JP4169561B2

JP4169561B2 - Electronic control unit

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Publication number: JP4169561B2
Application number: JP2002295917A
Authority: JP
Inventors: 弘道渡邉; 慎一杉浦; 孝文安原; 克文森宗; 秀昭貝野; 正嗣大原; 暢浩和田
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: JP2004134491A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などの車両に搭載される電子制御装置に関し、高温環境下で使用される電子制御装置に関し、特に、制御基板とパワーモジュールから発生する熱を、エンジンルーム内のような高温環境の下でも良好に放熱される構成とした電子制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車などの車両内には、エンジン等の設置機器に対する制御を行うＥＣＵと呼ばれる電子制御装置が、各種制御対象の機能毎に、一つのユニットとしてまとめられて複数搭載されている。各ＥＣＵでは、各センサで検出された電子情報に基づいて、マイクロコンピュータなどを含み、論理的な制御演算を行う制御回路部分と、演算結果に従って制御対象を駆動するアクチュエータなどの外部への制御を行うパワー回路部分とを有している。
【０００３】
そこで、従来から使用されている電子制御装置（例えば、特許文献１を参照）の概略的な組立て構成について、図１６に示した。
【０００４】
電子制御装置１としての主要部分は、コネクタケースを一体成形したコネクタ一体樹脂ケース２内に収納される。制御用コネクタ３及びパワー用コネクタ４、５は、コネクタ一体樹脂ケース２の側面の１つに集められて備えられる。これによって、電子制御装置１への外部との電気接続を、一つの方向からのみ行うことができる。
【０００５】
コネクタ一体樹脂ケース２内には、制御回路部分とパワー回路部分とが収納される。パワー回路部分としては、複数のパワー電子部品６、７等が含まれ、接続用端子８、９とが装着される。この接続用端子８、９は、制御回路部分に含まれる制御基板１０との電気的接続に用いられる。ここで、制御基板１０は、コネクタ一体樹脂ケース２の上面側に装着されるものである。該基板１０の端部には、複数のスルーホール１１、１２が設けられており、接続用端子８、９をスルーホール１１、１２に挿入するようにして、ハンダなどにより制御回路とパワー回路とが電気的に接続される。制御基板１０上には、複数の制御電子部品１３、１４、１５が実装される。そして、コネクタ一体樹脂ケース２の上側に制御基板１０を装着した後に、その上方に、蓋１６が被せられる。一方、コネクタ一体樹脂ケース２の底面側においては、パワー回路のパワー電子部品６、７の発熱を冷却するためのヒートシンク１７が装着される。蓋１６及びヒートシンク１７とコネクタ一体樹脂ケース２との間の接合部には、防水用のパッキン１８、１９が介在される。
【０００６】
その他に、制御回路部分、ドライブ回路部分、パワー回路部分をお互いに別空間になるように分けて構成する電子機器筺体についての先行技術が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。パワー回路部分に、放熱用のフィンを取り付けることによって、電子機器の筺体内の温度上昇を防止している。なお、ドライブ回路部分とパワー回路部分とは、それぞれの回路の構成要素で信号の入出力を行う要素を近い位置に配置し、直接電気的接続を行っている。しかし、ドライブ回路部分と、制御回路部分との間の電気的接続は、１組のコネクタにまとめて行っており、制御回路部分とドライブ回路部分を含むパワー回路部分とが組合されて構成される。
【０００７】
図１６に示すような組合せ構成では、パワー用コネクタ４、５と制御用コネクタ３とを一体でコネクタ一体樹脂ケース２に形成しているので、コネクタ一体樹脂ケース２の構造が複雑となり、作りにくく組立ても困難となる。特にコネクタが大きくなり、記憶数が増えると、コネクタ一体樹脂ケース２の同一の側面に揃えることが困難になる。そのような電子制御装置１には、外部との間ではワイヤハーネスで電気的な接続を行うが、コネクタを取り付ける側面が同一面でなくなると、ハーネスの引き回しが困難となり、取付けスペースの拡大を招く。さらに、蓋１６とヒートシンク１７との間に防水用のパッキン１８、１９を使用しているので、製造コストが上昇してしまう。
【０００８】
特許文献２に示された電子機器筐体の構成では、制御回路部分とドライブ回路部分及びパワー回路部分との間をコネクタで接続するので、各回路部分の部品とコネクタとの間を電気的に接続する必要があり、それぞれの回路部分での配線の引き回しが多くなってしまう。
【０００９】
そこで、電子機器としての組立てが容易にできるように改良された電子制御装置の組合せ構造が、特許文献１において提案されている。この電子制御装置では、制御部とパワー部とが分けて組み合わされている。制御部は、制御用コネクタを一体的に形成した制御用コネクタ一体ケース内に、制御基板を装着して形成されている。そして、パワー部では、パワー用コネクタを一体的に形成したパワー用コネクタ一体ケースの下面に、パワー部品を装着したヒートシンクが装着されている。制御部とパワー部との間に、中継接続端子を設けた中間層を配置し、この中継接続端子を介して制御部の接続端子とパワー部の接続端子とを電気的に接続するようにしている。
【００１０】
この様に、提案された電子制御装置では、制御用コネクタ一体ケース、パワー用コネクタ一体ケース、そしてヒートシンクが積み重ねられて、互いに接着され、さらに、その最上部に蓋が装着される構成となっており、電子制御装置全体として見ると、それらの三段重ねの構成になっている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−３２３８４８号公報
【特許文献２】
特開平７−２９７５６１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような、パワー部品を備えた電子機器においては、パワー部品自体が発熱するので、電子部品が熱によって破壊しないように、必ず放熱対策を講じている。上述の電子制御装置では、パワー部品による発熱を放熱するためのヒートシンクが装着されている。
【００１３】
一方、エンジン等の動作を制御する車載用の電子制御装置にあっては、車両のエンジンルーム内や、アクチュエータに一体に搭載されることが普通である。この搭載場所は、動作上過酷な高温環境となっており、このような環境下において、高信頼性を維持するために、電子制御のための電子回路を形成する基板には、耐熱性のセラミック基板が使用されている。
【００１４】
このセラミック基板の製造時には、高温で焼成しなければならないことや、ワークサイズを大きくできないことなどによって、製造コストが高くなるという問題がある。そこで、セラミック基板を使用しないで済むように、それよりも低コストな耐熱性樹脂による基板でも、高温環境下で耐えられる電子制御装置の構成として装置の低コスト化を図る必要がある。
【００１５】
さらに、近年の傾向として、自動車のスペースに関し、人が乗る車室をできるだけ広くなるように設計するようになってきており、その影響でエンジンルームに割かれるスペースは狭隘なものとなっている。この様な場所に、電子制御装置を搭載しようとすると、高温環境下でも使用できるように、パワー部品を含む電子部品の放熱を考慮しなければならないことに加えて、電子機器等を設置できるスペースは限られるため、電子制御装置自体を小型化せざるを得ない。
【００１６】
上述した従来の電子制御装置においては、電子部品の放熱効率を高めるには、ヒートシンクのフィンの長さを長くせざるを得ないが、これは、装置を大きくすることになり、この方策は小型化を阻害するものとなっている。そのため、従来の電子制御装置では、コネクタ一体ケースの厚さが大きく、しかも、ヒートシンクを必要とするところから、嵩張る構成となっており、エンジンルームなどの狭隘なスペースに取り付けるには、大き過ぎるという問題がある。
【００１７】
そこで、電子制御装置の小型化を図る上では、コネクタ一体ケースの厚さをさらに低減する工夫が必要であるが、この装置の嵩張る要因となっているヒートシンクを使用しないで対処しようとすると、高温環境下において電子部品に対する放熱効率をより向上させる必要がある。しかも、自動車などの車両に搭載される電子制御装置は、車両の走行中における振動に対しても、脱落や、接続不良が発生しないように構成されなければならない。
【００１８】
よって、本発明は、エンジンルームなどの高温環境下に、しかも、狭隘なスペースにも簡単に設置できるように、小型化され、効率的な放熱を行える構成とした電子制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明では、外部放熱体に取り付けることができる電子制御装置において、電子部品を含む電子回路が形成された制御基板を内部に収納し、外部接続用のコネクタを備えた収納ケースと、前記制御基板を支持する複数の支持部が底面開口の周囲に立設された枠状嵌合部と外部取付け部とを一体的に設けた金属製の取付け台と、前記底面開口に嵌め込まれ、前記電子回路に電気接続されるパワー部品を含むパワー回路が形成され、下面を露出させた基板とを備えた。
【００２０】
そして、前記基板が前記底面開口に嵌め込まれたとき、前記取付け部と、前記枠状嵌合部と、前記基板の前記下面とが同一平面となる取付け面を形成することとし、前記取付け台が、前記外部取付け部によって外部吸熱体に取り付けられ、前記取付け面が該外部吸熱体表面に接触するようにした。
【００２１】
前記制御基板は、耐熱樹脂基板であり、前記支持部によって前記基板との間に空間が形成され、前記電子部品は、前記制御基板の下面に接続されるようにされ、前記電子部品の熱を前記取付け台に放熱する放熱部が、前記空間内に設けられることとした。
【００２２】
さらに、前記放熱部が、金属製板で形成され、該金属製板は、前記支持部に支持され、前記電子部品に接触するようにした。
【００２３】
或いは、前記放熱部は、前記空間内に配設された帯状伝熱部を有し、前記帯状伝熱部は、前記枠状嵌合部に一体的に連続形成され、前記電子部品に接触することとし、前記電子部品と前記帯状伝熱部との間に、熱伝導性、かつ、弾性の接着層を介在させ、さらに、前記帯状伝熱部は、前記電子部品を収納できる凹部を有し、前記凹部内には、熱伝導性ゲル材料が充填されるようにした。
【００２４】
また、前記コネクタから延びる複数のリード導体の端部及び前記基板から延びる複数のリード導体の端部が、前記制御基板に配設されたリード導体孔を介して前記基板と反対側面に突き出し、前記制御基板に形成された前記電子回路に接続されることとした。
【００２５】
前記パワー回路に接続されたソケット又はプラグが前記基板上面に配設され、前記制御基板下面に前記ソケット又はプラグと係合して前記電子回路に電気接続するプラグ又はソケットを配設し、或いは、前記ソケット及び前記プラグは、互いに一方向にスライドできる面接触部を有するものを用いた。
【００２６】
前記基板は、前記底面開口の外周部おいて、熱伝導性かつ弾性の接着剤により前記枠状嵌合部に嵌め込まれるものであり、前記外部取付け部は、前記外部吸熱体を締付け固定する締付け部を備え、該締付け部は、前記取付け面と直角方向に前記取付け台と一体的に形成された突出部を少なくとも２つ有し、各突出部に螺合する締付け螺子を備えていることとした。
【００２７】
また、前記基板は、前記外部吸熱体の表面に形成された係合凹部に対する係合凸部を有し、前記締付け螺子による締付け力によって、前記係合凹部と前記係合凸部とが前記取付け面方向に圧接され、或いは、該基板底面から突出する螺子係合部を有し、前記螺子係合部が、前記外部吸熱体に螺子止めされることにより、前記基板を前記外部吸熱体に密着させるようにした。
【００２８】
さらに、前記基板は、高熱伝導性弾性層を挟んで前記外部吸熱体に螺子止めされるか、或いは、前記外部吸熱体の表面に形成された複数の凸部に接触して固定されることようにされ、前記基板は、前記外部吸熱体に形成された溝内に配置された熱伝導性の弾性球体を挟んで、前記外部吸熱体に固定されるようにした。
【００２９】
前記外部吸熱体が、自動車のトランスミッション筐体の壁体であり、前記基板が、自動車のトランスミッション筐体内の潤滑油で冷却されるようにした。
【００３０】
以上のような構成を有する電子制御装置とすることにより、装置の組立て作業の簡単化と、装置の小型化を図ることができ、装置内で発生する熱を効率的に放熱することができるので、自動車のエンジンルームなどの高温環境下であっても、しかも、狭隘なスペースの中にも簡単に設置できるようになった。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電子制御装置の実施形態について、図を参照しながら説明する。
【００３２】
従来の電子制御装置では、制御用コネクタ一体ケース、パワー用コネクタ一体ケース、そしてヒートシンクが積み重ねられて、互いに接着され、さらに、その最上部に蓋が装着される構成となっており、装置内部の電気的接続を容易にするため、中継接続端子を備えた中間層を配置するものであったため、外部接続用のコネクタをケースの一側面に集め、装置全体の大きさを抑え、装置の組立て作業は簡単になった。しかしながら、この組立て作業の簡単化は、部品点数の増加を招来し、コスト低減には貢献しない。しかも、装置の設置場所の狭隘化に対処するための小型化には、未だ不十分なものである。
【００３３】
さらに、従来の電子制御装置では、電子部品自身の発熱を冷却するためのヒートシンクを備えているが、この発熱を効果的に冷却するためには、電子部品の耐熱温度を考慮すると、ヒートシンクの放熱面積を増やさざるを得なくなり、そのヒートシンクの冷却フィンを長くしなければならない。このことは、ヒートシンクを備えた電子制御装置の大きさを大きくするものとなって、高温環境下の、そして狭隘なエンジンルーム内での設置を難しいものとしている。
【００３４】
そこで、本実施形態の電子制御装置では、装置全体の小型化に対して最大の問題となっているヒートシンクを採用せずに、電子制御装置におけるパワー部品からの発熱は、温度が一定管理されているトランスミッションなどの筐体壁に直接放熱する構成とし、制御回路に含まれる電子部品の発熱に対しても、伝熱部材を介することによって該筐体壁に直接放熱を行えるようにした。
【００３５】
そして、電子制御装置のケースの高さ又は厚さを大幅に低減するため、制御用コネクタとパワー用コネクタが一側面で一体形成されたケース内において、制御回路を形成した制御基板と、外部接続された電気部品を駆動するパワー回路を形成したパワー基板とが、各板面を並行にして対向配置されるように支持され、制御回路とパワー回路との電気接続、制御回路、パワー回路と制御用コネクタ及びパワー用コネクタとの電気接続が、リード導体を用いて直接行われるような構成とした。この構成により、電子制御装置のケースの高さ又は厚さを大幅に低減することができる。
【００３６】
さらに、各回路又は各コネクタとのリード導体による電気接続は、ケースの上段に配置された制御基板の上面で集中して行われるようにし、これらの電気接続が一括した接続作業で済ませることにより、作業性向上、コスト低減を図れるようにした。
【００３７】
ここで、図１に、本実施形態による電子制御装置における全体の組合せ構成の概略を分解斜視図の形式で示した。
【００３８】
図１において、本実施形態の電子制御装置は、上方から、蓋部２０、制御基板部３０、ケース部４０、取付け部５０、そして、パワー部６０からなることが示されている。蓋２０部は、高耐熱性の樹脂で形成された蓋体２１であり、装置の組立ての最後に、ケース部４０の上面に貼着される。
【００３９】
制御基板部３０は、制御基板３１からなる。制御基板３１には、図示されていないが、その上面に、制御回路用のプリント配線が形成されており、その裏面である下面には、制御回路を形成する電子部品が装着されている。そして、制御基板３１の周囲部分には、リード導体用孔３３乃至３６が配置されている。リード導体が、複数の孔３３乃至３６において制御基板３１の下面側から上面側に挿入され、その上面より僅かに突き出したリード導体と制御基板３１の上面に形成されたプリント配線の導体とが電気接続される。
【００４０】
さらに、制御基板３１には、ケース部３０内の所定の高さで支持されるように、固定するための螺子が挿通される取付け孔３２−１乃至３２−４が備えられている。各孔の位置は、取付け部５０における制御基板３１の支持体の位置に対応させてあり、その数は、４つに限られない。
【００４１】
ケース部４０は、制御基板３１を収納するものであり、一側面に制御用コネクタとパワー用コネクタとを、高耐熱樹脂によって一体成形されたケース本体４１からなっている。ケース本体４１は、所定肉厚を有し、上下が開放された箱状の形態であり、その一側壁に、制御用コネクタケース４２と制御用コネクタ端子４３からなる制御用コネクタと、パワー用コネクタケース４４とパワー用コネクタ端子４５とからなるパワー用コネクタとが一体的に形成されている。
【００４２】
ここで、図示されていないが、制御用コネクタ端子４３とパワー用コネクタ端子４４とには、制御基板３１に形成された制御回路及び出力回路に電気接続する複数のリード導体が接続されており、このリード導体は、制御基板３１の下側から配列されたリード導体用孔３５及び３６に挿通され、そこで、リード導体の突出部で制御回路と電気的に接続される。
【００４３】
取付け部５０は、当該電子制御装置を、例えば、トランスミッション筐体の外壁上に取り付けるための基本的な台を構成し、ケース部４０、パワー部６０を保持し、制御基板部３０を支持するものである。取付け部５０全体は、熱的に良伝導性のアルミ合金材料によるダイカストで一体的に成形されている。
【００４４】
この取付け部５０は、台の中心となる取付け台５１を有し、取付け台５１の対抗する側部に取付け突部５２を備え、取付け突部５２には、トランスミッションの外壁体に取り付ける螺子用の取付け孔５３が開けられている。そして、取付け台５１の周囲部分を残して、四角形状に開口する空間部を形成するように、取付け台５１と直角方向に立ち上がる４つの壁による四角形状の枠体５４が、取付け台５１と一体的に形成される。
【００４５】
さらに、取付け台５１の四角枠体５４には、制御基板３１をケース部４０内で所定の高さに支持できるように、支持体５５−１乃至５５−４が、四角枠体５４の四隅において直立して、四角枠体５４と取付け台５１と一体的に形成されている。そして、四角枠体５４の一対の壁において、その２つの壁の上縁を橋渡しするように、適宜の幅を有する伝熱用帯体５６を四角枠５４と一体的に形成されている。この伝熱用帯体５６を、制御基板３１の下面に装着された電子部品のうち、放熱が必要なものの表面に接触させることにより、電子部品からの熱を吸収し、取付け台５１を介して放熱することができる。なお、電子部品に接触させるのに都合がよければ、伝熱用帯体５６に一段高い伝熱接触帯体５６ａを設けることもできる。
【００４６】
次いで、パワー部６０は、パワー回路を形成するパワー部品を高耐熱樹脂で樹脂封止したパワーモジュール６１と、アルミニュームなどの金属基板６２とからなる。パワーモジュール６１と金属基板６２とは、互いに良熱伝導性接着剤により接着されている。パワーモジュール６１には、内蔵されたパワー部品と、制御基板３１に形成された制御回路とを電気接続するため、あるいは、アクチュエータなどに出力するための複数のリード導体６３及び６４が直立して埋め込まれている。
【００４７】
このように構成されたパワー部６０は、金属基板６２の外側の下面と取付け台５１の取付け面とが同一平面を形成するように組み込まれる。つまり、パワーモジュール６１は、取付け台５１に形成された四角枠部５４の下側開口の内側に配置されるようにし、金属基板６２の外周部が、四角枠部５４の開口内周縁部に係合するようにして、金属基板６２と取付け台５１の面一を実現し、トランスミッション壁体との同一の接触平面とする。
【００４８】
なお、パワーモジュール６１に埋め込まれるリード導体６３及び６４は、パワー部６０が取付け台５１に組み込まれたとき、伝熱用帯体５６と接触しないような位置に配列される。図示のように、伝熱用帯体５６が存在しない空間を通るようにされ、制御基板３１においても、この配列位置に合わせて、リード導体用孔３３及び３４が用意されている。
【００４９】
以上のように、蓋部２０、制御基板部３０、ケース部４０、取付け部５０、そして、パワー部６０がそれぞれ構成されているが、電子制御装置として組み立てるときには、下方から順次組み込んでいくことになる。先ず、リード導体６３及び６４が埋め込まれたパワーモジュール６１と金属基板６２とを接着して一体化した後、取付け台５１の下面に装着する。そして、ケース部４０を、支持体５５−１乃至５５−４と四角枠体５４を内部に納めるようにして、取付け台５１上の周縁部に取り付ける。
【００５０】
次いで、制御基板３１を取り付けるため、先ず、制御基板３１に用意されたリード導体用孔３３、３４、３５、３６のそれぞれに、パワー部６０からの複数のリード導体６３及び６４と、制御用コネクタ端子４３、パワー用コネクタ端子４４から延びる複数のリード導体とを挿入し、それから、制御基板３１を、螺子などによって、支持体５５−１乃至５５−４に取り付ける。
【００５１】
ここで、制御基板３１が取付け台５１に支持体を介して取り付けられると、制御基板３１が、ケース部４０内に収納されたことになり、そして、制御基板３１に形成された制御回路とパワーモジュール６１に形成されたパワー回路とが、さらに制御基板３１に形成された制御回路及び出力回路と各コネクタ端子４３、４５とが、各リード導体を介して制御基板３１の上面で全て一括して電気接続が可能な状態になっている。しかも、電子制御装置を小型化した上で、組立て自体が簡単化されている。
【００５２】
そこで、これらの電気接続すべき部分は、前述したように、制御基板３１の片側表面に集中し、各リード導体の先端が制御基板３１の表面より突き出しているので、各リード導体と各回路との電気接続を、スポットフローによるハンダ付け、プレスフィットによる接合などを行い易くしており、この構成により、一括処理を可能にしている。
【００５３】
この電気接続処理が終了された後に、ケース部４０の上側周囲に、制御基板３１を収容するように、蓋体２１の周囲を接着する。これで、電子制御装置の本体が、完成したことになる。この電子制御装置を、例えば、装置内で発生する熱の放熱体として、トランスミッションの壁体を選択した場合には、トランスミッション壁体に予め取付け用螺子孔を開けておき、この螺子孔を利用して、電子制御装置の取付け台５１を螺子固定する。このとき、電子制御装置の金属基板６２は、取付け台５１に係合されたままであり、取付け台５１の下面と形成する面が同一平面となっているので、金属基板６２が、トランスミッション壁体に面的に接触することとなり、効率の良い放熱を実現でき、高温環境下でも、電子制御装置内の温度をトランスミッションの熱管理された温度に抑えることができる。
【００５４】
これまで、本実施形態の電子制御装置の全体構成について説明した。次に、本実施形態の電子制御装置を構成する部分の詳細について、以下に説明する。
〔リード導体による制御基板への電気接続〕
図２に、制御基板３１とパワーモジュール６１との電気接続の様子を模式的に示した。前述したように、パワーモジュール６１は、金属基板６２上に接着されており、制御基板３１に形成された制御回路と電気接続するためのリード導体６３、６４が埋め込まれている。一方、制御基板３１には、このリード導体６３、６４がされた位置に対応して、リード導体用孔３３、３４が開けられている。
【００５５】
電子制御装置の組立て時において、制御基板３１の取付け孔３２−１乃至３２−４を取付け台５１にある支持体５５−１乃至５５−４に位置合わせする際に、リード導体６３、６４を制御基板３１のリード導体用孔３３、３４にそれぞれ挿通するようにする。リード導体６３、６４の長さは、制御基板３１が支持体５５−１乃至５５−４に螺子止めされたときに、それらの先端部が制御基板３１より突き出した状態となるように、予め調整される。そして、それらのリード導体６３、６４の先端部において、スポットフローによるハンダ付け又はプレスフィットによる接合によって、制御回路との電気接続が行われる。
【００５６】
ところで、図２に示したリード導体６３、６４は、棒状の導体で形成したため、電子制御装置の組立て時において、これらのリード導体６３、６４の先端部を制御基板３１に開けられたリード導体用孔３３、３４に挿通するには、全てのリード導体を孔に挿入させる作業には手間取り、作業性が悪いものであった。
【００５７】
そこで、図３に示されるように、棒状の導体の代わりに、接触が面的に行われるボード・トゥ・ボード型の電気接続を採用することもできる。図３では、（ａ）に、図１で示すと、コネクタのある側から見た状態を表し、（ｂ）では、その断面を表している。この場合には、制御基板３１に、リード導体用孔３３、３４を開ける必要はないが、予め制御回路に接続されたリード導体と同じ数のボード・トゥ・ボード導体６５を、並行に配置しておく。パワーモジュール６１側では、リード導体６３、６４の代わりに、ボード・トゥ・ボード導体６６を埋め込んで立設する。ボード・トゥ・ボード導体６５、６６の一方がプラグ又はソケットとなり、他方がソケット又はプラグとなるように形成される。
【００５８】
実際の電子制御装置の組立て時においては、ボード・トゥ・ボード導体６５、６６の板方向に滑らせながら接続することになるので、互いの導体自体の位置決めが簡単に、かつ確実に行えるようになる。ボード・トゥ・ボード導体を採用した場合には、リード導体の場合より部品点数が増え、多少のコストを要することになるが、誤接続の防止や作業性の向上に都合よく、また、自動車などに搭載したときには、激しい振動にも耐え、電気接続の不良を発生しない。
【００５９】
