JP4089056B2

JP4089056B2 - 電子部品の冷却構造

Info

Publication number: JP4089056B2
Application number: JP34317598A
Authority: JP
Inventors: 稔穂塚; 俊樹小林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: JP2000174468A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の冷却構造に関するもので、特に、車両のエンジンルーム内に搭載される電子部品の冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品の冷却構造に関連する先行技術文献としては、特表平５−５０５７０２号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、電子制御ユニット内で発熱性を有する電子部品（パワートランジスタ等の出力構成素子）がヒートシンク（冷却体）に固定され、そのフレーム、プレート状部分を介して電子部品からの熱を金属製のケース（ケーシング）外部に放熱させる技術が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子制御ユニット内には出力構成素子に対して制御信号を生成するマイクロコンピュータが設けられている。このマイクロコンピュータはプリント基板（プリント配線板）に対して面実装される１チップ型であり、近年、その処理速度を高めるため動作スピードを上げる傾向にある。このため、マイクロコンピュータからの発熱も問題となってきており、このマイクロコンピュータを内蔵する電子制御ユニットを熱的環境の悪いエンジンルーム内に配置するときには、より一層の配慮が必要でマイクロコンピュータからの熱を効果的に逃がさないと動作不良を起こすという可能性も想定される。
【０００４】
これに対処するには、例えば、特開昭５５−１２５６９９号公報にて開示されたように、ケースとマイクロコンピュータ（パワーＩＣ）表面との間に熱伝導性の良い熱伝達体を密着させ設けることが考えられる。ここで、袋構造のケースを採用した場合、電子制御ユニットの組付工程でマイクロコンピュータが実装されたプリント基板と共にそのマイクロコンピュータ表面に貼付けられた熱伝達体とがケース開口部から挿入される。すると、熱伝達体がケース内壁面と接触しながら押込まれることとなり、このときマイクロコンピュータ表面に貼付けられた熱伝達体に位置ずれが起こると、結果として、所望の放熱効果が得られなくなるという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、電子制御ユニットを構成する袋構造のケース内のプリント基板に面実装されたマイクロコンピュータからの熱を熱伝達体等の別部材を介することなく効率良くケース外部に放熱することが可能な電子部品の冷却構造の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の電子部品の冷却構造によれば、電子制御ユニットの袋構造のケース内部に収容される電子制御回路の基板の表面に沿って実装される発熱性を有する電子部品に対向し近接してケース内部に吸熱部が形成されている。このため、吸熱部を介して発熱性を有する電子部品が効率良く冷却される。このとき、ケース内部に形成された固定部によって基板先端側が固定されており、吸熱部と発熱性を有する電子部品表面との位置関係が適切に保持される。このため、電子制御回路を形成する電子部品が実装された基板を電子制御ユニットの袋構造のケース内部に収容する際、電子制御回路側がケース内部と接触等することがない。そして、電子制御回路の基板の表面に沿って実装される発熱性を有する電子部品からの熱がケース内部に形成された吸熱部を介して効率良く冷却されることとなる。
【０００７】
