JP4177042B2 - 電子制御基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などに用いられる外部の制御対象を駆動制御する電子制御基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には、制御対象（例えば、ランプやアクチュエータ等）に対して電力を供給して駆動させると共に、その動作を制御するための電子制御装置が搭載されている。この種の電子制御装置は、回路基板に制御処理素子と駆動素子を実装した電子制御基板を、コネクタとともに筐体に収容することにより構成されている。
制御処理素子は、コネクタを介して外部から入力された信号に基づき演算処理を行い、制御信号を出力するものであり、例えばＣＰＵ、マイクロコンピュータ等である。また、駆動素子は、制御処理素子からの制御信号に基づいて外部の制御対象にコネクタを介して電力を供給するものであり、例えば、リレー、パワートランジスタあるいはパワーＩＣ等である。
【０００３】
この電子制御装置において、駆動素子は、制御処理素子に比べて大きな電流を扱うものであり、そこでは比較的に多量の熱が発生する。一方、様々な演算処理を行う制御処理素子は、熱の影響を受けやすく、温度が過度に上昇すると動作が不安定になる。
一方、近年の電子制御装置においては、制御内容の高度化・多機能化により、駆動素子数が増加し、また駆動素子にて扱われる電力が増大し、駆動素子における発熱量が増加する傾向にある。
【０００４】
そこで、駆動素子からの発熱が制御素子に与える影響を小さくするために、制御処理素子と駆動素子を搭載する回路基板の放熱性を向上させることが考えられている。しかしながら、放熱性を向上させるために、回路基板の熱伝導性を高くすると、駆動素子にて発生した熱が制御処理素子に伝わりやすくなるという問題が生じる。
【０００５】
また、図３に示すような電子制御基板１が提案されている（例えば特開2001−111266公報参照）。
この電子制御基板１は、駆動素子２が回路基板３上に実装された駆動素子実装回路基板４と、制御処理素子５が回路基板６上に実装され制御処理素子実装回路基板７とからなる。回路基板３は、基板８上に回路導体９を形成したものであり、回路基板３と回路基板６は、ジャンパー線１０等の接続部品で接続している。この電子制御基板１では、駆動素子２と制御処理素子５が別々の回路基板３、６に実装されているため、駆動素子２の発熱が制御処理素子５に影響を与えることはない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の電子制御基板１には、以下のような問題があった。即ち、
１）駆動素子２は制御処理素子５からの制御信号により制御されるため、制御処理素子５と複数の駆動素子２とは電気的に接続する必要がある。その接続に使用されるジャンパー線１０等の接続部品は、二つの回路基板３、６の端部間を接続して、複数の信号をまとめて伝送しており、制御処理素子５から複数の駆動素子２への制御信号経路となる導体の長さを短くするには限界があった。この導体の長さが長くなると、微弱な電流である制御信号は外部からのノイズの影響を受けやすくなり、駆動素子２が誤動作しやすくなる。
なお、駆動素子２の誤動作を防ぐために、ノイズ対策が施された部品を使用することが考えられるが、そうすると、コストアップにつながる。
２）ジャンパー線１０は二つの回路基板３、６に、通常の実装工程とは別工程（例えば、手作業による半田付けあるいはロボットによる半田付け）にて接続するため、製造工程が増え、製造コストが上昇する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、回路基板上に制御処理素子を実装してなる制御処理素子実装回路基板と、回路基板上に複数の駆動素子を実装してなる駆動素子実装回路基板とを備え、前記制御処理素子実装回路基板は前記駆動素子実装回路基板上に、複数の駆動素子に囲まれるように搭載され、前記制御処理素子実装回路基板を構成する回路基板は、前記駆動素子実装回路基板を構成する回路基板よりも低い熱伝導性を有することを特徴とする電子制御基板である。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、制御処理素子実装回路基板を構成する回路基板は、樹脂基板上に回路導体を形成してなり、駆動素子実装回路基板を構成する回路基板は、金属板またはセラミック板を有する積層基板上に回路導体を形成してなることを特徴とするものである。
【０００８】