電子制御装置内における電気接続には、制御基板３１に形成され電子回路とパワーモジュール６１との間におけるものの他に、制御基板３１の電子回路と、制御用コネクタ端子４３及びパワー用コネクタ端子４５との間におけるものがあり、制御基板３１の電子回路と各コネクタ端子との電気接続の様子について、図４に示した。
【００６０】
図４では、制御基板３１に形成された制御回路と制御用コネクタ端子４３との電気接続状態を横方向から見た場合を示している。同図においては、制御用コネクタ端子４３は、コネクタケース４２内に有り、端子自体はケースに隠れて見えない。制御用コネクタ端子４３から、各端子に連なるリード導体４６が接続されており、そのリード導体４６は、制御用コネクタから水平に延び、制御基板３１の各リード導体用孔３５の開口位置に合った部分で、上方に立ち上がっている。
【００６１】
この立ち上がり部のリード導体の長さは、制御基板３１のリード導体用孔３５に挿通されたとき、リード導体４６の先端が制御基板３１の板面より突出するように調整されている。リード導体４６と制御回路との電気接続は、上述したリード導体６３、６４と制御基板３１の電子回路との電気接続と、その手順は同様であり、それらと同時に電気接続される。
【００６２】
なお、リード導体４６は、ケース本体４１が成形されるときに、制御用コネクタとして、制御用コネクタ端子４３とともに一体成形される。また、ここでは、制御用コネクタ端子４３に連なるリード導体４６の場合を説明したが、パワー用コネクタ端子４５と制御基板３１の電子回路との電気接続の仕方も、基本的には、制御用コネクタ端子４３に連なるリード導体４６と同様の構成で行われるが、違いがあるとすれば、パワー用の場合には、リード導体自体が制御用のものより太くなるということである。
〔電子制御装置のトランスミッション壁体への取付け〕
電子制御装置の取付け場所については、前述したように、装置内で発生する熱を高温環境下で有効に放熱するために、オイル循環により一定温度で管理された、例えば、トランスミッションの外壁体に接触して取り付けるようにした。
【００６３】
このトランスミッション壁体に電子制御装置を取り付ける場合には、図１に示されたような、装置内の熱に関する伝熱媒体となっている取付け台５１が使用される。この取付けの様子を、図５に、その断面により示した。図５において、図１と同じ部分については、同じ符号を付してある。ただ、リード導体や電子部品などについては、省略している。
【００６４】
図５には、示されていないが、電子制御装置は、取付け台５１に設けられている取付け突部５２によって、トランスミッション壁体ＴＭに螺子止めされている。その結果、取付け台５１の下面と同一平面を形成している金属基板６２は、トランスミッション壁体ＴＭと全面で直接接触することになる。パワーモジュール６１に内蔵されたパワー部品からの発熱は、金属基板６２に伝熱され、そして、金属基板６２を介してトランスミッションＴＭに放熱されることになる。
【００６５】
なお、トランスミッションＴＭの温度は、オイル循環によって、自動車の通常走行時には、１１０℃程度であり、高負荷時でも、１３０℃程度に維持されるので、電子部品の設計耐熱温度から見て、熱による素子破壊が起こるような温度にはならない。
【００６６】
このオイル循環による一定温度管理を積極的に取り入れものとして、トランスミッション壁体ＴＭにおいて、循環するオイルが金属基板６２と直接接するような流路を構成し、金属基板６２の熱を吸熱することも考えられる。
【００６７】
次に、図６に、電子制御装置をトランスミッション壁体に取り付けたときの金属基板と取付け台との関係について、一部を拡大した断面図を示した。同図においても、図１と同じ部分に対応するものについては、同じ符号を付した。
【００６８】
図６では、電子制御装置は、取付け台５１にある取付け突部５２の取付け孔５３を介した止め螺子５７によって、トランスミッション壁体ＴＭに取り付けられている。取付け台５１と金属基板６２とがトランスミッション壁体ＴＭの平坦面に密着している様子が示されている。
【００６９】
ところが、トランスミッション壁体ＴＭの表面においては、全体が平坦であるとは限らず、多少の凹凸が存在する。このような場所に、自動車の振動に耐えるように、電子制御装置を螺子止めした場合には、取付け台５１の開口部の内周縁と金属基板６２の外周縁とが固定状態にあると、トランスミッション壁体ＴＭの凹凸の影響を受けて、その外周縁で応力が集中し、金属基板６２に反りが発生することになる。金属基盤６２がこのような状態になると、トランスミッション壁体ＴＭとの密着性が悪くなるばかりでなく、金属基板６２とパワーモジュール６１との接着不良が発生し、結果として、放熱特性が劣化することになる。
【００７０】
このような事態に陥らないように、図６に示されるように、取付け台５１の開口部の内周縁と金属基板６２の外周縁との間に隙間を設け、その隙間に、シリコン系又はゴム系の弾性接着剤６７を充填し、両者を予め接着しておく。このような状態で、電子制御装置をトランスミッション壁体ＴＭに取り付ける。そうすると、止め螺子５７で取付け台５１をトランスミッション壁体ＴＭにしっかりと固定しても、多少の凹凸があっても、弾性接着剤６７の弾性で応力が吸収され、金属基板６２の反りなどが発生せず、熱伝導不良やモジュールの剥がれを防止することができる。
【００７１】
ところで、図１に示された電子制御装置のトランスミッション壁体ＴＭへの取付け構造は、取付け台５１と取付け突部５２とが同一平面を形成するものであったため、トランスミッション壁体ＴＭに、自動車の振動で脱落しないように取り付けようとすると、止め螺子５７で壁体に対して直角な方向に大きな力が作用することになるので、壁体に凸凹があると、どうしても金属基板６２に無理な力が掛かってしまうことになる。
【００７２】
これは、取付け台５１と取付け突部５２とが同一平面に形成されていることに起因していることに着目して、図７に示されるように、取付け台５１と取付け突部５２とが直角になるように配置し、止め螺子５８−１と５８−２とで取付け時の力の方向を金属基板６２と平行となるようにした。そのため、トランスミッション壁体側の取付け部位に、図７に示されるような段差部を形成しておく。取付け台５１側には、この段差部を挟む形で、取付け突部５２−１と５２−２を備えておく。
【００７３】
このように、トランスミッション壁体ＴＭの段差部を取付け突部５８−１と５８−２とで挟むような構成にすることにより、止め螺子５８−１と５８−２を互いに反対方向に締めて、電子制御装置を取り付けても、金属基板６２には、無理な力が作用することがなくなる。金属基板６２の下面は、トランスミッション壁体ＴＭの段差部の上面と接触することになり、段差部上面に凹凸があっても、その凹凸に応じたそれなりの形態で接触することになる。
【００７４】
なお、トランスミッション壁体ＴＭに段差部を形成しなくても、トランスミッション本体の一部を挟むように、２つの取付け突部を形成してもよい。
〔制御基板の電子部品の放熱〕
制御基板３１に形成された電子回路のプリント配線とリード導体との電気接続を、制御基板３１の上面で行うようにしたため、電子回路を構成する電子部品を制御基板３１の下面に取り付けるようにした。この電子部品、特に、ＣＰＵなどに対しては、エンジンルーム内のような高温環境下では、できるだけ放熱する必要がある。図１に示したように、この電子部品の発熱を放熱するため、伝熱用帯体５６が四角枠体５４を橋渡しするように一体成形されている。
【００７５】
図８は、電子部品と伝熱用帯体５６との接触部分の拡大図を示している。図８では、特に、電子部品が伝熱用帯体５６の一段高い伝熱接触帯体５６ａと接触している場合を示した。
【００７６】
半導体チップなどの電子部品Ｄは、放熱性の無い制御基板３１の下面に、ハンダ又はリードなどのａによって装着されている。そして、電子部品Ｄは、伝熱接触帯体５６ａの上面と弾性接着剤ｂを介して接触している。この弾性接着剤ｂは、良伝熱性材料、例えば、シリコン系又はゴム系の接着剤とする。弾性接着剤ｂを電子部品Ｄと伝熱接触帯体５６ａとの間に介在させることにより、自動車走行時の振動の影響を緩和でき、また、熱応力に対しても緩和することができる。
【００７７】
このように、電子部品Ｄに伝熱接触帯体５６ａを熱的に接触させることにより、電子部品Ｄの放熱効率を向上させることができるが、図９に、伝熱接触帯体５６ａを利用した場合において、さらに、放熱効率を上げた変形例を示した。図９に示した放熱形態は、図８の場合と同様であるが、伝熱接触帯体５６ａに、電子部品Ｄを収容できる凹所を形成し、その凹所内に、電子部品Ｄとの間に形成された空隙に良伝熱性のゲル状物質を充填するようにした。このゲル状物質の充填により、電子部品Ｄの放熱効率を上げることができる。
【００７８】
これまで説明してきた伝熱用帯体５６は、四角枠体５４とダイカストで一体的に形成されたものであった。この伝熱用帯体５６は、四角枠体５４の壁体間を跨ぐように形成されていたため、ダイカスト成形の型を複雑化するものであり、リード導体の配列にも影響するものであった。さらに、ダイカストの熱伝導が、銅などと比較すると劣るため、電子部品の放熱特性に限界があった。
【００７９】
そこで、図１０に示すように、一体的に形成された伝熱用帯体５６を採用せずに、別体で形成された銅製の伝熱用金属板５９を用意した。金属板５９には、電子部品Ｄを納めることができ、しかも、強度を増すための絞り加工が施された凹所を設けてある。この金属板５９は、制御基板３１を支持体５５−１乃至５５−４に取り付けるときに、制御基板３１と支持体５５−１乃至５５−４との間に挟み込むようにして固定する。このような金属板５９が固定されることによって、この凹所の金属部分に、電子部品Ｄの面が接触され、電子部品Ｄの熱を効率的に集熱し、支持体に伝熱するので、電子部品Ｄに対する放熱特性を向上することができる。
〔金属基板とトランスミッション壁体との接触形態の変形例〕
図１に示した電子制御装置に備えられた放熱用の金属基板は、板全体が平坦に形成された面を、トランスミッション壁体に単に直接接触させるだけの構成であった。そして、図５乃至図７に示されるように、金属基板の接触面は平坦のままで、応力の緩和を行い、放熱を行う構成を採用していた。そこで、電子制御装置がトランスミッション壁体に取り付けられたとき、金属基板に上下方向の応力が発生することを防止し、或いは緩和する構成、又は金属基板からの放熱路を確保する構造について説明する。
【００８０】
図１１に、電子制御装置の金属基板をトランスミッション壁体に取り付ける第１の具体的構造を示した。図１１に示した電子制御装置の取付け構造は、図７に示されるように、トランスミッション壁体ＴＭに取付け用段差部が形成されている場合であって、取付け台５１と取付け突部５２とが直角になるように配置し、止め螺子５８−１と５８−２とで取付け時の力の方向が金属基板６２と平行となる場合に適用されると効果が上がる。図１１では、金属基板とトランスミッション壁体との接触部分のみを拡大して示している。図示を簡単化するため、電子制御装置の他の要素について省略してある。
【００８１】
金属基板６２の下面において、取付け時の力の方向と直交する方向の矩形断面を有する複数の凸部６２−１乃至６２−３を形成しておく。そして、トランスミッション壁体ＴＭにおける段差部の上面に、金属基板下面の凸部と並行し、その配列間隔と合致した矩形断面の凹部が形成される。
【００８２】
そこで、図１１に示されるように、電子制御装置の取付け時に、金属基板６２の下面に形成された凸部を、トランスミッション壁体ＴＭの凹部に嵌め込み、その後、止め螺子５８−１と５８−２とで締め付け、金属基板６２の凸部の片側側面が、トランスミッション壁体ＴＭの凹部における内側側面のどちらかに圧接されるようにする。
【００８３】
トランスミッションの壁体には、通常、鋳型による凸凹が存在し、金属基板とは、必ずしも面的接触を十分に取れない場合があるので、この様な構造による平坦な圧接面が形成されていると、金属基板６２に上下方向の力を掛けることなく取り付けることができ、しかも、側面同士の圧接による金属基板６２の放熱路を確保できる。
【００８４】
なお、凹凸の矩形断面は、大きさが互いに一致していなくても、少なくとも、止め螺子が締められたとき、少なくとも片側側面が圧接されればよく、その凹凸の組数は、放熱程度に応じて適当数形成する。また、凸部の高さは、従来の電子制御装置に使用されているヒートシンクのフィンの長さより低いもので十分である。
【００８５】
次に、図１２に、電子制御装置の金属基板をトランスミッション壁体に取り付ける第２の具体的構造を示した。図１１に示した第１の具体的構造では、金属基板６２に複数の凸部を形成し、この凸部をトランスミッション壁体ＴＭの凹部に係合して、この凹凸部の互いの側面が圧接されることにより、放熱路を確保しつつ、上下方向の力が掛からないようにした。第２の具体的構造では、金属基板６２とトランスミッション壁体ＴＭとに形成された螺子部で、両者を固定するようにした。
【００８６】
図１２では、金属基板とトランスミッション壁体との接触部分のみを拡大して示している。図示を簡単化するため、電子制御装置の他の要素については、省略してある。金属基板６２には、該基板と一体的に、オス型の螺子部６９−１が形成されている。そして、トランスミッション壁体ＴＭには、螺子部６９−１が螺合できるメス型の螺子部６９−２が形成される。
【００８７】
電子制御装置の取付けにおいては、金属基板６２の螺子部６９−１をトランスミッション壁体ＴＭの螺子部６９−２に螺合し、金属基板６２をトランスミッション壁体ＴＭに密着固定する。その後、電子制御装置本体の取付けが行われ、この取付け時に、パワーモジュール６１と金属基板６２とが熱的接合される。
【００８８】
第２の具体的構造では、螺子部６９−１と６９−２との螺合によって、各々の螺合面が放熱路を形成し、金属基板６２の放熱路が確保される。そして、この螺合によっては、金属基板６２に上下方向の力が作用しないので、反りなどが発生しない。なお、この構造による場合には、電子制御装置の取付け時において、パワーモジュール６１と金属基板６２とが、熱伝導性の接着剤によって接着される必要がある。また、この構造は、図５のように、トランスミッション壁体ＴＭの平坦面に取り付ける場合、図７のように、トランスミッション壁体ＴＭの段差部に取り付ける場合のいずれにも適用可能である。
【００８９】
次に、図１３に、電子制御装置の金属基板をトランスミッション壁体に取り付ける第３の具体的構造を示した。第３の具体的構造では、金属基板６２の下面は、平坦のままとし、トランスミッション壁体側の面に凸部を形成することにより、金属基板の放熱路を確保するようにした。図１３では、金属基板とトランスミッション壁体との接触部分のみを拡大して示し、図示を簡単化するため、電子制御装置の他の要素については、省略している。
【００９０】
図１３に示されるように、トランスミッション壁体ＴＭの表面を加工することによって、半球状の突起ｄを複数形成し、該突起が同一平面となるように、高さを揃えておく。突起ｄは、リベット、螺子などで形成されてもよい。
【００９１】
第３の具体的構造によれば、電子制御装置が取り付けられるときに、金属基板６２の下面が、トランスミッション壁体ＴＭ上の複数の突起ｄに密着されるので、各突起が放熱路を形成し、金属基板６２の熱をトランスミッション壁体ＴＭに放熱することができる。
【００９２】
次に、図１４に、電子制御装置の金属基板をトランスミッション壁体に取り付ける第４の具体的構造を示した。図１４では、金属基板とトランスミッション壁体との接触部分のみを拡大して示し、図示を簡単化するため、取り付けられた電子制御装置の他の要素を省略している。
【００９３】
第４の具体的構造では、金属基板６２とトランスミッション壁体ＴＭとのそれぞれの接触面はそのままとし、例えば、熱伝導性のシリコン又はゴムによる弾性層を形成するシートを介在させるようにした。図１４では、金属基板６２が、トランスミッション壁体ＴＭとの間に弾性シートｅを挟んで、止め螺子６８−１と６８−２で取り付けられている。弾性シートｅが介在されることにより、トランスミッション壁体ＴＭの取付け面に凸凹があっても、密着性が向上されて、放熱が良好になるとともに、取付け時の応力が吸収され、金属基板６２には、全く影響しない。
【００９４】
なお、図１４では、金属基板６２を止め螺子でトランスミッション壁体ＴＭに取り付けたが、図５に示されるように、電子制御装置をトランスミッション壁体ＴＭの平坦面に取り付ける場合においても、金属基板とトランスミッション壁体ＴＭとの間に、弾性シートｅを介在させることもできる。
【００９５】
次に、図１５に、電子制御装置の金属基板をトランスミッション壁体に取り付ける第５の具体的構造を示した。この第５の具体的構造は、装置の取付けにあたって、金属基板とトランスミッション壁体ＴＭとの間に、熱伝導性の弾性体を介在させることでは、図１４に示された第４の具体的構造と同じであるが、ここでは、その熱伝導性の弾性体が、弾性シートｅの代わりに、熱伝導性の弾性球体ｆとなっている。
【００９６】
第５の具体的構造では、トランスミッション壁体ＴＭの取付け位置において、その表面に弾性球体ｆの直径より浅い凹部が形成される。電子制御装置をトランスミッション壁体ＴＭに取り付けるにあたって、トランスミッション壁体ＴＭに設けられた凹部内に、弾性球体ｆを並べて配列しておく。
【００９７】
その弾性球体ｆを金属基板６２で覆うようにして、金属基板６２を止め螺子６８−１と６８−２とでトランスミッション壁体ＴＭに取り付ける。このとき、止め螺子６８−１と６８−２とで、金属基板６２がトランスミッション壁体ＴＭに締め付けられることによって、弾性球体ｆが押しつぶされ、結果として、金属基板６２とトランスミッション壁体ＴＭの凹部との間の密着性が向上する。
【００９８】
なお、第５の具体的構造による弾性球体を、トランスミッション壁体ＴＨに形成された凹部に配列する形態をとるのではなく、図５に示されるように、トランスミッション壁体ＴＭの表面に、弾性球体ｆを所定数貼り付けておき、電子制御装置をトランスミッション壁体ＴＭに取り付けるとき、この弾性球体ｆを金属基板６２とトランスミッション壁体ＴＭとの間で押しつぶすようにすることもできる。これによっても、金属基板６２とトランスミッション壁体ＴＭの凹部との間の密着性が向上し、上下方向の応力を緩和しつつ、放熱路を確保できる。
【００９９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電子制御装置によれば、外部放熱体、例えば、自動車のトランスミッションの壁体に取り付けられるダイカスト製の取付け台によって、制御基板が支持され、制御基板に装着されている電子部品に取付け台から延びる伝熱帯体を接触するようにしているので、例えば、制御基板で１Ｗ以上の発熱が要求されるような場合でも、従来の電子制御装置のように、樹脂基板のみの放熱では、２０℃／Ｗの熱抵抗となるところを、５℃／Ｗ以下に低減できた。そのため、自動車のエンジンルーム内のように、温度マージンが少ない高温環境下に設置される場合であっても、制御基板に樹脂基板を用いても十分に放熱を行うことができる。
【０１００】
また、本発明の電子制御装置では、外部接続用のコネクタを一側面に一体的に形成したケース内に、制御基板とパワーモジュールとが対向配置され、パワーモジュールから延びる複数のリード導体と、そしてコネクタから延びる複数のリード導体とが、制御基板の上面において電気接続される構成となっているので、電子制御装置のケースサイズを小さくでき、小型化を図れる。しかも、電気接続を制御基板の片面で行える面実装化を図れ、電気接続時の作業性を向上することができる。そして、装置全体の組立てが簡素化され、自動化を図ることができる。
【０１０１】
さらに、本発明の電子制御装置では、自動車のトランスミッションのように、一定温度管理されている外部放熱体に、発熱量の大きいパワー部品が装着された金属基板を直接に又は熱伝熱性弾性体を介して接触させるようにしたので、大きなサイズのヒートシンクを不要とし、装置の小型化を図ることができると共に、部品コストの低減を図ることができる。
【０１０２】
そして、本発明の電子制御装置では、装置の取付け台と金属基板との間、又は金属基板とトランスミッション壁体と間に熱伝導性の弾性体を介在させたので、装置の取付け時における金属基板の密着性を向上でき、伝熱路の確保と、金属基板への上下方向応力の緩和を実現することができた。
【０１０３】
また、本発明の電子制御装置では、金属基板又はトランスミッション壁体に凸部又は凹部、或いは、螺子部を形成したので、トランスミッション壁体表面の凸凹に影響されることがなくなり、装置の取付け時における金属基板への応力緩和と、伝熱路の確保とを実現できる。
【０１０４】
本発明の電子制御装置において、電子制御装置の取付け時における螺子の締め付け方向を金属基板と平行となるような取付け部の向きとしたので、取付け時の金属基板への上下方向の応力は、発生しない構成となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態による電子制御装置における組合せ構成を示す分解斜視図である。
【図２】電子制御装置におけるパワーモジュールと制御基板との電気接続の具体例を説明する図である。
【図３】電子制御装置におけるパワーモジュールと制御基板との電気接続の他の具体例を説明する図である。
【図４】電子制御装置におけるパワー用コネクタと制御基板との電気接続状態を説明する図である。
【図５】電子制御装置をトランスミッション壁体に取り付けた状態を説明する図である。
【図６】電子制御装置をトランスミッション壁体に取り付けたときの金属基板と取付け台との関係を説明する一部拡大図である。
【図７】電子制御装置をトランスミッション壁体に取り付ける他の状態を説明する図である。
【図８】電子制御装置の制御基板に取り付けられた電子部品に対する放熱の具体例を説明する図である。
【図９】電子制御装置の制御基板に取り付けられた電子部品に対する放熱の別の具体例を説明する図である。
【図１０】電子制御装置の制御基板に取り付けられた電子部品に対する放熱の他の具体例を説明する図である。
【図１１】電子制御装置の金属基板をトランスミッション壁体に取り付ける第１の具体的構造を説明する図である。
【図１２】電子制御装置の金属基板をトランスミッション壁体に取り付ける第２の具体的構造を説明する図である。
【図１３】電子制御装置の金属基板をトランスミッション壁体に取り付ける第３の具体的構造を説明する図である。
【図１４】電子制御装置の金属基板をトランスミッション壁体に取り付ける第４の具体的構造を説明する図である。
【図１５】電子制御装置の金属基板をトランスミッション壁体に取り付ける第５の具体的構造を説明する図である。
【図１６】従来の電子制御装置における組合せ構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
２０…蓋部
２１…蓋体
３０…制御回路部
３１…制御基板
３２−１〜３２−４…取付け孔
３３〜３６…リード導体用孔
４０…ケース部
４１…ケース本体
４２…制御用コネクタケース
４３…制御用コネクタ端子
４４…パワー用コネクタケース
４５…パワー用コネクタ端子
４６、６３、６４…リード導体
５０…取付け部
５１…取付け台
５２…取付け突部
５３…取付け孔
５４…四角枠体
５５−１〜５５−４…支持体
５６…伝熱用帯体
５７、５８−１〜５８−４、６８−１、６８−２…止め螺子
５９…金属板
６０…パワー部
６１…パワーモジュール
６２…金属基板
６５、６６…ボード・トゥ・ボード導体
６７…弾性接着剤
６９−１、６９−２…螺子部
Ｄ…電子部品
ＴＭ…トランスミッション壁体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic control device mounted on a vehicle such as an automobile, and more particularly to an electronic control device used in a high temperature environment. The present invention relates to an electronic control device that is configured to dissipate heat well even under.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a vehicle such as an automobile, a plurality of electronic control devices called ECUs that control installed devices such as an engine are mounted as a unit for each function to be controlled. Each ECU includes a microcomputer and the like based on electronic information detected by each sensor, and performs external control operations such as a control circuit portion that performs logical control calculations and an actuator that drives a controlled object according to the calculation results. control And a power circuit portion for performing
[0003]
Therefore, FIG. 16 shows a schematic assembly configuration of an electronic control device conventionally used (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
