシブル基板１３を熱圧着によるはんだ付けにより接合する（図４（ｂ）参照）。その接合部位となる両基板９，１１の表面には半田を付着させておき、予め熱せられた圧着用治具（図示せず）にてフレキシブル基板１３を接触させて其の半田を溶融させることにより、両基板９，１１とフレキシブル基板１３との接合を図る。
【００５３】
その後、図４（ｃ）に示す様に、フレキシブル基板１３を中心に、駆動回路基板１１（或いは制御回路基板９、又は両基板９，１１）を回転させることにより、両基板９，１１を互いに対向させ（即ち、両基板９，１１が重なるように）、上述の筐体７の内部に収容する。
【００５４】
以上の様に構成された本実施例の電子制御装置１によれば、以下の効果を奏する。
（１）駆動素子５と制御処理素子３とを互いに異なる別々の基板９，１１に実装していることから、駆動素子５から制御処理素子３に伝達される熱を低減することができる。そのため、今後、駆動素子５で扱われる電力が大きくなったり、駆動素子５の数が増加したりして、駆動素子５における発熱量が増加したとしても、制御処理素子３に及ぶ熱の影響を抑制することができることになる。
【００５５】
（２）電子制御装置１の筐体底部７ｂが放熱板として構成され、駆動素子５が実装される駆動回路基板１１が、その放熱板としての筐体底部７ｂの内側表面に密着して設けられていることから、駆動素子５が発熱したとしても、放熱板を介して、その熱を速やかに筐体７外部（即ち電子制御装置１の外部）に放出することができる。そのため、駆動素子５にて発生された熱による制御処理素子３への影響を更に抑えることが可能となると共に、駆動素子５自体の温度上昇も抑制することができる。
【００５６】
（３）制御回路基板９と駆動回路基板１１とを互いに対向するように配置していることから、電子制御装置１の大型化を抑制することができるという効果を奏する。
（４）制御回路基板９におけるフレキシブル基板１３の接合部位をコネクタ２の近傍に設けている。具体的には、制御回路基板９の、駆動回路基板１１と対向する面の裏側面に、コネクタ２を配設すると共に、そのコネクタ２の制御回路基板９における配設部位の裏側部分にて、フレキシブル基板１３を制御回路基板９に接合している。そのため、制御回路基板９にフレキシブル基板１３を接合することにより発生しうるレイアウト上の支障を、大幅に少なくすることができる。
【００５７】
（５）コネクタ２は、駆動回路基板１１と対向する面の裏側面にて制御回路基板９に配設されるので、フレキシブル基板１３が接合される面は、駆動回路基板１１と対向する面側となる。そのため、互いに重なるように（即ち、互いに対向するように）配置された制御回路基板９と駆動回路基板１１との接続を支障なく図ることができる。
【００５８】
（６）コネクタ２が制御回路基板９の端部に配設されると共に、フレキシブル基板１３も両基板９，１１の端部にて接合されることから、配線パターンや電子部品（制御処理素子３や駆動素子５も含む）のレイアウトの自由度をより高めることができる。
【００５９】
（７）制御回路基板９と駆動回路基板１１とを接続するための「接続ワイヤ」として、フレキシブル基板１３を用いていることから、電子制御装置１の小型化を更に推進できるし、部品点数を少なくすることができる。
（８）フレキシブル基板１３に形成された配線パターンのうち、駆動素子５からコネクタ２を介して制御対象に至る通電経路を構成する配線パターン１９ｂを、制御処理素子３から駆動素子５に至る制御信号の伝達経路を構成する配線パターン１９ａよりも、幅が広くなるよう形成している。そのため、フレキシブル基板１３の大型化を抑制しつつ、フレキシブル基板１３における電圧降下や発熱を防ぐことができる。
【００６０】
（９）駆動回路基板１１と制御回路基板９とを同一平面上に並べ、この状態に配置した両基板９，１１の互いに隣接する端部に、その平面の片側方向から、フレキシブル基板１３を熱圧着によるはんだ付けにより接合することにより、制御回路基板９と駆動回路基板１１とを互いに電気的に接続している。この方法によれば、簡便に両基板９，１１の電気的接続を図ることができ、電子制御装置１の製造工程を簡便なものとすることができるとから、延いては、その製造コストを抑制することが可能となる。
【００６１】
（10）制御回路基板９と駆動回路基板１１とをフレキシブル基板１３にて互いに接続する前に、駆動回路基板１１を、筐体底部７ｂに密着させるようにしていることから、電子制御装置１の製造工程を更に簡便なものとすることができる。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定される物ではなく、種々の態様を取ることができる。
【００６２】
例えば、上記実施例の電子制御装置においては、自動車のエンジンに設けられたアクチュエータを駆動および制御するものとして説明したが、これに限られるものではないことは明らかである。
また、上記実施例においては、図２に示した様に、駆動素子５としてベアチップタイプのトランジスタを用いるものと説明したが、これに限られるものではない。例えば、図５（ａ）に示す様に、半導体チップ６ｂの周囲に樹脂を成形してなるタイプ（所謂モールドタイプ）の駆動素子５ｃを用いても良い。この図５（ａ）に示すモールドタイプの駆動素子５ｃは、半導体チップ６ｂと共に樹脂部６ｅに固定された電極リード６ｄを有しており、この電極リード６ｄおよび放熱フィン６ａを介して配線パターンに接続される。電極リード６ｄは、ボンディングワイヤ６ｃを介して半導体チップ６ｂに接続され、放熱フィン６ａは直接半導体チップ６ｂに接続されている。この様な駆動素子５ｃを使用する場合であっても、上記実施例の電子制御装置１と同様に構成すればよい（図５（ｂ），（ｃ）参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の電子制御装置の全体的構成を示す説明図である。
【図２】実施例の駆動素子の構成を示す説明図である。
【図３】フレキシブル基板にて互いに接続された制御回路基板および駆動回路基板において、信号の流れる様子の一例を説明するための説明図である。
【図４】制御回路基板および駆動回路基板をフレキシブル基板にて接続する手順を示す説明図である。
【図５】本発明に係る電子制御装置の他の実施例を示す説明図である。
【図６】従来の電子制御装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１…電子制御装置、２…コネクタ、３…制御処理素子、５（５ａ〜５ｃ）…駆動素子、７…筐体、７ａ…筐体蓋部、７ｂ…筐体底部、７ｃ…筐体筒部、８（８ａ，８ｂ）…コネクタピン、９…制御回路基板、１１…駆動回路基板、１３…フレキシブルプリント配線板（接続ワイヤ）、Ｓ…平面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an electronic control device that drives and controls an external control target.In placeRelated.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electronic control device (for example, an onboard vehicle for performing engine control and shift control) while supplying electric power to an external control target (for example, various actuators such as an electromagnetic solenoid) and driving it. Are known. For example, as shown in FIG. 6, this type of electronic control device is configured by housing a connector 102, a control processing element 103, and a driving element 105 in a casing 107. The control processing element 103 performs arithmetic processing based on a signal input from the outside via the connector 102 and outputs a control signal, and is a CPU or a microcomputer, for example. The drive element 105 is driven by a control signal from the control processing element 103 and supplies power to an external control target, and is, for example, a power transistor or a power IC.
[0003]