上記請求項１記載の発明によれば、制御処理素子実装回路基板は前記駆動素子実装回路基板上に、複数の駆動素子に囲まれるように搭載されているため、制御処理素子から複数の駆動素子への制御信号経路となる導体の長さの総和を短くすることができる。したがって、制御信号は外部からのノイズの影響を受けにくくなる。
また、制御処理素子実装回路基板を構成する回路基板は、駆動素子実装回路基板を構成する回路基板よりも低い熱伝導性を有するため、駆動素子の発熱の放熱性を維持しながら、この発熱が制御処理素子に与える影響を小さくすることができる。
さらに、制御処理素子実装回路基板は駆動素子実装回路基板上に搭載されているため、制御処理素子実装回路基板と駆動素子実装回路基板をジャンパー線などの接続部品で接続する必要がなく、部品コストおよび加工コストを低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる電子制御基板の一実施形態の説明斜視図である。
本実施形態の電子制御基板１１は、駆動素子実装回路基板１２上に制御処理素子実装回路基板１３を搭載したものである。
駆動素子実装回路基板１２は、回路基板１４上に複数（本実施形態では６個）の駆動素子２を実装したものである。回路基板１４は、基板１５の上に回路導体１６を形成したものである。また、基板１５は、絶縁層１５ａを金属板１５ｂで裏打ちした積層基板である。
また、制御処理素子実装回路基板１３は、回路基板１７上に複数（本実施形態では２個）の制御処理素子５を実装したものである。回路基板１７は、樹脂からなる基板の上に回路導体（図示されず）を形成したものである。ここで、樹脂からなる基板とは、紙およびガラスクロスなどを基材として樹脂を含浸して構成されたものである。
【００１０】
制御処理素子実装回路基板１３は、駆動素子実装回路基板１２上の中央部付近に半田付けして、搭載されている。６個の駆動素子２は制御処理素子実装回路基板１３を囲むようにその両側に実装され、回路導体１６を介して制御処理素子実装回路基板１３に電気的に接続している。
【００１１】
制御処理素子実装回路基板１３を構成する回路基板１７の四辺の端面には、回路基板１４の回路導体１６と電気的に接続する電気接続部１８が形成されている。電気接続部１８は、図２に示すように、スルーホールを半分にカットした半円筒状の凹み部１８ａに半田１８ｂを付けたものである。この電気接続部１８を介して、回路基板１４の回路導体１６と回路基板１７の回路導体１９が電気的に接続している。
【００１２】
本実施形態の電子制御基板１１は、回路基板１４に、複数の駆動素子２を実装するための半田パッドと、中央部付近に回路基板１７の電気接続部１８に対応する半田パッドを予め設け、前記半田パッド上に駆動素子２と制御処理素子実装回路基板１３を位置決めし、リフロー半田付けにて一括して電気的接続をとり、製作する。
【００１３】
本実施形態が従来例と異なる第１の特徴的なことは、制御処理素子実装回路基板１３が駆動素子実装回路基板１２の中央部付近に搭載され、複数の駆動素子２が制御処理素子実装回路基板１３を囲むようにその両側近傍に配置されていることである。したがって、複数の駆動素子２と制御処理素子実装回路基板１３を電気的に接続する制御信号経路となる回路導体１６の長さの総和は、他の配置に比して短くなる。
【００１４】
本実施形態が従来例と異なる第２の特徴的なことは、駆動素子実装回路基板１２を構成する回路基板１４の基板１５は、絶縁層１５ａを金属板１５ｂで裏打ちした積層基板からなり、制御処理素子実装回路基板１３を構成する回路基板１７の基板は、樹脂からなることである。したがって、回路基板１４は回路基板１７よりも熱伝導性が高くなる。
【００１５】
上述のように、本実施形態では、複数の駆動素子２と制御処理素子実装回路基板１３を電気的に接続する制御信号経路となる回路導体１６の長さの総和を短くすることができるので、制御信号は外部からのノイズの影響を受けにくくなり、駆動素子２の誤動作を防ぐことができる。
また、駆動素子実装回路基板１２を構成する回路基板１４は熱伝導性が高く、制御処理素子実装回路基板１３を構成する回路基板１７は熱伝導性が低い。したがって、駆動素子２による発熱の放熱性はよく、また、駆動素子実装回路基板１２上に制御処理素子実装回路基板１３を搭載しても、駆動素子２による発熱が制御処理素子５に与える影響は小さくなる。
さらに、制御処理素子実装回路基板１３を駆動素子実装回路基板１２上に搭載することにより、同時に制御処理素子実装回路基板１３を駆動素子実装回路基板１２に電気的に接続することができ、その電気的接続のために別に接続部品を要することがなく、また、別に接続工程を要することもなく、コストを低減することができる。