請求項２の電子部品の冷却構造では、電子制御ユニットのケースの形成と同時に吸熱部及び固定部が形成されることで構造が複雑化することなく、また、部品点数が増加してコストアップすることもない。また、ケースと同時に形成された吸熱部及び固定部によれば、吸熱部による電子制御回路の基板の表面に沿って実装される発熱性を有する電子部品の効率の良い冷却及び固定部による基板に対する正確な位置決めが達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる電子部品の冷却構造が適用された電子制御ユニットと収納箱との収納状態を示す断面図である。また、図２は図１の電子制御ユニットの要部構成を示す分解斜視図である。
【００１０】
図１及び図２において、１０は電子制御ユニット（Electronic Control Unit;以下、『ＥＣＵ』と記す）であり、ＥＣＵ１０はアルミニウム合金ダイカストによる袋構造のケース１１にプリント基板１６に実装された種々の電子部品１７ａ，１７ｂ，１７ｃからなる電子制御回路１５を内蔵する略直方体形状からなる。このＥＣＵ１０のケース１１の外壁面にはフランジ１２が形成されている。また、収納箱２０はＥＣＵ１０を収容するプラスチック製の有底角筒状の箱体２１とその上側のプラスチック製の蓋２５とからなり、両者はシールパッキン２６を介して密閉されている。この蓋２５にはワイヤハーネス３１がゴム製のワイヤハーネスグロメット３２を介してシール状態で貫通され、このワイヤハーネス３１先端の接続コネクタ部３３がＥＣＵ１０上部の外部接続コネクタ部１９と接続されている。なお、１９ａはＥＣＵ１０のケース１１の開口部１１ｂに配置される外部接続コネクタ部１９の周囲を覆うように形成されているプラスチック製のケース蓋であり、図２では省略されている。
【００１１】
そして、収納箱２０の箱体２１内にＥＣＵ１０のケース１１が収容され、ＥＣＵ１０の外壁面に形成されたフランジ１２と箱体２１の内壁面に形成されたフランジ２２とがシールパッキン２３を介して密着され、ＥＣＵ１０のケース１１に形成されたフランジ１２より上側でケース１１と収納箱２０の箱体２１とがねじ（図示略）により固定されている。これにより、ＥＣＵ１０のケース１１の外壁面と収納箱２０の箱体２１の内壁面との間に防水性を有しＥＣＵ１０を冷却するための冷却風が流れ、その冷却風が当たる領域としての風路２４が形成されている。また、風路２４から両フランジ１２，２２にて隔離された上側の蓋２５内部には、冷却風が直接当たらない領域２７が形成されている。
【００１２】
図３は本実施例のＥＣＵ１０のケース１１における電子制御回路１５の固定状態を示す断面図であり、図３及び上述の図２を参照して説明する。
【００１３】
図２及び図３に示すように、電子制御回路１５を形成するプリント基板１６には種々の電子部品１７ａ，１７ｂ，１７ｃが実装されている。このうち、発熱性を有する電子部品（パワートランジスタ等）１７ａはプリント基板１６に略垂直に実装され、ＥＣＵ１０のケース１１の開口部１１ｂ側の近傍に位置するアルミニウム板材等からなり放熱性の良好なヒートシンク１８面にねじ、接着剤等により密着され固定されている。このヒートシンク１８はプリント基板１６にねじ止めされ固定されている。また、発熱性を有する電子部品（マイクロコンピュータ）１７ｂはＥＣＵ１０のケース１１の奥側となるようにプリント基板１６に面実装されている。そして、比較的発熱が少なく熱的影響の少ない電子部品（コンデンサ、抵抗素子等）１７ｃはプリント基板１６面上で発熱性を有する電子部品１７ａ，１７ｂが実装されていない領域を利用して実装されている。更に、ＥＣＵ１０のケース１１の開口部１１ｂ側となるプリント基板１６には外部接続コネクタ部１９がはんだ付けされ配設されている。
【００１４】
プリント基板１６はＥＣＵ１０のケース１１の内壁面１１ｃに対向して形成されているスリット溝１３ａ，１３ｂに差込まれ、ヒートシンク１８がそのねじ穴１８ａを利用しＥＣＵ１０のケース１１のフランジ１２の上側の冷却風が直接当たらない領域２７に面して穿たれた貫通穴１１ａを介してねじ１４にて固定されている。
【００１５】
次に、本実施例のＥＣＵ１０のケース１１におけるプリント基板１６に面実装されている発熱性を有する電子部品（マイクロコンピュータ）１７ｂに対する冷却構造について、図３、図４、図５及び図６を参照して詳述する。ここで、図４は本実施例のＥＣＵ１０のケース１１単体の内部構造を示す断面図、図５は図４のケース１１単体の内部構造を示す上面図、図６は図５のＡ−Ａ線に沿うケース１１奥側の内部構造を示す部分詳細断面図である。