The main part as the electronic control unit 1 is housed in a connector-integrated resin case 2 in which a connector case is integrally formed. The control connector 3 and the power connectors 4 and 5 are gathered and provided on one of the side surfaces of the connector-integrated resin case 2. Thereby, the electrical connection with the outside to the electronic control apparatus 1 can be performed only from one direction.
[0005]
A control circuit portion and a power circuit portion are accommodated in the connector-integrated resin case 2. The power circuit portion includes a plurality of power electronic components 6 and 7 and the like, and connection terminals 8 and 9 are mounted. The connection terminals 8 and 9 are used for electrical connection with the control board 10 included in the control circuit portion. Here, the control board 10 is mounted on the upper surface side of the connector-integrated resin case 2. A plurality of through-holes 11 and 12 are provided at the end of the substrate 10. The control circuit and the power circuit are connected by solder or the like so that the connection terminals 8 and 9 are inserted into the through-holes 11 and 12. Are electrically connected. A plurality of control electronic components 13, 14, 15 are mounted on the control board 10. Then, after mounting the control board 10 on the upper side of the connector-integrated resin case 2, the lid 16 is placed over the control board 10. On the other hand, on the bottom surface side of the connector-integrated resin case 2, a heat sink 17 is mounted for cooling the heat generated by the power electronic components 6 and 7 of the power circuit. Waterproof gaskets 18 and 19 are interposed at the joints between the lid 16 and the heat sink 17 and the connector-integrated resin case 2.
[0006]
In addition, there is disclosed a prior art regarding an electronic device housing in which a control circuit portion, a drive circuit portion, and a power circuit portion are configured to be separated from each other (see, for example, Patent Document 2). By attaching fins for heat dissipation to the power circuit part, temperature rise in the housing of the electronic device is prevented. Note that the drive circuit portion and the power circuit portion are directly connected to each other by disposing elements for inputting and outputting signals among the components of the respective circuits at close positions. However, the electrical connection between the drive circuit portion and the control circuit portion is performed in one set of connectors, and the control circuit portion and the power circuit portion including the drive circuit portion are combined. .
[0007]
In the combination configuration shown in FIG. 16, the power connectors 4 and 5 and the control connector 3 are integrally formed in the connector-integrated resin case 2, so that the structure of the connector-integrated resin case 2 is complicated and difficult to manufacture. It becomes difficult to assemble. In particular, when the size of the connector increases and the number of memories increases, it becomes difficult to align the same side surface of the connector-integrated resin case 2. Such an electronic control device 1 is electrically connected to the outside with a wire harness. However, if the side surface to which the connector is attached is not the same surface, it is difficult to route the harness, and the installation space is increased. . Further, since the waterproof packings 18 and 19 are used between the lid 16 and the heat sink 17, the manufacturing cost increases.
[0008]
In the configuration of the electronic device casing shown in Patent Document 2, since the control circuit portion, the drive circuit portion, and the power circuit portion are connected by a connector, the circuit portion components and the connector are electrically connected. It is necessary to connect them, and the wiring of each circuit portion increases.
[0009]
In view of this, Patent Document 1 proposes a combination structure of an electronic control device that is improved so as to be easily assembled as an electronic device. In this electronic control device, the control unit and the power unit are combined separately. The control unit is formed by mounting a control board in a control connector integrated case in which a control connector is integrally formed. And in the power part, the heat sink which mounted | wore the power component is mounted | worn with the lower surface of the power connector integrated case which formed the connector for power integrally. An intermediate layer provided with a relay connection terminal is arranged between the control unit and the power unit, and the connection terminal of the control unit and the connection terminal of the power unit are electrically connected via the relay connection terminal. Yes.
[0010]
Thus, in the proposed electronic control device, the control connector integrated case, the power connector integrated case, and the heat sink are stacked and bonded to each other, and the lid is mounted on the top. When viewed as the entire electronic control unit, the three-layered structure is formed.
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2000-323848 A
[Patent Document 2]
JP 7-297561 A
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the electronic device provided with the power component as described above, the power component itself generates heat. Therefore, a heat dissipation measure is always taken so that the electronic component is not destroyed by heat. In the electronic control device described above, a heat sink for dissipating heat generated by the power components is mounted.
[0013]
On the other hand, an in-vehicle electronic control device that controls the operation of an engine or the like is usually mounted in an engine room of a vehicle or an actuator. This mounting location is a high-temperature environment that is severe in operation. In order to maintain high reliability in such an environment, the substrate on which the electronic circuit for electronic control is formed has a heat-resistant ceramic. A substrate is used.
[0014]
When manufacturing this ceramic substrate, there is a problem that the manufacturing cost increases due to the fact that it must be fired at a high temperature and the workpiece size cannot be increased. Therefore, in order to avoid using a ceramic substrate, it is necessary to reduce the cost of the device as a configuration of an electronic control device that can withstand a high temperature environment even if the substrate is made of a heat-resistant resin at a lower cost.
[0015]
Furthermore, as a trend in recent years, with regard to the space of automobiles, it has been designed so that the passenger compartment in which a person can ride is made as wide as possible, and as a result, the space allocated to the engine room is narrow. In addition to having to consider the heat dissipation of electronic components including power components so that they can be used in high-temperature environments when installing an electronic control device in such a place, there is also a space where electronic devices etc. can be installed Therefore, the electronic control device itself must be downsized.
[0016]
In the above-described conventional electronic control device, in order to increase the heat dissipation efficiency of the electronic component, the length of the fin of the heat sink must be increased, but this increases the size of the device, and this measure is small. It has become a hindrance to conversion. Therefore, in the conventional electronic control device, the thickness of the connector integrated case is large, and since it requires a heat sink, it is bulky and is too large to be installed in a narrow space such as an engine room. There's a problem.
[0017]
Therefore, in order to reduce the size of the electronic control device, it is necessary to devise a device that further reduces the thickness of the connector integrated case. It is necessary to further improve the heat dissipation efficiency for electronic components under the environment. Moreover, an electronic control device mounted on a vehicle such as an automobile must be configured so that no dropout or poor connection occurs even with respect to vibration while the vehicle is running.
[0018]
Therefore, the present invention provides an electronic control device that is reduced in size and can efficiently dissipate heat so that it can be easily installed in a high-temperature environment such as an engine room and in a narrow space. Objective.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, in an electronic control device that can be attached to an external heat sink, a control board on which an electronic circuit including electronic components is formed is housed inside, and a connector for external connection is provided. A storage case, a metal mounting base integrally provided with a frame-like fitting portion in which a plurality of support portions for supporting the control board are erected around the bottom opening and an external mounting portion, and the bottom surface Fitted into the opening and electrically connected to the electronic circuit Power including power components A circuit was formed, and the substrate was exposed.
[0020]
And The substrate Is fitted into the bottom opening, the mounting portion, the frame-like fitting portion, The substrate The mounting surface is formed on the same plane as the lower surface, and the mounting base is attached to the external heat absorber by the external mounting portion, and the mounting surface is in contact with the surface of the external heat absorber.
[0021]
The control board is a heat-resistant resin board, and the support part The substrate A space is formed between the electronic component and the lower surface of the control board, and a heat radiating portion for radiating heat of the electronic component to the mounting base is provided in the space. It was.
[0022]
Furthermore, the heat radiating portion is formed of a metal plate, and the metal plate is supported by the support portion and is in contact with the electronic component.
[0023]
Alternatively, the heat radiating portion has a belt-like heat transfer portion disposed in the space, and the belt-like heat transfer portion is integrally formed continuously with the frame-like fitting portion and contacts the electronic component. In addition, a thermally conductive and elastic adhesive layer is interposed between the electronic component and the belt-shaped heat transfer portion, and the belt-shaped heat transfer portion has a recess that can accommodate the electronic component. The recess is filled with a heat conductive gel material.
[0024]
Also, Connector Ends of a plurality of lead conductors extending from and The substrate End portions of a plurality of lead conductors extending from the lead conductor holes through the lead conductor holes provided in the control board The substrate It protrudes on the opposite side to and is connected to the electronic circuit formed on the control board.
[0025]
Above power A socket or plug connected to a circuit is disposed on the upper surface of the board, and a plug or socket that engages with the socket or plug and is electrically connected to the electronic circuit is disposed on the lower surface of the control board, or the socket In addition, the plug having a surface contact portion that can slide in one direction is used.
[0026]