【００１６】
なお、上記実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。例えば、駆動素子実装回路基板１２を構成する回路基板１４の基板１５は、金属板の両面に絶縁層を積層した積層基板、あるいはセラミック板の片面または両面に絶縁層を積層した積層基板でもよい。また、制御処理素子実装回路基板１３と駆動素子実装回路基板１２の電気的接続は、制御処理素子実装回路基板１３の裏面で駆動素子実装回路基板１２上の半田パッドを介して行ってもよく、また、ボンディングワイヤーで行ってもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、駆動素子による発熱が制御処理素子に与える影響を小さくし、かつ制御処理素子から駆動素子までの制御信号導体の長さを短くすることができるので、駆動素子へのノイズの影響を低減し、駆動素子の誤動作を防ぐことができ、ノイズ対策部品削減による部品コストおよび加工コストの低減が可能になるというするという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子制御基板の一実施形態の斜視図である。
【図２】上記実施形態における要部平面図である。
【図３】従来の電子制御基板の斜視図である。
【符号の説明】
２ 駆動素子
５ 制御処理素子
１１ 電子制御基板
１２ 駆動素子実装回路基板
１３ 制御処理素子実装回路基板
１４、１７ 回路基板
１５ 基板
１５ａ 絶縁層
１５ｂ 金属板
１６、１９ 回路導体
１８ 電気接続部
１８ａ 凹み部
１８ｂ 半田
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などに用いられる外部の制御対象を駆動制御する電子制御基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には、制御対象（例えば、ランプやアクチュエータ等）に対して電力を供給して駆動させると共に、その動作を制御するための電子制御装置が搭載されている。この種の電子制御装置は、回路基板に制御処理素子と駆動素子を実装した電子制御基板を、コネクタとともに筐体に収容することにより構成されている。
制御処理素子は、コネクタを介して外部から入力された信号に基づき演算処理を行い、制御信号を出力するものであり、例えばＣＰＵ、マイクロコンピュータ等である。また、駆動素子は、制御処理素子からの制御信号に基づいて外部の制御対象にコネクタを介して電力を供給するものであり、例えば、リレー、パワートランジスタあるいはパワーＩＣ等である。
【０００３】
この電子制御装置において、駆動素子は、制御処理素子に比べて大きな電流を扱うものであり、そこでは比較的に多量の熱が発生する。一方、様々な演算処理を行う制御処理素子は、熱の影響を受けやすく、温度が過度に上昇すると動作が不安定になる。
一方、近年の電子制御装置においては、制御内容の高度化・多機能化により、駆動素子数が増加し、また駆動素子にて扱われる電力が増大し、駆動素子における発熱量が増加する傾向にある。
【０００４】
そこで、駆動素子からの発熱が制御素子に与える影響を小さくするために、制御処理素子と駆動素子を搭載する回路基板の放熱性を向上させることが考えられている。しかしながら、放熱性を向上させるために、回路基板の熱伝導性を高くすると、駆動素子にて発生した熱が制御処理素子に伝わりやすくなるという問題が生じる。
【０００５】
また、図３に示すような電子制御基板１が提案されている（例えば特開2001−111266公報参照）。
この電子制御基板１は、駆動素子２が回路基板３上に実装された駆動素子実装回路基板４と、制御処理素子５が回路基板６上に実装され制御処理素子実装回路基板７とからなる。回路基板３は、基板８上に回路導体９を形成したものであり、回路基板３と回路基板６は、ジャンパー線１０等の接続部品で接続している。この電子制御基板１では、駆動素子２と制御処理素子５が別々の回路基板３、６に実装されているため、駆動素子２の発熱が制御処理素子５に影響を与えることはない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の電子制御基板１には、以下のような問題があった。即ち、