【００１６】
図３、図４、図５及び図６において、上述のようにＥＣＵ１０のケース１１の内壁面１１ｃには対向するスリット溝１３ａ，１３ｂが形成されている。また、ＥＣＵ１０のケース１１の内壁面１１ｃには、プリント基板１６に面実装された複数（本実施例では３個）の発熱性を有する電子部品１７ｂ表面に対向し僅かな間隙となるように複数（本実施例では１２個）の吸熱部４０が所定の間隔にて形成されている。そして、ＥＣＵ１０のケース１１の底面側には、プリント基板１６先端を位置決め固定するため複数（本実施例では５個）の突起部５０が所定の間隔にてプリント基板１６のほぼ厚み分を隔て、プリント基板１６の表裏で交互となるように形成されている。
【００１７】
ここで、吸熱フィン４０を発熱性を有する電子部品１７ｂに対応した部分のみに形成するのは、背の高い他の電子部品の実装の邪魔にならないようにするためである。なお、ＥＣＵ１０のケース１１内の吸熱フィン４０及び突起部５０はアルミニウム合金ダイカストによるケース１１の成形時に同時に成形される。また、吸熱フィン４０はアルミニウム合金ダイカストによる成形を容易にするため、ケース１１の奥側の発熱性を有する電子部品１７ｂに対応した部分のみに形成され、ケース１１の奥側から開口部１１ｂに向かって抜き勾配を設けたテーパ形状とされている。また、スリット溝１３ａ，１３ｂを利用してプリント基板１６がケース１１内に差込まれ組付けられるときに、吸熱フィン４０の端面等とプリント基板１６に面実装された発熱性を有する電子部品（マイクロコンピュータ）１７ｂとが接触しないような寸法関係とされている。このため、電子制御回路１５側がケース１１の内壁面１１ｃと接触等することがなく、組付工程における信頼性を向上することができる。このように構成されたＥＣＵ１０の配置によれば、収納箱２０内に収納されエンジンルーム内に搭載されたのちの車両走行時の振動に対しても有効となる。
【００１８】
次に、本実施例における冷却作用について、図１、図２及び図３を参照して説明する。
【００１９】
本実施例のＥＣＵ１０が収容された収納箱２０は、図示しない車両のエンジンルーム内に搭載され、車両の下部を流れる外気がダクト等により収納箱２０の箱体２１の下部より風路２４内に導かれることで図１に示す矢印方向に冷却風が流れることとなる。そして、ラジエータの冷却ファン（図示略）の前側近傍の負圧を利用して風路２４内の冷却風が収納箱２０の箱体２１の横部よりダクト等により強制的に排気される。すると、風路２４内を流れる冷却風によって、収納箱２０に収容されたＥＣＵ１０のケース１１の外壁面が冷却され、そのケース１１に内蔵されている電子制御回路１５が冷却されることとなる。この際、ケース１１の内壁面１１ｃに密着固定されているヒートシンク１８を介して電子制御回路１５のうち特に、発熱性を有する電子部品（パワートランジスタ等）１７ａが効率良く冷却され、また、ケース１１の内壁面１１ｃに形成されている吸熱部４０を介して発熱性を有する電子部品（マイクロコンピュータ）１７ｂが効率良く冷却されることとなる。
【００２０】
このように、本実施例の電子部品の冷却構造は、袋構造のケース１１内部に電子制御回路１５を有するＥＣＵ（電子制御ユニット）１０と、ＥＣＵ１０の電子制御回路１５を形成するプリント基板１６に実装される電子部品１７ａ，１７ｂ，１７ｃのうちプリント基板１６の表面に沿って実装（面実装）される発熱性を有する電子部品（マイクロコンピュータ）１７ｂと、発熱性を有する電子部品１７ｂの表面に対向し近接するようＥＣＵ１０のケース１１内部に形成された吸熱部４０と、吸熱部４０と発熱性を有する電子部品１７ｂの表面との位置関係を保持しつつプリント基板１６を固定するようＥＣＵ１０のケース１１内部に形成された固定部としての突起部５０とを具備するものである。
【００２１】
つまり、ＥＣＵ１０の袋構造のケース１１内部に収容される電子制御回路１５のプリント基板１６に面実装される発熱性を有する電子部品（マイクロコンピュータ）１７ｂに対向し近接してケース１１の内壁面１１ｃに吸熱部４０が形成されている。このため、発熱性を有する電子部品（マイクロコンピュータ）１７ｂからの熱がケース１１の内壁面１１ｃに形成された吸熱部４０を介して効率良く冷却されることとなる。このとき、ケース１１の内壁面１１ｃに形成された突起部５０によってプリント基板１６先端側が固定されており、吸熱部４０と発熱性を有する電子部品１７ｂ表面との位置関係が適切に保持されることでＥＣＵ１０の信頼性を向上することができる。