The substrate Is fitted into the frame-like fitting portion by a thermally conductive and elastic adhesive at the outer peripheral portion of the bottom opening, and the external mounting portion includes a fastening portion for fastening and fixing the external heat absorber. The tightening portion includes at least two protrusions integrally formed with the mounting base in a direction perpendicular to the mounting surface, and includes tightening screws that are screwed into the protrusions.
[0027]
Also, The substrate Has an engagement convex portion with respect to an engagement concave portion formed on the surface of the external heat absorber, and the engagement concave portion and the engagement convex portion are pressed against each other in the mounting surface direction by a tightening force of the tightening screw. Alternatively, it has a screw engaging portion protruding from the bottom surface of the substrate, and the screw engaging portion is screwed to the external heat absorber. The substrate In close contact with the external heat absorber.
[0028]
further, The substrate Is screwed to the external heat absorber with the high thermal conductivity elastic layer interposed therebetween, or is fixed in contact with a plurality of convex portions formed on the surface of the external heat absorber, The substrate Is fixed to the external heat absorber with a heat conductive elastic sphere disposed in a groove formed in the external heat absorber.
[0029]
The external heat sink is a wall of a transmission housing of an automobile; The substrate However, it was cooled by the lubricating oil in the transmission housing of the car.
[0030]
By using the electronic control device having the above-described configuration, the assembly work of the device can be simplified and the device can be downsized, and the heat generated in the device can be efficiently radiated. Even in a high-temperature environment such as an engine room of a car, it can be easily installed in a narrow space.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of an electronic control device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
In a conventional electronic control device, a control connector integrated case, a power connector integrated case, and a heat sink are stacked and bonded together, and a lid is attached to the uppermost portion. In order to facilitate electrical connection, an intermediate layer with relay connection terminals was placed, so the connectors for external connection were collected on one side of the case, reducing the overall size of the device and assembling the device. Became easy. However, this simplification of the assembly work increases the number of parts and does not contribute to cost reduction. Moreover, it is still insufficient for downsizing to cope with the narrowing of the installation location of the apparatus.
[0033]
Furthermore, the conventional electronic control device includes a heat sink for cooling the heat generation of the electronic component itself. In order to effectively cool the heat generation, the heat dissipation of the heat sink is considered in consideration of the heat resistant temperature of the electronic component. The area must be increased, and the heat sink's cooling fins must be lengthened. This increases the size of the electronic control device provided with the heat sink, and makes it difficult to install it in a high-temperature environment and in a narrow engine room.
[0034]
Therefore, the electronic control device according to the present embodiment does not employ a heat sink, which is the biggest problem with respect to downsizing of the entire device. Ru Heat generated from the heat parts is radiated directly to a housing wall such as a transmission whose temperature is controlled to be constant, and the heat generated by the electronic parts included in the control circuit is also passed through the heat transfer member. Heat can be directly released to the body wall.
[0035]
In order to greatly reduce the height or thickness of the case of the electronic control unit, the control board on which the control circuit is formed and the external connection are formed in the case where the control connector and the power connector are integrally formed on one side. Driven electrical components Power circuit The power board is formed so as to face each other in parallel with each plate surface, and the electrical connection between the control circuit and the power circuit, the electrical connection between the control circuit, the power circuit and the control connector, and the power connector. The connection was made directly using a lead conductor. With this configuration, the height or thickness of the case of the electronic control device can be significantly reduced.
[0036]
Furthermore, the electrical connection by the lead conductor with each circuit or each connector is performed in a concentrated manner on the upper surface of the control board arranged in the upper stage of the case, and these electrical connections can be completed by a collective connection work, Improved workability and cost reduction.
[0037]
Here, FIG. 1 shows an outline of the overall combined configuration of the electronic control device according to the present embodiment in the form of an exploded perspective view.
[0038]
In FIG. 1, it is shown that the electronic control device of the present embodiment includes a lid portion 20, a control board portion 30, a case portion 40, a mounting portion 50, and a power portion 60 from above. The lid portion 20 is a lid body 21 formed of a high heat resistant resin, and is attached to the upper surface of the case portion 40 at the end of assembly of the device.
[0039]
The control board unit 30 includes a control board 31. Although not shown, the control board 31 has printed wiring for the control circuit formed on the upper surface thereof, and electronic components that form the control circuit are mounted on the lower surface, which is the back surface. Further, lead conductor holes 33 to 36 are arranged in the peripheral portion of the control board 31. A lead conductor is inserted from the lower surface side to the upper surface side of the control board 31 in the plurality of holes 33 to 36, and the lead conductor slightly protruding from the upper surface and the conductor of the printed wiring formed on the upper surface of the control board 31 are electrically connected. Connected.
[0040]
Furthermore, the control board 31 is provided with mounting holes 32-1 to 32-4 through which screws for fixing are inserted so as to be supported at a predetermined height in the case portion 30. The position of each hole is made to correspond to the position of the support body of the control board 31 in the attachment part 50, and the number is not restricted to four.
[0041]
The case part 40 accommodates the control board 31, and is composed of a case main body 41 in which a control connector and a power connector are integrally formed with a high heat-resistant resin on one side surface. The case body 41 has a box shape with a predetermined thickness and is open at the top and bottom, a control connector comprising a control connector case 42 and a control connector terminal 43, and a power connector on one side wall thereof. A power connector including a case 44 and a power connector terminal 45 is integrally formed.
[0042]
Here, although not illustrated, the control connector terminal 43 and the power connector terminal 44 are connected to a plurality of lead conductors that are electrically connected to the control circuit and the output circuit formed on the control board 31, The lead conductor is inserted into lead conductor holes 35 and 36 arranged from the lower side of the control board 31, and is electrically connected to the control circuit at the protruding portion of the lead conductor.
[0043]
The mounting portion 50 constitutes a basic base for mounting the electronic control device, for example, on the outer wall of the transmission housing, holds the case portion 40 and the power portion 60, and supports the control board portion 30. It is. The entire mounting portion 50 is integrally formed by die casting using a thermally conductive aluminum alloy material.
[0044]
The mounting portion 50 includes a mounting base 51 serving as the center of the base, and includes a mounting protrusion 52 on a side opposite to the mounting base 51. The mounting protrusion 52 is for a screw that is attached to the outer wall of the transmission. A mounting hole 53 is opened. Then, a rectangular frame body 54 having four walls rising in a direction perpendicular to the mounting base 51 is formed integrally with the mounting base 51 so as to form a space portion that opens in a square shape while leaving a peripheral portion of the mounting base 51. Formed.
[0045]
Further, support bodies 55-1 to 55-4 are provided at the four corners of the square frame body 54 so that the control board 31 can be supported at a predetermined height within the case portion 40. The square frame 54 and the mounting base 51 are integrally formed upright. In the pair of walls of the square frame 54, a heat transfer band 56 having an appropriate width is formed integrally with the square frame 54 so as to bridge the upper edges of the two walls. The heat transfer band 56 is brought into contact with the surface of the electronic component mounted on the lower surface of the control board 31 and needs to be radiated, thereby absorbing heat from the electronic component and via the mounting base 51. It can dissipate heat. If it is convenient to contact the electronic component, the heat transfer band 56 can be provided with a heat transfer contact band 56a that is one step higher.
[0046]
Next, the power unit 60 includes a power module 61 in which power components forming a power circuit are sealed with a high heat-resistant resin, and a metal substrate 62 such as aluminum. The power module 61 and the metal substrate 62 are bonded to each other with a good heat conductive adhesive. In the power module 61, a plurality of lead conductors 63 and 64 are embedded upright to electrically connect a built-in power component and a control circuit formed on the control board 31 or to output to an actuator or the like. It is.
[0047]
The power unit 60 configured as described above is incorporated so that the lower surface on the outside of the metal substrate 62 and the mounting surface of the mounting base 51 form the same plane. That is, the power module 61 is disposed inside the lower opening of the square frame portion 54 formed on the mounting base 51, and the outer peripheral portion of the metal substrate 62 is engaged with the inner peripheral edge portion of the square frame portion 54. In this way, the metal substrate 62 and the mounting base 51 are flush with each other, and the same contact plane with the transmission wall body is obtained.
[0048]
Note that the lead conductors 63 and 64 embedded in the power module 61 are arranged at positions where they do not come into contact with the heat transfer band 56 when the power unit 60 is incorporated into the mounting base 51. As shown in the drawing, the lead conductor holes 33 and 34 are prepared so as to pass through a space in which the heat transfer band 56 does not exist, and also on the control board 31 in accordance with this arrangement position.
[0049]