In this type of electronic control device, the control processing element 103 and the driving element 105 have been mounted on the same circuit board 109 as shown in FIG. 6 from the viewpoint of productivity improvement and cost reduction. However, the drive element 105 handles a larger current (that is, electric power) than the control processing element 103 and the like, and a large amount of heat is generated there. On the other hand, the control processing element 103 that performs various arithmetic processes is easily affected by heat. Therefore, the heat generated in the drive element 105 excessively increases the temperature of the control processing element 103, and the There is a possibility of destabilizing the operation.
[0004]
In general, the circuit board 109 on which the control processing element 103 and the driving element 105 are mounted uses a resin board having a relatively low thermal conductivity among various circuit boards. The positional relationship between the control processing element 103 and the driving element 105 is taken into consideration as much as possible. By doing so, the heat generated in the drive element 105 is made difficult to reach the control processing element 103. 6A shows the configuration of the electronic control device viewed from a direction parallel to the substrate surface of the circuit board 109, and FIG. 6B shows a direction perpendicular to the substrate surface of the circuit board 109. 1 shows a configuration of an electronic control device viewed from the above.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent electronic control devices, the number of drive elements 105 and the power handled by the drive elements 105 are increasing due to the sophistication and multifunctionality of the control contents. As a result, the amount of heat generated in the drive element 105 tends to increase. Even in this case, it is conceivable to suppress the thermal influence on the control processing element 103 by enlarging the circuit board 109 and further separating the control processing element 103 and the driving element 105. However, when the space for mounting the electronic control device is limited (for example, when the electronic control device is mounted in an automobile), there is a limit from the viewpoint of space saving. Further, if the area of the circuit board 109 is increased, the manufacturing yield of the circuit board 109 is deteriorated, and as a result, the manufacturing cost of the electronic control device may be increased.
[0006]
For this reason, in recent electronic control devices, it has become difficult to suppress the thermal influence of heat generated in the drive element 105 on the control processing element 103. Further, if the amount of heat generated by the drive element 105 increases in the future, there is a possibility that the heat dissipation performance limit of the conventional electronic control device may be exceeded. In that case, the heat generated by the drive element 105 or the like is not sufficiently dissipated, and the operation of not only the control processing element 103 but also the drive element 105 itself may become unstable.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the operational reliability with respect to heat while suppressing an increase in the size and manufacturing cost of an electronic control device.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In the electronic control device of the present invention (claim 1) made to solve the above problems, at least a part of the wall surface of the housing is configured as a heat sink, and a driving element, a control processing element, A circuit board for mounting the connector includes a drive circuit board and a control circuit board that are arranged substantially in parallel to face each other.
[0009]
  Among these, the drive circuit board is provided in close contact with the inside of the wall surface as a heat sink, and the drive element is mounted on the board surface. The control circuit board is mounted with a control processing element and a connector. The control circuit board is arranged to face the drive circuit board and is connected to the drive circuit board with a connection wire.