【００２２】
また、本実施例の電子部品の冷却構造は、吸熱部４０及び固定部としての突起部５０をＥＣＵ１０のケース１１の形成と同時に形成するものである。つまり、ＥＣＵ１０のケース１１はアルミニウム合金ダイカストによって形成されているが、同時に吸熱部４０及び突起部５０が形成されることで構造が複雑化することなく、また、部品点数が増加してコストアップすることもない。また、ケース１１と同時に形成された吸熱部４０及び突起部５０によれば、吸熱部４０による発熱性を有する電子部品（マイクロコンピュータ）１７ｂの効率の良い冷却及び突起部５０によるプリント基板１６に対する正確な位置決めが達成される。
【００２３】
ところで、上記実施例では、吸熱部４０の形状を凹凸からなるフィン形状としたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、ケース１１の内壁面１１ｃを発熱性を有する電子部品（マイクロコンピュータ）１７ｂ形状に合わせ近接させ、ケース１１の外形形状を階段状に薄くしてもよい。
【００２４】
また、上記実施例では、ＥＣＵ１０のケース１１の底面側に突起部５０を設けたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、スリット溝１３ａ，１３ｂ近傍のケース１１の内壁面１１ｃ部分に設けてもよい。このとき、車両走行時の振動でプリント基板１６が振動し発熱性を有する電子部品（マイクロコンピュータ）１７ｂが吸熱フィン４０に接触することがないよう突起部５０を発熱性を有する電子部品１７ｂの面実装位置よりもケース１１奥側に設けることが好ましい。
【００２５】
そして、本発明を実施する場合の吸熱部４０は、フィン形状または略直方体とすることができ、特に、内面側及び外面側の表面積を大きくする形状にすることが望ましい、しかし、外表面に汚れ等が付着する場合には、構成材料の熱伝導によって冷却可能であるから、必ずしも、外表面の面積を大きくすることにこだわる必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる電子部品の冷却構造が適用されたＥＣＵと収納箱との収納状態を示す断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかるＥＣＵの要部構成を示す分解斜視図である。
【図３】図３は図２のＥＣＵのケースにおける電子制御回路の固定状態を示す断面図である。
【図４】図４は図３におけるＥＣＵのケース単体の内部構造を示す断面図である。
【図５】図５は図４のケース単体の内部構造を示す上面図である。
【図６】図６は図５のＡ−Ａ線に沿う部分詳細断面図である。
【符号の説明】
１０ＥＣＵ（電子制御ユニット）
１１ケース
１５電子制御回路
１６プリント基板
１７ａ，１７ｂ発熱性を有する電子部品
４０吸熱部
５０突起部（固定部）

Claims

車両に搭載された袋構造のケース内部に電子制御回路を有する電子制御ユニットと、
前記電子制御ユニットの前記電子制御回路を形成する基板に実装される電子部品のうち前記基板の表面に沿って実装され、かつ、前記ケース奥側となるよう前記基板の先端側に実装される発熱性を有する電子部品と、
前記発熱性を有する前記電子部品の表面に対向して近接させた前記電子制御ユニットの前記ケース内部に形成され、前記基板の先端側に実装された前記電子部品と対向するように前記ケース奥側の内壁面のみに形成された吸熱部と、
前記吸熱部と前記発熱性を有する前記電子部品の表面との位置関係を保持し、前記基板を固定する前記電子制御ユニットの前記ケース内部で、かつ、前記ケース奥側の底面側に形成された複数の突起からなり、前記基板先端側の前記電子部品と前記ケース内壁の吸熱部とが近接した位置関係となるよう前記基板先端側を固定した固定部と
を具備することを特徴とする電子部品の冷却構造。
前記吸熱部及び前記固定部は、前記電子制御ユニットの前記ケースの形成と同時に形成したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の冷却構造。