As described above, the lid part 20, the control board part 30, the case part 40, the attachment part 50, and the power part 60 are configured, but when assembled as an electronic control device, they are sequentially assembled from below. Become. First, the power module 61 in which the lead conductors 63 and 64 are embedded and the metal substrate 62 are bonded and integrated, and then mounted on the lower surface of the mounting base 51. And the case part 40 is attached to the peripheral part on the mounting stand 51 so that the support bodies 55-1 thru | or 55-4 and the square frame 54 may be stored in an inside.
[0050]
Next, in order to attach the control board 31, first, a plurality of lead conductors 63 and 64 from the power unit 60 and a control connector are provided in each of the lead conductor holes 33, 34, 35, and 36 prepared in the control board 31. A plurality of lead conductors extending from the terminal 43 and the power connector terminal 44 are inserted, and then the control board 31 is attached to the supports 55-1 to 55-4 by screws or the like.
[0051]
Here, when the control board 31 is attached to the mounting base 51 via the support body, the control board 31 is accommodated in the case portion 40, and the control circuit and power formed on the control board 31 are included. The power circuit formed on the module 61, the control circuit and the output circuit formed on the control board 31, and the connector terminals 43 and 45 are all collectively on the upper surface of the control board 31 via the lead conductors. Electrical connection is possible. Moreover, the assembly itself is simplified while the electronic control device is downsized.
[0052]
Therefore, as described above, the portions to be electrically connected are concentrated on one side surface of the control board 31 and the tip of each lead conductor protrudes from the surface of the control board 31, so that each lead conductor, each circuit, These electrical connections can be easily performed by soldering by spot flow, joining by press-fit, etc., and this configuration enables batch processing.
[0053]
After the electrical connection process is completed, the periphery of the lid body 21 is bonded to the upper periphery of the case portion 40 so as to accommodate the control board 31. This completes the main body of the electronic control unit. For example, when a transmission wall is selected as a heat radiator for heat generated in the apparatus, an opening screw hole is opened in the transmission wall body in advance, and this screw hole is used. Then, the mounting base 51 of the electronic control device is screwed. At this time, the metal substrate 62 of the electronic control device remains engaged with the mounting base 51, and the lower surface of the mounting base 51 and the surface to be formed are on the same plane. It is possible to achieve efficient heat dissipation and to keep the temperature inside the electronic control unit at the temperature controlled by the transmission even under a high temperature environment.
[0054]
So far, the overall configuration of the electronic control device of the present embodiment has been described. Next, the detail of the part which comprises the electronic control apparatus of this embodiment is demonstrated below.
[Electric connection to control board by lead conductor]
FIG. 2 schematically illustrates the electrical connection between the control board 31 and the power module 61. As described above, the power module 61 is bonded onto the metal substrate 62, and the lead conductors 63 and 64 for electrical connection with the control circuit formed on the control substrate 31 are embedded. On the other hand, lead conductor holes 33 and 34 are formed in the control board 31 corresponding to the positions where the lead conductors 63 and 64 are formed.
[0055]
When the electronic control device is assembled, the lead conductors 63 and 64 are controlled when the mounting holes 32-1 to 32-4 of the control board 31 are aligned with the support members 55-1 to 55-4 on the mounting base 51. The lead 31 is inserted into the lead conductor holes 33 and 34 of the substrate 31. The lengths of the lead conductors 63 and 64 are adjusted in advance so that when the control board 31 is screwed to the supports 55-1 to 55-4, the leading ends thereof protrude from the control board 31. Is done. Then, electrical connection with the control circuit is performed at the tip portions of the lead conductors 63 and 64 by soldering by spot flow or joining by press fitting.
[0056]
Incidentally, since the lead conductors 63 and 64 shown in FIG. 2 are formed of rod-shaped conductors, the lead conductors 63 and 64 are opened at the control board 31 at the time of assembly of the electronic control device. In order to insert through the holes 33 and 34, the work of inserting all the lead conductors into the holes is troublesome and the workability is poor.
[0057]
Therefore, as shown in FIG. 3, a board-to-board type electrical connection in which contact is made in a plane can be employed instead of the rod-shaped conductor. In FIG. 3, when it shows in FIG. 1 to (a), the state seen from the side with a connector is represented, (b) represents the cross section. In this case, it is not necessary to open the lead conductor holes 33 and 34 in the control board 31, but the same number of board-to-board conductors 65 as the lead conductors connected in advance to the control circuit are arranged in parallel. Keep it. On the power module 61 side, instead of the lead conductors 63 and 64, a board-to-board conductor 66 is embedded and erected. One of the board-to-board conductors 65 and 66 is formed as a plug or socket, and the other is formed as a socket or plug.
[0058]
When assembling an actual electronic control unit, the board-to-board conductors 65 and 66 are connected while being slid in the direction of the board so that the mutual conductors can be positioned easily and reliably. Become. When board-to-board conductors are used, the number of parts increases compared to the case of lead conductors, which incurs some costs, but it is convenient for preventing misconnections and improving workability. When mounted on, it withstands severe vibration and does not cause poor electrical connection.
[0059]
For the electrical connection in the electronic control unit, in addition to the connection between the electronic circuit formed on the control board 31 and the power module 61, the electronic circuit of the control board 31, the control connector terminal 43 and the power connector terminal 45 The state of electrical connection between the electronic circuit of the control board 31 and each connector terminal is shown in FIG.
[0060]
FIG. 4 shows a case where the electrical connection state between the control circuit formed on the control board 31 and the control connector terminal 43 is viewed from the lateral direction. In the figure, the control connector terminal 43 is in the connector case 42, and the terminal itself is hidden behind the case and cannot be seen. A lead conductor 46 connected to each terminal is connected from the control connector terminal 43, and the lead conductor 46 extends horizontally from the control connector and matches the opening position of each lead conductor hole 35 of the control board 31. In the part, it stands up.
[0061]
The length of the lead conductor at the rising portion is adjusted so that the tip of the lead conductor 46 protrudes from the plate surface of the control board 31 when inserted into the lead conductor hole 35 of the control board 31. The electrical connection between the lead conductor 46 and the control circuit is the same as the electrical connection between the above-described lead conductors 63 and 64 and the electronic circuit of the control board 31, and the electrical connection is made simultaneously with them.
[0062]
The lead conductor 46 is integrally formed with the control connector terminal 43 as a control connector when the case main body 41 is formed. Here, the case of the lead conductor 46 connected to the control connector terminal 43 has been described. However, the method of electrical connection between the power connector terminal 45 and the electronic circuit of the control board 31 is basically the control connector. The configuration is the same as that of the lead conductor 46 connected to the terminal 43. However, if there is a difference, in the case of power, the lead conductor itself is thicker than that for control.
[Mounting the electronic control unit on the transmission wall]
As described above, the electronic control device is installed at a constant temperature by oil circulation, for example, to contact the outer wall of the transmission in order to effectively dissipate the heat generated in the device in a high temperature environment. And attached it.
[0063]
When the electronic control device is attached to the transmission wall body, a mounting base 51 serving as a heat transfer medium related to heat in the device as shown in FIG. 1 is used. The state of this attachment is shown in FIG. 5, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. However, lead conductors and electronic parts are omitted.
[0064]
Although not shown in FIG. 5, the electronic control device is screwed to the transmission wall TM by an attachment projection 52 provided on the attachment base 51. As a result, the metal substrate 62 that forms the same plane as the lower surface of the mounting base 51 comes into direct contact with the transmission wall TM on the entire surface. Heat generated from the power components built in the power module 61 is transferred to the metal substrate 62 and then radiated to the transmission TM via the metal substrate 62.
[0065]
Note that the temperature of the transmission TM is about 110 ° C. during normal driving of the automobile due to oil circulation, and is maintained at about 130 ° C. even during high loads. There is no temperature at which device destruction occurs.
[0066]
As a means of actively incorporating this constant temperature control through oil circulation, it is also possible to construct a flow path in which the circulating oil directly contacts the metal substrate 62 in the transmission wall TM and absorb the heat of the metal substrate 62. It is done.
[0067]
Next, FIG. 6 shows a partially enlarged cross-sectional view of the relationship between the metal substrate and the mounting base when the electronic control device is attached to the transmission wall. Also in the figure, the same reference numerals are given to the components corresponding to the same parts as in FIG.
[0068]
In FIG. 6, the electronic control device is attached to the transmission wall TM by a set screw 57 through an attachment hole 53 of an attachment projection 52 on the attachment base 51. The state where the mounting base 51 and the metal substrate 62 are in close contact with the flat surface of the transmission wall TM is shown.
[0069]
However, on the surface of the transmission wall TM, the whole is not necessarily flat, and there are some irregularities. In such a place, when the electronic control device is screwed so as to withstand vibration of the automobile, if the inner peripheral edge of the opening of the mounting base 51 and the outer peripheral edge of the metal substrate 62 are in a fixed state, the transmission Under the influence of the unevenness of the wall body TM, stress concentrates on the outer peripheral edge, and the metal substrate 62 is warped. When the metal base 62 is in such a state, not only the adhesion to the transmission wall TM is deteriorated, but also a poor adhesion between the metal substrate 62 and the power module 61 occurs, resulting in deterioration of heat dissipation characteristics. become.