  AndThe connector is disposed at the end of the control circuit board and the back side of the surface facing the drive circuit board, andThe connecting part of the connecting wire on the control circuit board isIt is located on the side facing the drive circuit board and on the board end side from the connection part between the connector pin of the connector and the control circuit board.
[0010]
That is, in the electronic control device according to the present invention (Claim 1), a drive element that easily generates a large amount of heat and a control processing element that is easily affected by heat are mounted on different substrates. Therefore, it is possible to make it difficult for the heat generated by the drive element to reach the control processing element. Therefore, even if the power handled by the drive element increases or the number of drive elements increases and the amount of heat generated in the drive element increases, the influence of heat on the control processing element can be suppressed. become.
[0011]
Moreover, a part of the wall surface of the casing of the electronic control device is configured as a heat sink, and the drive circuit board on which the drive element is mounted is provided in close contact with the wall surface as the heat sink. Even if the heat is generated, the heat can be quickly released to the outside of the housing (that is, outside the electronic control device) through the heat radiating plate. Therefore, it is possible to further suppress the influence on the control processing element due to the heat generated in the driving element, and it is possible to suppress the temperature rise of the driving element itself.
[0012]
Since the drive circuit board is provided in close contact with the heat sink, it is not easy to dispose the connector on the drive circuit board. For this reason, the connector is preferably provided on the control circuit board.
In the electronic control device of the present invention (Claim 1), since the control circuit board and the drive circuit board are arranged so as to face each other, the effect of suppressing the thermal influence on the control processing element can be suppressed. At the same time, it is possible to suppress the increase in size of the apparatus. That is, when the drive circuit board and the control circuit board are arranged in the casing, for example, the boards can be arranged side by side so as not to overlap each other, but the casing becomes large. In the electronic control device according to the first aspect, the control circuit board and the drive circuit board are arranged so as to overlap each other (that is, the board surfaces face each other), thereby suppressing the enlargement of the apparatus.
[0013]
By the way, when the circuit board is divided into the control circuit board and the drive circuit board as described above, and the electrical connection between the two boards is made by the connection wire, the control circuit board may depend on the connection position of the connection wire on the control circuit board. Circuit design may be difficult.
That is, the power handled by the drive element tends to increase due to the advancement of the control processing contents of electronic control devices in recent years, and accordingly, a wiring pattern (wiring pattern for the energization path) that forms an energization path to the controlled object. There is a need to increase the width of. In addition to this, the number of drive elements is also increasing. Since energization (power supply) to an external control target is performed via a connector on the control circuit board, the wiring pattern for the energization path on the control circuit board depends on the connection portion of the connection wire on the control circuit board. Becomes longer and occupies a large area.
[0014]
However, in the control circuit board, since various signals handled by the control processing element are input / output through the connector, if the area occupied by the wiring pattern of the energization path is large, the overall layout of the wiring pattern, etc. The circuit design of the control circuit board becomes difficult. As a result, the design period may become longer and the wiring pattern may become complicated, which leads to an increase in manufacturing cost.
[0015]
  Therefore, in the electronic control device of the present invention (Claim 1),The connector is disposed on the end of the control circuit board and on the back side of the surface facing the drive circuit board,The connection part of the connection wire on the control circuit boardThe surface facing the drive circuit board and the board end side from the connection part between the connector pin of the connector and the control circuit boardThe structure which is located in is taken. In this way, the area occupied by the wiring pattern for the energization path on the control circuit board can be suppressed, and the difficulty in circuit design as described above can be reduced. In addition, since the path between the drive element and the connector is shortened, a voltage drop between them can be suppressed.
[0017]
  Also, the board end side from the connection part between the connector pin and the control circuit boardSince there are few wiring patterns connected from the connector to the control processing element and the parts for noise countermeasures are mainly arranged, there is a high degree of design freedom regarding the part arrangement and the wiring pattern. for that reason,According to the electronic control device of the present invention (Claim 1),The restrictions on designing the layout can be greatly reduced.
[0018]
In addition, since the connector is disposed on the control circuit board on the back side of the surface facing the drive circuit board, the surface to which the connection wire is joined is the surface side facing the drive circuit board. Therefore, it is possible to easily connect the control circuit board and the drive circuit board that are arranged so as to overlap each other (that is, so as to face each other).
[0019]
  Also,In the electronic control device of the present invention (Claim 1),By disposing the connector at the end of the control circuit board, the connection portion of the connection wire is positioned at the end of the control circuit board, and the connection portion of the connection wire in the drive circuit board is also the end of the drive circuit board.Is located.
[0020]
  Configured like thisThe present invention (Claim 1)According to this electronic control device, since the connector is disposed at the end of the control circuit board and the connection wire is joined at the end of both boards, the wiring pattern and the electronic component (control processing element and drive) are connected. This also increases the degree of freedom in layout (including elements). Also, since the connection wires are joined at the ends of both substrates, for example,In lawAlso, there is an effect that the connection wires can be easily joined to both substrates.
The connector is preferably electrically connected to the control circuit board via connector pins inserted into the through holes of the control circuit board.
[0021]
As the connection wires, ones that are configured separately may be used. However, this requires troublesome bonding to the drive circuit board and the control circuit board. In addition, since the number of parts increases, the manufacturing cost may increase.