１）駆動素子２は制御処理素子５からの制御信号により制御されるため、制御処理素子５と複数の駆動素子２とは電気的に接続する必要がある。その接続に使用されるジャンパー線１０等の接続部品は、二つの回路基板３、６の端部間を接続して、複数の信号をまとめて伝送しており、制御処理素子５から複数の駆動素子２への制御信号経路となる導体の長さを短くするには限界があった。この導体の長さが長くなると、微弱な電流である制御信号は外部からのノイズの影響を受けやすくなり、駆動素子２が誤動作しやすくなる。
なお、駆動素子２の誤動作を防ぐために、ノイズ対策が施された部品を使用することが考えられるが、そうすると、コストアップにつながる。
２）ジャンパー線１０は二つの回路基板３、６に、通常の実装工程とは別工程（例えば、手作業による半田付けあるいはロボットによる半田付け）にて接続するため、製造工程が増え、製造コストが上昇する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、回路基板上に制御処理素子を実装してなる制御処理素子実装回路基板と、回路基板上に複数の駆動素子を実装してなる駆動素子実装回路基板とを備え、前記制御処理素子実装回路基板は前記駆動素子実装回路基板上に、複数の駆動素子に囲まれるように搭載され、前記制御処理素子実装回路基板を構成する回路基板は、前記駆動素子実装回路基板を構成する回路基板よりも低い熱伝導性を有することを特徴とする電子制御基板である。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、制御処理素子実装回路基板を構成する回路基板は、樹脂基板上に回路導体を形成してなり、駆動素子実装回路基板を構成する回路基板は、金属板またはセラミック板を有する積層基板上に回路導体を形成してなることを特徴とするものである。
【０００８】
上記請求項１記載の発明によれば、制御処理素子実装回路基板は前記駆動素子実装回路基板上に、複数の駆動素子に囲まれるように搭載されているため、制御処理素子から複数の駆動素子への制御信号経路となる導体の長さの総和を短くすることができる。したがって、制御信号は外部からのノイズの影響を受けにくくなる。
また、制御処理素子実装回路基板を構成する回路基板は、駆動素子実装回路基板を構成する回路基板よりも低い熱伝導性を有するため、駆動素子の発熱の放熱性を維持しながら、この発熱が制御処理素子に与える影響を小さくすることができる。
さらに、制御処理素子実装回路基板は駆動素子実装回路基板上に搭載されているため、制御処理素子実装回路基板と駆動素子実装回路基板をジャンパー線などの接続部品で接続する必要がなく、部品コストおよび加工コストを低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる電子制御基板の一実施形態の説明斜視図である。
本実施形態の電子制御基板１１は、駆動素子実装回路基板１２上に制御処理素子実装回路基板１３を搭載したものである。
駆動素子実装回路基板１２は、回路基板１４上に複数（本実施形態では６個）の駆動素子２を実装したものである。回路基板１４は、基板１５の上に回路導体１６を形成したものである。また、基板１５は、絶縁層１５ａを金属板１５ｂで裏打ちした積層基板である。
また、制御処理素子実装回路基板１３は、回路基板１７上に複数（本実施形態では２個）の制御処理素子５を実装したものである。回路基板１７は、樹脂からなる基板の上に回路導体（図示されず）を形成したものである。ここで、樹脂からなる基板とは、紙およびガラスクロスなどを基材として樹脂を含浸して構成されたものである。
【００１０】
制御処理素子実装回路基板１３は、駆動素子実装回路基板１２上の中央部付近に半田付けして、搭載されている。６個の駆動素子２は制御処理素子実装回路基板１３を囲むようにその両側に実装され、回路導体１６を介して制御処理素子実装回路基板１３に電気的に接続している。
【００１１】
制御処理素子実装回路基板１３を構成する回路基板１７の四辺の端面には、回路基板１４の回路導体１６と電気的に接続する電気接続部１８が形成されている。電気接続部１８は、図２に示すように、スルーホールを半分にカットした半円筒状の凹み部１８ａに半田１８ｂを付けたものである。この電気接続部１８を介して、回路基板１４の回路導体１６と回路基板１７の回路導体１９が電気的に接続している。
【００１２】
本実施形態の電子制御基板１１は、回路基板１４に、複数の駆動素子２を実装するための半田パッドと、中央部付近に回路基板１７の電気接続部１８に対応する半田パッドを予め設け、前記半田パッド上に駆動素子２と制御処理素子実装回路基板１３を位置決めし、リフロー半田付けにて一括して電気的接続をとり、製作する。
【００１３】