[0070]
In order not to fall into such a situation, as shown in FIG. 6, a gap is provided between the inner peripheral edge of the opening of the mounting base 51 and the outer peripheral edge of the metal substrate 62, and silicon or rubber is provided in the gap. A system elastic adhesive 67 is filled and both are bonded in advance. In this state, the electronic control device is attached to the transmission wall TM. Then, even if the mounting base 51 is firmly fixed to the transmission wall TM by the set screw 57, even if there are some irregularities, the stress is absorbed by the elasticity of the elastic adhesive 67, and the metal substrate 62 is warped. Therefore, it is possible to prevent heat conduction failure and peeling of the module.
[0071]
By the way, the mounting structure of the electronic control device shown in FIG. 1 to the transmission wall TM is such that the mounting base 51 and the mounting projection 52 form the same plane. If the attachment is made so that it does not fall off due to vibration, a large force acts in the direction perpendicular to the wall body by the set screw 57. Therefore, if the wall body has irregularities, it is impossible to force excessive force on the metal substrate 62. Will be applied.
[0072]
Focusing on the fact that the mounting base 51 and the mounting protrusion 52 are formed in the same plane, as shown in FIG. 7, the mounting base 51 and the mounting protrusion 52 are separated from each other. They were arranged so as to be at right angles, and the direction of the force at the time of attachment was made parallel to the metal substrate 62 by the set screws 58-1 and 58-2. Therefore, a stepped portion as shown in FIG. 7 is formed in the attachment portion on the transmission wall side. Mounting protrusions 52-1 and 52-2 are provided on the mounting base 51 side so as to sandwich the stepped portion.
[0073]
Thus, by setting the stepped portion of the transmission wall TM between the mounting protrusions 58-1 and 58-2, the set screws 58-1 and 58-2 are tightened in the opposite directions, Even if the electronic control device is attached, an excessive force does not act on the metal substrate 62. The lower surface of the metal substrate 62 comes into contact with the upper surface of the stepped portion of the transmission wall body TM, and even if the upper surface of the stepped portion has irregularities, it comes into contact with each other according to the irregularities.
[0074]
Note that two mounting projections may be formed so as to sandwich a part of the transmission main body without forming the stepped portion on the transmission wall TM.
[Heat dissipation of control board electronic components]
Since the electrical connection between the printed wiring of the electronic circuit formed on the control board 31 and the lead conductor is performed on the upper surface of the control board 31, the electronic components constituting the electronic circuit are attached to the lower surface of the control board 31. . It is necessary to dissipate heat as much as possible for this electronic component, particularly a CPU, under a high temperature environment such as in an engine room. As shown in FIG. 1, in order to dissipate heat generated by the electronic component, the heat transfer band 56 is integrally formed so as to bridge the square frame 54.
[0075]
FIG. 8 shows an enlarged view of a contact portion between the electronic component and the heat transfer band 56. FIG. 8 particularly shows the case where the electronic component is in contact with the heat transfer contact band 56 a that is one step higher than the heat transfer band 56.
[0076]
An electronic component D such as a semiconductor chip is mounted on the lower surface of the control board 31 having no heat dissipation by a such as solder or lead. The electronic component D is in contact with the upper surface of the heat transfer contact strip 56a via the elastic adhesive b. The elastic adhesive b is a good heat transfer material, for example, a silicon-based or rubber-based adhesive. By interposing the elastic adhesive b between the electronic component D and the heat transfer contact strip 56a, it is possible to reduce the influence of vibration during traveling of the automobile and also to reduce thermal stress.
[0077]
As described above, the heat transfer efficiency of the electronic component D can be improved by bringing the heat transfer contact strip 56a into thermal contact with the electronic component D. In FIG. 9, the heat transfer contact strip 56a is used. In the case, a modification example in which the heat radiation efficiency was further increased was shown. The heat radiation mode shown in FIG. 9 is the same as that in FIG. 8, but a recess capable of accommodating the electronic component D is formed in the heat transfer contact strip 56 a, and the electronic component D is located in the recess. The voids formed in this were filled with a highly heat-conducting gel substance. The heat dissipation efficiency of the electronic component D can be increased by filling the gel substance.
[0078]
The heat transfer band 56 described so far has been integrally formed with the square frame 54 and die casting. The heat transfer band 56 is formed so as to straddle the walls of the square frame 54, and thus complicates the die casting mold and affects the arrangement of the lead conductors. . Furthermore, since the heat conduction of die casting is inferior to that of copper or the like, the heat dissipation characteristics of electronic parts are limited.
[0079]
Therefore, as shown in FIG. 10, a heat transfer metal plate 59 made of copper was prepared without adopting the integrally formed heat transfer band 56. The metal plate 59 can accommodate the electronic component D, and is provided with a recess that has been subjected to drawing processing to increase the strength. The metal plate 59 is fixed so as to be sandwiched between the control board 31 and the supports 55-1 to 55-4 when the control board 31 is attached to the supports 55-1 to 55-4. By fixing such a metal plate 59, the surface of the electronic component D is brought into contact with the metal portion of the recess, and the heat of the electronic component D is efficiently collected and transferred to the support. The heat dissipation characteristics for the electronic component D can be improved.
[Variation of contact form between metal substrate and transmission wall]
The metal substrate for heat dissipation provided in the electronic control device shown in FIG. 1 has a configuration in which the surface on which the entire plate is formed is simply brought into direct contact with the transmission wall. As shown in FIGS. 5 to 7, the metal substrate contact surface remains flat, stress is relaxed, and heat is dissipated. Therefore, a configuration for preventing or mitigating the occurrence of vertical stress on the metal substrate when the electronic control device is attached to the transmission wall, or a structure for securing a heat radiation path from the metal substrate will be described.
[0080]
FIG. 11 shows a first specific structure for attaching the metal substrate of the electronic control unit to the transmission wall. As shown in FIG. 7, the mounting structure of the electronic control device shown in FIG. 11 is a case where a stepped portion for mounting is formed on the transmission wall body TM. The effect is improved when it is applied so that the direction of the force at the time of attachment is parallel to the metal substrate 62 by the fixing screws 58-1 and 58-2. In FIG. 11, only the contact portion between the metal substrate and the transmission wall is shown in an enlarged manner. In order to simplify the illustration, other elements of the electronic control device are omitted.
[0081]
On the lower surface of the metal substrate 62, a plurality of convex portions 62-1 to 62-3 having a rectangular cross section in a direction orthogonal to the direction of force at the time of attachment are formed. And the recessed part of the rectangular cross section which matched the arrangement | positioning space | interval in parallel with the convex part of the metal substrate lower surface is formed in the upper surface of the level | step-difference part in the transmission wall body TM.
[0082]
Therefore, as shown in FIG. 11, when the electronic control device is mounted, the convex portion formed on the lower surface of the metal substrate 62 is fitted into the concave portion of the transmission wall body TM, and then the set screws 58-1 and 58-2 are fitted. The one side surface of the convex portion of the metal substrate 62 is pressed against either the inner side surface of the concave portion of the transmission wall TM.
[0083]
The transmission wall usually has unevenness due to the mold, and the metal substrate may not necessarily have sufficient surface contact, so that a flat pressure contact surface with such a structure is formed. The metal substrate 62 can be attached without applying a vertical force, and a heat dissipation path of the metal substrate 62 can be secured by press-contacting the side surfaces.
[0084]
In addition, even if the size of the rectangular cross section of the unevenness does not coincide with each other, at least one side surface is required to be pressed at least when the set screw is tightened. To form an appropriate number. Further, it is sufficient that the height of the convex portion is lower than the length of the fin of the heat sink used in the conventional electronic control device.
[0085]
Next, FIG. 12 shows a second specific structure for attaching the metal substrate of the electronic control device to the transmission wall. In the first specific structure shown in FIG. 11, a plurality of convex portions are formed on the metal substrate 62, the convex portions are engaged with the concave portions of the transmission wall body TM, and the side surfaces of the concave and convex portions are pressed against each other. As a result, a heat dissipation path was secured and no vertical force was applied. In the second specific structure, both are fixed by screw portions formed on the metal substrate 62 and the transmission wall TM.
[0086]
In FIG. 12, only the contact portion between the metal substrate and the transmission wall is shown enlarged. In order to simplify the illustration, other elements of the electronic control device are omitted. On the metal substrate 62, a male screw portion 69-1 is formed integrally with the substrate. The transmission wall TM is formed with a female screw portion 69-2 into which the screw portion 69-1 can be screwed.
[0087]
In attaching the electronic control unit, the screw portion 69-1 of the metal substrate 62 is screwed into the screw portion 69-2 of the transmission wall body TM, and the metal substrate 62 is closely fixed to the transmission wall body TM. Thereafter, the electronic control device main body is attached, and at the time of attachment, the power module 61 and the metal substrate 62 are thermally bonded.
[0088]