[0022]
  Therefore,Claim 3As described above, a flexible printed wiring board may be used as the connection wire. That is, the flexible printed wiring board is a thin strip-shaped substrate, does not take up space, and can form a large number of wiring patterns. Therefore, the electronic control device can be further reduced in size, and the number of parts can be reduced. AlsoAs described below,The control circuit board and the driving circuit board can be easily connected.
[0023]
  In additionClaim 3In the electronic control device described, the flexible printed wiring board passes a control signal from the control processing element to the driving element and power to be supplied from the driving element to an external control target via the connector. Since the control signal is a very small current, a thin wiring pattern is sufficient to transmit it. However, since the current for supplying power to the external control target is large, voltage drop and heat generation in the flexible printed wiring board In order to prevent this, it is necessary to increase the width of the wiring pattern. However, if the width of all the wiring patterns is widened, the entire width of the flexible printed wiring board is widened, and the electronic control device is enlarged.
[0024]
  Therefore,Claim 4It is good to have a configuration as described in. That is, among the wiring patterns formed on the flexible printed wiring board, the wiring pattern that constitutes the energization path from the drive element to the control target via the connector, and the control signal transmission path that leads from the control processing element to the drive element The wiring pattern is formed so as to be wider than the wiring pattern.
[0025]
  Configured like thisClaim 4According to the described electronic control device, since the width of the wiring pattern for transmitting power to the control target is wider than the wiring pattern for transmitting control signals, the increase in size of the flexible printed wiring board is suppressed. The voltage drop and heat generation in the flexible printed wiring board can be prevented. In other words, by changing the width of the wiring pattern according to the magnitude of the current to be transmitted, it becomes possible to reduce the overall width of the flexible printed wiring board, thereby suppressing the increase in the size of the electronic control device. Can also be achieved.
[0026]
  Now,Claims 3 and 4The electronic control device taking the described configuration isThe following stepsIt can be easily manufactured. That is, first, the drive circuit board on which the drive element is mounted and the control circuit board on which the control processing element and the connector are mounted are arranged on the same plane. At this time, the drive circuit board is arranged on the end side where the connector of the control circuit board is provided. Further, the two substrates are arranged so that the surfaces to be opposed to each other face the same direction. And the flexible printed wiring board is joined to the edge part which mutually adjoins of the both board | substrate arrange | positioned in this state from the one side direction of the said plane by soldering. Thereby, the control circuit board and the drive circuit board are electrically connected to each other, and then both the boards are accommodated in the housing.
[0027]
  That is, as described above, the connection portion of the connection wire in the connection of the control circuit board and the drive circuit board is the end of both boards (Claims 1, 2) And a flexible printed wiring board as a connection wire (Claim 3) If the configuration, EasyBoth boards can be connected to the stool. As a result, the manufacturing process of the electronic control device can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
[0028]
Here, the soldering is performed by bringing the flexible printed wiring board into contact with the ends of both substrates with a high-temperature crimping jig or the like. Specifically, for example, solder can be attached in advance to a joint portion where the flexible printed wiring boards on both boards are to be joined, and the solder can be melted to join both the boards and the flexible printed wiring board. Conceivable.
[0029]
In order to provide the drive circuit board in close contact with the heat sink, an adhesive having excellent thermal conductivity is used. Such an adhesive is used for a predetermined time (for example, about 30 minutes) and at a high temperature (for example, about 150 ° C.). There are many things that need to be cured. In the case of this type of adhesive, curing of the adhesive is performed by placing the drive circuit board and the heat sink in close contact with each other at a high temperature. Therefore, the adhesive is cured after the drive circuit board is connected to the control circuit board. Is not preferable. That is, if the drive circuit board and the control circuit board connected thereto are also placed at a high temperature, there is a possibility that the control processing element may malfunction, and only the drive circuit board and the heat sink are placed at a high temperature. Because it is difficult.
[0030]
  for that reason, SystemBefore connecting the control circuit board and the drive circuit board to each other by the flexible printed wiring board, the drive circuit board may be brought into close contact with the heat sink. In this way, the above problems do not occur, andClaim 3 or claim 4The electronic control device can be manufactured.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an electronic control device 1 as one embodiment. The electronic control device 1 drives and drives various actuators (ignition plugs, electromagnetic solenoids, etc., that is, “corresponding to“ control object ”in claims) provided on an engine (not shown) of an automobile”. The engine is controlled by the control, and includes a connector 2, a control processing element 3, and a drive element 5 (5a, 5b).
[0032]
The connector 2 is for the electronic control device 1 to exchange signals with an external control target. The control processing element 3 of the present embodiment is a microcomputer configured as a so-called one-chip microcomputer, and takes in input signals from various sensors that detect the operating state of the engine via the connector 2 and inputs the input signals. Control processing (arithmetic processing) based on the signal is performed, or a control signal corresponding to the result of the control processing is output to the drive element 5. The control processing element 3 also performs communication with various electronic devices (not shown) mounted on the automobile via the connector 2.