本実施形態が従来例と異なる第１の特徴的なことは、制御処理素子実装回路基板１３が駆動素子実装回路基板１２の中央部付近に搭載され、複数の駆動素子２が制御処理素子実装回路基板１３を囲むようにその両側近傍に配置されていることである。したがって、複数の駆動素子２と制御処理素子実装回路基板１３を電気的に接続する制御信号経路となる回路導体１６の長さの総和は、他の配置に比して短くなる。
【００１４】
本実施形態が従来例と異なる第２の特徴的なことは、駆動素子実装回路基板１２を構成する回路基板１４の基板１５は、絶縁層１５ａを金属板１５ｂで裏打ちした積層基板からなり、制御処理素子実装回路基板１３を構成する回路基板１７の基板は、樹脂からなることである。したがって、回路基板１４は回路基板１７よりも熱伝導性が高くなる。
【００１５】
上述のように、本実施形態では、複数の駆動素子２と制御処理素子実装回路基板１３を電気的に接続する制御信号経路となる回路導体１６の長さの総和を短くすることができるので、制御信号は外部からのノイズの影響を受けにくくなり、駆動素子２の誤動作を防ぐことができる。
また、駆動素子実装回路基板１２を構成する回路基板１４は熱伝導性が高く、制御処理素子実装回路基板１３を構成する回路基板１７は熱伝導性が低い。したがって、駆動素子２による発熱の放熱性はよく、また、駆動素子実装回路基板１２上に制御処理素子実装回路基板１３を搭載しても、駆動素子２による発熱が制御処理素子５に与える影響は小さくなる。
さらに、制御処理素子実装回路基板１３を駆動素子実装回路基板１２上に搭載することにより、同時に制御処理素子実装回路基板１３を駆動素子実装回路基板１２に電気的に接続することができ、その電気的接続のために別に接続部品を要することがなく、また、別に接続工程を要することもなく、コストを低減することができる。
【００１６】
なお、上記実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。例えば、駆動素子実装回路基板１２を構成する回路基板１４の基板１５は、金属板の両面に絶縁層を積層した積層基板、あるいはセラミック板の片面または両面に絶縁層を積層した積層基板でもよい。また、制御処理素子実装回路基板１３と駆動素子実装回路基板１２の電気的接続は、制御処理素子実装回路基板１３の裏面で駆動素子実装回路基板１２上の半田パッドを介して行ってもよく、また、ボンディングワイヤーで行ってもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、駆動素子による発熱が制御処理素子に与える影響を小さくし、かつ制御処理素子から駆動素子までの制御信号導体の長さを短くすることができるので、駆動素子へのノイズの影響を低減し、駆動素子の誤動作を防ぐことができ、ノイズ対策部品削減による部品コストおよび加工コストの低減が可能になるというするという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子制御基板の一実施形態の斜視図である。
【図２】上記実施形態における要部平面図である。
【図３】従来の電子制御基板の斜視図である。
【符号の説明】
２ 駆動素子
５ 制御処理素子
１１ 電子制御基板
１２ 駆動素子実装回路基板
１３ 制御処理素子実装回路基板
１４、１７ 回路基板
１５ 基板
１５ａ 絶縁層
１５ｂ 金属板
１６、１９ 回路導体
１８ 電気接続部
１８ａ 凹み部
１８ｂ 半田
Claims (2)
- 回路基板上に制御処理素子を実装してなる制御処理素子実装回路基板と、回路基板上に複数の駆動素子を実装してなる駆動素子実装回路基板とを備え、前記制御処理素子実装回路基板は前記駆動素子実装回路基板上に、複数の駆動素子に囲まれるように搭載され、前記制御処理素子実装回路基板を構成する回路基板は、前記駆動素子実装回路基板を構成する回路基板よりも低い熱伝導性を有することを特徴とする電子制御基板。
- 制御処理素子実装回路基板を構成する回路基板は、樹脂基板上に回路導体を形成してなり、駆動素子実装回路基板を構成する回路基板は、金属板またはセラミック板を有する積層基板上に回路導体を形成してなることを特徴とする請求項１記載の電子制御基板。
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| JP6012539B2 (ja) * | 2013-05-08 | 2016-10-25 | 本田技研工業株式会社 | ノイズフィルタ |
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