In the second specific structure, the screwing surfaces of the screw portions 69-1 and 69-2 form the heat dissipation paths of the screwing surfaces, and the heat dissipation paths of the metal substrate 62 are secured. And by this screwing, since the force of an up-down direction does not act on the metal board | substrate 62, curvature etc. do not generate | occur | produce. In the case of this structure, the power module 61 and the metal substrate 62 need to be bonded with a heat conductive adhesive when the electronic control device is mounted. Further, this structure can be applied to either the case where the structure is attached to the flat surface of the transmission wall TM as shown in FIG. 5 or the case where the structure is attached to the stepped portion of the transmission wall TM as shown in FIG.
[0089]
Next, FIG. 13 shows a third specific structure for attaching the metal substrate of the electronic control unit to the transmission wall. In the third specific structure, the lower surface of the metal substrate 62 remains flat, and a projection is formed on the surface on the transmission wall side to secure a heat dissipation path for the metal substrate. In FIG. 13, only the contact portion between the metal substrate and the transmission wall is shown in an enlarged manner, and other elements of the electronic control device are omitted in order to simplify the illustration.
[0090]
As shown in FIG. 13, by processing the surface of the transmission wall TM, a plurality of hemispherical protrusions d are formed, and the heights are aligned so that the protrusions are on the same plane. The protrusion d may be formed of a rivet, a screw or the like.
[0091]
According to the third specific structure, when the electronic control device is attached, the lower surface of the metal substrate 62 is brought into close contact with the plurality of protrusions d on the transmission wall TM, so that each protrusion forms a heat dissipation path. The heat of the metal substrate 62 can be radiated to the transmission wall TM.
[0092]
Next, FIG. 14 shows a fourth specific structure for attaching the metal substrate of the electronic control unit to the transmission wall. In FIG. 14, only the contact portion between the metal substrate and the transmission wall is shown in an enlarged manner, and other elements of the attached electronic control device are omitted for the sake of simplicity of illustration.
[0093]
In the fourth specific structure, the contact surfaces of the metal substrate 62 and the transmission wall TM are kept as they are, and, for example, a sheet for forming an elastic layer of thermally conductive silicon or rubber is interposed. In FIG. 14, the metal substrate 62 is attached by set screws 68-1 and 68-2 with an elastic sheet e sandwiched between the transmission wall body TM and the metal substrate 62. By interposing the elastic sheet e, even if the mounting surface of the transmission wall TM is uneven, adhesion is improved, heat dissipation is improved, and stress at the time of mounting is absorbed, and the metal substrate 62 is absorbed. Has no effect.
[0094]
In FIG. 14, the metal substrate 62 is attached to the transmission wall TM with a set screw. However, as shown in FIG. 5, even when the electronic control device is attached to the flat surface of the transmission wall TM, An elastic sheet e can be interposed between the transmission wall TM and the transmission wall TM.
[0095]
Next, FIG. 15 shows a fifth specific structure for attaching the metal substrate of the electronic control unit to the transmission wall. In the fifth specific structure, when the apparatus is mounted, a thermal conductive elastic body is interposed between the metal substrate and the transmission wall TM so that the fourth specific structure shown in FIG. Here, the heat conductive elastic body is a heat conductive elastic sphere f instead of the elastic sheet e.
[0096]
In the fifth specific structure, a concave portion shallower than the diameter of the elastic sphere f is formed on the surface of the transmission wall TM at the attachment position. When attaching the electronic control unit to the transmission wall TM, the elastic spheres f are arranged side by side in the recesses provided in the transmission wall TM.
[0097]
The elastic sphere f is covered with the metal substrate 62, and the metal substrate 62 is attached to the transmission wall TM with set screws 68-1 and 68-2. At this time, when the metal board 62 is fastened to the transmission wall TM by the set screws 68-1 and 68-2, the elastic sphere f is crushed. As a result, the metal board 62 and the recesses of the transmission wall TM The adhesion between the two is improved.
[0098]
Note that the elastic spheres according to the fifth specific structure are not arranged in the recesses formed in the transmission wall TH, but are arranged on the surface of the transmission wall TM as shown in FIG. A predetermined number of f may be pasted, and when the electronic control device is attached to the transmission wall TM, the elastic sphere f may be crushed between the metal substrate 62 and the transmission wall TM. This also improves the adhesion between the metal substrate 62 and the recess of the transmission wall TM, and can secure a heat dissipation path while relaxing the stress in the vertical direction.
[0099]
【The invention's effect】
As described above, according to the electronic control device of the present invention, the control board is supported by and mounted on the control board by the die cast mounting base that is attached to the external heat radiator, for example, the wall of the automobile transmission. Since the tropical body extending from the mount is brought into contact with the electronic component, for example, even when the control board requires heat generation of 1 W or more, only the resin board is used as in the conventional electronic control apparatus. In heat dissipation, the place where the thermal resistance was 20 ° C./W could be reduced to 5 ° C./W or less. Therefore, even in the case of being installed in a high temperature environment with a small temperature margin as in an engine room of an automobile, heat can be sufficiently radiated even if a resin substrate is used as the control substrate.
[0100]
Further, in the electronic control device of the present invention, the control board and the power module are arranged to face each other in a case in which the connector for external connection is integrally formed on one side surface, a plurality of lead conductors extending from the power module, and Since the plurality of lead conductors extending from the connector are electrically connected on the upper surface of the control board, the case size of the electronic control device can be reduced and the size can be reduced. In addition, it is possible to achieve surface mounting in which electrical connection can be made on one side of the control board, and workability during electrical connection can be improved. And the assembly of the whole apparatus is simplified and automation can be achieved.
[0101]
Furthermore, in the electronic control device of the present invention, a metal substrate on which a power component having a large amount of heat is mounted or a heat-conductive elastic body is directly attached to an external radiator that is controlled at a constant temperature, such as an automobile transmission. Therefore, the heat sink having a large size is not necessary, the apparatus can be downsized, and the cost of components can be reduced.
[0102]
In the electronic control device of the present invention, since the heat conductive elastic body is interposed between the mounting base of the device and the metal substrate, or between the metal substrate and the transmission wall, the metal substrate at the time of mounting the device. The heat transfer path can be secured and the vertical stress on the metal substrate can be reduced.
[0103]
Further, in the electronic control device of the present invention, since the convex portion, the concave portion, or the screw portion is formed on the metal substrate or the transmission wall body, the electronic control device is not affected by the unevenness on the surface of the transmission wall body. Stress relaxation to the metal substrate and securing of the heat transfer path can be realized.
[0104]
In the electronic control device of the present invention, since the screw tightening direction at the time of mounting the electronic control device is the direction of the mounting portion that is parallel to the metal substrate, the vertical stress on the metal substrate at the time of mounting is generated It became the composition which does not.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a combined configuration of an electronic control device according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a specific example of electrical connection between a power module and a control board in an electronic control device.
FIG. 3 is a diagram illustrating another specific example of electrical connection between a power module and a control board in the electronic control device.
FIG. 4 is a diagram illustrating an electrical connection state between a power connector and a control board in the electronic control device.
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the electronic control device is attached to a transmission wall.
FIG. 6 is a partially enlarged view for explaining the relationship between the metal substrate and the mounting base when the electronic control device is attached to the transmission wall.
FIG. 7 is a diagram illustrating another state in which the electronic control unit is attached to the transmission wall body.
FIG. 8 is a diagram for explaining a specific example of heat dissipation for an electronic component attached to a control board of an electronic control device.
FIG. 9 is a diagram for explaining another specific example of heat dissipation for an electronic component attached to a control board of the electronic control device.
FIG. 10 is a diagram for explaining another specific example of heat dissipation for an electronic component attached to a control board of an electronic control device.
FIG. 11 is a diagram illustrating a first specific structure for attaching a metal substrate of an electronic control device to a transmission wall.
FIG. 12 is a diagram illustrating a second specific structure for attaching a metal substrate of the electronic control device to a transmission wall.
FIG. 13 is a diagram illustrating a third specific structure for attaching a metal substrate of the electronic control device to a transmission wall.
FIG. 14 is a diagram illustrating a fourth specific structure for attaching a metal substrate of the electronic control unit to a transmission wall.
FIG. 15 is a diagram for explaining a fifth specific structure for attaching a metal substrate of an electronic control unit to a transmission wall body;
FIG. 16 is an exploded perspective view showing a combination configuration in a conventional electronic control unit.
[Explanation of symbols]
20 ... Lid
21 ... Lid
30 ... Control circuit section
31 ... Control board
32-1 to 32-4 ... mounting holes
33 to 36: Hole for lead conductor
40 ... case part
41 ... Case body
42 ... Connector case for control
43 ... Connector terminal for control
44 ... Power connector case
45 ... Power connector terminal
46, 63, 64 ... Lead conductor
50 ... Mounting part
51 ... Mounting base
52 ... Mounting projection
53 ... Mounting hole
54 ... Square frame
55-1 to 55-4 ... Support
56 ... Strip for heat transfer
57, 58-1 to 58-4, 68-1, 68-2 ... set screw
59 ... Metal plate
60 ... Power section
61 ... Power module
62 ... Metal substrate
65, 66 ... Board-to-board conductor
67. Elastic adhesive
69-1, 69-2 ... Screw part
D ... Electronic components
TM ... transmission wall