[0033]
The control processing element 3 is housed inside a housing 7 that forms the outer shape of the electronic control device 1, and is mounted on the control circuit board 9 inside the housing 7. The control circuit board 9 is a resin board (in this embodiment, a glass cloth is used as a base material and is impregnated with an epoxy resin), and forms a control circuit for controlling an external actuator. It is a substrate for. In addition to the control processing element 3, a plurality of electronic components (not shown) are mounted on the control circuit board 9 and constitute a predetermined control circuit together with the control processing element 3.
[0034]
The control circuit composed of the control processing element 3 takes into account that a large number of signals such as a signal from an external sensor (not shown) and a communication signal from an external electronic device are handled, and is easy to mount. In consideration of the characteristics, the connector 2 is provided on the control circuit board 9. The connector 2 has connector pins 8 for electrical connection to a predetermined circuit board, and is electrically connected to a wiring pattern on the control circuit board 9 via the connector pins 8.
[0035]
The control circuit board 9 is arranged in parallel with the drive circuit board 11 so that the board surface faces the board surface of the drive circuit board 11 (described later). The connector 2 and the control processing element 3 are provided on the back surface (that is, the upper surface) of the surface of the control circuit board 9 that faces the drive circuit board 11 (the lower surface of the control circuit board 9 in FIG. 1A). In addition, the connector 2 is disposed at the end of the control circuit board 9. 1A shows the configuration of the electronic control device 1 viewed from a direction parallel to the substrate surface of the control circuit board 9, and FIG. 1B shows the substrate surface of the control circuit board 9. As shown in FIG. 1 shows a configuration of an electronic control device 1 viewed from a vertical direction.
[0036]
On the other hand, the drive element 5 is for energizing and driving the actuator of the engine. That is, the drive element 5 is a so-called switching element, and is provided in a current-carrying path from an onboard battery (not shown) outside the electronic control device 1 to each actuator, and this current path is used as a control signal from the control processing element 3. It is configured to be intermittent.
[0037]
The drive element 5 is also provided inside the housing 7 like the control processing element 3, but is mounted on a board (drive circuit board 11) different from the control circuit board 9 on which the control processing element 3 is mounted. Yes. The drive circuit board 11 on which the drive element 5 is mounted is a ceramic board excellent in heat dissipation, and is a board for forming a drive circuit that constitutes a part of an energization path for energizing each actuator. is there. Various electronic components (not shown) including the drive element 5 are mounted on the surface (upper surface) of the drive circuit board 11 facing the control circuit board 9 to form a predetermined drive circuit.
[0038]
As shown in FIG. 2, the drive element 5 of this embodiment is a so-called bare chip type transistor (a type in which a semiconductor chip is not accommodated in a package such as a resin). The required power differs depending on the actuator to be controlled, and the amount of heat generated in each drive element 5 also varies, so that different types according to the difference in power amount (that is, the difference in heat generation amount). May be used. That is, when it is considered that the amount of heat generation is large, as shown in FIG. 2A, the driving element 5a of the type in which the semiconductor chip 6b is mounted on the substrate through the radiation fins 6a is used, and the amount of heat generation is relatively high. In the case where the number is small, as shown in FIG. 2B, a driving element 5b of a type in which the semiconductor chip 6b is directly mounted on the substrate without using the heat radiation fin is used. The term “driving element 5” includes the different types of driving elements 5a and 5b.
[0039]
The drive element 5 is mounted on a wiring pattern formed on the substrate, and one of the electrodes of the drive element 5 (in this embodiment, the collector electrode) is directly or via the radiation fin 6a. It is electrically connected to the wiring pattern. The other electrodes (base electrode and emitter electrode in this embodiment) are electrically connected to the wiring pattern via bonding wires 6c such as gold or aluminum.
[0040]
The control circuit board 9 on which the control circuit composed of the control processing element 3 is formed and the drive circuit board 11 on which the drive circuit composed of the drive element 5 is formed are a flexible printed wiring board 13 (hereinafter referred to as “connection wire”). They are electrically connected to each other via simply “flexible substrate 13”. The flexible substrate 13 is excellent in elasticity, and is joined to the end portions of the control circuit board 9 and the drive circuit board 11 by soldering, and is electrically connected to the wiring patterns of both the boards 9 and 11.
[0041]
  And the joining site | part in the control circuit board 9 of the flexible substrate 13 is located in the vicinity of the connector 2, Specifically,The surface facing the drive circuit board 11 and so as to be located on the board end side from the connection portion between the connector pin 8 and the control circuit board 9Is provided. The flexible substrate 13 is bent in a U shape between the substrates 9 and 11 so as to have an appropriate deflection, and the casing 7 (particularly, a casing bottom portion 7b and a casing cylinder portion 7c described later). And a substrate support portion 7f and the like).
[0042]
Here, FIG. 3 is a diagram showing surfaces of the control circuit board 9 and the drive circuit board 11 that are connected to each other by the flexible board 13 and that face each other. That is, in FIG. 3, it is shown from the direction of the upper surface of the drive circuit board 11, but the control circuit board 9 is in a state of being inverted 180 degrees around the flexible board 13 (that is, in an inverted state). It is shown. As will be described later, the lower surface of the drive circuit board 11 is provided in close contact with the housing bottom 7b as a heat sink.
[0043]
Next, an example of the signal flow in the electronic control device 1 of this embodiment will be described with reference to FIG.
When a signal (sensor signal) from an external sensor is transmitted to the connector 2, the sensor signal is transmitted to the connector pin 8 a and the upper surface of the control circuit board 9 (that is, the back surface opposite to the drive circuit board 11). This is transmitted to the input terminal of the control processing element 3 through the formed wiring pattern 15a. In addition, various signals are input to the control processing element 3 through paths other than those illustrated. The control processing element 3 performs arithmetic processing based on various input signals and outputs a control signal for driving and controlling an external control target.
[0044]
The control signal output from the output terminal of the control processing element 3 toward the drive element 5 is a wiring pattern 15b formed on the upper surface of the control circuit board 9, a via hole 17 penetrating the control circuit board 9, and the control circuit board 9 Is transmitted to the flexible substrate 13 via the wiring pattern 15c formed on the lower surface of the substrate. In the present embodiment, the wiring pattern 15 c is formed so as to pass between the connector pins 8 because the connection part of the flexible board 13 in the control circuit board 9 is disposed on the back side portion of the connector 2.
[0045]
The control signal is transmitted to the drive circuit board 11 through the wiring pattern 19a of the flexible substrate 13, and further, the input terminal of the drive element 5b through the wiring pattern 21a formed on the upper surface of the drive circuit board 11. (In this embodiment, it is transmitted to the base electrode). Then, the drive element 5b is turned on or turned off according to the control signal, and connects or blocks the energization path of the external actuator.
[0046]
When the driving element 5b is turned on, the wiring pattern 21b formed on the upper surface of the driving circuit board 11, the wiring pattern 19b of the flexible board 13, the wiring pattern 15d formed on the lower surface of the control circuit board 9, and the connector pin 8b The energization path consisting of the above is set to the connected state, and the actuator is energized. The wiring patterns 15d, 19b, and 21b that constitute the energization path of the external control target are wiring patterns 15a to 15c that constitute the transmission path of the sensor signal and the control signal so that heat generation and voltage drop can be suppressed even when a large current flows. , 19a and 21a are formed wider.
[0047]
The control circuit board 9 and the drive circuit board 11 thus connected to each other are accommodated in the housing 7 (FIG. 1). The wall surface of the housing 7 that accommodates both the substrates 9 and 11 is formed by casting metal (aluminum in this embodiment), and includes a housing lid portion 7a, a housing bottom portion 7b, and a housing cylinder. Part 7c.
[0048]
The case lid 7a is formed as a cylindrical body with one end (closed end) closed, and a side opening 7d for exposing the connector 2 to the outside is formed on the side surface of the cylindrical body. Yes. Further, an end opening 7e having substantially the same shape as that of the control circuit board 9 is formed at the end opposite to the closed end of the housing lid 7a, and the control circuit board 9 is provided in the end opening 7e. It is configured so that it can be fitted. When the control circuit board 9 is fitted into the end opening 7e, the housing cover 7a covers the surface of the control circuit board 9 on which the connector 2 is disposed.
[0049]
The casing bottom 7b is disposed on the opposite side of the control circuit board 9 from the casing lid 7a via the casing cylinder 7c. The case bottom 7b is for facilitating the release of heat generated by the electronic control device 1 (particularly the drive element 5) to the outside of the case 7, so that heat can be absorbed quickly. It is configured as a thick heat sink (for example, thicker than the case lid 7a). The drive circuit board 11 is in close contact with the inner surface (upper side in FIG. 1A) of the casing bottom 7b so that the heat generated in the driving element 5 is efficiently radiated by the casing bottom 7b. Is provided. That is, the housing bottom 7b corresponds to the “wall surface as a heat sink” in the claims.
[0050]
The casing cylinder portion 7c has a cross section of the same shape as the casing lid portion 7a, and is formed as a cylindrical body having both ends opened, and is connected to the casing lid portion 7a and the casing bottom portion 7b at both ends. Has been. As shown in FIG. 1A, the casing cylinder portion 7c constitutes a side surface portion of the casing 7 together with the casing lid portion 7a, and the control circuit board 9 and the drive circuit board 11 (that is, the control circuit board 9 and The space between the housing bottom 7 b) is blocked from the external space of the housing 7. The casing cylinder portion 7c is provided with a substrate support portion 7f for supporting the control circuit substrate 9.
[0051]
In order to assemble the electronic control device 1 having the above configuration, it is preferable to carry out in the following order (see FIG. 4). First, a predetermined drive circuit is formed on the drive circuit board 11 by mounting electronic components including the drive element 5a. Then, the lower surface of the drive circuit board 11 on which the drive circuit is mounted (that is, the back side of the mounting surface of the drive element 5) is brought into close contact with the housing bottom 7b as a heat radiating plate (see FIG. 4A). In order to bring the drive circuit board 11 and the casing bottom 7b into close contact with each other, they are bonded together via an adhesive having excellent thermal conductivity, and kept at a high temperature (for example, about 150 ° C.) for a predetermined time (for example, about 30 minutes). By thermally curing the adhesive in this way, the drive circuit board 11 and the casing bottom 7b are bonded in a close contact state, and the thermal resistance between the drive circuit board 11 and the casing bottom 7b is reduced.