Claims

A control board on which an electronic circuit including electronic components is formed;
The control board is stored inside, and a storage case provided with a connector for external connection;
A metal mounting base integrally provided with a frame-like fitting portion in which a plurality of support portions for supporting the control board are erected around the bottom opening; and an external mounting portion;
A power circuit including a power component that is fitted into the bottom opening and electrically connected to the electronic circuit is formed, and the substrate has a bottom surface exposed, and
When the substrate is fitted into the bottom opening, the external mounting portion, the frame-shaped fitting portion, and the lower surface of the substrate form a mounting surface that is coplanar,
The mounting base is attached to an external heat absorber by the external attachment portion, and the attachment surface is in contact with the external heat absorber surface,
The control substrate is a heat-resistant resin substrate, and a space is formed between the control substrate and the substrate,
The electronic component is connected to the lower surface of the control board,
An electronic control device , wherein a heat radiating portion for radiating heat of the electronic component to the mounting base is provided in the space .

The heat dissipation part is formed of a metal plate,
The electronic control device according to claim 1 , wherein the metal plate is supported by the support portion and is in contact with the electronic component.

The heat dissipating part has a belt-like heat transfer part disposed in the space,
The electronic control device according to claim 1 , wherein the belt-shaped heat transfer unit is integrally formed continuously with the frame-shaped fitting unit and contacts the electronic component.

The electronic control device according to claim 3 , wherein a thermal conductive and elastic adhesive layer is interposed between the electronic component and the belt-shaped heat transfer section.

The belt-shaped heat transfer section has a recess that can store the electronic component,
The electronic control device according to claim 3 , wherein the recess is filled with a heat conductive gel material.

The ends of the plurality of lead conductors extending from the connector and the ends of the plurality of lead conductors extending from the board protrude to the side opposite to the board via lead conductor holes provided in the control board, and the control board The electronic control device according to claim 1 , wherein the electronic control device is connected to the electronic circuit formed on the electronic device.

A socket or plug connected to the power circuit is disposed on the upper surface of the substrate, and a plug or socket that engages with the socket or plug and is electrically connected to the electronic circuit is disposed on the lower surface of the control substrate. The electronic control device according to any one of claims 1 to 5 .

The electronic control device according to claim 7 , wherein the socket and the plug have a surface contact portion that can slide in one direction.

The substrate, at the inner peripheral portion of the bottom opening, by thermal conductivity and elastic adhesive according to any one of claims 1 to 8, characterized in that fitted into the frame-like fitting portion Electronic control device.

The outer mounting portion, the electronic control device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it has a clamping portion for securing tightening the external heat sink.

The tightening portion includes at least two projecting portions integrally formed with the mounting base in a direction perpendicular to the mounting surface, and includes a tightening screw that is screwed into each projecting portion. 10. The electronic control device according to 10 .

The substrate has an engaging projection with respect to an engaging recess formed on the surface of the external heat absorber.
The clamping force by the clamping screw, the electronic control apparatus according to any one of claims 1 to 11 and the engaging recess and the engaging protrusion is characterized in that it is pressed against the mounting surface direction.

The substrate has a screw engaging portion protruding from the bottom surface of the substrate,
The electronic control device according to any one of claims 1 to 11 , wherein the screw engaging portion is screwed to the external heat absorber to closely attach the substrate to the external heat absorber. .

The substrate, the electronic control apparatus according to any one of claims 1 to 11, characterized in that it is screwed to the external heat sink across a heat conductivity of the elastic layer.

The electronic control device according to any one of claims 1 to 11 , wherein the substrate is fixed in contact with a plurality of convex portions formed on a surface of the external heat absorber.

The substrate, the across the outer heat sink to be arranged in the formed groove thermally conductive elastic sphere, any one of claims 1 to 11, characterized in that it is secured to the external heat sink The electronic control device according to item.

The external heat sink is, the electronic control apparatus according to any one of claims 1 to 16, characterized in that a transmission housing of a motor vehicle.

The electronic control device according to any one of claims 1 to 16 , wherein the substrate is cooled by lubricating oil in a transmission casing of an automobile.