[0052]
On the other hand, various electronic components including the connector 2 and the control processing element are also mounted on the control circuit board 9 to form a predetermined control circuit.
Next, the drive circuit board 11 bonded to the housing bottom 7b and the control circuit board 9 are arranged on the same plane S. At this time, the surfaces of the substrates 9 and 11 that should be opposed to each other are oriented in the same direction. Then, the flexible substrate 13 is approached from one side direction of the plane S (specifically, the surfaces of the substrates 9 and 11 that should face each other), and the adjacent ends of the substrates 9 and 11 arranged side by side. The flexible substrate 13 is joined by soldering by thermocompression bonding (see FIG. 4B). Solder is adhered to the surfaces of both the substrates 9 and 11 which are the bonding parts, and the flexible substrate 13 is brought into contact with a pre-heated crimping jig (not shown) to melt the solder. Thus, the substrates 9 and 11 and the flexible substrate 13 are joined.
[0053]
Thereafter, as shown in FIG. 4C, by rotating the drive circuit board 11 (or the control circuit board 9 or both the boards 9 and 11) around the flexible board 13, the boards 9 and 11 are mutually connected. It is made to oppose (namely, so that both the board | substrates 9 and 11 may overlap), and is accommodated in the inside of the above-mentioned housing | casing 7. FIG.
[0054]
According to the electronic control device 1 of the present embodiment configured as described above, the following effects are obtained.
(1) Since the drive element 5 and the control processing element 3 are mounted on different substrates 9 and 11, heat transferred from the drive element 5 to the control processing element 3 can be reduced. Therefore, even if the electric power handled by the drive element 5 increases in the future or the number of the drive elements 5 increases and the amount of heat generated in the drive element 5 increases, the influence of heat on the control processing element 3 is affected. It can be suppressed.
[0055]
(2) The housing bottom 7b of the electronic control device 1 is configured as a heat sink, and the drive circuit board 11 on which the drive element 5 is mounted is provided in close contact with the inner surface of the housing bottom 7b as the heat sink. Therefore, even if the drive element 5 generates heat, the heat can be quickly released to the outside of the housing 7 (that is, outside the electronic control device 1) via the heat radiating plate. Therefore, it is possible to further suppress the influence on the control processing element 3 due to the heat generated in the driving element 5, and it is possible to suppress the temperature rise of the driving element 5 itself.
[0056]
(3) Since the control circuit board 9 and the drive circuit board 11 are arranged so as to face each other, the electronic control device 1 can be prevented from being enlarged.
(4) The joint portion of the flexible circuit board 13 in the control circuit board 9 is provided in the vicinity of the connector 2. Specifically, the connector 2 is disposed on the back side of the surface of the control circuit board 9 that faces the drive circuit board 11, and at the back side portion of the disposed portion of the control circuit board 9 of the connector 2, The flexible board 13 is bonded to the control circuit board 9. For this reason, it is possible to greatly reduce the troubles in the layout that may be caused by bonding the flexible substrate 13 to the control circuit board 9.
[0057]
(5) Since the connector 2 is disposed on the control circuit board 9 on the back side of the face facing the drive circuit board 11, the face to which the flexible board 13 is joined is the face side facing the drive circuit board 11. It becomes. Therefore, the connection between the control circuit board 9 and the drive circuit board 11 arranged so as to overlap each other (that is, so as to face each other) can be achieved without any trouble.
[0058]
(6) Since the connector 2 is disposed at the end of the control circuit board 9 and the flexible board 13 is also joined at the ends of both the boards 9 and 11, a wiring pattern or electronic component (control processing element 3) And the drive element 5) can be further improved in layout.
[0059]
(7) Since the flexible substrate 13 is used as the “connection wire” for connecting the control circuit board 9 and the drive circuit board 11, the electronic control device 1 can be further reduced in size and the number of parts can be reduced. Can be reduced.
(8) Among the wiring patterns formed on the flexible substrate 13, the control signal from the control processing element 3 to the driving element 5 is transmitted to the wiring pattern 19 b constituting the energization path from the driving element 5 to the controlled object via the connector 2. It is formed so as to be wider than the wiring pattern 19a constituting the transmission path. Therefore, it is possible to prevent a voltage drop or heat generation in the flexible substrate 13 while suppressing an increase in size of the flexible substrate 13.
[0060]
(9) The drive circuit board 11 and the control circuit board 9 are arranged on the same plane, and the flexible board 13 is heated from one side of the plane to the adjacent ends of the boards 9 and 11 arranged in this state. The control circuit board 9 and the drive circuit board 11 are electrically connected to each other by bonding by soldering by pressure bonding. According to this method, both the substrates 9 and 11 can be easily electrically connected, and the manufacturing process of the electronic control device 1 can be simplified. It becomes possible to suppress.
[0061]
(10) Before the control circuit board 9 and the drive circuit board 11 are connected to each other by the flexible board 13, the drive circuit board 11 is brought into close contact with the casing bottom 7b. The manufacturing process can be further simplified.
As mentioned above, although one Example of this invention was described, this invention is not a thing limited to the said Example, It can take a various aspect.
[0062]
For example, in the electronic control device of the above-described embodiment, it has been described that the actuator provided in the engine of the automobile is driven and controlled. However, it is obvious that the present invention is not limited to this.
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, it has been described that a bare chip type transistor is used as the driving element 5, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5A, a drive element 5c of a type (so-called mold type) formed by molding a resin around the semiconductor chip 6b may be used. The mold type driving element 5c shown in FIG. 5A has an electrode lead 6d fixed to the resin portion 6e together with the semiconductor chip 6b, and a wiring pattern is formed via the electrode lead 6d and the heat radiation fin 6a. Connected. The electrode lead 6d is connected to the semiconductor chip 6b through the bonding wire 6c, and the heat radiation fin 6a is directly connected to the semiconductor chip 6b. Even when such a drive element 5c is used, it may be configured similarly to the electronic control device 1 of the above-described embodiment (see FIGS. 5B and 5C).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an overall configuration of an electronic control device according to an embodiment;
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a drive element according to an embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an example of a signal flow in a control circuit board and a drive circuit board connected to each other by a flexible board;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a procedure for connecting a control circuit board and a drive circuit board with a flexible board;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another embodiment of the electronic control device according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view showing a conventional electronic control device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic control apparatus, 2 ... Connector, 3 ... Control processing element, 5 (5a-5c) ... Drive element, 7 ... Case, 7a ... Case cover part, 7b ... Case bottom part, 7c ... Case cylinder part , 8 (8a, 8b) ... connector pins, 9 ... control circuit board, 11 ... drive circuit board, 13 ... flexible printed wiring board (connection wire), S ... plane.

Claims

On a predetermined circuit board arranged inside the housing,
A connector for exchanging signals with the outside;
A drive element for energizing an external control target via the connector;
A control processing element that performs control processing based on an input signal input from the outside via the connector, and outputs a control signal according to the control processing result to drive the drive element, thereby controlling a control target; ,
In an electronic control device comprising:
At least a part of the wall surface of the housing is configured as a heat sink,
As the circuit board,
A drive circuit board provided in close contact with the inside of the wall surface as the heat sink, and mounted with the drive element;
A control circuit board that is arranged to face the drive circuit board and is connected to the drive circuit board by a connection wire, and on which the control processing element and the connector are mounted;
Have
The connector is disposed on an end of the control circuit board and on the back side of the surface facing the drive circuit board,
The connection portion of the connection wire in the control circuit board is located on the surface facing the drive circuit board, and on the board end side from the connection part between the connector pin of the connector and the control circuit board,
The connecting portion of the connection wire in the drive circuit board is located at the end of the drive circuit board ,
The input signal input from the outside via the connector is transmitted from the connection portion between the connector pin and the control circuit board to the control processing element on the control circuit board,
The control signal output from the control processing element is transmitted from the control circuit board to the drive element of the drive circuit board via the connection wire,
The energization of the external control target via the connector is performed between the drive element and the connector via the connection portion of the drive circuit board, the connection wire, the connector pin and the control circuit board. An electronic control device characterized in that the electronic control device is configured to be performed .

On a predetermined circuit board arranged inside the housing,
A connector for exchanging signals with the outside;
A drive element for energizing an external control target via the connector;
A control processing element that performs control processing based on an input signal input from the outside via the connector, and outputs a control signal according to the control processing result to drive the drive element, thereby controlling a control target; ,
In an electronic control device comprising:
At least a part of the wall surface of the housing is configured as a heat sink,
As the circuit board,
A drive circuit board provided in close contact with the inside of the wall surface as the heat sink, and mounted with the drive element;
A control circuit board that is arranged to face the drive circuit board and is connected to the drive circuit board by a connection wire, and on which the control processing element and the connector are mounted;
Have
The connector is disposed on the end of the control circuit board and on the back side of the surface facing the drive circuit board, and through the connector pins inserted in the through holes of the control circuit board, Electrically connected to the control circuit board,
The connection portion of the connection wire in the control circuit board is located on the surface facing the drive circuit board, and on the board end side from the connection part between the connector pin of the connector and the control circuit board,
The connecting portion of the connection wire in the drive circuit board is located at the end of the drive circuit board ,
The input signal input from the outside via the connector is transmitted from the connection portion between the connector pin and the control circuit board to the control processing element on the control circuit board,
The control signal output from the control processing element is transmitted from the control circuit board to the drive element of the drive circuit board via the connection wire,
The energization of the external control target via the connector is performed between the drive element and the connector via the connection portion of the drive circuit board, the connection wire, the connector pin and the control circuit board. An electronic control device characterized in that the electronic control device is configured to be performed .

The electronic control apparatus according to claim 1, wherein the connection wire is a flexible printed wiring board.

Of the wiring patterns formed on the flexible printed wiring board, the wiring pattern constituting the energization path from the driving element to the control target via the connector is the control signal from the control processing element to the driving element. 4. The electronic control device according to claim 3, wherein the electronic control device is formed wider than a wiring pattern constituting the transmission path.